双波长双向光学通信系统及用于传递光学信号的方法
【专利摘要】本申请案涉及一种双波长双向光学通信系统及用于传递光学信号的方法。一种双向光学通信系统包含布置于光学介质的相对端处的第一及第二收发器。所述收发器内的光电装置布置于平面衬底的相应安装表面上。第一及第二光学组合件将所述相应收发器耦合到所述光学介质。所述光学组合件包含沿着法向于所述衬底的轴布置的第一及第二光学元件。所述第一光学元件对从所述相应收发器发射的光学信号为透明的且重新引导来自另一收发器的所接收光学信号。所述光学组合件实现所述光电装置与所述光学介质的单一对准。
【专利说明】双波长双向光学通信系统及用于传递光学信号的方法
【技术领域】
[0001 ] 本申请案针对于一种双波长双向光学通信系统及用于传递光学信号的方法。
【背景技术】
[0002]常规光学通信链路包含在链路的第一端处的至少一个光学发射器(例如激光器)、在链路的第二端处的一个光学接收器(例如光电二极管)及互连所述发射器与接收器的至少一个光纤。此光学通信链路在当今的数据中心及超级计算机中广泛使用。
[0003]对于在大约I米到300米的范围内的光学链路，经济的多模光纤链路通常为优选的。当今的电子器件使用垂直腔表面发射激光器(VCSEL)可有效地支持高达大约14Gbps的所要数据速率。
[0004]对现有数据中心中的数据吞吐量的额外增加的需求目前涉及添加光纤或升级设备(例如服务器及交换机)。其中相对较快的服务器及交换机能够与比在目前安装的服务器及交换机中使用的时钟与数据信号快的时钟与数据信号一起操作。安装额外光纤及替换现有设备不仅昂贵，而且其对数据中心的操作是破坏性的。作为添加光纤以及升级服务器及交换机来增加数据吞吐量的替代方案，数据中心运营者可使用现有的光纤基础结构并增加数据速率。然而，随着数据速率的增加，维持信号完整性变得更困难。另外，当以较高数据速率调制光学信号时，预期此链路可成功实现较高数据的距离会减小。因此，数据中心运营者可能不得不对光纤链路进行重新选路或移动设备。同样，此些解决方案即昂贵又对数据中心操作为破坏性的。
【发明内容】
[0005]一种光学通信系统及用于双向传递光学信号的方法在光学介质的每一端上使用互补子组合件。所述子组合件包含收发器及光学组合件。通过将光电装置布置于平面衬底的安装表面上来配置所述收发器。除其它光学元件以外，所述光学组合件包含对具有第一波长范围的入射光为实质上透明的且重新引导具有不同于第一频率范围的第二频率范围的入射光的光学元件。两个光学组合件均包含重新引导所发射光学信号及所接收光学信号两者的光学兀件。
[0006]在示范性实施例中，一种双向通信系统包含第一及第二收发器、第一及第二光学组合件以及光学介质。所述第一收发器包含布置于平面衬底上的第一光电光源及第一光电光检测器。所述第一光电光源经配置以发射处于第一波长的第一光学信号。所述第一光电光检测器对处于不同于所述第一波长的第二波长的第二光学信号做出响应。所述第一光学组合件包含第一光学元件，所述第一光学元件经配置以将所述第一光学信号耦合到所述光学介质的第一端中且将所述第二光学信号重新引导到第二光学元件。所述第二光学元件对处于所述第一波长的所述第一光学信号为透明的且将所述第二光学信号重新引导到所述第一光电光检测器。所述第二收发器包含布置于平面衬底上的第二光电光源及第二光电光检测器。所述第二光电光源经配置以发射处于所述第二波长的所述第二光学信号。所述第二光电光检测器对处于所述第一波长的所述第一光学信号做出响应。所述第二光学组合件包含第三光学元件，所述第三光学元件经配置以将所述第二光学信号耦合到所述光学介质的第二端中且将所述第一光学信号重新引导到第四光学元件。所述第四光学元件对处于所述第二波长的所述第二光学信号为透明的且将所述第一光学信号重新引导到所述第二光电光检测器。
