CN114815086A - 集成化的光收发装置和光线路终端 - Google Patents

集成化的光收发装置和光线路终端 Download PDF

Info

Publication number
CN114815086A
CN114815086A CN202110120984.7A CN202110120984A CN114815086A CN 114815086 A CN114815086 A CN 114815086A CN 202110120984 A CN202110120984 A CN 202110120984A CN 114815086 A CN114815086 A CN 114815086A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wavelength
splitter
signal light
optical
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110120984.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114815086B (zh
Inventor
汪绍武
李志伟
史提芬·达玛万
廖永平
曾金林
王谦
冀瑞强
简健
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huawei Technologies Co Ltd
Original Assignee
Huawei Technologies Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huawei Technologies Co Ltd filed Critical Huawei Technologies Co Ltd
Priority to CN202110120984.7A priority Critical patent/CN114815086B/zh
Priority to PCT/CN2022/074089 priority patent/WO2022161410A1/zh
Priority to JP2023545753A priority patent/JP2024504755A/ja
Priority to EP22745283.6A priority patent/EP4273600A4/en
Publication of CN114815086A publication Critical patent/CN114815086A/zh
Priority to US18/359,047 priority patent/US20230370754A1/en
Application granted granted Critical
Publication of CN114815086B publication Critical patent/CN114815086B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0062—Network aspects
    • H04Q11/0067—Provisions for optical access or distribution networks, e.g. Gigabit Ethernet Passive Optical Network (GE-PON), ATM-based Passive Optical Network (A-PON), PON-Ring
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/125—Bends, branchings or intersections
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/12004—Combinations of two or more optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/12007—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/12007—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
    • G02B6/12009—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides
    • G02B6/12019—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides characterised by the optical interconnection to or from the AWG devices, e.g. integration or coupling with lasers or photodiodes
    • G02B6/12021—Comprising cascaded AWG devices; AWG multipass configuration; Plural AWG devices integrated on a single chip
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29331—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by evanescent wave coupling
    • G02B6/29332—Wavelength selective couplers, i.e. based on evanescent coupling between light guides, e.g. fused fibre couplers with transverse coupling between fibres having different propagation constant wavelength dependency
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29346—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by wave or beam interference
    • G02B6/2935—Mach-Zehnder configuration, i.e. comprising separate splitting and combining means
    • G02B6/29352—Mach-Zehnder configuration, i.e. comprising separate splitting and combining means in a light guide
    • G02B6/29355—Cascade arrangement of interferometers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29379—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
    • G02B6/2938—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device for multiplexing or demultiplexing, i.e. combining or separating wavelengths, e.g. 1xN, NxM
