CN113448029A - 多折叠型波分复用/解复用组件Z-Block - Google Patents

多折叠型波分复用/解复用组件Z-Block Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多折叠型波分复用/解复用组件Z‑Block，包括公共通道准直器、光学基板、带通滤波片以及通道准直器；所述光学基板具有相对设置的入光面和出光面，所述入光面上设置有第一反射膜，所述出光面上设置有若干带通滤波片，且相邻所述带通滤波片之间的出光面上还设置有第二反射膜，若干所述通道准直器与所述带通滤波片一一对应设置。本发明的光收发器引擎中用的多折叠型波分复用/解复用组件Z‑Block，其通过一定结构的改变将Z‑block尺寸减小2倍甚至更多倍，为800G和1.6T收发器提供可靠的封装解决方案。

Description

多折叠型波分复用/解复用组件Z-Block
技术领域
本发明是关于光通讯技术领域，特别是关于一种光收发器引擎中用的多折叠型波分复用/解复用组件Z-Block。
背景技术
高速收发器中的体积限制是众所周知的，并且随着速度的提高(目标是 800G，将来每个插件模块达到1.6T)，组件的尺寸变得越来越微型化。特别是对于QSFP，QSFP-DD，OSFP和OSP等的外形尺寸要求更小。迄今为止，在需要光复用(MUX)和解复用(DeMUX)的情况下，光学引擎在收发器模块内部占据了大量空间。
实现光学MUX/DeMUX有三种方法：使用硅光子(SiP)、使用平面光电路(PLC)和使用带滤波片的无源光学器件。每种方法都有优点和缺点。SiP 芯片尺寸小，但是相位灵敏度高。SiP通常需复杂的控制，这会增加电子复杂性并增加控制板上的占用空间。尽管PLC不需要相位控制和电子设备，但是芯片尺寸明显更大。在过去的十年中，满足100G/200G/400G市场并逐渐渗透800G市场的带滤波器的无源光学模块(Z-block)一直在被广泛使用。
传统的带滤波器的无源光学模块(Z-block)的结构如图1所示，光线通过公共通道准直器A，开始在玻璃块B中平行传输，特定波长的光穿过第一个带通滤波片C1后，再经第一个通道准直器D1聚焦后输出到激光二极管(LD) 或光电二极管(PD)；其余的光被第一个带通滤波片C1反射回玻璃块B中，经公共通道准直器A一侧反射膜E反射回玻璃块B中，特定波长的光通过第二个带通滤波片C2后，经第二个通道准直器D2聚焦后输出到激光二极管(LD)或光电二极管(PD)。其余部分被第二个带通滤波片C2反射回玻璃块B，依此类推，直到光经第四个通道准直器D4输出到激光二极管(LD)或光电二极管(PD)。
该传统的带滤波器的无源光学模块(Z-block)尺寸较大，在高密度包装上存在一定困难。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光收发器引擎中用的多折叠型波分复用/解复用组件Z-Block，其通过一定结构的改变将Z-block尺寸减小2倍甚至更多倍，为800G和1.6T收发器提供可靠的封装解决方案。
为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种多折叠型波分复用/解复用组件Z-Block，包括公共通道准直器、光学基板、带通滤波片以及通道准直器；所述光学基板具有相对设置的入光面和出光面，所述入光面上设置有第一反射膜，所述出光面上设置有若干带通滤波片，且相邻所述带通滤波片之间的出光面上还设置有第二反射膜，若干所述通道准直器与所述带通滤波片一一对应设置；
其中，光束经所述公共通道准直器准直后入射至所述光学基板，若干所述带通滤波片依次对与其相应的特定波长的光束进行透射并反射剩余波长的光束，透射的光束被接收入对应的通道准直器中，反射的其余光束在第一反射膜和第二反射膜之间多次反射，直至下一个带通滤波片。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述光学基板的入光面上，与所述公共通道准直器对应处设置有增透射膜，所述入光面上的其余位置设置有第一反射膜。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述光学基板为玻璃基块。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述带通滤波片以及所述通道准直器的数量均有四个。
在本发明的一个或多个实施方式中，四个所述带通滤波片等距设置于所述出光面上。
在本发明的一个或多个实施方式中，相邻所述带通滤波片之间的第二反射膜具有一定的涂覆区域，所述涂覆区域能使得经前一个带通滤波片反射的光束在所述第一反射膜和第二反射膜之间反射2n+1次后到达后一个带通滤波片。