[0007]在另一示范性实施例中，一种用于使用光学信号通信的方法包含以下步骤:提供具有第一端及第二端的光学介质；提供第一收发器，所述第一收发器具有经配置以发射处于第一波长的第一光学信号的第一光电光源、对处于不同于所述第一波长的第二波长的第二光学信号做出响应的第一光电光检测器，所述第一光电光源及所述第一光电光检测器布置于第一平面衬底上；从所述第一光电光源的发射器沿着第一轴产生所述第一光学信号；提供第二收发器，所述第二收发器具有第二光电光源及第二光电光检测器，所述第二光电光源经配置以发射所述第二光学信号，所述第二光电光检测器对所述第一光学信号做出响应，所述第二光电光源及所述第二光电光检测器布置于第二平面衬底上；从所述第二光电光源的发射器沿着第二轴产生所述第二光学信号；使用第一光学组合件将所述第一收发器光学耦合于所述光学介质的所述第一端处，其中所述第一光学组合件包含:第一光学元件，其对所述第一光学信号为透明的且重新引导所述第二光学信号；及第二光学元件，其重新引导所述第一光学信号及所述第二光学信号两者，所述第一光学信号朝向所述光学介质传播，所述第二光学信号朝向所述第一光学元件传播；及使用第二光学组合件将所述第二收发器光学耦合于所述光学介质的所述第二端处，其中所述第二光学组合件使用:第三光学元件，其对所述第二光学信号为透明的且重新引导所述第一光学信号；及第四光学元件，其重新引导所述第一光学信号及所述第二光学信号两者，所述第一光学信号朝向所述第三光学元件传播，所述第二光学信号朝向所述光学介质传播。
[0008]对于所属领域的技术人员来说，在审阅以下各图及详细描述后，其它系统、方法、特征及优点将显而易见或变得显而易见。打算使所有此些额外系统、方法、特征及优点包含在此描述内，归属于本发明的范围内，且由所附权利要求书予以保护。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]可参考以下图式来理解双向光学通信系统及用于传递光学信号的方法。图式中的组件未必是按比例绘制的，而重点放在清晰地图解说明本发明的原理上。
[0010]图1是根据本发明的示范性实施例的双向通信系统的示意图。
[0011]图2是图1的收发器中的一者的侧视立面图。
[0012]图3是图1的另一收发器的侧视立面图。
[0013]图4是图2的收发器的示意性俯视平面图。
[0014]图5是图3的收发器的示意性俯视平面图。
[0015]图6是图1的光学组合件中的一者的示意性侧视立面图。
[0016]图7是图1的另一光学组合件的示意性侧视立面图。
[0017]图8是图解说明经由使用图1的系统对准及耦合的光学信号通信的方法的流程图。【具体实施方式】
[0018]关于在重新使用经安装光纤基础结构的同时增加数据吞吐量的所描述问题通过双向通信系统(其中相应收发器中的光电装置以所要配置布置于平面衬底的安装表面上)及将互补收发器耦合到光纤的一端的相应光学组合件来解决。所述光学组合件包含沿着法向于衬底的轴布置的第一及第二光学元件。所述第一光学元件对从相应收发器发射的光学信号为透明的且重新引导来自另一收发器的所接收光学信号。所述光学组合件实现收发器的光电装置与光学介质的单一对准。
[0019]如上文简要地描述，单一光学介质(例如目前在数据中心中使用的多模光纤)通过将光学介质与数据中心装置切断连接并将所述光学介质重新连接到互补组合件来修改。所述组合件配置有对应连接器以连接数据中心装置与光学介质。所述子组合件包含成对的收发器及光学子组合件，其能够产生并将相应光学信号耦合到光学介质的相应端中。所描述的修改提供用于在重新使用数据中心中的目前安装的光纤段的同时增加数据吞吐量的廉价解决方案。
[0020]如图1中所示意性地图解说明，组合件102及组合件104连接于光学介质150的相对端处以形成双向通信系统100。组合件102包含收发器110及光学子组合件130。第一光学信号151由收发器110产生且从光学子组合件130耦合到光学介质150中，光学介质150将第一光学信号151传送到光学介质150的相对端处的组合件104。第一光学信号151具有为大约855nm且在从大约840纳米(nm)到870nm的范围内的波长λ丨。
[0021]组合件104包含收发器120及光学子组合件140。类似地，第二光学信号152经产生且从组合件104耦合到光学介质150中，光学介质150将第二光学信号152传送到光学介质150的第一端处的组合件102。第二光学信号152具有为大约905nm且在从大约890nm到920nm的范围内的波长入2。
[0022]如下文进一步详细地描述，光学子组合件130包含从光学介质150的纵向轴重新引导第一光学信号151及第二光学信号152两者的光学元件及对第一光学信号151为透明的且重新引导第二光学信号152的第二光学元件。
[0023]类似地，光学子组合件140包含从光学介质150的纵向轴重新引导第一光学信号151及第二光学信号152两者的光学兀件及对第二光学信号152为透明的且重新引导第一光学信号151的第二光学兀件。