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/34—Optical coupling means utilising prism or grating
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4215—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical elements being wavelength selective optical elements, e.g. variable wavelength optical modules or wavelength lockers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4246—Bidirectionally operating package structures
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4286—Optical modules with optical power monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/40—Transceivers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/501—Structural aspects
    • H04B10/506—Multiwavelength transmitters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
    • H04J14/0278—WDM optical network architectures
    • H04J14/0282—WDM tree architectures
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12035—Materials
    • G02B2006/12038—Glass (SiO2 based materials)
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12133—Functions
    • G02B2006/12147—Coupler
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12133—Functions
    • G02B2006/12164—Multiplexing; Demultiplexing
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
    • G02B6/305—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device and having an integrated mode-size expanding section, e.g. tapered waveguide
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4214—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical element having redirecting reflective means, e.g. mirrors, prisms for deflecting the radiation from horizontal to down- or upward direction toward a device

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

本申请实施例公开了一种集成化的光收发装置和OLT。该装置的PLC结构中集成有第一分波器和第二分波器，第一分波器用于将其第一端接收到的第一波长和第二波长的信号光从其第二端输出至光纤，以及将其第二端接收到的来自光纤的第三波长和第四波长的信号光从其第三端输出。第二分波器用于将从第一分波器的第三端输出的第三波长和第四波长的信号光分离，以及将第三波长的信号光从自身的第二端输出、将第四波长的信号光从自身的第三端输出。PLC结构上设有第一和第二光检测器，第一和第二光检测器分别用于将第二分波器的第二端和第三端输出的信号光转换为电信号。该装置能够实现双波长的信号光的发送和接收。

Description

集成化的光收发装置和光线路终端
技术领域
本申请涉及光通信技术领域，特别涉及一种集成化的光收发装置和光线路终端。
背景技术
光收发装置是光通信系统中的重要组成部分，用于实现信号光的发送及接收。为了简化光收发装置的封装工艺流程，可以将光收发装置中的多个器件集成在一起。
相关技术中，这种集成化的光收发装置包括光器件和电器件，光器件包括双向分波器，电器件包括光检测器。双向分波器用于将来自激光器的第一波长的信号光输出至光纤，实现信号光的发送，以及将来自光纤的第二波长的信号光输出至光检测器，由光检测器将接收到的信号光转换为电信号，实现信号光的接收。其中，双向分波器集成在平面光波导(planar lightwave circuit，PLC)结构中，光检测器固定在该平面光波导结构上。
该光收发装置发送的信号光和接收的信号光的波长单一，无法适应光通信网络的发展需求。
发明内容
本申请提供了一种集成化的光收发装置和光线路终端，能够实现双波长的信号光的发送以及双波长的信号光的接收，所述技术方案如下：
一方面，提供了一种集成化的光收发装置，该集成化的光收发装置包括PLC结构和电器件。所述PLC结构中集成有光器件，所述光器件包括第一分波器和第二分波器。PLC结构上设有电器件，所述电器件包括第一光检测器和第二光检测器。
所述第一分波器具有第一端、第二端和第三端，所述第一分波器用于将所述第一分波器的第一端接收到的第一波长和第二波长的信号光从所述第一分波器的第二端输出至光纤，从而实现第一波长和第二波长的信号光的发送。
所述第一分波器还用于将所述第一分波器的第二端接收到的来自所述光纤的第三波长和第四波长的信号光从所述第一分波器的第三端输出。所述第二分波器具有第一端、第二端和第三端，所述第二分波器的第一端与所述第一分波器的第三端连接，所述第二分波器用于将从所述第一分波器的第三端输出的第三波长和第四波长的信号光分离，以及将所述第三波长的信号光从所述第二分波器的第二端输出、将所述第四波长的信号光从所述第二分波器的第三端输出。所述第一光检测器用于将所述第二分波器的第二端输出的第三波长的信号光转换为电信号；所述第二光检测器用于将所述第二分波器的第三端输出的第四波长的信号光转换为电信号，从而实现第三波长和第四波长的信号光的接收。
可见，本申请实施例提供的集成化的光收发装置发送的信号光为双波长的信号光，接收的信号光也为双波长的信号光，通过不同波长的信号光能够承载更多的信息，提高光通信系统的容量，适应光通信网络的发展需求。同时，本申请实施例中，在对该光收发装置进行组装时，由于光器件集成在PLC结构中，所以只需要将电器件附着到PLC结构上，简化了装配工艺。并且，将实现双波长的信号光的双向传输的光器件和电器件集成在一个PLC结构上，使得光收发装置的体积较小。
在本申请实施例中，集成化的光收发装置也被称为PLC芯片。第一分波器由于具备双向分波的功能，也被称为双向(Bidirectional，BiDi)分波器。而第二分波器也被称为波分复用(wavelength division multiplexing，WDM)器。
可选地，所述第一分波器为定向耦合器(directional coupler，DC)、马赫曾德干涉仪(mach zehnder interferometer，MZI)或阵列波导光栅(arrayed waveguidegrating，AWG)。通过单个光器件实现双波长的双向分波功能，结构简单，集成度高。
