CN208424374U - 一种粗波分复用定焦平行光路的光发射系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光纤通信技术领域，特别涉及一种粗波分复用定焦平行光路的光发射系统。在同一轴线上依次设置有光纤光口、光纤端准直透镜、第一反射镜、第一准直透镜和第一LD芯片，第一LD芯片发出的光直接穿过第一准直透镜和第一反射镜射入光纤端准直透镜，第一反射镜的反射面一侧依次设有第二准直透镜和第二LD芯片，第一反射镜倾斜设置，从而使得第二LD芯片发出的光从第二准直透镜穿出后，经第一反射镜的反射面反射后进入光纤端准直透镜。所有准直透镜和与其对应的LD芯片分离设置，不需要采用体积较大的TO管壳，减小了封装体积，且生产成本低，便于批量生产。

Description

一种粗波分复用定焦平行光路的光发射系统

技术领域

本实用新型涉及光纤通信技术领域，特别涉及一种粗波分复用定焦平行光路的光发射系统。

背景技术

随着互联网、大数据、人工智能等技术的发展，市场对光纤网络数据的传输速率要求越来越高，从1G、10G发展到目前25G、40G、100G甚至400G。由于芯片本身材料限制和提升速率上的限制，导致单一芯片能够达到的最高传输速率提升过慢，目前主流芯片仅支持25G的传输速率，无法满足市场对高传输速率的需求。为了满足市场对高传输速率的需求，多通道波分复用系统被广泛使用，其将多个通道通过波分复用系统组合在一起，以此提升光纤网络整体的传输速率。目前主流的技术是四通道波分复用(也可以是其他多通道)，如采用4*10G来实现40G的传输速率，采用4*25G来实现100G的传输速率。

目前市场主要的四通道波分复用系统有两种：一种是通过如图1所示的通过MUX系统来实现四通道波长信号的解析。其把IC芯片和激光器封装在一起，但是其封装结构需要单独设计并开模，研发费用高，生产设备也要用专用设备，批量生产成本高、效率低，设备投入大；另一种是如图2所示的通过透镜T和玻片B组合得到的平行光路系统，但是现有的基于透镜和玻片组合的平行光路系统都是采用球面透镜，耦合效率低，并且球面透镜与TO管壳(Transistor Outline，即晶体管外壳)封装一体，尺寸较大，难以满足光发射系统整体QSFP(Quad Small Form-factor Pluggable，即四通道SFP接口)封装尺寸的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，避免上述现有技术中的不足之处而提供一种粗波分复用定焦平行光路的光发射系统，从而提升耦合效率并减小封装尺寸。

为实现上述目的，提供一种粗波分复用定焦平行光路的光发射系统，其特征在于，包括在同一轴线上依次设置的光纤光口、光纤端准直透镜、第一反射镜、第一准直透镜和第一LD芯片；所述光纤端准直透镜出光面对准所述光纤光口，入射面朝向所述第一反射镜的反射面；在面向所述第一反射镜的反射面一侧依次设有第二准直透镜和第二LD芯片，所述第一反射镜倾斜，以使第二LD芯片发出的光从所述第二准直透镜穿出后，经第一反射镜的反射面反射后进入光纤端准直透镜的入射面。

其中，所述光纤端准直透镜和所述第一反射镜之间的轴线上还设有至少一个次级反射镜，在面向所有次级反射镜的反射面的一侧都依次设有次级准直透镜和次级LD芯片，所有次级反射镜都倾斜，以使每个次级LD芯片发出的光从与其对应的次级准直透镜穿出后，经与其对应的次级反射镜的反射面反射后进入光纤端准直透镜的入射面。

其中，所述光纤端准直透镜和所述第一反射镜之间的轴线上设有两个次级反射镜，分别为第二反射镜和第三反射镜：在面向第二反射镜的反射面的一侧依次设有第三准直透镜和第三LD芯片，第二反射镜倾斜以使第三LD芯片发出的光从所述第三准直透镜穿出后，经第二反射镜的反射面反射后进入光纤端准直透镜的入射面；在面向第三反射镜的反射面的一侧依次设有第四准直透镜和第四LD芯片，第三反射镜倾斜，以使第四LD芯片发出的光从所述第四准直透镜穿出后，经第三反射镜的反射面反射后进入光纤端准直透镜的入射面。

