TW201838366A - 光通信模組及雙向光通信模組 - Google Patents

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Abstract

一種光通信模組，其具有波分複用功能，用於將具有不同波長的光束波分複用至光纜的光波導的端部，所述光通信模組包括單體，所述單體包括可讓N個不同波長的光穿過的光學材料，N是大於或等於2的正整數，所述單體包括光學端口、第一組和第二組被動對準特徵、第一組N個光學元件、及第二組光學元件，所述光學端口適於與所述光纜的端部或設置在光纜端部的套管相耦合，所述第一和第二組被動對準特徵用來在第一方向和第二方向將一個或多個光學部件與所述單體被動對準，所述第一組N個光學元件、第二光學元件、及一個或多個所述光學部件共同形成所述光通信模組的光耦合系統，並被設置成將具有不同波長的N個光束波分複用至光學端口以在所述光纜上傳輸。

Description

光通信模組及雙向光通信模組
本發明涉及一種光通信模組，尤指一種具有波分複用和/或波分解複用能力的光通信模組。
在光通信網路中，光通信模組通常用來在光纖中傳輸和/或接收光訊號。光接收模組是接收光訊號的光通信模組，但並不傳輸光訊號。光傳輸模組是傳輸光訊號的光通信模組，但不接收光訊號。光收發模組是傳輸和接收光訊號的光通信模組。
光傳輸或收發模組包括光源，所述光源由驅動線圈驅動以使得所述光源產生代表資料的振幅和/或相位和/或偏振調製的光訊號。調製的光訊號通過模組的光學系統被光學耦合至光纖的端部。所述光源通常是鐳射二極體或發光二極體（LED）。所述光學系統通常包括一個或多個反射（例如反光鏡），折射（例如透鏡），和/或衍射（例如光柵）元件。
光接收或收發模組包括光電探測器（例如P-doped-intrinsic-doped-N（PIN）二極體），其探測從光纖端部傳遞出的光資料訊號並將光訊號變換成電訊號，然後將由模組的電路放大和處理以恢復資料。所述模組的光學系統將光纖端部傳遞出的光資料訊號光學耦合至光電探測器上。
隨著對資料輸送量的需求日益增加，光纖鏈路的資料速率或頻寬也越來越高。儘管各種收發器和光纖鏈路的設計使得光纖鏈路的頻寬增加，然而目前可使用的技術對於光纖鏈路的頻寬增加程度有限。有一種增加光纖鏈路的頻寬的方法是使用多通道光通信模組，也就是並行光通信模組，其通過並行的多通道發射和接收光學資料訊號。另一種增加光纖鏈路的頻寬的方法是使用波分複用（WDM）和波分解複用以使得多個不同波長的光資料訊號能在同一光纖中傳送。還有一種增加光纖鏈路的頻寬的方法是在每個光纖上發射和接收不同波長的光訊號，這通常被稱為雙向（BiDi）通信。
儘管存在集成WDM和/或BiDi功能的多通道光通信模組，但他們的設計和製造相當具有挑戰性。其中一個挑戰就是實現光源與光耦合系統的光學元件之間以及光電探測器與光耦合系統的光學元件之間的足夠精確的光學對準。如果沒有實現足夠精確的光學對準，性能就會下降。迄今為止，集成WDM的光通信模組在光纖鏈路中使用單模光纖（SMF），其直徑約為10微米。對於直徑較小的光纖，需要各種被動或有源對準設備和技術以實現足夠精確的光學對準。有源對準設備和技術較貴且較費時。
另一個設計和製造集成WDM和/或BiDi功能的多通道光通信模組的挑戰是足夠減少從光纖端面向光源的孔中的光的背向反射。如果背向反射控制不當，性能就會下降。所以，所述光耦合系統需要被設計和製造以足夠減少入射到光源的孔的背向反射光量。
另一個設計和製造集成WDM和/或BiDi功能的多通道光通信模組的挑戰是匹配由光源產生的光的光模式與光纖的光模式。當發射光進入光纖的端面時，由光耦合系統提供的發射條件需要使得由光源產生的光的光模式緊密匹配光纖的光模式。如果模式匹配沒有實現，光纖鏈路將會經歷較高的相對強度雜訊（RIN），這會降低性能。在使用多模光纖（MMF）的情況下，由於MMF表現出比SMF更大的模式色散，所以模式匹配更成為問題。正是如此，MMF通常只用於相對較短的光纖鏈路。MMF的直徑（比如60微米）比SMF大得多，因此光學對準較容易達到。MMF也比SMF便宜，但如上所述，相比SMF顯示出更高的模式色散，這也導致更高的RIN。
在具有WDM能力以增加頻寬的光通信模組中存在一種需求，其更適合使用MMF，使用被動對準設備和技術，可以較經濟地製造，並且可以相對較容易對準。
本發明的主要目的在於提供一種光通信模組，其可以被配置為使用波分複用、波分解複用及雙向通信。
為解決上述技術問題，本發明可以採用如下技術方案：一種光通信模組，其具有波分複用功能，用於將具有不同波長的複數光束波分複用至至少一個光纜的至少一個光波導的端部上，所述光通信模組包括一體形成的光學的單體，所述單體包括可讓N個不同波長的光穿過的光學材料，N是大於或等於2的正整數，所述單體包括光學端口、一體形成的至少第一組和第二組被動對準特徵、一體形成的至少第一組N個光學元件、及一體形成的至少第二組光學元件，所述光學端口適於與所述光纜的端部或設置在光纜端部的套管相耦合，所述第一和第二組被動對準特徵用來至少在第一方向和第二方向將一個或多個光學部件與所述單體被動對準，所述第一組N個光學元件、第二光學元件、及一個或多個所述光學部件共同形成所述光通信模組的光耦合系統，並被設置成將具有N個不同波長的N個光束波分複用至光學端口以在所述光纜上傳輸。
為解決上述技術問題，本發明可以採用如下技術方案：一種光通信模組，其具有波分解複用能力，用以將包括複數不同波長的光束波分解複用成相應不同波長的複數光束，所述光通信模組包括一體形成的單體，所述單體包括可讓N個不同波長的光穿過的光學材料，N是大於或等於2的正整數，所述單體包括光學端口、至少第一和第二組被動對準特徵、至少第一組N個光學元件、及至少第二光學元件，所述光學端口適用於與所述光纜的端部或設置在光纜端部的套管相耦合，所述光纜包括至少一種光波導，所述第一和第二組被動對準特徵用來將一個或多個光學零件與所述單體在至少第一和第二方向被動對準，所述第一組N個光學元件、第二光學元件和一個或多個所述光學零件共同形成光通信模組的光耦合系統，並被設置成將所述光學端口接收的來自所述至少一個光波導的端部的具有N個不同波長的光束分別波分解複用成N個不同波長的N個光束。
為解決上述技術問題，本發明可以採用如下技術方案：一種雙向光通信模組，其包括一體形成的光學的單體，所述單體包括可讓N個波長的光束穿過的光學材料，N是大於或等於2的正整數，所述單體包括光學端口、至少第一和第二組被動對準特徵、至少第一組N個光學元件、及第二光學元件，所述光學端口適於與具有至少第一光波導的光纜的端部或設置在所述光纜的端部的套管相耦合，所述第一和第二組被動對準特徵被用來將一個或多個光學零件與所述單體在至少第一和第二方向被動對準，所述第一組N個光學元件、第二光學元件和一個或多個所述光學零件共同形成所述光通信模組的光耦合系統，並被設置成將第一波長的至少第一光束耦合至光學端口以在第一光波導上傳輸並用於接收從所述第一光波導的端部穿出進入所述光學端口的第二波長的至少第二光束，所述第一和第二波長互不相同。
通過以下的描述、圖示和申請專利範圍，本發明的這些和其他特徵和優點將變得顯而易見。
