CN113138445B - 一种光收发组件及相关产品 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种光收发组件及相关产品。光收发组件包括：光发射器件、偏振分束旋转器、光接收器件、光纤、合分波器和波长处理器。其中，光发射器件与合分波器的第一端口光连接；光接收器件的第一光接口和第二光接口分别与合分波器的第二端口和波长处理器的第一端口光连接；合分波器的第三端口、所述波长处理器和所述光纤分别与所述偏振分束旋转器光连接。该光收发组件实现了对光波的双向传输。由于本申请提供的光收发组件中采用了偏振分束旋转器这类集成器件，无论收光或发光，光波都通过芯片化的集成器件传输。因此，相比于依靠空间光路传输光波的BOSA，本申请揭示的光收发组件节省了封装所需物料成本和工艺成本，从而削减了生产成本。

Description

一种光收发组件及相关产品

技术领域

本申请涉及光器件技术领域，尤其涉及一种光收发组件及相关产品。

背景技术

双向光组件(BOSA，Bi-Directional Optical Sub-Assembly)是光通信领域常用的组件，具备光发射和光接收功能。目前的生产工艺中，需要将光发射器件和光接收器件分别封装成同轴模组，再将两个同轴模组和空间滤波片共同组装到一起，得到BOSA。

图1为BOSA的封装结构示意图。在图1中，空间滤波片101设置在光发射器件封装成的同轴模组102以及光学透镜103之间；光学透镜103的一侧是空间滤波片101，另一侧是光纤104。空间滤波片101、光发射器件封装成的同轴模组102以及光接收器件封装成的同轴模组105组装在图1所示的三向光组件100中，形成了具有收光和发光功能的BOSA。该BOSA的制造方式需执行多次的封装操作，且需要使用较多的封装物料，工艺成本和物料成本的消耗较大。

发明内容

本申请提供了一种光收发组件及相关产品，以节省光组件的生产成本。

本申请第一方面，提供了一种光收发组件，该光收发组件包括：光发射器件、偏振分束旋转器、光接收器件、光纤、合分波器和波长处理器。其中，光发射器件与合分波器的第一端口光连接；光接收器件的第一光接口和第二光接口分别与合分波器的第二端口和波长处理器的第一端口光连接；合分波器的第三端口、波长处理器和光纤分别与偏振分束旋转器光连接。

在本申请中，由于采用了偏振分束器这类可以芯片化的集成器件，因此光波可以在波导中传输，而非在空间光路中传输。该光收发组件不需要将各个元件同轴封装后在进行组装，因而有效地节省了封装物料成本和工艺成本，从而降低了生产成本。

结合第一方面，作为第一种可能的实现方式，偏振分束旋转器、合分波器和波长处理器单次流片成型为集成化芯片；光发射器件集成于集成化芯片中，或者以贴装或混合集成的方式与集成化芯片集成在一起；光接收器件集成于集成化芯片中，或者以贴装或混合集成的方式与集成化芯片集成在一起；光纤以贴装的方式与集成化芯片集成在一起。这种集成化的实现方式提升了整个光收发组件的集成度，使光收发组件的小型化成为可能。

结合第一方面，作为第二种可能的实现方式，合分波器上覆盖有磁性材料，磁性材料用于隔离沿合分波器向光发射器件反向传输的光波。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，磁性材料具体用于在外加磁场的作用下隔离沿合分波器向光发射器件反向传输的光波。

在以上的第二种可能的实现方式中，通过在合分波器上覆盖磁性材料，使合分波器还具备了隔离器的功能。由于没有添加额外的隔离器，隔离功能的实现基于光收发组件中已有的合分波器便可以做到，因此保证光收发组件的高集成度。

结合第一方面，作为第三种可能的实现方式，光收发组件还包括：位于光发射器件与合分波器的第一端口之间的片上隔离器，用于隔离沿合分波器向光发射器件反向传输的光波。

结合第一方面的第一种、第二种或第三种可能的实现方式，光收发组件还可以包括：跨阻放大器，跨阻放大器与光接收器件的电接口电连接。

结合第一方面的第一种、第二种或第三种可能的实现方式，合分波器和波长处理器分别为以下任意一种：马赫-曾德干涉仪、微环谐振器、定向耦合器或法布里-珀罗腔滤波器。

结合第一方面的第一种、第二种或第三种可能的实现方式，光收发组件还可以包括：位于偏振分束旋转器和光纤之间的模斑转换器，光纤具体通过模斑转换器与偏振分束旋转器实现光连接。

结合第一方面的第一种、第二种或第三种可能的实现方式，光收发组件还可以包括：位于光发射器件、偏振分束旋转器、光接收器件、合分波器和波长处理器之外的屏蔽罩，用于屏蔽该屏蔽罩外部的射频信号。该光收发组件的屏蔽罩屏蔽外部的射频信号，因此不会对光收发组件内部光通信的实现带来干扰。保证了光通信的质量。

