光模块装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种光模块装置，所述光模块装置包括衬底、多个激光源、以及在衬底上制备的多组光调制器。所述多个激光源发出不同波长的光。每组光调制器包括多个光调制器，将所述光调制成信号光。所述光模块装置还包括多个分束器和一个光复用器。每个激光器连接到一个分束器，每个分束器通过光波导与一组光调制器连接，每个分束器将激光源发出的一束光分成多束光。所述光复用器具有多组输入端口和多个输出端口，每组输入端口包含多个输入端口，每个光调制器通过光波导与一个输入端口连接，每组输入端口中都有一个输入端口与同一个输出端口连接。所述光模块装置实现了在光调制器共用激光源的情况下的空分与波分复用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光模块装置
本专利技术涉及光通信领域，并且更具体地，涉及一种光模块装置。
技术介绍
随着光通信的进步，光模块装置不断向小型化、高容量、低功耗发展。从最初直接固定在电路板上的小尺寸架构(SFF，SmallFormFactor)、可热插拔的千兆位接口转换器(GBIC，GigabitInterfaceConverter)，一直发展到紧凑型架构(CFP，CompactForm-Factor)等。而光模块装置的容量也从100BASE(百兆)发展到1000BASE(千兆)、10GE、100GE，未来的通信需求对光模块装置容量提出更大需求。光模块装置通常包括激光器与光调制器(或者直调激光器)、光复用器(OMUX，OpticalMultiplexer)、光解复用器(ODEMUX，De-multiplexer)、光电探测器、光路准直系统等功能模块。离散的功能模块之间需要考虑连接、封装方面的难题，带来成本、尺寸方面的困难，难以满足小型化、高容量密度的需求。随着技术的发展，集成光模块装置已经成为大势所趋，即在同一衬底上集成激光器、光调制器、光复用器、光解复用器、光电探测器等功能模块。集成光模块装置可以利用其在集成方面的优势，实现大批量生产、高密度集成，而且各功能模块之间的互联难度大大降低，从而保证性能。为了满足下一代光模块装置更高的容量，目前主要有三种解决方案：第一种方案：提高光调制器、光电探测器的性能，从而提高单波长的传输速率。例如，将光调制器的调制速率从10G，提高到25G，乃至100G。第二种方案：利用高阶调制技术提升容量，例如，利用脉冲幅度调制4(PAM4，PulseAmplitudeModulation4)、PAM8等调制格式将单波长传输容量提高2倍、3倍。第三种方案：目前大部分光模块装置采用波分复用技术，即在一根光纤中复用多个波长。如果在波分复用技术的基础上进一步采用空分复用技术，即在空间上复用光模块装置，例如，在一种衬底上制造多个光模块装置，则可以进一步提高容量。例如，对于4波长波分复用、每个波长传输容量是25G的100G光模块装置，如果在空间上复用4个100G光模块装置，可以实现400G容量。这种将波分复用技术和空分复用技术技术方案称为空分与波分复用技术。阵列波导光栅(AWG，ArrayedWaveguideGrating)的基本原理是利用罗兰圆衍射，通过控制阵列波导的相位，从而实现光复用器和光解复用器的功能。对于一个M×1AWG，假如AWG的M个输入端口的中心通道波长分别是λ1、λ2、...λM，则输入AWG的信号光的波长分别是λ1、λ2、...λM，流出AWG的信号光则是波长是λ1～λM的信号光的合波，此时AWG实现光复用器的功能。在上述简单的AWG基础上，人们对AWG的结构和功能做了改进，得到了多种类型的AWG，例如具有路由功能的AWG。该种AWG能实现的路由功能如图1所示，以5×5AWG为例，5×5AWG是指一端有5个输入端口，另一端有5个输出端口的AWG。波长为λ0、λ1、λ2、λ3、λ4的信号光都分别从输入端口In0、In1、In2、In3、In4流入。从输入端口In0流入的信号光的波长记做λ00、λ10、λ20、λ30、λ40；从输入端口In1流入的信号光的波长记做λ01、λ11、λ21、λ31、λ41；...，以此类推。其中，λ0＝λ00＝λ01＝λ02＝λ03＝λ04，λ1＝λ10＝λ11＝λ12＝λ13＝λ14、λ2＝λ20＝λ21＝λ22＝λ23＝λ24、...、以此类推。输出端口分别是Out0、Out1、Out2、Out3、Out4。从输出端口Out0流出的信号光的波长是λ10、λ01、λ42、λ33、λ24；从输出端口Out1流出的信号光的波长是λ00、λ41、λ32、λ23、λ14；...，以此类推。除了上述的具有路由功能的AWG之外，还有其他类型的AWG。