可选地，所述第二分波器为MZI或AWG。
可选地，所述光器件还包括模斑转换器(spot-size converter，SSC)，SSC与所述第一分波器的第二端连接，用于将所述第一分波器的第二端输出的第一波长和第二波长的信号光耦合至所述光纤中，以及将所述光纤输出的第三波长和第四波长的信号光耦合至所述第一分波器的第二端。通过SSC能够提高该集成化的光收发装置和光纤之间的耦合效率。
在一种可能的实施方式中，所述SSC为光栅波导型SSC。其中，光栅波导型SSC包括锥形波导和光栅阵列，锥形波导和光栅阵列沿远离所述第一分波器的第二端的方向依次布置，锥形波导用于在第一方向上进行模斑转换，光栅阵列用于在第二方向上进行模斑转换，以将所述第一分波器的第二端输出的第一波长和第二波长的信号光耦合至所述光纤中，以及将所述光纤输出的第三波长和第四波长的信号光耦合至所述第一分波器的第二端，其中，第一方向和第二方向垂直。通过光栅波导型SSC能够在相互垂直的第一方向和第二方向上同时对模斑尺寸进行转换，由于光纤为立体结构，在相互垂直的第一方向和第二方向上同时对模斑尺寸进行转换得到的模斑尺寸和形状与光纤的截面匹配度更高，有利于进一步提高集成化的光收发装置和光纤之间的耦合效率。
在另一种可能的实施方式中，SSC为波导型SSC，波导型SSC为锥形波导。锥形波导的小端为输入端，该输入端与PLC结构中的光纤连接，锥形波导的大端为输出端，该输出端与光纤的端面耦合，以将所述第一分波器的第二端输出的第一波长和第二波长的信号光耦合至所述光纤中，以及将所述光纤输出的第三波长和第四波长的信号光耦合至所述第一分波器的第二端。由锥形波导形成的SSC结构简单，易于制作。
所述平面光波导结构具有顶面、底面和侧面，顶面和底面相对，侧面连接顶面和底面，且侧面围绕所述顶面。
在一种可能的实施方式中，所述第一光检测器和所述第二光检测器位于所述顶面，所述光纤的端面与所述侧面相对，所述平面光波导结构还具有第一反射面和第二反射面，所述第一反射面用于将所述第二分波器的第二端输出的第三波长的信号光反射至所述第一光检测器，所述第二反射面用于将所述第二分波器的第三端输出的第四波长的信号光反射至所述第二光检测器。采用二氧化硅平台的PLC结构有利于与光纤耦合，成本低，且该PLC结构对偏振不敏感，有利于提高光的传输效率。此外，通过将电器件布置在PLC结构的顶面，只需要将电器件贴附在该顶面即可，实现简单，并且还有利于减小集成化的光收发装置在平行于PLC结构的顶面方向上的尺寸。
在另一种可能的实施方式中，所述第一光检测器和所述第二光检测器位于所述侧面，所述光纤的端面与所述侧面相对。将电器件布置在PLC结构的侧面，有利于减小集成化的光收发装置在垂直于PLC结构的顶面的方向上的高度。
在一种可能的实施方式中，该PLC结构为基于低折射率差的二氧化硅平台的PLC结构。基于低折射率差的二氧化硅平台的PLC结构包括依次层叠的第一二氧化硅层、第二二氧化硅层和第三二氧化硅层，所述第二二氧化硅层的折射率大于所述第一二氧化硅层的折射率，且所述第二二氧化硅层的折射率大于所述第三二氧化硅层的折射率，所述光器件集成在所述第二二氧化硅层中。
在另一种可能的实施方式中，PLC结构是基于绝缘体上硅(silicon oninsulator，SOI)平台的。示例性地，基于SOI平台的PLC结构包括硅衬底、半导体的绝缘层以及硅层，绝缘层和硅层依次层叠在硅衬底上。光器件集成在该硅层中。示例性地，半导体的绝缘层为二氧化硅层。
可选地，所述电器件还包括两个跨阻放大器(transimpedance amplifier，TIA)，所述两个TIA中的一个与所述第一光检测器连接，所述两个TIA中的另一个与所述第二光检测器连接。TIA用于对接收到的电信号进行一定强度的低噪放大，以提高光信号与噪声的比值。
可选地，所述第一光检测器和所述第二光检测器均为雪崩光电二极管(avalanchephotodiode，APD)或者均为P型半导体-本征-N型半导体(positive-intrinsic-negative，PIN)型光电二极管(photodiode，PD)。
在一些示例中，集成化的光收发装置还包括光源，所述光源用于提供所述第一波长的信号光和第二波长的信号光。光源也集成在该PLC结构上，例如光源的输出端附着在PLC结构的侧面，以进一步提高光收发装置的集成化程度。
可选地，所述光源包括第一激光器、第二激光器和合波器，所述第一激光器用于发射所述第一波长的信号光，所述第二激光器用于发射所述第二波长的信号光，所述合波器用于将所述第一波长的信号光和所述第二波长的信号光合为一路输出至所述第一分波器的第一端。实现时，先将光源中的各个部件组装在一起，然后在粘附到PLC结构上，从而将光源和PLC结构集成在一起。
可选地，所述第一波长属于长波长波段，所述第二波长属于短波长波段，所述第三波长和所述第四波长属于原始波段。
另一方面，提供了一种光线路终端(optical line terminal，OLT)，所述OLT包括多个光模块，任一光模块包括如前所述的任一集成化的光收发装置。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种集成化的光收发装置的结构示意图；
图2是图1所示集成化的光收发装置的原理图；
图3是本申请实施例提供的另一种集成化的光收发装置的结构示意图；
图4是DC的工作原理图；
图5是AWG的结构示意图；
图6是光栅波导型SSC的放大结构示意图；
图7是图3所示集成化的光收发装置的侧视结构示意图；
图8是第三波长的信号光经由第一反射面的反射后的光路图；
图9是本申请实施例提供的另一种集成化的光收发装置的结构示意图；
图10是MZI的结构示意图；
图11是图9所示集成化的光收发装置的侧视结构示意图；
图12是本申请实施例提供的又一种集成化的光收发装置的结构示意图；
图13是图12所示集成化的光收发装置的侧视结构示意图；
图14是本申请实施例提供的一种PON系统的结构示意图。
附图标记
1、光源；2、光纤；
10、PLC结构；10a、顶面；10b、底面；10c、侧面；
101、第一二氧化硅层；102、第二二氧化硅层；103、第三二氧化硅层；
11、第一分波器；11a、第一分波器的第一端；11b、第一分波器的第二端；11c、第一分波器的第三端；11d、第一分波器的第四端；
111、DC；112、MZI；113、AWG；
12、第二分波器；12a、第二分波器的第一端；12b、第二分波器的第二端；12c、第二分波器的第三端；
121、AWG；122、MZI；
13、SSC；131、锥形波导；132、光栅阵列；132a、条形结构；133b、填充结构；
141、第一波导；142、第二波导；143、第三波导；144、第四波导；145、第五波导；
144a、第一反射面；145a、第二反射面；
21a、第一光检测器；21b、第二光检测器；
22、TIA。
具体实施方式
图1是本申请实施例提供的一种集成化的光收发装置的结构示意图，如图1所示，该集成化的光收发装置包括：PLC结构10和电器件。
PLC结构10中集成有光器件，光器件包括第一分波器11和第二分波器12，第一分波器11具有第一端11a、第二端11b和第三端11c，第一分波器11用于将第一分波器11的第一端11a接收到的第一波长和第二波长的信号光从第一分波器11的第二端11b输出至光纤2，以及将第一分波器11的第二端11b接收到的来自光纤2的第三波长和第四波长的信号光从第一分波器11的第三端11c输出。第二分波器12具有第一端12a、第二端12b和第三端12c，第二分波器12的第一端12a与第一分波器11的第三端11c连接，第二分波器12用于将从第一分波器11的第三端11c输出的第三波长和第四波长的信号光分离，以及将第三波长的信号光从第二分波器12的第二端12b输出、将第四波长的信号光从第二分波器12的第三端12c输出。
电器件位于PLC结构10上，电器件包括第一光检测器21a和第二光检测器21b，第一光检测器21a用于将第二分波器12的第二端12b输出的第三波长的信号光转换为电信号；第二光检测器21b用于将第二分波器12的第三端12c输出的第四波长的信号光转换为电信号。
