一种基于滤波补偿的发射光功率稳定的光路结构制造技术

本发明专利技术涉及发射光组件技术领域，提供了一种基于滤波补偿的发射光功率稳定的光路结构。激光器芯片与输出端口之间的光路上，设置有损耗随波长变化，按照预设关系实现的补偿元件；其中，预设关系包括在激光器工作波长范围内，短波长对应滤波损耗，相对于长波长对应滤波损耗要大。本发明专利技术通过巧妙的光路设计，在光路上保证了传输损耗随着温度而变化，从而与激光器的光功率—温度曲线形成互补效应，减少了光组件发射光功率随温度的波动。这种光路结构在原理上保证了光路的稳定性，其效果优于通过电路、软件等的反馈调节机制，可单独使用或与现有控制方法一起使用，进一步提高输出光功率的稳定性。

A stable optical path structure based on filter compensation

【技术实现步骤摘要】
一种基于滤波补偿的发射光功率稳定的光路结构
本专利技术涉及发射光组件
，特别是涉及一种基于滤波补偿的发射光功率稳定的光路结构。
技术介绍
在光通信链路中，发射光组件的光功率不能有太大波动。因为一旦光通信链路确定后，其链路损耗以及接收端的灵敏度就确定了，当发射光功率变大时，传送到接收端的光功率可能超过接收端的过载光功率引起严重误码甚至损坏探测器；当发射光功率变小时，传送到接收端的光功率可能无法被探测到。因此维持光组件的发射光功率在一个稳定的范围非常重要，比如400GFR4MSA要求发射光功率范围为-3.3～+3.5dBm，部分客户要求往往比标准范围更窄。光发射组件的光功率Pout由激光器的发射光功率和光路损耗决定。Pout＝PLD-Ploss其中PLD表示激光器的输出光功率，Ploss表示光路损耗，包括耦合损耗、传输损耗等。光组件封装完成后，光路就固定下来，在组件工作温度范围内，光路损耗往往波动不大，而激光器的输出光功率随温度升高急剧下降。因此光发射组件的输出光功率也随温度的升高而急剧下降，目前采取的办法如专利(授权号：CN1960087B)中所述，将激光器分一部分光到背光探测器，当探测器检测到光功率变化时，调整驱动电流，即功率变小时增加驱动电流，功率变大时减小驱动电流，来补偿温度变化引起的功率变动。驱动电流的改变，往往会改变激光器芯片的带宽以及消光比，需要其他硬件参数联合调整。更重要的是，激光器驱动芯片输出电流也是有范围的，某些极限情况下，在驱动器的输出范围内可能无法将光功率限定在目标范围。因为光器件耦合都是在常温下进行的，在常温下输出功率满足要求，在高温下衰减过大，即使电流达到驱动器的输出极限也补偿不回来。鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本
亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是现有的背光检测调整驱动电流方式来补偿温度变化引起的功率变动，其中，驱动电流的改变，往往会改变激光器芯片的带宽以及消光比，需要其他硬件参数联合调整，不仅带来控制复杂度的提升，而且，会造成调整响应速度的延迟。本专利技术实施例采用如下技术方案：本专利技术提供了一种基于滤波补偿的发射光功率稳定的光路结构，包括：激光器芯片与输出端口之间的光路上，设置有损耗随波长变化，按照预设关系实现的补偿元件；其中，预设关系包括在激光器工作波长范围内，短波长对应滤波损耗，相对于长波长对应滤波损耗要大。优选的，统计激光器芯片的温度-功率曲线，得到任一温度下的平均输出光功率；统计激光器芯片的温度-波长曲线，得到任一温度下的平均波长；则所述预设关系还包括：相同温度下的平均波长-平均输出光功率为坐标，绘制得到补偿元件的滤波特性曲线；其中，所述滤波特性曲线与对应激光器芯片的平均波长-平均输出光功率曲线互补。优选的，所述补偿元件由指定光程的F-P腔构成，其中，在F-P腔中，来回反射一次的光程与激光器高温工作下的半个长波长的偶数倍接近；来回反射一次的光程与激光器低温工作下的半个短波长的奇数倍接近。优选的，对于指定光程的FP腔，其滤波损耗随着波长的变化，具有周期性波峰和波谷，所述指定光程，使得激光器的工作波长处于一个相邻的波谷和波峰之间；设置FP腔端面的反射率，使得波峰和波谷的损耗差和激光器高低温功率差相近，从而实现补偿。优选的，激光器芯片在20℃下的工作波长为1310nm，激光器的波长随温度具有0.1nm/℃的漂移系数；在-5℃～75℃范围内，激光器芯片的输出波长范围为1307.5～1316nm；相同驱动电流下，激光器芯片温度从-5℃升高到70℃，光功率下降3dB；则所述F-P腔构成的补偿原件具体为：光程长度为100um的F-P腔，腔面反射率为10％。优选的，所述补偿元件由多层介质薄膜构成，其中，光在介质界面发生反射或透射，反射光或透射光之间发生干涉，进而呈现出不同波长具有不同透射损耗的效果；使得激光器温度变化范围内高温所对应波长的透射损耗小于低温所对应波长的透射损耗。优选的，所述多层介质薄膜被设置在激光器的出光面上、被设置在隔离器的表面上、被设置在透镜表面上、被设置在光纤接收端面上中的一种或者多种方式。优选的，介质薄膜由高低折射率材料交替沉积而成，薄膜层数为数十层到上百层；通过介质薄膜的低通、带通、高通滤波特性，将各个波长处的滤波损耗对应激光器的光功率变化进行控制。优选的，所述补偿元件由平面光波导芯片构成，其中，平面光波导的光程差是通过不同长度的波导实现的；通过接收波导的偏移，可以使得激光器的工作波长正好落在光波导芯片滤波曲线的上升侧，与激光器的温度-功率曲线形成互补。与现有技术相比，本专利技术实施例的有益效果在于：本专利技术对。本专利技术通过巧妙的光路设计，在光路上保证了传输损耗随着温度而变化，从而与激光器的光功率—温度曲线形成互补效应，减少了光组件发射光功率随温度的波动。这种光路结构在原理上保证了光路的稳定性，其效果优于通过电路、软件等的反馈调节机制，可单独使用或与现有控制方法一起使用，进一步提高输出光功率的稳定性。当温度升高时，虽然激光器输出光功率降低了，但是光路损耗也降低，总体输出光功率保持稳定；同理在低温下激光器输出光功率升高，光路损耗增加，总体输出光功率也保持稳定。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种基于滤波补偿的发射光功率稳定的光路结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的另一种基于滤波补偿的发射光功率稳定的光路结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的通过滤波器稳定输出光功率的原理图；图4是本专利技术实施例提供的通过F-P腔作为滤波器稳定输出光功率的光路简图；图5是本专利技术实施例提供的F-P腔的滤波曲线示意图；图6是本专利技术实施例提供的透镜上集成介质薄膜滤波器的示意图；图7是本专利技术实施例提供的介质薄膜滤波器的滤波曲线示意图；图8是本专利技术实施例提供的通过平面光波导合波芯片稳定输出光功率的光路简图；图9是本专利技术实施例提供的传统方案平面光波导合波芯片中心波长与激光器常温波长对齐的滤波效果图；图10是本专利技术实施例提供的本专利技术平面光波导合波芯片中心波长与激光器高温波长对齐的滤波效果图；其中1、激光器芯片；2、光路载体；3、输出端口；4(4’)、透镜；5、介质薄膜；7、平面光波导芯片；8、隔离器；9、F-P腔体。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在本专利技术的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术而不是要求本专利技术必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本专利技术的限制。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术是在研究了现有激光器其波长随工作温度变化，信号功率随工作温度变化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于滤波补偿的发射光功率稳定的光路结构，其特征在于，包括：激光器芯片与输出端口之间的光路上，设置有损耗随波长变化，按照预设关系实现的补偿元件；其中，预设关系包括在激光器工作波长范围内，短波长对应滤波损耗，相对于长波长对应滤波损耗要大。

