CN113948972A - 光器件、半导体光放大模块及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种半导体光放大模块，包括管壳以及封装于管壳内的SOA，管壳上设有第一光接口、第二光接口和第三光接口，于管壳内布置有多个光元件，各光元件与SOA配合构成为放大光路，放大光路用于将第一光接口输入的第一信号光进行波长放大后导引至第二光接口或第三光接口输出，以及用于将第三光接口输入的第二信号光进行波长放大后导引至第二光接口输出。另外还涉及该半导体光放大模块的使用方法以及采用该半导体光放大模块的光器件。本发明能实现两路信号光更长距离的传输，利于WDM等通信系统的光路设计；将SOA与其他光元件集成封装在同一管壳内，在高效、可靠地完成两路信号光波长放大的同时，可实现该半导体光放大模块的小型化、集成化设计。

Description

光器件、半导体光放大模块及其使用方法

技术领域

本发明属于光通信技术领域，具体涉及一种半导体光放大模块及其使用方法、以及采用该半导体光放大模块的光器件。

背景技术

伴随着光通信产业的不断进步，光器件的速率和成本严重制约着光通信的发展速度，如何有效提高光纤传输网络的传输速率、增大传输容量成为光纤通信的重要课题。受限于光芯片的发展，目前主要通过提高系统容量实现光通信的发展，而波分复用(WavelengthDivision Multiplex，简称WDM)技术是扩大通信容量的最佳选择。

半导体光放大器(Semiconductor Optical Amp lifier，SOA)是以半导体材料作为增益介质，能对外来光子进行放大或提供增益的光电子器件。半导体光放大器是实现长距离光信号传输的一种方式，具有工作波长范围大、体积小、功耗低、反应速度快、非线性大以及制作工艺成熟等优点，因此在WDM系统网络中扮演越来越重要的角色，是未来全光网络中实现全光信号处理和补偿光损耗的重要器件。现有的半导体光放大器主要针对单一波长光或者单组波长光的放大，难以匹配光通信产业的技术发展要求。

发明内容

本发明涉及一种半导体光放大模块及其使用方法、以及采用该半导体光放大模块的光器件，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本发明涉及一种半导体光放大模块，包括管壳以及封装于所述管壳内的SOA，所述管壳上设有第一光接口、第二光接口和第三光接口，于所述管壳内布置有多个光元件，各光元件与所述SOA配合构成为放大光路，所述放大光路用于将所述第一光接口输入的第一信号光进行波长放大后导引至所述第二光接口或所述第三光接口输出，以及用于将所述第三光接口输入的第二信号光进行波长放大后导引至所述第二光接口输出。

作为实施方式之一，各所述光元件中，包括布置于SOA入光侧的第一双色镜、布置于SOA出光侧的第二双色镜以及用于将第一双色镜的反射光导引至第二双色镜的旁通镜组，所述第一双色镜和所述第二双色镜均容许所述第一信号光透过并且对所述第二信号光全反射；

所述第一信号光依次经所述第一双色镜、所述SOA和所述第二双色镜后经由所述第三光接口输出；

所述第二信号光依次经所述第二双色镜、所述旁通镜组、所述第一双色镜、所述SOA和所述第二双色镜后经由所述第二光接口输出。

作为实施方式之一，所述旁通镜组包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜、所述第一双色镜及所述第二双色镜的镜面平行，所述第二反射镜与所述第一反射镜的镜面相垂直。

作为实施方式之一，所述第二双色镜与所述旁通镜组之间设有第一隔离器。

作为实施方式之一，所述第一光接口与所述第一双色镜之间设有第二隔离器。

作为实施方式之一，所述第一双色镜与所述SOA之间以及所述SOA与所述第二双色镜之间分别设有整形透镜。

作为实施方式之一，所述管壳内设有陶瓷基板，所述SOA以及各所述光元件均布设于所述陶瓷基板上。

作为实施方式之一，所述管壳上设有电接管脚，所述SOA与所述电接管脚电连接。

本发明还涉及如上所述的半导体光放大模块的使用方法，包括：

第一信号光由所述第一光接口输入，在所述放大光路中经过波长放大后由所述第二光接口或所述第三光接口输出；第二信号光由所述第三光接口输入，在所述放大光路中经过波长放大后由所述第二光接口输出；