本發明公開了一種具有WDM功能的光通信模組的代表實施例，用於增加頻寬並適用於SMF和MMF。在一些實施例中光通信模組同時具有WDM和BiDi功能來進一步增加頻寬。所述光通信模組的實施例包括單通道和多通道配置。所述光通信模組包括一體形成的本體，即在下文中被稱為“單體”的一體式部件，其包括在所述單體中一體形成的光學端口和光耦合系統。所述光學端口適於與光纜的端部接合以固定一個或多個光纖相應的一個或多個端部，取決於所述光通信模組是單通道還是多通道模組。所述光耦合系統以減少背向反射並增強模式匹配的方式將光在光纜的一個或多個光纖的一個或多個端部與一個或多個光電設備之間耦合。所述單體包括在其中一體形成的被動對準設備用來將所述光耦合系統的光學元件與光電設備以及光線的端部精確地被動對準。以下參考第一圖至第十四圖描述代表實施例，其中相同的圖示標記代表相同的元件、特徵或部件。
傳統上，在使用WDM在單光纖中傳輸不同波長的多光資料訊號時，SMF已經被使用了。出於這個目的，所述波長的範圍從1100納米（nm）之1550nm。上述表明，SMF遠比MMF昂貴。根據優選實施例，所述光通信模組執行WDM使用的波長範圍從840nm至大約950nm。使用該波長範圍允許較低成本的垂直腔面發射鐳射二極體（VCSEL）作為所述光通信模組的光源。此外，所述光通信模組被設置以實現低光損耗，高訊號隔離，低背向反射，及低模式分區雜訊（MPN），其允許模組使用MMF代替SMF以降低成本。
在以下的詳細描述中，出於解釋而非限制的目的，闡述了公開具體細節的示例性或代表性的實施例，以便對發明原理和概念理解透徹。然而，受益於本公開內容，本領域普通技術人員將顯而易見的是，未在本文中明確描述或示出的根據本教導的其他實施例在所附申請專利範圍的範圍內。此外，可以省略對公知裝置和方法的描述，以免模糊示例性實施例的描述。這些方法及裝置顯然是在本教導的範圍之內，本領域的普通技術人員能夠理解這些方法及裝置。還應該理解的是，這裡使用的詞語“例”，旨在本質上是非排他性的和非限制性的。更具體地說，這裡使用的“代表性”這個詞表示幾個示例中的一個，並且必須理解，沒有過度強調或偏好針對正在描述的特定示例。還應該理解的是，這裡使用的詞語“代表性”在本質上是非排他性的和非限制性的。
這裡使用的術語僅是用來描述而不在於限制特定的實施例。所定義的術語除了在相關背景中通常理解和接受的技術、科技或普通含義。
除非上下文另有明確規定，否則術語“一”，“一個”和“該”包括單數和複數指示物。因此，例如，“一個零件”包括一個零件和多個零件。術語“實質”或“實質上”是指在本領域技術人員可接受的可接受的限度或程度內。例如，術語“基本上平行於”意味著由於製造結構或裝置的過程中的公差或缺陷，結構或裝置可能不能完美地平行於某一其它結構或裝置。術語“大約”或“約”是指在本領域普通技術人員可接受的限度或量內。諸如“在...之上”，“在...下面”，“頂部”，“底部”，“上部”和“下部”的相對術語可以用於描述各個元件在相應圖示中的彼此的關係。除了圖示中描述的方位之外，這些相對術語旨在包含裝置和/或元件的不同方位。例如，如果裝置相對於圖示中的視圖是倒置的，則例如被描述為在另一元件“之上”的元件在這種情況下將低於該元件。在第一設備被描述成連接或耦合到第二設備的情況下，這包括可以採用一個或多個中繼裝置來將兩個設備彼此連接的示例。相反，在第一裝置被描述為直接連接或直接耦合到第二裝置的情況下，該示例的兩個裝置連接在一起而沒有除連接器之外的任何中間裝置（例如，粘合材料，機械緊固件等）。
第一圖顯示的是根據代表實施例的WDM光通信模組100的俯視圖，其適於與光纜的端部或設置在光纜端部的套管配合。正如下文將詳細描述的那樣，WDM光通信系統100可以被設置為WDM光發射模組在單根光纖上發射多個波長。上述表明，WDM光通信模組100包括一體形成的本體，即在下文中被稱為“單體”的一體式部件，其包括光學端口102、複數光學元件、及在所述單體101中一體形成的複數被動對準設備。所述光學端口102適於與光纜的端部或設置在光纜端部的套管接合。所述單體101包括傳輸N個波長的光束的光學材料，N是大於或等於2的正整數。
根據該代表實施例，所述WDM光通信模組100包括固定夾103閂鎖到閂鎖裝置104以對塊105施加向下的力。在一些代表實施例中，所述塊105是反光鏡，其是所述光耦合系統的零件，在另一代表實施例中，所述塊105是固定板，用來向光耦合系統的其他元件施加向下的力，正如下文將詳細描述的那樣。所述單體101與所述模組100的安裝基座106機械耦合，所述模組100與模組100的基板107（例如電路板PCB）機械耦合。根據該代表實施例，所述基板107與柔性電路108機械和電性耦合，所述柔性電路108用來電性耦合所述模組100至外部電路。正如下文將詳細描述的那樣，一個或多個光電設備安裝在所述基板107的上表面與也是在所述單體101中一體形成的或機械耦合的所述光耦合系統的光學元件對準。
第二圖顯示的是被設置為WDM光發射模組100A的第一圖顯示的WDM光通信模組的橫截面透視圖。根據該代表實施例，所述基板107的頂面107a包括四個VCSEL 109a-109d安裝在其上分別發射四個不同波長λ1，λ2，λ3，λ4的光。所述VCSEL 109a-109d被安裝在所述基板107的頂面107a上預選的位置。所述安裝基座106包括被動對準特徵112，所述被動對準特徵112與相應設置在所述單體101A上的被動對準特徵111接合將所述安裝基座106與所述單體101A被動對準。根據該代表實施例，所述安裝基座106的被動對準特徵112是在所述安裝基座106形成的兩個槽的側壁，所述單體101A的被動對準特徵111是從所述單體101A的底側突出的兩個脊，其形狀、尺寸和位置與兩個所述槽精確接合。
所述安裝基座106通過例如環氧樹脂的附件機構以相對於所述基板107對齊的位置和取向固定到所述基板107。安裝在所述基板107上的所述VCSEL 109a - 109d和其他零件（例如電阻器、電容器、處理器IC等）通常使用一種已知拾取和放置流程及系統與機器視覺系統及程式結合來安裝，並使用基準點將VCSEL 109a – 109d和任何其他零件以精確位置和精確取向安裝在所述基板107上。由於單體101A與所述安裝基座106精確對準，所述安裝基座106與所述基板107精確對準，以及VCSEL 109a – 109d以預選位置和預選取向精確安裝在基板107上，所以所述VCESL 109a – 109d與所述單體101A以及在單體101A中一體形成的特徵或元件精確對準。
根據該代表實施例，所述單體101A的光學端口102包括設置在其中的光纖短截線113，其緊靠與光學端口102緊密配合的光纜的端部。在其他實施例中，沒有使用所述光纖短截線113。所述單體101A包括在其中一體形成的第一組光學元件114。所述單體101A包括在其中一體形成的第二光學元件115。所述單體101A包括分別在其中一體形成的第一和第二組被動對準特徵116和117，用來將濾光塊118和反光鏡105以X,Y,Z笛卡爾坐標系的X和Y方向與所述單體101A分別被動對準。所述第一組被動對準特徵116包括設置所述濾光塊118的所述單體101A的第一區域的側壁。類似的，所述第二組被動對準特徵117包括設置反光鏡105的所述單體101A的第二區域的側壁。根據代表實施例，在所述濾光塊118和反光鏡105之間除了空氣沒有其他物質。
所述單體101A包括在其中一體形成的被動對準特徵121用來將所述反光鏡105以X,Y,Z笛卡爾坐標系的Z方向與所述單體101A被動對準。所述單體101A包括在其中一體形成的被動對準特徵122，用來將所述濾光塊118以Z方向與所述單體101A被動對準。所述被動對準特徵121和122分別是安裝所述濾光塊118和反光鏡105的單體101A的安裝表面。以Z方向對準所述反光鏡105和所述濾光塊118與所述單體101A使得所述反光鏡105與所述濾光塊118以Z方向互相對準，並使得它們以Z方向與所述VCSEL 109a – 109d對準。
