CN113890602B - 光器件耦合方法、系统及发射光器件和光模块调测方法 - Google Patents

光器件耦合方法、系统及发射光器件和光模块调测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光器件耦合方法、系统及发射光器件和光模块调测方法，本发明的光器件耦合方法通过测试EML激光器EA吸收曲线的工作特性，通过数据处理计算其二阶微分拐点对应的电压工作点作为最佳Vbias电压值，在此工作电压下，将光功率耦合至目标规格内。通过本方法耦合出来的器件，其工作特性非常接近模块实际工作点，在模块端无需重新配置或仅需微调基于此电压点的参数。本方法的优势在于可提前识别出性能风险COC，避免后端应用形成不良品。同时可极大提升模块端调测效率，缩减产品工时。

Description

光器件耦合方法、系统及发射光器件和光模块调测方法
技术领域
本发明属于光通信技术领域，具体涉及一种光器件耦合方法、系统及发射光器件和光模块调测方法。
背景技术
随着5G应用场景的普及，数据中心市场对传输容量有越来越高的要求。电吸收调制激光器EML具有较大带宽和调制速率，是当前400G光模块产品的主流方案。在实际应用过程中，光器件是在固定直流DC条件下进行光功率耦合，实际模块端参数OMA/ER/Vbias工作点/Ibias等是通过交流AC调测出来的，这就使得在器件耦合条件下，模块端需要不停在这些参数之间做联合调制，极端情况模块端无法满足性能要求。在大规模生产过程中，这就造成产品效率低，需要投入较多的人力资源维护或者造成较大的良率损失。如何将器件的光功率耦合与模块端性能调测统一起来，是一个重要研究方向。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种光器件耦合方法、系统及发射光器件和光模块调测方法，通过研究激光器EA特性吸收曲线，将其与模块端参数统一起来，能提前识别出性能风险器件，避免流入后端模块形成不良品，同时可极大提升模块端调测效率，缩减产品工时。
本发明的技术方案是这样实现的：本发明公开了一种光器件耦合方法，其特征在于，包括如下步骤：
测试得到激光器的Vbias电压与输出光功率曲线的关系即EA吸收特性曲线；
根据各个激光器的EA吸收特性曲线计算出其对应的最佳Vbias电压工作点；
组装发射光器件；
将与发射光器件对应的偏置电流Ibias、温度、最佳Vbias电压值通过烧录工序配置到该发射光器件中，进行光功率耦合，在其对应的最佳Vbias电压值下，将发射光器件的光功率耦合至目标规格内。
EA吸收特性曲线在激光器老化后测得。
进一步地，根据各个激光器的EA吸收特性曲线计算出其对应的最佳Vbias电压工作点，具体包括：对各个激光器的EA吸收特性曲线进行微分处理，然后取其拐点对应的Vbias电压值作为其最佳Vbisa电压工作点。
进一步地，根据各个激光器的EA吸收特性曲线计算出其对应的最佳Vbias电压工作点，具体包括：对各个激光器的EA吸收特性曲线进行二阶微分处理，然后取其拐点对应的Vbias电压值作为其最佳Vbisa电压工作点。
进一步地，当EA吸收特性曲线平滑时，仅需对EA吸收特性曲线进行二阶微分处理即可，然后取其拐点对应的Vbias电压值作为其最佳Vbisa电压工作点；当EA吸收特性曲线扫描点不够或激光器本身的EA吸收特性曲线存在不连续点时，除了对EA吸收特性曲线进行二阶微分处理外还需要增加一阶微分处理，一阶微分处理后的曲线有一个一阶微分拐点，当二阶微分处理后的曲线有多个二阶微分拐点时，取距离一阶微分拐点最近的一个二阶微分拐点对应的Vbias电压值作为最佳Vbias电压值。
进一步地，器件耦合时，当光功率小于规格值时，步进增加Ibias后重新耦合，将光功率耦合至目标规格，若在设定的步进次数内光功率能耦合至目标规格，则判定发射光器件为良品；若在设定的步进次数内光功率仍未耦合至目标规格，则判定发射光器件为不良品。
进一步地，器件耦合时，当光功率大于规格值时，通过耦合设备将发射光器件离焦耦合至目标规格内，判定发射光器件为良品。
