一种光模块和光模块光谱整形方法与流程

1.本技术涉及通信技术领域，尤其涉及一种光模块和光模块光谱整形方法。


背景技术：

2.随着云计算、移动互联网、视频等新型业务和应用模式发展，光通信技术的发展进步变的愈加重要。而在光通信技术中，光模块是实现光电信号相互转换的工具，是光通信设备中的关键器件之一，并且随着光通信技术发展的需求光模块的传输速率不断提高。
3.随着通信速率的提高，对光模块的速率要求也越来越高，为了适应不同终端客户的需求，相干光模块特别需要做到速率可调，即同一个模块能够支持更多的速率。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种光模块和光模块光谱整形方法，以适应不同的传输速率。
5.为了解决上述技术问题，本技术实施例公开了如下技术方案：
6.一方面，本技术实施例公开了一种光模块，包括：
7.上壳体；
8.下壳体，与所述上壳体盖合形成包裹腔体；
9.电路板，设置于所述包裹腔体内部；
10.光发射次模块，设置于所述包裹腔体内部，与所述电路板电连接；
11.所述光发射次模块包括：
12.激光器，与所述电路板电连接，用于发出信号光；
13.光纤放大器，设置于所述激光器的输出端，用于放大所述信号光，输出放大信号光；
14.可调滤波器，设置于所述光纤放大器的输出端，用于对所述放大信号光进行调整；
15.其中，所述可调滤波器包括：第一滤波片和第二滤波片，所述第一滤波片的中心波长大于所述放大信号光的正中心波长，所述第二滤波片的中心波长小于所述放大信号光的正中心波长。
16.相比现有技术，本技术的有益效果：
17.本技术提供了一种光模块，包括：下壳体与上壳体盖合形成的包裹腔体，电路板，设置于所述包裹腔体内部。光发射次模块，设置于所述包裹腔体内部，与所述电路板电连接。光发射次模块包括：激光器，光纤放大器设置于激光器的出口端，对激光器发出的信号光进行放大，使得光信号具有一定的频宽。可调滤波器设置于光纤放大器的输出端，用于对放大后的信号光进行光谱整形。其中，可调滤波器包括：第一滤光片和第二滤波片，第一滤光片的中心波长大于放大后的信号光的中心波长；第二滤光片的中心波长小于放大后的信号光的中心波长。第一滤光片对信号光中对应短波长的边带成份进行抑制，第二滤光片对信号光中对应长波长的边带成份进行抑制，从而对信号光的光谱进行整形。同时，可调滤波器对激光器外部辐射具有抑制作用，抑制光模块的自发辐射噪声，提高光信号在光纤中的
传输性能。不仅可以有选择的通过信号的中心波长，同时可以对信号的形状进行调整，从而提高了模块的接收灵敏度。
18.另一方面，本技术实施例公开了一种光模块光谱整形方法，包括：包括：光纤放大器对激光器发出的信号光进行放大，输出放大信号光；所述放大信号光为具有一定频宽的信号波，包括：最小中心波长、正中心波长和最大中心波长；
19.可调滤波器对所述放大信号光进行光谱调整；
20.其中，所述可调滤波器的第一滤波片对小于所述最小中心波长的光进行抑制；所述可调滤波器的第二滤波片对大于所述最大中心波长的光进行抑制。
21.有益效果：
22.本技术提供了一种光模块光谱整形的方法，包括：光纤放大器设置于激光器的出口端，对激光器发出的信号光进行放大，使得光信号具有一定的频宽。可调滤波器设置于光纤放大器的输出端，用于对放大后的信号光进行光谱整形。其中，可调滤波器包括：第一滤光片和第二滤波片，第一滤光片的中心波长大于放大后的信号光的中心波长；第二滤光片的中心波长小于放大后的信号光的中心波长。第一滤光片对信号光中对应短波长的边带成份进行抑制，第二滤光片对信号光中对应长波长的边带成份进行抑制，从而对信号光的光谱进行整形。同时，可调滤波器对激光器外部辐射具有抑制作用，抑制光模块的自发辐射噪声，提高光信号在光纤中的传输性能。
附图说明
23.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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他的附图。
