CN112073125B - 一种用于调节波长的器件 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供一种用于调节波长的器件，所述用于调节波长的器件包括：光源，用于产生第一光信号；镀有膜层的滤波元件，用于对所述第一光信号的背散射光信号进行滤波；背光监测探测器，用于检测经所述滤波元件后的背散射光信号的功率，所述功率与所述第一光信号的波长有关。

Description

一种用于调节波长的器件
技术领域
本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种用于调节波长的器件。
背景技术
随着光通信技术的飞速发展，波长可调谐的光源的应用越来越广泛，波长可调谐的光源如波长可调谐的激光器。因此，如何简单、高效的实现光源的波长可调谐是需要解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供一种用于调节波长的器件，能够简单、高效的实现光源的波长可调谐。
本申请实施例的技术方案是这样实现的：
本申请实施例提供一种用于调节波长的器件，包括：
光源，用于产生第一光信号；
镀有膜层的滤波元件，用于对所述第一光信号的背散射光信号进行滤波；
背光监测探测器，用于检测经所述滤波元件后的背散射光信号的功率，所述功率与所述第一光信号的波长有关；
光电探测器，用于检测所述用于调节波长的器件之外的元件输出的第二光信号的功率。
在一些实施例中，所述光源包括：波长可调谐的激光器。
在一些实施例中，所述滤波元件对所述第一光信号的背散射光信号的透过率与所述第一光信号的波长有关。
在一些实施例中，所述器件还包括：连接器；
所述连接器用于与所述元件连接，使所述元件产生的第二光信号经所述连接器入射至所述光电探测器。
在一些实施例中，所述器件还包括：第一透镜，所述第一透镜用于将经所述连接器输入的第二光信号转化为平行光束。
在一些实施例中，所述器件还包括：分光镜，所述分光镜用于将经所述第一透镜的第二光信号全部反射至所述光电探测器。
在一些实施例中，所述器件还包括：第二透镜，所述第二透镜设置于所述分光镜与所述光电探测器之间，用于对经所述分光镜反射后的第二光信号进行汇聚。
在一些实施例中，所述器件还包括：
第三透镜，所述第三透镜用于将所述光源产生的第一光信号进行汇聚，以使汇聚后的第一光信号输出至所述器件之外的元件。
在一些实施例中，所述光源、所述滤光片和所述背光监测探测器封装于壳体内。
在一些实施例中，所述光源、所述滤光片和所述背光监测探测器位于同一光学轴线上。
在一些实施例中，所述背光监测探测器检测到的功率变化量包括：第一功率变化量和第二功率变化量；
所述第一功率变化量与所述第一光信号的波长变化有关，所述第二功率变化量与所述光源产生的光信号的初始功率有关。
在一些实施例中，所述背光监测探测器检测到的功率变化量等于第一参数与所述第一功率变化量的乘积，与第二参数与所述第二功率变化量的乘积之和。
本申请实施例提供的用于调节波长的器件，所述器件包括：光源，用于产生第一光信号；镀有膜层的滤波元件，用于对所述第一光信号的背散射光信号进行滤波；背光监测探测器，用于检测经所述滤波元件后的背散射光信号的功率，所述功率与所述第一光信号的波长有关，光电探测器，用于检测所述用于调节波长的器件之外的元件输出的第二光信号的功率。如此，由于所述背光监测探测器检测到的功率与所述光源产生的光信号的波长有关，使得本申请实施例提供的用于调节波长的器件能够根据所述背光监测探测器检测到的功率调整所述光源产生的光信号的波长，实现对所述光源产生的光信号的波长的调节。并且，本申请实施例提供的用于调节波长的器件还能够接收所述用于调节波长的器件之外的元件输入的第二光信号，实现对光信号的同时发射和接收；即本申请实施例提供用的用于调节波长的器件为单接收口收发一体器件(BOSA)。
附图说明
图1为本申请实施例提供的用于调节波长的器件的一种可选结构示意图；
图2为本申请实施例光信号的波长变化量与波长变化导致的功率变化量之间的关系示意图；
图3为本申请实施例提供的用于调节波长的器件的又一种可选结构示意图；
图4为本申请实施例提供的用于调节波长的器件的另一种可选结构示意图；
图5为相关技术中用于调节波长的器件的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
随着可动态配置光网络架构的发展，可调光模块具备一个型号覆盖几十纳米波长范围的能力，极大地简化了光模块库存的种类和数量；并且，可以灵活的调节光模块的波长，实现光网络架构和业务流量的动态重分配，极大地节省光纤资源。因此，调节光模块的波长便成为一研究热点。
常用的可调光模块包括波长可调谐激光器，但是波长可调谐激光器的高成本限制了其使用范围。因此，如何降低可调光模块的生成成本、简化可调光模块的封装则成为可调光模块被广泛使用的关键因素。
本申请实施例提供一种用于调节波长的器件，所述用于调节波长的器件100的一种可选结构，如图1所示，包括：
光源101，用于产生第一光信号。
在一些实施例中，所述光源101为波长可调的光源；如波长可调谐的激光器。
镀有膜层的滤波元件102，用于对所述第一光信号的背散射光信号进行滤波；.
