CN114839721B - 一种光线耦合适配器、方法、装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及光通信技术领域，特别是涉及一种光线耦合适配器、方法、装置及电子设备。其中，光线适配器收光模块以及固定模块，固定模块用于固定收光模块，收光模块包括收光单元以及耦合单元，其中，耦合单元安装于收光单元的光纤端面，在收光模块接收光线时，耦合单元对应的耦合参数与光线的入射角度相对应。基于上述适配器，配置与入射光线的入射角度相对应的耦合参数，进而可以适用于入射角度较大的应用场景，提高光线耦合效率。同时，由于耦合单元与光纤端面直接相连，可以降低安装难度，进一步保障光线耦合效率。
Description
技术领域
本申请涉及光通信技术领域，特别是涉及一种光线耦合适配器、方法、装置及电子设备。
背景技术
光收发一体化模块简称为光模块，其主要功能是实现光/电变换，是光纤通信系统的重要组成部分，根据封装形式的不同，主要有小型可插拔(Small Form-factorPluggable，SFP)光模块、千兆接口转换器(Gigabit Interface Converter，GBIC)等。在光模块工作的过程中，通常需要对接收的光线进行耦合，即对同一波长的光线进行合路。通过光线耦合，可以将多路光线合成到一路上，进而便于光信号传输，而光线的耦合效率通常依赖于光模块结构中的光线耦合设计。
现阶段的光线耦合器件，必须在光源和光纤端面之间增加一个透镜才能完成封装，工艺复杂且装配困难，进而增加光线耦合难度，并且在光线入射角较大时，耦合效率低。
发明内容
本申请公开了一种光线耦合适配器、方法、装置及电子设备，根据光线入射角度的不同采取不同的耦合参数，进而提高光线耦合效率。
第一方面，本申请提供了一种光线耦合适配器，包括收光模块以及固定模块，所述固定模块用于固定所述收光模块，所述收光模块包括收光单元以及耦合单元，其中，所述耦合单元安装于所述收光单元的光纤端面；
在所述收光模块接收光线时，所述耦合单元对应的耦合参数与所述光线的入射角度相对应，其中，不同的入射角度范围对应着不同的耦合参数。
基于上述适配器，配置与入射光线的入射角度相对应的耦合参数，进而可以适用于入射角度较大的应用场景，提高光线耦合效率。同时，由于耦合单元与光纤端面直接相连，可以降低安装难度，进一步保障光线耦合效率。
在一种可能的设计中，所述耦合单元包含多个环形狭缝，每个环形狭缝之间的距离与入射光线的波长相对应。
基于上述适配器，可以实现根据入射光线波长的不同，对耦合单元进行调整，提高耦合效率。
在一种可能的设计中，所述收光单元至少包括光纤内纤以及光波导。
在一种可能的设计中，所述固定模块包括套筒以及支架，其中，所述套筒用于固定所述光纤，所述支架用于固定所述套筒和所述收光模块。
第二方面，本申请提供了一种光线耦合方法，基于上述适配器，所述方法包括：
在接收光源发出的光线时，并检测所述光线对应的入射角；
根据所述入射角对应的目标耦合参数，对所述光线进行耦合。
通过上述方法，可以实现在入射角度较大时，提高光线耦合效率。
在一种可能的设计中，所述按照所述入射角对应的目标耦合参数，对所述光线进行耦合，包括：
将当前耦合参数与所述目标耦合参数进行比对；
响应于所述当前耦合参数与所述目标耦合参数不一致，将所述当前耦合参数调整为所述目标耦合参数；
按照所述目标耦合参数，调整所述光线的衍射能量级；
对调整衍射能量级后的光线进行耦合。
通过上述方法，控制入射光线的衍射能量级角度，进而提高光线耦合效率。
进一步，所述按照所述目标耦合参数，调整所述光线的衍射能量级，包括：
根据所述目标耦合参数中的耦合常数，将所述光线的衍射能量级控制在目标范围，所述目标范围中包括0级衍射和非0级衍射；
根据所述目标耦合参数中的耦合单元高度值，消除所述目标范围中的0级衍射；
发射所述目标范围中的非0级衍射光线，其中，所述非0级衍射光线的发射角度与收光单元的数值孔径相匹配。
通过上述方法，使得光线发出的角度与收光单元的数值孔相匹配，进而增强耦合效果。
第三方面，本申请提供了一种光线耦合装置，所述装置包括：
检测模块，用于在接收光源发出的光线时，并检测所述光线对应的入射角；
耦合模块，用于根据所述入射角对应的目标耦合参数，对所述光线进行耦合。