本申请第二方面，提供了一种光网络终端，该光网络终端包括：前述第一方面提供的光收发组件；还包括：电芯片；光收发组件与电芯片之间电连接。

本申请第三方面，提供了一种光线路终端，该光线路终端包括：前述第一方面提供的光收发组件；还包括：电芯片；光收发组件与电芯片之间电连接。

本申请第四方面，提供了一种光通信设备，该光通信设备包括：前述第一方面提供的光收发组件，且光收发组件中还包括：驱动器和限定放大器。

在以上第二方面、第三方面及第四方面提供的设备中，由于采用了第一方面提供的光收发组件，基于该光收发组件的低成本优势，相应地，第二方面、第三方面及第四方面提供的设备的生产成本也有所降低。有利于上述设备的推广和应用。

本申请第五方面，提供了一种光收发方法，具体利用前述第一方面提供的光收发组件实现该方法。光收发方法包括：

当通过光纤接收到光波时，对光波进行偏振处理和分光，再依次进行分波、采集和光电转换；和/或，当接收到驱动电信号时，根据电信号产生光波，对产生的光波进行合并，将合并的光波发送给光纤。

根据以上使用方法可知，该光收发组件既可以用于接收外界传输的光波，又可以向外界传输光波，单根光纤便实现了双向收发。并且由于该光收发组件采用的元件是芯片化集成的，因此，不需要同轴封装，因此减少了封装次数，降低了封装所需的成本。

本申请第六方面，提供了一种可隔离光的光收发组件的制备方法。该制备方法包括：

将合分波器、波长处理器、偏振分束旋转器和光接收器通过单次流片成型的方式加工为集成化芯片；

将磁性材料覆盖到合分波器上；

其中，磁性材料用于使合分波器的正向传输谱线与反向传输谱线非互易，使合分波器在外加磁场的作用下隔离沿合分波器向光发射器件反向传输的光波；光发射器件发出的光波的波长位于正向传输谱线的导通波长范围内，且位于反向传输谱线的阻断波长范围内；正向传输谱线与反向传输谱线的非互易差值由合分波器的自由谱区、合分波器的两臂的臂长差以及正反向传播常数差值决定；正反向传播常数差值由磁性材料的非互易参数、外加磁场的磁场强度和能流密度、光发射器件发出的光波的电场强度分量和频率共同决定；

将光发射器件以贴装或混合集成的方式与集成化芯片集成在一起；

将光纤以贴装的方式与集成化芯片集成在一起。

以上制备方法中，集成化芯片的形成不需要掺加同轴封装的操作。因此，制备出的光收发组件节省了封装物料，简化了封装工艺。另外，在形成集成化芯片的基础上，通过在其中的合分波器上覆盖磁性材料，使合分波器除了合波和分波功能外，还额外具备了单向通光、反向隔离的功能，因此，该组件成型后，能够较好地隔离沿合分波器向光发射器件反向传输的光波，避免对光发射器件造成干扰。提升了光发射器件工作的稳定性和可靠性。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例至少具有以下优点：由于本申请提供的光收发组件中采用了偏振分束旋转器这类集成器件，无论收光或发光，光波都通过芯片化的集成器件传输，因此相比于依靠空间光路传输光波的BOSA，无需将元件同轴封装后再进行组装，该光收发组件节省了封装所需物料成本和工艺成本，从而削减了生产成本。

附图说明

图1为一种BOSA的封装结构示意图；

图2为一种光接入网的场景示意图；

图3为本申请实施例提供的光收发组件300的结构示意图；

图4为一种覆盖磁性材料的合分波器的正向和反向传输谱线的示意图；

图5为本申请实施例提供的一种具有隔离功能的光收发组件700的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的光收发组件800的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的光收发组件900的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的光收发组件1000的封装结构图；

图9为本实施例提供的光网络终端和光线路终端的应用场景图；

图10为本申请实施例提供的一种可隔离光的光收发组件的制备方法流程图。

具体实施方式

正如前文提及，传统方式生产BOSA需要将光发射器件和光接收器件分别封装成同轴模组，再将各个同轴模组封装到一起。由于生产期间需要执行多次的封装操作，需要使用较多的封装物料，因此对物料成本和工艺成本的消耗较大。高昂的生产成本不利于BOSA在光通信领域的推广和应用。

基于以上问题，在本申请实施例中提供光收发组件、光收发方法及相关产品。光收发组件采用集成器件，免除了空间光路对组件同轴封装的严格要求，从而简化封装，节省生产成本。实际应用中，光收发组件可以应用在光通信领域的多种场景中。