在一些实施例中，所述镀有膜层的滤波元件102对不同波长的光信号的透过率不同。举例来说，具有第一波长的光信号经所述镀有膜层的滤波元件102之后，有A％的光信号能够透过所述镀有膜层的滤波元件102；具有第二波长的光信号经所述镀有膜层的滤波元件102之后，有B％的光信号能够透过所述镀有膜层的滤波元件102。
背光监测探测器103，用于检测经所述滤波元件后的背散射光信号的功率，所述功率与所述第一光信号的波长有关。
在一些实施例中，在所述光源产生的第一光信号的功率固定的情况下，所述背光监测探测器103检测到的经所述滤波元件透射后的第一光信号的背散射光信号的功率的大小与所述第一光信号的波长有关。举例来说，所述光源产生的第一光信号的功率为X，在所述第一光信号的波长为第一波长的情况下，所述背光监测探测器103检测到的经所述滤波元件透射后的第一光信号的背散射光信号的功率为M；在所述第一光信号的波长为第二波长的情况下，所述背光监测探测器103检测到的经所述滤波元件透射后的第一光信号的背散射光信号的功率为N。
在一些实施例中，所述光源101、所述镀有膜层的滤波元件102和所述背光监测探测器103位于同一光学轴线上，即所述光源101、所述镀有膜层的滤波元件102和所述背光监测探测器103设置于在同轴平台上。
在一些实施例中，所述光源101、所述镀有膜层的滤波元件102和所述背光监测探测器103封装于一个壳体内。
在一些实施例中，所述背光监测探测器103检测到的功率变化量包括：第一功率变化量和第二功率变化量；
所述第一功率变化量与所述第一光信号的波长变化有关，所述第二功率变化量与所述光源的偏置和调制电流有关。
在一些实施中，所述背光监测探测器103检测到的功率变化量等于第一参数与所述第一功率变化量的乘积，与第二参数与所述第二功率变化量的乘积之和；如下公P＝α*P1+β*P2；
其中，P为所述背光监测探测器103检测到的功率变化量；P1为所述第一光信号的波长变化导致的功率变化量，即第一功率变化量；P2为所述光源的偏置和调制电流导致的功率的变化量，即第二功率变化量。α为第一参数，β为第二参数。这里，所述光源的偏置和调制电流导致功率的变化量通过调整所述光源产生的第一光信号的功率进行补偿。
在具体实施时，可先单独计算出所述第一光信号的波长变化量与波长变化导致的功率变化量(第一功率变化量)之间的关系，进而通过波长调节功能来反向调节光源的波长。再计算出光源的偏置和调制电流导致的功率的变化量(第二功率变化量)，通过调整所述光源的功率来补偿光源的偏置和调制电流导致的功率的变化量。如此，能够进一步计算出第一功率变化量和第二功率变化量之间的比例关系，进而能够计算出第一参数和第二参数。
在具体实施时，可以先采用标准波长的光源确定光信号的波长变化量与波长变化导致的功率变化量之间的关系，并存储光信号的波长变化量与波长变化导致的功率变化量之间的关系。所述光信号的波长变化量与波长变化导致的功率变化量之间的关系，可以如图2所示，随着波长的增长，功率衰减量呈线性变大，即背光监测探测器103接收到的光信号的功率变小。当然，在一些实施例中，光信号的波长变化量与波长变化导致的功率变化量之间的关系也可以是：随着波长的增长，功率衰减量呈线性变小，即背光监测探测器103接收到的光信号的功率变大。
在一些实施例中，所述背光监测探测器103的功能可以由MPD实现。
本申请实施例还提供又一种用于调节波长的器件，所述用于调节波长的器件100的又一种可选结构，如图3所示，在图1所示的用于调节波长的器件100的基础上，增加了光电探测器105、第一透镜106、分光镜107、第二透镜108、连接器109、第三透镜110。
其中，所述光电探测器105，用于检测所述用于调节波长的器件100之外的元件输出的第二光信号的功率。
所述连接器109，用于与所述用于调节波长的器件100之外的元件连接，使所述光源101产生的光信号经所述连接器109入射至所述元件，和/或使所述元件产生的光信号经所述连接器109入射至所述用于调节波长的器件100。
在一些实施例中，所述连接器109的形态可以是插针，也可以是固态连接器，还可以是其他光纤类的连接器。
所述第一透镜106，用于将经所述连接器109输入的第二光信号转换为平行光束。所述平行光束入射至分光镜107之后，在所述分光镜107的入射面全部反射后入射至第二透镜108；所述第二透镜108将入射的平行光汇聚后，入射至所述光电探测器105。