在一种可能的设计中，所述耦合模块具体用于：
将当前耦合参数与所述目标耦合参数进行比对；
响应于所述当前耦合参数与所述目标耦合参数不一致，将所述当前耦合参数调整为所述目标耦合参数；
按照所述目标耦合参数，调整所述光线的衍射能量级；
对调整衍射能量级后的光线进行耦合。
在一种可能的设计中，所述耦合模块还用于：
根据所述目标耦合参数中的耦合常数，将所述光线的衍射能量级控制在目标范围，所述目标范围中包括0级衍射和非0级衍射；
根据所述目标耦合参数中的耦合单元高度值，消除所述目标范围中的0级衍射；
发射所述目标范围中的非0级衍射光线，其中，所述非0级衍射光线的发射角度与收光单元的数值孔径相匹配。
第四方面，本申请提供了一种电子设备，包括：
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行所述存储器上所存放的计算机程序时，实现上述光线耦合方法步骤。
第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述光线耦合方法步骤。
基于上述适配器，配置与入射光线的入射角度相对应的耦合参数，进而可以适用于入射角度较大的应用场景，提高光线耦合效率。同时，由于耦合单元与光纤端面直接相连，可以降低安装难度，进一步保障光线耦合效率。
上述第二方面至第五方面中的各个方面以及各个方面可能达到的技术效果参照上述针对第一方面或者第一方面中的各种可能方案可以达到的技术效果说明，这里不再重复赘述。
附图说明
图1为本申请提供的一种光线耦合器件的结构示意图。
图2为本申请提供的一种光线耦合适配器的结构示意图。
图3为本申请提供的一种光线耦合适配器的剖面图。
图4为本申请提供的一种耦合单元侧视结构示意图。
图5为本申请提供的一种光线的衍射能级角度分布的光路示意图。
图6为本申请提供的一种光线耦合装置的结构示意图。
图7为本申请提供的一种电子设备结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。方法实施例中的具体操作方法也可以应用于装置实施例或系统实施例中。需要说明的是，在本申请的描述中“多个”理解为“至少两个”。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。A与B连接，可以表示：A与B直接连接和A与B通过C连接这两种情况。另外，在本申请的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。
下面结合附图，对本申请实施例进行详细描述。
如图1所示，为现有技术中的一种光线耦合器件。在图1中，光线耦合器件包括光源激光器11、汇聚光线的透镜12以及接收汇聚后光线的收光单元13。基于该光线耦合器件，入射光线经过透镜12耦合后进入收光单元13的光纤端面，使得光线在收光单元13中传播。
在上述过程中，由于必须在激光器和光纤端面之间增加一个透镜才能完成封装，工艺复杂且装配困难，进而增加光线耦合难度，同时，在入射光线大角度摄入时，耦合效率低。
为了解决上述问题，本申请提供一种改进的光线耦合适配器，基于该适配器，配置与入射光线的入射角度相对应的耦合参数，进而可以适用于入射角度较大的应用场景，提高光线耦合效率。同时，由于耦合单元与光纤端面直接相连，可以降低安装难度，进一步保障光线耦合效率。其中，本申请实施例所述方法、装置与及电子设备基于上述适配器完成，相互之间所解决问题的原理相似，因此适配器、装置及方法的实施例可以相互参见，重复之处不再赘述。
如图2所示，为本申请提供的一种光线耦合适配器的结构示意图，包括收光模块21以及固定模块22，固定模块用于固定收光模块，收光模块21包括收光单元211以及耦合单元212，其中，耦合单元212安装于收光单元211的光纤端面；
在收光模块21接收光线时，耦合单元212对应的耦合参数与光线的入射角度相对应，不同的入射角范围对应着不同的耦合参数，在本申请实施例中，耦合参数至少包括耦合常数以及耦合单元高度值。在入射角度较大时，通常光线耦合难度较大，此时可以调整耦合参数，进而使得入射光线成功汇聚于收光单元211的光纤端面，实现在收光单元211内传输。
