一种紧凑型多波长光组件及其使用方法与流程

【技术领域】

本发明涉及光模块技术领域，特别是涉及一种紧凑型多波长光组件及其使用方法。

背景技术：

光收发模块是光通信领域的关键单元器件，从最初的单独收发到收发一体，系统集成的程度越来越高，高速率、低成本、小型化、热插拔、低功耗、智能化和远距离是光收发模块的发展方向。

随着5g的发展、互联网信息量的爆炸式增长，对低成本、高速率(100gb/s)并能传输较远距离的多路并行单模光收发模块的需求日渐增长。近年来，基于半导体工艺制作的光电集成芯片受到业界的关注越来越多，在这种光电集成芯片中，既能对光信号进行高速调制、光电探测转换，还能对电信号进行预加重、均衡、放大以及数据时钟恢复，这种集成芯片满足了模块的小型化、低成本、低功耗要求。

然而，硅是一种间接带隙半导体材料，不能直接作为光电子材料，因此这些高集成度的光电集成芯片需要外加光源。采用硅基封装光源技术的有美国专利u.s.pat.no.8772704，光源和光电集成芯片上的耦合单元进行垂直耦合。该光源由激光器芯片、球透镜、隔离器组件、反射镜和硅基板组成。边发射激光器芯片输出的发散光束由透镜汇聚后，经过隔离器组件、反射镜后，垂直入射到光电集成芯片的耦合单元上。该方案具有紧凑、封装简单等优点，但是该光源仅能提供一个波长，如果通过放置多个装置实现多波长光源，体积将成倍增加，并不符合光电集成小尺寸的要求，即该专利方案在波分复用等要求光源具有多个波长的场合应用受到限制。

另外，在现有的文献(申请号：cn201310322502.1，发明名称为：一种大功率激光器耦合的光纤固定装置)中也涉及了一种多波长激光器的实现方式，大功率激光器的所有衬底、快轴准直镜fac、慢轴准直镜sac、反射镜分别固定在底座的不同台阶上，每个激光二极管固定在一个衬底上，多个激光二极管产生多个高低不同光束，经过各自快轴准直镜fac、慢轴准直镜sac后产生高低不同平行光束；经过各自反射镜反射后到达准直透镜，多个高低不同平行光束经过准直透镜后聚焦在光纤上；在底座上光纤固定位置处设计一个凸台，且凸台和底座为一体，并在凸台上表面沿着准直透镜聚焦后的平行光束的方向设计一个v形槽，将光纤放置于v形槽内并用玻璃焊料填充及固定，这种光纤固定方式将包层中的光剥离，避免烧坏光纤。玻璃焊料上的热量通过底座迅速散出去。该方案采用空间合束的方式，将多个波长的光耦合进入光纤，由于耦合光束为分立的光斑，经过透镜聚焦后将有大量的能量分布在主光斑之外，即能量损失较多，尤其当光纤为单模光纤的时候，该专利所述方案的插损较大。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是现有的方案采用空间合束的方式，将多个波长的光耦合进入光纤，由于耦合光束为分立的光斑，经过透镜聚焦后将有大量的能量分布在主光斑之外，带来较大的能量损失；尤其当光纤为单模光纤的时候，会带来较大的插损。

本发明采用如下技术方案：

本发明第一方面，提供了一种紧凑型多波长光组件，光组件包括至少两组光信号通道单元组和一基板，所述光信号通道单元组设置在所述基板上，其中，一组光信号通道单元组包括透镜、非互异性器件和反射镜，三者沿着光信号传输方向依次设置在所述基板上，所述光组件还包括：

所述基板上位于固定有所述反射镜的反射面的下方，设置有第一衍射光栅区；

不同光信号通道单元组之间相差预设距离，所述预设距离使得经过各光信号通道单元组的光信号，并且在通过所述第一衍射光栅区衍射作用进入基板中传输的光信号，在经过所述基板底部的全反射后，汇聚于基板表面的同一汇聚点；

其中，各光信号所要汇聚的基板表面设置有第二衍射光栅区域。

优选的，所述光组件的光信号输入端用于耦合激光器，其中，激光器的数目与所述光信号通道单元组的数目一致，所述激光器出射波长的范围小于其中心波长的十分之一。

优选的，所述激光器包括：垂直腔面发射激光器和/或边发射激光器，其工作方式为直接调制方式或者连续发光方式。

优选的，根据光栅方程：n·λ·sin(θ)＝m·λ和各激光器的中心波长，选择厚度和光栅周期分别满足方程需求的基板，并设置不同光信号通道单元组之间相差的距离，使得不同激光器输出的光信号能够汇聚于基板表面的同一汇聚点；

其中n为基板的折射率，λ为光栅周期，θ为衍射光与法线的夹角，λ为入射光波长，m为自然数，由光栅的闪耀角度和入射波长确定。

优选的，在光信号通过各光信号通道单元组后，垂直入射到基板上第一衍射光栅区时，所述选择或加工厚度满足预设参数值的基板，并设置不同光信号通道单元组之间相差的距离，具体包括：

