本發(fā)明涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種一體成型耦合模塊。

背景技術(shù)：

采用垂直腔表面發(fā)射激光器(英文全稱：Vertical Cavity Surface Emitting Laser，英文簡稱：VCSEL)的多模光纖光鏈路是數(shù)據(jù)中心和存儲網(wǎng)絡(luò)中作為服務(wù)器和高性能計算機節(jié)點間短距互連的關(guān)鍵構(gòu)成部分。隨著互聯(lián)網(wǎng)提供的服務(wù)和用戶的增加，數(shù)據(jù)中心的規(guī)模及其內(nèi)的數(shù)據(jù)流量也隨之提高，并帶來了高數(shù)據(jù)傳輸率、長傳輸鏈路和低成本的光鏈路網(wǎng)絡(luò)發(fā)展需求。這就對VCSEL作為光源的穩(wěn)定性和光源質(zhì)量(即低噪音性能)提出了更高的要求。同時，更低成本的基于VCSEL的光模塊的封裝方式也更受市場歡迎。

VCSEL輸出的光功率強度會隨著溫度以及使用時長的增加而改變。一種穩(wěn)定VCSEL輸出光功率的方法是：分取一部分輸出光功率進行監(jiān)控，通過閉環(huán)反饋電路，動態(tài)地控制VCSEL的偏置電流，以穩(wěn)定輸出光功率。

VCSEL的輸出光譜呈現(xiàn)出多模和雙偏振分量特性。模式選擇結(jié)構(gòu)，破壞模場完整性結(jié)構(gòu)，以及偏振敏感結(jié)構(gòu)都會破壞VCSEL輸出光譜的完整性。若以上任意一種結(jié)構(gòu)存在于光路中，都會增加光信號的噪音。特別是VCSEL在高速動態(tài)調(diào)制下，增加的噪音會極大的限制調(diào)制速率，以及傳輸鏈路長度。

采用聚合物的一體成型耦合模塊，取代傳統(tǒng)的同軸封裝(英文全稱：Transistor Outline，英文簡稱：TO)結(jié)構(gòu)，不但能省略多種分立組件，還能簡化耦合制作流程，因此大幅降低了成本。如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)中存在的一體成型耦合模塊中光功率監(jiān)控的實現(xiàn)過程示意圖，現(xiàn)有技術(shù)中的一體成型耦合模塊包括:面HIJK、面ABCD和面EFGH。其中，面ABCD的入射面和面EFGH的入射面平行，面ABCD和面EFGH構(gòu)成一個空氣隙。圖1中，從激光器發(fā)出的光信號用帶箭頭的線段來表示，光信號在面HIJK上發(fā)生反射形成光信號2，光信號2在界面ABCD上，一部分反射形成光信號3，光信號3 可以用作功率監(jiān)控，光信號2在界面ABCD上，另一部分透射形成光信號4，光信號4在面EFGH上折射形成光信號5繼續(xù)傳播，然后光信號5傳播到光纖后輸出，通過一體成型耦合模塊，結(jié)合空氣隙形成的介質(zhì)空氣界面對光的反射和折射后可形成多束的光路(例如圖1中的光信號3和光信號5)。因為兩束光的光功率是成固定比例的，若知道了光信號3的光功率，那么光信號5的光功率也可以確定下來。

本發(fā)明的發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中發(fā)現(xiàn)，在圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)中，介質(zhì)空氣界面對光的反射和折射是偏振敏感的?，F(xiàn)有技術(shù)中在完整的聚合物結(jié)構(gòu)里面掏出一個空氣隙，那么在光的傳播方向上就會多出兩個面：面ABCD和面EFGH。面ABCD會對通過它的光信號2引入偏振噪音a，那么光信號4的偏振噪音大于光信號2的偏振噪音。而面EFGH同樣會對通過它的光信號4引入偏振噪音b。由于構(gòu)成空氣隙的面ABCD和面EFGH與各自的入射光信號2和光信號4形成的入射面相互平行，因此偏振噪音a和b的方向是一致的。那么光信號5相對于光信號4，引入的偏振噪音b是在偏振噪音a的基礎(chǔ)上增強疊加上去的。因而光信號5的偏振噪音大于光信號4的偏振噪音。最終的結(jié)果是光信號5的偏振噪音大于光信號4的噪音，光信號4的噪音又大于光信號2的噪音。所以現(xiàn)有技術(shù)中一體成型耦合模塊中包括的介質(zhì)空氣界面對通過光信號的偏振相關(guān)特性是累積的。也就是說，現(xiàn)有技術(shù)中介質(zhì)空氣界面和空氣介質(zhì)界面構(gòu)成的是偏振敏感結(jié)構(gòu)，當VCSEL光路中存在該偏振敏感結(jié)構(gòu)時，信號光的噪音會變大，這樣將會限制鏈路的數(shù)據(jù)傳輸率和傳輸鏈路的長度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供了一種一體成型耦合模塊，用于對介質(zhì)空氣界面和空氣介質(zhì)界面引入的偏振噪音進行抵消，使得一體成型耦合模塊不存在偏振敏感特性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明實施例提供一種一體成型耦合模塊，包括：全內(nèi)反射面、介質(zhì)空氣界面和空氣介質(zhì)界面，其中，

