CN117200878A - 谐振腔封装结构、光信道监测模块以及通信设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种谐振腔封装结构、光信道监测模块以及通信设备，该谐振腔封装结构包括光纤组件、固定结构和支撑件，光纤组件和支撑件相对设置在固定结构的两端；固定结构内设第一腔体，光纤组件内设光纤，光纤组件穿设在固定结构上，且光纤的光纤端面位于第一腔体内；光纤组件设置光纤端面的一端为光纤组件的第一端，光纤组件的第一端和与光纤组件的第一端相对的第一腔体的内壁之间形成第二腔体，第二腔体用于给光纤射出的光信号提供谐振空间；支撑件内设置接收装置，且接收装置与第二腔体相对应，接收装置用于接收经过第二腔体并从固定结构射出的光信号。本申请实施例提供的谐振腔封装结构的结构简单、体积小，有利于光器件的小型化发展。
Description
技术领域
本申请实施例涉及光器件技术领域，特别涉及一种谐振腔封装结构、光信道监测模块以及通信设备。
背景技术
随着波分复用(Wavelength Division Multiple，WDM)网络(简称为波分网络)的发展，波分网络设备的应用也越来越广泛。波分网络设备中，在光源、可重构的光分插复用器(Reconfigurable Optical Add Drop Multiplexer，ROADM)、光放大器(OpticalAmplifier，OA)等节点，需要增加光信道监测模块(Optical performance monitor，OPM)，对WDM的光信号的光功率、波长、光信噪比(Optical Signal Noise Ratio，OSNR)等指标质量进行测量，并反馈给系统，实现闭环监控。
相关技术中，OPM一般采用微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)转镜方案，如图1所示，MEMS转镜方案中，WDM的光信号从光纤1射出后，经过光栅2色散后得到不同波长的光，不同波长的光经过一个透镜3后达到MEMS转镜4，调节MEMS转镜4的角度可将特定波长的光反射后到接收装置5，从而实现对不同波长的光监测。然而，MEMS转镜方案中的转角范围有限，从而导致可监控的WDM波长范围受到限制。因此，相关技术中提出了一种谐振腔的方案，如图2所示，在该谐振腔方案中，谐振腔包括压电陶瓷10、两个基板11、11’，两块玻璃板12、12’，两个准直器13、13’；其中，所述基板11的两侧分别设置有所述玻璃板12和所述准直器13，所述基板11’的两侧分别设置有所述玻璃板12’和所述准直器13’；所述基板11设置所述玻璃板12的一侧和所述基板11’设置所述玻璃板12’的一侧相对设置，且所述玻璃板12和所述玻璃板12’之间具有间隙，压电陶瓷10围设在所述基板11和所述基板11’之间，以使在所述基板11和所述基板11’之间形成谐振腔17。使用时，WDM的光信号从光纤14进入准直器13中，经过谐振腔17后从准直器13’中射入光纤15中，最后通过光纤15将光信号射入接收装置16。
然而，上述谐振腔方案中的谐振腔结构复杂、体积较大，不利于光器件的小型化发展。
发明内容
本申请实施例提供了一种谐振腔封装结构、光信道监测模块以及通信设备，其中，该谐振腔封装结构的结构简单、体积小，有利于光器件的小型化发展。
本申请实施例第一方面提供一种谐振腔封装结构，该谐振腔封装结构包括：光纤组件、固定结构和支撑件，所述光纤组件和所述支撑件相对设置在所述固定结构的两端；其中，所述固定结构内设第一腔体，所述光纤组件内设置有光纤，所述光纤组件穿设在所述固定结构上，且所述光纤的光纤端面位于所述第一腔体内；所述光纤组件设置所述光纤端面的一端为所述光纤组件的第一端，所述光纤组件的第一端和与所述光纤组件的第一端相对的所述第一腔体的内壁之间形成第二腔体，所述第二腔体用于给所述光纤射出的光信号提供谐振的空间；所述支撑件内设置接收装置，且所述接收装置与所述第二腔体相对应，所述接收装置用于接收经过所述第二腔体并从所述固定结构射出的光信号。
本申请实施例提供的谐振腔封装结构，通过将固定结构设置成内部具有第一腔体的结构，可以为光纤组件的设置提供空间，进而为光纤组件射出的光信号提供谐振空间；通过将光纤组件直接穿设在固定结构上，并使光纤端面设置在第一腔体内，从而使光纤端面可以直接和固定结构的内壁之间形成第二腔体，其中，第二腔体可以用于给光纤射出的光信号提供谐振空间，相对于相关技术中，将光纤射出的光信号先经过一个准直器进入一块玻璃板，然后再进入谐振腔的结构，本申请实施例中的谐振腔封装结构不仅结构简单，而且体积小，有利于光器件的小型化发展；另外，通过在支撑件内设置接收装置，可以将从固定结构内射出的光信号接收，且从固定结构内射出的光信号无需通过准直器以及光纤就可以直接进入接收装置内，相对于相关技术中，需要将经过谐振的光信号通过一段光纤后再进入接收装置中，本申请实施例中的谐振腔封装结构接收到的光信号的差损更小，从而可以提高接收装置接收到的光信号的光功率，另外，还可以进一步减小谐振腔封装结构的尺寸，提高谐振腔封装结构的集成度。
在一种可选的实现方式中，所述固定结构与所述光纤端面相对的内壁上设置有高反射膜；所述高反射膜在所述光纤中心轴线方向上的正投影至少覆盖所述光纤端面；所述光纤组件的第一端和所述高反射膜之间形成所述第二腔体。
通过在固定结构与光纤端面相对的内壁上设置高反射膜，由于高反射膜的反射率较高，所以这样可以提高与光纤端面相对的固定结构的内壁的反射率，即，提高了第二腔体的一个反射壁的反射率，由于光纤射出的光信号在第二腔体内会产生谐振，所以当第二腔体的一个反射壁的反射率越高，则可以将更多与所需的特定波长的光信号波长接近的光信号反射至第二腔体内，并在第二腔体内振荡，进而使经过第二腔体能够筛选出的特定波长的光信号的精细度更高，即可以降低经过第二腔体后筛选出来特定波长的光信号的误差。