[0024]图2是图1中所介绍的收发器110的示范性实施例的侧视立面图。收发器110为可双向传递(即，发射及接收)光学信号的电光装置。在所图解说明的实施例中，收发器110的各种电子及电光装置布置于实质上平面衬底210的安装表面212上。如所图解说明，安装表面212与X-Y平面实质上平行。这些组件的位置可经布置以针对最佳的光学及电性能而优化。
[0025]衬底210由半导体材料层制成或在替代布置中可为印刷电路板。所述光电装置可包含激光器或其它光源230，例如垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。光源230响应于借以驱动其的电信号而产生或发射第一光学信号151。第一光学信号151从光源230沿着光学轴231在正Z方向上发射且由光学子组合件130以下文进一步详细描述的方式耦合及光学操纵。
[0026]所述光电装置进一步包含光电二极管或其它初级光检测器240，例如正-本征-负(PIN) 二极管。初级光检测器240响应于由收发器110接收且沿着光学轴241在负Z方向上撞击于初级光检测器240上的第二光学信号152而以下文进一步详细描述的方式产生电信号。
[0027]所述光电装置还可包含类似光电二极管或其它光检测器，例如监视器或M0N242。M0N242响应于沿着光学轴243在负Z方向上撞击于M0N242的作用表面上的所发射第一光学信号151的一部分而产生电信号。
[0028]电子电路220 (例如驱动器及接收器集成电路)处理所述电信号。各种光电装置及电子电路220可通过线接合、信号迹线或使用任何数目种常规机制(未展示)互连。可通过衬底210上的电触点(未展示)向其它(外部)系统传递表示在所发射及所接收光学信号中载运的信息的电信号。
[0029]图3是在图1中介绍的收发器120的示范性实施例的侧视立面图。收发器120为可双向传递(即，发射及接收)光学信号的电光装置。在所图解说明的实施例中，收发器120的各种电子及电光装置布置于实质上平面表面310的安装表面312上。类似于收发器110的安装表面212，安装表面312与X-Y平面实质上平行。
[0030]然而，应注意，将收发器110的安装表面212及收发器120的安装表面312两者描述为平行于X-Y平面的惯例是为方便描述起见且限于单独组合件内的装置的布置。换句话说，布置于安装表面212上的光电装置(例如，光源230、初级光检测器240、监视检测器242)为共面的，但未必在与布置于收发器120的安装表面312上的互补光电装置(例如，光源330、初级光检测器340、监视检测器342)相同的平面上。
[0031]衬底310由半导体材料层制成或在替代布置中可为印刷电路板。所述光电装置可包含激光器或其它光源330，例如VCSEL。光源330响应于借以驱动其的电信号而产生或发射第二光学信号152。第二光学信号152从光源330沿着光学轴331在正Z方向上发射且由光学子组合件140以下文进一步详细描述的方式耦合及光学操纵。
[0032]所述光电装置进一步包含光电二极管或初级光检测器340，例如PIN二极管。初级光检测器340响应于由收发器120接收且沿着光学轴341在负Z方向上撞击于初级光检测器340上的第一光学信号151而以下文进一步详细描述的方式产生电信号。
[0033]所述光电装置还可包含类似光电二极管或其它光检测器或监视器(标示为Μ0Ν) 342。M0N342响应于沿着光学轴343在负Z方向上撞击于M0N342的作用表面上的所发射第二光学信号152的一部分而以下文进一步详细描述的方式产生电信号。
[0034]电子电路320 (例如驱动器及接收器集成电路)处理所述电信号。各种光电装置及电子电路320可通过线接合、信号迹线或使用任何数目种常规机制(未展示)互连。可通过衬底310上的电触点(未展示)向其它(外部)系统传递表示在所发射及所接收光学信号中载运的信息的电信号。