在本发明的一个或多个实施方式中，相邻所述带通滤波片之间的第二反射膜具有一定的涂覆区域，所述涂覆区域能使得经前一个带通滤波片反射的光束在所述第一反射膜和第二反射膜之间反射三次后到达后一个带通滤波片。
在本发明的一个或多个实施方式中，相邻所述带通滤波片之间的第二反射膜具有一定的涂覆区域，所述涂覆区域能使得经前一个带通滤波片反射的光束在所述第一反射膜和第二反射膜之间反射五次后到达后一个带通滤波片。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述光学基板内的光束呈Z字形叠加设置。
在本发明的一个或多个实施方式中，还包括若干二极管，所述二极管分别与所述通道准直器相对应，所述光束经所述通道准直器接收后输入至所述二极管中。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述二极管包括激光二极管，光电二极管。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述第二反射膜为反射滤波片。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述光学基板的出光面上，相邻的两个带通滤波片之间通过选择性涂覆反射滤波片或选择性蚀刻反射滤波片或物理连接反射滤波片而形成有第二反射膜。
在本发明的一个或多个实施方式中，光束单次通过所述光学基板的距离与所述光学基板的长度存在一定比例关系，当光学基板长度缩减时，光束单次通过所述光学基板的距离也等比例减小。
与现有技术相比，本发明的多折叠型波分复用/解复用组件Z-Block，使得自身结构相比传统的Z-Block，在光传输方向上的长度减少了两倍或更多，为 800G和1.6T收发器提供可靠的封装解决方案。
附图说明
图1是现有技术中的Z-block结构示意图；
图2是本发明一实施方式中的双折叠型波分复用/解复用组件Z-Block结构示意图；
图3是本发明一实施方式中的三折叠型波分复用/解复用组件Z-Block结构示意图。
图4是本发明一实施方式中的折叠型波分复用/解复用组件Z-Block的光线入射角度、相邻带通滤波片之间的距离、及基板长度厚度的示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
参考图2和图3所示，本发明提供了一种多折叠型波分复用/解复用组件 Z-Block，包括公共通道准直器1、光学基板2、四个带通滤波片3a～3d、四个通道准直器7以及二极管(图未示)。
光学基板2为玻璃基块，光学基板2具有相对设置的入光面和出光面。入光面上设置有第一反射膜4。出光面上等距设置有四个带通滤波片3a～3d，且相邻两个带通滤波片之间的出光面上还设置有第二反射膜5，四个通道准直器7与四个带通滤波片3a～3d一一对应设置，每个通道准直器7分别对应设置有一个二极管。二极管可以为激光二极管或光电二极管。
光学基板2的入光面上，与公共通道准直器1对应处设置有增透射膜(图未示)，入光面上的其余位置设置有第一反射膜4。相邻带通滤波片之间的第二反射膜5具有一定的涂覆区域，该涂覆区域能使得经前一个带通滤波片反射的光束在第一反射膜4和第二反射膜5之间反射2n+1次后到达后一个带通滤波片。
光线通过公共通道准直器1后，开始在光学基板2中平行传输，特定波长的光通过第一带通滤波片3a后，再经过第一个通道准直器7输出到激光二极管(LD)或光电二极管(PD)；其余的光被第一带通滤波片3a反射回光学基板2，经公共通道准直器1一侧的第一反射膜4第一次反射回光学基板2，再经相邻的第一带通滤波片3a和第二带通滤波片3b之间的光学基板2上的第二反射膜5再次反射回光学基板2，光路程现Z字型。
光经过公共通道准直器1一侧的光学基板2的第一反射膜4到相邻的第一带通滤波片3a和第二带通滤波片3b之间的光学基板2上的第二反射膜5 的多次反射(光路程现多个Z字型叠加，Z字型的数量即为折叠数)后，特定波长的光通过第二带通滤波片3b后，再经过第二个通道准直器7输出到激光二极管(LD)或光电二极管(PD)。其余的光被第二带通滤波片3b折回光学基板2，依此类推，直到光经第四个通道准直器7输出到激光二极管(LD) 或光电二极管(PD)。
图2中双折叠型波分复用/解复用组件Z-Block的光路传播路线如下：
A.光线通过公共通道准直器1后，开始在光学基板2中平行传输，特定波长的光通过第一带通滤波片3a后,再经过第一个通道准直器7输出到激光二极管(LD)或光电二极管(PD)。
B.其余的光被第一带通滤波片3a反射回光学基板2中。经公共通道准直器1一侧的第一反射膜4第一次反射回光学基板2中。
C.该光束再经第一带通滤波片3a与第二带通滤波片3b之间的第二反射膜5第一次反射回光学基板2中。
D.该光束最后经公共通道准直器1一侧的第一反射膜4第二次反射回光学基板2中。
E.特定波长的光通过第二带通滤波片3b后，再经过第二个通道准直器7 输出到激光二极管(LD)或光电二极管(PD)。