在一种可选的实现方式中，所述固定结构朝向所述支撑件的一面设置有第一透镜；其中，所述第一透镜与所述第二腔体相对应；所述第一透镜背离所述固定结构的一面与所述接收装置相对设置；所述第一透镜用于将经过所述第二腔体并从所述固定结构输出的光信号耦合后射入所述接收装置。
通过设置第一透镜，然后将第一透镜与第二腔体相对应，并与接收装置相对设置，这样可以使经过第二腔体射出的特定波长的光信号，能够通过第一透镜后进入接收装置，第一透镜可以将从第二腔体射出的特定波长的光信号进行耦合后在进入接收装置，这样可以降低差损，并提高进入接收装置的光信号的光功率。
在一种可选的实现方式中，所述接收装置面向所述第一透镜的一面上设置有入射位置；经过所述第一透镜耦合的光信号从所述入射位置射入所述接收装置。
在一种可选的实现方式中，所述第一透镜和所述接收装置之间存在间隙，所述间隙用于给经过所述第一透镜的光信号提供耦合空间。
通过在第一透镜和接收装置之间设置一个间隙，可以为经过第一透镜的光信号提供耦合空间，进而提高进入接收装置的光信号的光功率。
在一种可选的实现方式中，所述光纤端面上设有第二透镜；其中，所述第二透镜和与所述第二透镜相对的所述第一腔体的内壁之间形成所述第二腔体；所述第二透镜用于将所述光纤射出的光信号耦合。
通过在光纤端面上设置第二透镜，可以将从光纤射出的光信号经过耦合后再进入第二腔体，这样可以使从光纤端面射出的光信号在一个更窄的空间内谐振，这样可以在不增加第一透镜和接收装置的宽度的情况下，增加第一透镜和接收装置的容差，从而可以提高接收装置接收到的光信号的光功率，进而提高谐振腔封装结构的效率。
在一种可选的实现方式中，所述第二透镜为自聚焦透镜。
在一种可选的实现方式中，所述固定结构包括顶壁、底壁和可伸缩结构；其中，所述顶壁和所述底壁相对设置，所述可伸缩结构围设在所述顶壁和所述底壁之间，以使在所述顶壁、所述底壁以及所述可伸缩结构之间形成所述第一腔体；所述光纤组件设置在所述固定结构的所述顶壁或所述底壁上；所述可伸缩结构用于改变所述顶壁和所述底壁之间的距离，以使所述第一腔体和所述第二腔体在所述顶壁到所述底壁方向上的长度可变。
通过在固定结构的顶壁和底壁之间设置可伸缩结构，可以使固定结构的顶壁和底壁之间的距离可以改变，由于第一腔体和第二腔体均位于固定结构的顶壁和底壁之间，所以通过改变可伸缩结构的长度，可以改变第一腔体和第二腔体的在顶壁到底壁方向上的长度可变，这样就可以通过改变第一腔体和第二腔体的长度，来改变谐振腔封装结构所筛选的光信号的波长，进而可以使该谐振腔封装结构可以筛选不同特定波长的光信号，进而提高该谐振腔封装结构的适用性。
在一种可选的实现方式中，所述可伸缩结构为压电陶瓷；其中，所述压电陶瓷上设置有第一电引脚，所述第一电引脚用于与控制电路电连接。
通过将可伸缩结构设置为压电陶瓷，由于压电陶瓷的频率稳定性好，精度高及适用频率范围宽，而且体积小、不吸潮、寿命长、抗干扰性好，因此，可以提高谐振腔封装结构的稳定性以及抗干扰性。
在一种可选的实现方式中，所述可伸缩结构的材料为热敏材料；其中，所述热敏材料的尺寸随温度的变化而变化。
在一种可选的实现方式中，所述光纤组件和接收装置的数量均为多个；其中，一个所述光纤组件对应一个所述接收装置；多个所述光纤组件间隔设置在所述固定结构的同一侧，且每个所述光纤组件的光纤端面均位于所述第一腔体内；每个所述光纤组件的第一端和与该所述光纤组件的第一端相对的所述第一腔体的内壁之间均形成一个所述第二腔体。
通过设置多个光纤组件和接收装置，可以使固定结构内具有多个第二腔体，从而可以使该谐振腔封装结构同时对多个光纤组件发出的光信号进行滤波，从而可以提高该谐振腔封装结构的效率。
在一种可选的实现方式中，所述支撑件的外侧设置有至少一个第二电引脚；其中，每个所述接收装置均对应至少一个所述第二电引脚，部分所述第二电引脚用于接地，部分所述第二电引脚与所述接收装置电连接。
通过设置接收装置，可以将从第二腔体内射出的光信号转换成电信号，通过设置第二电引脚，可以将接收装置的电信号引出至谐振腔封装结构的外侧，以便与其它器件连接。
在一种可选的实现方式中，所述支撑件上设置有内部线路，所述内部线路用于将所述第二电引脚和所述接收装置电连接。
通过设置内部线路，以便使接收装置和第二电引脚点连接。
在一种可选的实现方式中，所述内部线路的一端与所述第二电引脚电连接，另一端与所述接收装置通过连接线电连接。
在一种可选的实现方式中，所述连接线为金线。
通过将连接线设置为金线，从而可以提高接收装置和内部线路之间的导电性，另外，金线的延展性好，且柔韧性好，从而可以保证接收装置和内部线路之间的连接稳定性。
在一种可选的实现方式中，所述第二电引脚为柔性电路板或金属引脚。
在一种可选的实现方式中，所述支撑件的材料为陶瓷。
通过将支撑件的材料设置为陶瓷，由于陶瓷的机械强度高、耐磨性好、耐腐蚀性好，从而可以提高谐振腔封装结构的使用寿命。
在一种可选的实现方式中，所述接收装置为光电二极管。
通过将接收装置设置为光电二极管，以使接收装置可以将光信号转换为电信号。
在一种可选的实现方式中，所述光纤组件内设置有至少一根所述光纤。
在一种可选的实现方式中，所述光纤组件还包括插芯和外管；其中，所述插芯围设在所述光纤的外侧，所述外管围设在所述插芯的外侧，且所述插芯的第一端和所述光纤端面均位于所述第一腔体内；所述外管位于所述固定结构的外侧，且与所述固定结构固定连接。
通过将光纤组件设置为包括插芯和外管的结构，其中，插芯可以保护光纤，并使光纤可以通过插芯固定在固定结构上，并使光纤端面可以位于第一腔体内；通过设置外管可以方便将光纤组件固定在固定结构的一端。
本申请实施例第二方面提供一种光信道监测模块，至少包括第一方面任一所述的谐振腔封装结构。
本申请实施例中的光信道监测模块，通过设置第一方面的谐振腔封装结构，由于谐振腔封装结构的结构简单、体积小，从而可以大大缩小光信道监测模块的体积，有利于光器件的小型化发展。
本申请实施例第三方面提供一种通信设备，至少包括第二方面的光信道监测模块，或者至少包括第一方面任一所述的谐振腔封装结构。
