CN112782811B - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光模块，包括电路板，以及设置在电路板上的硅光芯片、光源和控制芯片，光源用于产生出射光。硅光芯片包括入射光波导、光功率监控单元和光功率调制单元，入射光波导与第三光纤连接，光功率监控单元通过监控光波导与入射光波导连接，用于接收由入射光波导按照分光比例分出的出射光并进行光功率监控；光功率调制单元用于对出射光进行光功率调制，得到出射光信号；光功率监控单元与控制芯片连接，控制芯片用于接收光功率监控单元的监控数据。可见，本发明提供的光模块，在硅光芯片中增设光功率监控单元，由光功率监控单元对出射光进行功率监控，根据监控数据可以准确确定出硅光芯片与第三光纤的耦合效果，以简化光模块的检测过程。

Description

一种光模块

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

光模块是光通信产业中的重要产品，其实现光信号与电信之间的相互转换，提供在光纤中传输的光信号，提供在电子设备中传输的电信号。

现有的光模块通常可以包括：用于实现光电转换功能的硅光芯片以及与该硅光芯片耦合连接的光纤带，光纤带可以向该硅光芯片输入光信号，还可以接收由硅光芯片输出光信号。但由于光纤带的直径过细，在光纤带与硅光芯片对接时，极易因无法精准对接而导致光模块的耦合效果较差。

可见，硅光芯片与光纤带的耦合连接，直接决定光模块是否能够正常使用。因此，目前在光模块制备出厂前，需要对光模块进行检测，来确定光模块中的硅光芯片与光纤带的耦合连接是否满足要求。

目前，通常采用的检测方法是将光模块应用在实际工作场景中，通过检测其是否能够正常工作，来确定光模块中的硅光芯片与光纤带的耦合连接是否满足要求，这种检测方法的检测过程较为复杂。

发明内容

本发明提供了一种光模块，以解决现有的方法对光模块进行检测的过程较为复杂的问题。

本发明提供了一种光模块，包括：

电路板，具有供电电路及信号电路，用于供电及信号电连接；

光源，设置在所述电路板上，与所述电路板的供电电路连接，用于产生进入第三光纤传播的出射光；

第三光纤，一端耦合连接硅光芯片，另一端连接光源，用于将所述光源产生的出射光传播进所述硅光芯片；

控制芯片，设置在所述电路板上，与所述硅光芯片的光功率监控单元连接，用于接收所述光功率监控单元的监控数据；

硅光芯片，设置在所述电路板上，所述硅光芯片的一端与所述电路板的信号电路连接，所述硅光芯片的另一端与所述第三光纤连接，用于通过所述第三光纤接收所述光源产生的出射光；

所述硅光芯片，包括：

入射光波导，所述入射光波导的入光口与所述第三光纤连接，用于通过所述第三光纤接收所述光源产生的出射光，所述入射光波导用于按照分光比例将所述出射光中分出一部分光传播进监控光波导；

监控光波导，一端与所述入射光波导连接，用于接收由所述入射光波导按照分光比例分出的出射光；

光功率监控单元，一端与所述控制芯片连接，另一端与所述监控光波导连接，用于对所述监控光波导传播的出射光进行光功率监控；

光功率调制单元，一端与所述入射光波导的出光口连接，所述光功率调制单元用于根据信号电路对在所述入射光波导中传播的出射光进行光功率调制，得到出射光信号。

由以上技术方案可知，本发明实施例提供的一种光模块，包括电路板，以及设置在电路板上的硅光芯片、光源和控制芯片，硅光芯片与第三光纤的一端耦合连接，第三光纤的另一端连接光源，光源产生的出射光经过第三光纤传播进硅光芯片。硅光芯片包括入射光波导、光功率监控单元和光功率调制单元，入射光波导的入光口与第三光纤连接，用于通过第三光纤接收光源产生的出射光；光功率监控单元通过监控光波导与入射光波导连接，用于接收由入射光波导按照分光比例分出的出射光，对出射光进行光功率监控；光功率调制单元用于对在入射光波导中传播的出射光进行光功率调制，得到出射光信号；光功率监控单元与控制芯片连接，控制芯片用于接收光功率监控单元的监控数据，以确定硅光芯片与第三光纤的耦合连接是否满足需求。可见，本发明提供的光模块，可以检测在光发射过程中硅光芯片与第三光纤的耦合效果，即在硅光芯片中增设光功率监控单元，由光功率监控单元对出射光进行功率监控，根据监控数据可以准确确定出硅光芯片与第三光纤的耦合效果，以简化光模块的检测过程。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为光通信终端连接关系示意图；

图2为光网络单元结构示意图；

图3为本发明实施例提供的光模块的整体结构示意图；

图4为本发明实施例提供的光模块的分解结构示意图；

图5为本发明实施例提供的光模块的内部结构示意图；

图6为本发明实施例提供的硅光芯片的整体光路图；

图7为本发明实施例提供的硅光芯片的调制光路图；

图8为本发明实施例提供的控制芯片与光功率监控单元连接的电路图；

图9为本发明实施例提供的硅光芯片的局部光路图；

图10为本发明实施例提供的控制芯片与多个光功率监控单元连接的一种光路图；

图11为本发明实施例提供的控制芯片与多个光功率监控单元连接的另一种光路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

光纤通信的核心环节之一是光、电信号的相互转换。光纤通信使用携带信息的光信号在光纤/光波导等信息传输设备中传输，利用光在光纤/光波导中的无源传输特性可以实现低成本、低损耗的信息传输；而计算机等信息处理设备使用的是电信号，为了在光纤/光波导等信息传输设备与计算机等信息处理设备之间建立信息连接，就需要实现电信号与光信号的相互转换。