根据公式li＝2d·tan(θi)计算得到第i个激光器射出光信号在基板中传输光路映射到基板表面的直线距离；使得各光信号通道单元组之间的距离与其对应映射到基板表面的直线距离差的绝对值相同；

其中，θi为第i个激光器射出光信号从第i组光信号通道单元组衍射到基板内的角度。

优选的，所述非互易性器件包括：磁光隔离器或者单向耦合元件。

第二方面，本发明还提供了一种紧凑型多波长光组件的使用方法，使用如第一方面所述的紧凑型多波长光组件，并且，所述紧凑型多波长光组件与拥有各自波长的激光器完成耦合与固定，具体的：

计算所述紧凑型多波长光组件中，各光信号相对于从激光器中射出，通过各光信号通道单元组和基板后，汇聚到基板表面的同一汇聚点时，各光信号所经过的光程差；

在为各激光器发送驱动信号时，根据所述光程差为各激光器设置驱动信号间的延时；所述驱动信号间的延时用于抵消各光信号所经过的光程差，使得各光信号同时汇聚到基板表面的同一汇聚点。

优选的，位于所述紧凑型多波长光组件基板的出光口侧设置有光探测器，则所述使用方法还包括：

根据计算出来的驱动信号间的延时参数，分别测试各激光器；

统计各激光器分别从收到驱动信号工作开始，到光探测器检测到激光信号时，间隔的时间是否相同；其中，延时参数被设置在驱动信号中；

若统计的对应各激光器所发射的光信号的间隔时长不一致，则确认当前的紧凑型多波长光组件为次品。

第三方面，本发明还提供了一种紧凑型多波长光组件，光组件包括至少两个激光器、至少两组光信号通道单元组和一基板，所述光信号通道单元组设置在所述基板上；其中，一组光信号通道单元组包括透镜、非互异性器件和反射镜，三者沿着光信号传输方向依次设置在所述基板上；激光器与光信号通道单元组中的透镜耦合，所述光组件还包括：

所述基板上位于固定有所述反射镜的反射面的下方，设置有第一衍射光栅区；

不同光信号通道单元组之间相差预设距离，所述预设距离使得经过各光信号通道单元组的光信号，并且在通过所述第一衍射光栅区衍射作用进入基板中传输的光信号，在经过所述基板底部的全反射后，汇聚于基板表面的同一汇聚点；

其中，各光信号所要汇聚的基板表面设置有第二衍射光栅区域；

各激光器根据其自身配置的激光波长，分别与布局在光信号通道单元组耦合后，固定在所述基板上；其中，波长越大的激光器与之耦合的光信号通道单元组相对于汇聚点距离越远。

优选的，根据光栅方程：n·λ·sin(θ)＝m·λ和各激光器的中心波长，选择厚度和光栅周期分别满足方程需求的基板，并设置不同光信号通道单元组之间相差的距离，使得不同激光器输出的光信号能够汇聚于基板表面的同一汇聚点；

其中n为基板的折射率，λ为光栅周期，θ为衍射光与法线的夹角，λ为入射光波长，m为自然数，由光栅的闪耀角度和入射波长确定。

优选的，在光信号通过各光信号通道单元组后，垂直入射到基板上第一衍射光栅区时，所述选择或加工厚度满足预设参数值的基板，并设置不同光信号通道单元组之间相差的距离，具体包括：

根据公式li＝2d·tan(θi)计算得到第i个激光器射出光信号在基板中传输光路映射到基板表面的直线距离；使得各光信号通道单元组之间的距离与其对应映射到基板表面的直线距离差的绝对值相同；

其中，θi为第i个激光器射出光信号从第i组光信号通道单元组衍射到基板内的角度。

第四方面，本发明还提供了一种紧凑型多波长光组件，光组件包括至少两组光信号通道单元组和一基板，所述光信号通道单元组设置在所述基板上，其中，一组光信号通道单元组包括透镜、非互异性器件和反射镜，三者沿着光信号接收方向，按照反射镜、非互异性器件和透镜的顺序，依次设置在所述基板上，所述光组件还包括：

所述基板上位于固定有所述反射镜的反射面的下方，设置有第一衍射光栅区；

基板表面设置有第二衍射光栅区域；其中，第二衍射光栅区域和第一衍射光栅区位于所述基板的同侧；

不同光信号通道单元组之间相差预设距离，所述预设距离使得合束激光信号在入射到基板上表面的第二衍射光栅区时，衍射出的对应不同波长的激光信号，能够在经过基板底部的全反射后，抵达各光信号通道单元组中的反射镜下方的第一衍射光栅区。

