CN113596634B - 一种Combo PON OLT单片集成芯片及其光组件 - Google Patents

一种Combo PON OLT单片集成芯片及其光组件 Download PDF

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CN113596634B CN202110869882.5A CN202110869882A CN113596634B CN 113596634 B CN113596634 B CN 113596634B CN 202110869882 A CN202110869882 A CN 202110869882A CN 113596634 B CN113596634 B CN 113596634B
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Abstract

本发明公开了一种Combo PON OLT单片集成芯片及其光组件，Combo PON OLT单片集成芯片包括集成于硅基芯片上的第一激光器输入口、第二激光器输入口、合波器、分波器、第一APD、第二APD、宽带滤波器和OLT公共端口；宽带滤波器分别与合波器、分波器和OLT公共端口连接，合波器分别与第一激光器输入口和第二激光器输入口连接，分波器分别与第一APD和第二APD连接；第一激光器输入口输入的第一波长光信号和第二激光器输入口输入的第二波长光信号由合波器合束，经宽带滤波器滤波后从OLT公共端口输出。本方案不仅可有效提升光模块传输速率，而且大大减小光模块封装尺寸、降低光模块封装复杂度和成本。

Description

一种Combo PON OLT单片集成芯片及其光组件
【技术领域】
本发明属于光通信技术领域，更具体地，涉及一种Combo PON OLT单片集成芯片及其光组件。
【背景技术】
基于波分复用技术的PON(Passive Optical Network，即无源光网络)是一种具有大容量、网络安全性高和便于升级的光接入网技术，主要包括位于局端的OLT(OpticalLine Terminal，即光线路终端)、ONU(Optical Network Unit，即终端光网络单元)以及ODN(Optical Distribution Network，即光配线网)三部分。由于这种接入技术使得接入网的OLT与ONU之间只需光纤、光分路器等光无源器件，不需租用机房和配备电源，因此被称为无源光网络。
GPON(Gigabit-Capable PON，即吉比特无源光网络)接入系统向10G GPON演进或升级的过程中，不可避免地会存在GPON和10G GPON接入共存的场景。为实现共存，业界研发了Combo PON，相对于纯GPON和纯10G GPON而言，Combo PON是GPON和10G GPON的联合体。如图1所示，在一个具体应用场景中，Combo PON OLT模块主要由1270nm、1310nm波长的两个接收组件和1490nm、1577nm波长的两个发射组件组成，内部还设有WDM(Wavelength DivisionMultiplexing，即波分复用器)。在下行方向，WDM将两个发射组件的光信号进行合波送入到ODN网络；在上行方向，WDM将从ODN来的光信号进行分波后分别送入两个接收组件。ComboPON OLT模块通过合波分波的方式实现GPON和10G GPON光信号的独立发送，进而支持了GPON业务平滑升级到10G GPON业务。
随着光模块的传输速率在不断提升，接入网速率已经从2.5Gbps和10Gbps向50Gbps演进，速率的提升对光模块设计和封装工艺带来更高的要求；另外，光模块集成的功能越来越多，光模块中所包含的芯片或器件越来越多，使得光串扰成为困扰空间光路耦合的一个难题，增大了光模块小型化封装的难度。基于光模块的小型化封装和低封装成本需求，无源光网络的设备更高密度以及网络升级更多端口数的要求，对OLT所用光电器件的尺寸和成本提出了更严峻的挑战。然而，图1所示的Combo PON OLT模块构成复杂，难以实现光模块的小型化封装，而且采用空间光学等方式必然使其装配工艺复杂、模块成本高昂。专利CN108508547A和专利CN208284784U分别展示了一种小型化Combo PON OLT光组件的设计，但复杂的光路设计和装配工艺决定了其封装尺寸较大以及成本较高。