光模块在光纤通信技术领域中实现上述光、电信号的相互转换功能，光信号与电信号的相互转换是光模块的核心功能。光模块通过其内部电路板上的金手指实现与外部上位机之间的电连接，主要的电连接包括供电、I2C信号、数据信号以及接地等；采用金手指实现的电连接方式已经成为光模块行业的主流连接方式，以此为基础，金手指上引脚的定义形成了多种行业协议/规范。

图1为光通信终端连接关系示意图。如图1所示，光通信终端的连接主要包括光网络单元100、光模块200、光纤101及网线103之间的相互连接；

光纤101的一端连接远端服务器，网线103的一端连接本地信息处理设备，本地信息处理设备与远端服务器的连接由光纤101与网线103的连接完成；而光纤101与网线103之间的连接由具有光模块200的光网络单元100完成。

光模块200的光口对外接入光纤101，与光纤101建立双向的光信号连接；光模块200的电口对外接入光网络单元100中，与光网络单元100建立双向的电信号连接；在光模块内部实现光信号与电信号的相互转换，从而实现在光纤与光网络单元之间建立信息连接；具体地，来自光纤的光信号由光模块转换为电信号后输入至光网络单元100中，来自光网络单元100的电信号由光模块转换为光信号输入至光纤中。光模块200是实现光电信号相互转换的工具，不具有处理数据的功能，在上述光电转换过程中，信息仅发生传输载体的变化，信息并未发生变化。

光网络单元100具有光模块接口102，用于接入光模块200，与光模块200建立双向的电信号连接；光网络单元100具有网线接口104，用于接入网线103，与网线103建立双向的电信号连接；光模块200与网线103之间通过光网络单元100建立连接，具体地，光网络单元100将来自光模块200的信号传递给网线103，将来自网线103的信号传递给光模块200，光网络单元100作为光模块200的上位机监控光模块的工作。与光模块不同，光网络单元100具有一定的信息处理能力。

至此，远端服务器通过光纤101、光模块200、光网络单元100及网线103，与本地信息处理设备之间建立双向的信号传递通道。

常见的信息处理设备包括路由器、交换机、电子计算机等；光网络单元100是光模块的上位机，向光模块提供数据信号，并接收来自光模块的数据信号，常见的光模块上位机还有光线路终端等。

图2为光网络单元结构示意图。如图2所示，在光网络单元100中具有电路板105，在电路板105的表面设置笼子106；在笼子106内部设置有电连接器，用于接入金手指等光模块电口；在笼子106上设置有散热器107，散热器107具有增大散热面积的翅片等凸起结构。

光模块200插入光网络单元100中，具体为光模块的电口插入笼子106内部的电连接器，光模块200的光口与光纤101连接。

笼子106位于电路板105上，将电路板105上的电连接器包裹在笼子106中，从而使笼子106内部设置有电连接器；光模块200插入笼子106中，由笼子106固定光模块200，光模块200产生的热量传导给笼子106，然后通过笼子106上的散热器107进行扩散。

图3为本发明实施例提供的光模块的整体结构示意图；图4为本发明实施例提供的光模块的分解结构示意图；图5为本发明实施例提供的光模块的内部结构示意图。

参见图3和图4，本发明实施例提供的一种光模块，与前述实施例提供的光模块结构的不同之处在于，本实施例中，由硅光芯片400代替光收发器件实现光模块的光电转换。具体地，本实施例提供的光模块，包括：上壳体201、下壳体202、解锁手柄203、电路板300、硅光芯片400、光纤带500、光源600、控制芯片700和第三光纤503，其中，上壳体201与下壳体202形成具有两个开口(204、205)的包裹腔体，电路板300、硅光芯片400、光纤带500、光源600和第三光纤503均位于包裹腔体内。

包裹腔体的外轮廓一般呈现方形体，具体地，下壳体202包括主板以及位于主板两侧、与主板垂直设置的两个侧板；上壳体201包括盖板，盖板盖合在上壳体201的两个侧板上，以形成包裹腔体；上壳体201还可以包括位于盖板两侧、与盖板垂直设置的两个侧壁，由两个侧壁与两个侧板结合，以实现上壳体201盖合在下壳体202上。

两个开口具体可以是在同一方向的两端开口(204、205)，也可以是在不同方向上的两处开口；其中一个开口为电口204，电路板300的金手指从电口204伸出，插入光网络单元等上位机中；另一个开口为光口205(光接口205)，用于光纤带500接入以连接光模块内部的硅光芯片400。

采用上壳体201、下壳体202结合的装配方式，便于将电路板300、硅光芯片400等器件安装到壳体中，由上壳体201、下壳体202形成光模块最外层的封装保护壳体；上壳体201及下壳体202一般采用金属材料，利于实现电磁屏蔽以及散热；一般不会将光模块的壳体做成一体结构，这样在装配电路板等器件时，定位部件、散热以及电磁屏蔽结构无法安装，也不利于生产自动化。

电路板300具有供电电路及信号电路，用于供电及信号电连接。电路板300的一端设置有光接口205，光接口205作为光模块的光口，电路板300所在的一端作为光模块的电口204，光口和电口204相对。光接口205用于接收来自电路板300的电信号经过转换而成的光信号，以及，发射光信号，经过转换而成电信号发送至电路板300。光接口205的一端设有光口塞206，光口塞206与光接口205嵌入连接，用于在光模块不使用时，起到密封作用，避免长时间暴露而受到粉尘污染。光口塞206可采用橡胶材质，具有柔性，能够起到很好的密封效果。