作为一示例，在光接入网的场景中，光收发组件可以应用于光网络终端(ONT，Optical Network Terminal)或光线路终端(OLT，Optical Line Terminal)。光网络终端ONT又称为光网络单元(ONU，Optical Network Unit)，其位于用户侧(例如路边、建筑物、用户办公处或住处等)，是光纤接入的终端设备，向用户提供业务接口，具有光/电转换、电/光转换的功能，能够接收OLT发送的广播数据。OLT位于网络侧(例如运营商的中心机房)，用于提供网络集中和接入，能够完成光/电转换、电/光转换、带宽分配和控制各信道的连接，并具有实时监控、管理和维护功能。在光接入网场景中，ONT和OLT可以通过光配线网络(ODN，Optical Distribution Network)建立连接。

图2为一种光接入网的场景示意图。在图2所示的场景中，OLT和各个ONT可以分别通过光纤与ODN光连接。由ODN作为中间媒介，OLT与ONT实现光通信。对于光接入网，通常要求OLT和ONT均具备收光和发光功能。本申请实施例提供的光收发组件能够提供双向的光收发功能。因此在图2所示的场景中，OLT和ONT中均可以包括本申请实施例提供的光收发组件，从而完成对光波的双向收发。

作为另一示例，在光接入网以外的其他光通信场景中，如果光通信设备需要以单光纤双向收发不同波长的光波，例如无线前传场景或园区互联场景。则本申请实施例提供的光收发组件可以应用到该场景中的光通信设备。

为了使本领域技术人员更好地理解本申请实施例提供的技术方案，下面先介绍光收发组件的实现方式。

图3为本申请实施例提供的一种光收发组件300的结构示意图。如图3所示，该光收发组件300包括：光发射器件301、偏振分束旋转器302、光接收器件303、合分波器304、波长处理器305和光纤306。

在本实施例中，光发射器件301可以是在光通信领域的任意一种光源。例如，激光二极管(LD，Laser Diode)。具体地，LD可以是直接调制激光器(DML，Directly ModulatedLaser)，也可以是电吸收调制激光器(EML，Electro-absorption Modulated Laser)。不同场景下，对光发射器件301的波长、功率等需求可能不同。因此，本申请对光发射器件301的具体类型、型号以及波长、功率等参数不进行限定。

偏振分束旋转器(PSR，Polarization Splitter and Rotator)302在光收发组件300中是固定设置的。当光收发组件300向外界发送光波时，PSR 302用作通光器件，直接将光波传输出去。当光收发组件300接收外界传输的光波时，PSR 302起到改变光波偏振态的作用，并且能够将入射其中的光束分为两条光路出射。

光接收器件303可以是光通信领域的任意一种探测光信号的器件。例如，雪崩光电二极管(APD，Avalanche Photodiode)或PIN型光电二极管。光接收器件303能够将接收的光信号转换为电信号，即实现光电转换。本申请对光接收器件303的具体类型、型号以及响应度、探测波长等参数不进行限定。

本实施例中，光接收器件303为双路的探测器，例如双路APD。光接收器件303具体用于接收两束光波。光接收器件303包括第一光接口T1和第二光接口T2，其中，第一光接口T1用于接收一束光波，第二光接口T2用于接收另一束光波。

当光收发组件300向外界发送光波时，合分波器304用作合波器(又称复用器，Multiplexer)，将自身接收的光波合波后发射出来。当光收发组件300接收外界传输的光波时，合分波器304用作分波器(又称解复用器，Demultiplexer)，将自身接收的光波分波后发射出来。在本实施例中，合分波器304是兼具合波和分波功能的器件。例如，马赫-曾德干涉仪、微环谐振器、定向耦合器或法布里-珀罗腔滤波器。

本实施例中，光收发组件300的合分波器304包括至少三个端口，分别是：第一端口P1，第二端口P2和第三端口P3。光从第一端口P1进入，再从第三端口P3出射；或者，光从第三端口P3进入，再从第二端口P2出射。

波长处理器305用于将自身接收的光波分波后发射出来，波长处理器305用作分波器。可以理解的是，波长处理器305必须具备的功能是分波功能，但是不限定合波功能的有无。也就是说，波长处理器305可以是具有分波功能的分波器，还可以是兼具分波和合波功能的合分波器。具体例子同合分波器304的举例，在此不再赘述。

本实施例中，光纤306具体可以是单芯光纤，即，使用一根光纤306实现光波的收发。

下面介绍光收发组件300中各个元件的连接关系，并结合元件的连接关系分别描述光收发组件300发射光和接收光的实现方式。

如图3所示，光发射器件301与合分波器304的第一端口P1光连接；光接收器件303的第一光接口T1和第二光接口T2分别与合分波器304的第二端口P2和波长处理器305的第一端口K1光连接；合分波器304的第三端口P3、波长处理器305和光纤306分别与偏振分束旋转器302光连接。