本申请实施例中的通信设备通过设置第一方面的谐振腔封装结构或第二方面的光信道监测模块，不但可以使该通信设备具有监测光信号的光功率、波长、光信噪比(Optical Signal Noise Ratio，OSNR)等指标质量的功能，还可以缩小该通信设备的体积，提高该通信设备的集成度，有利于通信设备的小型化发展。
附图说明
图1是一种MEMS转镜的结构示意图；
图2是一种第二腔体的结构示意图；
图3A是本申请一实施例提供的一种谐振腔封装结构的结构示意图；
图3B是本申请一实施例提供的一种谐振腔封装结构的另一种结构示意图；
图4是一种谐振腔的光线传播的示意图；
图5是本申请一实施例提供的又一种谐振腔封装结构的结构示意图；
图6是一种谐振腔的光波的频率响应示意图；
图7是本申请一实施例提供的再一种谐振腔封装结构的结构示意图；
图8是一种谐振腔的光波的频率响应示意图；
图9是本申请一实施例提供的再一种谐振腔封装结构的结构示意图；
图10是一种自聚焦透镜的光线传播示意图；
图11是本申请一实施例提供的再一种谐振腔封装结构的结构示意图；
图12是一种光信道监测模块的应用系统示意图。
附图标记说明：
1，14，15，231-光纤；2-光栅；3-透镜；4-MEMS转镜；
5，16，221-接收装置； 10-压电陶瓷； 11，11’-基板； 12，12’-玻璃板；
13，13’-准直器； 17，240-第二腔体；
200-谐振腔封装结构； 210-固定结构； 211-顶壁； 212-底壁；
213-第一腔体； 214-可伸缩结构； 2141-第一电引脚； 215-高反射膜；
220-支撑件； 222-内部线路； 223-第二电引脚； 224-连接线；
225-第一透镜； 226-间隙； 230-光纤组件； 2311-光纤端面；
232-插芯； 233-外管； 234-第二透镜； 250-第三腔体；
230a-光纤组件的第一端； 227-焊球。
具体实施方式
本申请的实施方式部分使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释，而非旨在限定本申请。
除非上下文另有要求，否则，在整个说明书和权利要求书中，术语“包括(comprise)”及其其他形式例如第三人称单数形式“包括(comprises)”和现在分词形式“包括(comprising)”被解释为开放、包含的意思，即为“包含，但不限于”。在说明书的描述中，术语“一个实施例(one embodiment)”、“一些实施例(some embodiments)”、“示例性实施例(exemplary embodiments)”、“示例(example)”或“一些示例(some examples)”等旨在表明与该实施例或示例相关的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施例或示例中。上述术语的示意性表示不一定是指同一实施例或示例。此外，所述的特定特征、结构、材料或特点可以以任何适当方式包括在任何一个或多个实施例或示例中。
此外，本申请中，“前”、“后”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。
在本申请实施例中，“和/或”，仅仅是一种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。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
随着波分复用网络的法阵，波分网络设备的应用也越来越广发，在波分完了设备中，通常需要设置光信道监测模块，来对波分复用光信号的光功率、波长、光信噪比等指标质量进行监测，并反馈给系统，实现闭环监控。
相关技术中，一般采用微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)转镜方案，然而，MEMS转镜方案中的转角范围有限，从而导致可监控的WDM波长范围受到限制。因此，相关技术中提出了一种谐振腔的方案，然而相关技术中的谐振腔存在结构复杂、体积较大，不利于光器件的小型化发展的问题。
为了解决谐振腔结构复杂、体积较大的问题，本申请实施例中提供了一种结构简单、体积较小的谐振腔封装结构、光信道监测模块以及通信设备。
以下对本申请实施例的谐振腔封装结构的具体结构进行详细说明。
图3A是本申请一实施例提供的一种谐振腔封装结构200的结构示意图。如图3A所示，本申请实施例提供一种谐振腔封装结构200，该谐振腔封装结构200可以包括：光纤组件230、固定结构210和支撑件220，光纤组件230和支撑件220相对设置在固定结构210的两端；其中，固定结构210内设第一腔体213，光纤组件230穿设在固定结构210上，光纤组件230的第一端230a位于第一腔体213内，并且光纤组件230的第一端230a和与光纤组件230的第一端230a相对的第一腔体213的内壁之间形成第二腔体240；支撑件220内设置有接收装置221，并且该接收装置221与光纤组件230相对应，接收装置221用于接收从固定结构210内射出的光信号。
示例性的，光纤组件230可以包括光纤231、插芯232和外管233，其中，插芯232围设在光纤231的外侧，外管233围设在插芯232的外侧，且插芯232的第一端和光纤231的光纤端面2311均位于光纤组件230的第一端230a，且均位于第一腔体213内；外管233位于固定结构210的外侧，且与固定结构210固定连接。
其中，光纤组件230内的光纤231的数量包括但不限于图中所示的一根。光纤组件230内的光纤231的数量至少为一根，并且每根光纤231均可以封装在塑料护套(图中未示出)中，使得光纤231能够弯曲而不至于断裂。多根光纤231可以以光纤束(即多根光纤围成一束光纤)的形式设置在光纤组件230中；或者，可以以光纤带(即多根光纤并列排布)的形式设置在光纤组件230中；当然，也可以以光纤阵列(Fiber Array，FA))的形式设置在光纤组件230中。对于光纤组件230中的光纤的排布形式在本实施例中不作具体限定，只要是设置有光纤231即可。另外，光纤231可以为多模光纤也可以为单模光纤，对于光纤的种类在本申请实施例中，不作具体限定。
