光学部件制造技术

技术编号:14693966 阅读:192 留言:0更新日期:2017-02-23 16:56
用于在光学数据信号的相干发射和接收中使用的方法和装置。用于在相干光学发射机中使用的集成光学块(100)包括:分束器(102),其配置成将输入光信号分成第一和第二输入光信号,输出第一输入光信号用于在光学发射机芯片中使用,并输出第二输入光信号用于用作本机振荡器信号;偏振组合器(104),其配置成组合第一和第二调制光信号以形成输出;以及偏振旋转器(106),其配置成旋转第二调制光信号的偏振,使得它在组合之前实质上正交于第一调制光信号的偏振。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开通常涉及光学部件。更具体地,本专利技术涉及但不需要限于相干发射机、接收机和/或收发机的光学部件。
技术介绍
在本说明书中,术语“光”将在它在光学系统中被使用的意义上被使用以不仅意指可见光,而且意指具有在可见光范围之外的波长的电磁辐射。光学部件的设计标准朝着较小的尺寸和较大的功能前进。通常,这导致部件的较大程度的集成。特别是,用例如硅、二氧化硅、磷化铟和砷化镓等材料制造的光学芯片的功能的增加,使得多功能及小的设备例如光学发射机和调制器的创造是可行的。然而,完全的芯片集成依然存在缺点:产量受损的成本、明显的光学损失、和一芯片一产品的减小的制造灵活性。在衡量的另一端处,组装、对准和固定在复杂光学设备中的多个光学部件的成本和复杂性依然是个挑战。在多部件模块中的光学器件的准确对准,目前可能每模块要花费很多小时。高数据速率的光学发射机和接收机由相干技术实现。当今,100Gb/s和/或更高的线速率利用了更高阶振幅和相位调制、偏振复用、相干检测和复杂的数字信号处理技术。在一般双偏振正交相移键控(DP-QPSK)实现中,例如可使用高速数模转换器(DAC)和一对QPSK马赫-曾德耳调制器(MZM)从25GHz时钟/数据速率产生100Gb/s线速率。数据有效地在输入激光载波的两相和两偏振状态上被编码。类似地,可在接收机处通过偏振解复用和相干检测技术来提取所编码的数据。在正交振幅调制(QAM)实现中,具有偏振的振幅和相位状态都被利用来增加线速率。发射机和接收机一般位于系统中的同一位置处,且常常被共同封装以制造接收机。激光载波源可集成到发射机内(单片地或作为单独的芯片)或可位于在配置成向系统供应输入光信号的独立包装的设备中附近。在相干检测方案中,相干接收机通常需要本机振荡器(LO)激光基准的输入来提取QPSK编码数据。LO源可为了效率的目的而从独立激光器被得到,一般通过分裂由激光源提供的输入光信号来得到。基本相干发射机由提供输入光信号的可调谐激光源(载波)、马赫-曾德耳干涉仪(调制器)和偏振组合器组成以创建复合信号用于传输。发射机可以是具有变化水平的函数积分的III-V芯片。可调谐激光器也可向发射机提供在相同波长或接近的波长处操作的相邻接收机的LO信号。为了从包括调制器芯片、输入光纤和独立激光器的分立零件创建有效的发射机模块,输入光信号被分裂以向接收机LO以及向调制器供应光学信号。此外,来自调制器芯片的输出信号必须转换成它的正交偏振,且接着从发射机输出的正交偏振的光信号必须组合以给出输出信号。基本相干接收机配置由LO、偏振分裂器、一对3分贝(dB)混合器和平衡检测器的阵列组成。接收机可以是具有变化水平的函数积分的III-V芯片。除了上面提到的基本功能以外,发射机和接收机还都一般需要调节信号电平的装置和分别以可变光学衰减器和光学监控器的形式控制信号电平的装置。在US8,526,102中描述了相干接收机,其中很多函数被包含在一个芯片上。这样的大的和复杂的芯片具有上面所述的缺点。类似地,在芯片集成的水平被限制的场合,则剩余的功能由常规光学器件提供,其中在光具组中的每个部件被放置在适当的地方并被光学地单独对准。