其中，从第一LD芯片、第二LD芯片、第三LD芯片、第四LD芯片发出的光的波长依次递增。

其中，所述第一反射镜的反射面以及所有次级反射镜的反射面的倾斜方向均相同。

其中，所述第一反射镜的反射面以及所有次级反射镜的反射面的倾斜角度均相等。

其中，所有反射面与轴线的夹角均为45度。

有益效果：该粗波分复用定焦平行光路的光发射系统，在同一轴线上依次设置光纤光口、光纤端准直透镜、第一反射镜、第一准直透镜和第一LD芯片，第一LD芯片发出的光直接穿过第一准直透镜和第一反射镜射入光纤端准直透镜，第一反射镜的反射面一侧依次设有第二准直透镜和第二LD芯片，第一反射镜倾斜设置，从而使得第二LD芯片发出的光从第二准直透镜穿出后，经第一反射镜的反射面反射后进入光纤端准直透镜，第一LD芯片和第二LD芯片发出的光可以通过该粗波分复用定焦平行光路的光发射系统快速进入光纤端准直透镜，然后进入到光纤光口中传播出去。并且，第一准直透镜和第一LD芯片、第二准直透镜和第二LD芯片分离设置，不需要采用体积较大的TO管壳，减小了封装体积，且生产成本低，便于批量生产。

附图说明

图1是基于MUX的四通道波分复用系统的结构示意图。

图2是现有技术中透镜和玻片组合得到的平行光路系统的结构示意图。

图3是该粗波分复用定焦平行光路的光发射系统的结构示意图。

附图标记：1.光纤端准直透镜、11A.光纤端准直透镜入射面、12A.光纤端准直透镜出光面、2.第一准直透镜、21A.第一准直透镜出光面、22A.第一准直透镜入射面、3.第二准直透镜、31A.第二准直透镜出光面、32A.第二准直透镜入射面、4.第三准直透镜、41A.第三准直透镜出光面、42A.第三准直透镜入射面、5.第四准直透镜、51A.第四准直透镜出光面、52A.第四准直透镜入射面、6.第一反射镜、61.第一反射镜反射面、7.第二反射镜、71.第二反射镜反射面、8.第三反射镜、81.第三反射镜反射面、9.第一LD芯片、10.第二LD芯片、11.第三LD芯片、12.第四LD芯片、13.光纤光口。

具体实施方式

该粗波分复用定焦平行光路的光发射系统如图3所示，包括在同一轴线L上依次设置的第一LD芯片9、第一准直透镜2、第一反射镜6、第二反射镜7、第三反射镜8、光纤端准直透镜1和光纤光口13。该实施例的LD(Laser Diode)芯片即激光二极管芯片。其中，第一反射镜反射面61、第二反射镜反射面71和第三反射镜反射面81与轴线L的夹角相同，都是45度，且均倾斜地朝向光纤端准直透镜1所在侧面。

其中，第二反射镜7和第三反射镜8都是次级反射镜，在面向所有次级反射镜的反射面的一侧都依次设有次级准直透镜和次级LD芯片，所有次级反射镜都倾斜，以使每个次级LD芯片发出的光从与其对应的次级准直透镜穿出后，经与其对应的次级反射镜的反射面反射后进入光纤端准直透镜的入射面。所有次级反射镜的反射面的倾斜方向均相同，倾斜角度均相等，所有反射面与轴线L的夹角均为45度，且都倒向光纤端准直透镜1所在侧面。两个或者更多的次级反射镜设置在光纤端准直透镜和第一反射镜之间的轴线L上，从而实现四通道或者更多的光路。

光纤端准直透镜出光面12A对准光纤光口13，光纤端准直透镜入射面11A朝向第三反射镜反射面81，在面向第三反射镜8的反射面的一侧对应的依次设有第四准直透镜5和第四LD芯片12，第三反射镜8倾斜，以使第四LD芯片12发出的光从第四准直透镜5穿出后，经第三反射镜8的反射面反射后快速进入光纤端准直透镜入射面11A；在面向第二反射镜反射面71的一侧对应的依次设有第三准直透镜4和第三LD芯片11，第二反射镜7倾斜，以使第三LD芯片11发出的光从第三准直透镜4穿出后，经第二反射镜反射面71反射后穿过第三反射镜8，然后进入光纤端准直透镜1的入射面；在面向第一反射镜反射面61一侧依次设有第二准直透镜3和第二LD芯片10，第一反射镜6倾斜，以使第二LD芯片10发出的光从第二准直透镜3穿出后，经第一反射镜反射面61反射后依次穿过第二反射镜7和第三反射镜8，然后进入光纤端准直透镜1的入射面。所有LD芯片发出的光可以通过该粗波分复用定焦平行光路的光发射系统快速进入光纤端准直透镜1，然后进入到光纤光口13中传播出去。

其中，该粗波分复用定焦平行光路的光发射系统，每个准直透镜和与其对应的LD芯片分离设置，不需要采用体积较大的TO管壳，减小了封装体积，生产成本低，且便于批量生产。

其中，光纤端准直透镜1、第一准直透镜2、第二准直透镜3、第三准直透镜4和第四准直透镜5都是非球准直透镜，光耦合效率较高。

其中，第一、二、三、四LD芯片发出的光的波长依次递增。具体的，粗波分复用采用中心波长为1270nm(对应第一LD芯片9)、1290nm(对应第二LD芯片10)、1310nm(对应第三LD芯片11)、1330nm(对应第四LD芯片12)四个波长，每通道通过波分复用的光学结构来实现独立的工作模式。