其中，光纤231和插芯232之间可以通过粘接或焊接的方式固定连接，插芯232和外管233之间的可以通过粘接或焊接的方式固定连接，插芯232和固定结构210之间可以通过粘接或焊接的方式固定连接，外管233和固定结构210之间可以通过粘接、焊接等方式固定连接，对于光纤231和插芯232之间、插芯232和外管233之间、插芯232和固定结构210之间以及外管233和固定结构210之间的连接方式，在本实施例中均不作具体限定。
示例性的，光纤组件230中的插芯232可以为陶瓷插芯232，陶瓷插芯232可以固定光纤231，使光纤端面2311可以直接伸入第一腔体213内，相对于图2中的谐振腔，本实施例中的谐振腔封装结构200就可以省去准直器13以及玻璃板12，这样可以大大缩小谐振腔封装结构200的体积，另外，陶瓷插芯232还可以保证光纤231的通信质量。
示例性的，光纤组件230中的外管233可以为玻璃管，玻璃管的热稳定性好，不易变形，从而可以保证该谐振腔封装结构200在使用中不易变形，进而提高该谐振腔封装结构200的使用寿命。
在本实施例中，光纤组件230的第一端230a和与光纤组件230的第一端230a相对的固定结构210的内壁之间相互平行，并且，光纤组件230的第一端230a可以为平面或曲面，且光纤组件230的第一端230a的反射率较高；固定结构210与光纤组件230的第一端230a相对的内壁可以为平面或曲面，且固定结构210与光纤组件230的第一端230a相对的内壁的反射率较高，且具备一定的透射率。
如图4所示，两个平行的镜片之间可以形成谐振腔，部分光信号经过谐振腔后可以从谐振腔中射出，部分光信号则在谐振腔内产生振荡。因此可以用该谐振腔筛选光信号，例如，可以筛选波长为谐振腔的腔长L的整数倍的光信号。
在本实施例中，在光纤组件230的第一端230a和与光纤组件230的第一端230a相对的固定结构210的内壁之间可以形成谐振腔，即第二腔体240可以作为谐振腔，也就是说，第二腔体240可以为进入第二腔体240内的光信号提供谐振空间。
为了方便描述，在本实施例中，将第二腔体240靠近光纤组件230的一端作为第二腔体240的输入端，将第二腔体240靠近固定结构210的一端作为第二腔体240的输出端，将固定结构210顶壁211到底壁212之间的距离作为谐振腔封装结构200的高度方向。第二腔体240的输入端和输出端均具有反射功能，且第二腔体240的输出端还具有透射功能，以使光信号在第二腔体240内振荡后输出特定波长的光信号。
当在光纤组件230中的光纤231内输入的光信号时，光信号可以从光纤端面2311射入第二腔体240中，通过在第二腔体240的两个端面之间产生振荡后，得到传播方向一致、频率和相位相同的特定波长的光信号，然后从固定结构210与光纤组件230的第一端230a相对的一侧射出，也就是说，光纤组件230的光信号在通过第二腔体240后可以得到特定波长的光信号。特定波长的光信号进入接收装置221，接收装置221可以将接收到的特定波长的光信号转换成电信号。
需要说明的是，光信号在第二腔体240中振荡时，光信号的谐振空间可以占据整个第二腔体240，也可以只占据第二腔体240的部分腔体。例如，光信号只在光纤端面2311和固定结构210相对的部分腔体内振荡。所以说，第二腔体240可以作为该谐振腔封装结构200的谐振腔，光纤端面2311和光纤端面2311与固定结构210相对内壁之间形成的第三腔体250也可以作为谐振腔。对于谐振腔的具体范围在本申请实施例中不作具体限定，因为光在反射、折射或衍射过程中可能会出现偏移，因此，只要是光信号可以在第二腔体240内产生振荡，并可以从第二腔体240的输出端输出特定波长的光信号即可。
继续参见图3A所示，在本实施例中，固定结构210可以包括顶壁211、底壁212和可伸缩结构214；其中，顶壁211和底壁212相对设置，可伸缩结构214围设在顶壁211和底壁212之间，且可伸缩结构214的一端和顶壁211固定连接，另一端和底壁212固定连接，以使在顶壁211、底壁212以及可伸缩结构214之间形成第一腔体213。其中，可伸缩结构214和顶壁211以及底壁212之间的连接方式可以为粘接、焊接、铆接、紧固件连接等，在本实施例中，对于可伸缩结构214和顶壁211以及底壁212之间的固定方式不作具体限定。
在一些实施例中，固定结构210的顶壁211上可以设置有通孔(图中未标出)，光纤组件230的第一端230a穿设在顶壁211的通孔中，光纤组件230的外管233固定在顶壁211的外侧，以使光纤组件230的第一端230a可以位于第一腔体213内；支撑件220设置在固定结构210的底壁212的外侧，支撑件220内设置有接收装置221，并且该接收装置221与光纤组件230相对应，接收装置221用于接收从固定结构210的底壁212上射出的光信号。
当然，在另外一些实施例中，也可以在固定结构210的底壁212上设置通孔，光纤组件230的第一端230a穿设在底壁212的通孔中，光纤组件230的外管233固定在底壁212的外侧，以使光纤组件230的第一端230a可以位于第一腔体213内；支撑件220设置在固定结构210的顶壁211的外侧，支撑件220内设置有接收装置221，并且该接收装置221与光纤组件230相对应，接收装置221用于接收从固定结构210的顶壁211上射出的光信号。
下面以光纤组件230设置在顶壁211上，支撑件220设置在底壁212上为例进行说明。