进一步地，测试EA吸收特性曲线时，激光器处于一个恒定且固定的温度条件下；测试EA吸收特性曲线时，激光器处于一个固定的偏置电流Ibias条件下；器件耦合时温度和Ibias条件与测试EA吸收特性曲线时相同。
进一步地，测试得到激光器的Vbias电压与输出光功率曲线的关系即EA吸收特性曲线，具体包括：将激光器封装成COC组件，COC组件老化后测试其Vbias电压与输出光功率曲线的关系即EA吸收特性曲线。
进一步地，保存各个激光器对应的最佳Vbias电压值，并与发射光器件的器件序列号SN关联起来，器件耦合时，根据器件序列号SN调用对应的最佳Vbias电压值，并通过烧录工序配置到对应的发射光器件中。
本发明还公开了一种光器件耦合系统，包括测试模块、数据处理模块、存储模块、烧录模块、耦合模块、光功率测量模块、耦合判断模块；
所述测试模块用于测试得到激光器的Vbias电压与输出光功率曲线的关系即EA吸收特性曲线；
所述数据处理模块用于根据各个激光器的EA吸收特性曲线计算出其对应的最佳Vbias电压工作点；
所述存储模块用于保存数据，包括偏置电流Ibias、温度、最佳Vbias电压值；
所述烧录模块用于调用对应的偏置电流Ibias、温度、最佳Vbias电压值配置到发射光器件中；
所述耦合模块用于对发射光器件进行光功率耦合；
所述光功率测量模块用于测量发射光器件的光功率；
所述耦合判断模块用于判断发射光器件的光功率是否达到目标规格。
本发明还公开了一种发射光器件，采用了如上所述的光器件耦合方法耦合得到。
本发明还公开了一种光模块调测方法，包括如下步骤：
将如上所述的发射光器件组装成光模块；
模块端Vbias确定后，通过固定配置下的输出摆幅确定消光比ER参数，由于消光比ER、平均光功率AP和光调制幅度OMA三者存在一个转换关系，当消光比ER确定后，AP与OMA呈线性关系，器件耦合AP确定后，根据AP与OMA的关系确定OMA。若OMA不满足规格，则调整Ibias，保证OMA满足规格。
本发明至少具有如下有益效果：本发明通过测试EML激光器EA吸收曲线的工作特性，通过数据处理计算其二阶微分拐点对应的电压工作点，在此工作电压下，将光功率耦合至目标规格内。通过本方法耦合出来的器件，其工作特性非常接近模块实际工作点，在模块端无需重新配置或仅需微调基于此电压点的参数。
本发明的优势在于可提前识别出性能风险器件(COC)，避免后端应用形成不良品，同时可极大提升模块端调测效率，缩减产品工时。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中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它的附图。
图1为本发明实施例提供的光器件耦合方法的流程图；
图2为EA吸收特性曲线及其二阶微分拐点示意图；
图3为EA吸收特性曲线及其一阶/二阶微分拐点示意图；
图4为不同ER下，平均光功率AP与光调制幅度OMA关系示意图；
图5为耦合Vbias点与模块调测点偏差示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施原理，进一步阐明本发明，应理解这些实施方法仅用于说明本发明而不限于本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例一
参见图1，本发明实施例提供一种光器件耦合方法，适用于EML(电吸收调制)激光器，包括如下步骤：
将激光器固定于一种特定陶瓷基板上，形成COC组件；
COC组件老化后测试其调制电压Vbias与其输出光功率的特性(后简称EA吸收特性曲线)来配置耦合时Vbias偏置电压点；测试EA吸收特性曲线时，COC组件处于一个恒定且固定的温度条件下；测试EA吸收特性曲线时，COC组件处于一个固定的偏置电流Ibias条件下；
根据各个COC组件的EA吸收特性曲线计算出其对应的最佳Vbias电压工作点；
组装发射光器件；
将与发射光器件对应的偏置电流Ibias、温度、最佳Vbias电压值配置到该发射光器件中，进行光功率耦合，在其对应的最佳Vbias电压值下，将发射光器件的光功率耦合至目标规格内。
