CN207704069U - 基于awg波分复用单纤双向光收发模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于AWG波分复用单纤双向光收发模块，其包括封装壳体和设置在封装壳体中的光引擎，光引擎包括光单元和电单元，光单元包括：AWG芯片、激光器DFB阵列、探测器PIN阵列、带有插芯的毛细管，AWG芯片为矩形AWG光波导芯片，AWG芯片的一端为44.5‑46°研磨界面，AWG芯片的另一端为8°界面，AWG芯片的8°界面与带有插芯的毛细管连接，毛细管与AWG芯片连接的一端为8°研磨角，插芯将单纤双向光收发模块与外部跳线对接。本实用新型制备出来的光收发模块传输速率为100Gbps～112Gbps，传输距离大于10km，功耗低于1.5W，性能可靠，传输稳定。
Description
技术领域
本实用新型涉及光器件的制造领域，尤其是涉及一种基于AWG波分复用技术的单纤双向光收发模块。
背景技术
目前，现代信息网络中，通过扩展速率通信网络传输容量来增大光纤通信已成为主流，光收发模块是核心的光电电子设备，其广泛的应用在广域网 (WAN)、城域网(MAN)、局域网(LAN)等众多领域中，并且随着技术的发展，需要越来越多类中的光收发模块来满足信息网络的需求，并且随着要求的提高，光收发模块的复杂性也越来越高。
用户对光模块需求的多样性：低成本、高速率、小型化、低功耗、远距离等特性，然而满足这些特性的光模块加工精度与数量存在严重矛盾，虽然经过多年的摸索，但这种类型的光收发模块大规模加工问题一直是大数据、云计算以及BAT类系统产能的瓶颈。因此，在光器件制造领域中，需要一种加工方法提高光模块的加工精度和效率的方法，来解决需求量和精度矛盾的问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于AWG波分复用技术的单纤双向光收发模块，使得制备出来的光收发模块传输速率为100Gbps～112Gbps，传输距离大于10km，功耗低于1.5W，性能可靠，传输稳定。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于AWG波分复用单纤双向光收发模块，其包括封装壳体和设置在所述封装壳体中的光引擎，所述光引擎包括光单元和电单元，所述光单元包括：AWG芯片、激光器DFB阵列、探测器PIN阵列、带有插芯的毛细管，所述AWG芯片为矩形AWG光波导芯片，所述AWG芯片的一端为44.5-46°研磨界面，所述AWG芯片的另一端为 8°界面，所述AWG芯片的8°界面与带有插芯的毛细管连接，所述毛细管与所述AWG芯片连接的一端为8°研磨角，插芯将所述单纤双向光收发模块与外部跳线对接；
所述光单元进行光发射时，所述激光器DFB阵列发射的激光经过44.5-46° AWG芯片界面反射到所述AWG芯片内部，经过所述AWG芯片滤波耦合为光波，所述毛细管通过其8°研磨角增大与所述AWG芯片的耦合面积，使发射光纤输出的光能耦合到接收光纤中；
所述电单元包括驱动系统、放大系统、控制管理系统，所述驱动系统包括驱动芯片和与其配置的驱动电路，所述放大系统包括放大器和控制装置，所述控制管理系统包括数字诊断芯片、存储器、报警装置；
所述驱动芯片执行所述存储器的指令，所述放大器用于放大施加于其输入端的信号，产生放大器输出信号，所述控制装置感测所述放大器输出信号，根据所述放大器输出信号的电平来控制施加于所述放大器输入端的电流。
在本实用新型的一个较佳实施例中，进一步包括，所述AWG芯片的一端为45°研磨界面。
在本实用新型的一个较佳实施例中，进一步包括，所述激光器DFB阵列包括至少四个垂直腔面激光器，所述垂直腔面激光器之间的波长间隔相等，所述垂直腔面激光器通过焊点与金属电极连接。