在本申请实施例中，光收发组件300可以同时实现发射光和接收光的功能。

对于整个光收发组件300，如果其实现发射光的功能，则在图3所示的结构中光波从光发射器件301到光纤306。在实际应用中，光发射器件301发射的光波通过合分波器304的第一端口P1进入合分波器304；合分波器304对入射的光波进行合波处理，合波后的光波从合分波器304的第三端口P3出射。从第三端口P3出射的光能够通过PSR 302传输后进入光纤306，再由光纤306输出。

对于整个光收发组件300，如果其实现接收光的功能，则在图3所示的结构中光波从光纤306到光接收器件303。实际应用中，通过光纤306进入光收发组件300的光波的偏振态是随机抖动的，这给评估光波在光收发组件300中损耗的光功率带来不确定因素，即，很难利用光接收器件303对随机偏振态的光波的探测结果来评估损耗的光功率。光波是电磁波，本实施例中利用PSR 302可以将随机偏振态的光波分为横电波(TE光)和横磁波(TM光)，TE光和TM光各自具有统一的偏振态。由于TE光的损耗相比于TM光的损耗较小，因此，利用PSR 302还可以对分得的TM光的偏振态进行处理，得到TE光。也就是说，通过PSR 302将一束随机偏振态的光波分为偏正态一致的两束TE光。

偏偏振态处理消除了因为偏振态的随机性对评估光功率损耗的影响，降低了评估光功率损耗的复杂度和难度，使得评估的光功率损耗更加准确。

如图3中所示，从PSR 302出射的一束光通过合分波器304的第三端口P3进入合分波器；合分波器304对该束光波进行分波处理，过滤出的光波从合分波器304的第二端口P2出射，出射后从光接收器件303的第一光接口T1进入光接收器件303。从PSR 302出射的另一束光通过波长处理器305的第二端口K2进入波长处理器305；波长处理器305对该束光波进行分波处理，过滤出的光波从波长处理器305的第一端口K1出射，出射后从光接收器件303的第二光接口T2进入光接收器件303。

光接收器件303还包括电接口(图3中未示出)，接收到的两束光波的光强在光接收器件303中得到叠加，并由光接收器件303进行光电转换，最后转化为电信号。电信号具体可以通过光接收器303的电接口传输给光收发组件300的外界。

本申请提供的光收发组件300中采用了偏振分束旋转器302这类集成器件，无论收光或发光，光波都通过芯片化的集成器件传输，因此相比于依靠空间光路传输光波的BOSA，无需将元件同轴封装后再进行组装，节省了封装所需物料成本和工艺成本，从而削减了生产成本。

作为可能的实现方式，本申请实施例提供的光收发组件300中，偏振分束旋转器302、合分波器304和波长处理器304可以通过单次流片成型的方式形成集成化芯片。该集成化芯片即可以实现PSR 302、合分波器304和波长处理器304的相应功能。对于光收发组件300中的光发射器件301和光接收器件303，各自可以集成到集成化芯片中，也可以通过贴装或混合集成的方式与集成化芯片集成在一起。光纤306则以贴装的方式与集成化芯片集成在一起。可以理解的是，光收发组件300包括如下多种可能的实现方式：

(1)偏振分束旋转器302、合分波器304和波长处理器304通过单次流片成型的方式形成集成化芯片，光发射器件301、光接收器件303以及光纤306各自与集成化芯片集成在一起。其中，光发射器件301和光接收器件303采用贴装或混合集成的方式，光纤306采用贴装的方式。

(2)光发射器件301、偏振分束旋转器302、合分波器304和波长处理器304通过单次流片成型的方式形成集成化芯片，光接收器件303以及光纤306各自与集成化芯片集成在一起。其中，光接收器件303采用贴装或混合集成的方式，光纤306采用贴装的方式。

(3)偏振分束旋转器302、光接收器件303、合分波器304和波长处理器304通过单次流片成型的方式形成集成化芯片，光发射器件301以及光纤306各自与集成化芯片集成在一起。其中，光发射器件301采用贴装或混合集成的方式，光纤306采用贴装的方式。

(4)光发射器件301、偏振分束旋转器302、光接收器件303、合分波器304和波长处理器304通过单次流片成型的方式形成集成化芯片，光纤306采用贴装的方式与集成化芯片集成在一起。

如何实现元件与芯片的贴装或混合集成属于比较成熟的技术，因此此处对于集成过程的具体实现不做详细描述。

在光收发组件中，光发射器件的作用是发射光波。本实施例中将光发射器件发射光波的方向作为正向，沿合分波器向光发射器件传输光波的方向作为反向。由于反向的光波对光发射器件的工作造成干扰，因此，在光收发组件中可以设置隔离器以隔离反向光波。

目前，应用在G比特无源光网络的DML无需考虑反向光波的影响，但是在10G比特无源光网络和10G比特对称无源光网络，则需要考虑反向光波的影响。下面结合实施例和附图描述具有隔离功能的光收发组件的实现方式。