[0035]图4包含图2的收发器110的示范性实施例。更具体来说，图4包含收发器110的示意性俯视平面图。也就是说，所述图解从观察者在负Z方向上观看安装表面212的视角展示收发器110。电子电路220可为集成电路、集成电路与电耦合元件的集合或电耦合元件的集合。沿着安装表面212的最左侧展示电子电路220。然而，辅助产生或以其它方式处理表示向外部系统传递的信息的电信号的这些驱动器及接收器集成电路及或离散电子装置可跨越安装表面212分布。[0036]光源或VCSEL230、初级光检测器或PIN240及监视检测器或M0N242位于安装表面212上，使得从VCSEL230的发射器延伸的光学轴231、从PIN240的光敏表面延伸的光学轴241及从M0N242的光敏表面延伸的光学轴243可以与图6相关联地描述的方式与光学子组合件130 (图1)的一个或一个以上对应光学元件对齐布置以将收发器110光学耦合到光学子组合件130。
[0037]图5包含图3的收发器120的示范性实施例。更具体来说，图5包含收发器120的示意性俯视平面图。也就是说，所述图解从观察者在负Z方向上观看安装表面312的视角展示收发器120。电子电路320可为集成电路、集成电路与电耦合元件的集合或电耦合元件的集合。沿着安装表面312的最右侧展示电子电路320。然而，辅助产生或以其它方式处理表示向外部系统传递的信息的电信号的这些驱动器及接收器集成电路及或离散电子装置可跨越安装表面312分布。
[0038]光源或VCSEL330、初级光检测器或PIN340及监视检测器或M0N342位于安装表面312上，使得从VCSEL330的发射器延伸的光学轴331、从PIN340的光敏表面延伸的光学轴341及从M0N342的光敏表面延伸的光学轴343可以与图7相关联地描述的方式与光学子组合件B140(图1)的一个或一个以上对应光学元件对齐布置以将收发器120光学耦合到光学子组合件140。
[0039]图6是图1的光学组合件中的一者的示意性侧视立面图。图6包含图1的光学子组合件130的示范性实施例。更具体来说，图6包含光学子组合件130的示意性侧视立面图。也就是说，所述图解从观察者在Y方向上观看光学子组合件130的侧表面的视角展示光学子组合件130。
[0040]光学子组合件130包含由对所发射及所接收光学信号透明的材料制造的主体。此材料的实例可以商标名称ULTEM? (例如，ULTEM1010)购得，其为沙特阿拉伯的沙伯基础创新塑料公司(以前为通用电气塑料部门(General Electric Plastics Division))生产的非晶热塑性材料。
[0041]由于光学子组合件130的主体由光学透明材料制成且如在所图解说明的实施例中所展示，透镜641、透镜642、透镜643及透镜621可由与光学子组合件130的主体的周围部分一体模制的部分界定。光学子组合件130及收发器110中的一者或两者可配置有用于将光学子组合件130的表面640与收发器110的安装表面212上的光电元件对准的各种特征。透镜641沿着表面640布置于X-Y平面中导致当将光学子组合件放置成与收发器110接近布置时与光学轴243对齐的位置中。透镜642沿着表面640布置于X-Y平面中导致与光学轴231对齐的第二位置处。类似地，透镜621沿着表面620布置于Y-Z平面中导致与光介质的纵向轴655对齐的位置处。
[0042]在所图解说明的实施例中，所述光介质为多模光纤650。展不多模光纤650的第一端652与透镜621对齐。为图解说明及描述的简单起见，在所图解说明的实施例中未展示多模光纤650与透镜621之间的界面处的各种结构。所属领域的技术人员将理解如何适合地将多模光纤650布置于距透镜621恰当距离处且使得多模光纤650的纵向轴与光学子组合件130内的光学轴655对准。
[0043]如图6中所图解说明，光学子组合件130经布置成光学元件630及光学元件610与光学轴231相交。透镜642准直由光源230沿着光学轴231发射的第一光学信号151,其中第一光学信号151遇到光学兀件630及光学兀件610。光学兀件630具有第一表面631及第二表面632。光学兀件630对处于第一波长(X1)的撞击光实质上透明的。也就是说，第一光学信号151的第一或多数部分在不存在重新引导的情况下通过光学元件630。如图6中以虚线所指不,第一光学信号151的此第一部分沿着光学轴231通过光学兀件630且由光学元件610以相对于光学轴231的非零角度在朝向透镜621的方向上重新引导，透镜621将第一光学信号151的第一部分聚焦于多模光纤650的第一端652上。以此方式,第一光学信号151由光学子组合件130耦合、操纵并沿着多模光纤650发出。
