本申请涉及光电子器件技术领域，更具体地涉及光学装置和光模块。
背景技术：
在光通信领域，并行光传输一直是研究的热点，并行光传输在传输相同的速率下，能够降低系统光电器件的设计复杂程度，降低系统成本。但是目前高传输速率的光模块所需要的光纤数量较多，导致成本较高。且光模块中的激光器阵列和光电二极管(Photo Diode，PD)阵列的设置方式使得激光器阵列和PD阵列的容差较小，导致光模块的产品良率较低。
因此，需求一种光学装置和光模块，来克服上述技术问题。
技术实现要素：
本申请的目的在于提供一种光学装置和光模块，能够提高光模块的容差，提高产品良率，并能降低光模块所需的光纤数量。
为解决上述技术问题，本申请实施例是这样实现的：
第一方面，提供了一种光学装置，包括：
M个第一子结构、M个第二子结构和M根光纤，所述M个第一子结构中的第i个第一子结构与M个第二子结构中的第i个第二子结构通过所述M根光纤中的第i根光纤连接；其中，
第一子结构包括N个第一激光器和N个第一光电二极管(PD)，不同的第一激光器的波长不同，每个第一光电二极管(PD)用于接收其对应的一个第二激光器发射的激光，不同的第一光电二极管(PD)对应不同的第二激光器；
第二子结构包括N个第二激光器和N个第二光电二极管(PD)，不同的第二激光器的波长不同，每个第二光电二极管(PD)用于接收其对应的一个第一激光器发射的激光，不同的第二光电二极管(PD)对应不同的第一激光器；
M为大于或等于1的正整数，N为大于或等于2的正整数，i＝1,…M。
第二方面，提供了一种光模块，包括第一方面所述的光学装置。
由以上本申请的技术方案可见，本申请实施例的光学装置包括通过光纤连接的第一子结构和第二子结构，第一子结构和第二子结构中均包括激光器阵列和光电二极管阵列，使得激光器阵列和光电二极管阵列在子结构之间交叉设置，能够提高光学装置的容差，进而提高包括该光学装置的光模块的产品良率，并且通过光纤连接第一子结构和第二子结构，使得第一子结构和第二子结构中的激光器发射的激光在光纤中双向传输，降低光模块所需的光纤的数量，降低产品成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本申请的一个实施例的光学装置的示意图。
图2示出了根据本申请的一个实施例的激光器阵列和PD阵列的排列顺序的示意图。
图3示出了根据本申请的另一个实施例的激光器阵列和PD阵列的排列顺序的示意图。
图4示出了根据本申请的另一个实施例的光学装置的示意图。
图5是示出了根据本申请的再一个实施例的光学装置的示意图。
图6示出了根据本申请的再一个实施例的光学装置的示意图。
图7是示出了根据本申请的再一个实施例的光学装置的示意图。
图8示出了根据本申请的再一个实施例的光学装置的示意图。
图9是示出了根据本申请的再一个实施例的光学装置的示意图。
图10示出了根据本申请的一个具体实施例的光学装置的示意图。
图11是示出了根据本申请的另一个具体实施例的光学装置的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
图1是根据本申请的一个实施例的光学装置的示意图。如图1所示，光学装置包括：M个第一子结构10、M个第二子结构20和M根光纤30，M个第一子结构10中的第i个第一子结构10与M个第二子结构中的第i个第二子结构通过M根光纤中的第i根光纤连接；其中，
第一子结构10包括N个第一激光器11和N个第一光电二极管(PD)12，不同的第一激光器11的波长不同(例如，图1中的λ1和λ2)，每个第一光电二极管(PD)12用于接收其对应的一个第二激光器21发射的激光，不同的第一光电二极管(PD)12对应不同的第二激光器21；
第二子结构包括N个第二激光器21和N个第二光电二极管(PD)22，不同的第二激光器21的波长不同(例如，图1中的λ3和λ4)，每个第二光电二极管(PD)22用于接收其对应的一个第一激光器11发射的激光，不同的第二光电二极管(PD)22对应不同的第一激光器11；
M为大于或等于1的正整数，N为大于或等于2的正整数，i＝1,…M。