优选的，所述光组件中各光信号通道单元组的光信号输出端用于耦合光探测器。

优选的，根据光栅方程：n·λ·sin(θ)＝m·λ和各激光器的中心波长，选择厚度和光栅周期分别满足方程需求的基板，并设置不同光信号通道单元组之间相差的距离，使得合束光信号能够经过所述第二光栅区域和第一光栅区域衍射后，耦合到相应光信号通道单元组的光通路中；

其中n为基板的折射率，λ为光栅周期，θ为衍射光与法线的夹角，λ为入射光波长，m为自然数，由光栅的闪耀角度和入射波长确定。

优选的，设置不同光信号通道单元组之间相差的距离，使得合束光信号能够经过所述第二光栅区域和第一光栅区域衍射后，耦合到相应光信号通道单元组的光通路中，具体包括：

根据公式li＝2d·tan(θi)计算得到第i个波长光信号在基板中传输光路映射到基板表面的直线距离；使得各光信号通道单元组之间的距离与其对应映射到基板表面的直线距离差的绝对值相同；

其中，θi为第i个激光器射出光信号从第i组光信号通道单元组衍射到基板内的角度。

优选的，所述非互易性器件包括：磁光隔离器或者单向耦合元件。

与现有技术相比，本发明实施例的有益效果在于：本发明提出了一种紧凑型多波长光组件，利用了衍射光栅能够对应不同波长的光信号，产生不同的衍射角度的原理，并通过合理的设计用于导通不同波长的光信号通道单元组之间间隔，使得不同波长光信号能够在经历第一衍射光栅区域的衍射、基板底部的反射和第二衍射光栅区域的衍射后，完成光信号的集束过程。相比较背景技术中提出的方式，紧凑性更好，由于巧妙地转变光轴，大大提高了基板空间的利用率，可在现有光电集成芯片的容许空间内放置更多的元件；

另一方面，本发明所提出的结构稳定更好，因为可以将衍射光栅直接在基板上制作，整个合波光路将在基板内完成，可使得整个光路结构稳定。

除此以外，本发明所提出的紧凑型多波长光组件的热稳定性也更好，若半导体激光器的出射波长随温度发生变化，但是因为相邻半导体激光器的波长差不变，则该发明仍能够很好地完成多波长合波。

【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是本发明实施例提供的一种紧凑型多波长光组件结构主视图；

图2是本发明实施例提供的一种紧凑型多波长光组件结构中带光路效果的正视图；

图3是本发明实施例提供的另一种紧凑型多波长光组件结构主视图；

图4是本发明实施例提供的另一种紧凑型多波长光组件结构中带光路效果的正视图；

图5是本发明实施例提供的一种紧凑型多波长光组件使用方法流程图；

图6是本发明实施例提供的一种紧凑型多波长光组件检测方法流程图；

图7是本发明实施例提供的另一种紧凑型多波长光组件结构主视图；

图8是本发明实施例提供的另一种紧凑型多波长光组件结构中带光路效果的右视图；

图9是本发明实施例提供的另一种紧凑型多波长光组件结构主视图；

图10是本发明实施例提供的另一种紧凑型多波长光组件结构中带光路效果的正视图；

图11是本发明实施例提供的另一种紧凑型多波长光组件结构主视图；

图12是本发明实施例提供的另一种紧凑型多波长光组件结构中带光路效果的正视图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1:

本发明实施例1提供了一种紧凑型多波长光组件，如图1和图3所示，光组件包括至少两组光信号通道单元组和一基板，所述光信号通道单元组设置在所述基板上，其中，一组光信号通道单元组包括透镜、非互异性器件和反射镜，三者沿着光信号传输方向依次设置在所述基板上；在本发明实施例中，所述透镜，用于接收激光器的输入光束，并将其转化成准直光束输出；所述非互易性器件，用于透射来自透镜的准直光束信号，并隔离来自反射镜的光束信号(也称为光信号)；所述反射器件，用于改变从非互易性器件透射过来的光束的传播方向，使得所述光束信号垂直射向基板。所述光组件还包括：

所述基板上位于固定有所述反射镜的反射面的下方，设置有第一衍射光栅区域；

不同光信号通道单元组之间相差预设距离，所述预设距离使得经过各光信号通道单元组的光信号，并且在通过所述第一衍射光栅区域衍射作用进入基板中传输的光信号，在经过所述基板底部的全反射后，汇聚于基板表面的同一汇聚点；

其中，各光信号所要汇聚的基板表面设置有第二衍射光栅区域。

本发明实施例提出了一种紧凑型多波长光组件，利用了衍射光栅能够对应不同波长的光信号，产生不同的衍射角度的原理，并通过合理的设计用于导通不同波长的光信号通道单元组之间间隔，使得不同波长光信号能够在经历第一衍射光栅区域的衍射、基板底部的反射和第二衍射光栅区域的衍射后，完成光信号的集束过程。相比较背景技术中提出的方式，紧凑性更好，由于巧妙地转变光轴，大大提高了基板空间的利用率，可在现有光电集成芯片的容许空间内放置更多的元件；