解锁手柄203位于包裹腔体/下壳体202的外壁，用于实现光模块与上位机之间的固定连接，或解除光模块与上位机之间的固定连接。

解锁手柄203具有与上位机笼子匹配的卡合结构；拉动解锁手柄的末端可以在使解锁手柄在外壁的表面相对移动；光模块插入上位机的笼子里，由解锁手柄的卡合结构将光模块固定在上位机的笼子里；通过拉动解锁手柄，解锁手柄的卡合结构随之移动，进而改变卡合结构与上位机的连接关系，以解除光模块与上位机的卡合关系，从而可以将光模块从上位机的笼子里抽出。

电路板300上设置有电路走线、电子元件(如电容、电阻、三极管、MOS管)及芯片(如MCU、激光驱动芯片、限幅放大芯片、时钟数据恢复CDR、电源管理芯片、数据处理芯片DSP)等。

电路板通过电路走线将光模块中的用电器件按照电路设计连接在一起，以实现供电、电信号传输及接地等电功能。

电路板一般为硬性电路板，硬性电路板由于其相对坚硬的材质，还可以实现承载作用，如硬性电路板可以平稳的承载芯片；当光收发器件位于电路板上时，硬性电路板也可以提供平稳的承载；硬性电路板还可以插入上位机笼子中的电连接器中，具体地，在硬性电路板的一侧末端表面形成金属引脚/金手指，用于与电连接器连接；这些都是柔性电路板不便于实现的。

部分光模块中也会使用柔性电路板，作为硬性电路板的补充；柔性电路板一般与硬性电路板配合使用，如硬性电路板与光收发器件之间可以采用柔性电路板连接。

光收发器件包括光发射部件及光接收部件两部分，分别用于实现光信号的发射与光信号的接收。光发射部件及光接收部件可以结合在一起，也可以相互独立。本申请实施例提供的光发射部件及光接收部件结合在一起，形成光收发一体结构。

为实现光模块的光电转换，在电路板300上设置硅光芯片400，硅光芯片400可同时将光源600根据电路板300的供电电路和信号电路产生的出射光调制成满足需求的出射光信号发送至光接口205，以及，将来自光接口205的光信号调制成电信号发送至电路板300，可作为光收发一体件使用，实现光电信号的转换。硅光芯片400的一端与电路板300的信号电路连接，硅光芯片400的另一端通过光纤带500与光接口205连接。在进行光电转换时，硅光芯片400用于通过光纤带500向光接口205发射光信号，以及，通过光纤带500接收来自光接口205的光信号。

光纤带500的一端与硅光芯片400耦合连接，光纤带500的另一端与光接口205连接，用于实现光信号的收发。为此，光纤带500可包括两组光纤，即第一光纤501和第二光纤502，由第一光纤501实现硅光芯片400调制后的光信号向光接口205的传播，由第二光纤502实现来自光接口205的光信号传播到硅光芯片400，经过调制形成电信号后发送至电路板300。

具体地，如图5所示，光纤带500包括：相互平行设置的第一光纤501和第二光纤502，第一光纤501的一端与硅光芯片400的出光口405耦合连接，第一光纤501的另一端与光接口205连接，第一光纤501用于接收经过硅光芯片400调制后的出射光信号，并传播进光接口205。第二光纤502的一端与硅光芯片400的收光口406耦合连接，第二光纤502的另一端与光接口205连接，第二光纤502用于接收光接口205发出的接收光信号，接收光信号经过硅光芯片400调制后得到电信号发送至电路板300。

硅光芯片400用于实现光的调制，以使光信号的功率符合光模块的使用需求，但由于硅光芯片400无法发光，在光发射过程中，需要利用外接光源实现光信号的发射。为此，本实施例提供的光模块，还包括光源600，光源600设置在电路板300上，与电路板300的供电电路连接，用于产生出射光。光源600通过第三光纤503与硅光芯片400连接，第三光纤503的一端耦合连接硅光芯片400，第三光纤503的另一端连接光源600，光源600产生的出射光，经过第三光纤503进入硅光芯片400中。

光源600内封装有激光芯片，在光发射过程中，电路板300对光源600供电，驱动光源600产生出射光，硅光芯片400通过第三光纤503接收光源600产生的出射光，对出射光进行调制得到出射光信号，使得出射光信号的光功率符合光模块的光需求，调制后的光信号经过第一光纤501发送至光接口205。光源600内设置的激光芯片可为多个，具体的设置数量可根据光模块的使用需求而定，即根据硅光芯片400的调制光的光路设置，如果硅光芯片400可实现三路入射光和四路出射光的调制，那么激光芯片则需要设置三个，每个激光芯片发射的光进入硅光芯片400中对应的入射光波导中。

图6为本发明实施例提供的硅光芯片的整体光路图；图7为本发明实施例提供的硅光芯片的调制光路图。参见图6和图7，为实现光信号的调制，本实施例提供的硅光芯片400，包括：入射光波导401、光功率监控单元402、光功率调制单元403、监控光波导407和出射光波导404。

入射光波导401的入光口通过第三光纤503与光源600连接，入射光波导401用于通过第三光纤503接收光源600产生的出射光。入射光波导401可设置多个，此时，硅光芯片400的入光口也为多个，为保证光的高效传输，入射光波导401的设置数量、激光芯片的设置数量和入光口的设置数量相同。即每个入射光波导401通过对应的入光口和第三光纤503与对应的激光芯片连接，使得光源600中的每个激光芯片发射的出射光可以进入对应的入射光波导401内继续传播。

