CN113917624B - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光模块，包括电路板、光源与光子集成芯片，光子集成芯片上的功分器包括衬底、双芯波导，双芯波导包括一体连接的输入段波导与功分段波导，输入段波导的第一、第二波导的间距在光传播方向上逐渐缩小，以将第一、第二波导由单模演化为双芯波导模式；第一、第二波导的宽度不同，且两者的宽度在光传播方向上逐渐变窄，直至两者宽度相同，以使光在第一、第二波导上的功率相同；功分波导的第一、第二波导的间距在光传播方向上逐渐增大，以将输入光分为功率相同的两路光，且分别由第一、第二波导输出的光具有特定相位。本申请通过优化设计双芯波导的宽度和长度，实现了宽光谱波段的光信号分束，并且输出光信号之间具有特定的相位关系。

Description

一种光模块

本申请要求在2020年07月07日提交中国专利局、申请号202021324138.4、实用新型名称为“一种光模块”的中国专利申请的发明优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

在云计算、移动互联网、视频等新型业务和应用模式，均会用到光通信技术。而在光通信中，光模块是实现光电信号相互转换的工具，是光通信设备中的关键器件之一。其中，由于光子集成芯片具有尺寸小、集成密度高、成本低的优点，因此采用光子集成芯片实现电光-光电转换功能已经成为高速光模块采用的一种主流方案。

对于高速率的光模块，多路传输成为一种主流的方案，比如400G DR4光模块、400GLR8光模块产品等，需要将激光器一路输出的光信号分成2路或者4路等，再经过高速调制器进行调制后输出，因此功分器在高速光模块产品中具有很重要的作用。

但是，目前市场应用中大多为具有单一工作带宽的功分器，如有工作带宽为O波段(工作带宽为1250～1350nm)的功分器，工作带宽为C波段(1500～1750nm)的功分器，没有能够同时覆盖O波段和C波段的光功分器。

发明内容

本申请提供了一种光模块，以解决目前光模块中大多为具有单一工作带宽的功分器，导致系统较复杂的问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

本申请实施例公开了一种光模块，包括：

电路板；

光源，与所述电路板电连接，用于发出不携带信号的光；

光子集成芯片，与所述电路板电连接，所述光子集成芯片的输入光口设置有功分器，用于将所述不携带信号的光分为多路光；所述光子集成芯片将所述多路光调制为信号光并通过所述光子集成芯片的输出光口输出所述信号光；

所述功分器包括：

衬底；

双芯波导，设置在所述衬底上，包括一体连接的输入段波导与功分段波导，所述输入段波导的第一波导与第二波导之间的间距在光传播方向上逐渐缩小，以将所述第一波导与所述第一波导由单模演化为双芯波导模式；所述第一波导与所述第二波导的宽度不同，且两者的宽度在光传播方向上逐渐变窄，直至所述第一波导与所述第二波导的宽度相同，以使由所述第一波导或所述第二波导输入的所述不携带信号的光在所述第一波导与所述第二波导上的功率相同；

所述功分段波导的第一波导与第二波导之间的间距在光传播方向上逐渐增大，以使输入的所述不携带信号的光分为功率相同的两路光，且分别由所述第一波导、所述第二波导输出的光具有特定相位。

本申请提供的光模块，光源发出的不携带信号的光进入光子集成芯片的输入光口，通过光子集成芯片输入光口的功分器将一路输入光信号分成多路光信号，再经过调制器进行调制后输出。功分器包括设置在衬底上的双芯波导，双芯波导包括一体连接的输入段波导与功分段波导，输入段波导的第一波导与第二波导之间的间距在光传播方向上逐渐缩小，以将第一波导与第二波导由单模演化为双芯波导模式，使得单模输入的光信号逐渐过渡至第一波导与第二波导上，及第一波导与第二波导上均存在光信号的能量，且第一波导与第二波导之间间距的大小影响功分器的工作带宽，间距增大时，可覆盖多波段的光，间距减小时，可覆盖单一波段的光；第一波导与第二波导的宽度不同，且两者宽度在光传播方向上逐渐变窄，直至第一波导与第二波导的宽度相同，以使有第一波导或第二波导输入的不携带信号的光在第一波导与第二波导上的功率相同；功分段的第一波导与第二波导之间的间距在光传播方向上逐渐增大，以使输入的不携带信号的光分为功率相同的两路光，分别由第一波导、第二波导输出。由于第一波导与第二波导的宽度不同，则第一波导与第二波导输入的光在输入段波导上的传输状态不同，可在输入段波导的末端演化为不同的奇偶模，使得功分段波导输出的两路光信号之间具有特定的相位关系。在本申请提供的光模块中，通过集成芯片的方案，替代传统复杂的空间光学系统，能够简化器件系统，器件封装更加简单，且通过优化功分器结构，可实现宽光谱段的光信号分束，并输出光信号之间具有特定的相位关系。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为光通信终端连接关系示意图；