24.图1为根据一些实施例的光通信系统连接关系图；
25.图2为根据一些实施例的光网络终端结构图；
26.图3为根据一些实施例提供的光模块结构图；
27.图4为根据一些实施例的光模块分解结构图；
28.图5为本技术实施例提供的一种光模块局部示意图；
29.图6为本技术实施例提供的一种光模块中经光纤放大器放大后的信号光图谱；
30.图7为跟据一些实施例的一种滤波片透射光谱示意图；
31.图8为本技术实施例提供的一种光模块中信号光经第一滤波片的图谱变化过程图；
32.图9为图8中的信号光经第二滤波片的图谱变化过程图；
33.图10为本技术实施例提供的一种光模块中信号光经滤波器前后的光谱变化图。
具体实施方式
34.为了使本技术领域的人员更好地理解本公开中的技术方案，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部实施例。基于本公开中的实施例，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他实施例，都应当属于本公开保护的
范围。
35.光通信技术中使用光携带待传输的信息，并使携带有信息的光信号通过光纤或光波导等信息传输设备传输至计算机等信息处理设备，以完成信息的传输。由于光信号通过光纤或光波导中传输时具有无源传输特性，因此可以实现低成本、低损耗的信息传输。此外，光纤或光波导等信息传输设备传输的信号是光信号，而计算机等信息处理设备能够识别和处理的信号是电信号，因此为了在光纤或光波导等信息传输设备与计算机等信息处理设备之间建立信息连接，需要实现电信号与光信号的相互转换。
36.光模块在光纤通信技术领域中实现上述光信号与电信号的相互转换功能。光模块包括光口和电口，光模块通过光口实现与光纤或光波导等信息传输设备的光通信，通过电口实现与光网络终端(例如，光猫)之间的电连接，电连接主要用于实现供电、i2c信号传输、数据信号传输以及接地等；光网络终端通过网线或无线保真技术(wi-fi)将电信号传输给计算机等信息处理设备。
37.图1为根据一些实施例的光通信系统连接关系图。如图1所示，光通信系统主要包括远端服务器1000、本地信息处理设备2000、光网络终端100、光模块200、光纤101及网线103；
38.光纤101的一端连接远端服务器1000，另一端通过光模块200与光网络终端100连接。光纤本身可支持远距离信号传输，例如数千米(6千米至8千米)的信号传输，在此基础上如果使用中继器，则理论上可以实现超长距离传输。因此在通常的光通信系统中，远端服务器1000与光网络终端100之间的距离通常可达到数千米、数十千米或数百千米。
39.网线103的一端连接本地信息处理设备2000，另一端连接光网络终端100。本地信息处理设备2000可以为以下设备中的任一种或几种：路由器、交换机、计算机、手机、平板电脑、电视机等。
40.远端服务器1000与光网络终端100之间的物理距离大于本地信息处理设备2000与光网络终端100之间的物理距离。本地信息处理设备2000与远端服务器1000的连接由光纤101与网线103完成；而光纤101与网线103之间的连接由光模块200和光网络终端100完成。
41.光模块200包括光口和电口。光口被配置为与光纤101连接，从而使得光模块200与光纤101建立双向的光信号连接；电口被配置为接入光网络终端100中，从而使得光模块200与光网络终端100建立双向的电信号连接。光模块200实现光信号与电信号的相互转换，从而使得光纤101与光网络终端100之间建立连接。示例的，来自光纤101的光信号由光模块200转换为电信号后输入至光网络终端100中，来自光网络终端100的电信号由光模块200转换为光信号输入至光纤101中。