根據該代表實施例，所述安裝基座106包括一組在其中一體形成的被動對準特徵124，用來將衍射光學元件（DOE）125以X和Y方向與所述安裝基座106被動對準。所述被動對準特徵124是在所述安裝基座106中形成開口的壁，其與所述DOE 125的X和Y尺寸的形狀和尺寸互補。所述DOE 125插入所述開口並在Z方向上調整，直到其處在沿著Z軸的需求的位置，然後用例如環氧乙烷的附件機構固定在所述安裝基座106上。所述DOE 125通常包括玻璃，然其也可能包括其他材料。
根據該代表實施例，所述安裝基座106固定在所述柔性電路108的上表面，所述柔性電路108固定在所述基板107的頂面107a上。值得注意的是所述柔性電路108是許多電介面中僅有的一個，這些電介面可以用來將VCSEL 109a – 109d和安裝在電路板107上的任何其他電路零件與外部電氣回路電耦合。比如，所述基板107包括設置在與所述頂面107a相對的底面上的電介面，比如球柵陣列（BGA）連接器，適於與外部電介面配合和電性連接，比如BGA插座。
根據優選實施例，所述單體101A是一個通過已知塑膠注塑成型工藝製成的模制塑膠件部件。由於通過塑膠注塑成型工藝製成的塑膠件可以被製造得非常精確，所述單體101A的特徵，比如被動對準特徵111，116和117，所述第一組光學元件114和所述第二光學元件115可以以非常高的精準度一體形成在所述單體101A中。這允許被動對準特徵比如那些上述描述的和被動對準技術被用來組裝模組的光耦合系統並達到在與所述光學端口102配合的光纖端部，所述光耦合系統以及VCSEL 109a – 109d之間的光學對準。所述第一組光學元件114，所述第二光學元件115，所述DOE 125，所述濾光塊118，以及所述反光鏡105的組合包括所述WDM光發射模組100A的光耦合系統。
第三圖顯示的是根據第二圖中顯示的DOE 125的代表實施例的平面圖。根據該代表實施例，所述DOE 125執行複數光學功能，包括光束準直，分束和模式加擾。根據該代表實施例，所述DOE 125包括充當準直透鏡，計算全息圖（CGH）和衍射光柵的底面125a。光學元件126代表所述DOE 125的該光學元件。所述光學元件126準直每個由VCSEL 109a – 109d發射的光束，將每個光束分成主光束部分127和監控光束部分128，並執行模式加擾以預定方式加擾每個光束的模式以確保低MPN。所述DOE 125包括上表面125b，所述上表面125b包括對由VCSEL 109a – 109d發射的光束具有反射作用的反射部129。所述反射部129將監控光束部分128反射至相應聚焦透鏡131上，所述聚焦透鏡131將相應的監察光束部分聚焦至相應監察光束探測器132上，比如監察PIN二極體。值得注意的是所述聚焦透鏡131可能是折射或衍射光學元件。
穿過所述DOE 125的上表面125b的準直的所述主光束部分127入射到濾光塊118的相應濾光器上。在準直的主光束部分127入射到濾光塊118的相應濾光器上之前，所述主光束部分127穿過所述第一組光學元件114。所述第一組光學元件114是相對於包括被動對準特徵122的安裝表面以預定角度傾斜的傾斜表面，使得當所述準直的主光束部分127穿過所述光學元件114時通過傾斜角度折射。所述光學元件114防止背向反射光被耦合至所述主光束部分127採用的相同的光路徑，所以也就防止了背向反射光被耦合進入所述VCSEL 109a – 109d的孔中。傾斜的準直的所述主光束部分127入射到所述濾光塊118相應的濾光器上。
在所述WDM光發射模組100A的一些實施例中，所述DOE 125可以被一個或多個種類的光學元件代替，比如一個或多個折射光學元件，執行與DOE 125執行的相同或相似的功能。
第四圖顯示的是第二圖中顯示的WDM光發射模組100A的光耦合系統的一部分的框圖，其將用來說明一體形成在所述單體101A中的濾光塊118，反光鏡105以及第二光學元件115在由VCSEL 109a – 109d發射的光束上的工作方式以執行WDM。為便於討論，所述第一組光學元件114以及由其提供的光學效應沒有在第四圖中描繪出來。根據該代表實施例，所述濾光塊118包括設置在其上表面的四個濾光器118a – 118d。濾光器118a透過由VCSEL 109a發射的波長為λ1的光束，並反射由VCSEL 109b – 109d分別發射的波長為λ2 – λ4的光束。濾光器118b透過由VCSEL 109b發射的波長為λ2的光束，並反射由VCSEL 109c和109d發射的波長為λ3和λ4的光束。濾光器118c透過由VCSEL 109c發射的波長為λ3的光束，並反射由VCSEL 109d發射的波長為λ4的光束。濾光器118d透過由VCSEL 109d發射的波長為λ4的光束。值得注意的是儘管第二圖和第四圖中描述的VCSEL 109a – 109d包含在單獨的VCSEL晶片中，但它們也可以被包含在VCSEL陣列晶片中，即晶片包括在其中集成的四個VCSEL。
穿過所述濾光器118a – 118d以及被所述濾光器118a – 118d反射的光束入射在所述反光鏡105上並被其反射。穿過濾光器118a的波長為λ1的光束以及被濾光器118a反射的波長為λ2 – λ4入射在所述反光鏡105上並被其反射至所述第二光學元件115，所述反光鏡105在該代表實施例中是45°反光鏡。所述反光鏡105將波長為λ1 – λ4的光束耦合至與所述光學端口102配合的光纜的端部。值得注意的是儘管濾光器118a – 118d在圖中顯示的是作為同一個濾光塊118的部分，但也可能使用互相分開的濾光器元件。為這個目的而使用的所述濾光器通常為薄膜濾光塗層，然為此也可能使用任何其他合適的濾光器元件。
根據優選實施例，波長λ1 – λ4的範圍在大約840nm至950nm之間，然本發明的原理和概念不限於使用任何典型波長或波長範圍的光。使用這個波長範圍允許低成本VCSEL作為光源。此外，所述WDM光發射模組100A實現低光損耗，高訊號隔離，低背向反射，以及低MPN，這將允許所述WDM光發射模組與MMF而不是SMF一起使用，以進一步節約成本，然所述WDM發射模組100A不限於與MMF一起使用。
第五圖顯示的是配置為WDM光接收模組100B的第一圖中顯示的WDM光通信模組的橫截面透視圖。在第五圖中，第二圖中顯示的柔性電路108被替代為PCB 310，在第二圖中顯示的安裝基座106被取消了。根據該代表實施例，所述PCB 310的頂表面310a包括安裝在其上的光學探測器陣列晶片311，所述光學探測器陣列晶片311包括在其中一體形成的四個光學探測器311a – 311d分別探測四個不同波長λ1，λ2，λ3和λ4的光。值得注意的是所述光學探測器311a – 311d可以代替地包含在各個單獨的光電探測器晶片上。所述光學探測器陣列晶片311安裝在所述PCB 310的頂表面310a的精確的預選位置上。同樣的，所述單體101B安裝在所述PCB 310的頂表面310a的精確的預選位置上。第五圖中顯示的代表實施例，跨阻放大器（TIA）IC晶片312和接收器IC晶片也被安裝在所述PCB 310的頂表面310a上，所述TIA IC晶片312通過接合線與所述光學探測器陣列晶片311電性耦合。
