CN113448022B - 光发射机、光模块、光收发设备以及光通信系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种光发射机、光模块、光收发设备以及光通信系统，属于光通信技术领域。该光发射机包括：第一光源阵列，第二光源阵列，第一波分复用器件以及第二波分复用器件；其中该第一波分复用器件可以对来自不同光源阵列的光信号进行初次合波，该第二波分复用器件可以对来自第一波分复用器件的光信号进行再次合波。本申请提供的方案可以在避免增加光发射机的成本的前提下，有效提高该光发射机的通道数量。

Description

光发射机、光模块、光收发设备以及光通信系统

技术领域

本申请涉及光通信技术领域，特别涉及一种光发射机、光模块、光收发设备以及光通信系统。

背景技术

光发射机是光模块中用于将电信号转换成激光，并将该激光耦合至光纤的模块。该光发射机一般包括：多个激光器以及波分复用(wavelength division multiplexing，WDM)器件。其中，该多个激光器用于发射不同波长的激光，该WDM器件用于对不同波长的激光进行合波。通过该WDM器件可以增加单根光纤传输的数据量，节省光纤资源。

相关技术中，光发射机中的WDM器件一般包括与多个激光器一一对应的多个滤波片。其中，每个滤波片能够透射对应的一个激光器发射的一种波长的激光，并反射其他波长的激光。通过该多个滤波片的透射和反射，可以实现对不同波长的激光的合波。

但是，随着激光器数量的增加，使得WDM器件所需的滤波片的数量增加，进而增加了光发射机的成本。

发明内容

本申请提供了一种光发射机、光模块、光收发设备以及光通信系统，可以解决相关技术中光发射机的成本较高的问题，技术方案如下：

一方面，提供了一种光发射机，该光发射机可以包括：第一光源阵列，第二光源阵列，第一波分复用器件以及第二波分复用器件；该第一光源阵列和该第二光源阵列中的每个光源阵列用于产生一个或多个光信号；该第一波分复用器件包括第一端面和第二端面，该第一端面包括第一滤光区和第一透射区，该第二端面包括反射区和第二透射区；该第一透射区用于将该第一光源阵列产生的光信号透射至该反射区；该反射区用于将该第一透射区透射的光信号反射至该第一滤光区；该第一滤光区用于将该反射区反射的光信号反射至该第二透射区，以及用于将该第二光源阵列产生的光信号透射至该第二透射区；该第二波分复用器件包括至少两个入射端口和一个出射端口，每个入射端口用于将该第二透射区透射的来自该第一光源阵列的一个光信号和来自该第二光源阵列的一个光信号传输至该出射端口。

本申请提供的方案，通过两个不同类型的波分复用器件对多个光信号进行两次合波，可以避免滤波片个数对光发射机的通道数量的限制，进而可以在避免增加光发射机的成本的前提下，有效提高该光发射机能够发射的光信号的个数，即增加通道数量。

可选的，该第二透射区可以用于将来自该第一光源阵列的一个或多个光信号透射至不同的入射端口，以及用于将来自该第二光源阵列的一个或多个光信号透射至不同的入射端口。

可选的，该第二波分复用器件中同一个入射端口传输的两个光信号的中心频率差(即中心频率的频率差)等于该第二波分复用器件的自由光谱范围(free spectral range，FSR)的整数倍，该FSR的单位可以为赫兹(Hz)。

本申请提供的方案，可以通过设计第二波分复用器件的FSR或者光源阵列产生的光信号的波长，使第二波分复用器件的FSR与不同光源阵列产生的光信号的中心频率差匹配，从而实现第二波分复用器件的每个入射端口能够传输多个不同频率(即不同波长)的光信号，进而有效提高该第二波分复用器件合波的数量。

可选的，该第一光源阵列和该第二光源阵列中的每个光源阵列产生的两个光信号的中心频率差可以不等于该第二波分复用器件的FSR的整数倍。由此可以确保每个光源阵列产生的多个光信号能够被传输至不同的入射端口。

可选的，该第一光源阵列位于第一平面，该第二光源阵列位于第二平面，该第一平面平行于该第二平面且该第一平面和该第二平面不重合。

其中，该第一平面可以与该第一波分复用器件的第一透射区相交，该第二平面可以与该第一波分复用器件的第一滤光区相交。通过异面设置两个光源阵列，可以确保第一光源阵列产生的光信号能够传输至该第一透射区，该第二光源阵列产生的光信号则能够传输至第一滤光区。

可选的，沿该第一光源阵列和该第二光源阵列产生的光信号的传输方向，该第一光源阵列和该第二光源阵列之间的距离大于零。

通过交错排布两个光源阵列，可以便于该光发射机中各个器件的设置，确保光发射机中各器件的合理布局。

可选的，该第一光源阵列产生的任一光信号到该第一滤光区的光程，等于该第二光源阵列产生的任一光信号到该第一滤光区的光程。

通过使得该两个光源阵列产生的任意两个光信号到该第一滤光区的光程相等，可以确保该两个光源阵列产生的光信号的耦合效率。

可选的，该第一光源阵列产生的第i个光信号和该第二光源阵列产生的第j个光信号的传输经过该第一滤光区或该第二透射区的同一位置；其中，该i为大于或等于1且小于或等于该第一光源阵列产生的光信号数量的整数，该j为大于或等于1且小于或等于该第二光源阵列产生的光信号数量的整数。

