溫控多信道光發(fā)射次模塊以及具有此溫控多信道光發(fā)射次模塊的光收發(fā)器模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多信道光發(fā)射器或收發(fā)器，特別是一種溫控多信道光發(fā)射次模塊(transmitter optical subassembly, T0SA)。
【背景技術(shù)】
[0002]光通訊網(wǎng)絡(luò)一度通常是“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”類型的網(wǎng)絡(luò)，其包括通過光纖連接的發(fā)射器和接收器。這種網(wǎng)絡(luò)相對(duì)容易構(gòu)造，但配置許多光纖來連接多個(gè)用戶。隨著與此網(wǎng)絡(luò)連接的用戶數(shù)目增加以及光纖數(shù)迅速增加，配置和管理許多光纖變得復(fù)雜且昂貴。
[0003]通過使用從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)送端例如光線路終端(Optical Line Terminal，0LT)到遠(yuǎn)達(dá)20公里或以上的遠(yuǎn)程分支點(diǎn)的單個(gè)“主干(trunk) ”光纖，無源光網(wǎng)絡(luò)(Passive OpticalNetwork, PON)解決了上述問題。開發(fā)這種無源光網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)挑戰(zhàn)是有效利用主干光纖的容量，從而在主干光纖上傳送最大可能量的信息。使用波分復(fù)用(Wavelength Divis1nMultiplexing，WDM)在不同波長(zhǎng)上通過多路復(fù)用不同的光信號(hào)，光纖通訊網(wǎng)絡(luò)可增加在單個(gè)光纖上載送的信息量。舉例來說，波分復(fù)用型的無源光網(wǎng)絡(luò)中，單個(gè)主干光纖將多信道波長(zhǎng)的光信號(hào)載送至光分支點(diǎn)，以及載送來自光分支點(diǎn)的多信道波長(zhǎng)的光信號(hào)。通過引導(dǎo)到個(gè)體用戶或者來自個(gè)體用戶的不同波長(zhǎng)的信號(hào)，分支點(diǎn)提供簡(jiǎn)單的路由功能。在這樣的情況下，每個(gè)用戶被分配在其上發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)信道波長(zhǎng)。
[0004]為了在多信道波長(zhǎng)上發(fā)送與接收光信號(hào)，波分復(fù)用型的無源光網(wǎng)絡(luò)中的光線路終端包括多信道光發(fā)射次模塊和多信道光接收次模塊(Receiver Optical Subassembly,ROSA) o光發(fā)射次模塊的一個(gè)例子包括光親合于陣列波導(dǎo)光柵(Arrayed WaveguideGrating, AffG)的激光陣列，以組合多信道波長(zhǎng)的多個(gè)光信號(hào)。為了提供不同的信道波長(zhǎng)，多信道光發(fā)射次模塊中使用可調(diào)諧激光器，以及可調(diào)諧激光器發(fā)出的波長(zhǎng)隨著溫度的變化而變化。波分復(fù)用型無源光網(wǎng)絡(luò)中，所期望的波長(zhǎng)準(zhǔn)確度或精度往往取決于信道波長(zhǎng)的數(shù)量和間距，并且可通過控制溫度而在光發(fā)射次模塊中被控制。舉例來說，在100G的密集波分復(fù)用(DWDM)系統(tǒng)中，溫度需要控制在±0.5°C以內(nèi)以保持±0.5納米的波長(zhǎng)精度，以及溫度范圍需要大于4°C以提供期望的激光二極管的波長(zhǎng)產(chǎn)量。