技术实现思路
根据本专利技术,在第一方面中,提供了用于在相干光学发射机中使用的集成光学块,光学块包括:分束器,其配置成接收输入光信号,将输入光信号分成第一和第二输入光信号,输出第一输入光信号用于在光学发射机芯片中使用,并输出第二输入光信号用于用作本机振荡器信号;偏振组合器,其配置成从光学发射机芯片接收第一和第二调制光信号,并组合第一和第二调制光信号以形成输出;以及偏振旋转器,其配置成旋转第二调制光信号的偏振,使得它在组合之前实质上正交于第一调制光信号的偏振。可选地,分束器包括棱镜。可选地,第一输入光信号所穿过的棱镜的表面邻接偏振组合器的表面,以及其中第一输入光信号在输出到光学发射机芯片之前穿过偏振组合器。可选地,偏振组合器配置成接收第一调制光信号并将第一调制光信号直接传递到信号输出。可选地,偏振旋转器邻接偏振组合器的表面,并配置成在进入到偏振组合器内之前旋转第二调制光信号的偏振。可选地,第一和第二调制光信号在空间上分离,以及其中偏振组合器配置成引导第二调制光信号以与第一调制光信号对准,用于组合。根据本专利技术,在第二方面中,提供了用在相干光学接收机中的集成光学块,光学块包括:偏振分裂器,其配置成接收调制光信号并将调制光信号分裂成具有第一偏振的调制光信号的第一分量和具有实质上正交于第一偏振的第二偏振的调制光信号的第二分量;以及偏振旋转器,其用于将调制光信号的第二分量的偏振旋转实质上90度,其中偏振分裂器还配置成将调制光信号的第二分量引导到偏振旋转器。可选地,上面所述的集成光学块还包括配置成测量来自光学平面的输入光信号的功率的至少一个监测器。可选地,至少一个监测器配置成测量在光学平面之外的一个或多个调制光信号的功率。可选地,监测器包括配置成使待监测的光信号的一部分偏转到检测器的介质层。可选地,监测器包括PIN二极管。可选地,监测器还包括配置成将待监测的光信号聚焦到监测器上的微透镜。可选地,集成光学块还包括配置成基于至少一个光功率测量来使光信号中的功率衰减的可变光学衰减器。可选地,至少一个光功率测量由至少一个监测器提供。可选地,可变光学衰减器包括配置成传递入射在介质层上的光信号的一部分并反射光信号的剩余部分的介质区。可选地,介质区包括在两个光学透射部件之间的间隙。可选地,间隙包括真空、空气和介质材料之一。可选地,可变光学衰减器包括由介质区分离的第一和第二棱镜。可选地,可变光学衰减器包括配置成改变界面以改变穿过的光信号的该部分的控制机构。可选地,控制机构的至少部分连接到可变光学衰减器的表面,使得其偏转改变界面,以及其中控制机构包括热控双金属条和压电元件之一。可选地,可变光学衰减器配置成作为光学快门来操作。可选地,集成光学块还包括配置成改变通过光学块传播的一个或多个光信号的方向用于减轻光学块的一个或多个元件的未对准的对准微调器。可选地,对准微调器包括配置成反射具有第一偏振的光并使具有与第一偏振正交的第二偏振的光通过的介质层,且还包括至少一个偏振旋转镜,其配置成反射光信号使得反射光信号具有旋转了实质上90度的其偏振,并布置成从介质层接收反射光信号并改变反射光信号的角度。可选地,对准微调器还包括由介质层分离的第一和第二棱镜。可选地,对准微调器还包括在对准微调器的相对表面上的第一和第二偏振旋转镜,其中第一偏振旋转镜配置成接收进入对准微调器并从介质层反射的具有第一偏振的第一光信号并反射第一光信号以产生具有实质上正交于第一偏振的第二偏振的第二光信号,使得第二光信号可穿过介质层,以及其中第二偏振旋转镜配置成接收第二光信号并反射第二光信号以产生具有第一偏振的第三光信号,使得第三光信号由介质层反射并离开对准微调器,以及其中第一和第二偏振旋转镜中的一个或两个被对准,使得第三光信号以与第一光信号进入对准微调器时的角度不同的角度离开对准微调器。可选地,至少一个偏振旋转镜通过粘合剂保持在适当的位置上,并可在粘合剂固化之前被设置到期望对准。可选地,至少一个偏振旋转镜包括弯曲反射表面。可选地,对准微调器还包括在至少一个偏振旋转镜和对准微调器的相应表本文档来自技高网