CN208284784U还指出基于SiOB(Silicon On Bench，光学硅平台)和PLC(PlanarLight Circuit，即平面光回路)等集成技术的OLT器件在封装工艺复杂度上并不占优势。但是近年来，硅光子技术日渐成熟，其高集成度、小尺寸、低功耗、光电集成等优点备受瞩目，未来硅光子技术将有可能会替代当前的自由空间耦合技术，并且硅光子技术具有解决长远的技术演进(如高速率、高集成度、低功耗)和成本矛盾的能力。硅光集成技术的发展，打破了传统光通信集成度的瓶颈，为更小尺寸、更低成本、更高速率带来新机遇。因此，如何利用硅光技术提升光模块传输速率、减小光模块封装尺寸、降低封装复杂度和成本，是本申请主要研究的问题。
【发明内容】
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种Combo PON OLT单片集成芯片及其光组件，其目的在于通过硅基芯片集成技术提升光模块传输速率、减小光模块封装尺寸、降低封装复杂度和成本，由此解决传统方案中光模块封装尺寸难于减小、复杂度高、成本高等技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种Combo PON OLT单片集成芯片，包括集成于硅基芯片上的第一激光器输入口101、第二激光器输入口102、合波器103、分波器104、第一APD 105、第二APD 106、宽带滤波器107和OLT公共端口108；
所述宽带滤波器107分别与所述合波器103、所述分波器104和所述OLT公共端口108连接，所述合波器103分别与所述第一激光器输入口101和所述第二激光器输入口102连接，所述分波器104分别与所述第一APD 105和所述第二APD 106连接；
其中，在下行方向上，所述第一激光器输入口101输入的第一波长光信号和所述第二激光器输入口102输入的第二波长光信号由所述合波器103进行合束，再经所述宽带滤波器107滤波后从所述OLT公共端口108输出；在上行方向上，所述OLT公共端口108输入的ONT调制信号由所述宽带滤波器107进行滤波，再由所述分波器104分解出第三波长光信号和第四波长光信号并分别输出至所述第一APD 105和所述第二APD 106。
优选地，所述第一激光器输入口101与所述合波器103之间设有第一分光器109，且所述第一分光器109连接至第一MPD 110；
其中，所述第一分光器109用于将从所述第一激光器输入口101输入的第一波长光信号按预设分光比分为两束，并分别传输至所述合波器103和所述第一MPD 110；所述第一MPD 110用于监控对应激光器的耦合光功率。
优选地，所述第二激光器输入口102与所述合波器103之间设有第二分光器111，且所述第二分光器111连接至第二MPD 112；
其中，所述第二分光器111用于将从所述第二激光器输入口102输入的第二波长光信号按预设分光比分为两束，并分别传输至所述合波器103和所述第二MPD 112；所述第二MPD 112用于监控对应激光器的耦合光功率。
优选地，所述第一激光器输入口101与DFB激光器连接，所述第二激光器输入口102与DML激光器连接，且所述第一激光器输入口101与所述合波器103之间设有EA调制器113，用于对所述DFB激光器产生的直流光信号进行强度调制；或者，
所述第一激光器输入口101与DML激光器连接，所述第二激光器输入口102与DFB激光器连接，且所述第二激光器输入口102与所述合波器103之间设有EA调制器113，用于对所述DFB激光器产生的直流光信号进行强度调制。
优选地，所述EA调制器113与所述合波器103之间设有第三分光器114，且所述第三分光器114连接至第三MPD 115；
其中，所述第三分光器114用于将所述EA调制器113调制后输出的光信号按预设分光比分为两束，并分别传输至所述合波器103和所述第三MPD 115；所述第三MPD 115用于监控所述EA调制器113的偏置点。
优选地，发射端还设有电阻加热器116和温度传感器117，所述电阻加热器116设置于所述EA调制器113上方，所述电阻加热器116和所述温度传感器117形成温度闭环反馈结构；