可选地，第一分波器11为DC、MZI或AWG。可选地，第二分波器12为MZI或AWG。可选地，第一光检测器21a和第二光检测器21b均为APD或者PIN型PD。
可选地，该光器件还包括SSC13，SSC13与第一分波器11的第二端11b连接，SSC13用于将第一分波器11的第二端11b输出的第一波长和第二波长的信号光耦合至光纤2中，以及将光纤2输出的第三波长和第四波长的信号光耦合至第一分波器11的第二端11b。可选地，SSC13为以下任一种：光栅波导型SSC或波导型SSC。
在一种可能的实施方式中，PLC结构10是基于二氧化硅平台的。基于二氧化硅平台的PLC结构包括依次层叠的第一二氧化硅层、第二二氧化硅层和第三二氧化硅层，第二二氧化硅层的折射率大于第一二氧化硅层的折射率，且第二二氧化硅层的折射率大于第三二氧化硅层的折射率，光器件集成在第二二氧化硅层中。采用二氧化硅平台的PLC结构有利于与光纤耦合，成本低，且该PLC结构对偏振不敏感，有利于提高光的传输效率。
示例性地，在该基于二氧化硅平台的PLC结构中，第二二氧化硅层作为芯层，第一二氧化硅层和第三二氧化硅层作为包层，芯层和包层的折射率差根据需要设置，例如在3％以内，即芯层与包层的折射率差与包层的折射率的比值小于3％。
在另一种可能的实施方式中，PLC结构10是基于SOI平台的。示例性地，基于SOI平台的PLC结构包括硅衬底、绝缘层以及硅层，绝缘层和硅层依次层叠在硅衬底上。光器件集成在该硅层中。示例性地，绝缘层为二氧化硅层。
需要说明的是，本申请对PLC结构采用的材料不做限制，除了二氧化硅平台和SOI平台，还可以采用其他的平台实现。
可选地，电器件还包括两个TIA22。两个TIA22中的一个与第一光检测器21a连接，两个TIA22中的另一个与第二光检测器21b连接。TIA22用于对对应的光检测器输出的电信号进行一定强度的低噪放大，以提高光信号与噪声的比值。
需要说明的是，在本申请实施例中，第一分波器的类型、第二分波器的类型以及SSC的类型的任意组合均属于本申请的保护范围，本申请对此不做限制。
图2是图1所示集成化的光收发装置的工作原理示意图。如图2所示，光源1发出的第一波长λ1和第二波长λ2的信号光传输至第一分波器11，经由该第一分波器11输出给光纤2。光纤2将第三波长λ3和第四波长λ4的信号光输出至第一分波器11，第一分波器11将该第三波长λ3和第四波长λ4的信号光输出至第二分波器12，第二分波器12将第三波长λ3的信号光和第四波长λ4的信号光分离，将第三波长λ3的信号光输出给第一光检测器21a，将第四波长λ4的信号光输出给第二光检测器21b。
可选地，第一波长λ1属于长波长(long-wavelength，L)波段，第二波长λ2属于短波长(short-wavelength，S)波段，第三波长λ3和第四波长属于原始(original，O)波段。在光通信领域，L波段为1565nm～1625nm，S波段为1460nm～1530nm，O波段为1260nm～1360nm。因此，本申请实施例能够实现多波段的信号光的传输。
示例性地，第一波长λ1为1577nm，第二波长λ2为1490nm，第三波长λ3为1270nm，第四波长λ4为1310nm。其中，第一波长λ1和第三波长λ3为10吉比特无源光网络(10-gigabit-capable passive optical network，XGPON)系统的业务波长，第二波长λ2和第四波长λ4为吉比特无源光网络(gigabit-capable passive optical network，GPON)系统的业务波长，因此，能够适应光通信网络的发展需求。
图3是本申请实施例提供的另一种集成化的光收发装置的俯视结构示意图。如图3所示，该集成化的光收发装置包括PLC结构10，PLC结构10中集成有光器件。光器件包括第一分波器11和第二分波器12。
其中，第一分波器11为DC111，DC111为四端口器件，因此，第一分波器11具有第一端11a、第二端11b、第三端11c和第四端11d。
第一分波器11的第一端11a与第一波导141的一端连接，第一波导141的另一端延伸至PLC结构10的侧面，以与光源耦合，该第一波导141能够将来自光源的第一波长和第二波长的信号光传递至第一分波器11的第一端11a。
第一分波器11的第二端11b与第二波导142的一端连接，第二波导142的另一端与光纤2耦合，该第二波导142能够将来自光纤3的第三波长和第四波长的信号光传递至第一分波器11的第二端11b。
第一分波器11的第三端11c与第三波导143的一端连接，第三波导143的另一端与第二分波器12的第一端12a连接。第三波导143能够将第一分波器11的第三端11c输出的光信号传递至第二分波器12的第一端12a。
第一分波器11的第四端11d空置，不连接其他光器件。
图4是DC的结构示意图。结合图4，DC111包括两条分支，分别为第一分支111a和第二分支111b，第一分支111a的两端分别为第一分波器11的第一端11a和第二端11b，第二分支111b的两端分别为第一分波器11的第三端11c和第四端11d。第一分支111a的中部和第二分支111b的中部相互耦合。
如图4的(a)部分所示，第一波长和第二波长的信号光从第一分波器11的第一端11a进入第一分支111a，从第一分支111a的中部耦合至第二分支111b，沿第二分支的中部传输后，再从第二分支111b耦合至第一分支111a，继续沿着第一分支111a传输，最后从第一分波器11的第二端11b输出。
如图4的(b)部分所示，第三波长和第四波长的信号光从第一分波器11的第二端11b进入第一分支111a，从第一分支111a的中部耦合至第二分支111b，然后沿着第二分支111b传输，最后从第一分波器11的第三端11c输出。
需要说明的是，图4所示的信号光的耦合过程仅为示例，在一些实施方式中，信号光可能会在第一分支111a和第二分支111b之间多次耦合，本申请实施例对耦合次数不做限制，只要能够保证第一波长和第二波长的信号光从第一分波器11的第一端11a进入第一分支111a，最后从第一分波器11的第二端11b输出，同时保证第三波长和第四波长的信号光从第一分波器11的第二端11b进入第一分支111a，最后从第一分波器11的第三端11c输出即可。
实现时，通过设计DC111的分支的长度、间距等参数，使得从第一分波器11的第一端11a输入至DC111的第一波段内的信号光均能够从第一分支111a耦合到第二分支111b再从第二分支111b耦合到第一分支111a，并从第一分波器11的第二端11b输出，同时，从第一分波器11的第二端11b输入至DC111的第二波段内的信号光均能够从第一分支111a耦合到第二分支111b并从第一分波器11的第三端11c输出。这样，处于第一波段内的第一波长和第二波长的信号光均能够从第一分波器11的第一端11a输入并第一分波器11的第二端11b输出，处于第二波段内的第三波长和第四波长的信号光均能够从第一分波器11的第二端11b输入并从第一分波器11的第三端11c输出，从而利用DC111实现了双向分波功能。
这里，第一波段和第二波段均为连续的波长范围，第一波段包括L波段和S波段，第二波段为O波段，且第一带宽和第二带宽无交集。
示例性地，在图3所示实施例中，第二分波器12为AWG121。当第三波长和第四波长属于O波段时，通过设计AWG的阵列波导中各波导的长度以及间距，使得AWG121能够实现对第三波长和第四波长的信号光的低串扰分波。
图5为AWG的结构示意图。如图5所示，AWG121包括至少一个输入波导121a、一个第一平面波导121b、多个输出波导121c、一个第二平面波导121d和阵列波导121e。多个输入波导121a与第一平面波导121b连接，多个输出波导121c与第二平面波导121d连接，阵列波导121e连接在第一平面波导121b和第二平面波导121d之间。其中，阵列波导121e为一组具有相等长度差的波导，阵列波导121e中任意相邻的两根波导的长度差均相等。