通过使得第一光源阵列产生的第i个光信号和该第二光源阵列产生的第j个光信号位于垂直于该第一平面的第三平面，可以确保该第i个光信号和第j个光信号能够被第一波分复用器件准确传输至其第二透射区的同一个子区域，进而可以确保该i个光信号和第j个光信号能够被传输至第二波分复用器件的同一个入射端口。

可选的，该光发射机还可以包括：第三光源阵列，该第三光源阵列用于产生一个或多个光信号；该第一端面还包括：位于该第一滤光区和该第一透射区之间的第二滤光区；该第二滤光区用于将该第三光源阵列产生的光信号透射至该反射区；该反射区还用于将该第二滤光区透射的光信号反射至该第一滤光区。

本申请提供的方案，通过增加第三光源阵列和第二滤光区，可以有效提高该光发射机所能够发射的光信号的个数，即增加该光发射机的通道数量。

可选的，该第一光源阵列、该第二光源阵列以及该第三光源阵列中的每个光源阵列产生的光信号的个数可以均与该第二波分复用器件包括的入射端口的个数相等；相应的，每个入射端口所传输的光信号的个数与该光发射机包括的该光源阵列的个数相等。

由此可知，该光发射机的通道数量即为：该入射端口的个数与该光发射机包括的该光源阵列的个数的乘积，该光发射机的通道数量较高。

可选的，该光发射机还包括：位于该第一光源阵列和该第二光源阵列中的任意一个或两个光源阵列与该第一波分复用器之间的光隔离器；该光隔离器用于对第一波分复用器件反射的光信号进行隔离。

通过设置光隔离器可以降低反射的光信号的光强，确保光源阵列产生的光信号的稳定性。

可选的，该光发射机还可以包括：第一准直透镜阵列和/或第二准直透镜阵列；该第一准直透镜阵列位于该第一光源阵列的出光侧，用于对该第一光源阵列中各个该光源发射的光信号进行准直；该第二准直透镜阵列位于该第二光源阵列的出光侧，用于对该第二光源阵列中各个该光源发射的光信号进行准直。

可选的，该光发射机还包括：第三准直透镜；该第三准直透镜位于该出射端口的出光侧，用于对该出射端口出射的光信号进行准直。

通过设置准直透镜可以实现对光信号的准直，确保光信号的耦合效率。

另一方面，提供了一种波分复用组件，该波分复用组件包括：第一波分复用器件以及第二波分复用器件；该第一波分复用器件包括第一端面和第二端面，该第一端面包括第一滤光区和第一透射区，该第二端面包括反射区和第二透射区；该第一透射区用于将第一光源阵列产生的光信号透射至该反射区；该反射区用于将该第一透射区透射的光信号反射至该第一滤光区；该第一滤光区用于将该反射区反射的光信号反射至该第二透射区，以及用于将第二光源阵列产生的光信号透射至该第二透射区；该第二波分复用器件包括至少两个入射端口和一个出射端口，每个入射端口用于将该第二透射区透射的来自该第一光源阵列的一个光信号和来自该第二光源阵列的一个光信号传输至该出射端口。

又一方面，提供了一种光模块，该光模块包括：光接收机，以及如上述方面所提供的光发射机。

再一方面，提供了一种光收发设备，该光收发设备包括：一个或多个如上述方面所提供的光模块。

再一方面，提供了一种光通信系统，该系统包括：多个如上述方面所提供的光收发设备。

综上所述，本申请提供了一种光发射机、光模块、光收发设备以及光通信系统，该光发射机包括第一波分复用器件和第二波分复用器件，其中该第一波分复用器件可以对来自不同光源阵列的光信号进行初次合波，该第二波分复用器件可以对来自第一波分复用器件的光信号进行再次合波。通过两个不同类型的波分复用器件对多个光信号进行两次合波，可以避免滤波片个数对光发射机的通道数量的限制，进而可以在避免增加光发射机的成本的前提下，有效提高该光发射机能够发射的通道数量。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种光发射机的侧视结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种光发射机的俯视结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种第一波分复用器件的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种第二波分复用器件的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的另一种第一波分复用器件的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的一种光发射机的结构示意图；

图7是本申请实施例提供的一种光发射机中各光源阵列产生的光信号的光谱图；

图8是本申请实施例提供的又一种第一波分复用器件的结构示意图；

图9是本申请实施例提供的一种AWG的结构示意图；

图10是本申请实施例提供的另一种光发射机的侧视结构示意图；

图11是本申请实施例提供的再一种第一波分复用器件的结构示意图；

图12是本申请实施例提供的又一种光发射机的侧视结构示意图；

图13是本申请实施例提供的另一种光发射机的俯视结构示意图；

图14是本申请实施例提供的一种光模块的结构示意图；

图15是本申请实施例提供的一种光通信系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细介绍本申请实施例提供的光发射机、光模块、光收发设备以及光通信系统。

相关技术的光发射机中，由于WDM器件通常采用滤波片，因此当激光器的个数增加，也即光发射机的通道(lane)数量增加时，WDM器件中所需采用的滤波片的数量增加，部分波长的光信号的反射次数增加，因此对滤波片的光学表面质量的要求也增加，导致物料成本增加。并且，随着滤波片数量的增加，对WDM器件组装工艺的要求也更高。

本申请实施例提供了一种光发射机，可以解决相关技术中的多通道光发射机成本和工艺要求较高的问题。图1是本申请实施例提供的一种光发射机的侧视结构示意图，图2是本申请实施例提供的一种光发射机的俯视结构示意图，如图1和图2所示，该光发射机可以包括：第一光源阵列10，第二光源阵列20，第一波分复用器件30以及第二波分复用器件40。其中，该第一光源阵列10和该第二光源阵列20中的每个光源阵列均可以用于产生一个或多个光信号。该第一波分复用器件30可以是采用薄膜滤波片(thin film filter，TFF)的波分复用器件，该第二波分复用器件40可以是平面光波导(planar light-wave circuit，PLC)器件。第一波分复用器件30和第二波分复用器件40中的每个波分复用器件可以用于对不同波长的光信号进行合波。