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光学部件

【技术保护点】
一种用于在相干光学发射机中使用的集成光学块,所述光学块包括:分束器,其配置成接收输入光信号,将所述输入光信号分成第一输入光信号和第二输入光信号,输出所述第一输入光信号用于在光学发射机芯片中使用,并输出所述第二输入光信号用于用作本机振荡器信号;偏振组合器,其配置成从光学发射机芯片接收第一调制光信号和第二调制光信号,并组合所述第一调制光信号和第二调制光信号以形成输出;以及偏振旋转器,其配置成旋转所述第二调制光信号的偏振,使得它在组合之前实质上正交于所述第一调制光信号的偏振。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.14 GB 1404603.11.一种用于在相干光学发射机中使用的集成光学块,所述光学块包括:分束器,其配置成接收输入光信号,将所述输入光信号分成第一输入光信号和第二输入光信号,输出所述第一输入光信号用于在光学发射机芯片中使用,并输出所述第二输入光信号用于用作本机振荡器信号;偏振组合器,其配置成从光学发射机芯片接收第一调制光信号和第二调制光信号,并组合所述第一调制光信号和第二调制光信号以形成输出;以及偏振旋转器,其配置成旋转所述第二调制光信号的偏振,使得它在组合之前实质上正交于所述第一调制光信号的偏振。2.如权利要求1所述的集成光学块,其中所述分束器包括棱镜。3.如权利要求2所述的集成光学块,其中所述第一输入光信号所穿过的所述棱镜的表面邻接所述偏振组合器的表面,以及其中所述第一输入光信号在输出到光学发射机芯片之前穿过所述偏振组合器。4.如任一前述权利要求所述的集成光学块,其中所述偏振组合器配置成接收所述第一调制光信号并将所述第一调制光信号直接传递到信号输出。5.如权利要求4所述的集成光学块,其中所述偏振旋转器邻接所述偏振组合器的表面,并配置成在进入到所述偏振组合器内之前旋转所述第二调制光信号的偏振。6.如任一权利要求所述的集成光学块,其中所述第一调制光信号和第二调制光信号在空间上分离,以及其中所述偏振组合器配置成引导所述第二调制光信号以与所述第一调制光信号对准,用于组合。7.一种用在相干光学接收机中的集成光学块,所述光学块包括:偏振分裂器,其配置成接收调制光信号并将所述调制光信号分裂成具有第一偏振的调制光信号的第一分量和具有实质上正交于所述第一偏振的第二偏振的所述调制光信号的第二分量;以及偏振旋转器,其用于将所述调制光信号的所述第二分量的偏振旋转实质上90度,其中所述偏振分裂器还配置成将所述调制光信号的所述第二分量引导到所述偏振旋转器。8.如任一权利要求所述的集成光学块,还包括配置成测量来自所述光学平面的所述输入光信号的功率的至少一个监测器。9.如权利要求8所述的集成光学块,其中所述至少一个监测器配置成测量在所述光学平面之外的一个或多个调制光信号的功率。10.如权利要求8或9所述的集成光学块,其中所述监测器包括配置成使待监测的光信号的一部分偏转到检测器的介质层。11.如权利要求10所述的集成光学块,其中所述监测器包括PIN二极管。12.如权利要求8到11中的任一项所述的集成光学块,其中所述监测器还包括配置成将待监测的光信号聚焦到所述监测器上的微透镜。13.如任一前述权利要求所述的集成光学块,还包括配置成基于至少一个光功率测量来使光信号中的功率衰减的可变光学衰减器。14.