在本实施例中，光纤组件230的第一端230a可以伸出顶壁211一段距离(如图3A中所示的位置)；当然光纤组件230的第一端230a也可以与顶壁211面向第一腔体213的一面平齐，在这种情况下，当光纤组件230的第一端230a和底壁212在光纤231的中心轴线方向上的正投影重合时，第一腔体213就是第二腔体240；另外，光纤组件230的第一端230a还可以位于通孔的孔径中。因此，光纤组件230的第一端230a的位置可以根据具体的要求具体设定，在本实施例中对于光纤组件230的第一端230a的位置不作具体限定。
当然，光纤组件230的第一端230a的位置不同，可以使固定结构210的顶壁211和底壁212之间的距离不同，从而使固定结构210的体积不同，进而导致谐振腔封装结构200的体积不同，也就是说，通过将光纤组件230的第一端230a设置在不同的位置，可以改变谐振腔封装结构200的体积。因此，对于光纤组件230的第一端230a的设置位置在本申请实施例中不作具体限定，只要是光纤端面2311可以位于第一腔体213内即可。
在一些实施例中，固定结构210的顶壁211和底壁212可以为玻璃板结构，其中，玻璃板结构反射率较高，且具有一定的透射率，所以可以满足谐振腔的要求；另外，玻璃板的结构稳定，不易变形，可以有效延长谐振腔封装结构200的使用寿命。其中，顶壁211和底壁212可以为膨胀系数较小的玻璃板或者是零膨胀玻璃板，这样可以保证固定结构210的结构更加稳定，进一步延长谐振腔封装结构200的使用寿命。
继续参见图3A所示，支撑件220设置在固定结构210的底壁212的外侧，并且在支撑件220内与固定结构210的底壁212相对的一端设置有接收装置221，该接收装置221与光纤组件230的第一端230a相对应，并且光纤端面2311在顶壁211到底壁212的方向上的正投影位于接收装置221上，接收装置221用于接收经过第二腔体240后从固定结构210的底壁212射出的光信号，并将该光信号转换为电信号。示例性的，接收装置221可以为光电二极管。
在本实施例中，通过在支撑件220内设置接收装置221，可以将从固定结构210内射出的光信号接收，且从固定结构内射出的光信号无需通过准直器以及光纤就可以直接进入接收装置内，相对于相关技术中，需要将经过谐振的光信号通过一段光纤后再进入接收装置中，本申请实施例中的谐振腔封装结构200接收到的光信号的差损更小，从而可以提高接收装置221接收到的光信号的光功率，另外，还可以进一步减小谐振腔封装结构200的尺寸，提高谐振腔封装结构200的集成度。
其中，支撑件220的外侧设置有至少一个第二电引脚223；其中，一个接收装置221均对应至少一个第二电引脚223，部分第二电引脚223用于接地，部分第二电引脚223与接收装置221电连接。当接收装置221的数量为多个时，多个接收装置221可以共用一个第二电引脚223，也可以每个接收装置221均设置一个接地的第二电引脚223，对于第二电引脚223的数量在本实施例中不作具体限定。
通过设置接收装置221，可以将从第二腔体240内射出的光信号转换成电信号，通过设置第二电引脚223，可以将接收装置221的电信号引出至谐振腔封装结构200的外侧，以便与其它器件连接。
示例性的，支撑件220上设置有内部线路222，内部线路222用于将第二电引脚223和接收装置221电连接；内部线路222的一端与第二电引脚223电连接，另一端与接收装置221通过连接线224电连接。其中，连接线224为金线。当然，在另外一些实施例中，如图3B所示，还可以使用倒装芯片(Flip chip)的方式将接收装置221和内部线路222之间通过焊球227焊接连接，其中，焊球227的可以为锡球、金球等，只要是能够方便焊接，且导电即可。这样就不需要设置连接线224，可以节省一部分线路，降低成本，另外，还可以使支撑件的结构更加简单。对于接收装置221和内部线路222之间的连接方式在本申请实施例中不作具体限定。
通过设置内部线路222，以便使接收装置221和第二电引脚223点连接；通过将连接线224设置为金线，从而可以提高接收装置221和内部线路222之间的导电性，另外，金线的延展性好，且柔韧性好，从而可以保证接收装置221和内部线路222之间的连接稳定性。示例性的，第二电引脚223可以为柔性电路板，或者是金属引脚等，第二电引脚223可以通过焊接等方式固定连接在支撑件220上。支撑件220可以通过粘接、焊接等方式与固定结构210固定连接，对于支撑件220和固定结构210之间的连接方式，在本申请实施例中不作具体限定。
在一种可选的实现方式中，支撑件220的材料可以为陶瓷。通过将支撑件220的材料设置为陶瓷，由于陶瓷的机械强度高、耐磨性好、耐腐蚀性好，从而可以提高谐振腔封装结构200的使用寿命。当然，在另外一些实施例中，支撑件220的材料还可以为金属材料。
在一种可选的实现方式中，固定结构210的底壁212靠近支撑件220的一面还可以设置第一透镜225，其中，第一透镜225与第二腔体240相对应；第一透镜225背离固定结构210的一面与接收装置221相对设置；第一透镜225用于将经过第二腔体240并从固定结构210输出的光信号耦合后射入接收装置221。
示例性的，接收装置221面向第一透镜225的一面上设置有入射位置；经过第一透镜225耦合的光信号从入射位置射入接收装置221；第一透镜225和接收装置221之间存在间隙226，其中，该间隙的高度可以为h，该间隙226用于给经过第一透镜225的光信号提供耦合空间。
通过设置第一透镜225，并将第一透镜225与第二腔体240相对应，且与接收装置221相对设置，这样可以使经过第二腔体240射出的特定波长的光信号，通过第一透镜225后再进入接收装置221，第一透镜225用于将从第二腔体240射出的特定波长的光信号进行耦合后再进入接收装置221。这样可以降低差损，并提高进入接收装置221的光信号的光功率。通过在第一透镜225和接收装置221之间设置一个间隙226h，可以为经过第一透镜225的光信号提供耦合空间，进而提高进入接收装置221的光信号的光功率。