图2为光网络终端结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种光模块的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种光模块的分解结构示意图；

图5为本申请实施例提供的光模块中电路板的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的光模块中功分器的示意图；

图7为本申请实施例提供的光模块中功分器的结构示意图；

图8为本申请实施例提供光模块中功分器的分区示意图；

图9为图8中A-A’方向的剖面示意图；

图10为图8中B-B’方向的剖面示意图；

图11为图8中C-C’方向的剖面示意图；

图12为图8中D-D’方向的剖面示意图；

图13为图8中E-E’方向的剖面示意图；

图14为本申请实施例提供的功分器中一种光传输路径示意图；

图15为本申请实施例提供的功分器中另一种光传输路径示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

光纤通信的核心环节之一是光、电信号的相互转换。光纤通信使用携带信息的光信号在光纤/光波导等信息传输设备中传输，利用光在光纤/光波导中的无源传输特性可以实现低成本、低损耗的信息传输；而计算机等信息处理设备使用的是电信号，为了在光纤/光波导等信息传输设备与计算机等信息处理设备之间建立信息连接，就需要实现电信号与光信号的相互转换。

光模块在光纤通信技术领域中实现上述光、电信号的相互转换功能，光信号与电信号的相互转换是光模块的核心功能。光模块通过其内部电路板上的金手指实现与外部上位机之间的电连接，主要的电连接包括供电、I2C信号、数据信息以及接地等；采用金手指实现的电连接方式已经成为光模块行业的主流连接方式，以此为基础，金手指上引脚的定义形成了多种行业协议/规范。

图1为光通信终端连接关系示意图。如图1所示，光通信终端的连接主要包括光网络终端100、光模块200、光纤101及网线103之间的相互连接。

光纤101的一端连接远端服务器，网线103的一端连接本地信息处理设备，本地信息处理设备与远端服务器的连接由光纤101与网线103的连接完成；而光纤101与网线103之间的连接由具有光模块200的光网络终端100完成。

光模块200的光口对外接入光纤101，与光纤101建立双向的光信号连接；光模块200的电口对外接入光网络终端100中，与光网络终端100建立双向的电信号连接；在光模块内部实现光信号与电信号的相互转换，从而实现在光纤与光网络终端之间建立信息连接。具体地，来自光纤的光信号由光模块转换为电信号后输入至光网络终端100中，来自光网络终端100的电信号由光模块转换为光信号输入至光纤中。

光网络终端具有光模块接口102，用于接入光模块200，与光模块200建立双向的电信号连接；光网络终端具有网线接口104，用于接入网线103，与网线103建立双向的电信号连接；光模块200与网线103之间通过光网络终端100建立连接。具体地，光网络终端将来自光模块的信号传递给网线，将来自网线的信号传递给光模块，光网络终端作为光模块的上位机监控光模块的工作。

至此，远端服务器通过光纤、光模块、光网络终端及网线，与本地信息处理设备之间建立双向的信号传递通道。

常见的信息处理设备包括路由器、交换机、电子计算机等；光网络终端是光模块的上位机，向光模块提供数据信号，并接收来自光模块的数据信号，常见的光模块上位机还有光线路终端等。

图2为光网络终端结构示意图。如图2所示，在光网络终端100中具有电路板105，在电路板105的表面设置笼子106；在笼子106内部设置有电连接器，用于接入金手指等光模块电口；在笼子106上设置有散热器107，散热器107具有增大散热面积的翅片等凸起部。