可选地，作为一个例子，图1所示的光学装置中的N个第一激光器11为垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VSCEL)，N个第二激光器21为VSCEL。
可选地，在一些实施例中，光纤30为多模光纤。
可选地，在一些实施例中，N的取值为2；其中，两个第一激光器11和两个第一光电二极管(PD)12沿第一方向依次排列，两个第二激光器和两个第二光电二极管(PD)沿第一方向依次排列。
举例来说，图2示出了第一子单元10中包括的第一激光器11和第一光电二极管(PD)12，以及第二子单元20中包括的第二激光器21和第二光电二极管(PD)22的一种排列方式。如图2所示出的，两个第一激光器11和两个第一光电二极管(PD)沿第一方向的排列顺序为第一个第一激光器11、第二个第一激光器11、第一个第一光电二极管(PD)12和第二个第一光电二极管(PD)12，两个第二激光器21和两个第二光电二极管(PD)22沿第一方向的排列顺序为第一个第二光电二极管(PD)22、第二个第二光电二极管(PD)22、第一个第二激光器21和第二个第二激光器21。并且，针对图2所示出的排列方式，第一个第一光电二极管(PD)12用于接收第一个第二激光器21发射的激光，第二个第一光电二极管(PD)12用于接收第二个第二激光器发射的激光，第一个第二光电二极管(PD)22用于接收第一个第一激光器11发射的激光，第二个第二光电二极管(PD)22用于接收第二个第一激光器11发射的激光。
或者，又例如图3示出了第一子单元10中包括的第一激光器11和第一光电二极管(PD)12，以及第二子单元20中包括的第二激光器21和第二光电二极管(PD)22的另一种排列方式。如图3所示出的，所述两个第一激光器11和两个第一光电二极管(PD)12沿第一方向的排列顺序为第一个第一激光器11、第一个第一光电二极管(PD)12、第二个第一激光器11和第二个第一光电二极管(PD)12，所述两个第二激光器21和所述两个第二光电二极管(PD)22沿第一方向的排列顺序为第一个第二光电二极管(PD)22、第一个第二激光器21、第二个第二光电二极管(PD)22和第二个第二激光器21。针对图3所示的排列方式，第一个第一光电二极管(PD)12用于接收第一个第二激光器21发射的激光，第二个第一光电二极管(PD)12用于接收第二个第二激光器21发射的激光，第一个第二光电二极管(PD)12用于接收第一个第一激光器11发射的激光，第二个第二光电二极管(PD)22用于接收第二个第一激光器11发射的激光。
需要说明的是，图2和图3给出的排列方式仅仅是两种可能的排列方式，在实际制作光学装置的过程中，第一子结构10和第二子结构20中的激光器和PD的排列顺序可以适应调整。
可选地，在一些实施例中，如图4所示的，在图2所示的排列顺序的基础上，第一子结构10还包括四个第一带通滤波器，第二子结构还包括四个第二带通滤波器；
其中，如图4中所示出的，第一个第一带通滤波器131用于接收并将第一个第一激光器发射的激光反射到所述光纤30中；
第二个第一带通滤波器132设置在第一个第一带通滤波器131和第三个第一带通滤波器133之间，用于接收并透传第一带通滤波器131反射的激光，且接收并将第二个第一激光器11发射的激光反射到所述光纤30中；
第三个第一带通滤波器133设置在第二个第一带通滤波器132和第四个第一带通滤波器134之间，用于接收并透传第一带通滤波器131反射的激光和第二个第一带通滤波器132反射的激光，且接收并将所述光纤30传输的第一个第二激光器21发射的激光反射到第一个第一光电二极管(PD)12中；
第四个第一带通滤波器134用于接收并透传第一个第一带通滤波器131反射的激光、第二个第一带通滤波器132反射的激光和所述光纤30中传输的第一个第二激光器21发射的激光，且接收并将所述光纤30传输的第二个第二激光器21发射的激光反射到第二个第一光电二极管(PD)22中；
第一个第二带通滤波器231用于接收并将第二个第二激光器21发射的激光反射到所述光纤30中；
第二个第二带通滤波器232设置在第一个第二带通滤波器231和第三个第二带通滤波器233之间，用于接收并将透传第一个第二带通滤波器231发射的激光，且接收并将第一个第二激光器21发射的激光反射到所述光纤30中；
