CN115728881A

CN115728881A - 光模块及光处理方法

Info

Publication number: CN115728881A
Application number: CN202111020953.0A
Authority: CN
Inventors: 段明慧
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2021-09-01
Filing date: 2021-09-01
Publication date: 2023-03-03
Also published as: WO2023030463A1

Abstract

本发明实施例涉及光通信技术领域，公开了一种光模块，包括集成芯片、光发生单元、光纤连接单元和光电处理单元，所述集成芯片与所述光发生单元、所述光纤连接单元和所述光电处理单元耦合，所述集成芯片上集成有调制单元和光分离单元；所述调制单元用于将所述光发生单元产生的光调制后输出至所述光分离单元；所述光分离单元用于将所述调制单元调制后的光输出至所述光纤连接单元，并将从所述光纤连接单元输入的光输出至所述光电处理单元。本发明实施例还公开了一种光处理方法。本发明实施例公开的光模块及光处理方法，可以缩小800G光模块的体积，提高其可靠性。

Description

光模块及光处理方法

技术领域

本申请实施例涉及光通信领域，特别涉及一种光模块及光处理方法。

背景技术

随着光通信行业的高速发展和通信技术的更新与升级，光模块作为构建现代高速信息网络的基础，在光通信行业中起到中枢的作用，其发展越来越受到重视。

目前，光模块的速率要求越来越高，在光芯片速率提高的基础上，光通道的数量也在不断增加，以保证光模块的传输速率，如现在走在前端的800G光模块光路采用的是收发各8通道来保证传输速率。然而，在传统的光路设计方案中，800G光模块是经过多个分立元件的耦合而成，体积较大，可靠性较低。

发明内容

本申请实施例的主要目的在于提出一种光模块及光处理方法，可以缩小800G光模块的体积，提高其可靠性。

为实现上述目的，本申请实施例提供了一种光模块，包括集成芯片、光发生单元、光纤连接单元和光电处理单元，所述集成芯片与所述光发生单元、所述光纤连接单元和所述光电处理单元耦合，所述集成芯片上集成有调制单元和光分离单元；所述调制单元用于将所述光发生单元产生的光调制后输出至所述光分离单元；所述光分离单元用于将所述调制单元调制后的光输出至所述光纤连接单元，并将从所述光纤连接单元输入的光输出至所述光电处理单元。

为实现上述目的，本申请实施例还提供了一种光处理方法，应用于集成芯片，集成芯片集成有调制单元和光分离单元，光处理方法包括：利用调制单元将光发生单元产生的光调制后输出至光分离单元；利用光分离单元将调制后的光输出至光纤连接单元，并利用光分离单元将从光纤连接单元输入的光输出至光电处理单元。

本申请提出的光模块，通过将调制单元和光分离单元集成在集成芯片上，再将光发生单元、光纤连接单元和光电处理单元与集成芯片进行耦合。由于调制单元和光分离单元集成在集成芯片上，因此可以有效地缩小光模块的体积，减少分立元件之间的耦合；同时，将调制单元和光分离单元集成在集成芯片上，可以避免分立元件之间耦合因高温等因素导致的不稳定，从而提高了光模块(包括800G光模块)的可靠性。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定。

图1是本发明实施例提供的光模块的一结构示意图；

图2是本发明实施例提供的光模块的另一结构示意图；

图3是本发明实施例提供的光模块的又一结构示意图；

图4是本发明实施例提供的光模块的又一结构示意图；

图5是本发明实施例提供的光模块的又一结构示意图；

图6是相关技术中800G光模块的部分结构示意图；

图7是相关技术中800G光模块的另一部分结构示意图；

图8是图6与图7合成的800G光模块的结构示意图；

图9是本发明实施例提供的光模块方案实现的800G光模块的结构示意图；

图10是本发明实施例提供的光处理方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本申请各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本申请的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。

在一个实施例中，涉及一种光模块100，如图1所示，包括集成芯片101、光发生单元102、光纤连接单元103和光电处理单元104；集成芯片101与光发生单元102、光纤连接单元103和光电处理单元104耦合，集成芯片101上集成有调制单元1011和光分离单元1012，调制单元1011用于将光发生单元102产生的光调制后输出至光分离单元1012；光分离单元1012用于将调制单元1011调制后的光输出至光纤连接单元103，并将从光纤连接单元103输入的光输出至光电处理单元104。

