光器件及光网络系统的制作方法

本发明属于通信技术领域，具体涉及光器件及光网络系统。

背景技术：
目前，在众多的光纤接入网解决方案中，采用波分复用的无源光网络（WaveDivisionMultiplexing-PassiveOpticalNetwork，WDM-PON），由于其更为巨大的带宽容量、类似点对点通信的信息安全性等优点而备受关注。但是WDM-PON成本很高，是其不能实际商用的最大障碍，而光源是WDM-PON中对成本影响最大的因素。光网络系统是WDM-PON系统中信号接收和发射的核心部分，光收发模块包括光收发组件和外部电路。为支持多路用户，光器件高密集成成一种趋势，其中有4路、8路、32路或64路收发集成在一个光器件中。而4路收发集成在一个光器件中封装难度较低，且OLT端可逐步升级，从而节约资源。但是这种方式，通常光网络系统需要两个阵列波导光栅(ArrayedWaveguideGrating，AWG)，一个AWG连接Tx（transmittingdevice），负责发射端连接，而另一个AWG连接Rx（receivingdevice），负责接收端的连接，这样极大的增加了成本。为降低成本，可以将波分复用滤光器(WaveDivisionMultiplexingFliter)集成在4路光器件中。由于WDM-PON系统的光有源器件主要为反射式半导体放大器(ReflectiveSemiconductorOpticalAmplifier，RSOA)，RSOA出光法线与出光面倾斜，导致RSOA阵列中的每个RSOA的出光点与透镜距离不等，这样导致RSOA与光纤不能通过透镜直接耦合，不符合传统的空间耦合形式，从而需要采用平面光波导(PlanarLightwaveCircuit，PLC)解决RSOA与光线阵列直接耦合的问题。因此，实现波分复用滤光器集成在4路光器件中的关键在于实现波分复用滤光器与PLC的有效封装。现有实现波分复用滤光器与PLC封装的方式中，其中之一是将波分复用滤光器贴在PLC的端面，两根波导相互交叉，波分复用滤光器正好放在两根波导的交点处，实现分波功能。这种方式对PLC磨抛的加工精度要求很高，一旦波分复用滤光器不能正好放在两根波导的交点处将导致反射损耗非常大；另一种是在PLC中刻槽，将波分复用滤光器插入刻槽中，实现分波功能。这种方式，也需要将槽正好刻在两个波导的交点处，而且由于波分复用滤光器与槽存在尺寸公差，也很容易使波分复用滤光器斜插在槽中而增大反射光的损耗。

技术实现要素：
本申请主要解决的技术问题是提供一种光器件及光网络系统，解决现有波分复用滤光器与PLC结合由于加工精度不够而导致光路损耗增大的问题。有鉴于此，本申请提供一种光器件及光网络系统，能够将波分复用滤光器集成在光器件中与PLC结合，结构简单，易于实现且能降低光路损耗使。本申请第一方面提供一种光器件，所述光器件包括光发射器件阵列、平面光波导、第一透镜阵列、波分复用滤光器、光纤阵列，其中：所述光发射器件阵列包括至少一光发射器件，所述平面光波导包括至少一第一光波导和至少一第二光波导，所述第一透镜阵列包括至少一第一透镜，所述光纤阵列包括至少一光纤；所述光发射器件，用于输出第一波段的光信号，并将所述第一波段的光信号发至所述第一光波导；所述第一光波导包括第一端和第二端，用于从第一端接收来自所述光发射器件的第一波段的光信号，并从第二端将所述第一波段的光信号输出至所述第一透镜；所述第一透镜，用于将所述第一波段的光信号变成平行光后输出至所述波分复用滤光器；所述波分复用滤光器，用于将所述平行光反射后再次输出至所述第一透镜；所述第一透镜进一步对经波分复用滤光器反射的光进行聚焦后输出至所述第二光波导；所述第二光波导包括第一端和第二端，用于从所述第一端接收经所述聚焦后的光，并从所述第二端输出至所述光纤；所述光纤包括第一端和第二端，用于从所述第一端接收来自所述第二光波导的光，并从所述第二端输出。结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中：所述光器件还包括第二透镜阵列和光接收器件阵列，所述第二透镜阵列包括至少一第二透镜，所述光接收器件阵列包括至少一个光接收器件；所述光纤还用于从所述第二端接收第二波段的光信号，并将所述第二波段的光信号从所述第一端输出至所述第二光波导；所述第二光波导，用于从第二光波导的所述第二端接收所述第二波段的光信号，并将所述第二波段的光信号从第二光波导的所述第一端输出至所述第一透镜；所述第一透镜，用于将所述第二波段的光信号形成平行光后入射至所述波分复用滤光器；所述波分复用滤光器，用于将所述平行光透射后输出至所述第二透镜；所述第二透镜，用于将所述波分复用滤光器透射后的光进行聚焦后输出至所述光接收器件。