其中，所述第一信号光为单波长光或多波长光，所述第二信号光为单波长光或多波长光。

本发明还涉及一种光器件，包括用于发射第一信号光的光发射组件以及用于接收入射至其上的第二信号光的光接收组件，还包括：

如上所述的半导体光放大模块；

适于波长放大前的第一信号光传输的第一传输光纤，所述第一传输光纤与所述第一光接口连接；

适于波长放大后的第一信号光以及波长放大前的第二信号光共同传输的第二传输光纤；

适于波长放大后的第二信号光传输的第三传输光纤；

所述第二传输光纤与所述第二光接口连接，所述第三传输光纤与所述第三光接口连接；或者，所述第二传输光纤与所述第三光接口连接，所述第三传输光纤与所述第二光接口连接。

本发明至少具有如下有益效果：

本发明提供的半导体光放大模块，通过在管壳上设置三个光接口并在管壳内封装含有SOA的放大光路，使第一光接口输入的第一信号光和第三光接口输入的第二信号光经同一SOA放大后分别输出，能实现两路信号光更长距离的传输，利于WDM等通信系统的光路设计。基于SOA的体积小等特点，将SOA与其他光元件集成封装在同一管壳内，在高效、可靠地完成两路信号光波长放大的同时，可实现该半导体光放大模块的小型化、集成化设计，能显著地提升该半导体光放大模块的适用范围和使用便捷性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的半导体光放大模块的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的半导体光放大模块的光路示意图。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1，本发明实施例提供一种半导体光放大模块，包括管壳100以及封装于所述管壳100内的SOA400，所述管壳100上设有第一光接口901、第二光接口902和第三光接口903，于所述管壳100内布置有多个光元件，各光元件与所述SOA400配合构成为放大光路，所述放大光路用于将所述第一光接口901输入的第一信号光进行波长放大后导引至所述第二光接口902或所述第三光接口903输出，以及用于将所述第三光接口903输入的第二信号光进行波长放大后导引至所述第二光接口902输出。

上述管壳100优选为是气密性管壳100，保证该半导体光放大模块的工作稳定性和可靠性。相应地，在该管壳100上开设第一光口121、第二光口122和第三光口123，该三个光口分别通过第一光窗131、第二光窗132和第三光窗133密封，上述第一光接口901、第二光接口902和第三光接口903即分别设置在第一光口121、第二光口122和第三光口123处。在其中一个实施例中，上述第一光接口901、第二光接口902和第三光接口903采用适配器形式，可采用常规的适配器结构，例如包括汇集透镜910、调节套筒920和适配器930，具体结构此处不作赘述。

在其中一个实施例中，如图1，在管壳100内设有陶瓷基板300，所述SOA400以及各所述光元件均布设于所述陶瓷基板300上，便于各元器件的布置和封装；该陶瓷基板300优选为采用光学陶瓷。优选地，上述SOA400包括半导体光放大器芯片410和放大器基板420，该放大器基板420固定在上述陶瓷基板300上，该半导体光放大器芯片410设置在该放大器基板420上。

进一步地，如图1，所述管壳100上设有电接管脚110，所述SOA400与所述电接管脚110电连接，通过该电接管脚110可连接外部电源。在优选的实施方案中，如图1，在上述陶瓷基板300上设置键合区310，上述电接管脚110可通过金丝键合的方式与该键合区310电连接。

可选地，在管壳100内还设有制冷器200和热敏电阻500，该制冷器200可采用TEC等常规制冷器200，通过热敏电阻500检测管壳100内的环境温度，并与该制冷器200联锁以对管壳100内进行控温，保证SOA400等的正常稳定工作。该制冷器200和热敏电阻500也优选为通过金丝键合的方式与上述键合区310电连接。

优选地，如图1，第一光接口901的轴线与第三光接口903的轴线平行，第二光接口902的轴线垂直于第一光接口901的轴线；例如，对于方形管壳100，第一光接口901和第三光接口903设置在管壳100的相对的两个侧壁上，第二光接口902与第一光接口901分别位于该管壳100的相邻的两个侧壁上。进一步地，如图1，上述电接管脚110与第二光接口902相邻布置，例如布置于管壳100的同一侧壁上，能够有效地缩小半导体光放大模块的占用空间，利于该半导体光放大模块的小型化设计和应用。

本实施例提供的半导体光放大模块，通过在管壳100上设置三个光接口并在管壳100内封装含有SOA400的放大光路，使第一光接口901输入的第一信号光和第三光接口903输入的第二信号光经同一SOA400放大后分别输出，能实现两路信号光更长距离的传输，利于WDM等通信系统的光路设计。基于SOA400的体积小等特点，将SOA400与其他光元件集成封装在同一管壳100内，在高效、可靠地完成两路信号光波长放大的同时，可实现该半导体光放大模块的小型化、集成化设计，能显著地提升该半导体光放大模块的适用范围和使用便捷性。