[0044]如图6中以虚线类似地指示，第一光学信号151(如图解中由标示X1指示)的第二部分由光学元件630的表面632以相对于光学轴231的(非零)角度朝向光学元件614重新引导。第一光学信号151的此第二部分由光学兀件614沿着光学轴243在朝向透镜641的方向上重新引导，透镜641将第一光学信号151的第二部分聚焦于M0N242的作用表面上。以此方式，第一光学信号151的一部分被重新引导两次且光学稱合到收发器110的光监视检测器或M0N242。
[0045]如也在图6中由虚线指示，第二光学信号152 (如图解中由标示λ 2指示且如从收发器120沿着多模光纤650传送)由透镜621准直且沿着光学轴655传递到光学兀件610,光学兀件610朝向光学兀件630的表面631重新引导第二光学信号152。经一次重新引导的第二光学信号152以在大约20度到45度的范围中的入射角σ撞击光学元件630的表面631且以相对于光学轴231的非零角度朝向光学元件612进一步重新引导。此后，第二光学信号152由光学元件612以非零角度进一步重新引导，使得经重新引导的信号沿着光学轴241在朝向透镜643的方向上转发，透镜643将第二光学信号152聚焦于ΡΙΝ240的作用表面上。以此方式，第二光学信号152被重新引导三次且光学耦合到收发器110的ΡΙΝ240。
[0046]图7包含图1的光学子组合件140的示范性实施例。也就是说，所述图解从观察者在Y方向上观看光学子组合件140的侧表面的视角展示光学子组合件140。
[0047]光学子组合件140包含由对所发射及所接收光学信号透明的材料制造的主体。所述材料可为用于制造光学子组合件130的主体的相同材料。
[0048]由于光学子组合件140的主体由光学透明材料制成且如在所图解说明的实施例中所展示，透镜741、透镜742、透镜743及透镜721可由与光学子组合件140的主体的周围部分一体模制的部分界定。光学子组合件140及收发器120中的一者或两者可配置有用于将光学子组合件140的表面740与收发器120的安装表面312上的光电元件对准的各种特征。透镜741沿着表面740布置于X-Y平面中导致当将光学子组合件140放置成与收发器120接近布置时与光学轴343对齐的位置中。透镜742沿着表面740布置于X-Y平面中导致与光学轴331对齐的第二位置处。类似地，透镜721沿着表面720布置于Y-Z平面中导致与光介质的纵向轴对齐的位置处。
[0049]在所图解说明的实施例中，所述光介质为多模光纤650。展不多模光纤650的第二端654与透镜721对齐。为图解说明及描述的简单起见，在所图解说明的实施例中未展示多模光纤650与透镜721之间的界面处的各种结构。所属领域的技术人员将理解如何适合地将多模光纤650布置于距透镜721恰当距离处且使得多模光纤650的纵向轴与光学子组合件140内的光学轴755对准。
[0050]如图7中所图解说明，光学子组合件140经布置成光学元件730及光学元件710与光学轴331相交。透镜742准直由光源330沿着光学轴331发射的第二光学信号152，其中第二光学信号152遇到光学元件730及光学元件710。光学元件730具有第一表面731及第二表面732。光学兀件730对处于第二波长(λ 2)的撞击光为实质上透明的。也就是说，第二光学信号152的第一或多数部分在不存在重新引导的情况下通过光学元件730。如图7中以虚线所指示，第二光学信号152的此第一部分沿着光学轴331通过光学元件730且由光学元件710以相对于光学轴331的非零角度在朝向透镜721的方向上重新引导，透镜721将第二光学信号152的第一部分聚焦于多模光纤650的第二端654上。以此方式，第二光学信号152由光学子组合件140耦合、操纵并沿着多模光纤650发出。
[0051]如图7中以虚线类似地指示，第二光学信号152(如图解中由标示λ2指示)的第二部分由光学元件730的表面732以相对于光学轴331的(非零)角度朝向光学元件714重新引导。第二光学信号152的此第二部分由光学兀件714沿着光学轴343在朝向透镜743的方向上重新引导，透镜743将第二光学信号152的第二部分聚焦于Μ0Ν342的作用表面上。以此方式，第二光学信号152的一部分被重新引导两次且光学稱合到收发器120的光监视检测器或Μ0Ν342。
