CN206270551U - 一种高速光发射器件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高速光发射器件，包括以阵列分布的第一激光器、第二激光器、第三激光器和第三激光器，对应各自激光器并以纵向设置成同一直线的第一准直透镜、第二准直透镜、第三准直透镜和第四准直透镜，位于各直透镜上方并把四路光路合成一路光束的合波器，与合成一路光束纵向设置成同一直线的聚焦透镜和合成一路光束经聚焦透镜耦合进入的光口；第一激光器、第二激光器、第三激光器和第三激光器并联连接有激光器驱动电路，激光器驱动电路连接有供电的电源。4个激光器各自的激光芯片发出的光经过各自的准直透镜准之后射入合波器合成为一路光束，再经过聚焦透镜，耦合进入同一光口处，构成一个完整4通道的高速光发射器件。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光纤通信技术领域，尤其涉及一种基于薄膜滤波片的多波长合波器构成、用于发射光信号的高速光发射器件。
背景技术
在高速数据通信领域中，由于电传输的速率瓶颈，对于传输速率要求在40/100Gbps速率的光纤通信网络，为了保障数据能够长距离高速传输，其普遍采用的解决方案是将4路不同波长的光信号复用于单模光纤中进行传输，在接收端再解复用出这4个波长。这样，每个波长通道的信号速率只需达到10/25Gbps，即可满足40/100Gbps的信号传输速率要求。常用的波长标准有CWDM（中心波长为1271nm，1291nm，1311nm，1331nm，每通道需要13nm带宽）和LAN-WDM（1295.56nm，1300.05nm，1304.58nm，1309.14nm，每通道需要大约2.07nm带宽）。为了更有效的利用带宽，新的间隔0.8nm的DWDM标准也在讨论中。
薄膜滤波片（TFF）技术是目前被普遍采用的实现这种4个波长光信号复用/解复用的技术方案之一。目前最常用的构成4个波长合波/分波的合波器/分波器，其包含有在一个侧面镀有增透膜（AR Coating）和全反射膜（HR Coating）的斜方棱镜，和在另一个侧面贴装的4个TFF膜片，构成一个整体称为波分复用/解复用组件（WDM Block）。工作原理简述如下：每个波长对应的膜片只可以让该波长通过，并反射其它波长的光。波长4可以透过相对应的TFF4膜片，在全反射膜处被发射到波长3对应的TFF3膜片位置。TFF3使波长3透过并反射波长4，在此处形成波长3和4的合波。这两个波长再经过全发射膜的反射被反射到波长2对应的TFF2膜片位置。同上的道理在TFF2处形成三个波长的合波。如此往返直至形成四个波长的合波。这样的合波过程可以称为之字合波。经过合波的四个波长在增透膜出射出并经过隔离器。隔离器的作用是防止光发射器件中的反射光波干扰光发射元器件的工作状态，比如激光器。使用隔离器要求经过合波后的光波的偏振方向相同，而通过上述原理经过合波的光的偏振状态在每一个TFF膜片处都没有被改变而可以满足这一要求。因为光路的可逆原理，同样的光路在去除隔离器后可以被用作分波器。在分波器中因为入射光的偏振是随机的，不能满足隔离器对偏振的要求，所以要去除隔离器。
尽管上述方案的合波/分波组件原理简单，结构明了，但由于4个波长光束通过的光学路径不同，对于相同准直的光出射后光斑大小不同，后续的耦合效率就不同，影响出光功率的一致性；更重要的是第4个波长光束经过了多次反射，对位置和角度控制非常敏感，因此激光器芯片、准直透镜以及膜片位置微小的偏移如热膨胀等都会造成光束的不稳定，导致出光丢失；这些问题对于光发射器件中的合波影响尤其明显。