需要说明的是，图5中的黑色块状区域是由于阵列波导121e过于密集形成，不代表其他结构。
当包含多个波长的信号光从任一输入波导121a输入至第一平面波导121b后，该第一平面波导121将包含多个波长的信号光按照基本平均的光功率分配给阵列波导121e中的每根波导。由于阵列波导121e中的多根波导的长度不同，不同波长的信号光经过阵列波导121e到达第二平面波导121d时产生的相位延迟也不同，不同波长的信号光在第二平面波导121d中汇聚。基于光的干涉原理，不同波长的信号光聚焦在不同的位置。多个输出波导121c的端口位于不同波长的信号光对应的聚焦位置，从而多个输出波导121c能够实现对应波长的信号光的输出，不同输出波导121c对应不同波长的信号光。通过该过程，AWG121能够实现对不同波长的信号光进行分波的功能。
在本申请实施例中，第二分波器12的第一端12a为多个输入波导121a中的一个，第二分波器12的第二端12b和第三端12c分别为一个输出波导121c。由于第二分波器12的第一端12a通过第三波导143连接第一分波器11的第三端11c，所以第二分波器12的第一端12a接收到从第一分波器11的第三端11c输出的第三波长和第四波长的信号光，第二分波器12将第三波长和第四波长的信号光分离后，将第三波长的信号光从第二分波器12的第二端12b输出，将第四波长的信号光从第二分波器12的第三端12c输出。
如图3所示，该集成化的收发装置还包括电器件。电器件包括第一光检测器21a和第二光检测器21b。第二分波器12的第二端12b与第四波导144的一端连接，第四波导144的另一端与第一光检测器21a耦合，第四波导144能够将第三波长的信号光耦合至第一光探测器21a。第二分波器12的第三端12c与第五波导145的一端连接，第五波导145的另一端与第二光检测器21b耦合，第五波导145能够将第四波长的信号光耦合至第二光检测器21b。
再次参见图3，光器件10还包括SSC13。第二波导142的另一端连接SSC13，通过SSC13与光纤2耦合。通过SSC13能够实现第二波导142和光纤2之间的高效耦合。如图3所示，SSC13为光栅波导型SSC。
图6是光栅波导型SSC的放大结构示意图。如图6所示，光栅波导型SSC包括锥形波导131和光栅阵列132。锥形波导131用于在第一方向X上进行模斑转换，光栅阵列132用于在第二方向Y上进行模斑转换，第一方向X和第二方向Y垂直。在本申请实施例中，第一方向X平行于信号光的传播平面，第二方向Y垂直于该信号光的传播平面。信号光的传播平面为前述各个波导(例如第一波导141至第四波导144)和SSC13所在的平面。
其中，锥形波导131包括小端和大端，小端与第二波导142连接，大端相对于小端靠近光纤2布置。通过锥形波导的尺寸变化，使得模斑尺寸沿着锥形波导的延伸方向，从小端到大端逐渐变大，从而实现第一方向X上的模斑转换。
光栅阵列132位于大端和光纤2之间，包括平行布置的多个条形结构132a以及填充在条形结构132a之间的填充结构132b，条形结构132a与第二波导142同层，且采用相同的材料形成，填充结构132b的折射率与条形结构132a的折射率不同。示例性地，每个条形结构132a的长度均与锥形波导131的大端的侧边长度相等。信号光传递至该光栅阵列132，在信号光沿着光栅阵列132传播时，光栅阵列132对信号光的束缚能力逐渐减弱，使得模斑尺寸在第二方向Y上变大，从而实现了第二方向Y上的模斑转换。
在相互垂直的第一方向X和第二方向Y上同时对模斑尺寸进行转换得到的模斑，其尺寸和形状与光纤的截面匹配度更高，有利于进一步提高第二波导和光纤之间的耦合效率。
图7是图3所示集成化的光收发装置的侧视结构示意图。可选地，如图7所示，PLC结构10包括依次层叠的第一二氧化硅层101、第二二氧化硅层102和第三二氧化硅层103，第二二氧化硅层102的折射率大于第一二氧化硅层101的折射率，且第二二氧化硅层102的折射率大于第三二氧化硅层103的折射率，光器件10集成在第二二氧化硅层102中。
PLC结构10具有顶面10a、底面10b和侧面10c，顶面10a和底面10b相对，侧面10c连接在顶面10a和底面10b之间，且侧面10c围绕顶面10a。光器件20位于PLC结构10的顶面10a。通过将电器件布置在PLC结构的顶面，只需要将电器件贴附在该顶面即可，实现简单，并且还有利于减小集成化的光收发装置在平行于PLC结构的顶面方向上的尺寸。其中，顶面第一二氧化硅层或者第三二氧化硅层在PLC结构的各层层叠方向上的外表面。
如图7所示，光纤2的端面位于侧面10c。第一光检测器21a和第二光检测器位于顶面10a。例如，以倒装的形式附着在PLC结构10的顶面10a。PLC结构10还具有第一反射面144a和第二反射面145a，第一反射面144a用于将第二分波器12的第二端12b输出的第三波长的信号光反射至第一光检测器21a，第二反射面145a用于将第二分波器12的第三端12c输出的第四波长的信号光反射至第二光检测器21b。
在本申请实施例中，第一反射面144a为第四波导144的远离第二分波器12的一端的端面，第二反射面145a为第五波导145的远离第二分波器12的一端的端面。
示例性地，第一反射面144a和第二反射面145a与顶面10a的夹角满足以下关系：
90°-θ1≥θ0
其中，θ1为该夹角，θ0为全反射角。例如，该夹角为38～42度。
在该实施例中，第三波长的信号光在第四波导144中的传播方向与PLC结构10的顶面10a平行，因此，第三波长的信号光在第一反射面144a的入射角等于90-θ1，而当入射角等于或者大于全反射角时，第三波长的信号光在第一反射面144a发生全反射。
在本实施例中，通过将PLC结构10的底面10b与侧面10c相连的部分侧边截去，并对第四波导144和第五波导145的端面进行磨抛，使得第四波导144和第五波导145远离第二分波器12的一端的端面呈斜面且与顶面10a之间的夹角小于该全反射角，即可得到第一反射面144a和第二反射面145a，无需在PLC结构10上附加其他反射结构，结构简单。
图8是第三波长的信号光经由第一反射面的反射后的光路图。如图8所示，当第三波长的信号光被第一反射面144a反射后，透过第三二氧化硅层103，耦合至第一光检测器21a的窗口。
第四波长的信号光在第二反射面反射后的传播路径以及原理与第三波长的信号光相同，在此不再赘述。
结合图3和图7，该集成化的光收发装置还包括两个TIA22，一个TIA22与第一光检测器21a连接，另一个TIA22与第二光检测器21b连接。TIA22也位于PLC结构10的顶面10a。例如，以倒装的形式附着在PLC结构10的顶面10a。
图9是本申请实施例提供的另一种集成化的光收发装置的俯视结构示意图。如图9所示，与图3所示的集成化的光收发装置的不同之处在于，在图9所示的集成化的光收发装置中，采用MZI112作为第一分波器11，采用MZI122作为第二分波器12，采用锥形波导(即波导型SSC)作为SSC13。
图10是MZI的结构示意图。如图10所示，MZI122包括第一耦合器122a、第二耦合器122b以及连接在第一耦合器122a和第二耦合器122b之间的两个臂122c，两个臂122c的长度不等。第二分波器12的第一端12a与第一耦合器122连接，从第二分波器12的第一端12a接收到的第三波长和第四波长的信号光经过第一耦合器122a均匀地分配到两个臂122c上，由于两个臂122c的长度不相等，经过两个臂122c传输后的信号光，在到达第二耦合器122b时，会产生相位差。
第二分波器12的第二端12b和第三端12c均与第二耦合器122b连接。在第二分波器12的第二端12b，第三波长的信号光满足相长干涉条件，第四波长的光信号光满足相消干涉条件，第二分波器12的第二端12b输出第三波长的信号光。而在第二分波器12的第三端12c，第四波长的信号光满足相长干涉条件，第三波长的光信号光满足相消干涉条件，第二分波器12的第三端12c输出第四波长的信号光。