第三个第二带通滤波器233设置在第二个第二带通滤波器232和第四个第二带通滤波器234之间，用于接收并透传第一个第二带通滤波器231反射的激光和第二个第二带通滤波器232反射的激光，且接收并将所述光纤30中传输的第二个第一激光器21发射的激光反射到第二个第二光电二极管(PD)22中；
第四个第二带通滤波器234用于接收并透传第一个第二带通滤波器231反射的激光、第二个第二带通滤波器232反射的激光和所述光纤30中传输的第二个第一激光器11发射的激光，且接收并将所述光纤30中传输的第一个第一激光器11发射的激光反射到第一个第二光电二极管(PD)22中。
可选地，在另一些实施例中，如图5所示的，在图3所示的排列顺序的基础上，第一子结构10还包括四个第一带通滤波器，第二子结构还包括四个第二带通滤波器；
其中，第一个第一带通滤波器131用于接收并将第一个第一激光器发射的激光反射到所述光纤30中；
第二个第一带通滤波器132设置在第一个第一带通滤波器131和第三个第一带通滤波器133之间，用于接收并透传第一带通滤波器131反射的激光，且接收并将所述光纤30中传输的第一个第二激光器21发射的激光反射到第一个第一光电二极管(PD)12中；
第三个第一带通滤波器133设置在第二个第一带通滤波器132和第四个第一带通滤波器134之间，用于接收并透传第一带通滤波器131反射的激光和所述光纤30中传输的第一个第二激光器21发射的激光，且接收并将第二个第一激光器11发射的激光反射到所述光纤30中；
第四个第一带通滤波器134用于接收并透传第一个带通滤波器131反射的激光、第三个第一带通滤波器133反射的激光和所述光纤30中传输的第一个第二激光器21发射的激光，且接收并将所述光纤30传输的第二个第二激光器21发射的激光反射到第二个第一光电二极管(PD)12中；
第一个第二带通滤波器231用于接收并将第二个第二激光器21发射的激光反射到所述光纤30中；
第二个第二带通滤波器232设置在第一个第二带通滤波器231和第三个第二带通滤波器233之间，用于接收并将透传第一个第二带通滤波器231发射的激光，且接收并将所述光纤30中传输的第二个第一激光发射11的激光反射到第二个第二光电二极管(PD)22中；
第三个第二带通滤波器133设置在第二个第二带通滤波器232和第四个第二带通滤波器234之间，用于接收并透传第一个第二带通滤波器232反射的激光和所述光纤30中传输的第二个第一激光器11发射的激光，且接收并将第一个第二激光器21发射的激光反射到所述光纤30中；
第四个第二带通滤波器234用于接收并透传第一个第二带通滤波器231反射的激光、所述光纤30中传输的第二个第一激光器21发射的激光和第二个第二激光器21发射的激光，且接收并将所述光纤30中传输的第一个第一激光器11发射的激光反射到第一个第二光电二极管(PD)22中。
需要说明的是，图4和图5中的第一带通滤波器或第二带通滤波器透传某个激光器发射的激光也可以理解为：第一带通滤波器或第二带通滤波器允许该激光器发射的激光透过该第一带通滤波器或该第二带通滤波器继续传输。
可选地，作为一个例子，图4和图5所示的光学装置中，第一个第一激光器11的波长大于第二个第一激光器11的波长，第二个第一激光器21的波长大于第一个第二激光器21的波长，第一个第二激光器21的波长大于第二个第二激光器21的波长；或，第一个第一激光器11的波长小于第二个第一激光器11的波长，第二个第一激光器11的波长小于第一个第二激光器21的波长，第一个第二激光器21的波长小于第二个第二激光器21的波长。由于，便于简化第一带通滤波器和第二带通滤波器的设计。
举例来说，第一个第一激光器11的波长λ1为850nm，第二个第一激光器11的波长λ2为880nm，第一个第二激光器21的波长λ3为910nm，第二个第二激光器21的波长λ4为940nm。或者，第一个第一激光器11的波长λ1为940nm，第二个第一激光器11的波长λ2为910nm，第一个第二激光器21的波长λ3为880nm，第二个第二激光器21的波长λ4为840nm。
进一步地，如图6所示出的，本申请实施例的光学装置中的第一子结构10还包括两个第三带通滤波器，第二子结构还包括两个第四带通滤波器；