而针对此，有另一种解决方案的出现，此方案为采用45度TFF膜片的设计。该45度TFF膜片在合波时要求两个波长具有较大的波长间隔，所以这种方案对于CWDM这种波长间隔20nm左右的标准是适用的，但是对LAN-WDM和DWDM等波长间隔较小的标准不适用。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服上述现有技术的缺点，提供一种高速光发射器件，该高速光发射器件属于光通信40G/100G OSA 高速器件的模块产品，能够解决4个波长光束合波的光路稳定问题，能够适用于LAN-WDM和DWDM等波长间隔较小的标准，能够完成对N个（典型4个）激光器发出的N（典型4个）条不同波长的光束进行汇聚，在满足信号的多通道传输要求的同时，通过减少光波的反射次数而大大减小了光波的传播路径，稳定了光路；而且之字合波可以选择TFF膜片的角度来满足各种波长间隔的要求。由于光路光程短便于稳定光路，尺寸小便于构成小尺寸的器件与模块，因此可广泛适用于各种波长标准。该高速光发射器件与配合的高速光接收器件可构成高速光收/发一体模块，如40G QSFP LR4, 100GCFP2/CFP4，100G QSFP28等。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高速光发射器件，包括以阵列分布的第一激光器、第二激光器、第三激光器和第三激光器，对应各自激光器并以纵向设置成同一直线的第一准直透镜、第二准直透镜、第三准直透镜和第四准直透镜，位于各直透镜上方并把四路光路合成一路光束的合波器，与合成一路光束纵向设置成同一直线的聚焦透镜和合成一路光束经聚焦透镜耦合进入的光口；所述的第一激光器、第二激光器、第三激光器和第三激光器并联连接有激光器驱动电路，激光器驱动电路连接有供电的电源。4个激光器各自的激光芯片发出的光经过各自的准直透镜准之后射入合波器合成为一路光束，再经过聚焦透镜，耦合进入同一光口处，构成一个完整4通道的高速光发射器件。
进一步的，所述的合波器包括隔离器、位于隔离器下方并以Y轴为中心线对称设置的第一斜方棱镜和第二斜方棱镜，以及位于隔离器上方的偏振合波器、1/2波片和正方棱镜；第一斜方棱镜底部设有平行设置并位于同一平面的第一TFF膜和第二TFF膜，第二斜方棱镜底部设有平行设置并位于同一平面的第三TFF膜和第四TFF膜；第一斜方棱镜顶部设有与第一TFF膜平行对应偏向同一侧设置并位于同一平面的第一全反射膜和设有与第二TFF膜平行对应偏向同一侧设置并位于同一平面的第一增透膜；第二斜方棱镜顶部设有与第三TFF膜平行对应偏向同一侧设置并位于同一平面的第二全反射膜和设有与第三TFF膜平行对应偏向同一侧设置并位于同一平面的第二增透膜；第二斜方棱镜设有与隔离器成45度设置的第三全反射膜。
进一步的，所述第一斜方棱镜和第二斜方棱镜的光路均为之字合波的光波光路，两组光波光路的偏振方向相同并通过同一隔离器。
该合波器采用4组波长，波长1/2和波长3/4各经过一个之字合波形成两组光波，此时两组光波偏振方向相同，通过同一片隔离器，之后波长3/4的合波经过一45度全反射膜片反射进入1/2波片使偏振方向旋转90度。因而波长3/4的偏振方向与波长1/2的偏振方向正交，可以通过偏振合波器后可形成四个波长的合波。这种结构中最长路经的光波只在之字合波处被反射三次，远少于全部使用之字合波时的七次反射。
进一步的，所述的光口为光纤或适配器接口。
综上所述，本实用新型的高速光发射器件属于光通信40G/100G OSA 高速器件的模块产品，能够解决4个波长光束合波的光路稳定问题，能够适用于LAN-WDM和DWDM等波长间隔较小的标准，能够完成对N个（典型4个）激光器发出的N（典型4个）条不同波长的光束进行汇聚，在满足信号的多通道传输要求的同时，通过减少光波的反射次数而大大减小了光波的传播路径，稳定了光路；而且之字合波可以选择TFF膜片的角度来满足各种波长间隔的要求。由于光路光程短便于稳定光路，尺寸小便于构成小尺寸的器件与模块，因此可广泛适用于各种波长标准。该高速光发射器件与配合的高速光接收器件可构成高速光收/发一体模块，如40G QSFP LR4, 100G CFP2/CFP4，100G QSFP28等。
附图说明
