具有掺铒光纤放大器的光学收发器的制造方法
【专利说明】具有掺铒光纤放大器的光学收发器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2014年10月10日提交的美国临时申请N0.62/062576的优先权，该申请以引用的方式并入本文。
【背景技术】
[0003]随着光学通信系统传输的信息量的剧增，需要一种适用于光学通信系统的光学收发器，这种光学收发器的传输速度远快于lOGbps，甚至有时能够达到lOOGbps。除了运行速度的增长外，一些光学收发器具有以光的相位调制光信号的相干调制功能。这种用于调制光的相位的光学收发器或者光学通信系统被称为相干光学收发器和相干光学系统。
[0004]在相干光学收发器中，必然要使用一种被称为马赫-泽德(MZ)调制器(Mach-Zehnder Modulator)的光学调制器调制光的相位。马赫-泽德调制器通常由绝缘材料制成，比如铌酸锂(NbL13),原因在于绝缘材料具有很大的电光交互作用。但是，为了表现出足够的交互作用，由绝缘材料制成的马赫-泽德调制器必然会具有很大的尺寸，从而导致这种调制器很难安装到外尺寸相对较小的光学收发器中。
[0005]最近开发出主要由半导体材料制成的另一种马赫-泽德调制器。因为半导体材料的折射率比绝缘材料的折射率更大，所以由半导体材料制成的马赫-泽德调制器的尺寸更小，从而可以安装在小尺寸的光学收发器中。但是，作为更小尺寸的代价，由半导体材料制成的马赫-泽德调制器必然或者固然会表现出更大的光学损耗。因此，光学收发器中必须具有用来放大从马赫-泽德调制器输出或进入马赫-泽德调制器的光学信号的工具，即掺铒光纤放大器(H)FA)类型的光学放大器。
【发明内容】
[0006]本发明的一个方面涉及能够发送一个光学信号并且接收另一个光学信号的光学收发器，其中，两个光学信号均通过双极化正交相移键控(DP-QPSK)法进行调制。本发明的光学收发器包括:光源、光学分束器、光学调制器、光学接收器和掺铒光纤放大器(EDFA)。光源产生连续波(CW)光。光学分束器在保持CW光的偏振的同时将CW光分束为两个部分。光学调制器调制被光学分束器分束的CW光的一个部分，并且输出经调制的光学信号。光学接收器使所接收的另一个光学信号与CW光的另外一个部分之间发生干涉。掺铒光纤放大器放大经调制的光学信号，并且将放大后的经调制的信号作为输出光学信号。光源、光学分束器、光学调制器和光学收发器之间通过保偏光纤(PMF)类型的相应内部光纤进行光学耦入口 ο
【附图说明】
[0007]图1示出了本申请的光学收发器的外观，其中光学收发器具有尺寸符合CFP2标准的外壳；
[0008]图2示出了从顶部观察到的光学收发器的内部构造；
[0009]图3示出了从底部观察到的光学收发器的内部构造；
[0010]图4A示意性地示出了图1到图3所示的光学收发器中的光学耦合系统，而图4B同样示意性地示出了掺铒光纤放大器中的光学耦合；
[0011]图5示出了安装在光学收发器底部封盖上的掺铒光纤放大器；
[0012]图6示出了掺铒光纤放大器的光路布置；
[0013]图7示出了波长可调谐的激光二极管(LD)的光路布置；
[0014]图8示出了保偏分束器(PMS)周围的光路布置；
[0015]图9示出了智能相干接收器(ICR)周围的光路布置；
[0016]图10示出了马赫-泽德调制器周围的光路布置；
[0017]图11是马赫-泽德调制器的分解图；
[0018]图12示出了固定到顶部封盖的马赫-泽德调制器；
[0019]图13是激光二极管和框体的分解图；
[0020]图14是设置在框体中且安装有光学调制器和光学接收器的主板的透视图；
[0021]图15是掺铒光纤放大器的分解图；
[0022]图16是根据本发明的另一个实施例的光学插座的分解图；以及
[0023]图17A是装配有多个套管的所述另一个实施例的光学插座的透视图，而图17B是所述另一个实施例的光学插座的分解图。
【具体实施方式】
[0024]接下来，将对根据本申请的光学收发器的一些实施例进行详细描述。在附图的描述中，彼此相同或相似的数字或符号将表示相同或相似的元件，而不进行重复说明。