另一方面，本发明实施例所提出的结构稳定更好，因为可以将衍射光栅直接在基板上制作，整个合波光路将在基板内完成，可使得整个光路结构稳定。

除此以外，本发明实施例所提出的紧凑型多波长光组件的热稳定性也更好，若半导体激光器的出射波长随温度发生变化，但是因为相邻半导体激光器的波长差不变，则该发明仍能够很好地完成多波长合波。

在本发明实施例中，作为光信号通道单元组中的各组成单元的存在形式，透镜可以是单个、分立的元件，也可以是微透镜阵列；非互易性器件可以是分立的，也可以与衍射光栅进行集成；衍射光栅既可以是分立元件，也可以在基板上集成。

如图1所示，为本发明实施例所提供的以光信号通道单元组的数目具体为2组的结构示意图，其中，第1组光信号通道单元组包括透镜101、非互异性器件102和反射镜103，而第2组光信号通道单元组包括透镜111、非互异性器件112和反射镜113；第一衍射光栅区域为图1所示虚线框11所示，并且位于基板1的上表面和反射镜(包括反射镜103和反射镜113)下方；第二衍射光栅区域为图1所示虚线框12所示，其位置区域为所述紧凑型多波长光组件处于工作状态时，对应各组光信号通道单元组传递过来的光信号在经过基板1的底面全反射后所汇聚的位置。如图2所示，为本发明实施例所提供的所述紧凑型多波长光组件处于工作状态下的正视图中的光路效果示意图。

如图3所示，为本发明实施例所提供的以光信号通道单元组的数目具体为3组的结构示意图，其中，第1组光信号通道单元组包括透镜101、非互异性器件102和反射镜103，第2组光信号通道单元组包括透镜111、非互异性器件112和反射镜113，而第3组光信号通道单元组包括透镜121、非互异性器件122和反射镜123；第一衍射光栅区域为图3所示虚线框11所示，并且位于基板1的上表面和反射镜(包括反射镜103、反射镜113和反射镜123)下方；第二衍射光栅区域为图3所示虚线框12所示，其位置区域为所述紧凑型多波长光组件处于工作状态时，对应各组光信号通道单元组传递过来的光信号在经过基板1的底面全反射后所汇聚的位置。如图4所示，为本发明实施例所提供的所述紧凑型多波长光组件处于工作状态下的正视图中的光路效果示意图。

依此类推，所述光信号通道单元组的数目具体还可以为4个或者多个，在此不再赘述。

在本发明实施例实现过程中，为了保证所提出的紧凑型多波长光组件能够配合各激光器实现其特征描述中对应要达到的效果，对于配合工作的至少两个激光器同样有着相应特性的限定，具体的，所述光组件的光信号输入端用于耦合激光器，其中，激光器的数目与所述光信号通道单元组的数目一致，所述激光器出射波长的范围小于其中心波长的十分之一。其原理是，当波长变化范围小于中心波长十分之一时，例如粗波分复用等应用，横向距离与入射波长呈线性关系，即半导体激光器的间距与出射波长呈比例；其中，横向距离指各光信号入射到基板1中时位于第一衍射光栅区域的位置与各光信号汇聚到基板1中第二衍射光栅区域的位置之间的距离。

在本发明实施例中，可以用于与所提出的紧凑型多波长光组件共同工作的激光器，包括：垂直腔面发射激光器和/或边发射激光器，其工作方式为直接调制方式或者连续发光方式。

为了进一步论证本发明实施例所提出的紧凑型多波长光组件中的功能特性的可实现性，接下来将通过理论论证的方式进行具体阐述。由于在生产所述紧凑型多波长光组件或者在选择具体紧凑型多波长光组件相关结构参数前，通常会就光路中所要使用的光信号中心波长、使用频段和传输速率等做评估和确认，因此，在进行所述紧凑型多波长光组件设计时，通常所要采用的激光器数量和激光器型号就已经确认了，下面的理论论证便是在此基础上进行的。

根据光栅方程：n·λ·sin(θ)＝m·λ和各激光器的中心波长，选择(设计)厚度和光栅周期分别满足方程需求的基板，并设置不同光信号通道单元组之间相差的距离，使得不同激光器输出的光信号能够汇聚于基板表面的同一汇聚点；其中n为基板的折射率，λ为光栅周期，θ为衍射光与法线的夹角，λ为入射光波长，m为自然数，由光栅的闪耀角度和入射波长确定，所述m和光栅的闪耀角度以及入射波长之间的对应关系为现有技术，在此不再赘述。当光栅刻划成锯齿形的线槽断面时，光栅的光能量便集中在预定的方向上，即某一光谱级上。从这个方向探测时，光谱的强度最大，这种现象称为闪耀(blaze)，这种光栅称为闪耀光栅(即本发明实施例中所述衍射光栅的一种实例)。其中，在这样刻成的闪耀光栅中，起衍射作用的槽面是个光滑的平面，它与光栅的表面一夹角，称为闪耀角(blazeangle)。

