单模光源到多模光纤中的条件发射的制作方法

文档序号:9809356阅读:675来源:国知局
单模光源到多模光纤中的条件发射的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光纤网络,且更特定来说,涉及使用具有多模光纤链路的单模光源以增加光纤链路的带宽同时还减少背反射及允许增加链路长度。
【背景技术】
[0002]在光通信网络中,使用光收发器模块在光纤上发射及接收光信号。收发器模块包含发射器侧及接收器侧。在所述发射器侧,激光光源产生经调制激光并且光学耦合系统接收所述经调制激光且将光光学地耦合或成像到光纤的一端上。所述激光光源通常包括产生特定波长或波长范围的光的一或多个激光二极管。所述发射器侧的激光二极管驱动器电路输出调制所述激光二极管的电气驱动信号。所述光学耦合系统通常包含一或多个反射、折射及/或衍射元件。在所述接收器侧,由所述收发器模块的光学耦合系统将传递出光纤末端的光信号光学耦合到光电二极管。所述光电二极管将所述光信号转换成电气信号。所述接收器侧的接收器电路处理所述电气信号以恢复数据。
[0003]在高速数据通信网络(例如,每秒10吉比特(Gb/s)及更高)中,由于与MMF相关联的低实施成本(例如,低成本的连接器及低维护成本),通常使用多模光纤(MMF)而不是单模光纤(SMF)。在此类网络中,特定链路性能特性(例如链路发射距离)(举例来说)取决于激光光源的特征及光学耦合系统的设计。所述链路发射距离,即,MMF链路的长度通常由差分模式色散(DMD)、色度色散(CD)及模式分配噪声(MPN)限制。由于MMF中的缺陷引入DMD,而由多模光源引入⑶及MPD。
[0004]在MMF链路中单模光源的使用可消除由多模光源引入的⑶及MPN减损,借此实现允许更大MMF链路长度。另外,在MMF链路中单模光源的使用使维护连接器且减小收发器封装复杂性及成本变得更容易。然而,相较于多模光源,单模光源对背反射更敏感。在数据中心MMF架构中,背反射为固有的,尤其是在未使用物理接触终止MMF收发器接口及未测试连接的特征的情况中。
[0005]用于管理背反射的传统方法包含结合光隔离器使用具有固定偏振输出光束的边缘发射激光二极管或使用角偏移发射(其中使用带尾纤的收发器数据包中的有角光纤或光纤插芯来以到链路光纤的光轴的非零度角将来自光源的光引导到链路纤维的端面上)。所有这些方法都具有优点及缺点。如果与具有可变偏振输出光束的激光光源(例如垂直腔面发射激光二极管(VCSEL)) —起使用,那么光隔离器可能不具有想要的效果。使用有角光纤尾纤或光纤插芯可增加收发器封装的复杂性及成本。
[0006]通常引起DMD的光纤缺陷是MMF的折射率轮廓中的中心及边缘缺陷。此类缺陷通常归因于用以制造所述MMF的过程的性质。使用各种技术来控制用于将激光发射到MMF的末端中的发射条件以防止激光通过MMF中具有最严重缺陷及缺陷更频繁发生的区域。举例来说,已知使用空间偏移发射来以当光穿过所述MMF时允许光避开缺陷中的至少一些的方式将光发射到MMF的末端中。在空间偏移发射中,位于激光光源与所述MMF的端面之间的光偏移装置将由激光光源产生的光引导到从所述MMF端面的中心部分地偏移的MMF的端面上的一个位置上。举例来说,所述光偏移装置可为连接到MMF的末端或将一端光学地耦合到MMF的末端且具有从所述MMF的光轴空间地偏移但与MMF的光轴平行的光轴的光纤插芯。来自所述源的光穿过所述插芯且接着进入所述MMF的端面中。因为所述插芯及所述MMF的光轴为偏移的,即,非共轴的,所以传递出所述插芯的光在从所述MMF端面的所述中心空间地偏移的位置处进入所述MMF的端面。如果适当地执行,此类型的空间偏移发射可导致当所述激光穿过所述MMF时其避开中心及边缘缺陷。
[0007]经设计以避开MMF中的缺陷的其它发射类型也为已知的,例如(举例来说)螺旋发射。螺旋发射涉及使用螺旋发射光学耦合系统,所述螺旋发射光学耦合系统使用围绕用以将来自源的所述光耦合到光纤的端面上的准直透镜的光轴使所述光的相位线性地旋转的相位图案对来自源的激光进行编码。使光轴周围的激光的相位旋转有助于保证避开光纤的中心中的缺陷。
[0008]因此,尽管就增加的带宽、增加的链路长度及减小的收发器封装复杂性而言,使用具有MMF的单模激光光源将提供优点,但存在需要克服的某些障碍。特定来说,需要针对背反射问题及MMF缺陷的解决方案。因此,希望提供光通信链路,所述光通信链路以允许实现更高带宽及更大链路长度同时还控制发射条件以管理背反射且避开所述MMF中的缺陷的方式使用单模光源及MMF。