安裝在PCB 310上的所述光學探測器陣列晶片311和其他零件（比如電阻器，電容器，接收器IC晶片，TIA IC晶片312等）通常使用已知拾取和放置流程及系統與機器視覺系統及程式結合來安裝，並使用基準點將所述光學探測器陣列晶片311，TIA IC晶片312和任何其他零件以精確的位置和精確的取向安裝在所述PCB 310上。因此，所述光學探測器311a – 311d具有相對於所述單體101B和在所述單體101B中一體形成的特徵的精確的預選位置關係。所述光學探測器陣列311和所述單體101B通常通過粘合材料固定在所述PCB310中，比如環氧乙烷。
根據該代表實施例，所述單體101B的光學端口102包括設置在其中的光纖短截線113，其緊靠與所述光學端口102配合的光纜的端部。在其他代表實施例中，沒有使用所述光纖短截線113。第五圖顯示的所述單體101B與第二圖顯示的所述單體101A是相同的除了單體101A的所述第一組光學元件114在所述單體101B中被替代為在所述單體101B中一體形成的第一組光學元件314。根據該代表實施例，所述第一組光學元件314為折射透鏡，其將相應的光束傾斜並聚焦至相應的光學探測器311a – 311d上。因此，所述單體101B包括分別在其中一體形成的第一和第二組被動對準特徵116和117，用來將所述反光鏡105和濾光塊118與所述單體101B在X，Y，Z笛卡爾坐標系中的Z方向被動對準。根據該代表實施例，第二圖顯示的所述DOE 125未在所述WDM光學接收模組100B中使用。在其他實施例中，在所述WDM光學接收模組100B中使用的所述DOE 125取代折射的所述第一組光學元件314。
正如第二圖顯示的所述單體101A，第五圖顯示的單體101B優選的是通過已知塑膠注塑成型工藝製成的模制塑膠件部件。由於通過塑膠注塑成型工藝製成的塑膠件可以非常精確，所述單體101B的特徵，比如被動對準特徵116和117，所述第一組光學元件314以及第二光學元件115，相應地，可以以非常高的精準度被一體形成在所述單體101B中。這允許比如上述所描述的被動對準特徵和被動對準技術技術用來組裝所述WDM光學接收模組100B的光耦合系統並達到在於所述光學端口102配合的光纜的端部與所述光學端口102，所述光耦合系統以及所述VCSEL 109a – 109d之間的光學對準。所述第一組光學元件314，第二光學元件115，濾光塊118，以及反光鏡105的組合包括所述WDM光學接收模組100B的光耦合系統。
第六圖顯示的是第五圖中顯示的WDM光接收模組100B的光耦合系統的一部分的框圖，將被用來描述在所述單體101B中一體形成的所述濾光塊118，反光鏡105以及第二光學元件115在從與光學端口102配合的光纜的端部穿出的光束上的工作方式，以執行波分解複用，在本文中也被簡稱為WDM。便於描述，在第六圖中並未示出所述第一組光學元件314以及由其提供的光學效應。
通過所述光學端口102接收的波長為λ1 – λ4的光被第二光學元件115反射至反光鏡105上，所述反光鏡105將光反射至濾光器118a上。濾光器118a透過通過光學端口102接收的波長為λ1的光，並將通過光學端口102接收的波長為λ2 – λ4的光反射至反光鏡105上，所述反光鏡105將光反射至濾光器118b上。波長為λ1的光束由WDM光接收模組100B的光耦合系統耦合至所述光學探測器311a上。濾光器118b透過通過光學端口102接收的波長為λ2的光，並將通過光學端口102接收的波長為λ3和λ4的光反射至反光鏡105上，所述反光鏡105將光束反射至濾光器118c上。波長為λ2的光束由WDM光接收模組100B的光耦合系統耦合至所述光學探測器311b上。濾光器118c透過通過光學端口102接收的波長為λ3的光，並將通過光學端口102接收的波長為λ4的光束反射至反光鏡105上，所述反光鏡105將光束反射至濾光器118d上。波長為λ3的光束由WDM光接收模組100B的光耦合系統耦合至所述光學探測器311c上。濾光器118d透過通過光學端口102接收的波長為λ4的光束，所述WDM光接收模組100B的光耦合系統將其耦合至光學探測器311d上。根據優選代表實施例，波長λ1 – λ4的範圍在大約840nm至大約950nm之間，然本發明的原理和概念不限於使用任何典型的波長或波長範圍的光。
第七圖顯示的是第二圖和第五圖中顯示的WDM光通信模組的仰視圖，其顯示了在所述單體101A和101B中分別一體形成的所述第一和第二組被動對準特徵116和117。上述表明，所述第一和第二組被動對準特徵116和117分別用來將濾光塊118（第二圖和第五圖）和反光鏡105（第二圖和第五圖）與所述單體101A和101B以X方向和Y方向被動對準。根據該代表實施例，所述第一組被動對準特徵116包括在所述單體101A和101B中分別形成的第一和第二內側壁116a和116b，其緊靠所述濾光塊118的第一和第二鄰近側，從而用作限制濾光塊118在X方向和Y方向移動的硬停止。同樣的，根據該代表實施例，所述第二組被動對準特徵117包括在單體101A和101B中分別一體形成第三和第四內側壁117a和117b，其緊靠反光鏡105的第一和第二側，從而用作限制所述反光鏡105在X方向和Y方向移動的硬停止。
值得注意的是在所述單體101A和101B中為此可以形成多種被動對準特徵，本發明的原理和概念不限於為此在單體101A和101B中形成的被動對準特徵的形狀、尺寸和位置，正如本領域技術人員根據在此提供的描述將會理解的那樣。同樣的，各種被動對準特徵可以形成或設置在濾光塊118和反光鏡105上來與單體101A和101B上相應的被動對準特徵接合以使濾光塊118和反光鏡105與所述單體101A和101B被動對準。
參考第一圖至第七圖描述的所述WDM光通信模組配置在不偏離本發明的原理和概念的情況下可以以多種方式進行改變。比如，第八圖顯示的是第二圖中顯示的WDM光發射模組100A修改的WDM光發射模組100C的橫截面透視圖。尤其是根據改代表實施例，第二圖中顯示的WDM光發射模組100A的光耦合系統被修改為包括玻璃基板350，其執行由第二圖中的反光鏡105和濾光塊118執行的光學功能。根據該代表實施例，所述塊105是固定板。固定夾103在固定板105上施加一個向下的力，繼而在玻璃基板350上施加一個向下的力以將玻璃基板350保持在精確預選的X，Y，Z位置。
根據該代表實施例，第八圖中顯示的單體101A在所有方面均與第二圖中顯示的單體101A相同。在與第二圖顯示的單體101A中使用過的用來將濾光塊118與單體101A被動對準的相同的被動對準特徵116和122被用來在第八圖顯示的單體101A將所述玻璃基板350與所述單體101A被動對準。所述玻璃基板350包括具有濾光器側350a的頂面和具有反光鏡側350b的底面。所述濾光器側350a和反光鏡側350b執行與濾光塊118和反光鏡105分別執行的相同的濾光器和反光鏡功能，就如參考第二圖和第四圖中描述的那樣。所述反光鏡側350b可能包括對於工作波長λ1 – λ4具有必要的反射能力的任何種類的表面，包括比如布拉格反射器，金屬反射器，和反射塗層。所述濾光器側350a可能包括具有必要濾光器特徵的任何表面，但通常包括薄膜塗層。