图3是本申请实施例提供的一种第一波分复用器件的结构示意图，参考图1和图3，该第一波分复用器件30可以包括第一端面301和第二端面302，该第一端面301相对于该第二端面302靠近该两个光源阵列，即该第一端面301为入光面，该第二端面302为出光面。其中，该第一端面301可以包括第一滤光区1a和第一透射区1b，该第二端面302可以包括反射区2a和第二透射区2b。

结合图1和图3可以看出，该第一透射区1b可以用于将该第一光源阵列10产生的光信号透射至该反射区2a。该反射区2a可以用于将该第一透射区1b透射的光信号反射至该第一滤光区1a。该第一滤光区1a可以用于将该反射区2a反射的光信号反射至该第二透射区2b，以及用于将该第二光源阵列20产生的光信号透射至该第二透射区2b。也即是，该第一波分复用器件30可以将来自不同光源阵列的光信号均传输至第二透射区2b，从而实现对来自不同光源阵列的光信号的初次合波。

图4是本申请实施例提供的一种第二波分复用器件的结构示意图，结合图1、图2和图4可以看出，该第二波分复用器件40可以包括至少两个入射端口401和一个出射端口402。例如，图2和图4中示意性的示出了四个入射端口401，当然该入射端口401的个数还可以为3或者其他数值。其中每个入射端口401可以用于将该第二透射区2b透射的来自该第一光源阵列10的一个光信号和来自该第二光源阵列20的一个光信号传输至该出射端口402。由于该第二波分复用器件40包括至少两个入射端口401，因此可以实现对来自不同光源阵列的多个光信号的再次合波。

综上所述，本申请实施例提供了一种光发射机，该光发射机包括第一波分复用器件和第二波分复用器件，其中该第一波分复用器件可以对来自不同光源阵列的光信号进行初次合波，该第二波分复用器件可以对来自第一波分复用器件的光信号进行再次合波。通过两个不同类型的波分复用器件对多个光信号进行两次合波，可以避免滤波片个数对光发射机的通道数量的限制，进而可以在避免增加光发射机的成本的前提下，有效提高该光发射机能够发射的通道数量。

可选的，该第一光源阵列10和第二光源阵列20中的每个光源阵列均可以包括一个或多个光源，每个光源可以产生一个波长的光信号。其中每个光源可以为激光器或发光二极管(light emitting diode，LED)等能够产生窄带光信号的发光器件。并且，该两个光源阵列产生的任意两个光信号的波长可以不同。

示例的，如图2所示，该第一光源阵列10可以包括陶瓷基座102，以及设置在该陶瓷基座102上的多个激光器101。该第二光源阵列20可以包括陶瓷基座202，以及设置在该陶瓷基座202上的多个激光器201。其中，每个激光器可以为激光二极管(laser diode，LD)芯片，该多个LD芯片可以通过陶瓷基座与外部驱动电路连接。

图5是本申请实施例提供的另一种第一波分复用器件的结构示意图，如图5所示，该第一波分复用器件30可以包括由有机透光材料(例如玻璃)制成的支撑主体300，该支撑主体300具有相互平行的第一端面301和第二端面302。该第一端面301上贴附有第一滤波片3011，该第一滤波片3011所在区域即可构成该第一滤光区1a。该第二端面302上贴附有反射片3021，该反射片3021所在区域即可构成该反射区2a。

其中，该第一滤波片3011可以为TFF。该第一滤波片3011可以透射该第二光源阵列20产生的各个波长的光信号，并反射其他波长的光信号。根据该第二光源阵列20产生的各个光信号的波长范围的不同，该第一滤波片3011可以为带通、高通或者低通滤波片。示例的，若该第二光源阵列20产生的各个光信号的波长属于蓝带范围或者红带范围，则该第一滤波片3011可以为红蓝带滤波片。

可选的，该支撑主体300的第一端面301上除了该第一滤波片3011所在区域之外的区域还可以贴附有增透膜，该第一端面301上增透膜所在区域即为第一透射区1b。同理，该第二端面302上除了该反射片3021所在区域之外的区域也可以贴附有增透膜，该第二端面302上增透膜所在区域即为第二透射区2b。通过贴附增透膜可以增加该两个透射区的透光量，确保第一波分复用器件的性能。

在本申请实施例中，除了滤波片之外，该支撑主体300的第一端面301上也可以设置有偏振分光(polarization splitting，PBS)器件以实现对第二光源阵列20产生的光信号的透射，以及对第一光源阵列10产生的光信号的反射。相应的，在该场景中，该第一光源阵列10和第二光源阵列20可以用于产生不同偏振方向的光信号。

本申请实施例提供的光发射机中，该第二波分复用器件40包括的入射端口401的数量可以大于或等于任一光源阵列所能够产生的光信号的个数，即大于或等于任一光源阵列包括的光源的个数。

该第一波分复用器件30的第二透射区2b可以用于将来自该第一光源阵列10的一个或多个光信号透射至不同的入射端口401，以及用于将来自该第二光源阵列20的一个或多个光信号透射至不同的入射端口401。