对于管壳100内光路的设计，第一信号光所行光路和第二信号光所行光路共用同一SOA400，即通过该SOA400对第一信号光和第二信号光进行放大，上述光元件需要将第一信号光和第二信号光导引至SOA400的入光口、再将SOA400出光口输出的两路放大信号光分别从对应的光接口输出，因此，能够与SOA400配合实现该功能目的的光元件组合都适用于本实施例中。

在其中一个实施例中，如图1和图2，各所述光元件中，包括布置于SOA入光侧的第一双色镜704、布置于SOA出光侧的第二双色镜701以及用于将第一双色镜704的反射光导引至第二双色镜701的旁通镜组，所述第一双色镜704和所述第二双色镜701均容许所述第一信号光透过并且对所述第二信号光全反射；所述第一信号光依次经所述第一双色镜704、所述SOA400和所述第二双色镜701后经由所述第三光接口903输出；所述第二信号光依次经所述第二双色镜701、所述旁通镜组、所述第一双色镜704、所述SOA400和所述第二双色镜701后经由所述第二光接口902输出。可以理解地，第一双色镜704的第一镜面朝向SOA400，第二信号光入射至该第一镜面上，反射光束即入射至该SOA400；该第一双色镜704的第二镜面朝向第一光接口901，该第一光接口901入射的第一信号光即入射至该第二镜面，透过该第一双色镜704后即入射至该SOA400。可以理解地，第二双色镜701的第三镜面朝向第三光接口903，第二双色镜701的第四镜面朝向SOA400以及第二光接口902，第三光接口903入射的第二信号光即入射至该第三镜面，反射光束经旁通镜组导引入射至第一双色镜704的第一镜面上，SOA400输出的光束入射至该第四镜面，其中，第一信号光放大光束透过该第二双色镜701后入射至第三光接口903，第二信号光放大光束经该第四镜面反射后入射至第二光接口902。则，第一双色镜704的镜面相对于第一光接口901的轴线具有夹角，第二双色镜701的镜面相对于第二光接口902和第三光接口903的轴线具有夹角，上述夹角一般为45°。

进一步优选地，如图1和图2，所述旁通镜组包括第一反射镜702和第二反射镜703，所述第一反射镜702、所述第一双色镜704及所述第二双色镜701的镜面平行，所述第二反射镜703与所述第一反射镜702的镜面相垂直。可以理解地，第一反射镜702的反射镜面与第二双色镜701的反射光光轴相交，第二反射镜703的反射镜面与第一反射镜702的反射光光轴相交，第二反射镜703的反射光光轴与第一双色镜704的第一镜面相交。显然地，并不限于上述的镜组形式，但本实施例中，仅采用两面反射镜即实现第二信号光的光束导引，光元件数量少、光传输距离短，能进一步减小半导体光放大模块的体积、降低光损耗。通过两面双色镜、两面反射镜与SOA400配合，即能完成两路信号光的波长放大，元器件数量少，利于半导体光放大模块的小型化设计，而且光路简单、工作可靠性高。

进一步优化上述半导体光放大模块，如图1，所述第二双色镜701与所述旁通镜组之间设有第一隔离器801，能够提高光传输效率、保证该半导体光放大模块的工作可靠性。同样地，所述第一光接口901与所述第一双色镜704之间设有第二隔离器802。

进一步优化上述半导体光放大模块，如图1，所述第一双色镜704与所述SOA400之间设有第一整形透镜601，所述SOA400与所述第二双色镜701之间设有第二整形透镜602，可便于SOA400的波长放大处理以及光放大后光束的传输。

在另外的实施例中，将上述第二双色镜701替换为对第一信号光也全反射的第三反射镜，其余元器件布置相同，则第一信号光和第二信号光经SOA400波长放大后均由第二光接口902输出，并且二者传输方向相同。因此，当该半导体光放大模块同时配置第二双色镜701和第三反射镜时，根据需要在对应位置处设置第二双色镜701或者更换为第三反射镜时，可相应地扩展该光放大模块的适用范围。

如图1和图2，本发明实施例相应地还提供上述半导体光放大模块的使用方法，包括：

第一信号光由所述第一光接口901输入，在所述放大光路中经过波长放大后由所述第二光接口902或所述第三光接口903输出；第二信号光由所述第三光接口903输入，在所述放大光路中经过波长放大后由所述第二光接口902输出；

