CN115437083A - 光路耦合组件及带有光路耦合组件的光模块 - Google Patents

光路耦合组件及带有光路耦合组件的光模块 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光路耦合组件及带有光路耦合组件的光模块，包括：在空间上相对设置的准直透镜、耦合透镜；设置在准直透镜、耦合透镜之间的偏振无关隔离器；其中，在靠近准直透镜的一侧设置有相配合的第一段插芯，在靠近耦合透镜的一侧设置有相配合的第二段插芯。本发明提供一种光路耦合组件及带有光路耦合组件的光模块，其采用偏振无关系统，不仅解决了光源偏振态不稳定的问题，同时也防止反射光的影响；两透镜分别位于隔离器两端，提高耦合效率，同时光路耦合组件可在实地的应用中选择与不同的光路结构连接。

Description

光路耦合组件及带有光路耦合组件的光模块
技术领域
本发明涉及一种光通信领域。更具体地说，本发明涉及一种光路耦合组件及带有光路耦合组件的光模块。
背景技术
在光通信行业，当前的光模块都是采用的激光器线偏振输出，然后经过透镜和隔离器后耦合进入光纤，此隔离器必须是偏振相关才能保证其性能，但随着行业的发展，越来越多的出现了光路中的偏振态不确定问题，这种情况下只有偏振无关型器件才可以满足要求，尤其在硅光芯片的耦合系统中，光的偏振态不确定，必须用偏振不敏感系统，而现有技术中并未涉及偏振不敏感的光路耦合组件，而线偏振光经过波导后偏振态变得无序，原来的线偏振器件不再满足需求。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种光路耦合组件，包括：
在空间上相对设置的准直透镜、耦合透镜；
设置在准直透镜、耦合透镜之间的偏振无关隔离器；
其中，在靠近准直透镜的一侧设置有相配合的第一段插芯，在靠近耦合透镜的一侧设置有相配合的第二段插芯。
优选的是，所述第一段插芯、第二段插芯被配置为斜端面插芯或零度插芯。
优选的是，所述第一段插芯被配置为斜端面插芯时，其插芯端面设为8度斜面。
优选的是，还包括对准直透镜、偏振无关隔离器进行封装的第一连接件，以及对耦合透镜进行封装的第二连接件；
其中，所述第一连接件与第二连接件的连接方式被配置为采用对准后激光焊接的方式，或者采用嵌套后粘胶固定的方式，以在空间上实现准直光路与聚焦光路的耦合。
优选的是，在第一连接件与第二连接件采用对准后激光焊接的方式时，通过相配合的调节环实现激光焊接。
一种应用光路耦合组件的光模块，包括接收光路和发射光路，所述发射光路被配置为包括：
用于产生出射光的光电二极管LD；
与LD的输出端相配合的背光探测器MPD以及多个调制器，
与各调制器相配合以将多路光束合并为一束的多路复用器MUX；
将合束后的光束进行放大出射的放大器SOA；
其中，所述MUX和SOA之间设置有相配合的光路耦合组件；
在接收光路中，光路耦合组件将接收的光耦合至硅光芯片中，再通过解复用器DEMUX将一束光分为波长不同的多束耦合至光电二极管PD中，且接收光路中的光路传输与发射光路相反。
优选的是，在发射光路进行正向传播中时，出射的发散光经过准直透镜变为平行光，偏振无关隔离器相当于一个平行面板，可使平行光顺利传播至下一光组件；
当反射光路中有反向光传播时，偏振无关隔离器相当于一个渥拉斯顿棱镜，反向传输的光线O光和E光发生偏转，无法进入准直透镜中继续传输。
本发明至少包括以下有益效果：本发明主要提供一种硅光模块中的光路耦合组件，其采用偏振无关系统，不仅解决了光源偏振态不稳定的问题，同时也防止反射光的影响；两透镜分别位于隔离器两端，提高耦合效率，同时光路耦合组件可在实地的应用中选择与不同的光路结构连接。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明实施例1中光路耦合组件的结构示意图；
图2为本发明实施例2中光路耦合组件的结构示意图；
图3为本发明实施例3中光路耦合组件的结构示意图；