图6是本申请实施例提供的一种光发射机的结构示意图，图6所示的光发射机和图1以及图2所示的光发射机具有类似或相同的结构。图7是本申请实施例提供的一种光发射机中各光源阵列产生的光信号的光谱图，且图7中横轴为波长，纵轴为功率，且图7中被传输至同一个入射端口401的两个光信号的光谱采用相同的线型进行示意。图6中的第一波分复用器件30可以参考图3和图5的例子，图6中的第二波分复用器件40可以参考图4的例子。假设该第二波分复用器件40包括四个入射端口401。该第一光源阵列10包括四个激光器101，且该四个激光器101产生的光信号的波长依次为λ1、λ2、λ3和λ4。该第二光源阵列20包括四个激光器201，且该四个激光器201产生的光信号的波长依次为λ5、λ6、λ7和λ8。则该第一波分复用器件30的第二透射区2b可以将来自该第一光源阵列10的波长为λ1光信号，以及来自该第二光源阵列20的波长为λ5光信号透射至第一个入射端口401。第一波分复用器件30的第二透射区2b可以将来自该第一光源阵列10的波长为λ2光信号，以及来自该第二光源阵列20的波长为λ6光信号透射至第二个入射端口401。第一波分复用器件30的第二透射区2b可以将来自该第一光源阵列10的波长为λ3光信号，以及来自该第二光源阵列20的波长为λ7光信号透射至第三个入射端口401。第一波分复用器件30的第二透射区2b可以将来自该第一光源阵列10的波长为λ4光信号，以及来自该第二光源阵列20的波长为λ8光信号透射至第四个入射端口401。

图8是本申请实施例提供的又一种第一波分复用器件的结构示意图，图8所示的第一波分复用器件的结构可以参考图3和图5的示例。如图8所示，该第一波分复用器件30的第二端面302的第二透射区2b可以包括多个不同的子区域2b1。该第一波分复用器件30的第一滤光区1a可以将该第二光源阵列20产生的不同波长的光信号透射至该第二透射区2b的不同子区域2b1。

例如图8所示，该第一滤光区1a可以将第二光源阵列20产生的波长为λ5至λ8的四个光信号分别透射至该第二透射区2b的四个子区域2b1。

继续参考图8，该第二端面302的反射区2a也可以包括多个不同的子区域2a1，该第一波分复用器件30的第一透射区1b可以将该第一光源阵列10产生的不同波长的光信号透射至该反射区2a的不同子区域2a1。该反射区2a进而可以将第一光源阵列10产生的不同波长的光信号反射至第一滤光区1a的不同子区域，使得第一滤光区1a可以将第一光源阵列10产生的不同波长的光信号反射至该第二透射区2b的不同子区域2b1。并且，该波长为λ1的光信号与波长为λ5的光信号可以被传输至同一个子区域2b1，波长为λ2的光信号与波长为λ6的光信号可以被传输至同一个子区域2b1，波长为λ3的光信号与波长为λ7的光信号可以被传输至同一个子区域2b1，波长为λ4的光信号与波长为λ8的光信号可以被传输至同一个子区域2b1。

例如图8所示，第一透射区1b可以将第一光源阵列10产生的波长为λ1至λ4的四个光信号分别透射至该反射区2a的四个子区域2a1。该第一滤光区1a进而可以将该波长为λ1至λ4的四个光信号分别反射至该第二透射区2b的四个子区域2b1。

通过图8可以看出，该第一波分复用器件30可以将来自不同光源阵列的两个光信号传输至该第二透射区2b的同一个子区域2b1，从而实现对来自不同光源阵列的光信号的初次合波，进而即可将该初次合波后的光信号传输至该第二波分复用器件40的同一个入射端口401。

在本申请实施例中，该第二波分复用器件40可以为PLC器件，例如可以为阵列波导光栅(arrayed wave-guide gratings，AWG)。图9是本申请实施例提供的一种AWG的结构示意图，图9所示的AWG的结构可以参考图4的示例。如图9所示，该AWG 40可以包括依次连接的多个入射波导(即入射端口)401、输入耦合器403、阵列波导404、输出耦合器405以及一个出射波导(即出射端口)402。其中，该AWG 40的任意两个入射端口401所能够传输的光信号的波长不同，且每个入射端口401所能够传输的光信号的波长与该AWG 40的FSR，以及该入射端口401在输入耦合器403上的位置有关。

由于光信号的波长λ满足：λ＝u/f，其中u为光速，f为光信号的频率(即中心频率)，因此上文也可以理解为：该AWG 40的任意两个入射端口401所能够传输的光信号的频率不同，且每个入射端口401所能够传输的光信号的频率与该AWG 40的FSR，以及该入射端口401在输入耦合器403上的位置有关。

例如图9所示，假设该AWG 40包括四个入射端口401，则第一个入射端口401所能够传输的光信号的频率可以包括：F1+n×FSR；第二个入射端口401能够传输的光信号的频率可以包括：F2+n×FSR；第三个入射端口401能够传输的光信号的频率可以包括：F3+n×FSR；第四个入射端口401能够传输的光信号的频率可以包括：F4+n×FSR，其中n为正整数。并且，每个入射端口401能够传输的基础频率(即F1、F2、F3和F4)的大小是由该入射端口401在输入耦合器403上的位置决定的。

在本申请实施例中，为了确保该第二波分复用器件40的每个入射端口401能够传输至少两个不同波长的光信号(即至少两个不同频率的光信号)，该第一波分复用器件30传输至每个入射端口401的两个光信号的频率差(即中心频率的频率差)可以等于该AWG 40的FSR的整数倍。并且，传输至不同入射端口401的两个光信号的频率差可以相等，也可以不等。