结合第一方面，在第一方面的第二种可能的实现方式中：所述光纤，用于从光纤的所述第二端接收所述第一波段的光信号，并将所述第一波段的光信号从光纤的所述第一端输出至所述第二光波导；所述第二光波导，用于从第二光波导的所述第二端接收所述第一波段的光信号，并从第二光波导的所述第一端输出至所述第一透镜；所述第一透镜，用于将所述第一波段的光信号形成平行光后入射至所述波分复用滤光器；所述波分复用滤光器，用于将所述平行光反射后再输出至所述第一透镜；所述第一透镜，用于将经所述波分复用滤光器反射后的光进行聚焦后发射至所述第一光波导；所述第一光波导，进一步用于从第一光波导的第二端接收所述聚焦后的光，并从所述第一光波导的第一端输出至所述光发射器件；所述光发射器件，用于将所述第一光波导输出的光再次进行放大后输出。结合第一方面或第一方面的第一种、第二种任一可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中：所述波分复用滤光器设置于所述第一透镜阵列与所述第二透镜阵列之间。结合第一方面或第一方面的第一种、第二种任一可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中：所述第一平面光波导与所述第二平面光波导沿不同路径设置，且所述第一光波导的所述第二端波导与所述第二光波导的所述第一端波导平行。结合第一方面或第一方面的第一种、第二种任一可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中：所述第一透镜阵列设置于所述平面光波导的外侧。结合第一方面或第一方面的第一种、第二种任一可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中：所述光发射器件为反射式半导体光放大器。第二方面，提供一种光网络系统，光网络系统包括第一方面或第一方面任一种可能的实现方式的光器件。结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中：所述光网络系统还包括阵列波导光栅和部分反射镜，所述阵列波导光栅包括分支端和公共端，所述分支端与所述光纤的第二端连接，所述部分反射镜设置于所述公共端：所述阵列波导光栅，用于将来自光纤的第一波段的光信号进行过滤后，输出至所述部分反射镜；所述部分反射镜，用于将经所述阵列波导光栅过滤后的第一波段的光信号中的一部分透射至传输链路，将经所述阵列波导光栅过滤后的第一波段的光信号的另一部分反射回所述光纤的第二端。上述技术方案，在光器件内设光发射器件阵列、平面光波导、第一透镜阵列、波分复用滤光器、光纤阵列，其中光发射器件阵列包括至少一光发射器件，平面光波导包括至少一第一光波导和至少一第二光波导，第一透镜阵列包括至少一第一透镜，光纤阵列包括至少一光纤。通过这种方式，使得从光发射器件输出的第一波段的光信号经第一光波导入射到第一透镜阵列，再由波分复用滤光器反射后返回到第一透镜阵列，经聚焦后通过第二光波导后通过光纤发射到系统链路中去。通过在PLC与波分复用滤光器之间设置第一透镜阵列，使从第一光波导出来的第一波段的光有效返回到第二光波导中，减少反射损耗，并且对PLC加工精度也没有严格要求，而且可以实现多路发射需要。附图说明图1是本申请光器件一个实施方式的结构示意图；图2是本申请光器件另一个实施方式的结构示意图；图3是本申请光网络系统一个实施方式的结构示意图。具体实施方式请参阅图1，图1是本申请光器件一个实施方式的结构示意图。如图1所示，本申请的光器件10包括：光发射器件阵列11(transmittingdevicearray，Txarray)、平面光波导12(PLC)、第一透镜阵列13(grinlensarray，GA)、波分复用滤光器14(WDMfilter)、光纤阵列15(Fiberlensarray，FA)，其中：光发射器件阵列11包括至少一光发射器件110，平面光波导12包括至少一第一光波导120和至少一第二光波导121，第一透镜阵列13包括至少一第一透镜130，光纤阵列15包括至少一光纤150。