本申请提供光收发组件的另一实施例。该实施例实施例一的基础上，合分波器304上覆盖有磁性材料。磁性材料的作用是使合分波器304的使合分波器304的正向传输谱线和反向传输谱线非互易，从而使合分波器304具备隔离反向光波的功能。

在实际应用中，磁性材料可以是传统磁性材料。传统磁性材料在外加磁场的作用下可以给反向光波引入额外的非互易的π相位转变，从而实现正向导通和反向截止。即，覆盖了传统磁性材料的合分波器304能够在外加磁场作用下隔离沿合分波器304向光发射器件301反向传输的光波。例如，传统磁性材料可以是钇铁石榴石(YIG)，通常会再掺入一些元素，比如掺入铈(Ce：YIG)，或者掺入铋(Bi：YIG)。

另外，覆盖至合分波器304的磁性材料还可以是新型磁性材料，新型磁性材料在无外加磁场的情况下便可以给反向光波引入额外的非互易的π相位转变，从而实现反向截止。即，覆盖了新型磁性材料的合分波器304在无外加磁场的情况下便能够隔离沿合分波器304向光发射器件301反向传输的光波。例如，新型磁性材料可以是闭锁型掺铋钇铁石榴石。

可见，本实施例中合分波器304不但具备合波与分波的功能，通过覆盖磁性材料还使合分波器304具备单向隔离光的功能，相当于一个隔离器。

图4是一种覆盖磁性材料的合分波器的正向和反向传输谱线的示意图。图4中，横坐标表示波长，单位为纳米(nm)；纵坐标表示透射率，单位为dB值。曲线601为正向传输谱线，曲线602为反向传输谱线。光发射器件301的工作波长为λ1。如图4所示，合分波器304上覆盖有磁性材料。因此，正向传输曲线601和反向传输曲线602存在非互易差值Δλ，且Δλ≠0，体现该合分波器304具有非互易性传输的特点。

如图4所示，正向传输谱线601在λ1处对应的透射率接近0dB，表示对光发射器件301发射的光波具有较高的透射率，透射率接近100％；反向传输谱线在λ1处对应的透射率小于-30dB，表示对沿合分波器304向光发射器件301反向传输的光波具有较低的透射率，透射率低于0.1％。可见，λ1位于合分波器304的正向传输谱线的导通波长范围内，且位于合分波器304的反向传输谱线的阻断波长范围内。结合图4可知，由于反向传输谱线在λ1处对应的透射率远小于正向传输谱线在λ1处对应的透射率，因此，合分波器304能够较好地实现正向导通和反向隔离的效果。

通过对磁性材料的选择和对磁场强度以及光的电场强度的控制，使正向传输谱线601和反向传输谱线602的非互易差值满足如图4所示的条件。从而使得合分波器304实现正向导通和反向截止的功能(如图4所示)，在光收发组件中可以用作隔离器以隔离沿合分波器304向光发射器件301反向传输的光波，减少或者避免反射光波对光发射器件301工作的干扰。

在本实施例中，直接在合分波器304上覆盖磁性材料，便使合分波器304具备隔离器的功能，无需在光收发组件中设置独立的具备隔离功能的器件，从而无需贴装隔离器，提高了光收发组件整体的集成度。

在实际应用中，作为另一种可选的实现方式，还可以不对合分波器304覆盖磁性材料，而是在光发射器件301与合分波器304之间设置一个片上隔离器。以该片上隔离器实现对反向光波的隔离。

图5为本申请实施例提供的一种具有隔离功能的光收发组件700的结构示意图。如图5所示，在该光收发组件700中，相比于图3所示的光收发组件300，各个元件之间的连接关系基本不变。区别在于光收发组件700中，光发射器件301与合分波器304不是直接光连接，而是在通过二者之间的片上隔离器701实现光连接。如图5中所示，片上隔离器701的一端接收光发射器件301发射的光波，光波进入片上隔离器701后，从其另一端出射，再从合分波器304的第一端口P1进入合分波器304。

由于片上隔离器701作为光学器件具有正向导通和反向隔离的功能，因此其可以隔离沿合分波器304向光发射器件301反向传输的光波。

作为一种可能的实现方式，该片上隔离器701可以是一个覆盖有磁性材料的合分波器。例如，覆盖有磁性材料的马赫-曾德干涉仪、微环谐振器、定向耦合器或者法布里-珀罗腔滤波器。在本申请实施例中，可以将片上隔离器701与集成化芯片集成在一起。

实际应用中，假设光收发组件包括前述实施例中提及的集成化芯片，且集成化芯片中不包括光发射器件。如果光纤的光斑尺寸与集成化芯片的模斑尺寸差距较大，和/或，集成化芯片的模斑尺寸与光发射器件的模斑尺寸差距较大，容易影响光收发组件的工作状态，产生较大的损耗。为了解决该问题，在本申请实施例中，光收发组件还可以进一步包括模斑转换器。下面结合实施例和附图对这一实现方式进行说明。