光模块200插入光网络终端100中，具体为光模块的电口插入笼子106内部的电连接器，光模块的光口与光纤101连接。

笼子106位于电路板上，将电路板上的电连接器包裹在笼子中，从而使笼子内部设置有电连接器；光模块插入笼子中，由笼子固定光模块，光模块产生的热量传导给笼子106，然后通过笼子上的散热器107进行扩散。

图3为本申请实施例提供的一种光模块结构示意图，图4为本申请实施例提供光模块分解结构示意图。如图3、图4所示，本申请实施例提供的光模块200包括上壳体201、下壳体202、解锁部件203、电路板300及光子集成芯片400、光源500及光纤插座600。

上壳体201盖合在下壳体202上，以形成具有两个开口的包裹腔体；包裹腔体的外轮廓一般呈现方形体。具体地，下壳体202包括主板以及位于主板两侧、与主板垂直设置的两个侧板；上壳体包括盖板，盖板盖合在上壳体的两个侧板上，以形成包裹腔体；上壳体还可以包括位于盖板两侧、与盖板垂直设置的两个侧壁，由两个侧壁与两个侧板结合，以实现上壳体201盖合在下壳体202上。

两个开口具体可以是位于光模块同一端的两端开口(204、205)，也可以是在光模块不同端的两处开口；其中一个开口为电口204，电路板的金手指从电口204伸出，插入光网络终端等上位机中；另一个开口为光口205，用于外部光纤接入以连接光模块内部的光子集成芯片400；电路板300、光子集成芯片400、光源500等光电器件位于包裹腔体中。

采用上壳体、下壳体结合的装配方式，便于将电路板300、光子集成芯片400等器件安装到壳体中，由上壳体、下壳体形成模块最外层的封装保护壳体；上壳体及下壳体一般采用金属材料，利用实现电磁屏蔽以及散热，一般不会将光模块的壳体做成一体部件，这样在装配电路板等器件时，定位部件、散热以及电磁屏蔽部件无法安装，也不利于生产自动化。

解锁部件203位于包裹腔体/下壳体202的外壁，用于实现光模块与上位机之间的固定连接，或解除光模块与上位机之间的固定连接。

解锁部件203具有与上位机笼子匹配的卡合部件；拉动解锁部件的末端可以在使解锁部件在外壁的表面相对移动；光模块插入上位机的笼子里，由解锁部件的卡合部件将光模块固定在上位机的笼子里；通过拉动解锁部件，解锁部件的卡合部件随之移动，进而改变卡合部件与上位机的连接关系，以解除光模块与上位机的卡合关系，从而可以将光模块从上位机的笼子里抽出。

电路板300上设置有电路走线、电子元件(如电容、电阻、三极管、MOS管)及芯片(如MCU、激光驱动芯片、限幅放大芯片、时钟数据恢复CDR、电源管理芯片、数据处理芯片DSP)等。

电路板300通过电路走线将光模块中的用电器件按照电路设计连接在一起，以实现供电、电信号传输及接地等电功能。

电路板一般为硬性电路板，硬性电路板由于其相对坚硬的材质，还可以实现承载作用，如硬性电路板可以平稳的承载芯片；当光收发组件位于电路板上时，硬性电路板也可以提供平稳的承载；硬性电路板还可以插入上位机笼子中的电连接器中，具体地，在硬性电路板的一侧末端表面形成金属引脚/金手指，用于与电连接器连接；这些都是柔性电路板不便于实现的。

部分光模块中也会使用柔性电路板，作为硬性电路板的补充；柔性电路板一般与硬性电路板配合使用，如硬性电路板与光收发组件之间可以采用柔性电路板连接。

图5为本申请实施例提供的一种光模块中电路板的结构示意图。如图5所示，光子集成芯片400设置在电路板300上，与电路板300实现电连接，具体可以是打线连接；光子集成芯片400的周边与电路板300之间通过多条导电线连接，所以光子集成芯片400一般设置在电路板300的表面上。

本示例中，光源500可为激光盒，光子集成芯片400与激光盒之间通过第一光纤带401实现光连接，光子集成芯片400通过第一光纤带401接收来自激光盒的光，进而对光进行调制，具体为将信号加载到光上；光子集成芯片400接收来自光纤插座600的光，进而将光信号转换为电信号。

