一种光子集成光学模块的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种光子集成光学模块，包括集成在同一磷化铟衬底上的反射式半导体放大器和波分复用器；其中，波分复用器设置在反射式半导体放大器和该光子集成光学模块的输入输出端口之间；反射式半导体光放大器的一端设置为反射镜，其输出波长范围为C波段或L波段的第一激光信号；第一激光信号经由波分复用器后，耦合至该光子集成光学模块的输入输出端口；且该光子集成光学模块的输入输出端口输入波长范围为C波段或L波段的第二激光信号至该光子集成光学模块；解决了WDM-PON物理层的光网络单元ONU的波长自适应、上行带宽较小问题，且易于封装并不需密封性封装，适合大规模生产。
【专利说明】一种光子集成光学模块
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光纤通信领域中的光学模块，特别涉及一种光子集成光学模块。
【背景技术】
[0002]光接入网是以光纤为主要传输媒质的宽带接入网。随着4G网络的发展，需要研发带宽更大、资源利用率更高、覆盖范围更广、业务种类更多、接入方式更灵活、兼容性更以及能效更高的下一代光接入网。波分复用无源光网络(WDM-PON)技术具有带宽大、便于升级、对协议和速率透明的优点，因此广泛应用于现有的光接入网中。
[0003]如图1所示，WDM-PON则是将波分复用技术(WDM)运用在无源光网络(PON)中，光分路器AWG通过识别光网络单元ONU (Optical Network Unit)发出各种波长,将信号分配至IJ各路0NU。而基于波分复用技术的WDM-PON采用波长作为用户端ONU的标识，利用波分复用技术实现上行接入，能够提供较宽的工作带宽，可以实现真正意义上的对称宽带接入。在WDM — PON中,波分复用器WDM解复用下行信号,并分配给指定的0UN,同时把上行信号复用到一根光纤，传输到光线路终端OLT (Optical Line Terminal)。
[0004]但是，上述现有的WDM-PON技术，其物理层的ONU存在波长自适应、上行带宽较小的的问题，以及WDM-PON与光载射频RoF(Rad1-over-fiber)技术融合的难度较大。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种光子集成光学模块。
[0006]本实用新型提供一种应用于OLT或者ONU中光纤收发的器件，特别提供一种以磷化铟(InP)晶体作为集成衬底的光子集成光学模块。
[0007]本实用新型提供的技术方案如下:一种光子集成光学模块，包括集成在同一磷化铟衬底上的反射式半导体放大器和波分复用器；其中，波分复用器设置在反射式半导体放大器和该光子集成光学模块的输入输出端口之间；反射式半导体光放大器的一端设置为反射镜，其输出波长范围为C波段或L波段的第一激光信号；第一激光信号经由波分复用器后，耦合至该光子集成光学模块的输入输出端口 ；且该光子集成光学模块的输入输出端口输入波长范围为C波段或L波段的第二激光信号至该光子集成光学模块。
[0008]其中，优选实施方式为:第二激光信号经由波分复用器后，耦合至该光子集成光学模块的第二输出端口。
[0009]其中，优选实施方式为:该光子集成光学模块进一步包括集成在同一磷化铟衬底上的光电接收器，其与波分复用器的一端连结，第二激光信号经由波分复用器后，输出至光电接收器。
[0010]其中，优选实施方式为:光电接收器设置为光电二极管或者雪崩光电二极管。
[0011]其中，优选实施方式为:该光子集成光学模块更进一步包括集成在同一磷化铟衬底上的阻抗匹配放大器，其与光电接收器的另一端连结。
[0012]其中，优选实施方式为:反射式半导体光放大器产生波长范围为C波段的第一激光信号，此时光电接收器接收波长范围为L波段的第二激光信号；反射式半导体光放大器产生波长范围为L波段的第一激光信号，此时光电接收器接收波长范围为C波段的第二激光信号。