其中，光纤连接单元102可以为插芯，调制单元1011可以为调制器芯片，光分离单元1012可以为环形耦合器、微环谐振器或环形器等，以上仅为各单元的示例说明，并不以此为限。进一步地，当光模块的光路有多个通道时，光分离单元1012还可以为阵列形式，例如为环形耦合器阵列。

由于调制单元1011和光分离单元1012是集成在集成芯片上101的，因此可以有效地缩小光模块100的体积，减少分立元件之间的耦合；同时，将调制单元1011和光分离单元1012集成在集成芯片101上，可以避免分立元件之间耦合因高温等因素导致的不稳定，从而提高光模块100的可靠性。

在一个具体的例子中，集成芯片101为硅光集成芯片，即集成芯片101是采用硅光技术实现的芯片。通过采用硅光技术，可以将调制单元1011和光分离单元1012集成在芯片上的同时，将光模块100大部分的光路在芯片上实现，提高光模块100的集成度和光模块100产品的可靠性。

在一个具体的例子中，如图2所示，光发生单元102包括光源产生子单元1021和光分路子单元1022，光分路子单元1022与集成芯片101耦合，光分路子单元1022用于将光源产生子单元1021产生的光分路后输出至调制单元1011。

在一个具体的例子中，如图3所示，光发生单元102包括光源产生子单元1021和光分路子单元1022，光分路子单元1022集成在集成芯片101上，光源产生子单元1021与集成芯片101耦合，光分路子单元1022用于将光源产生子单元1021产生的光分路后输出至调制单元1011。

在以上两个具体的例子中，光源产生子单元1021可以为光源芯片，光分路子单元1022可以为光分路器，同样地，以上仅为两个子单元的示例说明，并不以此为限。在图2示例中，光发生单元102涉及的耦合，包括了光源产生子单元1021与光分路子单元1022之间的耦合和光分路子单元1022与集成芯片101之间的耦合两处耦合；而在图3示例中，光发生单元102的耦合，由于光分路子单元1022集成在集成芯片101上，因此只需要光源产生子单元1021与集成芯片101之间的耦合这一处耦合即可。可以看出，图3示例通过将光分路子单元1022集成在集成芯片101上，可以进一步降低光模块100中分立元件之间的耦合度，缩小光模块100的体积，提高光模块100产品的可靠性。

在一个具体的例子中，如图4所示，光电处理单元104包括光电转换子单元1041和光电流处理子单元1042，光电转换子单元1041与集成芯片101耦合，光电转换子单元1041用于将光分离单元1012输入的光转换为光电流输出至光电流处理子单元1042。

在一个具体的例子中，如图5所示，光电处理单元104包括光电转换子单元1041和光电流处理子单元1042，光电转换子单元1041集成在集成芯片101上，光电流处理子单元1042与集成芯片101耦合，光电转换子单元1041用于将光分离单元1012输入的光转换为光电流输出至光电流处理子单元1042。

在以上两个具体的例子中，光电转换子单元1041可以为PD芯片，光电流处理子单元1042可以为跨阻放大器TIA(Trans-impedance amplifier)，用于对光电流进行处理，同样地，以上仅为两个子单元的示例说明，并不以此为限。在图4示例中，光电处理单元104涉及的耦合，包括了光电转换子单元1041与光电流处理子单元1042之间的耦合和光电转换子单元1041与集成芯片101之间的耦合这两处耦合；而在图5示例中，光电处理单元104的耦合，由于光电转换子单元1041集成在集成芯片101上，因此只需要光电流处理子单元1042与集成芯片101之间的耦合这一处耦合即可。可以看出，图5示例通过将光电转换子单元1041集成在集成芯片101上，可以进一步降低光模块100中分立元件之间的耦合度，缩小光模块100的体积，提高光模块100产品的可靠性。

应当说明的是，图3示例是将光分路子单元1022集成在集成芯片101上，图5示例是将光电转换子单元1041集成在集成芯片101上，实际应用中，可以将光分路子单元1022和光电转换子单元1041同时集成到集成芯片101上，从而进一步降低光模块100中分立元件之间的耦合度，缩小光模块100的体积，提高光模块100产品的可靠性。