图4为应用本发明光路耦合组件的光模块结构示意图；
图5为在发射光中进行正向传播的光路示意图；
图6为在发射光中进行反向传播的光路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语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和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1示出了根据本发明的一种光路耦合组件的实现形式，其中包括：
在空间上呈对称设置的准直透镜1、耦合透镜2；
设置在准直透镜、耦合透镜之间的偏振无关隔离器3；
其中，在靠近准直透镜的一侧设置有相配合的第一段插芯4，在靠近耦合透镜的一侧设置有相配合的第二段插芯5，在这种方案中，在光模块的产品耦合时，不仅需要与出射光相匹配，也要考虑到光路的耦合效率。本方案针对硅光模块设计了新型的光学耦合组件，以对称摆放的透镜分别为准直器和耦合器，中间放置隔离器以降低反射光的影响，隔离器选用偏振无关隔离器，在本方案中，由于光路耦合组件Receptacle光路两端均为插芯，因此准直透镜和聚焦透镜为对称摆放，降低回损，提高光路耦合效率，同时因本方案中选择的隔离器为偏振无关隔离器，解决了发光芯片偏振态不确定的问题，并且防止光路反射造成光芯片损伤。
由此可知，本发明是针对硅光模块中光器件的光路耦合结构，光路耦合过程简单易操作，将整个Receptacle与FA通过标准单模光纤相连接，并对准硅光芯片出光位置直接进行光路耦合，耦合效率高，回损低，并且不依赖光源的偏振态，偏振不敏感。在实际的应用中，光路耦合组件主要由无源器件组成，包括：准直透镜、偏振无关隔离器(双折射晶体和法拉第晶体)、聚焦透镜、第一段插芯和第二段插芯。而根据不同的应用场景，可分为以下两种方案：
实施例1：
若光模块中的发光芯片为硅光芯片结构，且硅光芯片出射光束带有一定角度，为了提高光耦合效率，使光纤阵列FA端面切割相匹配的角度。而整个光路耦合组件Receptacle的结构由如图1所示的无源器件组成，其中第一段插芯为斜8度插芯，以补偿偏振无关隔离器造成的光轴偏移，以及降低插芯端面反射光，可直接对准所需耦合光束，然后经过准直透镜形成平行光耦合进偏振无关隔离器，最后由聚焦透镜聚焦耦合至第二段插芯中，而第二段插芯为0°插芯，通过第二段插芯连接尾纤完成光传输，其中准直透镜与聚焦透镜进行耦合时，通过调节环进行激光焊接，可靠性高，在这种方案中，主要考虑了硅光模块中光组件耦合封装，不仅符合光模块的装配需求，也考虑了激光偏振态的问题，同时也减少了耦合能量的损耗，适用于光模块封装的市场需求，同时因第一段插芯端面为斜端面，补偿隔离器光轴的偏移并降低反射光影响，提高耦合效率。
实施例2：
为节约成本，整个Receptacle结构的外形不变，可将准直透镜与聚焦透镜的耦合方式通过粘胶固定，如图2所示，使整个相接触的地方相互嵌套，粘胶溢满表面，其余结构参照方案1的方式不变。
实施例3
若出射光束为普通光束，可直接通过Receptacle结构进行耦合，并利用实施例1或者实施例2的方法对准耦合。
实施例4
将整个Receptacle结构可与硅光芯片出光位置对准，如图3所示，中间经过FA 8的耦合进入标准单模光纤9(G657.B3)中，再通过粘胶固定光纤耦合至斜8度插芯，依次经过准直透镜，偏振无关隔离器，聚焦透镜，最后进入0度插芯连接尾纤传输。在实际的应用中，为了提高FA良率，去掉光纤涂覆层，以孔径为0.127mm玻璃毛细管固定光纤，另外耦合过程中固定整个Receptacle部分，使FA对准硅光芯片出光口进行耦合，并通过胶粘固定。
进一步地，还包括对准直透镜、偏振无关隔离器进行封装的第一连接件，以及对耦合透镜进行封装的第二连接件；
其中，在实施例1中，所述第一连接件与第二连接件的连接方式被配置为采用对准后激光焊接的方式；