第四LD芯片12对应粗波分复用定焦平行光路第一束光(波长范围1340～1320nm)：第四LD芯片12的发散光(波长范围1340nm～1320nm)进入第四准直透镜入射面52A，通过第四准直透镜5的第四准直透镜出光面51A转换为平行光，平行光经过第三反射镜8进入光纤端准直透镜入射面11A，再通过光纤端准直透镜出光面12A汇聚进入9um的光纤光口13，完成第一光束。

第三LD芯片11对应粗波分复用定焦平行光路第二束光(波长范围1300～1320nm)：第三LD芯片11的发散光(波长范围1280nm～1300nm)进入第三准直透镜入射面42A，通过第三准直透镜出光面41A转换为平行光，平行光依次经过第二反射镜7反射、第三反射镜8透射，最终进入光纤端准直透镜入射面11A，再通过光纤端准直透镜出光面12A汇聚进入9um的光纤光口13，完成第二光束。

第二LD芯片10对应粗波分复用定焦平行光路第三束光(波长范围1280～1300nm)：第二LD芯片10的发散光(波长范围1300～1320nm)进入第二准直透镜入射面32A，通过第二准直透镜出光面31A转换为平行光，平行光依次经过第一反射镜6反射、第二反射镜7透射、第三反射镜8透射，最终进入光纤端准直透镜入射面11A，再通过光纤端准直透镜出光面12A汇聚进入9um的光纤光口13，完成第三光束。

第一LD芯片9对应粗波分复用定焦平行光路第四束光(波长范围1260nm～1280nm)：第一LD芯片9的发散光(波长范围1320～1340nm)进入第一准直透镜入射面22A，通过第一准直透镜出光面21A转换为平行光，平行光依次经过第一反射镜6、第二反射镜7和第三反射镜8透射，最终进入到光纤端准直透镜入射面11A，再通过光纤端准直透镜出光面12A汇聚进入9um的光纤光口13，完成第四光束。

Claims (7)

1.一种粗波分复用定焦平行光路的光发射系统，其特征在于，包括在同一轴线上依次设置的光纤光口、光纤端准直透镜、第一反射镜、第一准直透镜和第一LD芯片；所述光纤端准直透镜出光面对准所述光纤光口，入射面朝向所述第一反射镜的反射面；在面向所述第一反射镜的反射面一侧依次设有第二准直透镜和第二LD芯片，所述第一反射镜倾斜，以使第二LD芯片发出的光从所述第二准直透镜穿出后，经第一反射镜的反射面反射后进入光纤端准直透镜的入射面。

2.根据权利要求1所述的一种粗波分复用定焦平行光路的光发射系统，其特征在于，所述光纤端准直透镜和所述第一反射镜之间的轴线上还设有至少一个次级反射镜，在面向所有次级反射镜的反射面的一侧都依次设有次级准直透镜和次级LD芯片，所有次级反射镜都倾斜，以使每个次级LD芯片发出的光从与其对应的次级准直透镜穿出后，经与其对应的次级反射镜的反射面反射后进入光纤端准直透镜的入射面。

3.根据权利要求2所述的一种粗波分复用定焦平行光路的光发射系统，其特征在于，所述光纤端准直透镜和所述第一反射镜之间的轴线上设有两个次级反射镜，分别为第二反射镜和第三反射镜：在面向第二反射镜的反射面的一侧依次设有第三准直透镜和第三LD芯片，第二反射镜倾斜以使第三LD芯片发出的光从所述第三准直透镜穿出后，经第二反射镜的反射面反射后进入光纤端准直透镜的入射面；在面向第三反射镜的反射面的一侧依次设有第四准直透镜和第四LD芯片，第三反射镜倾斜，以使第四LD芯片发出的光从所述第四准直透镜穿出后，经第三反射镜的反射面反射后进入光纤端准直透镜的入射面。

4.根据权利要求3所述的一种粗波分复用定焦平行光路的光发射系统，其特征在于，从第一LD芯片、第二LD芯片、第三LD芯片、第四LD芯片发出的光的波长依次递增。

5.根据权利要求2所述的一种粗波分复用定焦平行光路的光发射系统，其特征在于，所述第一反射镜的反射面以及所有次级反射镜的反射面的倾斜方向均相同。

6.根据权利要求2所述的一种粗波分复用定焦平行光路的光发射系统，其特征在于，所述第一反射镜的反射面以及所有次级反射镜的反射面的倾斜角度均相等。

7.根据权利要求6所述的一种粗波分复用定焦平行光路的光发射系统，其特征在于，所有反射面与轴线的夹角均为45度。