光功率调制单元403是实现硅光芯片400进行光调制的器件，光功率调制单元403的一端与入射光波导401的出光口连接，光功率调制单元403用于根据电路板的信号电路对入射光波导401传播来的出射光进行光功率调制，得到出射光信号。

出射光波导404的一端与光功率调制单元403的另一端连接，出射光波导404用于实现光功率调制单元403调制后的出射光信号的射出，出射光波导404的另一端与光纤带500连接，出射光信号通过出射光波导404进入光纤带500后射出。具体为，出射光波导404与第一光纤501连接，出射光信号经过出射光波导404后进入第一光纤501，由第一光纤501将出射光信号传播进光接口205。

为保证光功率调制单元403能够对三束出射光进行调制以得到四路出射光信号，本实施例中，光功率调制单元403，包括：分光单元组4031、调制单元组4032和合光单元组4033。

分光单元组4031的一端与入射光波导401连接，用于对入射光波导401传播来的出射光进行分光。由于入射光波导401传播的出射光由光源600发出，而光功率调制单元403对出射光进行调制以得到符合光功率需求的光信号时，对进入光功率调制单元403的出射光的光功率有一定要求，不能高于阈值上限，也不能低于阈值下限。因此，为保证进入光功率调制单元403的出射光的光功率满足调制需求，需要利用分光单元组4031实现分光，将光源600发出的多束光进行拆分和合并，以将某一出射光的光功率补足。例如，光源600发出三束光，分别经过三个入光口(L0、L1、L2)进入对应的入射光波导(4011、4012、4013)中，由于三束光的光功率可能不符合光功率需求，则需将三束光分合成两束光，具体将入光口L1中的光通过分光单元1(图7中的分光1)经过分光后，分别合并到入光口L0和L2中的出射光中，以分别补强入光口L0和L2中的出射光的光功率。

调制单元组4032的一端通过第一光波导组与分光单元组4031的另一端连接，调制单元组4032用于根据电路板的信号电路对分光单元组4031进行分光后的出射光进行光功率调制，得到调制光信号。调制单元组4032的设置数量与硅光芯片400需要输出几路光信号有关，如果硅光芯片400需要出射四路光信号，此时，调制单元组4032需要设置四组。

调制单元组4032包括两路调制电路，一路上设置相位转换器和调制器，相位转换器通过光波导与调制器连接，另一路仅设置调制器。为保证调制单元组4032中的光信号的光功率符合调制要求，在进入调制单元组4032之前，需利用分光单元组4031进行分光。如图7所示，分光单元组4031包括七个分光单元，每个分光单元的分光比例为1:1。分光单元1用于将第二入射光波导4012中的出射光进行分光处理。第一入射光波导4011的一端设有分光单元2(图7中的分光2)，分光单元2与分光单元1之间通过光波导连接，分光单元1将分光处理后的一部分光通过对应的光波导补入第一入射光波导4011。第三入射光波导4013的一端设有分光单元3(图7中的分光3)，分光单元1和分光单元3之间通过光波导连接，分光单元1将分光处理后的另一部分光通过对应的光波导补入第三入射光波导4013中。

分光单元2的另一端连接两个光波导，其中一个光波导的另一端连接分光单元4(图7中的分光4)，另一个光波导的另一端连接分光单元5(图7中的分光5)；分光单元3的另一端连接两个光波导，其中一个光波导的另一端连接分光单元6(图7中的分光6)，另一个光波导的另一端连接分光单元7(图7中的分光7)，因此，通过七个分光单元实现将三路出射光分光为四路光信号。分光单元4、分光单元5、分光单元6和分光单元7的另一端分别连接一个调制单元组4032，由四组调制单元组4032分别对四路光信号进行调制，以获得四路符合光功率需求的光信号。

为获得光模块需求光功率的光信号，调制单元组4032内置两路调制电路，因此，分光单元4、分光单元5、分光单元6和分光单元7分别再进行一次分光，即在分光单元4、分光单元5、分光单元6和分光单元7的另一端分别连接两个光波导，其中一路光波导连接相位转换器和调制器，另一路光波导连接调制器。调制单元组4032可采用MZ(马赫-曾德尔)调制器，其调制原理可为两路调制电路产生光的干涉效应，使得两路光产生相位差，通过叠加后得到高速调制光信号，即满足光功率需求的出射光信号。

本实施例中，由合光单元组4033实现两路光的叠加，得到出射光信号。合光单元组4033的一端通过第二光波导组与调制单元组4032的另一端连接，合光单元组4033的另一端与出射光波导404连接，合光单元组用于对调制光信号进行合光，得到出射光信号。合光单元组4033的设置数量与调制单元组4032的设置数量相同，均与硅光芯片400的输出几路光信号有关。在硅光芯片400需要输出四路光信号的情况下，合光单元组4033也设置四组(四个合光单元)，每组合光单元组4033对应连接一个调制单元组4032。由于调制单元组4032内设有两路调制电路，为进行光的叠加，合光单元组4033通过两路光波导与调制单元组4032连接，即合光单元组4033的一端连接两个光波导，其中一个光波导与调制单元组4032中设有相位转换器和调制器的那一路连接，另一个光波导与调制单元组4032中仅设有调制器的那一路连接。