进一步地，根据各个COC组件的EA吸收特性曲线计算出其对应的最佳Vbias电压工作点，具体包括：对各个COC组件的EA吸收特性曲线进行微分处理，然后取其拐点对应的Vbias电压值作为其最佳Vbisa电压工作点。
进一步地，对各个COC组件的EA吸收特性曲线进行微分处理，然后取其拐点对应的Vbias电压值作为其最佳Vbisa电压工作点，具体包括：一般来说，EA吸收特性曲线扫描点足够多时即EA吸收特性曲线平滑时，仅对EA吸收特性曲线做二阶微分处理即可，此时二阶微分处理后的曲线仅有一个拐点，取二阶微分处理后的曲线上的拐点对应的Vbias电压值作为最佳Vbias电压值。当取值点不够或则芯片本身吸收曲线存在不连续点时，EA吸收特性曲线不平滑，除了对EA吸收特性曲线做二阶微分处理外还需要增加一阶微分处理，参见图2和图3，一阶微分处理后的曲线有一个一阶微分拐点，当二阶微分处理后的曲线有多个二阶微分拐点时，取距离一阶微分拐点最近的一个二阶微分拐点对应的Vbias电压值作为最佳Vbias电压值。
进一步地，器件耦合时，当光功率小于规格值时，步进增加Ibias后重新耦合，将光功率耦合至目标规格，若在设定的步进次数内光功率能耦合至目标规格，则判定发射光器件为良品；若在设定的步进次数内光功率仍未耦合至目标规格，则判定发射光器件为不良品。
进一步地，器件耦合时，当光功率大于规格值时，通过耦合设备将发射光器件离焦耦合至目标规格内，判定发射光器件为良品。离焦耦合可以做到功率线性降低；行业内对于光功率过大通常采取离焦方式。
进一步地，器件耦合时温度和Ibias条件与测试EA吸收特性曲线时相同。
进一步地，保存各个COC组件对应的最佳Vbias电压值，并与发射光器件的器件序列号SN关联起来，器件耦合时，根据器件序列号SN调用对应的最佳Vbias电压值，并通过烧录工序配置到对应的发射光器件中。
本发明通过老化测试设备对老化后的COC进行测试，将测试结果进行数据处理并存贮到服务器中，供后续器件耦合时调用数据。COC会被组装成发射光组件中，发射光组件需要耦合。发射光组件SN会和COC编号对应起来。耦合发射光组件前，会调用测试的COC数据，并烧录工序将数据存贮到发射光组件中，最后进行耦合。
实施例二
本发明公开了一种包括测试模块、数据处理模块、存储模块、烧录模块、耦合模块、光功率测量模块、耦合判断模块；
所述测试模块用于测试得到激光器的Vbias电压与输出光功率曲线的关系即EA吸收特性曲线；
所述数据处理模块用于根据各个激光器的EA吸收特性曲线计算出其对应的最佳Vbias电压工作点；
所述存储模块用于保存数据，包括偏置电流Ibias、温度、最佳Vbias电压值；
所述烧录模块用于调用对应的偏置电流Ibias、温度、最佳Vbias电压值配置到发射光器件中；
所述耦合模块用于对发射光器件进行光功率耦合；
所述光功率测量模块用于测量发射光器件的光功率；
所述耦合判断模块用于判断发射光器件的光功率是否达到目标规格。
实施例三
本实施例还公开了一种发射光器件，采用了如实施例一所述的光器件耦合方法耦合得到。
实施例四
本实施例还公开了一种光模块调测方法，包括如下步骤：
采用如实施例一所述的方法实现发射光组件耦合；
模块端Vbias电压(该Vbias电压为微分运算确定的最佳Vbias电压工作点)确定后，固定配置下的输出摆幅可以确定消光比ER参数。由于消光比ER、平均光功率AP和光调制幅度OMA三者存在一个转换关系，当消光比ER确定后，平均光功率AP与光调制幅度OMA呈成线性关系，参见图4。器件耦合平均光功率AP确定后，模块端光调制幅度OMA基本也确定了。
所以，模块端可不用再对这些参数进行联动调制亦或紧紧需要稍微改变Ibias，就能保证OMA满足规格。在模块端调测结果表现可参考图5，其差异在0.15V以内。
本发明通过该方法耦合出来的器件，其器件耦合的DC工作点能和模块端AC工作点统一起来，避免不必要重复多参数联合调测以及可能出现的良率损失。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光器件耦合方法，其特征在于，包括如下步骤：