在实施例2中所述第一连接件与第二连接件的连接方式被配置为采用嵌套后粘胶固定的方式，以在空间上实现准直光路与聚焦光路的耦合。
进一步的，本发明的Receptacle结构不限于连接FA，也可通过其他方式对准耦合光束；透镜选型也不限于非球透镜，可根据光路设计调整；另外透镜调节环方便与光路耦合和固定透镜，按照具体使用途径具体讨论；本发明中涉及到两段插芯，也可根据实际使用情况，增加端面角度或镀膜的方式提高耦合效率。
本发明的光路耦合组件主要针对硅光模块中的光路耦合部分，由于硅光芯片中光路经由波导传输，光路耦合时再经过光纤，激光的偏振态不确定，因此在光路耦合时需要考虑这一因素，整体硅光模块设计图如图4所示，TX发送端模块和RX接收端模块硅光芯片位于PCB板上，其中TX端经由激光器LD发光，一部分经由背光探测器MPD接收间接观察LD发光情况，另外一部分激光分别依次通过调制器调制，接着由复用器MUX将4路光束合并为一束激光耦合，再通过SOA放大器进行放大出射。本方案中的光路耦合组件不仅符合光模块的装配需求，也考虑了激光偏振态的问题，同时也减少了耦合能量的损耗，适用于光模块封装的市场需求。
本发明设计的偏振无关系统不依赖于光源偏振态的影响，以TX端为例，正向光路如图5所示，正向传播时，经过准直透镜由发散光变为平行光时，偏振无关隔离器相当于一个平行面板，光路顺利传播至下一光组件；当光路中有反向光传播时，如图6所示，偏振无关隔离器相当于一个渥拉斯顿棱镜，反向传输的光线O光和E光发生偏转，无法进入透镜继续传输。
RX端经过上述方案中的任意一种Receptacle结构传输，与TX端光路相反，然后经过单模光纤和FA耦合进硅光芯片，通过DEMUX将一束激光分为波长不同的激光耦合至光电二极管PD。
以上方案只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种光路耦合组件，其特征在于，包括：
在空间上相对设置的准直透镜、耦合透镜；
设置在准直透镜、耦合透镜之间的偏振无关隔离器；
其中，在靠近准直透镜的一侧设置有相配合的第一段插芯，在靠近耦合透镜的一侧设置有相配合的第二段插芯。
2.如权利要求1所述的光路耦合组件，其特征在于，所述第一段插芯、第二段插芯被配置为斜端面插芯或零度插芯。
3.如权利要求2所述的光路耦合组件，其特征在于，所述第一段插芯被配置为斜端面插芯时，其插芯端面设为8度斜面。
4.如权利要求1所述的光路耦合组件，其特征在于，还包括对准直透镜、偏振无关隔离器进行封装的第一连接件，以及对耦合透镜进行封装的第二连接件；
其中，所述第一连接件与第二连接件的连接方式被配置为采用对准后激光焊接的方式，或者采用嵌套后粘胶固定的方式，以在空间上实现准直光路与聚焦光路的耦合。
5.如权利要求1所述的光路耦合组件，其特征在于，在第一连接件与第二连接件采用对准后激光焊接的方式时，通过相配合的调节环实现激光焊接。
6.一种应用如权利要求1-5任一项所述光路耦合组件的光模块，包括接收光路和发射光路，其特征在于，所述发射光路被配置为包括：
用于产生出射光的光电二极管LD；
与LD的输出端相配合的背光探测器MPD以及多个调制器，
与各调制器相配合以将多路光束合并为一束的多路复用器MUX；
将合束后的光束进行放大出射的放大器SOA；
其中，所述MUX和SOA之间设置有相配合的光路耦合组件；
在接收光路中，光路耦合组件将接收的光耦合至硅光芯片中，再通过解复用器DEMUX将一束光分为波长不同的多束耦合至光电二极管PD中，且接收光路中的光路传输与发射光路相反。
7.如权利要求6所述的光模块，其特征在于，在发射光路进行正向传播中时，出射的发散光经过准直透镜变为平行光，偏振无关隔离器相当于一个平行面板，可使平行光顺利传播至下一光组件；
当反射光路中有反向光传播时，偏振无关隔离器相当于一个渥拉斯顿棱镜，反向传输的光线O光和E光发生偏转，无法进入准直透镜中继续传输。
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