合光单元组4033的另一端连接出射光波导404，出射光波导404的另一端与第一光纤501连接，出射光信号即为满足光功率需求的光信号。出射光信号经过出射光波导404后进入第一光纤501，由第一光纤501将出射光信号传播进光接口205。出射光波导404的设置数量与合光单元组4033的设置数量相同，均与硅光芯片400的输出几路光信号有关。在硅光芯片400需要输出四路光信号的情况下，出射光波导404也设置四组。具体地，第一出射光波导4041与合光单元1(图7中的合光1)连接，经过合光单元1产生的第一出射光信号TX0在第一出射光波导4041中传播；第二出射光波导4042与合光单元2(图7中的合光2)连接，经过合光单元2产生的第二出射光信号TX1在第二出射光波导4042中传播；第三出射光波导4043与合光单元3(图7中的合光3)连接，经过合光单元3产生的第三出射光信号TX2在第三出射光波导4043中传播；第四出射光波导4044与合光单元4(图7中的合光4)连接，经过合光单元4产生的第四出射光信号TX3在第四出射光波导4044中传播。四路出射光波导404将对应的出射光信号传播进第一光纤501，再由第一光纤501将四路出射光信号传播进光接口205。

本实施例提供的光模块，在光发射过程中，由硅光芯片400与第三光纤503耦合连接实现光电转换，但由于光纤的直径过细，在第三光纤503与硅光芯片400对接时，极易因无法精准对接而导致光模块的耦合效果较差。因此，为保证光模块的耦合效果，需对进入硅光芯片400的光进行功率检测。

为进行功率检测和光耦合效果的监控，本实施例提供的光模块，如图6所示，在硅光芯片400内设置光功率监控单元402和监控光波导407，监控光波导407的一端与入射光波导401连接，用于接收由入射光波导401按照分光比例分出的出射光；光功率监控单元402的一端与控制芯片700连接，另一端通过监控光波导407与入射光波导401连接，用于接收在监控光波导407中传播的出射光，对出射光进行光功率监控。光功率监控单元402可选用监控光电二极管(MPD)，光功率监控单元402包括P极和N级。光功率监控单元402与入射光波导401连接，在入射光波导401内传播有出射光时，光功率监控单元402可接收一定比例的光信号以进行功率监控。

入射光波导401为主路，连接光功率监控单元402的部分为支路，即监控光波导407为支路，支路内的光信号占主路中光信号的2％～5％。也就是说，在入射光波导401内传播的光信号，在到达支路的连接点处后，会分出分光比例为2％～5％的光通过支路传播进光功率监控单元402，由光功率监控单元402进行功率监控，以确定硅光芯片400与第三光纤503是否耦合到位。在向支路分光信号时，可在光功率监控单元402中进行设置分光比例，如2％～5％，使得仅将符合比例要求的光信号分到支路中，以进入光功率监控单元402。

为保证光功率监控单元402能够通过监控发现硅光芯片400与第三光纤503耦合到位，本实施例提供的光模块，将硅光芯片400连接一控制芯片700，控制芯片700设置在电路板300上，与光功率监控单元402连接，用于接收光功率监控单元402的监控数据，并根据监控数据进行分析和计算，判断监控到的功率大小是否到达最大值，以确定出硅光芯片400与第三光纤503是否耦合到位。如果监控到的功率到达最大值，说明硅光芯片400与第三光纤503耦合到位，功率最大值是指光模块在最佳耦合时对应的光功率值，即硅光芯片400与第三光纤503在对接时达到最佳位置对应的光功率值。

图8为本发明实施例提供的控制芯片与光功率监控单元连接的电路图。如图5和图8所示，为实现光功率监控单元402的监控数据的接收，控制芯片700包括：MCU701、第一电阻703、第二电阻704、滤波电容702和偏置电压。控制芯片700与光功率监控单元402连接，光功率监控单元402包括P极(图8中MPD-P)和N级(图8中MPD-N)，为此，MCU701与光功率监控单元402的P极连接。

第一电阻703(图8中R1)的一端与光功率监控单元402的N极连接，第一电阻703的另一端与偏置电压(图8中VCC)连接，进行偏置处理；第二电阻704(图8中R2)的一端与光功率监控单元402的P极连接；第二电阻704的另一端与滤波电容702(图8中C1)的一端连接，形成采样电路。滤波电容702的另一端通过模数转换接口(图8中ADC)与MCU701连接，采样电路采集的数据发送至MCU701，由MCU701进行处理，通过判断采集的功率大小是否到达最大值，来确定硅光芯片400与第三光纤503是否耦合到位。MCU701可选用单片机。

在本实施方式中，光功率监控单元402的N极通过第一电阻与偏置电压连接，而在其他实施方式中，光功率监控单元402的N极也可直接与偏置电压进行连接。两种实施方式均可实现光信号的监控，区别在于未通过第一电阻与偏置电压连接的方案在进行功率监控时，光信号较差一些。

具体地，在另一种实施方式中，控制芯片700，包括：MCU701、第二电阻704、偏置电压和滤波电容702。MCU701与光功率监控单元402的P极连接；光功率监控单元402的N极与偏置电压连接；第二电阻704的一端与光功率监控单元402的P极连接；第二电阻704的另一端与滤波电容702的一端连接，滤波电容702的另一端通过模数转换接口与MCU701连接。

根据前述实施例提供的两种实现控制芯片700与光功率监控单元402连接的方案，均可以实现光功率监控单元402的功率监控，并将监控数据发送至控制芯片700，进而可以知道光源600发出的出射光在进入硅光芯片400后的光功率大小，便于控制芯片700根据监控的功率数据进行判断，进而确定硅光芯片400与第三光纤503的耦合效果。