本申请实施例提供的光发射机，可以通过设计第二波分复用器件40的FSR或者光源阵列产生的光信号的波长，使第二波分复用器件40的FSR与不同光源阵列产生的光信号的频率差匹配，从而实现第二波分复用器件40的每个入射端口401能够传输多个不同波长的光信号，进而有效提高该第二波分复用器件40合波的数量。

可选的，传输至第二波分复用器件40的每个入射端口401的两个光信号的频率差均可以等于FSR。例如，参考图6，该第一光源阵列10和第二光源阵列20产生的波长为λ1至λ8的8个光信号的频率可以分别为F1至F8，且该8个光信号的频率可以满足：F5-F1＝F6-F2＝F7-F3＝F8-F4＝FSR。

并且，为了避免同一光源阵列产生的两个光信号被传输至同一个入射端口，可以使得每个光源阵列产生的任意两个光信号的频率差不等于该FSR的整数倍。例如，在设计该AWG 40或者在设计光源阵列时，可以使得该AWG 40的FSR大于每个光源阵列产生的多个光信号中任意两个光信号的频率差。

例如，假设该第一光源阵列10产生的四个光信号的频率分别为F1至F4，第二光源阵列20产生的四个光信号的频率分别为F5至F8，则可以使得该AWG 40的FSR大于F1至F4中任意两个频率的频率差，且大于F5至F8中任意两个频率的频率差。

需要说明的是，在本申请实施例中，每个光信号的波长均可以是指该光信号的中心波长，每个光信号的频率均可以是指该光信号的中心频率。

示例的，假设该第一光源阵列10包括L1至L4共四个激光器101，第二光源阵列20包括L5至L8共四个激光器201，则该8个激光器发射的光信号的中心频率、中心波长和波长范围可以如表1所示。从表1可以看出，激光器L1产生的光信号的中心频率F1为235.4太赫兹(THz)，波长范围为1272.55纳米(nm)至1274.54nm，中心波长λ1为1273.55nm。激光器L5产生的光信号的中心频率F5为231.4THz，波长范围为1294.53nm至1296.59nm，中心波长λ5为1295.56nm。为了使得该AWG 40的每个入射端口401能够传输来自不同光源阵列的两个光信号，该AWG 40的FSR可以设计为：FSR＝F5-F1＝F6-F2＝F7-F3＝F8-F4＝4THz。

表1

激光器	中心频率/THz	中心波长/nm	波长范围/nm
				L1	235.4	1273.55	1272.55至1274.54
L2	234.6	1277.89	1276.89至1278.89
				L3	233.8	1282.26	1281.25至1283.28
L4	233.0	1286.66	1285.65至1287.69
				L5	231.4	1295.56	1294.53至1296.59
L6	230.6	1300.05	1299.02至1301.09
				L7	229.8	1304.58	1303.54至1305.63
L8	229.0	1309.14	1308.09至1310.19

可选的，如图6所示，该第一光源阵列10可以位于第一平面m1，该第二光源阵列20可以位于第二平面m2，该第一平面m1平行于该第二平面m2，并且该第一平面m1和该第二平面m2不重合。

并且，结合图3和图6，该第一平面m1可以与该第一透射区1b相交，该第二平面m2可以与该第一滤光区1a(即图6中第一滤波片3011所在区域)相交，由此可以确保第一光源阵列10产生的光信号能够传输至该第一透射区1b，该第二光源阵列20产生的光信号则能够传输至第一滤光区1a。

可选的，如图2和图6所示，沿该第一光源阵列10和该第二光源阵列20产生的光信号的传输方向X，该第一光源阵列10和该第二光源阵列20之间的距离d可以大于零。也即是，沿该光信号的传输方向X，该第一光源阵列10和该第二光源阵列20前后交错排布。

通过交错排布两个光源阵列，可以便于该光发射机中各个器件的设置，确保光发射机中各器件的合理布局。

可选的，第一光源阵列10中各个光源101与该第一滤光区1a之间的距离可以相等，相应的，该第一光源阵列10中各个光源101产生的光信号到该第一滤光区1a的光程相等。第二光源阵列20中各个光源201与该第一透射区1b之间的距离也可以相等，相应的，该第二光源阵列20中各个光源201产生的光信号到该第一滤光区1a的光程也相等。

结合图1和图3可以看出，由于该第二光源阵列20中各个光源201产生的光信号需要经过反射区2a反射后到达该第一滤光区1a，因此在本申请实施例中，可以通过合理设计该第一光源阵列10和该第二光源阵列20之间的距离d，使得该第一光源阵列10产生的任一光信号到该第一滤光区1a的光程，等于该第二光源阵列20产生的任一光信号到该第一滤光区1a的光程。

通过使得该两个光源阵列产生的任意两个光信号到该第一滤光区1a的光程相等，可以确保该两个光源阵列产生的光信号的耦合效率。

可选的，在本申请实施例中，该第一光源阵列10产生的第i个光信号和该第二光源阵列20产生的第j个光信号位于第三平面，该第三平面可以垂直于该第一光源阵列10所在的第一平面。其中，该i为大于或等于1且小于或等于该第一光源阵列10产生的光信号数量的整数，该j为大于或等于1且小于或等于该第二光源阵列20产生的光信号数量的整数。也即是，在该光发射机的侧视图中，例如参考图1，该第一光源阵列10产生的第i个光信号和该第二光源阵列20产生的第j个光信号可以相互平行。