其中，所述第一信号光为单波长光或多波长光，所述第二信号光为单波长光或多波长光。

因此，上述半导体光放大模块适用于以下几种工况：

(1)第一信号光和第二信号光均为单波长光；

(2)第一信号光为多波长光(例如包括波长为λ1～λ4的4个波长的信号光)，第二信号光为单波长光；

(3)第一信号光为单波长光，第二信号光为多波长光；

(4)第一信号光和第二信号光均为多波长光。

可见，上述半导体光放大模块具有多功能性，适用范围较广。

实施例二

本发明实施例提供一种光器件，包括用于发射第一信号光的光发射组件以及用于接收入射至其上的第二信号光的光接收组件，还包括：

上述实施例一所提供的半导体光放大模块；

适于波长放大前的第一信号光传输的第一传输光纤，所述第一传输光纤与所述第一光接口901连接；

适于波长放大后的第一信号光以及波长放大前的第二信号光共同传输的第二传输光纤；

适于波长放大后的第二信号光传输的第三传输光纤；

所述第二传输光纤与所述第二光接口902连接，所述第三传输光纤与所述第三光接口903连接；或者，所述第二传输光纤与所述第三光接口903连接，所述第三传输光纤与所述第二光接口902连接。

本实施例中，将上述半导体光放大模块集成在光器件上，可应用于WDM超长距离的传输系统系统中，可以实现来光和去光的双向增益，即可以实现双倍增益，在超长距离单纤双向传输中，在相同的成本下，可以实现传输距离1.5～2倍的增长。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种半导体光放大模块，包括管壳以及封装于所述管壳内的SOA，其特征在于：所述管壳上设有第一光接口、第二光接口和第三光接口，于所述管壳内布置有多个光元件，各光元件与所述SOA配合构成为放大光路，所述放大光路用于将所述第一光接口输入的第一信号光进行波长放大后导引至所述第二光接口或所述第三光接口输出，以及用于将所述第三光接口输入的第二信号光进行波长放大后导引至所述第二光接口输出。

2.如权利要求1所述的半导体光放大模块，其特征在于：各所述光元件中，包括布置于SOA入光侧的第一双色镜、布置于SOA出光侧的第二双色镜以及用于将第一双色镜的反射光导引至第二双色镜的旁通镜组，所述第一双色镜和所述第二双色镜均容许所述第一信号光透过并且对所述第二信号光全反射；

所述第一信号光依次经所述第一双色镜、所述SOA和所述第二双色镜后经由所述第三光接口输出；

所述第二信号光依次经所述第二双色镜、所述旁通镜组、所述第一双色镜、所述SOA和所述第二双色镜后经由所述第二光接口输出。

3.如权利要求2所述的半导体光放大模块，其特征在于：所述旁通镜组包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜、所述第一双色镜及所述第二双色镜的镜面平行，所述第二反射镜与所述第一反射镜的镜面相垂直。

4.如权利要求2所述的半导体光放大模块，其特征在于：所述第二双色镜与所述旁通镜组之间设有第一隔离器。

5.如权利要求2所述的半导体光放大模块，其特征在于：所述第一光接口与所述第一双色镜之间设有第二隔离器。

6.如权利要求2所述的半导体光放大模块，其特征在于：所述第一双色镜与所述SOA之间以及所述SOA与所述第二双色镜之间分别设有整形透镜。

7.如权利要求1所述的半导体光放大模块，其特征在于：所述管壳内设有陶瓷基板，所述SOA以及各所述光元件均布设于所述陶瓷基板上。

8.如权利要求1所述的半导体光放大模块，其特征在于：所述管壳上设有电接管脚，所述SOA与所述电接管脚电连接。

9.如权利要求1至8中任一项所述的半导体光放大模块的使用方法，其特征在于，包括：

第一信号光由所述第一光接口输入，在所述放大光路中经过波长放大后由所述第二光接口或所述第三光接口输出；第二信号光由所述第三光接口输入，在所述放大光路中经过波长放大后由所述第二光接口输出；

其中，所述第一信号光为单波长光或多波长光，所述第二信号光为单波长光或多波长光。

10.一种光器件，包括用于发射第一信号光的光发射组件以及用于接收入射至其上的第二信号光的光接收组件，其特征在于，还包括：

如权利要求1至8中任一项所述的半导体光放大模块；

适于波长放大前的第一信号光传输的第一传输光纤，所述第一传输光纤与所述第一光接口连接；

适于波长放大后的第一信号光以及波长放大前的第二信号光共同传输的第二传输光纤；

适于波长放大后的第二信号光传输的第三传输光纤；

所述第二传输光纤与所述第二光接口连接，所述第三传输光纤与所述第三光接口连接；或者，所述第二传输光纤与所述第三光接口连接，所述第三传输光纤与所述第二光接口连接。

Images