图9为本发明实施例提供的硅光芯片的局部光路图。参见图9，由于硅光芯片400可以同时实现多路出射光的接收和多路光信号的发射，以满足光模块的使用需求。因此，在硅光芯片400需要进行多路光信号的接收时，硅光芯片400内设置有多个入射光波导401，为此，光源600内需对应设置同样数量的激光芯片。在硅光芯片400内设置多个入射光波导401时，为对每个入射光波导401中传播的出射光进行功率检测，需要在每个入射光波导401处对应设置一个光功率监控单元402，即光功率监控单元402与入射光波导401的设置数量相同，且一一对应连接。具体地，将第一光功率监控单元4021与第一入射光波导4011连接，将第二光功率监控单元4022与第二入射光波导4012连接，将第三光功率监控单元4023与第三入射光波导4013连接。

此时，控制芯片700与多个光功率监控单元402进行连接，以接收每个光功率监控单元402的监控数据。本实施例提供两种实施方式，以实现控制芯片700与多个光功率监控单元402的连接，以达到不同的使用需求。

图10为本发明实施例提供的控制芯片与多个光功率监控单元连接的一种光路图。在其中一种可行的具体实施方式中，参见图10，每个光功率监控单元402的P极(图10中MPD-P)以串联形式连接在一起，每个光功率监控单元402的N极(图10中MPD-N)以串联形式连接在一起，串联在一起的多个光功率监控单元402通过同一个接口与控制芯片700连接。

在本实施例中，以硅光芯片400中设置三个入射光波导和三个光功率监控单元为例，将三个MPD的P级连接在一起，以及，将三个MPD的N级连接在一起，连接在一起的N级和P级再与控制芯片700进行连接。具体地，连接在一起的MPD-N通过第一电阻连接偏置电压，连接在一起的MPD-P通过第二电阻和滤波电容连接在MCU701的模数转换接口(ADC)进行数据采样，以将光功率监控单元402的监控数据发送至控制芯片700，即可获得第一入射光波导4011、第二入射光波导4012或第三入射光波导4013中传播的光信号的光功率大小。

由于多个光功率监控单元402以串联的形式与控制芯片700连接，那么在进行功率监控时，为保证控制芯片700能够接收到来自光功率监控单元402监控的对应入射光波导401中光信号的光功率，需要多个光功率监控单元402按照一定周期分别单独监控对应的入射光波导401中的光信号，即在第一个光功率监控单元402监控对应的入射光波导401中光信号的光功率之后，再控制下一个光功率监控单元402监控对应的入射光波导401中光信号的光功率，以此类推。也就是说，多个光功率监控单元402并非同时工作，而是按照一定周期循环先后启动，在某一个光功率监控单元402正在进行监控时，其他的光功率监控单元402为未执行监控状态，以分别确定硅光芯片400中每个通路与第三光纤503的耦合状态。

上述实施例在将连接在一起的MPD-N与控制芯片700进行连接时，其采用的连接方式是图8所示的方式，即连接在一起的MPD-N通过第一电阻连接偏置电压。而在另一个实施例中，也可将连接在一起的MPD-N直接连接偏置电压，其他连接关系不变，具体的实现方案可根据实际应用情况而定，此处不做具体限定。

但由于三个MPD串联在一起，若三个MPD同时监控对应的入射光波导中光信号的光功率大小，三个MPD的监控数据汇合在一起发送至控制芯片700，使得控制芯片700无法准确确定所接收到的监控数据对应哪一个。为此，在耦合时，先将一路入射光波导中的光信号分到对应的光功率监控单元中，监控完毕之后，再切换到下一路入射光波导的光信号，再进行监控。可见，本实施例提供的连接方式，虽然可以节省资源，但无法实现三个入射光波导中光信号的同时监控，监控效率较低一些。

图11为本发明实施例提供的控制芯片与多个光功率监控单元连接的另一种光路图。在另一种可行的具体实施方式中，参见图11，每个光功率监控单元402的P极(图11中MPD-P)与N极(图11中MPD-N)连接在一起，每个光功率监控单元402通过对应的接口与控制芯片700连接。每个光功率监控单元402的P极与N极都采用同样的偏置和采样电路，如图8所示的电路连接。

本实施例中，光功率监控单元402的P级和自身的N级连接在一起，使得多个光功率监控单元402为单独存在的器件，且每个光功率监控单元402分别与控制芯片700连接。为此，控制芯片700上需设置多个ADC接口，ADC接口的个数与光功率监控单元402的个数相同。以硅光芯片400中设置三个入射光波导和三个光功率监控单元为例，ADC接口的数量也为三个，第一个光功率监控单元4021(图11中的MPD1)的P级和自身的N级连接在一起之后，通过第一个ADC接口与控制芯片700连接；第二个光功率监控单元4022(图11中的MPD2)的P级和自身的N级连接在一起之后，通过第二个ADC接口与控制芯片700连接；第三个光功率监控单元4023(图11中的MPD3)的P级和自身的N级连接在一起之后，通过第三个ADC接口与控制芯片700连接。每个光功率监控单元402的P级和N级与控制芯片700的具体连接方式可参照图8所示的电路图。

可见，本实施例中多个光功率监控单元402以并联的形式与控制芯片700连接，多个光功率监控单元402之间在监控光功率时互不影响。具体地，由于每个光功率监控单元402是通过不同的ADC接口连接于控制芯片700，使得控制芯片700可以单独地接收来自不同的光功率监控单元402的监控数据，多组监控数据互不干扰，不会影响控制芯片700的处理过程，进而可以保证数据接收的准确性。因此，本实施例提供的连接方式，可以使多个光功率监控单元402单独工作，并可同时对与其连接的入射光波导401中光信号的光功率进行监控，提高监控效率。