[0005]這種光線路終端收發(fā)器組件的一個(gè)挑戰(zhàn)是，在相對(duì)小的空間中并且利用相對(duì)低的功耗提供對(duì)激光陣列的充分溫度控制。激光陣列中控制個(gè)體激光二極管的溫度的一種方式是針對(duì)各個(gè)激光二極管的每一個(gè)使用單獨(dú)的溫控裝置，例如熱電(TEC)致冷器和溫度監(jiān)視器(例如熱敏電阻)，以在監(jiān)視的溫度的基礎(chǔ)上針對(duì)每一激光提供閉環(huán)的溫度控制。舉例來說，為了支持光發(fā)射次模塊中的16個(gè)信道，將需要16個(gè)熱電致冷器、16個(gè)熱敏電阻、用于熱敏電阻的32個(gè)端口，以及用于控制這些元件的每一個(gè)的電路。這種閉環(huán)系統(tǒng)需要更復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)和更高的成本，不適合用于較小外形因數(shù)的光線路終端收發(fā)器組件內(nèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]符合實(shí)施例的一種溫度控制方法，用于在多信道光發(fā)射次模塊中單獨(dú)調(diào)諧激光陣列中的激光器為多個(gè)信道波長(zhǎng)。此方法包括:針對(duì)激光陣列建立整體溫度，這樣激光陣列中至少一個(gè)激光器在整體溫度被調(diào)諧為信道波長(zhǎng)其中之一；個(gè)別提高激光陣列中其他激光器的局部溫度超過整體溫度，這樣其他激光器分別被調(diào)諧為其他信道波長(zhǎng)；監(jiān)視與每一激光器有關(guān)的波長(zhǎng)；以及與監(jiān)控波長(zhǎng)響應(yīng)，調(diào)整其他激光器的局部溫度，以保持其他激光器被調(diào)諧為其他信道波長(zhǎng)。
[0007]符合另一實(shí)施例的一種溫控多信道光發(fā)射次模塊，包括光發(fā)射次模塊外殼、陣列的激光器和光復(fù)用器，其中陣列的激光器位于光發(fā)射次模塊外殼中以及用于產(chǎn)生激光，光復(fù)用器位于光發(fā)射次模塊外殼中以及光耦合于陣列的激光器。每一激光器與各自光信道相關(guān)以及被熱調(diào)諧為與各光信道相關(guān)的信道波長(zhǎng)，以及光復(fù)用器用于組合各個(gè)不同信道波長(zhǎng)的激光。多信道光發(fā)射次模塊還包括溫控裝置，位于光發(fā)射次模塊外殼中以及熱耦合于陣列的激光器以針對(duì)陣列的激光器建立整體溫度，這樣陣列的激光器中至少一個(gè)激光器在整體溫度被調(diào)諧為信道波長(zhǎng)至少其一。多信道光發(fā)射次模塊進(jìn)一步包括多個(gè)加熱器，位置分別接近陣列的激光器中至少其他的各個(gè)激光器。加熱器用于提高其他各個(gè)激光器的局部溫度超過整體溫度，這樣其他各個(gè)激光器分別被調(diào)諧為其他信道波長(zhǎng)。溫度波長(zhǎng)控制系統(tǒng)控制溫控裝置以保持整體溫度，以及控制加熱器以響應(yīng)監(jiān)控波長(zhǎng)以調(diào)整局部溫度。
[0008]符合另一實(shí)施例的一種多信道收發(fā)器模塊包含收發(fā)器外殼以及位于收發(fā)器外殼中的至少一個(gè)溫控多信道光發(fā)射次模塊。光發(fā)射次模塊用于在多個(gè)信道波長(zhǎng)上傳送波分復(fù)用的光信號(hào)。光發(fā)射次模塊包括用于產(chǎn)生激光的陣列的激光器以及與陣列的激光器光耦合的光復(fù)用器。每一激光器與各自光信道相關(guān)以及被熱調(diào)諧為與各光信道相關(guān)的信道波長(zhǎng)，以及光復(fù)用器用于組合各個(gè)不同信道波長(zhǎng)的激光。多信道光發(fā)射次模塊還包括與陣列的激光器耦合的溫控裝置，為陣列的激光器建立整體溫度，這樣陣列的激光器中至少一個(gè)激光器在整體溫度被調(diào)諧為信道波長(zhǎng)至少其一。多信道光發(fā)射次模塊進(jìn)一步包括多個(gè)加熱器，位置分別接近陣列的激光器中至少其他的各個(gè)激光器。加熱器用于提高其他各個(gè)激光器的各個(gè)局部溫度超過整體溫度，這樣其他各個(gè)激光器分別被調(diào)諧為其他信道波長(zhǎng)。溫度波長(zhǎng)控制系統(tǒng)控制溫控裝置以保持整體溫度，以及控制加熱器以響應(yīng)監(jiān)控波長(zhǎng)以調(diào)整局部溫度。多信道收發(fā)器模塊進(jìn)一步包括位于收發(fā)器外殼中的至少一個(gè)多信道光接收次模塊。光接收次模塊用于接收多個(gè)信道波長(zhǎng)上的波分復(fù)用的光信號(hào)。