可选的，上述适配器中的固定模块22包括套筒221以及支架222。其中，套筒可以是陶瓷材质，也可以是其他绝缘材质，用于固定光纤；支架一般是金属材质，比如铁、铜、铝等，此处不做具体限定，主要用于固定套筒和收光模块。
可选的，套筒为圆形筒，当然也可以是方形筒，也可以是其他多边形筒，在本申请实施例中，不做具体限定。
为了更加详细阐述本申请实施例提供的光线耦合适配器，本申请还提供的一种光线耦合适配器的剖面图，具体来讲，可以参考图3。在图3中，包含固定模块32、收光单元311以及耦合单元312，其中，固定模块32包含套筒321以及支架322。
在一种可能的设计中，收光模块为一种收光材质制成，可以是二氧化硅材质的光纤内纤，也可以是硅材质的光波导，此处不做具体限定。该收光模块主要用于接收光源发出的光线，具体来讲：
通过耦合单元接收光源发出的光线时，光线将在耦合单元表面发生衍射，此时，可以根据光线的入射角度控制耦合单元对应的耦合参数，进而调整光线的衍射角度，进而成功汇聚于收光单元的光纤端面，避免光线因为入射角过大而导致的光信号丢失。
在光线成功汇聚于光纤端面以后，进一步，通过光纤在收光单元中传输。
作为优选方案，上述耦合单元包含多个环形狭缝，每个环形狭缝之间的距离与入射光线的波长相对应，在本申请实施例中，耦合单元可以是一种具有光线衍射功能的光栅结构，具体的，如图4所示，为本申请提供的一种耦合单元侧视结构示意图，图4中包含耦合单元局部放大图41以及整体侧视图42，其中，耦合单元局部放大图41中的环形狭缝可以对入射光线进行衍射，进而改变光线原有路径，实现对光线进行耦合。
在光线通过上述耦合单元时，从侧面观察该光线的衍射能级角度分布的光路示意图如图5所示，在图5中，虚线箭头表征没有经过耦合作用时的出射光线，实线箭头为入射光线以及光线经过环形狭缝时的出射光线，其中，经过耦合单元对入射光线进行耦合后的光线的出射角b明显比没有耦合作用时的出射角a小，进而实现对光线的汇聚作用，其中，出射角度是指光传出射路径与耦合单元平面的法线之间的角度。
在本申请实施例中，上述该耦合单元可以批量加工，进而降低适配器的生产成本。此外，基于上述耦合单元的适配器，可以实现根据入射光线波长的不同，对耦合单元进行调整，提高耦合效率。
基于本申请实施例中的适配器，不仅具有生产成本低，还可以通过配置与入射光线的入射角度相对应的耦合参数，进而可以适用于入射角度较大的应用场景，提高光线耦合效率。同时，由于耦合单元与光纤端面直接相连，可以降低安装难度，进一步保障光线耦合效率。
基于上述适配器，本申请还提供了一种光线耦合方法，该方法包括：
在接收光源发出的光线时，检测光线对应的入射角，其中，接收光线的模块为上述适配器中的收光模块；
根据入射角对应的目标耦合参数，对光线进行耦合，其中，目标耦合参数即为可以实现最佳耦合效果时的耦合参数，每种入射角对应的目标耦合参数可以在预设数据库中查询得到。
通过上述方法，可以实现在光线入射角度较大时，保障光线耦合效果，提高光线耦合效率。
在一种可能的设计中，根据入射角对应的目标耦合参数，对光线进行耦合包括：
将当前耦合参数与目标耦合参数进行比对，进而判断当前耦合参数与目标耦合参数之间是否一致，若两者之间一致，则表明当前耦合参数不需要调整，直接基于当前耦合参数的适配器对入射光线进行耦合，也可以保证较高的光效耦合效率。
若当前耦合参数与目标耦合参数不一致，表明直接基于当前耦合参数的适配器对入射光线进行耦合，不能保证较高的光效耦合效率，因此，需要将当前耦合参数调整为目标耦合参数。
进一步，在得到光线当前入射角度对应的目标耦合参数以后，按照该目标耦合参数，调整光线的衍射能量级。
具体的，根据目标耦合参数中的耦合常数，将光线的衍射能量级控制在目标范围，目标范围中包括0级衍射和非0级衍射，在本申请实施例中，非0级衍射可以是1级衍射，也可以是-1级衍射，此处不做具体限定。
进一步，根据目标耦合参数中的耦合单元高度值，消除目标范围中的0级衍射，进而只发射目标范围中的非0级衍射光线，并对调整衍射能量级后的光线进行耦合。
在本申请实施例中，非0级衍射光线的发射角度与收光单元的数值孔径相匹配，也就是基于耦合单元高度值对目标范围中的0级衍射进行消除后，得到的1级衍射以及-1级衍射，可以全部进入到收光单元的光纤端面中，进而增强光线耦合效果。