其中，第一个第三带通滤波器141设置在第三个第一带通滤波器133和第一个第一光电二极管(PD)12之间，用于从第三个第一带通滤波器133反射的激光中选择第一个第二激光器21发射的激光；
第二个第三带通滤波器142设置在第四个第一带通滤波器134和第二个第一光电二极管(PD)12之间，用于从第四个第一带通滤波器134反射的激光中选择第二个第二激光器21发射的激光；
第一个第四带通滤波器241设置在第四个第二带通滤波器234和第一个第二光电二极管(PD)22之间，用于从第四个第二带通滤波器234反射的激光中选择第一个第一激光器11发射的激光；
第二个第四带通滤波器242设置在第三个第二带通滤波器233和第二个第二光电二极管(PD)22之间，用于从第三个第二带通滤波器233反射的激光中选择第二个第一激光器11发射的激光。
或者，进一步地，如图7所示出的，本申请实施例的光学装置中的第一子结构10还包括两个第三带通滤波器，第二子结构还包括两个第四带通滤波器；
其中，第一个第三带通滤波器141设置在第二个第一带通滤波器132和第一个第一光电二极管(PD)12之间，用于从第二个第一带通滤波器132反射的激光中选择第一个第二激光器21发射的激光；
第二个第三带通滤波器142设置在第四个第一带通滤波器134和第二个第一光电二极管(PD)12之间，用于从第四个第一带通滤波器134反射的激光中选择第二个第二激光器21发射的激光；
第一个第四带通滤波器241设置在第四个第二带通滤波器232和第一个第二光电二极管(PD)22之间，用于从第四个第二带通滤波器232反射的激光中选择第一个第一激光器11发射的激光；
第二个第四带通滤波器242设置在第二个第二带通滤波器232和第二个第二光电二极管(PD)22之间，用于从第二个第二带通滤波器232反射的激光中选择第二个第一激光器11发射的激光。
可以理解的是，图6和图7所示的光学装置中，在PD处增加了带通滤波器，能够进一步降低不同波长的激光之间的串扰。
更进一步的，如图8所示出的，第一子结构还包括四个第一透镜，第二子结构还包括四个第二透镜；
其中，第一个第一透镜151用于将第一个第一激光器11发射的激光准直耦合到第一个第一带通滤波器131上，第二个第一透镜152用于将第二个第一激光器11发射的激光准直耦合到第二个第一带通滤波器132上，第三个第一透镜153用于将第三个第一带通滤波器133反射的第一个第二激光器21发射的激光准直耦合到第一个第一光电二极管(PD)12中，第四个第一透镜154用于将第四个第一带通滤波器134反射的第二个第二激光器21发射的激光准直耦合到第二个第一光电二极管(PD)12中；
第一个第二透镜251用于将第二个第二激光器21发射的激光准直耦合到第一个第二带通滤波器231上，第二个第二透镜252用于将第二个第二激光器21发射的激光准直耦合到第二个第二带通滤波器232上，第三个第二透镜253用于将第三个第二带通滤波器233反射的第二个第一激光器11发射的激光准直耦合到第二个第二光电二极管(PD)22中，第四个第二透镜254用于将第四个第二带通滤波器134反射的第一个第一激光器11发射的激光准直耦合到第一个第二光电二极管(PD)22中。
或者，更进一步的，如图9所示出的，第一子结构还包括四个第一透镜，第二子结构还包括四个第二透镜；
其中，第一个第一透镜151用于将第一个第一激光器11发射的激光准直耦合到第一个第一带通滤波器131上，第二个第一透镜152用于将第二个第一带通滤波器132反射的第一个第二激光器21发射的激光准直耦合到第一个第一光电二极管(PD)12中，第三个第一透镜153用于将第二个第一激光器11发射的激光准直耦合到第三个第一带通滤波器133上，第四个第一透镜154用于将第四个第一带通滤波器134反射的第二个第二激光器21发射的激光准直耦合到第二个第一光电二极管(PD)12中；
第一个第二透镜251用于将第二个第二激光器21发射的激光准直耦合到第一个第二带通滤波器231上，第二个第二透镜252用于将第二个第二带通滤波器232反射的第一个第二激光器21发射的激光准直耦合到第二个第二光电二极管(PD)22中，第三个第二透镜253用于将第一个第二激光器21发射的激光准直耦合到第三个第二带通滤波器233上，第四个第二透镜254用于将第四个第二带通滤波器234反射的第一个第一激光器发射的激光准直耦合到第一个第二光电二极管(PD)22中。