通过使得第一光源阵列10产生的第i个光信号和该第二光源阵列20产生的第j个光信号位于垂直于该第一平面的第三平面，可以确保该第i个光信号和第j个光信号能够被第一波分复用器件30准确传输至其第一滤光区1a或第二透射区2b的同一位置(即同一个子区域)，进而可以确保该i个光信号和第j个光信号能够被有效耦合至第二波分复用器件40的同一个入射端口401。

示例的，如图2和图6所示，该第一光源阵列10产生的第1个波长为λ1的光信号和该第二光源阵列20产生的第1个波长为λ5的光信号可以位于一个第三平面。该第一光源阵列10产生的第2个波长为λ2的光信号和该第二光源阵列20产生的第2个波长为λ6的光信号可以位于一个第三平面。该第一光源阵列10产生的第3个波长为λ3的光信号和该第二光源阵列20产生的第3个波长为λ7的光信号可以位于一个第三平面。该第一光源阵列10产生的第4个波长为λ4的光信号和该第二光源阵列20产生的第4个波长为λ8的光信号可以位于一个第三平面。

图10是本申请实施例提供的另一种光发射机的侧视结构示意图，如图10所示，该光发射机还可以包括：第三光源阵列50，该第三光源阵列50用于产生一个或多个光信号。可选的，该第三光源阵列50产生的每个光信号的波长与其他两个光源阵列产生的光信号的波长可以均不相同。并且，该第三光源阵列50的结构可以参考其他两个光源阵列的结构，此处不再赘述。

图11是本申请实施例提供的再一种第一波分复用器件的结构示意图，如图10和图11所示，该第一端面301还可以包括：位于该第一滤光区1a和该第一透射区1b之间的第二滤光区1c。该第二滤光区1c可以用于将该第三光源阵列50产生的光信号透射至该反射区2a，该反射区2a还可以用于将该第二滤光区1c透射的光信号反射至该第一滤光区1a。

对于该光发射机还包括第三光源阵列50的方案，如图10所示，该反射区2a可以将第一透射区1a透射的光信号反射至第二滤光区1c，该第二滤光区1c可以将该反射区2a反射的光信号再次反射至该反射区2a，该反射区2a进而可以将该第二滤光区1c反射的光信号反射至该第一滤光区1a。也即是，该第一透射区1a透射的光信号可以在反射区2a和第二滤光区1c之间经过多次反射后到达该第一滤光区1a。

需要说明的是，本申请实施例提供的光发射机中可以包括多个第三光源阵列50，相应的，该第一端面301可以包括位于该第一滤光区1a和该第一透射区1b之间的多个第二滤光区1c。该多个第二滤光区1c与该多个第三光源阵列50一一对应，其中每个第二滤光区1c可以透射对应的一个第三光源阵列50产生的光信号，并反射其他光源阵列(包括其他第三光源阵列50以及第一光源阵列10)产生的光信号。

还需要说明的是，如图10所示，每个第三光源阵列50可以位于一个平面，该平面可以平行于第一平面和第二平面，且与该第一平面和第二平面均不重合。

可选的，在本申请实施例中，该光发射机中每个光源阵列产生的光信号的个数可以均与该第二波分复用器件40包括的入射端口401的个数相等。并且，每个入射端口401所传输的光信号的个数可以与该光发射机包括的该光源阵列的个数相等。

假设该第二波分复用器件40包括的入射端口401的个数为a，该光发射机包括的光源阵列的个数为b，则每个入射端口401所能够传输的光信号的个数即为b，其中a和b可以均为大于1的整数。相应的，该光发射机的两个波分复用器件所能够合波的光信号的数量即为a×b，即该光发射机的通道数量即可达到a×b。由于通过第一波分复用器件30和第二波分复用器件40的组合，可以使得第二波分复用器件40的每个入射端口401能够传输多个不同波长的光信号，因此可以实现该光发射机的通道数量的倍增。

示例的，参考图1、图2和图6，假设该光发射机包括两个光源阵列，每个光源阵列产生的光信号的个数，以及该第二波分复用器件40包括的入射端口401的个数可以均为4，则该第二波分复用器件40中的每个入射端口401可以传输2个不同波长的光信号，该光发射机的通道数量可以为8。若每个光信号的调制为25吉赫兹(GHz)，则该光发射机的容量可以达到8×25GHz。或者，参考图10，假设该光发射机包括三个光源阵列，则该第二波分复用器件40中的每个入射端口401可以传输3个不同波长的光信号，该光发射机的通道数量可以增加至12。

当然，不同光源阵列产生的光信号的个数也可以不相等，则该第二波分复用器件40中各个入射端口401中传输的光信号的个数也不相等。

例如，第一光源阵列10可以产生3个光信号，第二光源阵列10可以产生4个光信号，则该第二波分复用器件40包括的4个入射端口401中，一个入射端口401可以仅传输一个光信号，其他每个入射端口401则可以传输两个光信号。

图12是本申请实施例提供的又一种光发射机的侧视结构示意图，如图12所示，该光发射机还可以包括：位于该第一光源阵列10和该第二光源阵列20中的任意一个或两个光源阵列与该第一波分复用器30之间的光隔离器60。该光隔离器60可以用于对第一波分复用器30反射的光信号进行隔离。

也即是，该光隔离器60可以仅均允许沿指定方向(例如传输方向X)传输的光信号通过，沿与该指定方向相反的方向传输的光信号则被隔离。通过设置该光隔离器60可以有效隔离反射的光信号，降低反射的光信号的光强，进而提高光源阵列产生的光信号的稳定性。