本发明实施例提供的光模块100，在具体应用中，可以为400G光模块或800G光模块等具有多通道的光模块。在一个具体的例子中，光源产生子单元1021包括第一光源芯片和第二光源芯片，光分路子单元1022包括第一光分路器和第二光分路器，第一光分路器和第二光分路器分别用于将第一光源芯片和第二光源芯片产生的光分为多路输出至调制单元1011。例如，第一光分路器和第二光分路器可以为1：4的光分路器，从而将第一光分路器和第二光分路器的光分为8路，实现800G光模块收发各8通道的光路传输方案。

在一个具体的例子中，调制单元1011为调制器芯片，调制器芯片用于将第一光分路器和第二光分路器输出的光调制后输出至光分离单元1012。通过调制器芯片对第一光分路器和第二光分路器输出的光进行调制，可以将业务信号加载至光中，实现相应的业务功能。

下面以800G光模块为例，进一步说明本发明实施例提供的光模块100。

请参考图6，其为相关技术中800G光模块的一部分，包括MT插芯1*12、8路光纤BD(双向)、环形谐振器阵列、8路发射端光纤BDTX和8路接收端光纤BDRX；8收8发的光通过MT插芯1*12的8个通道输入输出，MT插芯1*12的8个通道中的每个通道包含1输入光与1输出光，输入光与输出光的波长分别为1270nm/1330nm或1330nm/1270nm；输入光或输出光通过8路光纤BD与环形谐振器阵列耦合，环形谐振器阵列能实现对波长为1330nm的光的透射和波长为1270nm的光谐振，或者实现对波长为1270nm的光的透射和波长为1330nm的光的谐振，分离出的8路发射光和8路入射光分别与8路发射端光纤BDTX和8路接收端光纤BDRX耦合。请参考图7，其为相关技术中800G光模块的另一部分，包括光源芯片1、光源芯片2、光分路器1、光分路器2、调制器芯片、PD芯片阵列和跨阻放大器，光分路器1和光分路器2均为1：4的光分路器，光源芯片1(laser1)与光源芯片2(laser2)提供对应波长的光功率，光源芯片1与光源芯片2分别与光分路器1和光分路器2耦合，光分路器1和光分路器2将光源芯片1与光源芯片2的光各分成4路(共8路)，输出给8路调制器芯片；PD芯片阵列接收图6中环形谐振器输出的光，将光转化成光电流输出给跨阻放大器TIA进行光电流处理，将图6与图7耦合完成后可以得到图8完整的光模块。

请参考图9，其为本发明实施例提供的光模块100方案实现的800G光模块的结构示意图，包括MT插芯1*12、光源芯片1、光源芯片2、跨阻放大器TIA和集成芯片，集成芯片集成有光分路器1、光分路器2、调制器芯片、环形耦合器和PD芯片阵列；光分路器1和光分路器2为1：4光分路器，将光源芯片1和光源芯片2的光各分成4路(共8路)，输出给8路调制器芯片，8路调制器芯片将8路光调制后通过环形耦合器阵列输出至插芯1*12；环形耦合器将从插芯输入的光输出至PD芯片阵列，片上PD芯片阵列将环形耦合器输入的光转换为光电流输出给跨阻放大器TIA进行光电流处理。在图9示例中，只需要将MT插芯1*12、光源芯片1、光源芯片2和跨阻放大器TIA与集成芯片耦合即可，可以实现一次耦合封装。

在图6-图8所示的相关技术的800G光模块，由于其是由众多分立元件耦合而成，在耦合时需要精确的对准设备，因此工艺门槛较高，设计比较复杂；而且，由于在耦合过程中需要使用光学胶进行固定，而光学胶在高温等环境下容易发生位移，因此容易导致800G光模块的性能受到影响，可靠性较低。在图9所示的800G光模块，由于大部分光路是通过集成芯片来实现的，集成度高，相比分立元件可以有效缩小光模块的体积；而且，大部分光路通过集成芯片来实现，可以使光模块在高温等环境下性能比较稳定，从而提高了光模块的可靠性。

在一个实施例中，涉及一种光处理方法，应用于集成芯片，在接收到光发生单元产生的光时，对光发生单元产生的光进行调制，并将调制后的光输出至光纤连接单元；在接收到光纤连接单元输入的光时，将光纤连接单元输入的光输出至光电处理单元。