光子集成芯片400与光纤插座600之间通过第二光纤带402实现光连接，光纤插座600实现与光模块外部光纤的光连接。光子集成芯片400调制的光通过第二光纤带402传输至光纤插座600，通过光纤插座600传输至外部光纤；外部光纤传来的光通过光纤插座600传输至第二光纤带402，通过第二光纤带402传输至光子集成芯片400中，实现光子集成芯片400向光模块外部光纤输出携带数据的光，或从光模块外部光纤接收携带数据的光。

本示例中，光子集成芯片400上设置输入光口、输出光口、监控光口、高速电信号接口和直流偏置信号接口等，其中输入光口包括第一输入光口和第二输入光口，第一输入光口用于将激光盒输出的光耦合进入光子集成芯片400内部，第二输入光口用于将光模块外部光纤接收携带数据的光耦合进入光子集成芯片400内部，输出光口用于将调制后的信号耦合出光子集成芯片400。

光子集成芯片可以将滤波片、分光片、偏振控制器、探测器等光器件集成到芯片内部，不需将TOSA、滤波器、分光片、偏振片、聚焦透镜、探测器等光器件采用空间光学系统进行封装，减少了光器件使用的数目，使得芯片系统结构更加简单，大大缩小光模块体积。

该光子集成芯片的基底材料可为磷化铟、砷化镓、铌酸锂、硅及二氧化硅等，其中，硅/二氧化硅为生产电子集成芯片所用的基础材料，本申请以硅光子集成芯片(硅光芯片)为例进行说明。

下面结合第一输入光口内设置功分器，对激光器一路输出的光信号分成多路光信号且分别进行调制为例进行详细说明。

图6为本申请实施例提供的光模块中功分器的示意图。如图6所示，功分器属于4端口器件，1端口和2端口为输入端口，3端口和4端口为输出端口，1端口和2端口分别与光子集成芯片400的第一输入光口连接，用于接收激光器发送的不携带信号的光，即激光器发出的光通过1端口或2端口进入功分器；1端口分别与3端口、4端口连接，即1端口输入的光经功分器分成2路光，分别经由3端口、4端口输出；同理，2端口输入的光经功分器分成2路光，分别经由3端口、4端口输出。3端口和4端口分别与调制器连接，即功分器输出的多路光信号分别进入调制器进行信号调制以形成信号光。

图7为本申请实施例提供的光模块中功分器的结构示意图。如图7所示，功分器包括衬底403及设置于衬底403上的双芯波导，双芯波导结构可以是条型波导，也可以是脊型波导。本申请以脊型波导为例进行说明，包含了脊型波导的平板结构，该平板404设置在衬底403上，而双芯波导设置在平板404上。

双芯波导包括一体连接的输入段波导与功分段波导，输入段波导的第一波导与第二波导之间的间距在光传播方向上逐渐缩小，以将第一波导与第一波导由单模演化为双芯波导模式，即输入段波导的第一波导在第二波导之间的间距在其前端至后端逐渐缩小，从第一波导或第二波导的单模逐渐过渡演化到双芯波导的模式，使得由单一波导输入的光逐渐演化至双芯波导模场，在双芯波导模场下第一波导与第二波导内均有光能量。

输入段波导的第一波导与第二波导的宽度不同，且两者的宽度在光传播方向上逐渐变窄，直至第一波导与第二波导的宽度相同，以使由第一波导或第二波导输入的不携带信号的光在第一波导与第二波导上的功率相同。即由第一波导输入的光与第二波导输入的光不同，其由单模演化至双芯波导模场时，第一波导输入的光演化至输入段波导末端的状态与第二波导输入的光演化至输入段波导末端的状态也不同。

功分段波导的第一波导与第二波导之间的间距在光传播方向上逐渐增大，以使输入的不携带信号的光分为功率相同的两路光，分别由第一波导、第二波导输出。即输入段波导末端的光传输至功分段波导时，功分段波导将光分为两路光，一路光通过功分段波导的第一波导输出，另一路光通过功分段波导的第二波导输出，实现功分的功能。且由于第一波导输入的光在输入段波导末端的状态与第二波导输入的光在输入段波导末端的状态不同，由第一波导输入的光在功分段波导的第一波导、第二波导分别输出的光不同于由第二波导输入的光在功分段波导的第一波导、第二波导分别输出的光，获得不同状态的光。

本示例中，由1端口(输入段波导的第一波导)输入的光，经由3端口(功分段波导的第一波导)、4端口(功分段波导的第二波导)各输出50％的光，两路输出光的相位相差180°；由2端口(输入段波导的第二波导)输入的光，经由3端口、4端口各输出50％的光，两路输出光的相位相差0°。

图8为本申请实施例提供的光模块中功分器的分区示意图。如图8所示，为便于功分器实现光到光子集成芯片400的分光功能，功分器的双芯波导沿光传播方向被分为功分第一区、功分第二区、功分第三区、功分第四区与功分第五区，且功分第一区、功分第二区、功分第三区、功分第四区与功分第五区依次连接。输入段波导位于功分第一区与功分第二区，功分段波导位于功分第四区与功分第五区。

本示例中，第一波导包括依次连接的第一段405、第二段406、第三段407、第四段408与第五段409，第二波导包括依次连接的第六段4010、第七段4011、第八段4012、第九段4013与第十段4014，第一波导的第一段405与第二波导的第六段4010位于功分第一区，用于分别接收不携带信号的光；第一波导的第二段406与第二波导的第七段4011位于功分第二区，用于将第一波导与第二波导由单模演化到相同宽度的双芯波导模式；第一波导的第三段407与第二波导的第八段4012位于功分第三区，用于稳定传输不携带信号的光；第一波导的第四段408与第二波导的第九段4013位于功分第四区，第一波导的第五段409与第二波导的第十段4014位于功分第五区，用于将第一段或第二段接收的不携带信号的光分为两路光信号输出。

图9为本申请实施例提供的功分器中A-A’方向的剖视图。如图9所示，第一波导的第一段405的宽度与第二波导的第六段4010的宽度不同，且在光传播方向上，第一段405的宽度与第六段4010的宽度不变；在光传播方向上，第一段405与第六段4010之间的间距逐渐缩小，使得第一段405与第六段4010的模场各自逐渐演化至双芯波导模场。

本示例中，第一波导的第一段405与第二波导的第六段4010为过渡段，为保证光场的低损耗传输，第一段405与第六段4010的长度可为30～50μm。

图10为本申请实施例提供的功分器中B-B’方向的剖视图。如图10所示，第一波导的第二段406的宽度与第二波导的第七段4011的宽度均在光传播方向上逐渐减小，直至第二段406的宽度与第七段4011的宽度相同，且在光传播方向上，第二段406与第七段4011之间的间距可保持不变。即光由第一段405或第六段4010进入功分器后，光逐渐过渡至功分第二区的双芯波导模场，由单模输入的光分别进入第一波导与第二波导，由于第二段406、第七段4011的宽度不同，因此第二段406与第七段4011内的光能量不同，直至光传输至第二段406、第七段4011的末端时，第二段406末端的宽度与第七段4011末端的宽度相同，因此光能量在两波导内的能量相同。

在光传播方向上，第二段406与第七段4011之间的间距也可逐渐减小。第二段406与第七段4011之间间距的大小决定功分器覆盖的光波段，第二段406与第七段4011之间的间距较大时，功分第二区可进入更多波段的光；第二段406与第七段4011之间的间距较小时，功分第二区只可进入单一波段的光。因此通过优化第二段406与第七段4011之间间距的大小可使得功分器能够同时覆盖O波段与C波段的光。本示例中，第二段406与第七段4011之间的间距可为150～200nm。

另外，第一段405与第六段4010的宽度不同，使得由第一段405进入的光与由第六段4010进入的光不同，通过优化第二段406与第七段4011的长度，使得第二段406与第七段4011的长度达到预设长度，可保证从第一段405入射的光在第二段406、第七段4011末端处演化为奇模，即光在第二段406、第七段4011的末端处产生相位相反(一向前一向后)的光；从第六段4010入射的光在第二段406、第七段4011末端处演化为偶模，即光在第二段406、第七段4011的末端处产生相同相位的光。本示例中，第二段406与第七段4011之间的长度可为250～300μm。

功分第二区内第二段406与第七段4011之间的间距大小影响第二段406、第七段4011的长度，如两者间距较大时，可适当减小两者的长度；两者间距较小时，可适当增加两者的长度，如此可改变功分器覆盖的光的波段大小。

图11为本申请实施例提供的功分器中C-C’方向的剖视图。如图11所示，功分第三区为双芯波导模场的正常传输区域，第一波导的第三段407与第二波导的第八段4012的宽度相同，两者之间的间距与第二段406、第七段4011之间的间距相同，即宽度保持不变，间距保持不变，以稳定传输光。

本示例中，功分第三区为双芯波导模场的正常传输区域，第三段407与第八段4012的长度可为任意值，如0～10μm；也可不存在该功分第三区，即功分第二区的双芯波导直接与功分第四区的双芯波导直接连接进行功分操作。

图12为本申请实施例提供的功分器中D-D’方向的剖视图，图13为本申请实施例提供的功分器中E-E’方向的剖视图。如图12、图13所示，第一波导的第四段408的宽度与第二波导的第九段4013的宽度均在光传播方向上以相同比例逐渐增加，且在光传播方向上，第四段408与第九段4013之间的间距不变；第一波导的第五段409的宽度与第二波导的第十段4014的宽度相同，不再增加，且在光传播方向上，第五段409与第十段4014之间的间距逐渐增加，使得第一波导与第二波导逐渐分开。如此输入段波导输出的光经过第四段408、第九段4013的双芯波导模式逐渐演化至第五段409、第十段4014的单波导模式，实现功分的功能，两路光分别由第五段409、第十段4014输出。

功分第四区中第四段408与第九段4013的长度需要足够长，以保证光场的低损耗传输。本示例中，第四段408与第九段4013的长度可为40～50μm。

同理，功分第五区中第五段409与第十段4014的长度也需要足够长，以保证光场的低损耗传输。本示例中，第五段409与第十段4014的长度可为30～50μm。

本申请提供的功分器通过将双芯波导分为功分第一区、功分第二区、功分第三区、功分第四区与功分第五区，通过优化设计双芯波导的功分第一区、功分第二区、功分第三区、功分第四区与功分第五区内第一波导与第二波导的宽度、两者之间的间距及长度，实现了宽光谱段的光信号分束，并且输出光信号之间具有特定的相位关系。

图14为本申请实施例提供的功分器中一种光传输路径示意图。如图14所示，光源500发出的光通过第一波导的第一段405进入时，光通过功分第一区中第一段405后，从第一波导的单模演化到双芯波导的模式1；再经过功分第二区中的第二段406、第七段4011，由双芯波导的模式1演化到相同宽度的双芯波导模式，且光演化至第二段406、第七段4011末端的奇模；再经过功分第三区中第三段407、第八段4012的双芯波导稳定传输；再经过功分第四区中第四段408、第九段4013及功分第五区中第五段409、第十段4014的传输实现功分的功能，输出的两路光功率相同，相位相差180度。

图15为本申请实施例提供的功分器中另一种光传输路径示意图。如图15所示，光源500发出的光通过第二波导的第六段4010进入时，光通过功分第一区中第六段4010后，从第二波导的单模演化到双芯波导的模式2；再经过功分第二区中的第二段406、第七段4011，由双芯波导的模式2演化到相同宽度的双芯波导模式，且光演化至第二段406、第七段4011末端的偶模；再经过功分第三区中第三段407、第八段4012的双芯波导稳定传输；再经过功分第四区中第四段408、第九段4013及功分第五区中第五段409、第十段4014的传输实现功分的功能，输出的两路光功率相同，相位相差0度。

本申请实施例中，通过采用光子集成芯片的方案，替代传统复杂的空间光学系统，简化了器件系统，器件封装更加简单，有利于光模块的小型化、低成本发展。另外，通过优化设计双芯波导中第一波导的第一段、第二段、第三段、第四段、第五段与第二波导的第六段、第七段、第八段、第九段、第十段的宽度、长度，以及第一段与第六段之间的间距、第二段与第七段之间的间距、第三段与第八段之间的间距、第四段与第九段之间的间距、第五段与第十段之间的间距，实现了功分器的宽光谱波导的光信号分束，使得功分器能够同时覆盖O波段与C波段的光，并且输出光信号之间具有特定的相位关系。