其中，第一透镜阵列13设置于平面光波导12的外侧。第一光波导120与第二光波导121沿不同路径设置，且第一光波导120的第二端120b与第二光波导121的第一端121a优选形成平行光波导。第一光波导120的第一端120a与光发射器件110相邻设置，并相互耦合，第一光波导120的第二端120b与第一透镜130相邻设置，并相互耦合，第二光波导121的第一端121a与第一透镜130相邻设置，并相互耦合，第二光波导121的第二端121b与光纤150的第一端150a相邻设置，并相互耦合。光发射器件110用于输出第一波段的光信号，并将第一波段的光信号发至第一光波导；第一光波导120包括第一端120a和第二端120b，用于从第一端120a接收来自光发射器件110的第一波段的光信号，并从第二端120b将第一波段的光信号输出至第一透镜130；第一透镜130用于将第一波段的光信号变成平行光后输出至波分复用滤光器14；波分复用滤光器14用于将4平行光反射后再次输出至第一透镜130；第一透镜130进一步对经波分复用滤光器反射的光进行聚焦后输出至第二光波导121；第二光波导121包括第一端121a和第二端121b，用于从第一端121a接收经上述第一透镜130聚焦后的光，并从第二端121b输出至光纤150；光纤150包括第一端150a和第二端150b，用于从第一端150a接收来自第二光波导121的光，并从第二端150b输出。本申请实施方式中，光的传输过程可以描述如下：从光发射器件110输出的第一波段的光信号从第一光波导120的第一端120a输入，从第一光波导120的第二端120b输出，然后经第一透镜130形成平行光后入射至波分复用滤光器14，由波分复用滤光器14反射后再次经第一透镜130进行聚焦后入射至第二光波导121的第一端121a，从第二光波导121的第二端121b输出至光纤150的第一端150a，并从光纤150的第二端150b输出。通过上述的方式，通过增设的第一透镜阵列13中的第一透镜130，使从第一光波导120输出的第一波段的光信号，经第一透镜130，波分复用滤光器14反射后再经第一透镜130，有效的反射到第二光波导121中去，由于第一光波导120的第二端120b与第二光波导121的第一端121a相互平行非交叉，不受加工精度影响，仅通过滤光器14和第一透镜130，有效的使第一光波导120输出的第一波段光信号反射进第二光波导121中去，降低反射损耗。作为一种优选的方式，第一光波导120的第二端120b和第二光波导121的第一端121a相互平行且共同与第一透镜130形成耦合器结构，第二光波导121的第二端121b与光纤150的第一端150a相互重合形成耦合器结构。进一步地，光纤150用于从光纤150的第二端150b接收第一波段的光信号，并将第一波段的光信号从光纤150的第一端150a输出至第二光波导121；第二光波导121用于从第二光波导121的第二端121b接收第一波段的光信号，并从第二光波导的第一端121a输出至第一透镜130；第一透镜130用于将第一波段的光信号形成平行光后入射至波分复用滤光器14；波分复用滤光器14用于将4平行光反射后再输出至第一透镜130；第一透镜130用于将经波分复用滤光器14反射后的光进行聚焦后发射至第一光波导120；第一光波导120进一步用于从第一光波导120的第二端120b接收聚焦后的光，并从第一光波导120的第一端120a输出至光发射器件11；光发射器件11用于将第一光波导120输出的光再次进行放大后输出。光传输过程可具体描述如下：光纤150的第二端150b输入的第一波段的光信号从光纤150的第一端150a输入至第二光波导121的第二端121b，并从第二光波导121的第一端121a输出，然后经第一透镜130形成平行光后入射至波分复用滤光器14，由波分复用滤光器14反射后再经第一透镜130进行聚焦后入射至第一光波导120的第二端120b，并从第一光波导120的第一端120a输出至光发射器件11，以由光发射器件11进行再次放大后发射。这样，能输出稳定的第一波段的中某一波长的光信号对下行发射。