在一些实施例中，所述分光镜107可以由如图3所示的一个分光元件构成，也可由如图4所示的两个分光元件构成，或者有多个分光元件构成。
本申请实施例中，通过第一透镜106和第二透镜108提高了所述光电探测器105检测所述第二光信号功率的效率。通过分光镜107对所述第二光信号全部反射，实现了所述用于调节波长的器件100对接收的第二光信号和输出的第一光信号的完全隔离。
第三透镜110，所述第三透镜110用于将所述光源101输出的汇聚光束转换为平行光束。所述第三透镜110与所述镀有膜层的滤波元件102位于处于同一光学轴线的所述光源101的两侧。
本申请实施例中，光源101，用于产生第一光信号。
在一些实施例中，所述光源101为波长可调的光源；如波长可调谐的激光器。
镀有膜层的滤波元件102，用于对所述第一光信号的背散射光信号进行滤波。
在一些实施例中，所述镀有膜层的滤波元件102对不同波长的光信号的透过率不同。举例来说，具有第一波长的光信号经所述镀有膜层的滤波元件102之后，有A％的光信号能够透过所述镀有膜层的滤波元件102；具有第二波长的光信号经所述镀有膜层的滤波元件102之后，有B％的光信号能够透过所述镀有膜层的滤波元件102。
背光监测探测器103，用于检测经所述滤波元件后的背散射光信号的功率，所述功率与所述第一光信号的波长有关。
在一些实施例中，在所述光源产生的第一光信号的功率固定的情况下，所述背光监测探测器103检测到的经所述滤波元件透射后的第一光信号的背散射光信号的功率的大小与所述第一光信号的波长有关。举例来说，所述光源产生的第一光信号的功率为X，在所述第一光信号的波长为第一波长的情况下，所述背光监测探测器103检测到的经所述滤波元件透射后的第一光信号的背散射光信号的功率为M；在所述第一光信号的波长为第二波长的情况下，所述背光监测探测器103检测到的经所述滤波元件透射后的第一光信号的背散射光信号的功率为N。
光电探测器105，用于检测所述用于调节波长的器件100之外的元件输出的第二光信号的功率。
在一些实施例中，所述光源101、所述镀有膜层的滤波元件102和所述背光监测探测器103位于同一光学轴线上，即所述光源101、所述镀有膜层的滤波元件102和所述背光监测探测器103设置于在同轴平台上。
在一些实施例中，所述光源101、所述镀有膜层的滤波元件102和所述背光监测探测器103封装于一个壳体内。
在一些实施例中，所述背光监测探测器103检测到的功率变化量包括：第一功率变化量和第二功率变化量；
所述第一功率变化量与所述第一光信号的波长变化有关，所述第二功率变化量与所述光源的偏置和调制电流有关。
在一些实施中，所述背光监测探测器103检测到的功率变化量等于第一参数与所述第一功率变化量的乘积，与第二参数与所述第二功率变化量的乘积之和；如下公P＝α*P1+β*P2；
其中，P为所述背光监测探测器103检测到的功率变化量；P1为所述第一光信号的波长变化导致的功率变化量，即第一功率变化量；P2为所述光源的偏置和调制电流导致的功率的变化量，即第二功率变化量。α为第一参数，β为第二参数。这里，所述光源的偏置和调制电流导致功率的变化量通过调整所述光源产生的第一光信号的功率进行补偿。
在具体实施时，可先单独计算出所述第一光信号的波长变化量与波长变化导致的功率变化量(第一功率变化量)之间的关系，进而通过波长调节功能来反向调节光源的波长。再计算出光源的偏置和调制电流导致的功率的变化量(第二功率变化量)，通过调整所述光源的功率来补偿光源的偏置和调制电流导致的功率的变化量。如此，能够进一步计算出第一功率变化量和第二功率变化量之间的比例关系，进而能够计算出第一参数和第二参数。
在具体实施时，可以先采用标准波长的光源确定光信号的波长变化量与波长变化导致的功率变化量之间的关系，并存储光信号的波长变化量与波长变化导致的功率变化量之间的关系。所述光信号的波长变化量与波长变化导致的功率变化量之间的关系，可以如图2所示，随着波长的增长，功率衰减量呈线性变大，即背光监测探测器103接收到的光信号的功率变小。当然，在一些实施例中，光信号的波长变化量与波长变化导致的功率变化量之间的关系也可以是：随着波长的增长，功率衰减量呈线性变小，即背光监测探测器103接收到的光信号的功率变大。
在一些实施例中，所述背光监测探测器103的功能可以由MPD实现，所述光电探测器105的功能可以由PD实现。
