一种400GDR4硅光芯片及光模块和耦合方法与流程

本发明涉及光模块，具体涉及一种400g dr4硅光芯片及光模块和耦合方法。

背景技术：

1、传统400g dr4硅光芯片结构如图1所示，其具备一个输入波导，输入波导分小于等于1％的光进入一个mpd(探测器)内，其它光(剩余大于等于99％的光)分入一个第一1×2等比耦合器内，第一1×2等比耦合器则将光等比分为两路，并分别耦合入两个第二1×2等比耦合器内，而每个第二1×2等比耦合器同样也将光等比分为两路，由于具备两个第二1×2等比耦合器，所以其它光将被等比均分为四路后耦合入四个mzm调制器内，然后四个mzm调制器再分别与四个输出波导相耦合，当该400g dr4硅光芯片应用于400g dr4硅光光模块中时，光源输入侧为了耦合非球透镜，要将输入波导一部分光分给mpd，以监控耦合到输入波导的光功率，由于硅光芯片插损大，为保证足够的光功率进入mzm调制器，一般输入波导分到mpd的光≤1％，导致mpd的响应电路很微弱，特别是非球透镜在耦合找光的过程中需要将mpd的电流放大以方便读取，从而增加电路复杂度。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种400g dr4硅光芯片及光模块和耦合方法，以克服上述现有技术中的不足。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种400g dr4硅光芯片，包括：一个输入波导以及一个2×2耦合器，2×2耦合器的一个输入端与输入波导相耦合，2×2耦合器的另一个输入端与四个输出波导中的其中一个输出波导相耦合，2×2耦合器所耦合的输出波导反向分光进入2×2耦合器内，2×2耦合器每个输出端的光各等比分入两个mzm调制器内，所具有的四个mzm调制器分别与四个输出波导相耦合。

3、本发明的有益效果是：

4、当发射光进入输入波导内后，输入波导内的发射光进入2×2耦合器内，然后等比分为两路，每路再等比分为两路进入两个mzm调制器内，此时，具备四路等比光，四个mzm调制器内的光再耦合入四个输出波导，最后由四个输出波导耦合入多通道光纤阵列内，在本方案中，由于2×2耦合器所耦合的输出波导反向分光进入2×2耦合器内，所以对于正向的发射光而言，无法经输出波导、2×2耦合器耦合入输入波导内；

5、确定多通道光纤阵列的位置时，将多通道光纤阵列的各通道中用以耦合反向分光输出波导的光纤外接大功率光源，以及用以耦合其它输出波导的光纤外接高灵敏度光功率计，对多通道光纤阵列与400g dr4硅光芯片的输出波导进行耦合，大功率光源所发射的测试光经多通道光纤阵列的光纤耦合入反向分光输出波导内，测试光再经输出波导耦合入2×2耦合器内，等比分为两路，每路再等比分为两路进入两个mzm调制器内，四个mzm调制器内的测试光再耦合入四个输出波导，然后由四个输出波导耦合入多通道光纤阵列的光纤内，最终经光纤耦合入三个高灵敏度光功率计内，当各通道的高灵敏度光功率计所采集的光功率处于预期阈值范围时可以确定多通道光纤阵列的固定位置；

6、确定非球透镜的位置时，将多通道光纤阵列的各通道的光纤外接高灵敏度光功率计，开启光发射端以及高灵敏度光功率计，先将光发射端以及光隔离器与400g dr4硅光芯片的输入波导进行耦合，再以不固定的方式耦合非球透镜，并当各通道的高灵敏度光功率计所采集的光功率处于预期阈值范围时可以确定非球透镜的固定位置；

7、通过该方式完成400g dr4硅光光模块中非球透镜以及多通道光纤阵列的耦合，即使该400g dr4硅光芯片不具备mpd以及复杂的mpd电流放大电路，当其应用于400g dr4硅光光模块中时也可让非球透镜以及多通道光纤阵列耦合在最佳位置。

8、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

9、进一步，2×2耦合器所耦合的输出波导反向分小于等于1％的光进入2×2耦合器内。

10、进一步，2×2耦合器所耦合的输出波导上集成一个1×2耦合器，1×2耦合器与2×2耦合器相耦合并分小于等于1％的光进入2×2耦合器内。

11、进一步，2×2耦合器的两个输出端各与一个1×2等比耦合器的输入端相耦合，两个1×2等比耦合器所具有的四个输出端分别与四个mzm调制器相耦合。

12、基于上述技术方案，本发明还提供一种400g dr4硅光光模块，包括：光发射端、非球透镜、光隔离器、多通道光纤阵列以及400g dr4硅光芯片，光发射端依次经非球透镜、光隔离器与400g dr4硅光芯片的输入波导相耦合，400g dr4硅光芯片的四个输出波导与多通道光纤阵列相耦合。

13、采用上述进一步的有益效果为：即使该400g dr4硅光芯片不具备mpd以及复杂的mpd电流放大电路，当其应用于400g dr4硅光光模块中时也可让非球透镜以及多通道光纤阵列耦合在最佳位置。