图6为本申请实施例提供的另一种光收发组件800的结构示意图。如图6所示,光收发组件800包括：光发射器件301、集成化芯片801和模斑转换器(SSC，Spot SizeConverter)。其中，SSC位于集成化芯片801的偏振分束旋转器302以及与集成化芯片801贴装在一起的光纤306之间。SSC用于使集成化芯片801的模斑与光发射器件301的模斑相互匹配，以及用于使集成化芯片801的模斑与光纤306的模斑相互匹配。通过匹配模斑，降低光收发组件800工作过程中产生的损耗。

在图6示例的组件结构中，SSC位于集成化芯片801的外部。SSC可以是通过贴装或混合集成的方式与集成化芯片801集成在一起。此外，SSC还可以与其他的多个元件(例如偏振分束旋转器302、合分波器304和波长处理器305)以单次流片成型为集成化芯片901，如图7所示的光收发组件900的结构示意图。在图7中，集成化芯片901内部的SSC也实现匹配模斑的功能。

实际应用中，光收发组件中光接收器件接收的光波转变为电信号，实现光电转换。转换后的电信号还可以通过跨阻放大器(TIA，Trans-impedance Amplifier)放大。跨阻放大器TIA与光接收器件的电接口电连接。

实际应用中，TIA可以设置靠近光接收器件的位置，避免TIA与光接收器件之间的导电线路过长，从而提升光收发组件的集成度。TIA既可以集成在集成化芯片中，也可以作为单独的元件通过贴装或混合集成的方式与集成化芯片集成在一起。

图8为本申请实施例提供的光收发组件1000的封装结构图。如图8中所示，光收发组件1000包括：印制电路板1001。在印制电路板1001形成有集成绝缘体上硅(SOI，Silicon-on-insulator)芯片1002。在芯片1002中包括通光的硅层1003。光发射器件301、光纤306以及跨阻放大器TIA各自通过贴装或混合集成的方式与该芯片1002集成在一起，构成图8所示的光收发组件1000。结合图8可以看出，光发射器件301发出的光波可以通过通光的硅层1003传输到光纤306。

在芯片1002中填埋有焊料1004，光发射器件301可以利用焊料1004集成到该芯片1002上。芯片1002是通过将光接收器件、合分波器、波长处理器和偏振分束旋转器单次流片成型后得到的。需要说明的是，在实际应用中，光接收器件还可以从芯片1002抽离出来，在芯片1002的外部通过贴装或混合集成的方式集成在一起。

对于前述各个实施例提供的光收发组件，如果其所在的光通信设备中还包括发射射频信号的模块，例如OLT或ONT的wifi模块，则为了屏蔽wifi模块对光收发组件的干扰，在前述实施例的基础上，光收发组件的外围还可以包括屏蔽罩。该屏蔽罩将光发射器件、偏振分束旋转器、光接收器件、合分波器和波长处理器包围在内，屏蔽罩主要用于屏蔽该屏蔽罩外部的射频信号。作为一种可能的实现方式，在屏蔽罩上可以设有一个或多个通孔。光纤可以从通孔通过，另外，导电线路也可以从通孔通过。

在前述实施例提供的光收发组件的基础上，相应地，本申请还提供了包含该收发组件的设备。下面结合实施例对设备的实现方式进行描述。

在本实施例中，结合光接入网的应用场景，提供一种网络设备。示例地，该网络设备可以是光网络终端ONT和光线路终端OLT。

图9为本实施例提供的光网络终端和光线路终端的应用场景图。从图9中可以看出，ONT 1100中包括：光收发组件1101和电芯片1102。OLT 1200中包括：光收发组件1201和电芯片1202。在该光收发组件1101或光收发组件1201可以是前述光收发组件实施例中任意一种光收发组件，例如图3所示的光收发组件300、图5所示的光收发组件700，或者图8所示的光收发组件1000。

图9所示的OLT或ONT中，光收发组件与电芯片之间电连接。从各个ONT向ODN以及从ODN向OLT的方向为光信号传输的上行方向；从OLT向ODN以及从ODN向各个ONT的方向为下行方向。

在上行方向，对于ONT1100，电芯片1102用于根据待上传的数据向所述光收发组件1101提供驱动控制信号；光收发组件1101用于根据驱动控制信号产生上行光信号，并通过光纤向ODN传输上行光信号。对于OLT 1200，光收发组件1201用于将来自ODN的下行光信号转换为电信号，并将所述电信号提供给所述电芯片1202；电芯片1202用于对所述电信号进行电上处理。