其中，所述温度传感器117用于感知芯片表面的温度，并反馈至所述电阻加热器116；所述电阻加热器116用于根据反馈结果对所述EA调制器113进行温度补偿，使所述EA调制器113工作在预设温度范围内。
优选地，所述第一激光器输入口101的两侧、所述第二激光器输入口102的两侧和/或所述OLT公共端口108的两侧还分别设有散色光阻挡结构118，分别用于阻挡所述第一激光器输入口101、所述第二激光器输入口102和所述OLT公共端口108造成的光串扰。
优选地，所述散色光阻挡结构118包括由下到上层级设置的高掺杂硅层1181、第二金属层1182、金属扩孔1183和第一金属层1184。
优选地，所述硅基芯片表面还刻蚀有空气槽119，位于发射端与接收端之间，用于隔离所述发射端对所述接收端的串扰。
按照本发明的另一方面，提供了一种Combo PON OLT光组件，包括第一方面所述的Combo PON OLT单片集成芯片10、第一激光器组件20、第二激光器组件30和光纤阵列40；
所述第一激光器组件20与所述Combo PON OLT单片集成芯片10的第一激光器输入口101耦合，所述第二激光器组件30与所述Combo PON OLT单片集成芯片10的第二激光器输入口102耦合；所述光纤阵列40与所述Combo PON OLT单片集成芯片10的OLT公共端口108耦合。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：本发明提供的方案中，在一个硅基芯片上集成Combo PON OLT的两个激光器输入口、两个APD、合波器、分波器、宽带滤波器和OLT公共端口等结构，下行方向上两个激光器输入口输入的光信号经合波器、宽带滤波器后从OLT公共端口输出，上行方向上OLT公共端口输入的信号经宽带滤波器、分波器后分别输出至两个APD，通过单片集成芯片不仅可有效提升光模块传输速率，而且大大减小了光模块封装尺寸、降低光模块封装复杂度和封装成本。另外，通过在芯片表面设置散色光阻挡结构和空气槽，还可有效解决光串扰和射频串扰问题，进一步降低了光模块小型化封装的难度。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中的一种Combo PON系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种Combo PON OLT单片集成芯片的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的另一种Combo PON OLT单片集成芯片的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的散色光阻挡结构沿图3中A处切开后的截面图；
图5是本发明实施例提供的空气槽沿图3中B处切开后的截面图；
图6是本发明实施例提供的一种阵列式Combo PON OLT单片集成芯片的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的一种Combo PON OLT光组件的示意图；
图8是本发明实施例提供的另一种Combo PON OLT光组件的示意图；
图9是本发明实施例提供的还一种Combo PON OLT光组件的示意图；
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
第一激光器输入口101、第二激光器输入口102、合波器103、分波器104、第一APD105、第二APD 106、宽带滤波器107、OLT公共端口108、第一分光器109、第一MPD 110、第二分光器111、第二MPD 112、EA调制器113、第三分光器114、第三MPD 115、电阻加热器116、温度传感器117、散色光阻挡结构118、空气槽119、光传输波道100；高掺杂硅层1181、第二金属层1182、金属扩孔1183、第一金属层1184；Combo PON OLT单片集成芯片10、第一激光器组件20、第二激光器组件30、光纤阵列40；硅衬底11、下包层SiO2 12、上包层SiO2 13；第一激光器201、第一激光准直透镜202、第一激光隔离器203、第一激光聚焦透镜204；第二激光器301、第二激光准直透镜302、第二激光隔离器303、第二激光聚焦透镜304。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。