可以理解的是，图8或图9中所示出的第一透镜和第二透镜也可以是能够起到准直耦合功能的透镜组，本申请实施例对此不作限定。
在本申请实施例中，可选地，M为大于或等于2的正整数，所述M个第一子结构10沿第二方向依次排列，所述M个第二子结构20沿第二方向依次排列，第二方向与第一方向垂直。或者可以理解为，M个第一子结构10中的第一激光器在第二方向上形成激光器阵列，M个第二子结构20中的第二激光器在第二方向上形成激光器阵列，M个第一子结构10中的第一光电二极管(PD)在第二方向上形成PD阵列，M个第二子结构20中的第二光电二极管(PD)在第二方向上形成光电二极管(PD)阵列。例如，图10或图11中所示出的，M的取值为4，4个第一子单元10设置在电路板PCBA 1上，4个第二子单元20设置在PCBA 2上。并且图10或图11中沿第二方向在同一列中的第一激光器11的波长相同，不同列中的第一激光器11的波长不同，沿第二方向在同一列中的第二激光器21的波长相同，不同列中的第二激光器21的波长不同。例如，图10或图11中示出的，沿第二方向在同一列中的第一激光器11的波长为λ1，在另一列中的第一激光器11的波长为λ2，沿第二方向在同一列中的第二激光器21的波长为λ3，在另一列中的第二激光器21的波长为λ4。
可以理解的是，与现有技术中通过光纤连接的两个子单元中的一个子单元中只包括激光器，另一个子单元中只包括PD的设置方式相比，本申请实施例中的方案，通过光纤连接的两个子单元中均包括激光器和PD，或者理解为激光器和PD在通过光纤连接的两个子单元之间交叉设置。由于PD的光耦合窗口宽而激光器的光耦合窗口窄，因此通过激光器和PD交叉设置的方案能够提高子单元的容差，使得生产上容易实现，提高良率，进而能够降低光学装置的成本。
并且进一步地，与现有技术中光纤单向传输激光的技术方案相比，本申请实施例中的光纤能够双向传输激光，使得本申请实施例中的第一子单元中的第一光电二极管(PD)能够接收第二子单元中的第二激光器发射的激光，第二子单元中的第二光电二极管(PD)能够接收第一子单元中的第一激光器发射的激光，进而本申请实施例通过光纤双向传输激光减少光学装置所需要的光纤数量，进一步降低光学装置的成本。
需要说明的是，在本申请实施例中的第一光电二极管(PD)和第二光电二级管(PD)可以采用宽谱PD或者采用针对不同波长单独设计的PD，本申请实施例中的带通滤波器可根据激光器的具体波长进行调整。
本申请实施例还提供了一种光模块，包括图1至图9中任一附图中所示出的光学装置。例如，光模块可以为400G QSFP DD模块、400G OSFP SR4.2模块、200G QSFP duplex光模块。能够降低光模块所需要的光纤的数量，降低成本，并且能够提高产品良率。
可以理解的是，本申请实施例的光学装置还可以应用于有源光缆(Active Optical Cable，AOC)的多路复用器mux/多路分配器demux方案中。
总之，以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
还需要说明的是，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过程、方法、商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过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本申请使用的术语是仅仅处于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚的表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于预警，如此在所使用的词语“如果”可以被解释称为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。