【技术特征摘要】
1.一种基于滤波补偿的发射光功率稳定的光路结构，其特征在于，包括：激光器芯片与输出端口之间的光路上，设置有损耗随波长变化，按照预设关系实现的补偿元件；其中，预设关系包括在激光器工作波长范围内，短波长对应滤波损耗，相对于长波长对应滤波损耗要大。2.根据权利要求1所述的基于滤波补偿的发射光功率稳定的光路结构，其特征在于，统计激光器芯片的温度-功率曲线，得到任一温度下的平均输出光功率；统计激光器芯片的温度-波长曲线，得到任一温度下的平均波长；则所述预设关系还包括：相同温度下的平均波长-平均输出光功率为参考，绘制得到补偿元件的滤波特性曲线；其中，所述滤波特性曲线与对应激光器芯片的波长-输出光功率曲线互补。3.根据权利要求1或2所述的基于滤波补偿的发射光功率稳定的光路结构，其特征在于，所述补偿元件由指定光程的F-P腔构成，其中，在F-P腔中，来回反射一次的光程与激光器高温工作下的半个长波长的偶数倍接近；来回反射一次的光程与激光器低温工作下的半个短波长的奇数倍接近。4.根据权利要求3所述的基于滤波补偿的发射光功率稳定的光路结构，对于指定光程的FP腔，其滤波损耗随着波长的变化，具有周期性波峰和波谷，其特征在于，所述指定光程，使得激光器的工作波长处于一个相邻的波谷和波峰之间；设置FP腔端面的反射率，使得波峰和波谷的损耗差和激光器高低温功率差相近，从而实现补偿。5.根据权利要求3所述的基于滤波补偿的发射光功率稳定的光路结构，其特征在于，激光器芯片在20℃下的工作波长为1310nm，激光器...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱虎，杜书剑，郭燕玲，刘弘扬，周日凯，付永安，孙莉萍，
申请(专利权)人：武汉光迅科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42