例如，具有分组功能的AWG，如图2所示，波长为λa的信号光分别从输入端口In1、In2、In3流入，分别记为λa1、λa2、λa2；波长为λb、λc的信号光则从输入端口In4～In9流入。输出端口为Out1、Out2、Out3，其中输出端口Out1流出的信号光分别为λa1、λb4、λc7；输出端口Out2流出的信号光分别为λa2、λb5、λc8；输出端口Out3流出的信号光分别为λa3、λb6、λc9。这种具有分组功能的AWG已经成功应用在多波长激光源中。阶梯衍射光栅(EDG，EchelleDiffractionGrating)也是一种常见的光复用器和光解复用器。EDG是一种反射式的光栅，工作原理和AWG相似，同样能实现图1、图2中的光复用器和光解复用器的功能。图3示出了一种集成光模块装置，所述集成光模块装置包括衬底、激光器、分束器和多个光调制器。在衬底上制备一个激光器和一个1×M分束器(splitter)，所述激光器的制备方法可以是单片集成(monolithicintegration)、混合集成(hybridintegration)、键合(bonding)等方法，所述分束器的制备方法是单片集成，所述激光器的中心波长是λ。激光器发出的光通过光波导(opticalwaveguide)耦合到一个1×M分束器，将激光器发出的一束激光分成M束激光。优选的，所述分束器将一束激光均匀的分成M束激光。在该衬底上制备M个光调制器，所述光调制器的制备方法可以是单片集成、混合集成、键合等方法，每个光调制器的调制速率是R比特每秒(bit/s)。每个光调制器的一端与1×M分束器的其中一支光波导连接，另一端与光纤连接。该技术方案实现了容量是R×M(bit/s)的集成光模块装置。现有技术一中的光模块装置无法使用波分复用技术。为了实现R×M(bit/s)的传输速率，光模块装置需要使用M根光纤，光纤资源的利用率很低。图4示出了现有技术二的一种空分与波分复用的光模块装置，以集成光模块装置为例。在衬底上制备M个光复用器(OMUX，OpticalMultiplexer)，所述光复用器的制备方法是单片集成，即OMUX1～OMUXM，每个光复用器具有N个输入端口和1个输出端口。输入端口和输出端口都使用光波导传输信号光。在该衬底上制备M×N个光调制器(OpticalModulator)，所述光调制器的制备方法可以是单片集成、混合集成、键合等方法。每个光调制器的调制速率是R比特每秒(bit/s)。每N个光调制器通过光波导与同一个光复用器连接。优选的，每N个光调制器构成1组，则共构成M组。第1组包含第[1-1]～[1-N]个光调制器，与第1个光复用器连接；第2组包含第[2-1]～[2-N]个光调制器，与第2个光复用器连接；以此类推，第M组包含第[M-1]～[M-N]个光调制器，与第M个光复用器连接。在该衬底上制备M×N个激光器，所述激光器的制备方法可以是单片集成、混合集成、键合等方法。每个激光器与一个光调制器通过光波导连接。相应于光调制器的分组规则，每N个激光器构成1组，则共构成M组。第1组包含第[1-1]～[1-N]个激光器，其中心波长分别是λ1、λ2、...λN；第2组包含第[2-1]～[2-N]个激光器，其中心波长分别是λ1、λ2、...λN；以此类推，本文档来自技高网...

【技术保护点】
PCT国内申请，权利要求书已公开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光模块装置，所述光模块装置包括衬底、多个激光源、以及在衬底上制备的多组光调制器，所述多个激光源发出不同波长的光；每组光调制器包括多个光调制器，将所述光调制成信号光；其特征在于，所述光模块装置还包括多个分束器和一个光复用器；每个激光器连接到一个分束器，每个分束器通过光波导与一组光调制器连接，每个分束器将激光源发出的一束光分成多束光；所述光复用器具有多组输入端口和多个输出端口，每组输入端口包含多个输入端口，每个光调制器通过光波导与一个输入端口连接，每组输入端口中都有一个输入端口与同一个输出端口连接。2.如权利要求1所述的光模块装置，其特征在于，所述激光源是一种光增益介质，所述光复用器的每组输入端口中都有一个输入端口通过光波导直接与所述分束器连接，该输入端口连接的输出端口的末端具有高反射结构，所述光增益介质发出的光一部分直接流入所述输入端口，这部分光在所述输出端口通过高反射结构反射回所述光增益介质。3.如权利要求2所述的光模块装置，所述分束器包括第一分束器和第二分束器，第一分束器将所述光增益介质发出的光分成两束，其中一束通过光波导直接流入所述输入端口，另一束被第二分束器分成...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡炜玄，陈波，曾理，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44