其中，第一透镜225可以为普通透镜，第一透镜225可以通过粘接或一体成型等方式固定在固定结构210的底壁212上。
当然，在一些实施例中，如图5所示，还可以将第一透镜225设置在接收装置221上，也就是说，接收装置221自带第一透镜225。其中，第一透镜225和接收装置221之间存在间隙226，该间隙226用于给经过第一透镜225的光信号提供耦合空间。第一透镜225可以通过焊接、粘接等方式设置在接收装置221上，当然，也可以通过设置其它连接件使第一透镜225固定在接收装置221上，对于第一透镜225和接收装置221之间的连接方式，在本实施例中，不作具体限定。另外，第一透镜225和固定结构210的底壁212之间可以间隙配合，或者是接触连接，对于第一透镜225和固定结构210的底壁212之间的配合关系在本实施例中不作具体限定。
通过在接收装置221上直接设置第一透镜225，这样可以简化固定结构210的结构，另外，在装配时，第一透镜225不需要与固定结构210的底壁212装配，只需要跟随接收装置221一起安装在支撑件220内就可以了，这样可以节省装配的时间，提高生产效率。
另外，在支撑件220内还可以设置线性阻抗放大器(Transimpedance Amplifier，TIA)，其中，接收装置221可以和TIA电连接，TIA可以和内部线路222电连接。通过在支撑件220内设置线性阻抗放大器，从而可以将接收装置221转换成的电信号进行放大后再进入支撑件220的内部线路222，然后通过第二电引脚223引出。
当然，在另外一些实施例中，还可以在支撑件220内设置其它部件，以使接收装置221和内部线路222以及第二电引脚223之间更好的连接，对此，在本申请实施例中，不作具体限定。
需要说明的是，如图6所示，谐振腔的相邻两个谐振频率的间距，即自由光谱区(Free Spectral Range，FSR)可以通过以下公式计算。
即，FSR＝C/2nL；其中，C为真空中的光速；n为中间介质折射率，如中间介质为空气，则n近似为1；L为谐振腔两个端面之间的距离，即谐振腔的腔长。
由上述公式可知，FSR的公式可知，通过调节谐振腔的腔长L或介质折射率的大小，可以改变相邻两个谐振频率的间距，即，改变干涉峰的位置，进而实现可调谐滤波器的功能。
由于第一腔体213内的介质设置完毕以后不易改变，因此可以通过改变谐振腔的腔长L来改变干涉峰的位置，进而实现可调谐滤波器的功能。
在本实施例中，通过将光纤组件230设置在固定结构210的顶壁211或底壁212上，并在固定结构210的顶壁211和底壁212之间设置可伸缩结构214，这样就可以通过改变可伸缩结构214的高度，来改变第二腔体240的高度L1(即谐振腔的腔长)。也即，改变了谐振腔的腔长，这样可以使该谐振腔封装结构200可以实现可调谐滤波器的功能，进而可以利用同一个谐振腔封装结构200实现筛选多个不同波长的光信号。
示例性的，可伸缩结构214可以为压电陶瓷，其中，压电陶瓷上设置有第一电引脚2141，第一电引脚2141用于与控制电路电连接。通过将可伸缩结构214设置为压电陶瓷，由于压电陶瓷的频率稳定性好，精度高及适用频率范围宽，而且体积小、不吸潮、寿命长、抗干扰性好，因此，可以提高谐振腔封装结构200的稳定性以及抗干扰性。
在另外一些实施例中，可伸缩结构214的材料还可以为热敏材料；其中，热敏材料的尺寸随温度的变化而变化，例如，温度越高体积越大，或者是温度越低体积越大等。这样通过改变温度，即可实现改变可伸缩结构214的尺寸，进而使第二腔体240的高度得到改变。另外，可伸缩结构214还可为微机电系统，或者是其它的可伸缩的机械结构，例如，可伸缩套管等结构，对于可伸缩结构214的具体结构在本申请实施例中不作具体限定。
如图7所示，在一些实施例中，还可在第二腔体240的输出端，即固定结构210的底壁212上设置高反射膜215，其中，高反射膜215在光纤231中心轴线方向上的正投影至少覆盖光纤端面2311；以使在光纤组件230的第一端230a和高反射膜215之间形成第二腔体240。
通过在固定结构210与光纤端面2311相对的内壁上设置高反射膜215，由于高反射膜215的反射率较高，所以这样可以提高第二腔体240的输出端的反射率。
如图8所示，传输系数的数值降为最大值的一半对应的频带宽度ΔF(3dB带宽ΔF)的计算公式如下：
其中，R为谐振腔的反射率。由上述公式可知，R越大，ΔF越窄，得到的光信号的精细度越大。
示例性的，R的取值范围可以是0-1中的任意数值，在本申请实施例中，对应R的具体数值不作具体限定。
所以在本实施例中，通过在固定结构210的底壁212上设置高反射膜215可以提高第二腔体240输出端的反射率，可以降低经过第二腔体240后射出的光信号的带宽，进而使经过第二腔体240后射出的光信号的精细度更高一些，也就是，降低了经过第二腔体240后筛选出来特定波长的光信号的误差。
示例性的，高反射膜215可以覆盖整个固定结构210的底壁212朝向第一腔体213的一面，这样方便加工。当然，在一些实施例中，也可以将高反射膜215只设置在与光纤组件230的第一端230a相对的部分底壁212上，这样可以节约一些高反射膜215；另外，还可以将高反射膜215设置在与光纤端面2311相对的部分底壁212上，即第三腔体250位于固定结构210底壁212上的一端。对于高反射膜215的设置范围，在本申请实施例中不作具体限定，只要是设置高反射膜215的技术方案均属于本申请技术方案的保护范围。
在一些实施例中，高反射膜215可以通过粘接、镀膜等方式固定在固定结构210的底壁212上，对于高反射膜215和固定结构210之间的连接方式，在本申请实施例中不作具体限定。