在本发明各实施例中，符号“/”表示同时具有两种功能的含义，而对于符号“A和/或B”则表明由该符号连接的前后对象之间的组合包括“A”、“B”、“A和B”三种情况。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面就参考附图和实施例结合来详细说明本发明。
实施例1
为解决传统方案中光模块封装尺寸难于减小、复杂度高、成本高等技术问题，本发明实施例提供了一种Combo PON OLT单片集成芯片，如图2，主要包括集成于硅基芯片上的第一激光器输入口101、第二激光器输入口102、合波器(即图中MUX)103、分波器(即图中DEMUX)104、第一APD(Avalanche Photo Diode，即雪崩光电二极管)105、第二APD 106、宽带滤波器(即图中filter)107和OLT公共端口108。
所述第一激光器输入口101、所述第二激光器输入口102和所述合波器103位于发射端，且所述合波器103分别与所述第一激光器输入口101和所述第二激光器输入口102连接；所述分波器104、所述第一APD 105和所述第二APD 106位于接收端，且所述分波器104分别与所述第一APD 105和所述第二APD 106连接；所述宽带滤波器107分别与所述合波器103、所述分波器104和所述OLT公共端口108连接。其中，各器件之间均通过光传输波导100连接。
其中，所述第一激光器输入口101和所述第二激光器输入口102分别与用于产生不同波长光信号的不同激光器连接，则所述第一激光器输入口101和所述第二激光器输入口102分别输入不同波长光信号。为便于描述，所述第一激光器输入口101处输入的光信号记为第一波长光信号，所述第二激光器输入口102处输入的光信号记为第二波长光信号。相应地，所述第一APD 105和所述第二APD 106分别用于接收不同波长的光信号，为便于描述，所述第一APD 105接收的光信号记为第三波长光信号，所述第二APD 106接收的光信号记为第四波长光信号。
结合图2，在下行方向上，所述第一激光器输入口101输入的第一波长光信号和所述第二激光器输入口102输入的第二波长光信号由所述合波器103进行合束，再经所述宽带滤波器107滤波后从所述OLT公共端口108输出；在上行方向上，所述OLT公共端口108输入的ONT调制信号由所述宽带滤波器107进行滤波，再由所述分波器104分解出第三波长光信号和第四波长光信号并分别输出至所述第一APD 105和所述第二APD 106。
进一步结合图2，所述第一激光器输入口101与所述合波器103之间还设有第一分光器109，且所述第一分光器109连接至第一MPD 110。其中，所述第一分光器109用于将从所述第一激光器输入口101输入的第一波长光信号按预设分光比分为两束，并分别传输至所述合波器103和所述第一MPD 110；所述第一MPD 110用于监控对应激光器(即与所述第一激光器输入口101连接的激光器)的耦合光功率。其中，所述预设分光比可设置为5％左右，且小比例进入所述第一MPD 110。
进一步结合图2，所述第二激光器输入口102与所述合波器103之间还设有第二分光器111，且所述第二分光器111连接至第二MPD 112。其中，所述第二分光器111用于将从所述第二激光器输入口102输入的第二波长光信号按预设分光比分为两束，并分别传输至所述合波器103和所述第二MPD 112；所述第二MPD 112用于监控对应激光器(即与所述第二激光器输入口101连接的激光器)的耦合光功率。其中，所述预设分光比可设置为5％左右，且小比例进入所述第二MPD 112。