通过上述光线耦合装置，使得光线发出的角度与收光单元的数值孔相匹配，进而增强耦合效果，避免光线大角度入射所导致的耦合效率低的问题。
基于同一发明构思，本申请还提供了一种光线耦合装置，如图6所示，为一种光线耦合装置的结构示意图，所述装置包括：
检测模块61，用于在接收光源发出的光线时，并检测所述光线对应的入射角；
耦合模块62，用于根据所述入射角对应的目标耦合参数，对所述光线进行耦合，其中，所述耦合模块至少包括上述收光模块中的耦合单元。
在一种可能的设计中，所述耦合模块62具体用于：
将当前耦合参数与所述目标耦合参数进行比对；
响应于所述当前耦合参数与所述目标耦合参数不一致，将所述当前耦合参数调整为所述目标耦合参数；
按照所述目标耦合参数，调整所述光线的衍射能量级；
对调整衍射能量级后的光线进行耦合。
在一种可能的设计中，所述耦合模块62还用于：
根据所述目标耦合参数中的耦合常数，将所述光线的衍射能量级控制在目标范围，所述目标范围中包括0级衍射和非0级衍射；
根据所述目标耦合参数中的耦合单元高度值，消除所述目标范围中的0级衍射；
发射所述目标范围中的非0级衍射光线，其中，所述非0级衍射光线的发射角度与收光单元的数值孔径相匹配。
通过上述光线耦合装置，使得光线发出的角度与收光单元的数值孔相匹配，进而增强光线耦合效果，避免光线大角度入射所导致的耦合效率低的问题。
基于同一发明构思，本申请实施例中还提供了一种电子设备，所述电子设备可以实现前述光线耦合方法装置的功能，参考图7，所述电子设备包括：
至少一个处理器71，以及与至少一个处理器71连接的存储器72，本申请实施例中不限定处理器71与存储器72之间的具体连接介质，图7中是以处理器71和存储器72之间通过总线70连接为例。总线70在图7中以粗线表示，其它部件之间的连接方式，仅是进行示意性说明，并不引以为限。总线70可以分为地址总线、数据总线、控制总线等，为便于表示，图7中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。或者，处理器71也可以称为控制器，对于名称不做限制。
在本申请实施例中，存储器72存储有可被至少一个处理器71执行的指令，至少一个处理器71通过执行存储器72存储的指令，可以执行前文论述光线耦合方法。处理器71可以实现图6所示的装置中各个模块的功能。
其中，处理器71是该装置的控制中心，可以利用各种接口和线路连接整个该控制设备的各个部分，通过运行或执行存储在存储器72内的指令以及调用存储在存储器72内的数据，该装置的各种功能和处理数据，从而对该装置进行整体监控。
在一种可能的设计中，处理器71可包括一个或多个处理单元，处理器71可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器71中。在一些实施例中，处理器71和存储器72可以在同一芯片上实现，在一些实施例中，它们也可以在独立的芯片上分别实现。
处理器71可以是通用处理器，例如中央处理器(CPU)、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件，可以实现或者执行本申请实施例中公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的光线耦合方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
存储器72作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块。存储器72可以包括至少一种类型的存储介质，例如可以包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器、随机访问存储器(Random Access Memory，RAM)、静态随机访问存储器(Static Random Access Memory，SRAM)、可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory，PROM)、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、带电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等。存储器72是能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。本申请实施例中的存储器72还可以是电路或者其它任意能够实现存储功能的装置，用于存储程序指令和/或数据。