示例的，如图12所示，该光隔离器60可以位于两个光源阵列与该第一波分复用器30之间，则该光隔离器60可以对该第一波分复用器30反射至每个光源阵列的光信号均进行隔离。

或者，若该光隔离器60位于该第二光源阵列20与该第一波分复用器30之间，且位于该第一光源阵列10靠近该第二光源阵列20的一侧，则该光隔离器60可以仅对第一波分复用器30反射至第二光源阵列20的光信号进行隔离。

图13是本申请实施例提供的另一种光发射机的俯视结构示意图，如图12和图13所示，该光发射机还可以包括：第一准直透镜阵列70和/或第二准直透镜阵列80。

其中，该第一准直透镜阵列70位于该第一光源阵列10的出光侧，用于对该第一光源阵列10中各个该光源发射的光信号进行准直。

该第二准直透镜阵列80位于该第二光源阵列20的出光侧，用于对该第二光源阵列20中各个该光源发射的光信号进行准直。

参考图13可以看出，该光发射机可以包括第一准直透镜阵列70和第二准直透镜阵列80。其中，第一准直透镜阵列70包括多个第一准直透镜，且第一准直透镜阵列70包括的第一准直透镜的个数可以与该第一光源阵列10产生的光信号的个数相同，每个第一准直透镜可以用于对第一光源阵列10产生的一个光信号进行准直。

该第二准直透镜阵列80可以包括多个第二准直透镜，且第二准直透镜阵列80包括的第二准直透镜的个数可以与该第二光源阵列20产生的光信号的个数相同，每个第二准直透镜可以用于对第二光源阵列20产生的一个光信号进行准直。

继续参考图12，该光发射机还可以包括：第三准直透镜90，该第三准直透镜90位于该出射端口402的出光侧，可以用于对该出射端口402出射的光信号进行准直。例如，该第三准直透镜90可以对出射端口402出射的光信号进行准直后传输至光纤01。

通过设置准直透镜可以实现对光信号的准直，确保光信号的耦合效率。

综上所述，本申请实施例提供了一种光发射机，该光发射机包括第一波分复用器件和第二波分复用器件，其中该第一波分复用器件可以对来自不同光源阵列的光信号进行初次合波，该第二波分复用器件可以对来自第一波分复用器件的光信号进行再次合波。通过两个不同类型的波分复用器件对多个光信号进行两次合波，可以避免滤波片个数对光发射机的通道数量的限制，进而可以在避免增加光发射机的成本的前提下，有效提高该光发射机能够发射的通道数量。

并且，本申请实施例提供的方案所需的滤波片的数量较少(例如可以只需一个滤波片)，从而可以避免增加光发射机的成本和组装工艺的复杂度。又由于该第二波分复用器件可以为集成的AWG芯片，其体积较小，因此可以确保该光发射机的体积较小，满足可插拔光模块对光发射机的集成度的要求。

本申请实施例还提供了一种波分复用组件，参考图1、图2、图6、图10、图12以及图13，该波分复用组件可以包括：第一波分复用器件30以及第二波分复用器件40。

该第一波分复用器件30包括第一端面301和第二端面302，该第一端面301包括第一滤光区1a和第一透射区1b，该第二端面302包括反射区2a和第二透射区2b。

该第一透射区1b用于将第一光源阵列10产生的光信号透射至该反射区2a；该反射区2a用于将该第一透射区1b透射的光信号反射至该第一滤光区1a；该第一滤光区1a用于将该反射区2a反射的光信号反射至该第二透射区2b，以及用于将第二光源阵列20产生的光信号透射至该第二透射区2b。

该第二波分复用器件40包括至少两个入射端口401和一个出射端口402，每个入射端口401用于将该第二透射区2b透射的来自该第一光源阵列10的一个光信号和来自该第二光源阵列20的一个光信号传输至该出射端口402。

关于该第一波分复用器件30以及该第二波分复用器件40的结构和功能，可以参考上文描述，此处不再赘述。

图14是本申请实施例提供的一种光模块的结构示意图，如图14所示，该光模块1000可以包括：光发射机100以及光接收机200。其中，该光发射机100可以为上述实施例所提供的光发射机。

可选的，该光发射机100可以为光发射次模块(transmitter optical sub-assembly，TOSA)，该光接收机200可以为光接收次模块(receiver optical sub-assembly，ROSA)。

本申请实施例还提供了一种光收发设备，该光收发设备可以包括一个或多个如上述实施例提供的光模块1000。例如参考图15，该光收发设备001、光收发设备002和光收发设备003中的每个光收发设备均包括一个光模块1000。光收发设备004可以包括三个光模块1000。其中，该每个光收发设备还可以包括驱动电路和信号处理电路等电路。

本申请实施例还提供了一种光通信系统，如图15所示，该系统可以包括：多个如上述实施例提供的光收发设备。其中每个光收发设备中的光模块可以与其他光收发设备中的光模块建立光通信连接。

示例的，如图15所示，该光收发设备004中的三个光模块1000，可以分别与光收发设备001中的光模块1000、光收发设备002中的光模块1000和光收发设备003中的光模块1000建立光通信连接。

可选的，该光通信系统可以应用于第五代移动通信网络(5th generation mobilenetworks，5G)的接入网中，例如可以应用于5G接入网中的前传网络。

应当理解的是，在本申请实施例中提及的“和/或”，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种光发射机，其特征在于，所述光发射机包括：第一光源阵列，第二光源阵列，第一波分复用器件以及第二波分复用器件；