在具体设计过程中，影响衍射角度θ的因素包括光栅周期λ，基板材料的折射率n和入射光波长λ，但是，在前面的前提中已经明确入射光波长λ通常在紧凑型多波长光组件设计之初就确定了，而基板材料的折射率n的可变动性也很小，通常是通过调整光栅周期λ来改变衍射角度θ。所述衍射角度θ关系到各光信号是否能够在基板的底部完成全反射。

除了上述通过设计来调整衍射角度θ外，影响本发明实施例所提出的紧凑型多波长光组件的另一重要因素便是基板的厚度和不同光信号通道单元组的间隔距离。其中，在衍射角度θ确定后，不同光信号通道单元组之间相差的距离和基板的厚度是正比关系，因此，在满足基板底部全反射效果和在基板表面制作衍射光栅的基础上，其厚度可以设计的尽可能小，这样可以进一步降低光信号通道单元组之间的间隔距离。但是，实际操作中基板厚度的设计还需要考虑一点，就是其参数值不能小到程度造成光信号通道单元组之间的间隔小于其单元自身所固有的尺寸大小(即不能造成光信号通道单元组之间的间隔无法容纳下光信号通道单元组自身的组成单元)。

接下来，进一步通过理论推导阐述不同光信号通道单元组之间相差的距离和基板的厚度是正比关系。具体的，在光信号通过各光信号通道单元组后，垂直入射到基板上第一衍射光栅区域时，所述选择或加工厚度满足预设参数值的基板，并设置不同光信号通道单元组之间相差的距离，具体包括：

根据公式li＝2d·tan(θi)计算得到第i个激光器射出光信号在基板中传输光路映射到基板表面的直线距离；使得各光信号通道单元组之间的距离与其对应映射到基板表面的直线距离差的绝对值相同；

其中，θi为第i个激光器射出光信号从第i组光信号通道单元组衍射到基板内的角度(即衍射光与法线的夹角)。

在本发明实施例中，所述非互易性器件包括但不局限于：磁光隔离器或者单向耦合元件。

在本发明实施例以及本发明其它实施例中，所述第一衍射光栅区域和第二衍射光栅区域可以是在相同的光刻操作下生成，即不刻意的将两者的区域之间隔离开，这样的操作方式更为方便。但是可选的，可以通过掩膜的方式，分别就利用到衍射光栅的位置生成所述第一衍射光栅和第二衍射光栅，其它区域(例如：第一衍射光栅和第二衍射光栅之间的部分)则为普通的基地材料结构。

在本发明实施例以及本发明其它实施例中，为了提高涉及光信号全反射的区域的反射效果，可以在相应位置涂敷反射层。例如：在所述第二衍射光栅区域涂敷全射层和/或在所述基板底部用于反射光信号的区域涂敷反射层。

本发明实施例所提出的紧凑型多波长光组件在cwdm的应用中，包含四组光信号通道单元组，其对应于四个激光波长分别为1271nm、1291nm、1311nm和1331nm。其中，基板材质为硅，折射率为3.5，为了节约制作成本和提高整个方案的集成程度，可将第一衍射光栅和第二衍射光栅制作在基板上表面，第一衍射光栅为透射型闪耀光栅，光栅周期为0.92um，闪耀角70°。上述四个波长激光入射第一衍射光栅后发生衍射，经过基板下表面反射作用，在同一位置重合，横向距离分别为9.22mm、9.62mm、10.05mm和10.53mm，入射位置的间隔依次为399um、433um和474um。此时基板的厚度为3.6mm，对于半导体工艺而言，这样一个厚度太大，这一问题可以通过衍射光在基板中多次反射加以改善：在基板中反射两次，基板厚度为1.8mm，反射三次，基板厚度为1.2mm，反射四次，基板厚度可降低为0.9mm，即基板的厚度可以结合具体工艺灵活选择。

在接收光的应用中(如实施例4)，第二衍射光栅的结构与第一衍射光栅结构相同即可。

在发射端的应用中，第二衍射光栅为反射性闪耀光栅，光栅周期为0.92um，闪耀角27.2°。

实施例2:

本发明实施例还提供了一种紧凑型多波长光组件的使用方法，本实施例所提出的使用利用到了实施例1中所述的紧凑型多波长光组件，并且，所述紧凑型多波长光组件与拥有各自波长的激光器完成耦合与固定，如图5所示，所述方法包括：

在步骤301中，计算所述紧凑型多波长光组件中，各光信号相对于从激光器中射出，通过各光信号通道单元组和基板后，汇聚到基板表面的同一汇聚点时，各光信号所经过的光程差。