在下行方向，对于ONT1100，光收发组件1101用于将来自光配线网络ODN的下行光信号转换为电信号，并将所述电信号提供给所述电芯片1102；电芯片1102用于对所述电信号进行电上处理。对于OLT 1200，电芯片1202用于根据待上传的数据向所述光收发组件1201提供驱动控制信号；光收发组件1201用于根据驱动控制信号产生下行光信号，并通过光纤向ODN传输下行光信号。

在本实施例中，OLT 1200及ONT 1100中包含的电芯片可以包括驱动器，以此驱动器为光收发组件提供驱动信号。另外，电芯片还可以包括线性放大器(LA，LinearAmplifier)。该LA可以用于将光收发组件输出的电信号放大。如果光收发组件中包括的光接收器件直接将自身光电转换后的电信号并输出给线性放大器LA，则线性放大器LA具体用于对该电信号进行放大。如果光收发组件中还包括跨阻放大器TIA，则该电芯片中LA的输入端与光收发组件的跨阻放大器TIA的输出端电连接，则线性放大器LA具体用于对跨阻放大器TIA输出的电信号进行放大。

在光接入网的应用场景中，ONT的用量非常大。本申请实施例提供的光收发组件相比于传统的BOSA节省物料成本和工艺成本，十分适用于作为ONT及OLT的单纤双向收发组件，降低单个设备的成本，降低整个光接入网场景中布设的ONT及OLT成本。

结合非光接入网的其他光通信应用场景，例如无线前传场景或园区互联场景，本申请实施例还提供一种光通信设备。该光通信设备包括光收发组件，该光收发组件可以在前述各实施例提供的任一光收发组件结构的基础上，进一步包括驱动器和限定放大器LA。

如果光收发组件中不包括跨阻放大器TIA，则限定放大器LA的输入端与光接收器件的电接口电连接。如果光收发组件中包括跨阻放大器TIA，则限定放大器LA的输入端与跨阻放大器TIA输出端电连接。驱动器与光发射器件连接，用于为光发射器件提供驱动信号，从而使光发射器件发出光波。

在该光收发组件中，驱动器以及限定放大器LA分别可以与其他元件一同以单次流片成型的集成化芯片，也可以各自以贴装或混合集成的方式与组件中的集成化芯片集成在一起。该光收发组件因为以芯片化的方式集成，因此各元件例如光接收器件和光发射器件无需封装成同轴模组再装配，节省物料成本和工艺成本。因此本实施例提供的光通信设备应用该光收发组件节省了生产成本。

基于前述实施例提供的光收发组件和相关的设备产品，相应地，本申请还提供一种光收发方法。下面结合实施例进行描述。

结合上文的描述，本申请各实施例提供的光收发组件可以实现单纤双向传输光波。因此，在描述本实施例提供的光收发方法时，分别从光波的两个不同传输方向进行描述。

结合图3示意的光收发组件300的结构，将光收发组件300整体作为光波的接收端时，对该光收发组件300的使用方法包括：

当通过光纤接收到光波时，对光波进行偏振处理和分光，再依次进行分波、采集和光电转换。具体而言，由光收发组件300中包括的偏振分束旋转器302对入射的偏振态随机的光波进行偏振处理和分光，分得的两束光中，其中一束由合分波器304进行分波后汇入光接收器件303，另一束由波长处理器305进行分波后汇入光接收器件303。最终，光接收器件303通过采集汇集的光波并实现光电转换，将转换的电信号输出。

将光收发组件300整体作为光波的发射端时，对该光收发组件300的使用方法包括：

当接收到驱动电信号时，根据所述电信号产生光波，对产生的光波进行合并，将合并的光波发送给光纤。具体而言，光发射器件301接收到驱动电信号，根据驱动电信号的驱动控制，产生与该驱动电信号匹配的光波。由光收发组件300包括的合分波器304对光发射器件301产生的光波进行合波，合波后通过光纤306输出。

在以上方法中，通过使用光收发组件，分别实现了同一光纤对光波的接收和发射。并且由于本申请实施例提供的各光收发组件均不需要对元件同轴封装后再封装，因此仅需要耗费较低的成本。进而，使用该收发组件的成本也是较低的。

在前述实施例提供的光收发组件、光网络终端、光线路终端、光通信设备以及光收发方法的基础上，本申请还相应地提供一种可隔离光的光收发组件的制备方法。下面结合附图和实施例对该方法的具体实现进行说明。

图10为本申请实施例提供的一种可隔离光的光收发组件的制备方法流程图。如图10，该制备方法包括：

步骤1301：将合分波器、波长处理器、偏振分束旋转器和光接收器通过单次流片成型的方式加工为集成化芯片。

步骤1302：将磁性材料覆盖到合分波器上。

本实施例中，覆盖到合分波器的磁性材料用于使所述合分波器的正向传输谱线与反向传输谱线非互易，使所述合分波器在外加磁场的作用下隔离沿所述合分波器向所述光发射器件反向传输的光波。