第九圖顯示的是根據代表實施例的多通道WDM光收發系統400的俯視圖，其包括四個第二圖中顯示的WDM光發射模組100A及四個第五圖中顯示的WDM光接收模組100B，它們的邊緣安裝在系統電路板401的邊緣。在第九圖中，沒有顯示系統附件，但是所述多通道WDM光收發系統400通常包含在一些類型的金屬附件或外殼中，所述光學端口102通過該附件或外殼延伸以使其可接近以與光纜相應的端部配合。所述系統電路板401包括安裝在其上的控制器IC晶片402，其可以是，比如組合的VCSEL驅動器，TIA以及接收IC晶片。所述控制器IC晶片402由穿過系統電路板401延伸的導電跡線與所述WDM光發射模組101A和WDM光接收模組101B的電路電性耦合。所述控制器IC晶片402由所述系統電路板401的導電跡線電性耦合至設置在系統電路板401邊緣的電觸點403，用來將所述多通道WDM光收發系統400電性連接至外部電路。
每個所述WDM光發射模組100A在相應光纖上波分複用四個不同波長λ1 – λ4的四個光訊號。每個WDM光接收模組100B波分解複用從相應光纖的端部穿出的四個不同波長λ1 – λ4的四個光訊號。因此，如果每個波長承載每秒25千兆比特（Gbps）光訊號，則所述WDM光收發系統400能夠在四根光纖上同時傳輸400 Gbps的光訊號和接收400 Gbps的光訊號。上述表明，所述光纖可以是MMF，其通常不用於WDM光通信系統。
值得注意的是第二圖中顯示的所述WDM光發射模組100A可以用光學探測器替代VCSEL 109a – 109d中的至少一個但不超過三個，以變換為BiDi WDM光收發模組，光學探測器探測與其他VCSEL發射的波長不同的波長。相似的，第五圖顯示的WDM光接收模組100B可以通過用VCSEL替代光學探測器311a – 311d中的至少一個但不超過三個，以變換為BiDi WDM光發射模組，VCSEL發射與其他光學探測器探測到的波長不同的波長。
第十圖顯示的是根據代表實施例的具有12根發射通道的多通道WDM光發射模組500的側視圖。第十一圖顯示的是第十圖中顯示的多通道WDM光發射模組500的側橫截面透視圖。根據該代表實施例，所述多通道WDM光發射模組500包括單體510，其是包括在其中一體形成被動對準特徵和光學元件的單體部件。所述WDM光發射模組500包括光耦合系統，所述光耦合系統包括第一組光學元件514、第二光學元件515、濾光塊518、以及反光鏡519。所述多通道WDM光發射模組500包括安裝在基板512上的四個1*10 VCSEL陣列511a – 511d，所述基板512與所述多通道WDM光發射模組500的PCB 508電性耦合。所述基板512安裝在包括上部513a的安裝塊513上，所述上部513a的形狀和尺寸與形成在PCB 508中的開口509相配合。所述安裝塊513通常由比如銅的導熱材料製成，使得其能用作散發由VCSEL陣列511a – 511d產生的熱量的散熱塊。
根據該代表實施例，接合線516用來將VCSEL陣列511a – 511d電性耦合至基板512，並將基板512電性耦合至PCB 508。根據該代表實施例，控制器IC晶片517安裝並電性連接在PCB 508上。所述控制器IC晶片517包括驅動電路以驅動VCSEL陣列511a – 511d中的VCSEL。
第二圖顯示的單體101A與第十圖和第十一圖顯示的單體510之間主要的區別在於所述單體510在Y方向上比單體101A大以容納相比第二圖顯示的單通道模組設置多通道WDM光發射模組500數量增加的通道。根據該代表實施例，所述單體510包括前部520，其適於與多光纖推入/拉出（MPO）連接器相耦合。所述前部520包括在其上分別一體形成的第一和第二端子521和522，其形狀、尺寸和位置與互補的形狀、尺寸和位置的在10通道MPO連接器的前部形成的定位孔相配合。所述前部520包括在其中一體形成的十二個透鏡523的線性陣列，其與和所述單體510配合的所述MPO連接器相似的線性陣列軸向對準。
所述第一組光學元件514與參考第二圖上述的所述第一組光學元件114相似，除了所述第一組光學元件514在Y方向上延伸穿過與多通道WDM光發射模組500的十二個通道對應的十二個光學路徑。同樣的，所述第二光學元件515與參考第二圖上述的第二光學元件115相似，除了所述第二光學元件515在Y方向上延伸穿過與十二個通道相對應的十二個光學路徑。同樣的，所述濾光塊518與參考第二圖上述的濾光塊118相似，除了所述濾光塊518在Y方向上延伸穿過與十二個通道相對應的十二個光學路徑。同樣的，所述反光鏡519與參考第二圖上述的反光鏡105相似，除了所述反光鏡519在Y方向上延伸穿過與十二個通道相對應的十二個光學路徑。
正如參考第二圖和第五圖上述的實施例，所述單體510包括在其中一體形成的第一和第二組被動對準特徵，以將所述濾光塊518和反光鏡519與所述單體510分別在X方向和Y方向上被動對準。所述第一和第二組被動對準特徵可以是例如與所述濾光塊518和反光鏡519側緊靠的在單體510中一體形成的壁，以限制其在X方向和Y方向上的移動。同樣的，正如參考第二圖和第五圖上述的實施例，所述單體510包括分別在其中一體形成的第三和第四被動對準特徵526和527，其用來將所述反光鏡519和濾光塊518與單體510在Z方向上被動對準。
第十圖和第十一圖中顯示的所述多通道WDM光發射模組500可以通過用相應的光學探測器陣列替代每個VCSEL陣列511a – 511d來配置為具有十二個接收通道的多通道WDM光接收模組。鑒於在此提供的描述，本領域技術人員將理解對第十圖和第十一圖顯示的多通道WDM光發射模組500的配置做出這樣的修改以提供多通道WDM光接收模組的方式，具有這種配置的多通道WDM光接收模組為簡潔起見未在此示出。第十二圖顯示的是第十一圖和第十二圖中顯示的多通道WDM光發射模組500的光耦合系統部分的框圖，其顯示了所述濾光塊518、反光鏡519及在所述單體510中一體形成的第二光學元件515在由VCSEL陣列511a – 511d發射的光束上的操作方式，以在多個通道同時執行WDM。為便於討論，在第十二圖中未顯示所述第一組光學元件514和其提供的光學效應。根據該代表實施例，所述濾光塊518包括與VCSEL陣列511a – 511d分別對準的四個濾光條518a – 518d。所述濾光條518a – 518d通常是設置在濾光塊518上較低位置的薄膜塗層。所述濾光條518a透過由VCSEL陣列511a的VCSEL發射的波長為λ1的光並反射由VCSEL陣列511b – 511d的VCSEL分別發射的波長為λ2 – λ4的光。所述濾光條518b透過由VCSEL陣列511b的VCSEL發射的波長為λ2的光並反射由VCSEL陣列511b的VCSEL分別發射的波長為λ3和λ4的光。所述濾光條518c透過由VCSEL陣列511c的VCSEL發射的波長為λ3的光並反射由VCSEL陣列511d的VCSEL發射的波長為λ4的光。濾光條518d透過由VCSEL陣列511d的VCSEL發射的波長為λ4的光。
穿過所述濾光條518a – 518d以及被所述濾光條518a – 518d反射的光束入射在所述反光鏡519上並被其反射。穿過濾光條518a的波長為λ1的光以及被濾光條518a反射的波長為λ2 – λ4的光入射到所述反光鏡519上並被其反射至所述第二光學元件515上，所述第二光學元件515根據代表實施例是45°反光鏡。所述第二光學元件515將波長為λ1 – λ4的光耦合進入固定在與所述單體510配合的相對MPO連接器的十二根光纖的端部中。所述光束從所述單體510中傳遞出穿過所述單體510的相應的光學元件523與固定在相對MPO連接器的光纖對準。所述單體510的前部520可以被認為是多通道WDM光發射模組500的光學端口。