本发明实施例提供的光模块，由硅光芯片400代替传统的光收发器件，作为光收发一体件，用于同时实现光电信号的转换。为保证硅光芯片400在调制光信号的光功率能够满足光模块的使用需求，在硅光芯片400中设置光功率监控单元402对出射光进行功率监控，以检测硅光芯片400与第三光纤503是否耦合到位。

硅光芯片400可以实现多路光信号的输入和输出，具体可根据实际应用情况而定。以硅光芯片400实现三路输入四路输出为例，硅光芯片400中的光功率调制单元403需将三路出射光调制成四路出射光信号，为此，硅光芯片400包括三个入射光波导(4011、4012、4013)，三个监控光波导407，与三个入射光波导一一对应连接的三个光功率监控单元(4021、4022、4023)，光功率调制单元403，四个出射光波导(4041、4042、4043、4044)，以及，光源600内封装三个激光芯片，用于产生三束出射光。

为接收三束出射光，硅光芯片400包括三个入光口(L0、L1、L2)，每个入光口分别连接一个入射光波导，即第一入光口L0与第一入射光波导4011连接，第二入光口L1与第二入射光波导4012连接，第三入光口L2与第三入射光波导4013连接。光源600中的每个激光芯片分别通过第三光纤503与一个入光口连接，即第一入射光波导4011对应的第一入光口L0通过第三光纤503与光源600中的第一个激光芯片相对，第一个激光芯片用于产生第一出射光，第一入射光波导4011用于通过第一入光口L0和第三光纤503接收光源600产生的第一出射光。第二入射光波导4012对应的第二入光口L1通过第三光纤503与光源600中的第二个激光芯片相对，第二个激光芯片用于产生第二出射光，第二入射光波导4012用于通过第二入光口L1和第三光纤503接收光源600产生的第二出射光。第三入射光波导4013对应的第三入光口L2通过第三光纤503与所述光源600中的第三个激光芯片相对，第三个激光芯片用于产生第三出射光，第三入射光波导4013用于通过第三入光口L2和第三光纤503接收光源600产生的第三出射光。

为进行功率监控，在每个入射光波导上分别连接一个光功率监控单元402，即第一个光功率监控单元4021通过第一监控光波导与第一入射光波导4011连接，用于对通过分光进入第一监控光波导传播的第一出射光进行监控；第二个光功率监控单元4022通过第二监控光波导与第二入射光波导4012连接，用于对通过分光进入第二监控光波导传播的第二出射光进行监控；第三个光功率监控单元4023通过第三监控光波导与第三入射光波导4013连接，用于对通过分光进入第三监控光波导传播的第三出射光进行监控。三个光功率监控单元分别与控制芯片700连接，而具体连接方式可采用图10和图11中的任一种，具体的连接方式可根据实际使用需求而定，此处不进行限定。

三个入射光波导的另一端连接光功率调制单元403，为实现三路出射光调制成四路出射光信号，光功率调制单元403包括七个分光单元、四个调制单元和四个合光单元。七个分光单元之间的连接关系，以及与三个入射光波导的连接关系可参照前述实施例的描述，此处不再赘述。分光单元4通过光波导与第一调制单元连接，第一调制单元通过光波导与合光单元1连接，合光单元1与第一出射光波导4041连接；分光单元5通过光波导与第二调制单元连接，第二调制单元通过光波导与合光单元2连接，合光单元2与第二出射光波导4042连接；分光单元6通过光波导与第三调制单元连接，第三调制单元通过光波导与合光单元3连接，合光单元3与第三出射光波导4043连接；分光单元7通过光波导与第四调制单元连接，第四调制单元通过光波导与合光单元4连接，合光单元4与第四出射光波导4044连接。

四个出射光波导(4041、4042、4043、4044)分别与第一光纤501连接，合光单元1经合光得到的第一出射光信号TX0，经过第一出射光波导4041传播进第一光纤501；合光单元2经合光得到的第二出射光信号TX1，经过第二出射光波导4042传播进第一光纤501；合光单元3经合光得到的第三出射光信号TX2，经过第三出射光波导4043传播进第一光纤501；合光单元4经合光得到的第四出射光信号TX3，经过第四出射光波导4044传播进第一光纤501。最后，由第一光纤501将四路出射光信号传播进光接口205，实现光发射过程。

由以上技术方案可知，本发明实施例提供的一种光模块，包括电路板300，以及设置在电路板300上的硅光芯片400、光源600和控制芯片700，硅光芯片400与第三光纤503的一端耦合连接，第三光纤503的另一端连接光源600，光源600产生的出射光经过第三光纤503传播进硅光芯片400。硅光芯片400包括入射光波导401、光功率监控单元402和光功率调制单元403，入射光波导401的入光口与第三光纤503连接，用于通过第三光纤503接收光源600产生的出射光；光功率监控单元402通过监控光波导407与入射光波导401连接，用于接收由入射光波导401按照分光比例分出的出射光，对出射光进行光功率监控；光功率调制单元用于对在入射光波导中传播的出射光进行光功率调制，得到出射光信号；光功率监控单元402与控制芯片700连接，控制芯片700用于接收光功率监控单元402的监控数据，以确定硅光芯片400与光纤带500的耦合连接是否满足需求。可见，本发明提供的光模块，可以检测在光发射过程中硅光芯片400与第三光纤503的耦合效果，即在硅光芯片400中增设光功率监控单元402，由光功率监控单元402对出射光进行功率监控，根据监控数据可以准确确定出硅光芯片400与第三光纤503的耦合效果，以简化光模块的检测过程。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种光模块，其特征在于，包括：