14、进一步，多通道光纤阵列为四通道光纤阵列。

15、进一步，光发射端包括：陶瓷热沉以及处在陶瓷热沉上的激光器芯片。

16、基于上述技术方案，本发明还提供一种400g dr4硅光光模块的耦合方法，包括如下步骤：

17、s1、将多通道光纤阵列的各通道中用以耦合反向分光输出波导的光纤外接大功率光源，以及用以耦合其它输出波导的光纤外接高灵敏度光功率计；

18、s2、开启大功率光源以及高灵敏度光功率计，再以不固定的方式让多通道光纤阵列中外接大功率光源以及高灵敏度光功率计的光纤对应与400gdr4硅光芯片的四个输出波导进行耦合，并当各通道的高灵敏度光功率计所采集的光功率处于预期阈值范围时固定多通道光纤阵列；

19、s3、将多通道光纤阵列的各通道的光纤外接高灵敏度光功率计；

20、s4、开启光发射端以及高灵敏度光功率计，先将光发射端以及光隔离器与400gdr4硅光芯片的输入波导进行耦合，再以不固定的方式耦合非球透镜，并当各通道的高灵敏度光功率计所采集的光功率处于预期阈值范围时固定非球透镜。

21、采用上述进一步的有益效果为：通过该方式完成400g dr4硅光光模块中非球透镜以及多通道光纤阵列的耦合，即使该400g dr4硅光芯片不具备mpd以及复杂的mpd电流放大电路，当其应用于400g dr4硅光光模块中时也可让非球透镜以及多通道光纤阵列耦合在最佳位置，采用高灵敏度光功率计，即使400g dr4硅光芯片不具备mpd以及复杂的mpd电流放大电路，对于非球透镜找光也很方便。

22、进一步，大功率光源的光功率大于20dbm。

23、进一步，高灵敏度光功率计的灵敏度优于-50dbm。

技术特征：

1.一种400g dr4硅光芯片，其特征在于，包括：一个输入波导(110)以及一个2×2耦合器(120)，所述2×2耦合器(120)的一个输入端与输入波导(110)相耦合，所述2×2耦合器(120)的另一个输入端与四个输出波导(130)中的其中一个输出波导(130)相耦合，所述2×2耦合器(120)所耦合的输出波导(130)反向分光进入2×2耦合器(120)内，所述2×2耦合器(120)每个输出端的光各等比分入两个mzm调制器(140)内，所具有的四个mzm调制器(140)分别与四个输出波导(130)相耦合。

2.根据权利要求1所述的一种400g dr4硅光芯片，其特征在于，所述2×2耦合器(120)所耦合的输出波导(130)反向分小于等于1％的光进入2×2耦合器(120)内。

3.根据权利要求1或2所述的一种400g dr4硅光芯片，其特征在于，所述2×2耦合器(120)所耦合的输出波导(130)上集成一个1×2耦合器(150)，所述1×2耦合器(150)与2×2耦合器(120)相耦合并分小于等于1％的光进入2×2耦合器(120)内。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种400g dr4硅光芯片，其特征在于，所述2×2耦合器(120)的两个输出端各与一个1×2等比耦合器(160)的输入端相耦合，两个1×2等比耦合器(160)所具有的四个输出端分别与四个mzm调制器(140)相耦合。

5.一种400g dr4硅光光模块，其特征在于，包括：光发射端(2)、非球透镜(3)、光隔离器(4)、多通道光纤阵列(5)以及如权利要求1～4任一项所述的400g dr4硅光芯片(1)，所述光发射端(2)依次经非球透镜(3)、光隔离器(4)与400g dr4硅光芯片(1)的输入波导(110)相耦合，所述400g dr4硅光芯片(1)的四个输出波导(130)与多通道光纤阵列(5)相耦合。

6.根据权利要求5所述的一种400g dr4硅光光模块，其特征在于，所述多通道光纤阵列(5)为四通道光纤阵列。

7.根据权利要求5所述的一种400g dr4硅光光模块，其特征在于，所述光发射端(2)包括：陶瓷热沉(210)以及处在陶瓷热沉(210)上的激光器芯片(220)。

8.一种如权利要求5～7任一项所述400g dr4硅光光模块的耦合方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的耦合方法，其特征在于，所述大功率光源(6)的光功率大于20dbm。

10.根据权利要求8所述的耦合方法，其特征在于，所述高灵敏度光功率计(7)的灵敏度优于-50dbm。

技术总结
本发明涉及一种400G DR4硅光芯片，2×2耦合器的一个输入端与输入波导相耦合，2×2耦合器的另一个输入端与四个输出波导中的其中一个输出波导相耦合，2×2耦合器所耦合的输出波导反向分光进入2×2耦合器内，2×2耦合器每个输出端的光各等比分入两个MZM调制器内，所具有的四个MZM调制器分别与四个输出波导相耦合。一种400G DR4硅光光模块，光发射端依次经非球透镜、光隔离器与400G DR4硅光芯片的输入波导相耦合，400G DR4硅光芯片的四个输出波导与多通道光纤阵列相耦合。有益效果为：即使不具备MPD及MPD电流放大电路，当其应用于光模块中时也可让非球透镜以及多通道光纤阵列耦合在最佳位置。

技术研发人员：方文银,严雄武,彭开盛
受保护的技术使用者：武汉钧恒科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/13