而对于作为第一分波器11的MZI112，结构与原理与MZI122相同，区别在于，两个臂的长度和间距等参数不同，使得MZI112能够将从第一分波器11的第一端11a输入至MZI112的第一波段内的信号光均能够从第一分波器11的第二端11b输出，同时，从第一分波器11的第二端11b输入至MZI112的第二波段内的信号光均能够从第一分波器11的第三端11c输出，从而利用MZI112实现双向分波功能。
这里，第一波段和第二波段均包括连续的波长范围，第一波段包括L波段和S波段，第二波段为O波段，且第一带宽和第二带宽无交集。
在图9所示集成化的光收发装置中，第二分波器12的第二端12b通过锥形波导与光纤2耦合。锥形波导的小端与第二波导142连接，锥形波导的大端与光纤2的端面耦合。由锥形波导形成的SSC结构简单，易于制作。
图11是图9所示集成化的光收发装置的侧视结构示意图。在图11所示结构中，与图3和图7所示的集成化的光收发装置类似，与第二分波器12的第二端12b连接的波导之离第二分波器12的第二端12b较远的端面为第一反射面144a，与第二分波器12的第三端12c连接的波导之离第二分波器12的第三端12c较远的端面为第二反射面145a。
图12是本申请实施例提供的另一种集成化的光收发装置的俯视结构示意图。如图12所示，与图3所示的集成化的光收发装置的不同之处在于，在图12所示的集成化的光收发装置中，采用AWG113作为第一分波器11。
采用AWG113作为第一分波器时，AWG113的结构和原理与图5中的AWG121相似。通过设计阵列波导中波导的长度、间距等参数，使得第一波段内的信号光在从第一分波器11的第一端11a输入AWG113后，经过第一平面波导和阵列波导，基于光的干涉原理，从与第二平面波导连接的第一分波器11的第二端11b输出，而在第二波段内的信号光在从第一分波器11的第二端11b输入AWG113之后，经过第二平面波导和阵列波导的传播，基于光的干涉原理，从第一分波器11的第三端11c输出，从而利用AWG113实现双向分波的功能。
这里，第一波段和第二波段均为连续的波长范围，第一波段包括L波段和S波段，第二波段为O波段，且第一带宽和第二带宽无交集。
图13是图12所示集成化的光收发装置的侧视结构示意图。如图13所示，电器件位于PLC结构10的侧面10c。例如，第一光检测器21a、第二光检测器21b、TIA22固定在同一基板上，第一光检测器21a和第二光检测器21b通过基板附着在PLC结构10的侧面10c，从而将电器件和PLC结构10集成在一起。
示例性地，PLC结构10为长方体，光纤2和电器件分别位于该长方体的相对的两侧面10c。第四波导144和第五波导145的一端位于侧面10c上，第三波长的光从第四波导144的端面直接出射至第一光检测器21a，第四波长的光从第五波导145的端面直接出射至第二光检测器21b。
可替代地，在其他实施例中，光纤2和电器件位于长方体的相邻的两侧面，或者，光纤2和电器件位于长方体的同一侧面。
在一些示例中，第一波长的信号光和第二波长的信号光由集成化的光收发装置外部的光源提供，而在另一些示例中，第一波长的信号光和第二波长的信号光由集成在该光收发装置内部的光源提供。此时，本申请实施例提供的集成化的光收发装置还包括光源，该光源用于提供第一波长的信号光和第二波长的信号光，光源设置在PLC结构上。
可选地，该光源包括第一激光器、第二激光器和合波器，第一激光器用于发射第一波长的信号光，第二激光器用于发射第二波长的信号光，合波器用于将第一波长的信号光和第二波长的信号光合为一路输出至第一分波器的第一端。
可选地，光源粘附在PLC结构10的侧面10c，从而集成在PLC结构10上。
示例性地，第一激光器和第二激光器为半导体激光器。合波器包括但不限于PLC型合波器，只要能够实现将第一激光器和第二激光器发射的信号光合为一路提供给第一分波器的第一端即可。
需要说明的是，在一些示例中，本申请实施例提供的集成化的光收发装置还用于多个波长的信号光的发送和接收。例如，第一分波器还用于将从第一分波器的第一端接收到的第五波长的信号光从第一分波器的第二端输出至光纤，以及将第一分波器的第二端接收到的来自光纤的第五波长的光与第一波长和第二波长的信号光一起从第一分波器的第三端输出。第二分波器还用于将从第一分波器的第三端输出的第五波长的信号光与第三波长和第四波长的信号光分离，并将第五波长的信号光从分波器的第四端输出。电器件还包括位于PLC结构上的第三光检测器，该第三光检测器接收从分波器的第四端输出的第五波长的信号光，并将接收到的第五波长的信号光转换为电信号。
在这种情况下，第二分波器采用AWG实现，或者，采用两个级联的MZI实现。
本申请实施例还提供了一种OLT，OLT包括多个光模块，任一光模块包括前述集成化的光收发装置。示例性地，多个光模块插接在同一板卡上。
本申请实施例还提供了一种无源光网络(passive optical network，PON)系统。图14是本申请实施例提供的PON系统的结构示意图。如图14所示，该PON系统包括OLT、ONU和ODN。OLT通过ODN与多个ONU连接。
对于上层网络，OLT用于完成PON网络的上行接入。对于ONU，OLT用于实现控制、管理和测距等功能。前述第一波长和第二波长的信号光为下行信号光，即OLT发送给ONU的信号光，第三波长和第四波长的信号光为上行信号光，即ONU发送给OLT的信号光。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。
以上所述仅为本申请一个实施例，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 (14)

1.一种集成化的光收发装置，其特征在于，所述集成化的光收发装置包括：
平面光波导结构(10)，所述平面光波导结构(10)中集成有光器件，所述光器件包括第一分波器(11)和第二分波器(12)，
所述第一分波器(11)具有第一端、第二端和第三端，所述第一分波器(11)用于将所述第一分波器(11)的第一端接收到的第一波长和第二波长的信号光从所述第一分波器(11)的第二端输出至光纤，以及将所述第一分波器(11)的第二端接收到的来自所述光纤的第三波长和第四波长的信号光从所述第一分波器(11)的第三端输出；
所述第二分波器(12)具有第一端、第二端和第三端，所述第二分波器(12)的第一端与所述第一分波器(11)的第三端连接，所述第二分波器(12)用于将从所述第一分波器(11)的第三端输出的第三波长和第四波长的信号光分离，以及将所述第三波长的信号光从所述第二分波器(12)的第二端输出、将所述第四波长的信号光从所述第二分波器(12)的第三端输出；
电器件，所述电器件位于所述平面光波导结构(10)上，所述电器件包括第一光检测器(21a)和第二光检测器(21b)，所述第一光检测器(21a)用于将所述第二分波器(12)的第二端输出的第三波长的信号光转换为电信号；所述第二光检测器(21b)用于将所述第二分波器(12)的第三端输出的第四波长的信号光转换为电信号。
2.根据权利要求1所述的集成化的光收发装置，其特征在于，所述光器件还包括模斑转换器(13)，所述模斑转换器(13)与所述第一分波器(11)的第二端连接，所述模斑转换器(13)用于将所述第一分波器(11)的第二端输出的第一波长和第二波长的信号光耦合至所述光纤中，以及将所述光纤输出的第三波长和第四波长的信号光耦合至所述第一分波器(11)的第二端。
3.根据权利要求2所述的集成化的光收发装置，其特征在于，所述模斑转换器(13)为以下任一种：
光栅波导型模斑转换器，所述光栅波导型模斑转换器包括锥形波导(131)和光栅阵列(132)，所述锥形波导(131)和光栅阵列(132)沿远离所述第一分波器(11)的第二端的方向依次布置，所述锥形波导(131)用于在第一方向上进行模斑转换，所述光栅阵列(132)用于在第二方向上进行模斑转换，以将所述第一分波器(11)的第二端输出的第一波长和第二波长的信号光耦合至所述光纤中，以及将所述光纤输出的第三波长和第四波长的信号光耦合至所述第一分波器(11)的第二端，所述第一方向和所述第二方向垂直；