在本实用新型的一个较佳实施例中，进一步包括，所述探测器PIN阵列包括至少四个光子探测器，所述光子探测器通过焊点与金属电极连接。
1、本实用新型的AWG芯片采用双驱动热备份的工作方式进行AWG芯片的温度控制，能够极大地提高温控电路的可靠性；AWG芯片的一端最佳为45°，另一端为8°，其工作带宽波长范围能达到1271nm-1650nm，插入损耗的测试波段覆盖这一波段范围的频谱曲线，波分均匀，性能稳定，偏振等相关损耗低。
2、本实用新型的制作装置和制作方法以现有的PLC光分路对光耦合机台为基础，增加了AWG芯片装载平台，实现了操作简单，精确度高的耦合效果，很大程度上提升了对基于AWG波分复用技术的单纤双向光收发模块的生产效率与产品质量。
3、本实用新型进行调试，调试装置包括样品架、可调节光源、光谱仪设备、光开关，所需的测试设备数量少，不受周围环境、测试场地的限制，成本低，易进行，采用这种加速测试的方法，不仅缩短了测试时间(只需常规测试时间的十分之一)，提高了测试效率，而且能够测试到整个波段的潜在故障，对AWG 波分复用技术的单纤双向光收发模块质量与可靠性的提高，起到了极大的作用，缩短了产品投放市场的周期。
附图说明
图1是本实用新型的原理结构示意图；
图2是本实用新型中光单元的原理结构示意图；
图3是本实用新型中电单元的原理结构示意图；
图4是整体光引擎的工作原理图；
图5是本实用新型的产品内部结构。
图中标号说明：1-PCB电路板，10-驱动放大系统，3-放大系统，34-PD探测器阵列，32-TIA芯片，31-LA芯片，6-驱动系统，5-LD激光器阵列，4-激光驱动器，2-散热绝缘层基板，81-AWG芯片，81-AWG内部波导，9-研磨后的 45°角。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
实施例1
本实施例是一种基于AWG波分复用单纤双向光收发模块，其包括封装壳体和设置在上述封装壳体中的光引擎。
如图1-5所示，上述光引擎包括光单元和电单元，上述光单元包括：AWG 芯片、激光器DFB阵列、探测器PIN阵列、带有插芯的毛细管，上述激光器 DFB阵列包括至少四个垂直腔面激光器，上述垂直腔面激光器之间的波长间隔相等，上述垂直腔面激光器通过焊点与金属电极连接。上述探测器PIN阵列包括至少四个光子探测器，上述光子探测器通过焊点与金属电极连接。
在本实施例中，上述AWG芯片为矩形AWG光波导芯片，上述AWG芯片的一端为44.5-46°研磨界面，上述AWG芯片的另一端为8°界面，上述AWG 芯片的8°界面与带有插芯的毛细管连接，上述毛细管与上述AWG芯片连接的一端为8°研磨角，插芯将上述单纤双向光收发模块与外部跳线对接。AWG芯片的一端为45°研磨界面时最佳，传统的AWG芯片加工方式是切割，本实施例中采用研磨的方式，因为AWG芯片的尺寸较小，切割时成功率无法把控，精准程度无法保障，采用研磨的方式能够提高成功率。
上述光单元进行光发射时，波长间隔相等的激光器DFB阵列发射的激光经过44.5-46°AWG芯片界面反射到上述AWG芯片内部，经过上述AWG芯片滤波耦合为一定带宽长度的光波，AWG芯片通过折射率匹配胶与带有插芯的毛细管连接，上述毛细管通过其8°研磨角增大与上述AWG芯片的耦合面积，同时增大了回波损耗，插芯的作用是将光纤的两个端面精密的对接起来，使发射光纤输出的光能最大限度的耦合到接收光纤中。
如图3所示，上述电单元包括驱动系统、放大系统、控制管理系统，上述驱动系统包括驱动芯片和与其配置的驱动电路，上述放大系统包括放大器和控制装置，上述控制管理系统包括数字诊断芯片、存储器、报警装置；
