[发明专利]光耦合系统及光耦合方法

说明书

一种光耦合系统，其用于在光通信模组中将光耦合进入光波导的端面中，所述光耦合系统包括沿光学路径设置的弯曲光学表面及若干扰动，所述弯曲光学表面包括基体和外侧，由光源生成的光束以第一方向沿光学路径入射到弯曲光学表面，所述扰动设置在弯曲光学表面的外侧，各所述扰动对光束入射到弯曲光学表面的部分具有局部折射作用，在预定平面形成各自的光束部分，所述扰动的形状、尺寸和位置使得在预定平面上所有相应的光束部分，受到预定聚集折射效应而部分或全部重叠，在所述预定平面上形成在形状上不同于各所述相应的光束部分的复合光束形状，所述复合光束形状被预选以匹配所述光波导的若干光模式的空间和角度分布。

【技术领域】

本发明涉及一种光通信模组，具体的说涉及一种用于光通信模组的光耦合系统，所述光耦合系统能够减少发射到光波导端面的光束的背反射，同时改善了光束模式和光波导模式之间的模式匹配。

【背景技术】

在光通信网络中，光通信模组(例如光收发器、发射器和接收器模组)用来在通常是光纤的光波导之间发射和接收光信号。光收发器模组包括发射端和接收端。在发射端，激光光源发射激光束，光耦合系统接收这些激光束，并光学耦合这些激光束至光纤线缆的端面上。所述激光光源通常包括一个或多个产生特定波长或者波长范围的激光二极管。发射端的激光二极管驱动电路输出驱动激光二极管的电驱动信号。所述光耦合系统通常包括一个或多个将模式化光束耦合至光纤线缆端面的反射、折射和/或衍射元件。在接收端，从光纤线缆端面出射的光信号通过光耦合系统光耦合至光电二极管，比如通过收发器模组的光耦合系统耦合至例如P-intrinsic-N(P-I-N)二极管。所述光电二极管将光信号转换成电信号。接收侧的接收电路将电信号还原成数据。所述发射和接收侧可以使用同一个光耦合系统也可以使用分开的光耦合系统。

在高速数据通信网络中(例如10Gb/s或更高)，某些链路性能特性，比如相对强度噪声(RIN)等，取决于激光光源的属性以及光耦合系统的设计。在大多数光纤线缆应用中，在从激光光源至光纤线缆端面的激光的向前光耦合效率和从光纤线缆端面至激光光源的激光的背反射之间存在交换。随着光通信链路利用越来越快的数据速度，降低RIN变得越来越重要。在使用多模激光光源和多模光纤(MMFs)的光链路中，由于激光光源模式和MMF模式之间的模式失配，向前光耦合效率降低。

管理背反射的传统方式包括使用具有固定偏振输出光束的边射形激光二极管与光隔离器一起使用，或使用角偏移发射，其中不管是带尾纤的收发器套装的成角度的光纤还是光纤插芯都是用来将来自光源的光线以与链路光纤的光轴夹角不为零的角度导向链路光纤的端面上。这些方式有利有弊。光学二极管，比如垂直腔面发射器二极管(VCSEL)，与具有可变偏振输出光的激光光源一起使用可能不会达到预期的效果。使用带角度的光纤尾纤或者光纤插芯会增加收发器套装的复杂度和成本。同时，这些方式对于需要使用标准光纤的应用不太适用。

用于耦合激光光束至光纤端面的光耦合系统中存在一种需求，使得有效耦合多种光纤模式的同时能降低背反射，从而降低RIN。

【发明内容】

本发明的主要目的在于提供一种光耦合系统，其可以有效地耦合多种光纤模式，同时可以减少背向反射。

为解决上述技术问题，本发明可以采用如下技术方案：一种光耦合系统，其用于在光通信模组中将光耦合进入光波导的端面中，所述光耦合系统包括沿光学路径设置的弯曲光学表面及若干扰动，所述弯曲光学表面包括基体和外侧，由光源生成的光束以第一方向沿光学路径入射到弯曲光学表面，所述扰动设置在弯曲光学表面的外侧，各所述扰动对光束入射到弯曲光学表面的部分具有局部折射作用，在预定平面形成各自的光束部分，所述扰动的形状、尺寸和位置使得在预定平面上所有相应的光束部分，受到预定聚集折射效应而部分或全部重叠，在所述预定平面上形成在形状上不同于各所述相应的光束部分的复合光束形状，所述复合光束形状被预选以匹配所述光波导的若干光模式的空间和角度分布。

本发明的另一主要目的在于提供一种光耦合方法，其可以有效地耦合多种光纤模式，同时可以减少背向反射。