测试得到激光器的Vbias电压与输出光功率曲线的关系即EA吸收特性曲线；
根据各个激光器的EA吸收特性曲线计算出其对应的最佳Vbias电压工作点，具体包括：对各个激光器的EA吸收特性曲线进行二阶微分处理，当二阶微分处理后的曲线仅有一个拐点，则取其拐点对应的Vbias电压值作为其最佳Vbisa电压工作点,当二阶微分处理后的曲线有多个二阶微分拐点时，对EA吸收特性曲线进行一阶微分处理，一阶微分处理后的曲线有一个一阶微分拐点，取距离一阶微分拐点最近的一个二阶微分拐点对应的Vbias电压值作为最佳Vbias电压值；
组装发射光器件；
将与发射光器件对应的偏置电流Ibias、温度、最佳Vbias电压值配置到该发射光器件中，进行光功率耦合，在其对应的最佳Vbias电压值下，将发射光器件的光功率耦合至目标规格内。
2.如权利要求1所述的光器件耦合方法，其特征在于：器件耦合时，当光功率小于规格值时，步进增加Ibias后重新耦合，将光功率耦合至目标规格，若在设定的步进次数内光功率能耦合至目标规格，则判定发射光器件为良品；若在设定的步进次数内光功率仍未耦合至目标规格，则判定发射光器件为不良品。
3.如权利要求1所述的光器件耦合方法，其特征在于：器件耦合时，当光功率大于规格值时，通过耦合设备将发射光器件离焦耦合至目标规格内，判定发射光器件为良品。
4.如权利要求1所述的光器件耦合方法，其特征在于：测试EA吸收特性曲线时，激光器处于一个恒定且固定的温度条件下；测试EA吸收特性曲线时，激光器处于一个固定的偏置电流Ibias条件下；器件耦合时温度和Ibias条件与测试EA吸收特性曲线时相同；
测试得到激光器的Vbias电压与输出光功率曲线的关系即EA吸收特性曲线，具体包括：将激光器封装成COC组件，COC组件老化后测试其Vbias电压与输出光功率曲线的关系即EA吸收特性曲线。
5.如权利要求1所述的光器件耦合方法，其特征在于：保存各个激光器对应的最佳Vbias电压值，并与发射光器件的器件序列号SN关联起来，器件耦合时，根据器件序列号SN调用对应的最佳Vbias电压值，并通过烧录工序配置到对应的发射光器件中。
6.一种光器件耦合系统，其特征在于：包括测试模块、数据处理模块、存储模块、烧录模块、耦合模块、光功率测量模块、耦合判断模块；
所述测试模块用于测试得到激光器的Vbias电压与输出光功率曲线的关系即EA吸收特性曲线；
所述数据处理模块用于根据各个激光器的EA吸收特性曲线计算出其对应的最佳Vbias电压工作点，具体包括：对各个激光器的EA吸收特性曲线进行二阶微分处理，当二阶微分处理后的曲线仅有一个拐点，则取其拐点对应的Vbias电压值作为其最佳Vbisa电压工作点,当二阶微分处理后的曲线有多个二阶微分拐点时，对EA吸收特性曲线进行一阶微分处理，一阶微分处理后的曲线有一个一阶微分拐点，取距离一阶微分拐点最近的一个二阶微分拐点对应的Vbias电压值作为最佳Vbias电压值；
所述存储模块用于保存数据，包括偏置电流Ibias、温度、最佳Vbias电压值；
所述烧录模块用于调用对应的偏置电流Ibias、温度、最佳Vbias电压值配置到发射光器件中；
所述耦合模块用于对发射光器件进行光功率耦合；
所述光功率测量模块用于测量发射光器件的光功率；
所述耦合判断模块用于判断发射光器件的光功率是否达到目标规格。
7.一种发射光器件，其特征在于：采用了如权利要求1至5任一所述的光器件耦合方法耦合得到。
8.一种光模块调测方法，其特征在于，包括如下步骤：
将如权利要求7所述的发射光器件组装成光模块；
模块端Vbias电压确定后，通过固定配置下的输出摆幅确定消光比ER参数，由于消光比ER、平均光功率AP和光调制幅度OMA三者存在一个转换关系，当消光比ER确定后，AP与OMA呈线性关系，器件耦合AP确定后，根据AP与OMA的关系确定OMA。
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