在步骤302中，在为各激光器发送驱动信号时，根据所述光程差为各激光器设置驱动信号间的延时；所述驱动信号间的延时用于抵消各光信号所经过的光程差，使得各光信号同时汇聚到基板表面的同一汇聚点。

本发明实施例提出了一种紧凑型多波长光组件的使用方法，除了具备实施例1中所描述的诸多有益效果外，本发明实施例在考虑了各光信号在基板中传输的光程上的差距，在利用激光器发射光信号的时候便通过延时预干涉，使得来自各光信号通道单元组的光信号能够同时抵达所述汇聚点，保证了合束后激光信号的传输质量。

本发明实施例除了提供了使用实施例1所述紧凑型多波长光组件的方法外，还提供了一种检测实施例1所述紧凑型多波长光组件是否合格的方法，位于所述紧凑型多波长光组件基板的出光口侧设置有光探测器，如图6所示，所述使用方法还包括：

在步骤401中，根据计算出来的驱动信号间的延时参数，分别测试各激光器。

在具体测试过程中，向各激光器发送驱动信号的主体和连接光探测器的主体为同一个，例如：所述主体为一主机或者服务器。由于不同的光信号在通过基板后射出是一合束光信号，因此，为了能够检测各激光器所发出的光信号在通过各自的光信号通道单元组和基板后射出所用的耗时，最优的方式便是依次利用同一批驱动信号，依次触发相应激光器发色光信号，来逐一计算所述耗时。

在步骤402中，统计各激光器分别从收到驱动信号工作开始，到光探测器检测到激光信号时，间隔的时间是否相同；其中，延时参数被设置在驱动信号中。

之所以将延时参数被设置在驱动信号中，是考虑在实际工作过程中，驱动信号均会根据延时参数做预处理，才会形成可供激光器使用的驱动信号，因此，如此来进行测试实验是最接近现实情况的。这种驱动信号预处理方式，能够提高驱动信号的生成效率，比实时增加延时信号效率高很多。

在步骤403中，若统计的对应各激光器所发射的光信号的间隔时长不一致，则确认当前的紧凑型多波长光组件为次品。

本发明实施例提出的上述测试方法，能够有效的检测由实施例1所提出的紧凑型多波长光组件，在生产加工后所得到的成品的次品率。保证了其未来投入工业使用时的工作稳定性。

实施例3:

在提供了如实施例1所述的一种紧凑型多波长光组件后(其光组件中不携带激光器)，本发明实施例还提供了一种紧凑型多波长光组件，其中本发明实施例所提出的一种紧凑型多波长光组件还携带激光器。相比较实施例1所述紧凑型多波长光组件，由于本发明实施例中将激光器引进来，一定程度上降低了紧凑型多波长光组件工业使用的灵活性(即激光器无法由使用厂家或者用户自行选定)，但是却减少了因为实施例1中提出的紧凑型多波长光组件在与另外采购的激光器安装时，耦合精准度不达标造成的最终无法正常工作的后果。

在本发明实施例中，如图7和8所述光组件包括至少两个激光器、至少两组光信号通道单元组和一基板，所述光信号通道单元组设置在所述基板上；其中，一组光信号通道单元组包括透镜、非互异性器件和反射镜，三者沿着光信号传输方向依次设置在所述基板上；激光器与光信号通道单元组中的透镜耦合，在本发明实施例中，所述透镜，用于接收激光器的输入光束，并将其转化成准直光束输出；所述非互易性器件，用于透射来自透镜的准直光束信号，并隔离来自反射镜的光束信号(也称为光信号)；所述反射器件，用于改变从非互易性器件透射过来的光束的传播方向，使得所述光束信号垂直射向基板。所述光组件还包括：

所述基板上位于固定有所述反射镜的反射面的下方，设置有第一衍射光栅区域；

不同光信号通道单元组之间相差预设距离，所述预设距离使得经过各光信号通道单元组的光信号，并且在通过所述第一衍射光栅区域衍射作用进入基板中传输的光信号，在经过所述基板底部的全反射后，汇聚于基板表面的同一汇聚点；

其中，各光信号所要汇聚的基板表面设置有第二衍射光栅区域；

各激光器根据其自身配置的激光波长，分别与布局在光信号通道单元组耦合后，固定在所述基板上；其中，波长越大的激光器与之耦合的光信号通道单元组相对于汇聚点距离越远。

本发明实施例提出了一种紧凑型多波长光组件，利用了衍射光栅能够对应不同波长的光信号，产生不同的衍射角度的原理，并通过合理的设计用于导通不同波长的光信号通道单元组之间间隔，使得不同波长光信号能够在经历第一衍射光栅区域的衍射、基板底部的反射和第二衍射光栅区域的衍射后，完成光信号的集束过程。相比较背景技术中提出的方式，紧凑性更好，由于巧妙地转变光轴，大大提高了基板空间的利用率，可在现有光电集成芯片的容许空间内放置更多的元件；