本实施方式中，第一透镜阵列13可以是第一自聚焦透镜阵列，第一自聚焦透镜阵列包括至少一第一自聚焦透镜。即上述的第一透镜130可以是第一自聚焦透镜。上述光器件主要以光发射过程来描述，事实上为满足光接收的需要，本实施方式中的光器件还包括光接收端，以实现光信号接收。通过上述实施方式的阐述，可以理解，本申请提供的光器件内设光发射器件阵列、平面光波导、第一透镜阵列、波分复用滤光器、光纤阵列，其中光发射器件阵列包括至少一光发射器件，平面光波导包括至少一第一光波导和至少一第二光波导，第一透镜阵列包括至少一第一透镜，光纤阵列包括至少一光纤。通过这种方式，使得从光发射器件输出的第一波段的光信号经第一光波导入射到第一透镜阵列，再由波分复用滤光器反射后返回到第一透镜阵列，经聚焦后通过第二光波导后通过光纤发射到系统链路中去。由于第一光波导的第二端与第二光波导的第一端相互平行，因此本申请的光器件不受加工精度影响，且仅通过滤光器和第一透镜，就能有效的使第一光波导输出的第一波段光信号反射进第二光波导中去，降低反射损耗。请参阅图2，图2为本申请光器件另一个实施方式的结构示意图，本实施方式为光器件的光发射端和光接收端。本申请光器件20包括光发射器件阵列21、平面光波导22、第一透镜阵列23、波分复用滤光器24、光纤阵列25。光发射器件阵列21包括至少一光发射器件210，平面光波导22包括至少一第一光波导220和至少一第二光波导221，第一透镜阵列23包括至少一第一透镜230，光纤阵列25包括至少一光纤250。其中，第一透镜阵列23设置于平面光波导22的外侧，波分复用滤光器24与第一透镜阵列23相邻设置，并相互耦合。其中，第一光波导220与第二光波导221沿不同路径设置，第一光波导220的第一端220a与光发射器件32相邻设置，并相互耦合，第一光波导220的第二端220b与第一透镜230相邻设置，并相互耦合，第二光波导221的第一端221a与第一透镜230相邻设置，并相互耦合，第二光波导221的第二端221b与光纤250的第一端250a相邻设置，并相互耦合。上述各个组成部件的具体功能实现过程请参阅图1所示实施方式的描述，在此不再赘述。作为一种更加优选的实施方式，本申请光器件20进一步包括第二透镜阵列26和光接收器件阵列27，第二透镜阵列26包括至少一第二透镜260，光接收器件阵列27包括至少一个光接收器件270；其中，第二透镜阵列26与波分复用滤光器24相邻设置，并相互耦合，波分复用器24设置于第一透镜阵列23与第二透镜阵列26之间。光纤250还用于从第二端250b接收第二波段的光信号，并将第二波段的光信号从第一端250a输出至第二光波导221；第二光波导221用于从第二光波导221的第二端221b接收第二波段的光信号，并将第二波段的光信号从第二光波导221的第一端221a输出至第一透镜230；第一透镜230用于将第二波段的光信号形成平行光后入射至波分复用滤光器24；波分复用滤光器24用于将平行光透射后输出至第二透镜260；第二透镜260用于将波分复用滤光器24透射后的光进行聚焦后输出至光接收器件270。本实施方式中第二波段的光信号的传输过程具体可描述如下：光纤250接收的第二波导的光信号，从光纤250的第二端250b输入，从光纤250的第一端250a输入至第二光波导220的第二端220b，并从第二光波导221的第一端221a输出，然后经第一透镜230形成平行光后入射至波分复用滤光器24，由波分复用滤光器24透射后经第二透镜260进行聚焦后入射至光接收器件270。值得一提的是，本申请实施方式中光发射器件为反射式半导体光放大器(ReflectiveSemiconductorOpticalAmplifier，RSOA)。本实施方式中，上述的第一透镜阵列23、第二透镜阵列26都可以是自聚焦透镜阵列，每个自聚焦透镜阵列包括至少一个自聚焦透镜。通过上述实施方式的阐述，可以理解，本申请的光器件内设光发射器件阵列、平面光波导、第一透镜阵列、波分复用滤光器、光纤阵列，其中光发射器件阵列包括至少一光发射器件，平面光波导包括至少一第一光波导和至少一第二光波导，第一透镜阵列包括至少一第一透镜，光纤阵列包括至少一光纤。通过这种方式，使得从光发射器件输出的第一波段的光信号经第一光波导入射到第一透镜阵列，再由波分复用滤光器反射后返回到第一透镜阵列，经聚焦后通过第二光波导后通过光纤发射到系统链路中去。