波导型模斑转换器，所述波导型模斑转换器为锥形波导，所述锥形波导的输入端与所述第一分波器(11)的第二端，所述锥形波导的输出端与所述光纤耦合，以将所述第一分波器(11)的第二端输出的第一波长和第二波长的信号光耦合至所述光纤中，以及将所述光纤输出的第三波长和第四波长的信号光耦合至所述第一分波器(11)的第二端。
4.根据权利要求1至3任一项所述的集成化的光收发装置，其特征在于，所述平面光波导结构(10)具有顶面(10a)和侧面(10c)，所述侧面(10c)围绕所述顶面(10a)，所述第一光检测器(21a)和所述第二光检测器(21b)位于所述顶面(10a)，所述光纤的端面与所述侧面(10c)相对，
所述平面光波导结构(10)还具有第一反射面(144a)和第二反射面(145a)，所述第一反射面(144a)用于将所述第二分波器(12)的第二端输出的第三波长的信号光反射至所述第一光检测器(21a)，所述第二反射面(145a)用于将所述第二分波器(12)的第三端输出的第四波长的信号光反射至所述第二光检测器(21b)。
5.根据权利要求1至3任一项所述的集成化的光收发装置，其特征在于，所述平面光波导结构(10)具有顶面(10a)和侧面(10c)，所述侧面(10c)围绕所述顶面(10a)，所述第一光检测器(21a)和所述第二光检测器(21b)位于所述侧面(10c)，所述光纤的端面与所述侧面(10c)相对。
6.根据权利要求1至5任一项所述的集成化的光收发装置，其特征在于，所述平面光波导结构(10)包括依次层叠的第一二氧化硅层(101)、第二二氧化硅层(102)和第三二氧化硅层(103)，所述第二二氧化硅层(102)的折射率大于所述第一二氧化硅层(101)的折射率，且所述第二二氧化硅层(102)的折射率大于所述第三二氧化硅层(103)的折射率，所述光器件集成在所述第二二氧化硅层(102)中。
7.根据权利要求1至6任一项所述的集成化的光收发装置，其特征在于，所述电器件还包括两个跨阻放大器(22)，所述两个跨阻放大器(22)中的一个与所述第一光检测器(21a)连接，所述两个跨阻放大器(22)中的另一个与所述第二光检测器(21b)连接。
8.根据权利要求1至7任一项所述的集成化的光收发装置，其特征在于，所述第一分波器(11)为定向耦合器、马赫曾德干涉仪或阵列波导光栅。
9.根据权利要求1至8任一项所述的集成化的光收发装置，其特征在于，所述第二分波器(12)为马赫曾德干涉仪或阵列波导光栅。
10.根据权利要求1至9任一项所述的集成化的光收发装置，其特征在于，所述第一光检测器(21a)和所述第二光检测器(21b)均为雪崩光电二极管或者均为PIN型光电二极管。
11.根据权利要求1至10任一项所述的集成化的光收发装置，其特征在于，所述集成化的光收发装置还包括光源(1)，所述光源(1)用于提供所述第一波长的信号光和第二波长的信号光，所述光源(1)位于所述平面光波导结构(10)上。
12.根据权利要求11所述的集成化的光收发装置，其特征在于，所述光源(1)包括第一激光器、第二激光器和合波器，所述第一激光器用于发射所述第一波长的信号光，所述第二激光器用于发射所述第二波长的信号光，所述合波器用于将所述第一波长的信号光和所述第二波长的信号光合为一路输出至所述第一分波器(11)的第一端。
13.根据权利要求1至12任一项所述的集成化的光收发装置，其特征在于，所述第一波长属于长波长波段，所述第二波长属于短波长波段，所述第三波长和所述第四波长属于原始波段。
14.一种光线路终端，其特征在于，包括多个光模块，所述多个光模块中的任一光模块包括如权利要求1至13任一项所述的集成化的光收发装置。
CN202110120984.7A 2021-01-28 2021-01-28 集成化的光收发装置和光线路终端 Active CN114815086B (zh)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110120984.7A CN114815086B (zh) 2021-01-28 2021-01-28 集成化的光收发装置和光线路终端
PCT/CN2022/074089 WO2022161410A1 (zh) 2021-01-28 2022-01-26 集成化的光收发装置和光线路终端
JP2023545753A JP2024504755A (ja) 2021-01-28 2022-01-26 集積型光トランシーバ装置および光回線端末
EP22745283.6A EP4273600A4 (en) 2021-01-28 2022-01-26 INTEGRATED OPTICAL TRANSMITTER-RECEIVER AND OPTICAL LINE CONNECTOR
US18/359,047 US20230370754A1 (en) 2021-01-28 2023-07-26 Integrated optical transceiver apparatus and optical line terminal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110120984.7A CN114815086B (zh) 2021-01-28 2021-01-28 集成化的光收发装置和光线路终端

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114815086A true CN114815086A (zh) 2022-07-29
CN114815086B CN114815086B (zh) 2024-06-04

Family

ID=82526512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110120984.7A Active CN114815086B (zh) 2021-01-28 2021-01-28 集成化的光收发装置和光线路终端

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230370754A1 (zh)
EP (1) EP4273600A4 (zh)
JP (1) JP2024504755A (zh)
CN (1) CN114815086B (zh)
WO (1) WO2022161410A1 (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004072690A (ja) * 2002-08-09 2004-03-04 Furukawa Electric Co Ltd:The 光通信システム
KR20070016690A (ko) * 2005-08-05 2007-02-08 인하대학교 산학협력단 댁내 광전송 광가입자용 트리플렉서 모듈 필터
CN201051158Y (zh) * 2007-07-02 2008-04-23 深圳新飞通光电子技术有限公司 Plc型单纤双向三端口组件
CN101533128A (zh) * 2008-12-19 2009-09-16 中国科学院微电子研究所 一种硅纳米光波导与光纤的耦合封装方法
CN201654271U (zh) * 2010-01-19 2010-11-24 浙江工业大学 用于光纤到户的平面光波导型单纤三向复用器
CN102486550A (zh) * 2010-12-06 2012-06-06 中国科学院微电子研究所 硅基复合介质模斑转换器及其制备方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3789551T2 (de) * 1986-12-19 1994-07-14 Hitachi Ltd Optischer multiplexer/demultiplexer und dessen verwendung in einem optischen modul.