需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (9)

1.一种光模块，其特征在于，包括：

电路板；

光源，与所述电路板电连接，用于发出不携带信号的光；

光子集成芯片，与所述电路板电连接，所述光子集成芯片的输入光口设置有功分器，用于将所述不携带信号的光分为多路光；所述光子集成芯片将所述多路光调制为信号光并通过所述光子集成芯片的输出光口输出所述信号光；

所述功分器包括：

衬底；

双芯波导，设置在所述衬底上，包括一体连接的输入段波导与功分段波导，所述输入段波导的第一波导与第二波导之间的间距在光传播方向上逐渐缩小，以将所述第一波导与所述第一波导由单模演化为双芯波导模式，且所述输入段波导末端的所述第一波导与所述第二波导之间具有预设间距；所述第一波导与所述第二波导的宽度不同，且两者的宽度在光传播方向上逐渐变窄，直至所述第一波导与所述第二波导的宽度相同，以使由所述第一波导或所述第二波导输入的所述不携带信号的光在所述第一波导与所述第二波导上的功率相同；

所述功分段波导的第一波导与第二波导之间的间距在光传播方向上逐渐增大，以使输入的所述不携带信号的光分为功率相同的两路光，且分别由所述第一波导、所述第二波导输出的光具有特定相位。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述功分器沿其光传播方向被分为功分第一区、功分第二区、功分第三区、功分第四区与功分第五区，所述输入段波导位于所述功分第一区与所述功分第二区，所述功分段波导位于所述功分第四区与所述功分第五区；

所述第一波导包括依次连接的第一段、第二段、第三段、第四段和第五段，所述第二波导包括依次连接的第六段、第七段、第八段、第九段和第十段；

所述第一波导的第一段与所述第二波导的第六段位于所述功分第一区，用于分别接收所述不携带信号的光；

所述第一波导的第二段与所述第二波导的第七段位于所述功分第二区，用于将所述第一波导与所述第二波导由单模演化到相同宽度的双芯波导模式；

所述第一波导的第三段与所述第二波导的第八段位于所述功分第三区，用于稳定传输所述不携带信号的光；

所述第一波导的第四段与所述第二波导的第九段位于所述功分第四区，所述第一波导的第五段与所述第二波导的第十段位于所述功分第五区，用于将所述第一段或所述第二段接收的所述不携带信号的光分为两路光信号输出。

3.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述第一波导的第一段的宽度与所述第二波导的第六段的宽度不同，且在光传播方向上，所述第一段的宽度与所述第六段的宽度不变；在光传播方向上，所述第一段与所述第六段之间的间距逐渐缩小。

4.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述第一波导的第二段的宽度与所述第二波导的第七段的宽度均在所述光传播方向上逐渐减小，直至所述第二段的宽度与所述第七段的宽度相同；在所述光传播方向上，所述第二段、所述第七段之间的间距与所述第一段、所述第六段末端的间距相同。

5.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述第一波导的第二段的宽度与所述第二波导的第七段的宽度均在所述光传播方向上逐渐减小，直至所述第二段的宽度与所述第七段的宽度相同；在所述光传播方向上，所述第一波导的第二段与所述第二波导的第七段之间的间距逐渐减小。

6.根据权利要求4或5所述的光模块，其特征在于，所述第一波导的第二段与所述第二波导的第七段的长度均为预设长度，以使得由所述第一段输入的光在所述第二段、第七段的末端处演化为奇模，并在所述功分第五区分成相位相差180度的两路光；

以及，由所述第六段输入的光在所述第二段、第七段的末端处演化为偶模，并在所述功分第五区分成相位相差0度的两路光。

7.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述第一波导的第三段与所述第二波导的第八段的宽度相同，两者之间的间距与所述第二段、所述第七段之间的间距相同。

8.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述第一波导的第四段的宽度与所述第二波导的第九段的宽度均在所述光传播方向上以相同比率逐渐增加；在所述光传播方向上，所述第四段、所述第九段之间的间距与所述第三段、所述第八段之间间距相同。

9.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述第一波导的第五段的宽度与所述第二波导的第十段的宽度相同；在所述光传播方向上，所述第五段与所述第十段之间的间距逐渐增加。

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