另一方面，本发明实施例所提出的结构稳定更好，因为可以将衍射光栅直接在基板上制作，整个合波光路将在基板内完成，可使得整个光路结构稳定。

除此以外，本发明实施例所提出的紧凑型多波长光组件的热稳定性也更好，若半导体激光器的出射波长随温度发生变化，但是因为相邻半导体激光器的波长差不变，则该发明仍能够很好地完成多波长合波。

还有就是本发明实施例相比较实施例1具有更高的集成度，并且可以提高工业使用时的简易程度。

如图7所示，为本发明实施例所提供的以光信号通道单元组的数目具体为2组的结构示意图，其中，第1组光信号通道单元组包括透镜101、非互异性器件102和反射镜103，与所述第1组光信号通道单元组耦合的是激光器104，而第2组光信号通道单元组包括透镜111、非互异性器件112和反射镜113，与所述第2组光信号通道单元组耦合的是激光器114；第一衍射光栅区域为图7所示虚线框11所示，并且位于基板1的上表面和反射镜(包括反射镜103和反射镜113)下方；第二衍射光栅区域为图7所示虚线框12所示，其位置区域为所述紧凑型多波长光组件处于工作状态时，对应各组光信号通道单元组传递过来的光信号在经过基板1的底面全反射后所汇聚的位置。本发明实施例所提供的所述紧凑型多波长光组件处于工作状态下的右视图中的光路效果示意图如图8所示；本发明实施例所提供的所述紧凑型多波长光组件处于工作状态下的正视图中的光路效果示意图可以借鉴图2所示，在此不再赘述。

如图9所示，为本发明实施例所提供的以光信号通道单元组的数目具体为4组的结构示意图，其中，第1组光信号通道单元组包括透镜101、非互异性器件102和反射镜103，与所述第1组光信号通道单元组耦合的是激光器104；第2组光信号通道单元组包括透镜111、非互异性器件112和反射镜113，与所述第2组光信号通道单元组耦合的是激光器114；第3组光信号通道单元组包括透镜121、非互异性器件122和反射镜123，与所述第3组光信号通道单元组耦合的是激光器124；第4组光信号通道单元组包括透镜131、非互异性器件132和反射镜133，与所述第4组光信号通道单元组耦合的是激光器134；第一衍射光栅区域为图9所示虚线框11所示，并且位于基板1的上表面和反射镜(包括反射镜103、反射镜113和反射镜123)下方；第二衍射光栅区域为图9所示虚线框12所示，其位置区域为所述紧凑型多波长光组件处于工作状态时，对应各组光信号通道单元组传递过来的光信号在经过基板1的底面全反射后所汇聚的位置。如图10所示，为本发明实施例所提供的所述紧凑型多波长光组件处于工作状态下的正视图中的光路效果示意图。

依此类推，所述光信号通道单元组的数目具体还可以为5个或者多个，与之匹配的激光器依此类推，在此不再赘述。

在本发明实施例实现过程中，为了保证所提出的紧凑型多波长光组件能够配合各激光器实现其特征描述中对应要达到的效果，对于配合工作的至少两个激光器同样有着相应特性的限定，具体的，所述光组件的光信号输入端用于耦合激光器，其中，激光器的数目与所述光信号通道单元组的数目一致，所述激光器出射波长的范围小于其中心波长的十分之一。其原理是，当波长变化范围小于中心波长十分之一时，例如粗波分复用等应用，横向距离与入射波长呈线性关系，即半导体激光器的间距与出射波长呈比例；其中，横向距离指各光信号入射到基板1中时位于第一衍射光栅区域的位置与各光信号汇聚到基板1中第二衍射光栅区域的位置之间的距离。

在本发明实施例中，可以用于与所提出的紧凑型多波长光组件共同工作的激光器，包括：垂直腔面发射激光器和/或边发射激光器，其工作方式为直接调制方式或者连续发光方式。

为了进一步论证本发明实施例所提出的紧凑型多波长光组件中的功能特性的可实现性，接下来将通过理论论证的方式进行具体阐述。由于在生产所述紧凑型多波长光组件或者在选择具体紧凑型多波长光组件相关结构参数前，通常会就光路中所要使用的光信号中心波长、使用频段和传输速率等做评估和确认，因此，在进行所述紧凑型多波长光组件设计时，通常所要采用的激光器数量和激光器型号就已经确认了，下面的理论论证便是在此基础上进行的。

根据光栅方程：n·λ·sin(θ)＝m·λ和各激光器的中心波长，选择(设计)厚度和光栅周期分别满足方程需求的基板，并设置不同光信号通道单元组之间相差的距离，使得不同激光器输出的光信号能够汇聚于基板表面的同一汇聚点；其中n为基板的折射率，λ为光栅周期，θ为衍射光与法线的夹角，λ为入射光波长，m为自然数，由光栅的闪耀角度和入射波长确定。