JPH0782140B2 (ja) * 1988-04-30 1995-09-06 日立電線株式会社 光合分波器
JP2518021B2 (ja) * 1988-08-16 1996-07-24 日立電線株式会社 監視機能付波長多重伝送モジュ―ル
JP3092499B2 (ja) * 1995-12-04 2000-09-25 日本電気株式会社 導波路型光合波分波モジュール
US20050123241A1 (en) * 2003-12-03 2005-06-09 Moti Margalit Polarization independent frequency selective optical coupler
WO2005106550A1 (en) * 2004-04-30 2005-11-10 Pirelli & C. S.P.A. Dual band optical mux/demux and apparatus comprising the same
CN200980079Y (zh) * 2006-05-23 2007-11-21 陈谷红 单纤双向波分复用器
KR20090053440A (ko) * 2007-11-23 2009-05-27 정경희 광모듈 및 그 제조방법
CN101471730B (zh) * 2007-12-29 2013-02-13 上海鼎频通信技术有限公司 基于波分复用结构的光纤宽带接入系统及光网络单元
KR20090119185A (ko) * 2008-05-15 2009-11-19 한국광기술원 트리플렉서용 평판형 광도파로 및 그의 제조 방법
US8965156B2 (en) * 2010-08-12 2015-02-24 Octrolix Bv Beam combiner
CN104467974A (zh) * 2013-09-18 2015-03-25 福州高意通讯有限公司 用于高速收发系统的单纤双向bosa结构
US9989700B1 (en) * 2017-02-06 2018-06-05 Lumentum Operations Llc Optical coupler for optical communications transceiver
CN106950659A (zh) * 2017-05-11 2017-07-14 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 光模块

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004072690A (ja) * 2002-08-09 2004-03-04 Furukawa Electric Co Ltd:The 光通信システム
KR20070016690A (ko) * 2005-08-05 2007-02-08 인하대학교 산학협력단 댁내 광전송 광가입자용 트리플렉서 모듈 필터
CN201051158Y (zh) * 2007-07-02 2008-04-23 深圳新飞通光电子技术有限公司 Plc型单纤双向三端口组件
CN101533128A (zh) * 2008-12-19 2009-09-16 中国科学院微电子研究所 一种硅纳米光波导与光纤的耦合封装方法
CN201654271U (zh) * 2010-01-19 2010-11-24 浙江工业大学 用于光纤到户的平面光波导型单纤三向复用器
CN102486550A (zh) * 2010-12-06 2012-06-06 中国科学院微电子研究所 硅基复合介质模斑转换器及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114815086B (zh) 2024-06-04
WO2022161410A1 (zh) 2022-08-04
EP4273600A1 (en) 2023-11-08
JP2024504755A (ja) 2024-02-01
US20230370754A1 (en) 2023-11-16
EP4273600A4 (en) 2024-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101954376B1 (ko) 광 회선 단말 송수신기를 구비한 광 네트워크 통신 시스템 및 그 동작 방법
US8540437B2 (en) Multi-wavelength optical transmitting and receiving modules
WO2018170828A1 (zh) 双向光组件、光网络单元、光线路终端和无源光网络系统
US7877016B2 (en) Photonic integrated circuit (PIC) transceivers for an optical line terminal (OLT) and an optical network unit (ONU) in passive optical networks (PONs)
US10439727B2 (en) Method and system for selectable parallel optical fiber and wavelength division multiplexed operation
CN213659025U (zh) 一种光接收组件及光模块
CN113169807B (zh) 多信道双向光通信模块
CN102713703A (zh) 具有通带波长滤波的波导光学前置放大检测器
CN110308521B (zh) 一种调制芯片、光发射模块
Huang et al. Optical transceivers for fiber-to-the-premises applications: System requirements and enabling technologies
Amano et al. Polymer Waveguide-coupled Co-packaged Silicon Photonics-die Embedded Package Substrate
Sasaki Development of silicon photonics integrated circuits for next generation optical access networks
Lee et al. Monolithic chip-to-chip WDM optical proximity coupler utilizing echelle grating multiplexer/demultiplexer integrated with micro mirrors built on SOI platform
CN114815086B (zh) 集成化的光收发装置和光线路终端
CN201654271U (zh) 用于光纤到户的平面光波导型单纤三向复用器
Zhang et al. Low-loss and polarization-insensitive photonic integrated circuit based on micron-scale SOI platform for high density TDM PONs
CN115407434A (zh) 光次组件模组中使用的抛物面透镜装置
CN115508954A (zh) 一种光收发组件
CN210605101U (zh) 一种基于光波导的多路波分解复用光接收组件
WO2005012972A1 (en) Photonic integrated circuit based optical transceiver
Yaegashi et al. Development of ultra-compact optical transceivers for IoT network utilizing silicon photonics technology
JP6771600B2 (ja) 光導波路回路
WO2022007585A1 (zh) 一种pic芯片、光模块和光网络设备
WO2023214573A1 (ja) 光検出装置及び光レシーバ
Vermeulen et al. III-V/silicon-on-insulator photonic integrated circuit for fiber-to-the-home central office transceivers in a point-to-point network configuration

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant