[发明专利]一种基于衍射光栅的波分复用/解复用光收发组件

说明书

本发明提供了一种基于衍射光栅的波分复用/解复用光收发组件，包括激光器芯片阵列、光接收探测器阵列、第一快轴准直透镜、第二快轴准直透镜、第一慢轴准直透镜、衍射光栅、慢轴聚焦透镜、第二慢轴准直透镜、光隔离器、耦合输出透镜、耦合输入透镜、耦合输出光纤和耦合输入光纤构成上行的光发射单元和下行的光接收单元，解决了共同使用衍射光栅实现波分复用/解复用功能的技术问题，达成了衍射光栅滤波特性好，光路耦合损耗和波长相关插损较小，独立光学元件尺寸较大，装配工艺相对简单，更适用于制作多通道的光波复用/解复用光收发组件的良好效果。

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其是指提供一种基于衍射光栅的波分复用/解复用光收发组件。

背景技术

随着网络信息产业的全面普及其带来全球数据量的爆发性增长和大数据产业的兴起，数据中心已经成为光通信产业新的市场机遇，高带宽的光互连逐步取代了电互连，并向着高速大容量的方向发展。多通道光学模块采用多路光发射和接收技术，具有大通信容量、低能耗、小型化等特点大受业界青睐，传输速率和传输容量上都比单通道收发模块优越得多，近几年发展迅速，是实现这一方向的主要方案之一。

高速多通道光学模块目前主要采用将多通道半导体激光器/探测器阵列通过波分复用/解复用(wavelength division multiplexing,WDM)技术封装在只有一个光口输入/输出光组件里，从而提高了单端光口的传输速度，常见的封装形式有CFP、CFP2、CFP4及QSFP等。例如采用QSFP28模块封装形式的4x25Gbps单模光收发模块将4个CWDM不同波长的25Gbps的激光器/探测器芯片利用粗波分复用/解复用技术和单根光纤耦合，以实现单根光纤传输100Gbps信号。

目前，业内波分复用/解复用技术多采用的方案有：阵列波导光栅(arrayed,waveguide grating,AWG)方案、刻蚀光栅方案和介质薄膜滤光片方案等。AWG的优点在于集成度高，可与激光器芯片、探测器芯片同基板制备，应用在4通道以上复用和解复用具有较大优势，但是存在成本高、耦合难度较高及插损大等缺点，不利于满足光收发模块对低功耗的要求。刻蚀光栅方案除了体积比AWG小一半，滤波特性不完善缺陷外，其他优缺点与AWG基本类似。介质薄膜滤光片方案是目前被规模化商用方案，物料成本低、滤波特性好，其缺点是不太适合于通道数较多(4通道以上)的复用/解复用场合：随着复用/解复用光通道数的增加，与之相应的滤光片的种类和个数增加，光组件内光路越来越长，对相关平面光学元件加工公差和装配精度要求逐步增高，光通道之间的光程差别明显扩大，波长相关插损成为不得不解决的问题。同时，受上述的装配精度限制，目前商用的8通道及以上主体方案中，发射组件和接收组件的光路普遍都是独立的，发射组件和接收组件各自使用一套滤光片，明显增加了小尺寸的独立元件个数。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的主要目的在于提供一种基于衍射光栅的波分复用/解复用光收发组件。

为达成上述目的，本发明应用的技术方案是：一种基于衍射光栅的波分复用/解复用光收发组件，是由激光器芯片阵列、光接收探测器阵列、第一快轴准直透镜、第二快轴准直透镜、第一慢轴准直透镜、衍射光栅、慢轴聚焦透镜、第二慢轴准直透镜、光隔离器、耦合输出透镜、耦合输入透镜、耦合输出光纤和耦合输入光纤构成的上行光发射单元和下行光接收单元，其中：第一快轴准直透镜与激光器芯片阵列对应设置，第二快轴准直透镜与光接收探测器阵列对应设置，激光器芯片阵列与光接收探测器阵列垂直设置并上下错开，耦合输出透镜与耦合输出光纤组成出射光纤准直器，耦合输入透镜与耦合输入光纤组成入射光纤准直器，分别输出发射光信号和接收入射光信号，发射光和入射光上下分布经过第一慢轴准直透镜、衍射光栅、慢轴聚焦透镜和第二慢轴准直透镜。