【发明内容】

[0009]本发明涉及光学发射器模块及以允许实现更高带宽及更大链路长度同时还控制发射条件以管理背反射且避开所述MMF中的缺陷的方式使用单模光源及MMF的方法。所述光学发射器包括单模光源及光学耦合系统。所述单模光源产生由所述光学耦合系统接收的光束。所述光学耦合系统经配置以接收所述光束、将所述光束转换成具有预先选定的空间强度分布图案的光且朝向所述MMF的端面引导具有所述预先选定的空间强度分布图案的所述光。所述预先选定的空间强度分布图案经预先选择以当具有所述预先选定的空间强度分布图案的所述光行进通过所述MMF时避开所述MMF中可能含有缺陷的一或多个区域。
[0010]根据实施例,所述方法包括以下内容。使用单模光源产生光束。使用光学耦合系统将所述光束转换成具有预先选定的空间强度分布图案的光且将具有所述预先选定的空间强度分布图案的所述光引导到MMF的端面上。所述预先选定的空间强度分布图案经预先选择以当具有所述预先选定的空间强度分布图案的所述光行进通过所述MMF时避开所述MMF中可能含有缺陷的一或多个区域。
[0011]根据另一实施例,所述方法包括以下内容。将光学耦合系统安置于所述MMF的第一端面与所述单模光源之间,其中所述光学耦合系统经设计以将所述光束转换成具有预先选定的空间强度分布图案的光且减小从所述MMF的所述第一端面到所述单模光源的光圈的光的背反射。所述预先选定的空间强度分布图案经预先选择以避开所述MMF中可能含有缺陷的一或多个区域。使用所述光学耦合系统接收所述光束、将所述光束转换成具有所述预先选定的空间强度分布图案的光,且将所述光束引导到MMF的所述第一端面上。
[0012]本发明的这些特征及其它特征及优点将从以下描述、图式及权利要求书中变得显而易见。
【附图说明】
[0013]图1说明包含单模激光(SML)光源及光学耦合系统的光学发射器的框图。
[0014]图2说明图1中展示的光学发射器的示意图,其中图1中展示的发射器的光学耦合系统具有特定物理结构。
[0015]图3说明图1中展示的光学发射器的示意图,其中图1中展示的发射器的光学耦合系统具有不同于图2中展示的物理结构的特定物理结构。
[0016]图4说明在MMF的端面处由常规折射光学耦合系统产生的发射条件的平面视图。
[0017]图5说明在MMF的端面处由图2或3中展示的光学耦合系统产生的发射条件的平面视图。
[0018]图6说明在MMF的端面处由图2或3中展示的光学耦合系统产生的发射条件的平面视图。
[0019]图7说明由常规折射光学耦合系统引导回SML光源的光圈中的背反射光功率的平面视图。
[0020]图8说明为了不入射到SML光源2的光圈上已由图2或3中展示的光学耦合系统分散的背反射光功率的平面视图。
[0021]图9说明为了不入射到SML光源
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