本发明实施例提供的光处理方法的具体流程如图10所示，包括以下步骤：

S201：在接收到光发生单元产生的光时，对光发生单元产生的光进行调制，并将调制后的光输出至光纤连接单元。

S202：在接收到光纤连接单元输入的光时，将光纤连接单元输入的光输出至光电处理单元。

进一步地，在S201中，对光发生单元产生的光进行调制，可以包括：

将光发生单元产生的光进行分路；

将业务信号加载至分路后的光中。

进一步地，在S202中，将从光纤连接单元输入的光输出至光电处理单元，可以包括：

将从光纤连接单元输入的光转换为光电流；

将转换后的光电流输出至光电处理单元。

本发明实施例提供的光处理方法，通过集成芯片对光进行处理，在接收到光发生单元产生的光时，对光发生单元产生的光进行调制，并将调制后的光输出至光纤连接单元；在接收到光纤连接单元输入的光时，将光纤连接单元输入的光输出至光电处理单元。由于集成芯片可以对接收到的光发生单元产生的光进行调制后输出至光纤连接单元，因此集成芯片可以实现光模块的调制功能；由于集成芯片可以在调制后的光输出至光纤连接单元的同时，将光纤连接单元输入的光输出至光电处理单元，因此集成芯片可以实现光模块的光分离功能；由于集成芯片集成了光模块的调制功能和光分离功能，可以替代传统方案中的与调制功能和光分离功能相应的分立元件，因此可以有效地缩小光模块的体积，减少分立元件之间的耦合；同时，将调制功能和光分离功能集成在集成芯片上，可以避免分立元件之间耦合因高温等因素导致的不稳定，从而提高光模块(包括800G光模块)的可靠性。

不难发现，本实施例为与前述设备的实施例相对应的方法实施例，本实施例可与前述设备的实施例互相配合实施。前述设备的实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在前述设备的实施例中。

此外，本领域技术人员可以理解，上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施例是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims

1.一种光模块，其特征在于，包括集成芯片、光发生单元、光纤连接单元和光电处理单元，所述集成芯片与所述光发生单元、所述光纤连接单元和所述光电处理单元耦合，所述集成芯片上集成有调制单元和光分离单元；

所述调制单元用于将所述光发生单元产生的光调制后输出至所述光分离单元；

所述光分离单元用于将所述调制单元调制后的光输出至所述光纤连接单元，并将从所述光纤连接单元输入的光输出至所述光电处理单元。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光发生单元包括光源产生子单元和光分路子单元，所述光分路子单元与所述集成芯片耦合，所述光分路子单元用于将所述光源产生子单元产生的光分路后输出至所述调制单元。

3.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光发生单元包括光源产生子单元和光分路子单元，所述光分路子单元集成在所述集成芯片上，所述光源产生子单元与所述集成芯片耦合，所述光分路子单元用于将所述光源产生子单元产生的光分路后输出至所述调制单元。

4.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光电处理单元包括光电转换子单元和光电流处理子单元，所述光电转换子单元与所述集成芯片耦合，所述光电转换子单元用于将所述光分离单元输入的光转换为光电流输出至所述光电流处理子单元。

5.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光电处理单元包括光电转换子单元和光电流处理子单元，所述光电转换子单元集成在所述集成芯片上，所述光电流处理子单元与所述集成芯片耦合，所述光电转换子单元用于将所述光分离单元输入的光转换为光电流输出至所述光电流处理子单元。

6.根据权利要求1-5任一项所述的光模块，其特征在于，所述集成芯片为硅光集成芯片。

7.根据权利要求1-5任一项所述的光模块，其特征在于，所述光分离单元为环形耦合器、微环谐振器或环形器。

8.一种光处理方法，其特征在于，应用于集成芯片，所述光处理方法包括：

在接收到光发生单元产生的光时，对所述光发生单元产生的光进行调制，并将调制后的光输出至光纤连接单元；

在接收到所述光纤连接单元输入的光时，将所述光纤连接单元输入的光输出至光电处理单元。

9.根据权利要求8所述的光处理方法，其特征在于，所述对所述光发生单元产生的光进行调制，包括：

将所述光发生单元产生的光进行分路；

将业务信号加载至分路后的光中。

10.根据权利要求8或9所述的光处理方法，其特征在于，所述将从所述光纤连接单元输入的光输出至光电处理单元，包括：

将从所述光纤连接单元输入的光转换为光电流；

将转换后的光电流输出至所述光电处理单元。