[0025]图1示出了本申请的光学收发器的外观，其中本发明的光学收发器符合CFP2标准，CFP2标准是用于定义在光学通信系统领域内广泛使用的光学收发器的规格和尺寸的多源协议(MSA)中的一个协议。光学收发器I具有尺寸符合CFP2标准的壳体10，即，壳体10的尺寸为长91.5mm、宽41.5mm、高12.4mm。如图1所示，本实施例的壳体10包括顶部壳体12 (或顶部封盖)、框体14、底部壳体16 (或底部封盖)。框体14的前壁14a设置有LC插座类型的光学插座18。光学插座18设置有两个端口，一个端口用于光学传输，另一个用于光学接收。因此，光学收发器I能够以全双工光学通信进行操作。此外，如下所述，光学收发器I可以用于DP-QPSK(双极化正交相移键控)算法的调制系统，其中，进入光学收发器I的光学信号所包括的多重性为4，S卩，其中两重处于光的相位，另外两重处于偏振状态。
[0026]在前壁14a的相应侧设置有包括支撑箍架18a和滑动器18b的机构，随着支撑箍架18a的转动，滑动器18b能够前后滑动。因此，光学收发器I可以插入主系统或者从主系统拔出。虽然在图1中没有明确示出，但是光学收发器I的后端设置有电插头。电插头将与设置在主系统中的电插座配合，以建立光学收发器I与主系统之间的通信。在本说明书中，术语“前”或“向前”表示设置有光学插座18的方向。另一方面，术语“后”或“向后”对应于与前述方向相反的方向，即对应于设置有电插头的方向。
[0027]图2示出了从顶部观察到的光学收发器I在移除顶部壳体12后的内部构造，而图3示出了从底部观察到的光学收发器I在移除底部壳体16后的内部构造。光学收发器I包括的光学部件有:光学插座18、波长可调谐的光源20、保偏分束器(PMS)30、光学调制器40、光学接收器50和光学放大器60。波长可调谐的光源20可以包括波长可调谐的激光二极管(LD)。光学调制器40可以是阵列波导调制器(AGM)和/或主要由半导体材料制成的马赫-泽德调制器。光学接收器50可以是相干接收器，其通过对光学信号和从波长可调谐的光源20发出的本振信号进行多路复用来恢复信息。因为所接收的光学信号在其偏振态进行多路复用，所以由波长可调谐的光源20产生的光束(即，本振光束)通过保偏分束器30分束到光学调制器40和光学接收器50中。
[0028]将波长可调谐的光源20和保偏分束器30分别设置在光学收发器I前部相应的位置，使两者将光学插座18夹在中间。将光学调制器40和光学接收器50并列布置在光学收发器I的后部。掺铒光纤放大器60从光学收发器I的前部到后部地设置在这些光学部件20至50的下方。光学部件20至50与带有内部连接器70a至70d的一些内部光纤相耦合，其中一些内部光纤和一些内部连接器70a至70d的类型分别是保偏光纤(PMF)和保偏连接器(PMC) ο
[0029]参考图3，图3是移除底部壳体16后观察到的仰视图，示出了掺铒光纤放大器60。掺铒光纤放大器60包括卷绕在绕线管61a上的掺铒光纤?DF)61、栗浦激光器63、集成有光学隔离器的耦合器62、用于使掺铒光纤61的增益特性平坦化的增益平坦滤波器(GFF) 64、可变光学衰减器(VOA) 65以及监控光电二极管(mPD)66。这些光学部件通过内部光纤光学耦合。光学收发器I需要将这些内部光纤设置成不以小直径(例如，小于15_的直径)弯曲它们，以便即使在内部光纤为弯曲敏感光纤的情况下也能够避免弯曲损耗。
[0030]图4A示意性地示出了图1到图2所示的光学收发器I的光学耦合系统。波长可调谐的光源20产生被保偏分束器30分为两束光束的本振光束。其中一束光束提供给光学调制器40，以作为待调制的连续波(CW)源。另外一束光束提供给光学接收器50，以作为将要与进入光学收发器I的光学信号进行多分复用的本振光束。保偏分束器30与波长可调谐的光源20通过保偏光纤20a和30a经过第一保偏连接器70a进行耦合。保偏分束器30与光学调制器40通过保偏光纤30b和40a经过第二保偏连接器70b进行耦合；保偏分束器30还与光学接收器50通过保偏光纤30c和50a经过第三保偏连接器70c进行耦合。
[0031]光学接收器50与保偏分束器30通过保偏光纤50a和30c经过第三保偏连接器70c进行耦合。光学接收器50通过单模光纤(SMF) 50b接收来自光学收发器I的输入端口的光学信号，所述光学信号包含可以根据相位及偏振提取的多个信号。单模光纤50b和保偏光纤50a共同親合到光学接收器50上，这将在下文中描述。
[0032]光学调制器40设置在两个保偏连接器70b和70d之间。保偏连接器70b与光学调制器40通过保偏光纤40a耦合，而保偏连接器70d与光学调制