由于第一光波导的第二端与第二光波导的第一端相互平行，因此本申请的光器件不受加工精度影响，且仅通过滤光器和第一透镜，就能有效的使第一光波导输出的第一波段光信号反射进第二光波导中去，降低反射损耗。另外，通过第一透镜阵列以及第二透镜阵列使得波分复用滤光器能够与多路光波导耦合封装，使波分复用滤光器与PLC结合，满足多路接收和多路发射要求，节约WDM-PON系统成本。在上述光器件实施方式的基础上，本申请进一步提供一种光网络系统，请参阅图3，图3为本申请光网络系统一个实施方式的结构示意图，本申请光网络系统30包括至少一个上述实施方式的光器件31。光器件31包括光发射器件阵列310、平面光波导311、第一透镜阵列312、波分复用滤光器313、第二透镜阵列315以及光接收器件阵列316和光纤阵列314。其中各个构成组件的功能及实现过程请参见图1以及图2所示实施方式的相关描述，这里不再赘述。其中，光网络系统30还进一步包括阵列波导光栅32(AWG)和部分反射镜33(PartialReflectionMirror，PRM)，阵列波导光栅32包括分支端32a和公共端32b，分支端32a与光纤的第二端连接，部分反射镜33设置于公共端，其中，阵列波导光栅32用于将来自光纤的第一波段的光信号进行过滤后，输出至部分反射镜33；部分反射镜33用于将经阵列波导光栅32过滤后的第一波段的光信号中的一部分透射至传输链路，将经阵列波导光栅32过滤后的第一波段的光信号的另一部分反射回所述光纤的第二端。即光纤的第二端输出的第一波段的光信号经阵列波导光栅32过滤后，经过滤后的第一波段的光信号中的一部分由部分反射镜32透射至传输链路，另一部分由部分反射镜32反射回光纤的第二端。其中，本申请实施方式的光网络系统可以用于WDM-PON的局端(OLT)或光网络单元(ONU)。本实施方式中，光器件在光网络系统中的工作过程如下：以中心波长为λ1光信号（即上述提到的第一波段的光信号）的阵列波导光栅通道为例，光发射器件首先发出的宽谱光信号，通过波分复用滤光器313后发射到光纤阵列314，再经过一段光纤传输之后，经过阵列波导光栅32过滤之后，只有阵列波导光栅32通带内的光信号可以透过阵列波导光栅32到达阵列波导光栅32公共端32b上的部分反射镜33，经过部分反射镜33，有一部分光透射，另一部分光被反射回来再次经过阵列波导光栅32后重新注入回光发射器件，光发射器件的增益腔会对反射回来的光再次放大然后又发射出去，如此往返多次，如果光发射器件的增益大于往返的链接损耗的话，则光发射器件和部分反射镜33之间可以形成一个光纤激光腔并输出稳定波长为λ1的光信号（L波段）对下行发射；而ONU端发射的波长为λ2（C波段）的光信号（即上述的第二波段的光信号），经过AWG和光纤，再通过波分复用滤光器313，由于波分复用滤光器313的波长选择特性，路由到光接收器件阵列316进行接收。上述技术方案，针对现有波分复用滤光器与平面光波导结合时，存在加工精度不够使光路损耗增大的问题，提供一种光器件和光网络系统，能够使得从发射器件输出的第一波段的光信号经第一光波导入射到第一透镜阵列，再由波分复用滤光器反射后返回到第一透镜阵列，经聚焦后通过第二光波导后通过光纤发射到系统链路中去。由于第一光波导的第二端与第二光波导的第一端相互平行，因此本申请的光器件不受加工精度影响，且仅通过滤光器和第一透镜，就能有效的使第一光波导输出的第一波段光信号反射进第二光波导中去，降低反射损耗。另外，通过第一透镜阵列以及第二透镜阵列使得波分复用滤光器能够与多路光波导耦合封装，使波分复用滤光器与PLC结合，满足多路接收和多路发射要求，节约WDM-PON系统成本。在本申请所提供的几个实施方式中，应该理解到，所揭露装置和结构，可以通过其它的方式划分。例如，以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，元件的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个结构之间可以结合或者可以集成到另一个元件中，或一些特征可以忽略。所述作为分离部件说明的结构可以是或者也可以不是物理上分开的。以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。