42.光网络终端100包括大致呈长方体的壳体(housing)，以及设置在壳体上的光模块接口102和网线接口104。光模块接口102被配置为接入光模块200，从而使得光网络终端100与光模块200建立双向的电信号连接；网线接口104被配置为接入网线103，从而使得光网络终端100与网线103建立双向的电信号连接。光模块200与网线103之间通过光网络终端100建立连接。示例的，光网络终端100将来自光模块200的电信号传递给网线103，将来自网线103的信号传递给光模块200，因此光网络终端100作为光模块200的上位机，可以监控光模块200的工作。光模块200的上位机除光网络终端100之外还可以包括光线路终端(optical line terminal，olt)等。
43.远端服务器1000通过光纤101、光模块200、光网络终端100及网线103，与本地信息处理设备2000之间建立了双向的信号传递通道。
44.图2为根据一些实施例的光网络终端结构图，为了清楚地显示光模块200与光网络终端100的连接关系，图2仅示出了光网络终端100的与光模块200相关的结构。如图2所示，光网络终端100中还包括设置于壳体内的pcb电路板105，设置在pcb电路板105的表面的笼子106，以及设置在笼子106内部的电连接器。电连接器被配置为接入光模块200的电口；散热器107具有增大散热面积的翅片等凸起部。
45.光模块200插入光网络终端100的笼子106中，由笼子106固定光模块200，光模块200产生的热量传导给笼子106，然后通过散热器107进行扩散。光模块200插入笼子106中后，光模块200的电口与笼子106内部的电连接器连接，从而光模块200与光网络终端100建立双向的电信号连接。此外，光模块200的光口与光纤101连接，从而光模块200与光纤101建立双向的电信号连接。
46.图3为根据一些实施例提供的光模块结构图，图4为根据一些实施例的光模块分解结构图。如图3和图4所示，光模块200包括壳体、设置于壳体中的电路板300及光收发器件；
47.壳体包括上壳体201和下壳体202，上壳体201盖合在下壳体202上，以形成具有两个开口204和205的上述壳体；壳体的外轮廓一般呈现方形体。
48.在一些实施例中，下壳体202包括底板以及位于底板两侧、与底板垂直设置的两个下侧板；上壳体201包括盖板，以及位于盖板两侧与盖板垂直设置的两个上侧板，由两个侧壁与两个侧板结合，以实现上壳体201盖合在下壳体202上。
49.两个开口204和205的连线所在方向可以与光模块200的长度方向一致，也可以与光模块200的长度方向不一致。示例地，开口204位于光模块200的端部(图3的左端)，开口205也位于光模块200的端部(图3的右端)。或者，开口204位于光模块200的端部，而开口205则位于光模块200的侧部。其中，开口204为电口，电路板300的金手指从电口204伸出，插入上位机(如光网络终端100)中；开口205为光口，配置为接入外部的光纤101，以使光纤101连接光模块200内部的光收发器件。
50.采用上壳体201、下壳体202结合的装配方式，便于将电路板300、光收发器件等器件安装到壳体中，由上壳体201、下壳体202可以对这些器件形成封装保护。此外，在装配电路板300等器件时，便于这些器件的定位部件、散热部件以及电磁屏蔽部件的部署，有利于自动化的实施生产。
51.在一些实施例中，上壳体201及下壳体202一般采用金属材料制成，利于实现电磁屏蔽以及散热。
52.在一些实施例中，光模块200还包括位于其壳体外壁的解锁部件203，解锁部件203被配置为实现光模块200与上位机之间的固定连接，或解除光模块200与上位机之间的固定连接。
53.示例地，解锁部件203位于下壳体202的两个下侧板的外壁，包括与上位机的笼子(例如，光网络终端100的笼子106)匹配的卡合部件。当光模块200插入上位机的笼子里，由解锁部件203的卡合部件将光模块200固定在上位机的笼子里；拉动解锁部件203时，解锁部件203的卡合部件随之移动，进而改变卡合部件与上位机的连接关系，以解除光模块200与上位机的卡合关系，从而可以将光模块200从上位机的笼子里抽出。
δλ/2；最大中心波长为λ0+δλ/2。则，第一硅基温度可调滤光片的中心波长不大于最大中心波长；第二硅基温度可调滤光片的中心波长不小于最大中心波长。