上述驱动芯片执行上述存储器的指令，驱动芯片的电流损耗不大于75mA，能够改善模块的热性能；上述放大器用于放大施加于其输入端的信号，产生放大器输出信号，上述控制装置感测上述放大器输出信号，在输出信号有相对较高的电平时，响应该电平控制施加于放大器输入端的电流，以保持放大器处于一线性工作状态。
本实施例中的AWG芯片采用双驱动热备份的工作方式进行AWG芯片的温度控制，能够极大地提高温控电路的可靠性；AWG芯片的一端最佳为45°，另一端为8°，其工作带宽波长范围能达到1271nm-1650nm，插入损耗的测试波段覆盖这一波段范围的频谱曲线，波分均匀，性能稳定，偏振等相关损耗低。
模块产品如图5所示，其中，PCB电路板1是上述的控制管理系统；驱动放大系统10和放大系统3，对由PD探测器阵列34转换的电信号进行放大，PD 探测器阵列34把从全反射透镜33反射回来的光转换为电信号，TIA芯片32(前置放大器)与LA芯片31(限幅放大)的引脚通过wirebonding与PCB电路板1连接；
驱动系统6包括LD激光器阵列5和LD激光器阵列5，LDD激光驱动器4 对LD激光器阵列5进行驱动，使LD激光器阵列5发光，LDD激光驱动器4 与PCB电路板1通过wirebonding进行连接。
散热绝缘层基板2对器件产生的热量散热，并使得PCB电路板1与驱动放大系统10进行绝缘隔离；AWG芯片8内部有若干AWG内部波导81，AWG 内部波导81使得光波在该波导内进行复用或解复用，将AWG芯片8研磨成 45°角9。
以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。
Claims (4)
1.一种基于AWG波分复用单纤双向光收发模块，其包括封装壳体和设置在所述封装壳体中的光引擎，所述光引擎包括光单元和电单元，其特征在于，所述光单元包括：AWG芯片、激光器DFB阵列、探测器PIN阵列、带有插芯的毛细管，所述AWG芯片为矩形AWG光波导芯片，所述AWG芯片的一端为44.5-46°研磨界面，所述AWG芯片的另一端为8°界面，所述AWG芯片的8°界面与带有插芯的毛细管连接，所述毛细管与所述AWG芯片连接的一端为8°研磨角，插芯将所述单纤双向光收发模块与外部跳线对接；
所述光单元进行光发射时，所述激光器DFB阵列发射的激光经过44.5-46°AWG芯片界面反射到所述AWG芯片内部，经过所述AWG芯片滤波耦合为光波，所述毛细管通过其8°研磨角增大与所述AWG芯片的耦合面积，使发射光纤输出的光能耦合到接收光纤中；
所述电单元包括驱动系统、放大系统、控制管理系统，所述驱动系统包括驱动芯片和与其配置的驱动电路，所述放大系统包括放大器和控制装置，所述控制管理系统包括数字诊断芯片、存储器、报警装置；
所述驱动芯片执行所述存储器的指令，所述放大器用于放大施加于其输入端的信号，产生放大器输出信号，所述控制装置感测所述放大器输出信号，根据所述放大器输出信号的电平来控制施加于所述放大器输入端的电流。
2.如权利要求1所述的基于AWG波分复用单纤双向光收发模块，其特征在于，所述AWG芯片的一端为45°研磨界面。
3.如权利要求1所述的基于AWG波分复用单纤双向光收发模块，其特征在于，所述激光器DFB阵列包括至少四个垂直腔面激光器，所述垂直腔面激光器之间的波长间隔相等，所述垂直腔面激光器通过焊点与金属电极连接。
4.如权利要求1所述的基于AWG波分复用单纤双向光收发模块，其特征在于，所述探测器PIN阵列包括至少四个光子探测器，所述光子探测器通过焊点与金属电极连接。
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