本实施例中，光发射器件发出的光波的波长位于所述正向传输谱线的导通波长范围内，且位于所述反向传输谱线的阻断波长范围内。可以结合图3和图4所示的实施例说明来理解，在此不再赘述。

由于覆盖材料属于比较成熟的技术手段，因此，此处对于本步骤的具体实现方式不进行限定。该合分波器通过覆盖上磁性材料，不但具备合波和分波作用，还具备正向导通和反向隔离的功能。

步骤1303：将所述光发射器件以贴装或混合集成的方式与所述集成化芯片集成在一起。

混合集成又可称为二次集成。对于本领域技术人员，实现元件的贴装和混合集成属于比较成熟的技术，故在此不做详述。

步骤1304：将光纤以贴装的方式与集成化芯片集成在一起。

光纤的一端用于与集成化芯片贴装集成，另一端则用于连接其他的设备或网络。

在光收发组件工作时，光纤与集成化芯片贴装的一端与偏振分束旋转器建立光连接。如果步骤1301形成的集成化芯片还包括SSC，则光纤与集成化芯片贴装的一端与SSC建立光连接。

基于对上述方法的描述可知，通过上述流程制备获得的光收发组件不需要将元件各自封装为同轴模组再进行封装，因此免除了许多封装操作，节省物料成本和工艺成本。并且，磁性材料的使用使合分波器具备隔离光的功能，避免沿着合分波器向光发射器件反向传输的光波对光发射器件工作造成干扰。

应当理解，在本申请中，“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

以上，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种光收发组件，其特征在于，包括：光发射器件、偏振分束旋转器、光接收器件、光纤、合分波器和波长处理器；

所述光发射器件与所述合分波器的第一端口光连接；所述光接收器件的第一光接口和第二光接口分别与所述合分波器的第二端口和所述波长处理器的第一端口光连接；所述合分波器的第三端口、所述波长处理器和所述光纤分别与所述偏振分束旋转器光连接；

所述偏振分束旋转器用于从所述合分波器接收光波，并将光波通过光纤传输出去；所述偏振分束旋转器还用于从光纤接收外界传输的光波，获得两束偏振态一致的横电波，并将两束横电波分别发送至所述合分波器和所述波长处理器。

2.根据权利要求1所述的光收发组件，其特征在于，所述偏振分束旋转器、所述合分波器和所述波长处理器单次流片成型为集成化芯片；

所述光发射器件集成于所述集成化芯片中，或者以贴装或混合集成的方式与所述集成化芯片集成在一起；

所述光接收器件集成于所述集成化芯片中，或者以贴装或混合集成的方式与所述集成化芯片集成在一起；

所述光纤以贴装的方式与所述集成化芯片集成在一起。

3.根据权利要求1所述的光收发组件，其特征在于，所述合分波器上覆盖有磁性材料，所述磁性材料用于隔离沿所述合分波器向所述光发射器件反向传输的光波。

4.根据权利要求3所述的光收发组件，其特征在于，所述磁性材料具体用于在外加磁场的作用下隔离沿所述合分波器向所述光发射器件反向传输的光波。

5.根据权利要求1所述的光收发组件，其特征在于，还包括：位于所述光发射器件与所述合分波器的第一端口之间的片上隔离器，用于隔离沿所述合分波器向所述光发射器件反向传输的光波。

6.根据权利要求1-5任一项所述的光收发组件，其特征在于，还包括：跨阻放大器，所述跨阻放大器与所述光接收器件的电接口电连接。

7.根据权利要求1-5任一项所述的光收发组件，其特征在于，所述合分波器和所述波长处理器分别为以下任意一种：马赫-曾德干涉仪、微环谐振器、定向耦合器或法布里-珀罗腔滤波器。

8.根据权利要求1-5任一项所述的光收发组件，其特征在于，还包括：位于所述偏振分束旋转器和所述光纤之间的模斑转换器，所述光纤具体通过所述模斑转换器与所述偏振分束旋转器实现光连接。

9.根据权利要求1-5任一项所述的光收发组件，其特征在于，还包括：位于所述光发射器件、所述偏振分束旋转器、所述光接收器件、所述合分波器和所述波长处理器之外的屏蔽罩，用于屏蔽所述屏蔽罩外部的射频信号。

10.一种光网络终端，其特征在于，包括：权利要求1-9任一项所述的光收发组件；还包括：电芯片；所述光收发组件与所述电芯片之间电连接。

11.一种光线路终端，其特征在于，包括：权利要求1-9任一项所述的光收发组件；还包括：电芯片；所述光收发组件与所述电芯片之间电连接。

12.一种光通信设备，其特征在于，包括：权利要求1-9任一项所述的光收发组件；所述光收发组件还包括：驱动器和限定放大器。

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