在具体设计过程中，影响衍射角度θ的因素包括光栅周期λ，基板材料的折射率n和入射光波长λ，但是，在前面的前提中已经明确入射光波长λ通常在紧凑型多波长光组件设计之初就确定了，而基板材料的折射率n的可变动性也很小，通常是通过调整光栅周期λ来改变衍射角度θ。所述衍射角度θ关系到各光信号是否能够在基板的底部完成全反射。

除了上述通过设计来调整衍射角度θ外，影响本发明实施例所提出的紧凑型多波长光组件的另一重要因素便是基板的厚度和不同光信号通道单元组的间隔距离。其中，在衍射角度θ确定后，不同光信号通道单元组之间相差的距离和基板的厚度是正比关系，因此，在满足基板底部全反射效果和在基板表面制作衍射光栅的基础上，其厚度可以设计的尽可能小，这样可以进一步降低光信号通道单元组之间的间隔距离。但是，实际操作中基板厚度的设计还需要考虑一点，就是其参数值不能小到程度造成光信号通道单元组之间的间隔小于其单元自身所固有的尺寸大小(即不能造成光信号通道单元组之间的间隔无法容纳下光信号通道单元组自身的组成单元)。

接下来，进一步通过理论推导阐述不同光信号通道单元组之间相差的距离和基板的厚度是正比关系。具体的，在光信号通过各光信号通道单元组后，垂直入射到基板上第一衍射光栅区域时，所述选择或加工厚度满足预设参数值的基板，并设置不同光信号通道单元组之间相差的距离，具体包括：

根据公式li＝2d·tan(θi)计算得到第i个激光器射出光信号在基板中传输光路映射到基板表面的直线距离；使得各光信号通道单元组之间的距离与其对应映射到基板表面的直线距离差的绝对值相同；

其中，θi为第i个激光器射出光信号从第i组光信号通道单元组衍射到基板内的角度(即衍射光与法线的夹角)。

在本发明实施例中，所述非互易性器件包括但不局限于：磁光隔离器或者单向耦合元件。

实施例4:

实施例1和实施例3均提出了一种紧凑型多波长光组件，但是相应光组件是作为激光发射端进行阐述的，而相类似的技术原理和结构也可以适用于光接收端。具体的，如图11所示，光组件包括至少两组光信号通道单元组和一基板，所述光信号通道单元组设置在所述基板上，其中，一组光信号通道单元组包括透镜、非互异性器件和反射镜，三者沿着光信号接收方向，按照反射镜、非互异性器件和透镜的顺序，依次设置在所述基板上，所述光组件还包括：

所述基板上位于固定有所述反射镜的反射面的下方，设置有第一衍射光栅区域；

基板表面设置有第二衍射光栅区域；其中，第二衍射光栅区域和第一衍射光栅区域位于所述基板的同侧；

不同光信号通道单元组之间相差预设距离，所述预设距离使得合束激光信号在入射到基板上表面的第二衍射光栅区时，衍射出的对应不同波长的激光信号，能够在经过基板底部的全反射后，抵达各光信号通道单元组中的反射镜下方的第一衍射光栅区域。

相比较实施例1，由于本发明实施例从原理上来说是实施例中光路走向采取逆向走向完成的，因此，本发明实施例可以获得实施例1中相应光组件能够获得的有益效果。

相比较实施例3中在所述紧凑型多波长光组件中增设激光器的实现方式，本发明实施例同样提供了包含光探测器的解决方案，如图11所示，所述光组件中各光信号通道单元组的光信号输出端用于耦合光探测器。

在图11中，为本发明实施例所提供的以光信号通道单元组的数目具体为4组的结构示意图，其中，第1组光信号通道单元组包括透镜101、非互异性器件102和反射镜103，与所述第1组光信号通道单元组耦合的是光探测器105；第2组光信号通道单元组包括透镜111、非互异性器件112和反射镜113，与所述第2组光信号通道单元组耦合的是激光器115；第3组光信号通道单元组包括透镜121、非互异性器件122和反射镜123，与所述第3组光信号通道单元组耦合的是激光器125；第4组光信号通道单元组包括透镜131、非互异性器件132和反射镜133，与所述第4组光信号通道单元组耦合的是激光器135；第一衍射光栅区域为图11所示虚线框11所示，并且位于基板1的上表面和反射镜(包括反射镜103、反射镜113和反射镜123)下方；第二衍射光栅区域为图11所示虚线框12所示，其位置区域为所述紧凑型多波长光组件处于工作状态时，对应各组光信号通道单元组传递过来的光信号在经过基板1的底面全反射后所汇聚的位置。如图12所示，为本发明实施例所提供的所述紧凑型多波长光组件处于工作状态下的正视图中的光路效果示意图。

本发明实施例中涉及基板厚度、基板折射率、光信号通道单元组的间隔、衍射光栅周期设定等可以参考实施例1或者实施例3中所述设计原理的阐述，在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(rom，readonlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁盘或光盘等。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。