[0013]本实用新型的光学元件相比于现有技术来说具有以下优点和积极效果:本实用新型的光学集成光学模块均为一体化集成在同一磷化铟衬底上的光学模块，解决了 WDM-PON物理层的光网络单元ONU的波长自适应、上行带宽较小问题；其次，本实用新型的光学集成模块易于封装且不需要密封性封装；最后，集成度高、体积小、成本低、适合大规模生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为现有技术的WDM-PON的结构示意图。
[0015]图2为本实用新型第一实施例的光学元件的光子集成光学模块示意图。
[0016]图3为本实用新型第二实施例的光学元件的光子集成光学模块示意图。
[0017]图4为本实用新型第三实施例的光学元件的光子集成光学模块示意图。
【具体实施方式】
[0018]为使对本实用新型的目的、构造特征及其功能有进一步的了解，配合附图详细说明如下。应当理解，此部分所描述的具体实施例仅可用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0019]本实用新型的光子集成(Photonics Integrated Circuit,简称PIC)光学模块应用于OLT或者ONU的光纤收发器件中，其集成电路衬底使用磷化铟(InP)晶体。
[0020]具体实施例一
[0021]请参照图2，图2为本实用新型第一实施例的光学元件的光子集成光学模块示意图。本实用新型的光子集成光学模块包括反射式半导体光放大器(Reflect1nSemiconductor Optical Amplifier,图中简称 ROSA) 10 和波分复用器(WavelengthDivis1n Multiplexer,图中简称WDM) 20。其中反射式半导体光放大器10的一端为反射镜，产生C波段或L波段的第一激光信号输出至波分复用器20。波分复用器20设置于反射式半导体光放大器10和光子集成光学模块的输入输出端口(I/O) 30之间，且同时连结该光子集成光学模块的第二输出端口 40。反射式半导体光放大器10输出的激光信号经由波分复用器20进行波长复用及解复用后，耦合至输入输出端口 30。
[0022]同时，该光子集成光学模块的输入输出端口 30输入波长范围为C波段或L波段的第二激光信号至该光子集成光学模块，经由波分复用器20后，耦合至该光子集成光学模块的第二输出端口 40。
[0023]具体实施例二
[0024]请参照图3，图3为本实用新型第二实施例的光学元件的光子集成光学模块示意图。本实用新型的光子集成光学模块包括反射式半导体光放大器10、波分复用器20和光电接收器50。其中反射式半导体光放大器10的一端为反射镜，产生C波段或L波段的第一激光信号输出至波分复用器20。波分复用器20设置于反射式半导体光放大器10和光子集成光学模块的输入输出端口(I/o) 30之间，且同时连结光电接收器50。由反射式半导体光放大器10输出的第一激光信号经由波分复用器20进行波长复用及解复用后，耦合至输入输出端口 30输出。
[0025]同时，该光子集成光学模块的输入输出端口 30输入波长范围为C波段或L波段的第二激光信号至该光子集成光学模块，经由波分复用器20后，输出至光电接收器50。且反射式半导体光放大器10产生波长范围为C波段的第一激光信号，此时光电接收器50接收波长范围为L波段的第二激光信号；反射式半导体光放大器10产生波长范围为L波段的第一激光信号，此时光电接收器50接收波长范围为C波段的第二激光信号。
[0026]其中光电接收器50设置为光电二极管(Photo D1de，简称H))，也可设置为雪崩光电二极管(Avalanche Photod1de 简称 APD)。
[0027]具体实施例三
[0028]请参照图4，图4为本实用新型第三实施例的光学元件的光子集成光学模块示意图。本实用新型的光子集成光学模块包括反射式半导体光放大器10、波分复用器20、光电接收器50和阻抗匹配放大器(图中简称TIA) 60。其中反射式半导体光放大器10的一端为反射镜，产生C波段或L波段的第一激光信号输出至波分复用器20。波分复用器20设置于反射式半导体光放大器10和光子集成光学模块的输入输出端口(I/O) 30之间，且同时连结光电接收器50。阻抗匹配放大器60设置在光电接收器50的另一端。由反射式半导体光放大器10输出的第一激光信号经由波分复用器20进行波长复用及解复用后，耦合至输入输出端口 30。