以两个激光器输入口分别连接DFB(Distributed Feed Back，即分布反馈式)激光器和DML(Directly Modulated Semiconductor Laser，即直接调制式半导体激光器)激光器为例，在一个具体的实施例中，所述第一激光器输入口101与DFB激光器连接，所述第二激光器输入口102与DML激光器连接，此时所述第一激光器输入口101与所述合波器103之间设有EA(Electro Absorption，即电吸收)调制器113，具体设置在所述第一分光器109与所述合波器103之间，如图2所示，用于对所述DFB激光器产生的直流光信号进行强度调制。或者，在另一个具体的实施例中，所述第一激光器输入口101与DML激光器连接，所述第二激光器输入口102与DFB激光器连接，此时所述第二激光器输入口102与所述合波器103之间设有EA调制器113，具体设置在所述第二分光器111与所述合波器103之间，用于对所述DFB激光器产生的直流光信号进行强度调制。也就是说，哪个激光器输入口与DFB激光器连接，就需要对哪个支路上的直流光信号进行强度调制，因此就需要在哪个支路上设置EA调制器。
进一步地，所述EA调制器113与所述合波器103之间还设有第三分光器114，且所述第三分光器114连接至第三MPD 115，如图2所示。其中，所述第三分光器114用于将所述EA调制器113调制后输出的光信号按预设分光比分为两束，并分别传输至所述合波器103和所述第三MPD 115；所述第三MPD 115用于监控所述EA调制器113的偏置点。其中，所述预设分光比可设置为5％左右，且小比例进入所述第三MPD 115。
结合图2，在一个具体的实施例中，所述第一激光器输入口101与DFB激光器耦合，所述第二激光器输入口102与DML激光器耦合，所述第一分光器109与所述合波器103之间设有EA调制器113。所述DFB激光器用于发射1577nm的直流光信号，所述DML激光器用于发射1490nm的调制光信号，即第一波长为1577nm，第二波长为1490nm；所述合波器103相应地选择1490/1577nm合波器。所述第一APD 105用于接收1270nm的光信号，所述第二APD 106用于接收1310nm的光信号，即第三波长为1270nm，第四波长为1310nm；所述分波器104相应地选择1270/1310nm分波器。当然，各波长可根据实际需求灵活选择，并不局限于本实施例中提到的四种波长。
在上述具体的实施例中，所述第一激光器输入口101输入的1577nm的直流光信号经所述EA调制器113进行强度调制后，与所述第二激光器输入口102输入的1490nm调制光信号在所述1490/1577nm合波器处进行合束，再经所述宽带滤波器107滤波后从所述OLT公共端口108输出，即所谓的OLT下行通道。从所述OLT公共端口108输入的ONT调制信号经所述宽带滤波器107进行滤波后，输出到所述1270/1310nm分波器，将1270nm光信号和1310nm光信号分别解复用至所述第一APD 105和所述第二APD106，即所谓的OLT上行通道。
进一步结合图2，为保证所述EA调制器113的工作温度稳定，在发射端还设有电阻加热器116和温度传感器117，所述电阻加热器116设置于所述EA调制器113上方，所述温度传感器117设置于芯片表面，所述电阻加热器116和所述温度传感器117形成温度闭环反馈结构。其中，所述温度传感器117用于感知芯片表面的温度，并反馈至所述电阻加热器116；所述电阻加热器116用于根据反馈结果对所述EA调制器113进行温度补偿，使所述EA调制器113工作在预设温度范围内，防止所述EA调制器113中心波长的偏移导致插损变大。例如，本发明实施例中预设温度范围为55±2℃，通过所述电阻加热器116和所述温度传感器117的温度闭环反馈结构可使所述EA调制器113工作在55±2℃，优选工作在55℃。
进一步结合图3，在优选的实施例中，所述第一激光器输入口101的两侧、所述第二激光器输入口102的两侧和/或所述OLT公共端口108的两侧还可分别设有散色光阻挡结构118，分别用于阻挡所述第一激光器输入口101、所述第二激光器输入口102和所述OLT公共端口108造成的光串扰；一方面可阻挡对各MPD和所述EA调制器113的光串扰，从而避免影响本底噪声，另一方面可阻挡对所述合波器103和所述分波器104的光串扰，从而避免影响光隔离度。
其中，所述散色光阻挡结构118包括由下到上层级设置的高掺杂硅层1181、第二金属层1182、金属扩孔1183和第一金属层1184，如图4所示，所述硅基芯片包括由下到上层级设置的硅衬底11、下包层SiO2 12和上包层SiO2 13，在所述下包层SiO2 12表面靠近光口的位置设置所述高掺杂硅层1181，然后再向上层级设置所述第二金属层1182、所述金属扩孔1183和所述第一金属层1184。利用高掺杂硅对光的强吸收和金属对光的强反射作用，即可形成各激光器输入端口以及OLT公共端口之间的串扰光隔离。