图1是本实用新型实施例1的一种高速光发射器件的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例1所描述的一种高速光发射器件，如图1所示，包括以阵列分布的第一激光器16、第二激光器17、第三激光器18和第三激光器19，对应各自激光器并以纵向设置成同一直线的第一准直透镜20、第二准直透镜21、第三准直透镜22和第四准直透镜23，位于各直透镜上方并把四路光路合成一路光束的合波器24，与合成一路光束纵向设置成同一直线的聚焦透镜25和合成一路光束经聚焦透镜耦合进入的光口26；所述的第一激光器、第二激光器、第三激光器和第三激光器并联连接有激光器驱动电路27，激光器驱动电路连接有供电的电源28。4个激光器各自的激光芯片发出的光经过各自的准直透镜准之后射入合波器合成为一路光束，再经过聚焦透镜，耦合进入同一光口处，构成一个完整4通道的高速光发射器件。
该合波器包括隔离器15、位于位于隔离器下方并以Y轴为中心线对称设置的第一斜方棱镜1和第二斜方棱镜2，以及位于隔离器上方的偏振合波器3、1/2波片4和正方棱镜5；第一斜方棱镜底部设有平行设置并位于同一平面的第一TFF膜6和第二TFF膜7，第二斜方棱镜底部设有平行设置并位于同一平面的第三TFF膜8和第四TFF膜9；第一斜方棱镜顶部设有与第一TFF膜平行对应偏向同一侧设置并位于同一平面的第一全反射膜10和设有与第二TFF膜平行对应偏向同一侧设置并位于同一平面的第一增透膜11；第二斜方棱镜顶部设有与第三TFF膜平行对应偏向同一侧设置并位于同一平面的第二全反射膜12和设有与第三TFF膜平行对应偏向同一侧设置并位于同一平面的第二增透膜13；第二斜方棱镜设有与隔离器成45度设置的第三全反射膜14。
该第一斜方棱镜和第二斜方棱镜的光路均为之字合波的光波光路，两组光波光路的偏振方向相同并通过同一隔离器。
该合波器采用4组波长，波长1/2和波长3/4各经过一个之字合波形成两组光波，此时两组光波偏振方向相同，通过同一片隔离器，之后波长3/4的合波经过一45度全反射膜片反射进入1/2波片使偏振方向旋转90度。因而波长3/4的偏振方向与波长1/2的偏振方向正交，可以通过偏振合波器后可形成四个波长的合波。这种结构中最长路经的光波只在之字合波处被反射三次，远少于全部使用之字合波时的七次反射。
该光口为光纤或适配器接口。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的结构作任何形式上的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种高速光发射器件，其特征在于，包括以阵列分布的第一激光器、第二激光器、第三激光器和第三激光器，对应各自激光器并以纵向设置成同一直线的第一准直透镜、第二准直透镜、第三准直透镜和第四准直透镜，位于各直透镜上方并把四路光路合成一路光束的合波器，与合成一路光束纵向设置成同一直线的聚焦透镜和合成一路光束经聚焦透镜耦合进入的光口；所述的第一激光器、第二激光器、第三激光器和第三激光器并联连接有激光器驱动电路，激光器驱动电路连接有供电的电源。
2.根据权利要求1所述的一种高速光发射器件，其特征在于，所述的合波器包括隔离器、位于隔离器下方并以Y轴为中心线对称设置的第一斜方棱镜和第二斜方棱镜，以及位于隔离器上方的偏振合波器、1/2波片和正方棱镜；第一斜方棱镜底部设有平行设置并位于同一平面的第一TFF膜和第二TFF膜，第二斜方棱镜底部设有平行设置并位于同一平面的第三TFF膜和第四TFF膜；第一斜方棱镜顶部设有与第一TFF膜平行对应偏向同一侧设置并位于同一平面的第一全反射膜和设有与第二TFF膜平行对应偏向同一侧设置并位于同一平面的第一增透膜；第二斜方棱镜顶部设有与第三TFF膜平行对应偏向同一侧设置并位于同一平面的第二全反射膜和设有与第三TFF膜平行对应偏向同一侧设置并位于同一平面的第二增透膜；第二斜方棱镜设有与隔离器成45度设置的第三全反射膜。
3.根据权利要求2所述的一种高速光发射器件，其特征在于，所述第一斜方棱镜和第二斜方棱镜的光路均为之字合波的光波光路，两组光波光路的偏振方向相同并通过同一隔离器。
4.根据权利要求3所述的一种高速光发射器件，其特征在于，所述的光口为光纤或适配器接口。
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