电路板，具有供电电路及信号电路，用于供电及信号电连接；

光源，设置在所述电路板上，与所述电路板的供电电路连接，用于产生进入第三光纤传播的出射光；

第三光纤，一端耦合连接硅光芯片，另一端连接光源，用于将所述光源产生的出射光传播进所述硅光芯片；

控制芯片，设置在所述电路板上，与所述硅光芯片的光功率监控单元连接，用于接收所述光功率监控单元的监控数据；

硅光芯片，设置在所述电路板上，所述硅光芯片的一端与所述电路板的信号电路连接，所述硅光芯片的另一端与所述第三光纤连接，用于通过所述第三光纤接收所述光源产生的出射光；

所述硅光芯片，包括：

入射光波导，所述入射光波导的入光口与所述第三光纤连接，用于通过所述第三光纤接收所述光源产生的出射光，所述入射光波导用于按照分光比例将所述出射光中分出一部分光传播进监控光波导，其中，所述分光比例为2％～5％；

监控光波导，一端与所述入射光波导连接，用于接收由所述入射光波导按照分光比例分出的出射光；

光功率监控单元，一端与所述控制芯片连接，另一端与所述监控光波导连接，用于对所述监控光波导传播的出射光进行光功率监控；

光功率调制单元，一端与所述入射光波导的出光口连接，所述光功率调制单元用于根据信号电路对在所述入射光波导中传播的出射光进行光功率调制，得到出射光信号。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述入射光波导中传播的所述出射光的分光比例为2％～5％，将分光比例为2％～5％对应的光通过所述监控光波导传播进所述光功率监控单元。

3.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述控制芯片，包括：

MCU，与所述光功率监控单元的P极连接；所述光功率监控单元包括P极和N级；

第一电阻，所述第一电阻的一端与所述光功率监控单元的N极连接，所述第一电阻的另一端与偏置电压连接；

第二电阻，所述第二电阻的一端与所述光功率监控单元的P极连接；

滤波电容，所述滤波电容的一端与所述第二电阻的另一端连接，所述滤波电容的另一端与所述MCU连接。

4.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述控制芯片，包括：

MCU，与所述光功率监控单元的P极连接；所述光功率监控单元包括P极和N级，所述光功率监控单元的N极与偏置电压连接；

第二电阻，所述第二电阻的一端与所述光功率监控单元的P极连接；

滤波电容，所述滤波电容的一端与所述第二电阻的另一端连接，所述滤波电容的另一端与所述MCU连接。

5.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述硅光芯片包括多个入射光波导和多个光功率监控单元，所述光功率监控单元与所述入射光波导一一对应连接；

所述光功率监控单元包括P极和N级，每个所述光功率监控单元的P极以串联形式连接在一起，每个所述光功率监控单元的N极以串联形式连接在一起，串联在一起的多个所述光功率监控单元通过同一个接口与所述控制芯片连接。

6.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述硅光芯片包括多个入射光波导和多个光功率监控单元，所述光功率监控单元与所述入射光波导一一对应连接；

所述光功率监控单元包括P极和N级，每个所述光功率监控单元的P极与N极连接在一起，每个所述光功率监控单元通过对应的接口与所述控制芯片连接。

7.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述硅光芯片包括三个入射光波导，三个监控光波导，以及，与三个所述入射光波导一一对应连接的三个光功率监控单元，所述光源用于产生三束出射光；

第一所述入射光波导对应的第一入光口与所述第三光纤连接，第一所述入射光波导用于通过所述第一入光口和所述第三光纤接收所述光源产生的第一出射光；第一所述光功率监控单元通过第一监控光波导与第一所述入射光波导连接，用于对第一出射光进行监控；

第二所述入射光波导对应的第二入光口与所述第三光纤连接，第二所述入射光波导用于通过所述第二入光口和所述第三光纤接收所述光源产生的第二出射光；第二所述光功率监控单元通过第二监控光波导与第二所述入射光波导连接，用于对第二出射光进行监控；

第三所述入射光波导对应的第三入光口与所述第三光纤连接，第三所述入射光波导用于通过所述第三入光口和所述第三光纤接收所述光源产生的第三出射光；第三所述光功率监控单元通过第三监控光波导与第三所述入射光波导连接，用于对第三出射光进行监控。

8.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，还包括：

光纤带，所述光纤带的一端与所述硅光芯片耦合连接；

光接口，通过所述光纤带与所述硅光芯片连接，用于通过所述光纤带接收来自所述硅光芯片的光信号，以及，通过所述光纤带向所述硅光芯片发射光信号。

9.根据权利要求8所述的光模块，其特征在于，所述硅光芯片，还包括：

出射光波导，所述出射光波导的一端与所述光功率调制单元的另一端连接，所述出射光波导的另一端与所述光纤带连接，所述出射光信号通过所述出射光波导进入所述光纤带后射出。

10.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光功率调制单元，包括：

分光单元组，所述分光单元组的一端与所述入射光波导连接，用于对所述入射光波导传播来的出射光进行分光；

调制单元组，所述调制单元组的一端通过第一光波导组与所述分光单元组的另一端连接，所述调制单元组用于对经过所述分光单元组分光后的出射光进行光功率调制，得到调制光信号；

合光单元组，所述合光单元组的一端通过第二光波导组与所述调制单元组的另一端连接，所述合光单元组的另一端与所述出射光波导连接，所述合光单元组用于对所述调制光信号进行合光，得到出射光信号，传播进所述出射光波导中。