继续结合图3，在优选的实施例中，所述硅基芯片表面还可刻蚀有空气槽119，所述空气槽119位于发射端与接收端之间，用于隔离所述发射端对所述接收端的串扰，即隔离发射端两个激光器输入口输入的光信号对接收端两个APD的射频串扰和光串扰，提升两个APD的探测灵敏度，防止两个APD的灵敏度劣化。进一步结合图5，所述空气槽119的刻蚀深度到达所述硅衬底11，例如，本实施例中设置刻蚀深度为100um。
其中，所述Combo PON OLT单片集成芯片可以设置为如图2和图3所示的一个ComboPON OLT单片集成芯片10，还可以通过阵列化集成方式，设置为如图6所示的阵列式ComboPON OLT单片集成芯片，由N个如图2或图3所示的Combo PON OLT单片集成芯片10通过阵列方式集成，N≥2。图6中以N＝2为例，此时两个Combo PON OLT单片集成芯片10可设计为对称结构，且两个Combo PON OLT单片集成芯片10之间也刻蚀有空气槽119，用于隔离相邻两个Combo PON OLT单片集成芯片10之间的串扰。其中，阵列化集成方式有利于实现OLT光组件或光模块更多通道的上/下行并行传输。
综上所述，本发明实施例提供的上述Combo PON OLT单片集成芯片中，在一个硅基芯片上集成Combo PON OLT的两个激光器输入口、两个APD、合波器、分波器、宽带滤波器和OLT公共端口等结构，下行方向上两个激光器输入口输入的光信号经合波器、宽带滤波器后从OLT公共端口输出，上行方向上OLT公共端口输入的信号经宽带滤波器、分波器后分别输出至两个APD，通过单片集成芯片不仅可有效提升光模块传输速率，而且大大减小了光模块封装尺寸、降低光模块封装复杂度和封装成本。另外，通过在芯片表面设置散色光阻挡结构和空气槽，还可有效解决光串扰和射频串扰问题，进一步降低了光模块小型化封装的难度。
实施例2
在上述实施例1的基础上，本发明实施例进一步提供了一种Combo PON OLT光组件，如图7和图8所示，主要包括实施例1中所述的Combo PON OLT单片集成芯片10、第一激光器组件20、第二激光器组件30和光纤阵列40。其中，关于所述Combo PON OLT单片集成芯片10的具体结构和功能可参考实施例1中的相关介绍，在此不做赘述。
所述第一激光器组件20与所述Combo PON OLT单片集成芯片10的第一激光器输入口101耦合，用于发射第一波长光信号至所述第一激光器输入口101；所述第二激光器组件30与所述Combo PON OLT单片集成芯片10的第二激光器输入口102耦合，用于发射第二波长光信号至所述第二激光器输入口102；所述光纤阵列40与所述Combo PON OLT单片集成芯片10的OLT公共端口108耦合，以便光信号在所述OLT公共端口108和所述光纤阵列40间传输。
结合图7和图8，所述第一激光器组件20发射第一波长光信号至所述第一激光器输入口101，所述第二激光器组件30发射第二波长光信号至所述第二激光器输入口102，第一波长光信号和第二波长光信号由所述合波器103进行合束，再经所述宽带滤波器107滤波后从所述OLT公共端口108输出至所述光纤阵列40；经所述光纤阵列40输入的ONT调制信号从所述OLT公共端口108传输至所述宽带滤波器107进行滤波，再由所述分波器104分解出第三波长光信号和第四波长光信号并分别输出至所述第一APD 105和所述第二APD 106。
其中，所述第一激光器组件20和所述第二激光器组件30可以是自由空间光路耦合方式，即基于空间光透镜耦合的激光器组件，如图7所示；也可以是TO(TransistorOut-line，即晶体管外形)封装光纤接口输出方式，即基于TO封装的激光器组件，如图8所示。其中，TO封装的激光器组件更加有利于工作在非气密和工温条件，因此优选将两个激光器组件都采用TO封装。
结合图7，当两个激光器组件均基于空间光透镜耦合时，所述第一激光器组件20包括沿光路方向顺次设置的第一激光器201、第一激光准直透镜202、第一激光隔离器203和第一激光聚焦透镜204，所述第一激光器201产生的第一波长光信号经所述第一激光准直透镜202准直后传输至所述第一激光隔离器203，再经所述第一激光聚焦透镜204聚焦后传输至所述第一激光器输入口101。所述第二激光器组件30包括沿光路方向顺次设置的第二激光器301、第二激光准直透镜302、第二激光隔离器303和第二激光聚焦透镜304，所述第二激光器301产生的第二波长光信号经所述第二激光准直透镜302准直后传输至所述第二激光隔离器303，再经所述第二激光聚焦透镜304聚焦后传输至所述第二激光器输入口102。