[0052]如图7中也由虚线指示，第一光学信号151 (如图解中由标示λ i指示且如从收发器110沿着多模光纤650传送)由透镜721准直且沿着光学轴755传递到光学元件710，光学元件710朝向光学元件730的表面731重新引导第一光学信号151。经一次重新引导的第一光学信号151以在大约20度到45度的范围中的入射角σ撞击光学元件730的表面731且以相对于光学轴331的非零角度朝向光学元件712进一步重新引导。此后，第一光学信号151由光学元件712以非零角度进一步重新引导，使得经重新引导的信号沿着光学轴341在朝向透镜741的方向上转发，透镜741将第一光学信号151聚焦于PIN340的作用表面上。以此方式，第一光学信号151被重新引导三次且光学稱合到收发器120的PIN340。
[0053]如上文所描述，光学元件630及光学元件730为允许选择波长或波长范围的多数光通过同时重新引导第二选择波长或波长范围的光的滤光片。处于选择波长的少数部分的光被重新引导用于监视处于选择波长的所发射光学信号的质量。所述滤光片由在玻璃或塑料衬底上方的多个电介质及或金属材料层布置而成。
[0054]光学兀件610及光学兀件710重新引导第一光学信号151及第二光学信号152两者。可用导致在所要波长内的全内反射的例如塑料及玻璃等材料来实施这些元件。此可在具有或不具有金属材料或电介质材料膜或层的情况下实现。或者，可避免所要波长内的全内反射以提供衰减。又一些替代方案包含使用滤光片来实施光学元件610及光学元件710。此些滤光片可经布置以防止处于低于大约840nm及高于大约920nm的波长的入射光的重新引导。
[0055]光学元件614及光学元件712重新引导第一光学信号151。这些元件可类似地经布置以产生第一光学信号151的全内反射。或者，可避免大约855nm的所要波长内的全内反射以提供衰减。又一些替代方案包含使用滤光片来实施光学元件614及光学元件712。此些滤光片可经布置以防止处于高于大约870nm的波长的入射光的重新引导以防止来自第二光学信号152的串扰。
[0056]光学元件612及光学元件714重新引导第二光学信号152。这些元件可类似地经布置以产生第二光学信号152的全内反射。或者，可避免大约905nm的所要波长内的全内反射以提供衰减。又一些替代方案包含使用滤光片来实施光学元件612及光学元件714。此些滤光片可经布置以防止处于低于大约890nm的波长的入射光的重新引导以防止来自第一光学信号151的串扰。
[0057]组合件102及组合件104的所图解说明及所描述实施例可以多种光纤封装来实施，包含标准小形状因子可插入+(SFP+)及四边形小形状因子可插入(QSFP)封装。
[0058]尽管所图解说明及所描述实施例是针对于以大约855nm的波长操作的第一光学信号及以大约905nm的波长操作的第二光学信号，但可基于多个因子而选择所述两个波长。举例来说，数据中心中的经安装光纤的带宽及基于低成本VCSEL的收发器的可用性。根据在ISOl 1801标准中识别的0M3或0M4类别的光纤经设计而具有大致850nm的峰值带宽。与波长的偏差将减小通信链路的带宽，此又减小光学信号在不显著减损的情况下可行进的距离。通过选择接近于850nm的第二波长，预期可针对数据中心应用维持可接受的链路距离。针对以大约905nm的波长操作优化的相对低成本的VCSEL为可用的。因此，通过将第二光学信号的波长选择为大约905nm可实现收发器成本与潜在链路距离之间的良好平衡。
[0059]图8是图解说明经由使用图1的系统对准及耦合的光学信号通信的方法800的流程图。方法800以框802开始，其中提供具有第一及第二相对端的光学介质。如上文所解释，所述光学介质可为适合于针对以lOGbit/s或更大的数据速率操作的信号支持在高达大约300m的链路长度上的通信的多模光纤。举例来说，所述光学介质可为根据在IS011801标准中识别的0M3或0M4类别的多模光纤。
[0060]在框804中，提供第一收发器。如所指示，所述第一收发器包含光源及光检测器。所述光源经布置以发射处于第一波长(例如，855nm+/-15nm)的第一光学信号。所述光检测器对从处于第二波长(例如，905nm+/-15nm)的第二光学信号接收的入射光做出响应。在框806中，使用第一收发器产生第一光学信号。