如权利要求13所述的集成光学块,当从属于权利要求8到12中的任一项时,其中所述至少一个光功率测量由所述至少一个监测器提供。15.如权利要求13或14所述的集成光学块,其中所述可变光学衰减器包括配置成传递入射在所述介质层上的光信号的一部分并反射所述光信号的剩余部分的介质区。16.如权利要求15所述的集成光学块,其中所述介质区包括在两个光学透射部件之间的间隙。17.如权利要求16所述的集成光学块,其中所述间隙包括真空、空气和介质材料其中之一。18.如权利要求15到17中的任一项所述的集成光学块,其中所述可变光学衰减器包括由所述介质区分离的第一棱镜和第二棱镜。19.如权利要求15到18中的任一项所述的集成光学块,其中所述可变光学衰减器包括配置成改变所述界面以改变穿过的所述光信号的所述部分的控制机构。20.如权利要求19所述的集成光学块,其中所述控制机构的至少部分连接到所述可变光学衰减器的表面,使得其偏转改变所述界面,以及其中所述控制机构包括热控双金属条和压电元件之一。21.如权利要求13到20中的任一项所述的集成光学块,其中所述可变光学衰减器配置成作为光学快门来操作。22.如任一前述权利要求所述的集成光学块,还包括配置成改变通过所述光学块传播的一个或多个光信号的方向用于减轻所述光学块的一个或多个元件的未对准的对准微调器。23.如权利要求22所述的集成光学块,其中所述对准微调器包括配置成反射具有第一偏振的光并使具有与所述第一偏振正交的第二偏振的光通过的介质层,且还包括至少一个偏振旋转镜,其配置成反射光信号使得所反射的光信号具有旋转了实质上90度的其偏振,并布置成从介质层接收述反射光信号并改变所述反射光信号的角度。24.如权利要求23所述的集成光学块,其中所述对准微调器还包括由所述介质层分离的第一棱镜和第二棱镜。25.如权利要求23或24所述的集成光学块,其中所述对准微调器还包括在所述对准微调器的相对表面上的第一偏转旋转镜和第二偏振旋转镜,其中所述第一偏振旋转镜配置成接收进入所述对准微调器并从所述介质层反射的具有第一偏振的第一光信号并反射所述第一光信号以产生具有实质上正交于所述第一偏振的第二偏振的第二光信号,使得所述第二光信号可穿过所述介质层,以及其中所述第二偏振旋转镜配置成接收所述第二光信号并反射所述第二光信号以产生具有所述第一偏振的第三光信号,使得所述第三光信号由所述介质层反射并离开所述对准微调器,以及其中所述第一偏振旋转镜和第二偏振旋转镜中的一个或两个被对准,使得所述第三光信号以与所述第一光信号进入所述对准微调器时的角度不同的角度离开所述对准微调器。26.如权利要求23到25中的任一项所述的集成光学块,其中所述至少一个偏振旋转镜通过粘合剂保持在适当的位置上,并可在所述粘合剂固化之前被设置到期望对准。27.如权利要求23到26中的任一项所述的集成光学块,其中所述至少一个偏振旋转镜包括弯曲反射表面。28.如权利要求23到27中的任一项所述的集成光学块,其中所述对准微调器还包括在所述至少一个偏振旋转镜和对准微调器的相应表面之间的光学透射块。29.如权利要求22所述的集成光学块,其中所述对准微调器包括:透射光学元件,其包括第一内部小面和第二内部小面;以及至少一个镜,其中所述对准微调器配置成从所述第一内部小面、从所述至少一个镜和所述第二内部小面反射所接收的光信号以在由所述镜的对准确定的角度下从所述对准微调器输出。30.如任一前述权利要求所述的集成光学块,还包括配置成控制在从所述光学块输出和输入到所述光学块的光信号之间的间距的...

【专利技术属性】
技术研发人员:巴里·弗林塔姆A·P·詹森S·加德纳A·C·卡特
申请(专利权)人:奥兰若技术有限公司
类型:发明
国别省市:英国;GB

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