在一种可能的实现方式中，如图9所示，在光纤端面2311的第一端还可以设置第二透镜234，其中，第二透镜234和与第二透镜234相对的第一腔体213的内壁之间形成第二腔体240；第二透镜234用于将光纤231射出的光信号耦合。这样可以使从光纤端面2311射出的光信号经过耦合后再进入第二腔体240，这样可以使从光纤端面2311射出的光信号在一个更窄的空间内谐振，这样可以在不增加第一透镜225和接收装置221的宽度的情况下，增加第一透镜225和接收装置221的容差，从而可以提高接收装置221接收到的光信号的光功率，进而提高谐振腔封装结构200的效率。
示例性的，第二透镜234可以通过粘接等方式与光纤组件230的第一端230a固定连接，并且第二透镜234至少完全覆盖光纤231的光纤端面2311，这样就可以将从光纤231中射出的光信号进行耦合。需要说明的是，对于第二透镜234的折射率以及其他参数不作具体限定，具体情况可以具体限定。
示例性的，第二透镜234可以为自聚焦透镜，如图10所示，自聚焦透镜可以使光信号在自聚焦透镜中就完成耦合，这样可以降低光信号在介质中传播时产生的差损，进而提高接收装置221接收到的光信号的效率。通过将第二透镜234设计为自聚焦透镜，可以降低光纤端面2311射出的光信号的差损，进而提高谐振腔封装结构200的效率；另外，通过将第二透镜234设计为自聚焦透镜，可以进一步缩小第二腔体240的高度L1，进而缩小谐振腔封装结构200的体积。
需要说明的是，第二腔体240的高度L1的数值为微米级别，所以这个第二腔体240的高度非常的小。图中所示的高度并不代表实际中高度，因此，图中的结构对于本申请实施例的保护范围不够成限制。
在一种可选的实现方式中，如图11所示，光纤组件230和接收装置221的数量均可以为多个(图中示出了两个)；其中，一个光纤组件230对应一个接收装置221；多个光纤组件230间隔设置在固定结构210的同一侧，且每个光纤组件230的光纤端面2311均位于第一腔体213内；每个光纤组件230的第一端230a和与该光纤组件230的第一端230a相对的第一腔体213的内壁之间均形成一个第二腔体240。
通过设置多个光纤组件230和接收装置221，可以使固定结构210内具有多个第二腔体240，从而可以使该谐振腔封装结构200同时对多个光纤组件230发出的光信号进行滤波，从而可以在对谐振腔封装结构200的体积影响不大的前提下，提高该谐振腔封装结构200的效率。其中，光纤组件230可以为不设置第二透镜234的光纤组件230，也可以为设置第二透镜234的光纤组件230，固定结构210的底壁212上可以设置高反射膜215，也可以不设置高反射膜215，支撑件220内可以设置第一透镜225，也可以不设置第一透镜225，具体可以根据具体情况设置。
需要说明的是，位于同一个谐振腔封装结构200内的不同第二腔体240的高度L1和L2均相同，进而可以使该谐振腔封装结构200可以筛选出同一特定波长的光信号。当然在需要筛选出不同波长的光信号的时候，也可以将同一个谐振腔封装结构200内的不同第二腔体240的高度L1和L2设置的不同，具体可以根据具体情况设定，在本实施例中不作具体限定。
需要说明的是，当设置多个光纤组件230时，支撑件220上的第二电引脚223的数量需要和接收装置221的数量相对应，以使每个接收装置221的电信号均可以被引出。
本申请实施例第二方面提供一种光信道监测模块，可以包括第一方面的谐振腔封装结构200。如图12所示，在光信道监测模块的应用系统中，光信道监测模块可以用于对WDM光信号的光功率、波长、OSNR等指标质量进行测量，并反馈给系统，实现闭环监控。其中光信道监测模块用于对系统中的WDM、ROADM、OA进行监测。
本申请实施例中的光信道监测模块，通过设置第一方面的谐振腔封装结构200，由于谐振腔封装结构200的结构简单、体积小，从而可以大大缩小光信道监测模块的体积，有利于光器件的小型化发展。
本申请实施例第三方面提供一种通信设备，至少包括第一方面的谐振腔封装结构200，或者第二方面的光信道监测模块。本申请实施例中的通信设备通过设置第一方面的谐振腔封装结构200，或者是第二方面的光信道监测模块，均可以使该通信设备具有监测光信号的光功率、波长、光信噪比(Optical Signal Noise Ratio，OSNR)等指标质量的功能，还可以缩小该通信设备的体积，提高该通信设备的集成度，有利于通信设备的小型化发展。
在一些实施例中，通信设备可以为单板、波分网络设备，示例性的，波分网络设备可以为光传送网(Optical Transimmision Network，OTN)设备，OTN设备可以为密集型光波复用(Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM)、光分插复用器(opticaladd-dropmultiplexer，OADM)、光交叉连接交换机、光放设备、光控设备等。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
本申请实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
Claims (22)
1.一种谐振腔封装结构，其特征在于，包括：光纤组件(230)、固定结构(210)和支撑件(220)，所述光纤组件(230)和所述支撑件(220)相对设置在所述固定结构(210)的两端；其中，
所述固定结构(210)内设第一腔体(213)，所述光纤组件(230)内设置有光纤(231)，所述光纤组件(230)穿设在所述固定结构(210)上，且所述光纤(231)的光纤端面(2311)位于所述第一腔体(213)内；
所述光纤组件(230)设置所述光纤端面(2311)的一端为所述光纤组件(230)的第一端，所述光纤组件(230)的第一端和与所述光纤组件(230)的第一端相对的所述第一腔体(213)的内壁之间形成第二腔体(240)，所述第二腔体(240)用于给所述光纤(231)射出的光信号提供谐振的空间；
