[發明專利]一種緊湊型多波長光組件及其使用方法

在審

• 申請號: 201710385173.3
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107121782A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 封建勝;張玓;王志剛;常靜;石川;陳奔;付永安;孫莉萍;余向紅
• 申請（專利權）人: 武漢光迅科技股份有限公司;武漢電信器件有限公司
• 主分類號: G02B27/10
• 分類號: G02B27/10;G02B6/42
• 代理公司: 深圳市愛迪森知識產權代理事務所(普通合伙)44341
• 代理人: 何婷

【技術領域】

本發明涉及光模塊技術領域，特別是涉及一種緊湊型多波長光組件及其使用方法。

【背景技術】

光收發模塊是光通信領域的關鍵單元器件，從最初的單獨收發到收發一體，系統集成的程度越來越高，高速率、低成本、小型化、熱插拔、低功耗、智能化和遠距離是光收發模塊的發展方向。

隨著5G的發展、互聯網信息量的爆炸式增長，對低成本、高速率(100Gb/s)并能傳輸較遠距離的多路并行單模光收發模塊的需求日漸增長。近年來，基于半導體工藝制作的光電集成芯片受到業界的關注越來越多，在這種光電集成芯片中，既能對光信號進行高速調制、光電探測轉換，還能對電信號進行預加重、均衡、放大以及數據時鐘恢復，這種集成芯片滿足了模塊的小型化、低成本、低功耗要求。

然而，硅是一種間接帶隙半導體材料，不能直接作為光電子材料，因此這些高集成度的光電集成芯片需要外加光源。采用硅基封裝光源技術的有美國專利U.S.Pat.No.8772704，光源和光電集成芯片上的耦合單元進行垂直耦合。該光源由激光器芯片、球透鏡、隔離器組件、反射鏡和硅基板組成。邊發射激光器芯片輸出的發散光束由透鏡匯聚后，經過隔離器組件、反射鏡后，垂直入射到光電集成芯片的耦合單元上。該方案具有緊湊、封裝簡單等優點，但是該光源僅能提供一個波長，如果通過放置多個裝置實現多波長光源，體積將成倍增加，并不符合光電集成小尺寸的要求，即該專利方案在波分復用等要求光源具有多個波長的場合應用受到限制。

另外，在現有的文獻(申請號：CN201310322502.1，發明名稱為：一種大功率激光器耦合的光纖固定裝置)中也涉及了一種多波長激光器的實現方式，大功率激光器的所有襯底、快軸準直鏡FAC、慢軸準直鏡SAC、反射鏡分別固定在底座的不同臺階上，每個激光二極管固定在一個襯底上，多個激光二極管產生多個高低不同光束，經過各自快軸準直鏡FAC、慢軸準直鏡SAC后產生高低不同平行光束；經過各自反射鏡反射后到達準直透鏡，多個高低不同平行光束經過準直透鏡后聚焦在光纖上；在底座上光纖固定位置處設計一個凸臺，且凸臺和底座為一體，并在凸臺上表面沿著準直透鏡聚焦后的平行光束的方向設計一個V形槽，將光纖放置于V形槽內并用玻璃焊料填充及固定，這種光纖固定方式將包層中的光剝離，避免燒壞光纖。玻璃焊料上的熱量通過底座迅速散出去。該方案采用空間合束的方式，將多個波長的光耦合進入光纖，由于耦合光束為分立的光斑，經過透鏡聚焦后將有大量的能量分布在主光斑之外，即能量損失較多，尤其當光纖為單模光纖的時候，該專利所述方案的插損較大。

【發明內容】

本發明要解決的技術問題是現有的方案采用空間合束的方式，將多個波長的光耦合進入光纖，由于耦合光束為分立的光斑，經過透鏡聚焦后將有大量的能量分布在主光斑之外，帶來較大的能量損失；尤其當光纖為單模光纖的時候，會帶來較大的插損。

本發明采用如下技術方案：

本發明第一方面，提供了一種緊湊型多波長光組件，光組件包括至少兩組光信號通道單元組和一基板，所述光信號通道單元組設置在所述基板上，其中，一組光信號通道單元組包括透鏡、非互異性器件和反射鏡，三者沿著光信號傳輸方向依次設置在所述基板上，所述光組件還包括：

所述基板上位于固定有所述反射鏡的反射面的下方，設置有第一衍射光柵區；

不同光信號通道單元組之間相差預設距離，所述預設距離使得經過各光信號通道單元組的光信號，并且在通過所述第一衍射光柵區衍射作用進入基板中傳輸的光信號，在經過所述基板底部的全反射后，匯聚于基板表面的同一匯聚點；

其中，各光信號所要匯聚的基板表面設置有第二衍射光柵區域。

優選的，所述光組件的光信號輸入端用于耦合激光器，其中，激光器的數目與所述光信號通道單元組的數目一致，所述激光器出射波長的范圍小于其中心波長的十分之一。

優選的，所述激光器包括：垂直腔面發射激光器和/或邊發射激光器，其工作方式為直接調制方式或者連續發光方式。

優選的，根據光柵方程：n·Λ·sin(θ)＝m·λ和各激光器的中心波長，選擇厚度和光柵周期分別滿足方程需求的基板，并設置不同光信號通道單元組之間相差的距離，使得不同激光器輸出的光信號能夠匯聚于基板表面的同一匯聚點；

其中n為基板的折射率，Λ為光柵周期，θ為衍射光與法線的夾角，λ為入射光波長，m為自然數，由光柵的閃耀角度和入射波長確定。