结合图8，当两个激光器组件均采用TO封装时，所述第一激光器组件20包括第一TO封装激光器，所述第一TO封装激光器产生的第一波长光信号传输至所述第一激光器输入口101；所述第二激光器组件30包括第二TO封装激光器，所述第二TO封装激光器产生的第二波长光信号传输至所述第二激光器输入口102。
在本发明实施例提供的附图中，以所述第一激光器组件20为DFB激光器组件，所述第二激光器组件30为DML激光器组件为例，此时所述Combo PON OLT单片集成芯片10中所述第一激光器输入口101与所述合波器103之间设有所述EA调制器113。基于空间光透镜耦合时，所述第一激光器201采用DFB激光器，所述第二激光器301采用DML激光器，如图7所示；采用TO封装时，所述第一TO封装激光器采用DFB-TO封装激光器，所述第二TO封装激光器采用DML-TO封装激光器，如图8所示。
其中，所述DML激光器组件20的工作速率与所述EA调制器113的工作速率可以相同也可以不同，所述第一APD 105和所述第二APD 106的探测速率与上述两个工作速率可以相同也可以不同，三个速率均可设置为2.5Gb/s、10Gb/s、25Gb/s或50Gb/s。例如，根据当前10GCombo PON OLT的需求，可设计所述DML激光器组件20的工作速率与所述EA调制器113的工作速率为10Gb/s，所述第一APD 105和所述第二APD 106的探测速率为2.5Gb/s；根据下一代50G Combo PON OLT的需求，可设计所述DML激光器组件20的工作速率、所述EA调制器113的工作速率、所述第一APD 105和所述第二APD 106的探测速率均为50Gb/s，从而实现上下行50G对称应用。
在所述Combo PON OLT光组件中，除了可采用单个的Combo PON OLT单片集成芯片10以外，还可以采用N个Combo PON OLT单片集成芯片10集成的阵列式Combo PON OLT单片集成芯片。以N＝2、两个激光器组件均采用TO封装为例，采用阵列式Combo PON OLT单片集成芯片构成的所述Combo PON OLT光组件如图9所示，与图8相比，相当于所述Combo PONOLT单片集成芯片10、所述第一激光器组件20、所述第二激光器组件30和所述光纤阵列40的数量都按比例增加，具体结构在此不做赘述。
通过本发明实施例提供的上述Combo PON OLT光组件，可有效提升光模块传输速率，而且大大减小了光模块封装尺寸、降低光模块封装复杂度和封装成本，还可有效解决光串扰和射频串扰问题，进一步降低了光模块小型化封装的难度。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种Combo PON OLT单片集成芯片，其特征在于，包括集成于硅基芯片上的第一激光器输入口（101）、第二激光器输入口（102）、合波器（103）、分波器（104）、第一雪崩光电二极管APD（105）、第二APD（106）、宽带滤波器（107）和OLT公共端口（108）；
所述宽带滤波器（107）分别与所述合波器（103）、所述分波器（104）和所述OLT公共端口（108）连接，所述合波器（103）分别与所述第一激光器输入口（101）和所述第二激光器输入口（102）连接，所述分波器（104）分别与所述第一APD（105）和所述第二APD（106）连接；
其中，在下行方向上，所述第一激光器输入口（101）输入的第一波长光信号和所述第二激光器输入口（102）输入的第二波长光信号由所述合波器（103）进行合束，再经所述宽带滤波器（107）滤波后从所述OLT公共端口（108）输出；在上行方向上，所述OLT公共端口（108）输入的ONT调制信号由所述宽带滤波器（107）进行滤波，再由所述分波器（104）分解出第三波长光信号和第四波长光信号并分别输出至所述第一APD（105）和所述第二APD（106）；