所述支撑件(220)内设置接收装置(221)，且所述接收装置(221)与所述第二腔体(240)相对应，所述接收装置(221)用于接收经过所述第二腔体(240)并从所述固定结构(210)射出的光信号。
2.根据权利要求1所述的谐振腔封装结构，其特征在于，所述固定结构(210)与所述光纤端面(2311)相对的内壁上设置有高反射膜(215)；
所述高反射膜(215)在所述光纤(231)中心轴线方向上的正投影至少覆盖所述光纤端面(2311)；
所述光纤组件(230)的第一端和所述高反射膜(215)之间形成所述第二腔体(240)。
3.根据权利要求1或2所述的谐振腔封装结构，其特征在于，所述固定结构(210)朝向所述支撑件(220)的一面设置有第一透镜(225)；其中，
所述第一透镜(225)与所述第二腔体(240)相对应；
所述第一透镜(225)背离所述固定结构(210)的一面与所述接收装置(221)相对设置；
所述第一透镜(225)用于将经过所述第二腔体(240)并从所述固定结构(210)输出的光信号耦合后射入所述接收装置(221)。
4.根据权利要求3所述的谐振腔封装结构，其特征在于，所述接收装置(221)面向所述第一透镜(225)的一面上设置有入射位置；
经过所述第一透镜(225)耦合的光信号从所述入射位置射入所述接收装置(221)。
5.根据权利要求4所述的谐振腔封装结构，其特征在于，所述第一透镜(225)和所述接收装置(221)之间存在间隙(226)，所述间隙(226)用于给经过所述第一透镜(225)的光信号提供耦合空间。
6.根据权利要求1-5任一所述的谐振腔封装结构，其特征在于，所述光纤端面(2311)上设有第二透镜(234)；其中，
所述第二透镜(234)和与所述第二透镜(234)相对的所述第一腔体(213)的内壁之间形成所述第二腔体(240)；
所述第二透镜(234)用于将所述光纤(231)射出的光信号耦合。
7.根据权利要求6所述的谐振腔封装结构，其特征在于，所述第二透镜(234)为自聚焦透镜。
8.根据权利要求1-7任一所述的谐振腔封装结构，其特征在于，所述固定结构(210)包括顶壁(211)、底壁(212)和可伸缩结构(214)；其中，
所述顶壁(211)和所述底壁(212)相对设置，所述可伸缩结构(214)围设在所述顶壁(211)和所述底壁(212)之间，以使在所述顶壁(211)、所述底壁(212)以及所述可伸缩结构(214)之间形成所述第一腔体(213)；
所述光纤组件(230)设置在所述固定结构(210)的所述顶壁(211)或所述底壁(212)上；
所述可伸缩结构(214)用于改变所述顶壁(211)和所述底壁(212)之间的距离，以使所述第一腔体(213)和所述第二腔体(240)在所述顶壁(211)到所述底壁(212)方向上的长度可变。
9.根据权利要求8所述的谐振腔封装结构，其特征在于，所述可伸缩结构(214)为压电陶瓷；其中，
所述压电陶瓷上设置有第一电引脚(2141)，所述第一电引脚(2141)用于与控制电路电连接。
10.根据权利要求8所述的谐振腔封装结构，其特征在于，所述可伸缩结构(214)的材料为热敏材料；其中，
所述热敏材料的尺寸随温度的变化而变化。
11.根据权利要求1-10任一所述的谐振腔封装结构，其特征在于，所述光纤组件(230)和接收装置(221)的数量均为多个；其中，
一个所述光纤组件(230)对应一个所述接收装置(221)；
多个所述光纤组件(230)间隔设置在所述固定结构(210)的同一侧，且每个所述光纤组件(230)的光纤端面(2311)均位于所述第一腔体(213)内；
每个所述光纤组件(230)的第一端和与该所述光纤组件(230)的第一端相对的所述第一腔体的内壁之间均形成一个所述第二腔体(240)。
12.根据权利要求1-11任一所述的谐振腔封装结构，其特征在于，所述支撑件(220)的外侧设置有至少一个第二电引脚(223)；其中，
每个所述接收装置(221)均对应至少一个所述第二电引脚(223)，部分所述第二电引脚(223)用于接地，部分所述第二电引脚(223)与所述接收装置(221)电连接。
13.根据权利要求12所述的谐振腔封装结构，其特征在于，所述支撑件(220)上设置有内部线路(222)，所述内部线路(222)用于将所述第二电引脚(223)和所述接收装置(221)电连接。
14.根据权利要求13所述的谐振腔封装结构，其特征在于，所述内部线路(222)的一端与所述第二电引脚(223)电连接，另一端与所述接收装置(221)通过连接线(224)电连接。
15.根据权利要求14所述的谐振腔封装结构，其特征在于，所述连接线(224)为金线。
16.根据权利要求12-15任一所述的谐振腔封装结构，其特征在于，所述第二电引脚(223)为柔性电路板或金属引脚。
17.根据权利要求1-16任一所述的谐振腔封装结构，其特征在于，所述支撑件(220)的材料为陶瓷。
18.根据权利要求1-17任一所述的谐振腔封装结构，其特征在于，所述接收装置(221)为光电二极管。
19.根据权利要求1-18任一所述的谐振腔封装结构，其特征在于，所述光纤组件(230)内设置有至少一根所述光纤(231)。
20.根据权利要求19所述的谐振腔封装结构，其特征在于，所述光纤组件(230)还包括插芯(232)和外管(233)；其中，
所述插芯(232)围设在所述光纤(231)的外侧，所述外管(233)围设在所述插芯(232)的外侧，所述插芯(232)的第一端和所述光纤端面(2311)均位于所述第一腔体(213)内；
所述外管(233)位于所述固定结构(210)的外侧，且与所述固定结构(210)固定连接。
21.一种光信道监测模块，其特征在于，至少包括权利要求1-20任一所述的谐振腔封装结构。
22.一种通信设备，其特征在于，至少包括权利要求21所述的光信道监测模块，或者，至少包括权利要求1-20任一所述的谐振腔封装结构。
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