65.以下以第一硅基温度可调滤光片的中心波长与第二硅基温度可调滤光片的中心波长，相对于第一中心波长对称设置为例进行介绍。图6为本技术实施例提供的一种光模块中经光纤放大器放大后的信号光图谱。如图6所示，为一个窄带的中心波长为λ0激光器401光谱加载调制信号后频谱被展宽，其波形如图6中所示，信号光具有一定的带宽，在本技术中将通过光纤放大器402放大后的信号光的频谱宽度定义为δλ。
66.图7为跟据一些实施例的一种滤波片透射光谱示意图，图8为本技术实施例提供的一种光模块中信号光经第一滤波片的图谱变化过程图；图9为图8中的信号光经第二滤波片的图谱变化过程图。图10为本技术实施例提供的一种光模块中信号光经滤波器前后的光谱变化图。结合图7、图8、图9和图10为信号光的频谱变化过程图，如图8中所示，当信号光通过一个中心波长为λ0+δλ/2的第一硅基温度可调滤光片后，第一硅基温度可调滤光片允许频谱中中心波长为λ0+δλ/2的λ0+δλ/2
±
a波通过，则频谱中对应短波长的边带成份得到了抑制。如图9中所示，光链路中还设有一个中心波长为λ0-δλ/2的第二硅基温度可调滤光片，第二硅基温度可调滤光片允许频谱中中心波长为λ0-δλ/2的λ0-δλ/2
±
b宽带通过，则对应长波长的光谱成份也会被抑制。图10为本技术实施例提供的一种光模块中信号光经滤波器前后的光谱变化图，图中光谱1为信号光经滤波器前的光谱，光谱2位信号光经滤波器后的光谱。最终，光信号通过这样的组合滤波器后光谱形状就得到了整形，使得不调整接收端模块硬件和处理软件的情况下有着较高的接收灵敏度。其中a为第一硅基温度可调滤光片的带宽的一半，b为第二硅基温度可调滤光片的带宽的一半。
67.在本技术实施例中，第一硅基温度可调滤光片和第二硅基温度可调滤光片的中心波长可调。
68.具体的，第一硅基温度可调滤光片设有第一加热电阻，与数据处理芯片连接，通过数据处理芯片控制第一加热电阻的电压，对硅片加热后改变硅片的折射率，进而实现透过第一硅基温度可调滤光片的中心波长的平移。
69.在本技术实施例中，第一硅基温度可调滤光片的中心波长与第二硅基温度可调滤光片的中心波长，相对于第一中心波长对称设置。
70.首先，探测激光器401发射的信号光的光谱，得到信号光的中心波长和频谱宽度。根据信号光的中心波长和频谱宽度进行第一硅基温度可调滤光片的中心波长与第二硅基温度可调滤光片的中心波长的设置。
71.可选的，第一硅基温度可调滤光片的中心波长与第二硅基温度可调滤光片的中心波长，相对于第一中心波长对称设置。第一硅基温度可调滤光片的中心波长为λ0+δλ/2，其中，λ0为激光器401发出的信号光的中心波长，δλ为激光器401发出的信号光的带宽；第二硅基温度可调滤光片的中心波长为λ0-δλ/2。
72.本技术提供了一种光模块，包括：激光器，光纤放大器设置于激光器的出口端，对激光器发出的信号光进行放大，使得光信号具有一定的频宽。可调滤波器设置于光纤放大器的输出端，用于对放大后的信号光进行光谱整形。其中，可调滤波器包括：第一滤光片和第二滤波片，第一滤光片的中心波长大于放大后的信号光的中心波长；第二滤光片的中心波长小于放大后的信号光的中心波长。第一滤光片对信号光中对应短波长的边带成份进行
抑制，第二滤光片对信号光中对应长波长的边带成份进行抑制，从而对信号光的光谱进行整形。同时，可调滤波器对激光器外部辐射具有抑制作用，抑制光模块的自发辐射噪声，提高光信号在光纤中的传输性能。
73.基于此，本技术还提供了一种光模块光谱整形的方法，包括：利用光纤放大器402将激光器401发出的光信号进行放大。在光纤放大器402的出口端设置可调滤波器，可调滤波器对放大后的光信号进行光谱整形和抑制光模块的自发辐射噪声。
74.可调滤波器设有两个硅基温度可调滤光片，用于将光信号的左右两侧多余的频谱成分滤除，实现灵敏度的提高和中心波长可调。其中第一硅基温度可调滤光片和第二硅基温度可调滤光片的中心波长可调。
75.在本技术实施例中，激光器401发出的光经数据处理芯片进行信号调制后，形成中心波长为λ0的信号光，且该信号光具有一定带宽。为方便描述，以下将激光器401发出的信号光的中心波长称为第一中心波长。