值得注意的是儘管所述濾光條518a – 518d顯示為同一個濾光塊518的一部分時，但也可以使用設置在分開濾光塊上的濾光條。所述VCSEL陣列511a – 511d可以包括四個VCSEL晶片，每個VCSEL晶片包括十二個VCSEL，或者每個所述VCSEL陣列511a – 511d可以包括十二個VCSEL晶片，有時在本領域中稱為單晶片。還應該注意的是儘管參考具有12個通道的多通道設置描述這個代表實施例，本發明的原理和概念適用於任何M個通道的設置，M是大於等於二的正整數。
上述表明，根據優選實施例，波長λ1 – λ4的範圍在大約840nm至950nm之間，然本發明的原理和概念不限於使用任何典型的波長或波長範圍。所述多通道光發射模組500可以使用SMF而不限於使用MMF。
第十三圖顯示的是根據代表實施例的多通道WDM光接收模組的光耦合系統的一部分的框圖，第十圖和第十一圖中顯示的模組在其中更多的被設置為光接收器而不是光發射器。第十三圖將會被用來描述所述濾光塊518、反光鏡519以及在所述單體510中一體形成的所述第二光學元件515在光束上的工作方式，所述光束從固定在與所述單體510配合的MPO連接器中的十二根光纖中傳遞出以執行波分解複用，在本文中也被稱為“WDM”。為便於討論，所述第一組光學元件514和其提供的光學效應未在第十三圖中顯示。
從十二根光纖的端部傳遞出的波長為λ1 – λ4的光通過相應的光學元件523被接收，並被所述第二光學元件515反射至所述反光鏡519上，所述反光鏡519將光束反射至所述濾光條518a。濾光條518a透過波長為λ1的光並將波長為λ2 – λ4的光反射至反光鏡519上，所述反光鏡519將光反射至濾光條518b上。波長為λ1的光束被多通道WDM光發射模組500的光耦合系統耦合至第一光學探測器陣列561a的相應光學探測器上。濾光條518b透過波長為λ2的光並將波長為λ3和λ4的光反射至反光鏡519上，所述反光鏡519將光反射至濾光條518c上。波長為λ2的光被多通道WDM光發射模組500的光耦合系統耦合至第二光學探測器陣列561b的相應光學探測器上。濾光條518c透過波長為λ3的光並將波長為λ4的光反射至反光鏡519上，所述反光鏡519將光反射至濾光條518d上。波長為λ3的光被多通道WDM光發射模組500的光耦合系統耦合至第三光學探測器陣列561c的相應光學探測器上。濾光條518d透過波長為λ4的光，所述多通道WDM光發射模組500的光耦合系統將波長為λ4的光耦合至第四光學探測器陣列561d的相應光學探測器上。
根據第十三圖的代表實施例，波長λ1 – λ4的範圍在大約840nm至950nm之間並且所述光纖是MMF，然本發明的原理和概念不限於使用任何典型的波長或波長範圍，或使用MMF（比如也可以使用SMF）。同時，多通道接收設置也可以包括任何數量M個通道，M是大於或等於2的正整數。
第十圖和第十一圖顯示的所述多通道光發射模組500也可以被設置為多通道BiDi光收發模組，通過將光學探測器陣列替代VCSEL陣列511a – 511d中的至少一個。比如說，第十四圖顯示的是第十圖和第十一圖中顯示的多通道光發射模組500的光耦合系統的一部分的框圖，其中多通道WDM光發射模組500被設置為多通道BiDi光收發模組。根據該代表實施例，光的第一和第二波長λ1和λ2同時沿著與每個固定在相對的MPO連接器中的N個光纖相反方向同時傳播。
從十二根光纖傳遞出的波長為λ1和λ2的光由相應的光學元件523接收並被第二光學元件515反射至反光鏡519，所述反光鏡519將光束反射至濾光條518a上。所述濾光條518a透過波長為λ1的光並將波長為λ2的光反射至反光鏡519，所述反光鏡519將光束發射至濾光條518b上。波長為λ1的光被多通道WDM光發射模組500的光耦合系統耦合至第一光學探測器陣列561a的相應光學探測器上。所述濾光條518b透過由VCSEL陣列511a的VCSEL發射的波長為λ2的光，其由反光鏡519反射至濾光條518a上。所述濾光條518a將波長為λ2的光反射回反光鏡519上，所述反光鏡519將光反射至所述第二光學元件515上。所述第二光學元件515，在該代表實施例中是45°反光鏡，將光反射至光學元件523，所述光學元件523將光耦合至固定在相對的MPO連接器的相應的光纖的端部。
為了便於說明和討論，第十四圖只描述了在N個光纖中的每一個光纖中發射和接收的兩種波長。值得注意的是，任何數量P的不同波長可以在第十圖、第十一圖和第十四圖中代表的多通道BiDi設置的各個通道中同時發射和接收，P是大於或等於2的正整數。
值得注意的是為了描述本發明的原理和概念，已經描述了說明性實施例。鑒於本文提供的描述，本領域技術人員將會理解的是，在不偏離本發明範圍的情況下可以對實施例進行許多修改。比如說，儘管第八圖顯示了單通道光通信模組100C，所述光通信模組100C也可以具有多個通道，在這種情況下所述DOE 125也具有在其中形成的多個相應的衍射圖案以在不同光訊號上操作，或者多個DOE具有在其中形成的相應衍射圖案陣列以在不同光訊號上操作。同時，儘管光源在本文中被描述成VCSEL，為此也可以使用任何合適的光源，包括邊緣鐳射發射器和發光二極體（LED）。正如本領域技術人員可以理解的那樣，在本發明原理和概念的範圍內可以做出這些以及許多其他修改。
100‧‧‧WDM光通信系統
100A‧‧‧WDM光發射模組
100B‧‧‧WDM光接收模組
100C‧‧‧單通道光通信模組
101，101A，101B，510‧‧‧單體
102‧‧‧光學端口
103‧‧‧固定夾
104‧‧‧閂鎖裝置
105，519‧‧‧塊/反光鏡/固定板
106‧‧‧安裝基座
107，512‧‧‧基板
107a‧‧‧頂面
108‧‧‧柔性電路
109a，109b，109c，109d‧‧‧VCSEL
111，112，121,122,124‧‧‧被動對準特徵
113‧‧‧光纖短截線
114，314，514‧‧‧第一組光學元件
115，515‧‧‧第二光學元件
116‧‧‧第一組被動對準特徵
116a‧‧‧第一內側壁
116b‧‧‧第二內側壁
117‧‧‧第二組被動對準特徵
117a‧‧‧第三內側壁
117b‧‧‧第四內側壁
118，518‧‧‧濾光塊
118a，118b，118c，118d‧‧‧濾光器
125‧‧‧DOE
125a‧‧‧衍射光柵的底面
125b‧‧‧上表面
126‧‧‧光學元件
127‧‧‧主光束部分
128‧‧‧監控光束部分
129‧‧‧反射部
131‧‧‧聚焦透鏡
132‧‧‧監察光束探測器
310，508‧‧‧PCB
310a‧‧‧頂表面
311‧‧‧光學探測器陣列晶片
311a，311b，311c，311d‧‧‧光學探測器
312‧‧‧TIA IC晶片
350‧‧‧玻璃基板
350a‧‧‧濾光器側
350b‧‧‧反光鏡側
400‧‧‧多通道WDM光收發系統
401‧‧‧系統電路板
402，517‧‧‧控制器IC晶片
403‧‧‧電觸點
500‧‧‧多通道WDM光發射模組
509‧‧‧開口
511a，511b，511c，511d‧‧‧VCSEL陣列
513‧‧‧安裝塊
513a‧‧‧上部
516‧‧‧接合線
518a，518b，518c，518d‧‧‧濾光條
520‧‧‧前部
521‧‧‧第一端子
522‧‧‧第二端子
523‧‧‧透鏡/光學元件
526‧‧‧第三被動對準特徵
527‧‧‧第四被動對準特徵
561a‧‧‧第一光學探測器陣列
561b‧‧‧第二光學探測器陣列
561c‧‧‧第三光學探測器陣列
561d‧‧‧第四光學探測器陣列
第一圖顯示的是根據代表實施例的WDM光通信模組的俯視圖，其適於與光纜的端部或設置在光纜端部的套管配合。
