[发明专利]用于光通信的多通道光接收组件及其光路耦合方法

说明书

实施例涉及用于光通信的多通道光接收组件及其光路耦合方法。该光接收组件包括热沉；SOA芯片，设置在热沉上以对光信号进行放大；热敏电阻，靠近SOA芯片设置在热沉上以监测SOA芯片的温度；制冷器，设置在热沉下方以基于监测到的温度对热沉进行降温；准直器适配器一体件，设置在SOA芯片前面以将从光纤接收的汇聚光信号转变为准直光信号；前汇聚透镜，设置在准直器适配器一体件与SOA芯片之间以将从准直器适配器一体件接收的准直光信号转变为汇聚光信号，并将汇聚光信号提供给SOA芯片；后准直透镜，设置在SOA芯片后面以将经放大的光信号转变成准直光信号；光分路器、阵列透镜和45度棱镜，依次设置在后准直透镜后面；以及阵列探测器芯片，设置在45度棱镜下方。

技术领域

本公开的实施例总体上涉光通信领域，并且更具体地，涉及一种用于光通信的多通道光接收组件及其光路耦合方法。

背景技术

第五代数字通信（5G）的建设已经全面铺开，目前定义前传、中传和回传的速率分别是25Gbps、50Gbps和100Gbps。中传和回传所需的基站布局距离一般在10km、40km以及80km。目前的光器件水平在10Gbps速率上可以保证80km甚至120km的无中继直驱，但是在25Gbps、50Gbps以及100Gbps的速率上常规的光器件还很难做到80km的传输。引起这一问题的主要原因是用于进行光通信的光纤损耗太大，而光接收组件无法承受这么大的光纤损耗。具体而言，目前100G激光器的波长基本在1310nm附近，按照每公里损耗约为-0.35dB/km的标准光纤损耗，在不考虑链路接头损耗的情况下传输80km的光路损耗就达到了-28dB。然而，目前100G激光器的光发射组件的标准出射光功率为0dBm以上，而100G光接收组件的灵敏度只有-13dBm左右，无法承受这么大的光路损耗，因而无法满足5G通信的要求。

中国专利CN211061739U公布了一种单通道光探测器接收组件，该光探测器接收组件内部放置了半导体光放大器（SOA）。在该光探测器接收组件内部用温度控制器对光放大器及其他部件进行散热，以使它们保持在稳定的工作温度。在该光探测器接收组件内，入射光先进入光放大器中进行放大，然后放大后的光再经过光路设计入射到光接收芯片上，从而把原来功率很低的光进行放大以达到光接收芯片的灵敏度要求，以完成通信。

美国专利US10594405B2公布了一种针对于光接收器中的半导体光放大器的电流的控制方法，具体描述了在探测器工作的过程中半导体光放大器的供电电流调整的方式。

虽然已有部分专利及技术描述了在光接收组件内部放置半导体光放大器可以提高光接收组件的整体灵敏度，但目前并没有关于如何设计光接收组件的内部结构及如何完成光路耦合的技术。对于不包括半导体光放大器的光接收组件而言，内部是不需要半导体制冷器的，因为这样的光接收组件的性能并不会因为外界环境发生变化而产生差异。然而，半导体光放大器是需要制冷器才可以保证稳定的光放大效果的。另一方面，相较于单通道的光接收组件，多通道光接收组件本身器件内部本身就有光分路器、阵列透镜、棱镜等多种复杂的光学元件。如果要在多通道光接收组件内加上半导体光放大器，则需要首先组成半导体光放大器的光路，然后再与多通道光接收组件中的原有部件进行匹配，这使得光接收组件的整体结构变得更加复杂，并且如何完成复杂的光路耦合将成为更大的难点。

发明内容

本公开的实施例提供了一种探测器芯片配合半导体光放大器芯片的多通道光接收组件的结构设计和光路耦合方法，旨在解决在复杂的多通道光接收组件中加入半导体光放大器的工艺实现问题以及其他潜在的问题。