76.具体的，第一硅基温度可调滤光片的中心波长大于第一中心波长，第二硅基温度可调滤光片的中心波长小于第一中心波长。可选的，第一硅基温度可调滤光片的中心波长与第二硅基温度可调滤光片的中心波长，相对于第一中心波长对称设置。第一硅基温度可调滤光片的中心波长与第二硅基温度可调滤光片的中心波长，也可相对于第一中心波长不对称。
77.如，经过光纤放大器402放大后的光信号的正中心波长为λ0，最小中心波长为λ0-δλ/2；最大中心波长为λ0+δλ/2。则，第一硅基温度可调滤光片的中心波长不大于最大中心波长；第二硅基温度可调滤光片的中心波长不小于最大中心波长。
78.以下以第一硅基温度可调滤光片的中心波长与第二硅基温度可调滤光片的中心波长，相对于第一中心波长对称设置为例进行介绍。经放大后的光信号为一个窄带的中心波长为λ0激光器401光谱加载调制信号后频谱被展宽，放大后的光信号具有一定的带宽，在本技术中将通过光纤放大器402放大后的信号光的频谱宽度定义为δλ。
79.当信号光通过一个中心波长为λ0+δλ/2的第一硅基温度可调滤光片后，第一硅基温度可调滤光片允许频谱中中心波长为λ0+δλ/2的λ0+δλ/2
±
a波通过，则频谱中对应短波长的边带成份得到了抑制。光链路中还设有一个中心波长为λ0-δλ/2的第二硅基温度可调滤光片，第二硅基温度可调滤光片允许频谱中中心波长为λ0-δλ/2的λ0-δλ/2
±
a宽带通过，则对应长波长的光谱成份也会被抑制。最终，光信号通过这样的组合滤波器后光谱形状就得到了整形，使得不调整接收端模块硬件和处理软件的情况下有着较高的接收灵敏度。
80.在本技术实施例中，第一硅基温度可调滤光片和第二硅基温度可调滤光片的中心波长可调。
81.具体的，第一硅基温度可调滤光片设有第一加热电阻，与数据处理芯片连接，通过数据处理芯片控制第一加热电阻的电压，对硅片加热后改变硅片的折射率，进而实现透过第一硅基温度可调滤光片的中心波长的平移。
82.在本技术实施例中，第一硅基温度可调滤光片的中心波长与第二硅基温度可调滤光片的中心波长，相对于第一中心波长对称设置。
83.首先，探测激光器401发射的信号光的光谱，得到信号光的中心波长和频谱宽度。
根据信号光的中心波长和频谱宽度进行第一硅基温度可调滤光片的中心波长与第二硅基温度可调滤光片的中心波长的设置。
84.可选的，第一硅基温度可调滤光片的中心波长与第二硅基温度可调滤光片的中心波长，相对于第一中心波长对称设置。第一硅基温度可调滤光片的中心波长为λ0+δλ/2，其中，λ0为激光器401发出的信号光的中心波长，δλ为激光器401发出的信号光的带宽；第二硅基温度可调滤光片的中心波长为λ0-δλ/2。
85.本技术提供了一种光模块光谱整形的方法，包括：光纤放大器402设置于激光器401的出口端，对激光器401发出的信号光进行放大，使得光信号具有一定的频宽。可调滤波器设置于光纤放大器402的输出端，用于对放大后的信号光进行光谱整形。其中，可调滤波器包括：第一滤光片和第二滤波片，第一滤光片的中心波长大于放大后的信号光的中心波长；第二滤光片的中心波长小于放大后的信号光的中心波长。第一滤光片对信号光中对应短波长的边带成份进行抑制，第二滤光片对信号光中对应长波长的边带成份进行抑制，从而对信号光的光谱进行整形。同时，可调滤波器对激光器401外部辐射具有抑制作用，抑制光模块的自发辐射噪声，提高光信号在光纤中的传输性能。
86.由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。
87.需要说明的是，在本说明书中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
88.本领域技术人员在考虑说明书及实践本技术的公开后，将容易想到本技术的其他实施方案。本技术旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本技术的真正范围和精神由权利要求的内容指出。
89.以上所述的本技术实施方式并不构成对本技术保护范围的限定。