第二圖顯示的是配置為WDM光發射模組的第一圖中顯示的WDM光通信模組的橫截面透視圖。
第三圖顯示的是根據代表實施例的第二圖中顯示的衍射光學元件的平面圖，其執行複數光學功能，包括光束準直、分束和模式加擾。
第四圖顯示的是第二圖中顯示的WDM光發射模組的光耦合系統的一部分的框圖，並顯示了光耦合系統在光束上的操作方式以執行波分複用。
第五圖顯示的是配置為WDM光接收模組的第一圖中顯示的WDM光通信模組的橫截面透視圖。
第六圖顯示的是第五圖中顯示的WDM光接收模組的光耦合系統的一部分的框圖，並顯示了光耦合系統在光束上的操作方式以執行波分解複用。
第七圖顯示的是第二圖和第五圖中顯示的WDM光通信模組的仰視圖，其顯示了在所述單體中一體形成的所述第一和第二組被動對準特徵以將所述濾光塊和模組的反光鏡與所述單體對準。
第八圖顯示的是第二圖中顯示的WDM光發射模組修改的 WDM光發射模組的橫截面透視圖。
第九圖顯示的是根據代表實施例的多通道WDM光收發系統的俯視圖，其包括四個第二圖中顯示的WDM光發射模組及四個第五圖中顯示的WDM光接收模組，它們的邊緣安裝在系統電路板的邊緣。
第十圖顯示的是根據代表實施例的具有12根發射通道的多通道WDM光發射模組的側視圖。
第十一圖顯示的是第十圖中顯示的多通道WDM光通信模組的側橫截面透視圖。
第十二圖顯示的是第十一圖和第十二圖中顯示的多通道WDM光發射模組的光耦合系統的一部分的框圖，其顯示了所述濾光塊、反光鏡及在所述單體中一體形成的第二光學元件在由VCSEL陣列發射的光束上的操作方式，以在多個通道同時執行WDM。
第十三圖顯示的是根據代表實施例的多通道WDM光接收模組的光耦合系統的一部分的框圖，第十圖和第十一圖中顯示的模組在其中更多的被設置為光接收器而不是光發射器。
第十四圖顯示的是第十圖和第十一圖中顯示的WDM光發射模組的光耦合系統的一部分的框圖，其中所述模組被設置為多通道、雙向光收發模組。
無

Claims (25)

  1. 一種光通信模組，其具有波分複用功能，用於將具有不同波長的複數光束波分複用至至少一個光纜的至少一個光波導的端部上，所述光通信模組包括： 一體形成的光學的單體，所述單體包括可讓N個不同波長的光穿過的光學材料，N是大於或等於2的正整數，所述單體包括光學端口、一體形成的至少第一組和第二組被動對準特徵、一體形成的至少第一組N個光學元件、及一體形成的至少第二組光學元件，所述光學端口適於與所述光纜的端部或設置在光纜端部的套管相耦合，其中，所述第一和第二組被動對準特徵用來至少在第一方向和第二方向將一個或多個光學部件與所述單體被動對準，所述第一組N個光學元件、第二光學元件、及一個或多個所述光學部件共同形成所述光通信模組的光耦合系統，並被設置成將具有N個不同波長的N個光束波分複用至光學端口以在所述光纜上傳輸。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光通信模組，其中，所述光通信模組進一步包括基板、及N個光源，所述基板與所述單體機械耦合，在至少第一和第二方向與單體對準，N個所述光源設置在所述基板的上表面上與所述第一組N個光學元件的N個相應光學元件對準，N個所述光源分別發射N個不同波長的N個光束，所述光耦合系統的一個或多個所述光學零件包括具有至少第一和第二被動對準特徵的至少第一光學零件，所述第一和第二被動對準特徵與在所述單體內一體成型的所述第一組被動對準特徵的第一和第二被動對準特徵分別配合，所述第一光學零件的第一和第二被動對準特徵與所述第一組被動對準特徵的第一和第二被動對準特徵的配合一體成型在所述單體內，將所述第一光學零件在至少第一和第二方向上與所述單體對準。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的光通信模組，其中，所述第一光學零件包括設置在所述第一光學零件的底面上的N個濾光器、及設置在所述第一光學零件的頂面上的反光鏡，所述頂面與所述第一光學零件的底面相對並且平行，所述第一光學零件的底面設置在所述第一光學零件和N個光源之間， N個所述濾光器中的每個濾光器穿過由N個相應光源發射的相應的N個相應不同波長的N個光束之一， N個所述相應不同波長的N個光束由N個濾光器耦合至所述反光鏡上，所述反光鏡將N個相應不同波長的N個光束反射耦合至一體成型在單體中的所述第二光學元件上，所述第二光學元件將所述N個相應不同波長的N個光束耦合至光學端口。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的光通信模組，其中，一個或多個所述光學零件進一步包括具有第一和第二被動對準特徵的至少第二零件，所述第二零件與所述第二組被動對準特徵的第三和第四被動對準特徵分別配合，所述第二光學零件的第一和第二被動對準特徵與所述第二組被動對準特徵的第三和第四被動對準特徵的接合將所述第二光學零件在至少第一和第二方向與所述單體對準。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的光通信模組，其中，所述第一和第二光學零件包括濾光塊、及反光鏡，所述濾光塊包括N個濾光器塗層，所述濾光器塗層包括設置在所述濾光塊的頂面的N個濾光器，所述反光鏡將由N個濾光器耦合至所述反光鏡上的N個相應不同波長的N個光束反射至在所述單體中一體形成的第二光學元件，所述第二光學元件將N個相應不同波長的N個光束耦合至光學端口。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的光通信模組，其中，所述第一光學零件包括N個濾光塊，所述第二光學零件包括反光鏡，N個所述濾光塊包括N個濾光器塗層，所述濾光器塗層包括在相應頂面上的N個濾光器，所述反光鏡將由N個濾光器耦合至所述反光鏡的N個相應不同波長的 N個光束反射至在所述單體中一體形成的第二光學元件，所述第二光學元件將N個相應不同波長的N個光束耦合至所述光學端口。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的光通信模組，其中，所述至少一個光波導包括單個光纖。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的光通信模組，其中，所述至少一個光波導包括M個光纖，M是大於或等於2的正整數，所述單體包括前部，適用於與多光纖MPO連接器耦合以固定M個光纖的端部，所述單體的前部包括從其延伸的第一和第二端子，其形狀、尺寸和位置匹配互補的設置在所述MPO連接器的前端的定位孔的形狀、尺寸和位置，所述單體的前部包括光學端口、及設置在其中的M個透鏡的線性陣列，當所述MPO連接器與所述單體耦合在一起時，所述透鏡與保持在MPO連接器的M個光纖的端部軸向對齊，其中，共同包括所述光耦合系統的所述第一組N個光學元件、第二光學元件和一個或多個所述光學零件被安排以耦合N個相應不同波長的N個光束至M個透鏡中的每一個。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的光通信模組，其中，所述至少一個光波導包括M個光纖，M是大於或等於2的正整數，所述單體包括前部，適用於與多光纖MPO連接器耦合以固定M個光纖的端部，所述單體的前部包括第一和第二定位孔，其形狀、尺寸和位置匹配互補的從所述MPO連接器的前端延伸的端子的形狀、尺寸和位置，所述單體的前部包括光學端口、及設置在其中的M個透鏡的線性陣列，當所述MPO連接器與所述單體耦合在一起時，所述透鏡與保持在MPO連接器的M個光纖的端部軸向對齊，其中，共同包括所述光耦合系統的所述第一組N個光學元件、第二光學元件、及一個或多個所述光學零件被安排以耦合N個相應不同波長的N個光束至M個透鏡中的每一個。