[0009]符合再一實(shí)施例的一種光線路終端，包括至少第一和第二多信道收發(fā)器。多信道收發(fā)器每一個(gè)包含收發(fā)器外殼和位于收發(fā)器外殼中的溫控多信道光發(fā)射次模塊。光發(fā)射次模塊用于在多個(gè)信道波長(zhǎng)上傳送波分復(fù)用的光信號(hào)。光發(fā)射次模塊包括用于產(chǎn)生激光的陣列的激光器以及與陣列的激光器光親合的光復(fù)用器。每一激光器與各自光信道相關(guān)以及被熱調(diào)諧為與各光信道相關(guān)的信道波長(zhǎng)，以及光復(fù)用器用于組合各個(gè)不同信道波長(zhǎng)的激光。多信道光發(fā)射次模塊還包括溫控裝置，熱耦合于陣列的激光器以針對(duì)陣列的激光器建立整體溫度，這樣陣列的激光器中至少一個(gè)激光器在整體溫度被調(diào)諧為信道波長(zhǎng)至少其一。多信道光發(fā)射次模塊進(jìn)一步包括多個(gè)加熱器，位置分別接近陣列的激光器中至少其他的各個(gè)激光器。加熱器用于提高其他各個(gè)激光器的各個(gè)局部溫度超過整體溫度，這樣其他各個(gè)激光器分別被調(diào)諧為其他信道波長(zhǎng)。溫度波長(zhǎng)控制系統(tǒng)控制溫控裝置以保持整體溫度，以及控制加熱器以響應(yīng)監(jiān)控波長(zhǎng)以調(diào)整局部溫度。多信道收發(fā)器模塊進(jìn)一步包括位于收發(fā)器外殼中的至少一個(gè)多信道光接收次模塊。光接收次模塊用于接收多個(gè)信道波長(zhǎng)上的波分復(fù)用的光信號(hào)。
【附圖說明】
[0010]通過閱讀以下【具體實(shí)施方式】以及結(jié)合圖式，將更好地理解這些和其他特征和優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0011]圖1為符合本發(fā)明實(shí)施例的包含至少一個(gè)多信道光收發(fā)器的波分復(fù)用型無源光網(wǎng)絡(luò)的功能方塊示意圖。
[0012]圖2為符合本發(fā)明實(shí)施例的包含溫控多信道光發(fā)射次模塊的多信道光收發(fā)器的分解示意圖。
[0013]圖3為圖2所示的多信道光收發(fā)器內(nèi)部的俯視示意圖。
[0014]圖4為溫控多信道光發(fā)射次模塊的一個(gè)實(shí)施例的端部透視圖。
[0015]圖5為圖4所示的溫控多信道光發(fā)射次模塊的側(cè)面透視圖。
[0016]圖6為溫控多信道光發(fā)射次模塊中的被熱屏蔽的激光器封裝的一個(gè)實(shí)施例的俯視示意圖。
[0017]圖7為符合本發(fā)明實(shí)施例的溫控多信道光發(fā)射次模塊的示意圖。
[0018]圖7A為溫控多信道光發(fā)射次模塊中每一激光器的波長(zhǎng)隨溫度變化的圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0019]符合本文所述實(shí)施例的溫控多信道光發(fā)射次模塊可用于多信道光收發(fā)器。溫控多信道光發(fā)射次模塊通常包括激光陣列，其光耦合于光復(fù)用器以組合在不同信道波長(zhǎng)的多個(gè)光信號(hào)。光復(fù)用器例如為陣列波導(dǎo)光柵。通過對(duì)激光陣列建立整體溫度，并且響應(yīng)被監(jiān)測(cè)的與激光器相關(guān)的波長(zhǎng)而單獨(dú)提高個(gè)體激光器的局部溫度，激光器被熱調(diào)諧至信道波長(zhǎng)。溫控裝置例如與激光陣列耦合的熱電致冷器可提供整體溫度。個(gè)體加熱器例如與各個(gè)激光器相鄰的電阻器可提供局部溫度。光收發(fā)器可用于波分復(fù)用型的光學(xué)系統(tǒng)中，例如波分復(fù)用型無源光網(wǎng)絡(luò)中的光線路終端中。
[0020]本文所使用的術(shù)語“信道波長(zhǎng)”指與光信道相關(guān)的光波長(zhǎng)，可包括中心波長(zhǎng)周邊的特定波段。舉個(gè)例子，信道波長(zhǎng)可以由國際電信聯(lián)盟(Internat1nal Telecommunicat1nUn1n, ITU)標(biāo)準(zhǔn)例如ITU-T密集波分復(fù)用網(wǎng)格(grid)定義。本文所使用的術(shù)語“調(diào)諧至信道波長(zhǎng)”指調(diào)整激光器輸出而使發(fā)射的激光光線包括信道波長(zhǎng)。本文使用的術(shù)語“耦合”指任何連接、耦合、鏈接等，以及“光耦合”指耦合進(jìn)而從一個(gè)元件發(fā)出的光線