[0061]在框808中，提供第二收发器。如所指示，所述第二收发器包含光源及光检测器。所述光源经布置以发射第二光学信号。所述光检测器对从第一光学信号接收的入射光做出响应。在框810中，使用第二收发器来产生第二光学信号。
[0062]在框812中，第一光学子组合件将第一收发器光学耦合到光学介质的第一端。如所指示，所述第一光学子组合件包含第一光学元件及第二光学元件。所述第一光学元件对第一光学信号为透明的且重新引导第二光学信号。所述第二光学元件重新引导两个光学信号。所述光学子组合件经布置使得第一光学信号朝向光学介质传播而第二光学信号朝向第一光学兀件传播。
[0063]在框814中，第二光学子组合件将第二收发器光学耦合到光学介质的第二或相对端。如所指示，所述第二光学子组合件包含第三光学元件及第四光学元件。所述第三光学元件对第二光学信号为透明的且重新引导第一光学信号。所述第四光学元件重新引导两个光学信号。所述光学子组合件经布置使得第二光学信号朝向光学介质传播而第一光学信号朝向第三光学兀件传播。
[0064]所属领域的技术人员应理解，可以图8中所图解说明的顺序的替代顺序来执行框802-814中相关联的功能。举例来说，所述方法不限于在提供互补收发器或光学子组合件之前提供任一收发器或任一光学子组合件。进一步举例来说，任一光学信号可在另一光学信号之前或之后产生。另外，将进一步认识到，将第一光学子组合件物理上耦合到光学介质或第一收发器不需要光学信号的存在。类似地，将第二光学子组合件物理上耦合到光学介质或第二收发器不需要光学信号的存在。因此，可在第一光学子组合件物理上耦合到光学介质及第一收发器之后如与框806相关联地展不产生第一光学信号。类似地，可在第二光学子组合件物理上耦合到光学介质及第二收发器之后如与框810相关联地展示产生第二光学信号。
[0065]上文已描述本发明的一个或一个以上说明性或示范性实施例。然而，应理解，本发明由所附权利要求书来界定且并不限于所描述的特定实施例。
【权利要求】
1.一种双向通信系统，其包括: 光学介质，其具有第一端及第二端； 第一收发器，其具有经配置以发射处于第一波长的第一光学信号的第一光电光源、对处于不同于所述第一波长的第二波长的第二光学信号做出响应的第一光电光检测器，所述第一光电光源及所述第一光电光检测器布置于第一平面衬底上； 第一光学组合件，其具有第一光学元件，所述第一光学元件经配置以将所述第一光学信号耦合到所述光学介质的所述第一端中且将所述第二光学信号重新引导到第二光学元件，所述第二光学元件对处于所述第一波长的所述第一光学信号为透明的且将所述第二光学信号重新引导到所述第一光电光检测器； 第二收发器，其具有经配置以发射处于所述第二波长的所述第二光学信号的第二光电光源、对处于所述第一波长的所述第一光学信号做出响应的第二光电光检测器，所述第二光电光源及所述第二光电光检测器布置于第二平面衬底上；及 第二光学组合件，其具有第三光学元件，所述第三光学元件经配置以将所述第二光学信号耦合到所述光学介质的所述第二端中且将所述第一光学信号重新引导到第四光学元件，所述第四光学元件对处于所述第二波长的所述第二光学信号为透明的且将所述第一光学信号重新引导到所述 第二光电光检测器。
2.根据权利要求1所述的双向通信系统，其中所述光学介质为多模光纤。
3.根据权利要求1所述的双向通信系统，其中所述第一光学元件及所述第三光学元件针对处于所述第一波长的入射光且针对处于所述第二波长的入射光产生全反射。
4.根据权利要求3所述的双向通信系统，其中所述第一光学元件及所述第三光学元件分别以相对于第一光学轴的非零角度重新引导所述第二光学信号及所述第一光学信号。
5.根据权利要求4所述的双向通信系统，其中相对于所述第一光学轴的所述非零角度在从20度到45度的范围内。
6.根据权利要求1所述的双向通信系统，其中所述第一波长在从840nm到870nm的范围内。
7.根据权利要求1所述的双向通信系统，其中所述第二波长在从890nm到920nm的范围内。
8.根据权利要求1所述的双向通信系统，其中所述第二光学元件及所述第四光学元件为滤光片。
9.根据权利要求1所述的双向通信系统，其进一步包括: 第三光电光检测器，其布置于所述第一平面衬底上且对处于所述第一波长的所述第一光学信号的从所述第二光学元件的第一表面反射的一部分做出响应；及 第四光电光检测器，其布置于所述第二平面衬底上且对处于所述第二波长的所述第二光学信号的从所述第四光学元件的第一表面反射的一部分做出响应。