所述第一光源阵列和所述第二光源阵列中的每个光源阵列用于产生一个或多个光信号；

所述第一波分复用器件包括第一端面和第二端面，所述第一端面包括第一滤光区和第一透射区，所述第二端面包括反射区和第二透射区；

所述第一透射区用于将所述第一光源阵列产生的光信号透射至所述反射区；

所述反射区用于将所述第一透射区透射的光信号反射至所述第一滤光区；

所述第一滤光区用于将所述反射区反射的光信号反射至所述第二透射区，以及用于将所述第二光源阵列产生的光信号透射至所述第二透射区；

所述第二波分复用器件包括至少两个入射端口和一个出射端口，每个入射端口用于将所述第二透射区透射的来自所述第一光源阵列的一个光信号和来自所述第二光源阵列的一个光信号传输至所述出射端口。

2.根据权利要求1所述的光发射机，其特征在于，所述第二透射区用于将来自所述第一光源阵列的一个或多个光信号透射至不同的入射端口，以及用于将来自所述第二光源阵列的一个或多个光信号透射至不同的入射端口。

3.根据权利要求1或2所述的光发射机，其特征在于，

所述第二波分复用器件中同一个入射端口传输的两个光信号的中心频率差等于所述第二波分复用器件的自由光谱范围的整数倍。

4.根据权利要求1至3任一所述的光发射机，其特征在于，所述第一光源阵列和所述第二光源阵列中的每个光源阵列产生的两个光信号的中心频率差不等于所述第二波分复用器件的自由光谱范围的整数倍。

5.根据权利要求1至4任一所述的光发射机，其特征在于，所述第一光源阵列位于第一平面，所述第二光源阵列位于第二平面，所述第一平面平行于所述第二平面且所述第一平面和所述第二平面不重合。

6.根据权利要求1至5任一所述的光发射机，其特征在于，沿所述第一光源阵列和所述第二光源阵列产生的光信号的传输方向，所述第一光源阵列和所述第二光源阵列之间的距离大于零。

7.根据权利要求1至6任一所述的光发射机，其特征在于，所述第一光源阵列产生的任一光信号到所述第一滤光区的光程，等于所述第二光源阵列产生的任一光信号到所述第一滤光区的光程。

8.根据权利要求1至7任一所述的光发射机，其特征在于，所述第一光源阵列产生的第i个光信号和所述第二光源阵列产生的第j个光信号的传输经过所述第一滤光区或所述第二透射区的同一位置；

其中，所述i为大于或等于1且小于或等于所述第一光源阵列产生的光信号数量的整数，所述j为大于或等于1且小于或等于所述第二光源阵列产生的光信号数量的整数。

9.根据权利要求1至8任一所述的光发射机，其特征在于，所述光发射机还包括：第三光源阵列，所述第三光源阵列用于产生一个或多个光信号；

所述第一端面还包括：位于所述第一滤光区和所述第一透射区之间的第二滤光区；

所述第二滤光区用于将所述第三光源阵列产生的光信号透射至所述反射区；

所述反射区还用于将所述第二滤光区透射的光信号反射至所述第一滤光区。

10.根据权利要求1至8任一所述的光发射机，其特征在于，所述第一光源阵列和所述第二光源阵列中的每个所述光源阵列包括的所述光源的个数均与所述第二波分复用器件包括的所述入射端口的个数相等；

每个所述入射端口所传输的光信号的路数与所述光发射机包括的所述光源阵列的个数相等。

11.根据权利要求1至10任一所述的光发射机，其特征在于，所述光发射机还包括：位于所述第一光源阵列和所述第二光源阵列中的任意一个或两个光源阵列与所述第一波分复用器之间的光隔离器；

所述光隔离器用于对所述第一波分复用器件反射的光信号进行隔离。

12.根据权利要求1至11任一所述的光发射机，其特征在于，所述光发射机还包括：第一准直透镜阵列和/或第二准直透镜阵列；

所述第一准直透镜阵列位于所述第一光源阵列的出光侧，用于对所述第一光源阵列中各个所述光源发射的光信号进行准直；

所述第二准直透镜阵列位于所述第二光源阵列的出光侧，用于对所述第二光源阵列中各个所述光源发射的光信号进行准直。

13.根据权利要求1至12任一所述的光发射机，其特征在于，所述光发射机还包括：第三准直透镜；

所述第三准直透镜位于所述出射端口的出光侧，用于对所述出射端口出射的光信号进行准直。

14.一种波分复用组件，其特征在于，所述波分复用组件包括：第一波分复用器件以及第二波分复用器件；

所述第一波分复用器件包括第一端面和第二端面，所述第一端面包括第一滤光区和第一透射区，所述第二端面包括反射区和第二透射区；

所述第一透射区用于将第一光源阵列产生的光信号透射至所述反射区；

所述反射区用于将所述第一透射区透射的光信号反射至所述第一滤光区；

所述第一滤光区用于将所述反射区反射的光信号反射至所述第二透射区，以及用于将第二光源阵列产生的光信号透射至所述第二透射区；

所述第二波分复用器件包括至少两个入射端口和一个出射端口，每个入射端口用于将所述第二透射区透射的来自所述第一光源阵列的一个光信号和来自所述第二光源阵列的一个光信号传输至所述出射端口。

15.一种光模块，其特征在于，所述光模块包括：光接收机，以及如权利要求1至13任一所述的光发射机。

16.一种光收发设备，其特征在于，所述光收发设备包括：一个或多个如权利要求15所述的光模块。

17.一种光通信系统，其特征在于，所述系统包括：多个如权利要求16所述的光收发设备。

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