通过对处理器71进行设计编程，可以将前述实施例中介绍的光线耦合方法所对应的代码固化到芯片内，从而使芯片在运行时能够执行实施例的光线耦合方法的步骤。如何对处理器71进行设计编程为本领域技术人员所公知的技术，这里不再赘述。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种存储介质，该存储介质存储有计算机指令，当该计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行前文论述光线耦合方法。
在一些可能的实施方式中，本申请提供的光线耦合方法的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在装置上运行时，程序代码用于使该控制设备执行本说明书上述描述的根据本申请各种示例性实施方式的光线耦合方法中的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种光线耦合适配器，包括收光模块以及固定模块，所述固定模块用于固定所述收光模块，其特征在于，所述收光模块包括收光单元以及耦合单元，其中，所述耦合单元由多个环形狭缝构成，安装于所述收光单元的光纤端面，且所述耦合单元批量加工，能够根据入射光线的波长的不同进行调整；
在所述收光模块接收光线时，所述耦合单元中的每个环形狭缝之间的距离与入射光线的波长相对应，所述耦合单元对应的耦合参数与所述光线的入射角度相对应，使得所述光线汇聚于所述光纤端面，其中，不同的入射角度范围对应着不同的耦合参数。
2.如权利要求1所述适配器，其特征在于，所述收光单元至少包括光纤内纤以及光波导。
3.如权利要求1所述适配器，其特征在于，所述固定模块包括套筒以及支架，其中，所述套筒用于固定所述光纤，所述支架用于固定所述套筒和所述收光模块。
4.一种光线耦合方法，基于权利要求1-3中任一项所述适配器，其特征在于，所述方法包括：
在接收光源发出的光线时，检测所述光线对应的入射角；
在耦合单元对应的耦合参数与所述入射角对应的耦合参数不一致时，将所述耦合单元对应的耦合参数调整为所述入射角对应的耦合参数；
按照所述入射角对应的耦合参数，调整所述光线的衍射能量级，包括：根据所述入射角对应的耦合参数中的耦合常数，将所述光线的衍射能量级控制在目标范围，所述目标范围中包括0级衍射和非0级衍射；根据所述入射角对应的耦合参数中的耦合单元高度值，消除所述目标范围中的0级衍射；发射所述目标范围中的非0级衍射光线，其中，所述非0级衍射光线的发射角度与收光单元的数值孔径相匹配；
对调整衍射能量级后的光线进行耦合。
5.一种光线耦合装置，基于权利要求1-3中任一项所述适配器，其特征在于，所述装置包括：
检测模块，用于在接收光源发出的光线时，并检测所述光线对应的入射角；
耦合模块，用于在耦合单元对应的耦合参数与所述入射角对应的耦合参数不一致时，将所述耦合单元对应的耦合参数调整为所述入射角对应的耦合参数；按照所述入射角对应的耦合参数，调整所述光线的衍射能量级，包括：根据所述入射角对应的耦合参数中的耦合常数，将所述光线的衍射能量级控制在目标范围，所述目标范围中包括0级衍射和非0级衍射；根据所述入射角对应的耦合参数中的耦合单元高度值，消除所述目标范围中的0级衍射；发射所述目标范围中的非0级衍射光线，其中，所述非0级衍射光线的发射角度与收光单元的数值孔径相匹配；对调整衍射能量级后的光线进行耦合。
6.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行所述存储器上所存放的计算机程序时，实现权利要求4所述的方法步骤。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求4所述的方法步骤。
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