需要说明的是，本申请上述各实施例中，光源101、背光监测探测器103、镀有膜层的滤波元件102可封装于一个壳体内，光电探测器105可封装于一个壳体内，连接器109可封装于一个壳体内。第一透镜106、分光镜107、第二透镜108和第三透镜110可设置于同一个光学平台上；如根据上述元件的种类不同，可焊接或耦合连接到平台上。
本申请实施例提供的用于调节波长的器件可以包括两个光发射端口，两个光发射端口可以分别设置背光监测探测器器和光电探测器，以检测发射的光信号的功率；因此，本申请实施例实际提供的用于调节波长的器件为一种BOSA。与相关技术中图5所示的用于调节波长的器件相比，本申请实施例提供的用于调节波长的器件需要较少的元件、较低的制作工艺难度、较低的制作成本和较高的产能。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种用于调节波长的器件，其特征在于，所述器件包括：
光源，用于产生第一光信号；
镀有膜层的滤波元件，用于对所述第一光信号的背散射光信号进行滤波；
背光监测探测器，用于检测经所述滤波元件后的背散射光信号的功率，所述功率与所述第一光信号的波长有关；
其中，所述背光监测探测器检测到的功率变化量包括：第一功率变化量和第二功率变化量；所述第一功率变化量与所述第一光信号的波长变化有关；所述第二功率变化量与所述光源的偏置和调制电流有关；
所述背光监测探测器检测到的功率变化量的计算方法包括：
计算得到第一光信号的波长变化量与所述第一功率变化量之间的关系；
基于所述第一光信号的波长变化量与所述第一功率变化量之间的关系，通过波长调节功能，反向调节所述光源的波长；
计算得到所述第二功率变化量；
基于所述第二功率变化量，通过调整所述光源的功率，补偿所述第二功率变化量；
计算得到所述第一功率变化量和所述第二功率变化量的比例关系；
根据所述第一功率变化量和所述第二功率变化量的比例关系，计算得到所述功率变化量。
2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述光源包括：波长可调谐的激光器。
3.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述滤波元件对所述第一光信号的背散射光信号的透过率与所述第一光信号的波长有关。
4.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述器件还包括：连接器和光电探测器；
所述连接器用于与所述用于调节波长的器件之外的元件连接，使所述用于调节波长的器件之外的元件产生的第二光信号经所述连接器入射至所述光电探测器；
所述光电探测器，用于检测所述用于调节波长的器件之外的元件输出的第二光信号的功率。
5.根据权利要求4所述的器件，其特征在于，所述器件还包括：第一透镜，所述第一透镜用于将经所述连接器输入的第二光信号转化为平行光束。
6.根据权利要求5所述的器件，其特征在于，所述器件还包括：分光镜，所述分光镜用于将经所述第一透镜的第二光信号全部反射至所述光电探测器。
7.根据权利要求6所述的器件，其特征在于，所述器件还包括：第二透镜，所述第二透镜设置于所述分光镜与所述光电探测器之间，用于对经所述分光镜反射后的第二光信号进行汇聚。
8.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述器件还包括：
第三透镜，所述第三透镜用于将所述光源产生的第一光信号进行汇聚，以使汇聚后的第一光信号输出至所述器件之外的元件。
9.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述光源、所述镀有膜层的滤波元件和所述背光监测探测器封装于壳体内。
10.根据权利要求1至9任一项所述的器件，其特征在于，所述光源、所述镀有膜层的滤波元件和所述背光监测探测器位于同一光学轴线上。
11.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，根据所述第一功率变化量和第二功率变化量之间的比例关系，计算出第一参数和第二参数；
所述背光监测探测器检测到的功率变化量等于所述第一参数与所述第一功率变化量的乘积，与所述第二参数与所述第二功率变化量的乘积之和。
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