10.根据权利要求9所述的双向通信系统，其中所述第三光电光检测器布置于所述第一平面衬底上且对处于所述第一波长的所述第一光学信号的进一步从第五光学元件反射的一部分做出响应。
11.根据权利要求9所述的双向通信系统，其中所述第四光电光检测器布置于所述第二平面衬底上且对处于所述第二波长的所述第二光学信号的进一步从第六光学元件反射的一部分做出响应。
12.根据权利要求11所述的双向通信系统，其中在所述第二光学信号从所述第二光学元件的第二表面重新引导且进一步由第七光学元件重新引导之后，所述第一光电光检测器对所述第二光学信号做出响应。
13.根据权利要求12所述的双向通信系统，其中在所述第一光学信号从所述第四光学元件的第二表面重新引导且进一步由第八光学元件重新引导之后，所述第二光电光检测器对所述第一光学信号做出响应。
14.根据权利要求13所述的双向通信系统，其中所述第一光学元件、所述第二光学元件、所述第五光学元件及所述第七光学元件布置成使得所述第一光学信号及所述第二光学信号两者能够在单一对准中光学耦合到所述光学介质的第一光学组合件。
15.根据权利要求13所述的双向通信系统，其中所述第三光学元件、所述第四光学元件、所述第六光学元件及所述第八光学元件布置成使得所述第一光学信号及所述第二光学信号两者能够在单一对准中光学耦合到所述光学介质的第二光学组合件。
16.根据权利要求1所述的双向通信系统，其中所述第一光学元件及所述第二光学元件经布置以与法向于所述第一平面衬底的第二光学轴相交。
17.根据权利要求1所述的双向通信系统，其中所述第三光学元件及所述第四光学元件经布置以与法向于所述第二平面衬底的第三光学轴相交。
18.一种用于传递光学信号的方法，其包括: 提供具有第一端及第二端的光学介质； 提供第一收发器，所述第一收发器具有经配置以发射处于第一波长的第一光学信号的第一光电光源、对处于不同于所述第一波长的第二波长的第二光学信号做出响应的第一光电光检测器，所述第一光电光源及所述第一光电光检测器布置于第一平面衬底上； 从所述第一光电光源的发射器沿着第一轴产生所述第一光学信号； 提供第二收发器，所述第二收发器具有第二光电光源及第二光电光检测器，所述第二光电光源经配置以发射所述第二光学信号，所述第二光电光检测器对所述第一光学信号做出响应，所述第二光电光源及所述第二光电光检测器布置于第二平面衬底上； 从所述第二光电光源的发射器沿着第二轴产生所述第二光学信号； 使用第一光学组合件将所述第一收发器光学耦合于所述光学介质的所述第一端处，其中所述第一光学组合件包含:第一光学元件，其对所述第一光学信号为透明的且重新引导所述第二光学信号；及第二光学元件，其重新引导所述第一光学信号及所述第二光学信号两者，所述第一光学信号朝向所述光学介质传播，所述第二光学信号朝向所述第一光学元件传播 '及 使用第二光学组合件将所述第二收发器光学耦合于所述光学介质的所述第二端处，其中所述第二光学组合件使用:第三光学元件，其对所述第二光学信号为透明的且重新引导所述第一光学信号；及第四光学元件，其重新引导所述第一光学信号及所述第二光学信号两者，所述第一光学信 号朝向所述第三光学元件传播，所述第二光学信号朝向所述光学介质传播。
19.根据权利要求18所述的用于传递光学信号的方法，其中使用所述第一光学组合件将所述第一收发器光学耦合于所述光学介质的所述第一端处包含沿着实质上正交于所述第一轴及所述第二轴的第三轴发射所述第一光学信号及接收所述第二光学信号。
20.根据权利要求18所述的用于传递光学信号的方法，其中在所述第一光学组合件中重新引导所述第二光学信号使得所述经重新引导的第二光学信号以相对于所述第一光学轴的在从20度到45度的范围内的第一角度撞击所述第一光学元件，且在所述第二光学组合件中重新引导所述第一光学信号使得所述经重新引导的第一光学信号以相对于所述第二光学轴的在从20度到45 度的范围内的第二角度撞击所述第三光学元件。
【文档编号】G02B6/42GK103986519SQ201410046228
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年2月10日 优先权日:2013年2月11日
【发明者】大卫·查克·王·辉, 王晓忠, 邵兵, 基特·查姆, 陈星权, 陈烨 申请人:安华高科技通用Ip(新加坡)公司