  10. 如申請專利範圍第2項所述的光通信模組，其中，所述第一組N個光學元件的N個光學元件分別傾斜由N個光源分別發射的N個光束，並將傾斜的所述光束導向所述第一光學零件的底面。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的光通信模組，其中，所述第一組N個光學元件的N個光學元件也準直或近似準直相應的N個光束。
  12. 如申請專利範圍第2項所述的光通信模組，其中，所述至少一個光波導是多模光纖，其中N個不同波長範圍從840 nm至950nm。
  13. 如申請專利範圍第2項所述的光通信模組，其中，所述光通信模組進一步包括與所述單體機械耦合的衍射光學元件，所述衍射光學元件收容N個光源分別發射的N個相應不同波長的N個光束，並分別耦合N個相應不同波長的N個光束至所述第一組N個光學元件的N個光學元件上，其中所述衍射光學元件減少到N個光源上的N個相應不同波長的光束的模式分配雜訊和背向反射。
  14. 一種光通信模組，其具有波分解複用能力，用以將包括複數不同波長的光束波分解複用成相應不同波長的複數光束，所述光通信模組包括： 一體形成的單體，所述單體包括可讓N個不同波長的光穿過的光學材料，N是大於或等於2的正整數，所述單體包括光學端口、至少第一和第二組被動對準特徵、至少第一組N個光學元件、及至少第二光學元件，所述光學端口適用於與所述光纜的端部或設置在光纜端部的套管相耦合，所述光纜包括至少一種光波導，其中，所述第一和第二組被動對準特徵用來將一個或多個光學零件與所述單體在至少第一和第二方向被動對準，所述第一組N個光學元件、第二光學元件和一個或多個所述光學零件共同形成光通信模組的光耦合系統，並被設置成將所述光學端口接收的來自所述至少一個光波導的端部的具有N個不同波長的光束分別波分解複用成N個不同波長的N個光束。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的光通信模組，其中，所述光通信模組進一步包括與所述單體在至少第一和第二方向對準的與所述單體機械耦合的基板、及設置在所述基板的上表面的與所述第一組N個光學元件的N個相應的光學元件對準的N個光學探測器，N個所述光學探測器分別探測被所述第一組N個光學元件的N個相應的光學元件分別耦合至N個光學探測器的N個不同波長的N個光束，所述光耦合系統的一個或多個所述光學零件包括具有至少第一和第二被動對準特徵的至少第一光學零件，所述第一光學零件與在所述單體中一體形成的所述第一組被動對準特徵的第一和第二被動對準特徵分別配合，所述第一光學零件的第一和第二被動對準特徵與所述第一組被動對準特徵的第一和第二被動對準特徵的配合將所述第一光學零件與所述單體在至少第一和第二方向上對準。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的光通信模組，其中，所述第一光學零件包括設置在所述第一光學零件的底面的N個濾光器及設置在所述第一光學零件頂面的反光鏡，所述反光鏡與所述第一光學零件的底面相對並且平行，所述第一光學零件的底面設置在所述第一光學零件的頂面和所述光學探測器之間，所述第二光學元件將包括N個不同波長的的光束反射至所述反光鏡，所述反光鏡將包括N個不同波長的光束反射至N個濾光器，N個所述濾光器將包括N個不同波長的光束分別波分解複用成N個不同波長的N個光束，並將N個光束耦合至所述第一組N個光學元件的N個光學元件上。
  17. 如申請專利範圍第15項所述的光通信模組，其中，一個或多個所述光學零件進一步包括具有第一和第二被動對準特徵的至少第二零件，所述第一和第二被動對準特徵與所述第二組被動對準特徵的第三和第四被動對準特徵分別接合，所述第二光學零件的第一和第二被動對準特徵與所述第二組被動對準特徵的第三和第四被動對準特徵將所述第二光學零件與所述單體在至少第一和第二方向對準。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的光通信模組，其中，所述第一和第二光學零件包括濾光塊、及反光鏡，所述濾光塊分別包括N個濾光器塗層， N個所述濾光器塗層分別包括設置在所述濾光塊的頂面上的N個濾光器，所述反光鏡將由第二光學元件耦合至所述反光鏡的包括N個不同波長的光束分別反射至N個濾光器塗層上， N個所述濾光器塗層將包括N個不同波長的光束分別波分解複用成N個不同波長的N個光束，並將N個光束分別耦合至所述第一組N個光學元件的N個光學元件上。
  19. 如申請專利範圍第17項所述的光通信模組，其中，所述第一光學零件包括N個濾光塊，所述第二光學零件包括反光鏡，N個所述濾光塊分別包括N個濾光器塗層，N個所述濾光器塗層包括在其相應的頂面的N個濾光器，所述反光鏡將由N個濾光器耦合至所述反光鏡上的N個不同波長的N個光束反射至在所述單體中一體形成的所述第二光學元件上，所述第二光學元件將N個不同波長的N個光束耦合至所述光學端口。
  20. 如申請專利範圍第14項所述的光通信模組，其中，所述至少一個光波導包括單根光纖。
  21. 如申請專利範圍第14項所述的光通信模組，其中，所述至少一個光波導包括M根光纖，M是大於或等於2的正整數，所述單體包括前部，適於與多光纖MPO連接器相耦合，所述單體的前部包括在其上一體形成的第一和第二端子，其形狀、尺寸和位置匹配互補的在所述MPO連接器的前端的定位孔的形狀、尺寸和位置以固定M根所述光纖的端部，所述單體的前部包括光學端口、及設置在其中的M個透鏡的線性陣列，當所述MPO連接器和所述單體的前部耦合在一起時，所述透鏡與固定在MPO連接器中的M根光纖的端部軸向對齊，共同包括光耦合系統的所述第一組N個光學元件、第二光學元件、及一個或多個所述光學零件被安排將N個相應波長的N個光束耦合至M個透鏡中的每一個。
  22. 如申請專利範圍第15項所述的光通信模組，其中，所述第一組N個光學元件的N個所述光學元件分別傾斜N個相應不同波長的N個光束，並將傾斜的所述光束分別導向N個光學探測器。
  23. 如申請專利範圍第22項所述的光通信模組，其中，所述第一組N個光學元件的N個光學元件也分別聚焦N個光束至N個光學探測器上。
  24. 如申請專利範圍第15項所述的光通信模組，其中，所述至少一個光波導是多模光纖，其中N個所述波長的範圍從840 nm至大約950nm。
  25. 一種雙向光通信模組，其包括： 一體形成的光學的單體，所述單體包括可讓N個波長的光束穿過的光學材料，N是大於或等於2的正整數，所述單體包括光學端口、至少第一和第二組被動對準特徵、至少第一組N個光學元件、及第二光學元件，所述光學端口適於與具有至少第一光波導的光纜的端部或設置在所述光纜的端部的套管相耦合，其中，所述第一和第二組被動對準特徵被用來將一個或多個光學零件與所述單體在至少第一和第二方向被動對準，所述第一組N個光學元件、第二光學元件和一個或多個所述光學零件共同形成所述光通信模組的光耦合系統，並被設置成將第一波長的至少第一光束耦合至光學端口以在第一光波導上傳輸並用於接收從所述第一光波導的端部穿出進入所述光學端口的第二波長的至少第二光束，所述第一和第二波長互不相同。
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