所述第一激光器输入口（101）与分布式反馈DFB激光器连接，所述第二激光器输入口（102）与直接调制DML激光器连接，且所述第一激光器输入口（101）与所述合波器（103）之间设有电吸收EA调制器（113），用于对所述DFB激光器产生的直流光信号进行强度调制；或者，
所述第一激光器输入口（101）与DML激光器连接，所述第二激光器输入口（102）与DFB激光器连接，且所述第二激光器输入口（102）与所述合波器（103）之间设有EA调制器（113），用于对所述DFB激光器产生的直流光信号进行强度调制。
2.如权利要求1所述的Combo PON OLT单片集成芯片，其特征在于，所述第一激光器输入口（101）与所述合波器（103）之间设有第一分光器（109），且所述第一分光器（109）连接至第一监控探测器MPD（110）；
其中，所述第一分光器（109）用于将从所述第一激光器输入口（101）输入的第一波长光信号按预设分光比分为两束，并分别传输至所述合波器（103）和所述第一MPD（110）；所述第一MPD（110）用于监控对应激光器的耦合光功率。
3.如权利要求1所述的Combo PON OLT单片集成芯片，其特征在于，所述第二激光器输入口（102）与所述合波器（103）之间设有第二分光器（111），且所述第二分光器（111）连接至第二MPD（112）；
其中，所述第二分光器（111）用于将从所述第二激光器输入口（102）输入的第二波长光信号按预设分光比分为两束，并分别传输至所述合波器（103）和所述第二MPD（112）；所述第二MPD（112）用于监控对应激光器的耦合光功率。
4.如权利要求1所述的Combo PON OLT单片集成芯片，其特征在于，所述EA调制器（113）与所述合波器（103）之间设有第三分光器（114），且所述第三分光器（114）连接至第三MPD（115）；
其中，所述第三分光器（114）用于将所述EA调制器（113）调制后输出的光信号按预设分光比分为两束，并分别传输至所述合波器（103）和所述第三MPD（115）；所述第三MPD（115）用于监控所述EA调制器（113）的偏置点。
5.如权利要求1所述的Combo PON OLT单片集成芯片，其特征在于，发射端还设有电阻加热器（116）和温度传感器（117），所述电阻加热器（116）设置于所述EA调制器（113）上方，所述电阻加热器（116）和所述温度传感器（117）形成温度闭环反馈结构；
其中，所述温度传感器（117）用于感知芯片表面的温度，并反馈至所述电阻加热器（116）；所述电阻加热器（116）用于根据反馈结果对所述EA调制器（113）进行温度补偿，使所述EA调制器（113）工作在预设温度范围内。
6.如权利要求1-5任一所述的Combo PON OLT单片集成芯片，其特征在于，所述第一激光器输入口（101）的两侧、所述第二激光器输入口（102）的两侧和/或所述OLT公共端口（108）的两侧还分别设有散色光阻挡结构（118），分别用于阻挡所述第一激光器输入口（101）、所述第二激光器输入口（102）和所述OLT公共端口（108）造成的光串扰。
7.如权利要求6所述的Combo PON OLT单片集成芯片，其特征在于，所述散色光阻挡结构（118）包括由下到上层级设置的高掺杂硅层（1181）、第二金属层（1182）、金属扩孔（1183）和第一金属层（1184）。
8.如权利要求1-5任一所述的Combo PON OLT单片集成芯片，其特征在于，所述硅基芯片表面还刻蚀有空气槽（119），位于发射端与接收端之间，用于隔离所述发射端对所述接收端的串扰。
9.一种Combo PON OLT光组件，其特征在于，包括如权利要求1-8任一所述的Combo PONOLT单片集成芯片（10）、第一激光器组件（20）、第二激光器组件（30）和光纤阵列（40）；
所述第一激光器组件（20）与所述Combo PON OLT单片集成芯片（10）的第一激光器输入口（101）耦合，所述第二激光器组件（30）与所述Combo PON OLT单片集成芯片（10）的第二激光器输入口（102）耦合；所述光纤阵列（40）与所述Combo PON OLT单片集成芯片（10）的OLT公共端口（108）耦合。
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