其余的光被第二带通滤波片3b反射回光学基板2。重复B-D步骤，直到准直光束6经第四个通道准直器7输出到激光二极管(LD)或光电二极管(PD)。
图3中三折叠型波分复用/解复用组件Z-Block的光路传播路线如下：
A.光线通过公共通道准直器1后，开始在光学基板2中平行传输，特定波长的光通过第一带通滤波片3a后，再经过第一个通道准直器7输出到激光二极管(LD)或光电二极管(PD)。
B.其余的光被第一带通滤波片3a反射回光学基板2中，经公共通道准直器1一侧的第一反射膜4第一次反射回光学基板2中。
C.该光束再经第一带通滤波片3a与第二带通滤波片3b之间的第二反射膜5第一次反射回光学基板2中。
D.该光束经公共通道准直器1一侧的第一反射膜4第二次反射回光学基板2中。
E.该光束经第一带通滤波片3a与第二带通滤波片3b之间的第二反射膜 5第二次反射回光学基板2中。
F.该光束经公共通道准直器1一侧的第一反射膜4第三次反射回光学基板2中。
G.特定波长的光通过第二带通滤波片3b后，再经过第二个通道准直器7 输出到激光二极管(LD)或光电二极管(PD)。其余的光被第二带通滤波片 3b反射回光学基板2，重复B-F步骤，直到准直光束6经第四个通道准直器7 输出到激光二极管(LD)或光电二极管(PD)。
如图4所示，本发明的折叠型波分复用/解复用组件Z-Block的光线入射角度及长度关系如下：
首先，光线入射角θi和光学基板的出射角度θj关系满足：
sin(θi)＝n×sin(θj)。
相邻两个激光二极管(LD)或光电二极管(PD)的间距Z与光学基板的通道间距P以及光线入射角θi之间满足如下关系：
P＝Z/cos(θi)。
其次，光学基板的厚度W与光学基板的通道间距P满足：
W＝P/tan(θj)/2。
再次，光学基板的厚度W与光学基板的长度L以及光线入射角θi之间的关系满足：
L＝W/cos(θi)。
当对折光路时(如图4中的虚线)Z-Block在光传输方向上的长度便等比减小。
与现有技术相比，本发明的多折叠型波分复用/解复用组件Z-Block，使得自身结构相比传统的Z-Block，在光传输方向上的长度减少了两倍或更多，为 800G和1.6T收发器提供可靠的封装解决方案。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种多折叠型波分复用/解复用组件Z-Block，其特征在于，包括公共通道准直器、光学基板、带通滤波片以及通道准直器；所述光学基板具有相对设置的入光面和出光面，所述入光面上设置有第一反射膜，所述出光面上设置有若干带通滤波片，且相邻所述带通滤波片之间的出光面上还设置有第二反射膜，若干所述通道准直器与所述带通滤波片一一对应设置；
其中，光束经所述公共通道准直器准直后入射至所述光学基板，若干所述带通滤波片依次对与其相应的特定波长的光束进行透射并反射剩余波长的光束，透射的光束被接收入对应的通道准直器中，反射的其余光束在第一反射膜和第二反射膜之间多次反射，直至下一个带通滤波片。
2.如权利要求1所述的多折叠型波分复用/解复用组件Z-Block，其特征在于，所述光学基板的入光面上，与所述公共通道准直器对应处设置有增透射膜，所述入光面上的其余位置设置有第一反射膜。
3.如权利要求1所述的多折叠型波分复用/解复用组件Z-Block，其特征在于，所述光学基板为玻璃基块。
4.如权利要求1所述的多折叠型波分复用/解复用组件Z-Block，其特征在于，所述带通滤波片以及所述通道准直器的数量均有四个。
5.如权利要求4所述的多折叠型波分复用/解复用组件Z-Block，其特征在于，四个所述带通滤波片等距设置于所述出光面上。
6.如权利要求1所述的多折叠型波分复用/解复用组件Z-Block，其特征在于，相邻所述带通滤波片之间的第二反射膜具有一定的涂覆区域，所述涂覆区域能使得经前一个带通滤波片反射的光束在所述第一反射膜和第二反射膜之间反射2n+1次后到达后一个带通滤波片。
7.如权利要求6所述的多折叠型波分复用/解复用组件Z-Block，其特征在于，所述光学基板内的光束呈Z字形叠加设置。
8.如权利要求1所述的多折叠型波分复用/解复用组件Z-Block，其特征在于，还包括若干二极管，所述二极管分别与所述通道准直器相对应，所述光束经所述通道准直器接收后输入至所述二极管中。
9.如权利要求1所述的多折叠型波分复用/解复用组件Z-Block，其特征在于，所述第二反射膜为反射滤波片。
10.如权利要求9所述的多折叠型波分复用/解复用组件Z-Block，其特征在于，所述光学基板的出光面上，相邻的两个带通滤波片之间通过选择性涂覆反射滤波片或选择性蚀刻反射滤波片或物理连接反射滤波片而形成有第二反射膜。
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