[0029]同时，该光子集成光学模块的输入输出端口 30输入波长范围为C波段或L波段的第二激光信号至该光子集成光学模块，经由波分复用器20后，输出至光电接收器50。且反射式半导体光放大器10产生波长范围为C波段的第一激光信号，此时光电接收器50接收波长范围为L波段的第二激光信号；反射式半导体光放大器10产生波长范围为L波段的第一激光信号，此时光电接收器50接收波长范围为C波段的第二激光信号。
[0030]其中输出至光电接收器50的第二激光信号，经由光电接收器50转换为电信号后输出至阻抗匹配放大器60。
[0031]其中，光电接收器50设置为光电二极管(Photo D1de，简称H))，也可设置为雪崩光电二极管(Avalanche Photod1de 简称 APD)。
[0032]本实用新型的光子集成光学模块包括有源区域和无源区域。其中，无源区域包括与输入输出光纤模场匹配的低损耗波导(简称SSC)及用于分离反射式半导体光放大器10输出的激光信号的波分复用器20，分别位于集成衬底磷化铟的第一层和第二层；有源区域包括反射式半导体光放大器10,或者包括反射式半导体光放大器10和光电接收器50,再或者包括反射式半导体光放大器10、光电接收器50和阻抗匹配放大器60,位于集成衬底磷化铟的上层区域。
[0033]本实用新型的光学元件相比于现有技术来说具有以下优点和积极效果:本实用新型的光学集成光学模块均为一体化集成在同一磷化铟衬底上的光学模块，解决了 WDM-PON物理层的光网络单元ONU的波长自适应、上行带宽较小问题；其次，本实用新型的光学集成模块易于封装且不需要密封性封装；最后，集成度高、体积小、成本低、适合大规模生产。
[0034]以上所述，仅为本实用新型最佳实施例而已，并非用于限制本实用新型的范围，凡依本实用新型申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本实用新型所涵盖。
【权利要求】
1.一种光子集成光学模块，包括集成在同一磷化铟衬底上的反射式半导体放大器和波分复用器；其中，波分复用器设置在反射式半导体放大器和该光子集成光学模块的输入输出端口之间；其特征在于:反射式半导体光放大器的一端设置为反射镜，其输出波长范围为C波段或L波段的第一激光信号；第一激光信号经由波分复用器后,稱合至该光子集成光学模块的输入输出端口 ；且该光子集成光学模块的输入输出端口输入波长范围为C波段或L波段的第二激光信号至该光子集成光学模块。
2.如权利要求1所述的一种光子集成光学模块，其特征在于:第二激光信号经由波分复用器后，稱合至该光子集成光学模块的第二输出端口。
3.如权利要求1所述的一种光子集成光学模块，其特征在于:该光子集成光学模块进一步包括集成在同一磷化铟衬底上的光电接收器，其与波分复用器的一端连结。
4.如权利要求3所述的一种光子集成光学模块，其特征在于:第二激光信号经由波分复用器后，输出至光电接收器。
5.如权利要求3述的一种光子集成光学模块，其特征在于:光电接收器设置为光电二极管或雪崩光电二极管。
6.如权利要求3所述的一种光子集成光学模块，其特征在于:该光子集成光学模块更进一步包括集成在同一磷化铟衬底上的阻抗匹配放大器，其与光电接收器的另一端连结。
7.如权利要求3或6所述的一种光子集成光学模块，其特征在于:反射式半导体光放大器产生波长范围为C波段的第一激光信号，此时光电接收器接收波长范围为L波段的第二激光信号。
8.如权利要求3或6所述的一种光子集成光学模块，其特征在于:反射式半导体光放大器产生波长范围为L波段的第一激光信号，此时光电接收器接收波长范围为C波段的第二激光信号。
【文档编号】H04B10/40GK204119239SQ201420490964
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年8月28日
【发明者】谢红, 华一敏, 李连城, 雷奖清, 曾昭锋 申请人:昂纳信息技术（深圳）有限公司