全內(nèi)反射面首先對激光器發(fā)射出去的第一光信號進行反射，形成第二光信號，第二光信號射向介質(zhì)空氣界面，介質(zhì)空氣界面可以對第二光信號進行折射，形成第三光信號，第三光信號從空氣射向空氣介質(zhì)界面，接下來空氣介質(zhì)界面可以對第三光信號進行折射，形成第四光信號，第四光信號再射向光纖。本發(fā)明實施例中全內(nèi)反射面、介質(zhì)空氣界面和空氣介質(zhì)界面，三者之間的空間位置滿足如下關(guān)系：介質(zhì)空氣界面折射出第三光信號的折射角與射向空氣介質(zhì)界面的第三光信號的入射角相等，且第一入射面和第二入射面在空間上相互垂直。其中，第一入射面為射向介質(zhì)空氣界面的第二光信號和介質(zhì)空氣界面的法線形成的入射面，第二入射面為射向空氣介質(zhì)界面的第三光信號和空氣介質(zhì)界面的法線形成的入射面。

在本發(fā)明的上述實施例中，由于介質(zhì)空氣界面對應(yīng)的第一入射面和空氣介質(zhì)界面對應(yīng)的第二入射面在空間上相互垂直，因此在介質(zhì)空氣界面引入的偏振噪音和在空氣介質(zhì)界面引入的偏振噪音在方向上是相反的，并且本發(fā)明實施例中介質(zhì)空氣界面折射出第三光信號的折射角與射向空氣介質(zhì)界面的第三光信號的入射角相等，這可以使得在介質(zhì)空氣界面引入的偏振噪音和在空氣介質(zhì)界面引入的偏振噪音可以完全抵消，從而光信號在經(jīng)過本發(fā)明實施例提供的一體成型耦合模塊中的介質(zhì)空氣界面和空氣介質(zhì)界面之后不會引入偏振噪音，本發(fā)明實施例中介質(zhì)空氣界面和空氣介質(zhì)界面構(gòu)成的是偏振不敏感結(jié)構(gòu)，因此本發(fā)明實施例提供的一體成型耦合模塊在傳輸鏈路上傳輸光信號時具有更大的數(shù)據(jù)傳輸率和更長的傳輸鏈路長度。

結(jié)合第一方面，在第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式中，介質(zhì)空氣界面還可以對第二光信號進行反射，形成第五光信號，該第五光信號射向光監(jiān)控器，由光監(jiān)控器根據(jù)第五光信號監(jiān)控激光器發(fā)射第一光信號的光信號功率。

在本發(fā)明的上述實施例中，由于本發(fā)明實施例提供的一體成型耦合模塊不存在偏振敏感特性，因此介質(zhì)空氣界面反射出的第五光信號，與介質(zhì)空氣界面折射出去的第三光信號，這兩束光功率是成固定比例的，例如比例關(guān)系為：5％：95％。若光監(jiān)控器獲取到了5％那部分光的功率為a，那么另外95％那部分光的功率就是(95/5)a＝19a。

結(jié)合第一方面，在第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式中，空氣介質(zhì)界面 還可以對第三光信號進行反射，形成第六光信號，該第六光信號射向光監(jiān)控器，由光監(jiān)控器根據(jù)第六光信號監(jiān)控激光器發(fā)射第一光信號的光信號功率。

在本發(fā)明的上述實施例中，由于本發(fā)明實施例提供的一體成型耦合模塊不存在偏振敏感特性，因此空氣介質(zhì)界面反射出的第六光信號，與空氣介質(zhì)界面折射出去的第六光信號，這兩束光功率是成固定比例的，例如比例關(guān)系為：5％：95％。若光監(jiān)控器獲取到了5％那部分光的功率為a，那么另外95％那部分光的功率就是(95/5)a＝19a。

結(jié)合第一方面或第一方面的第一種可能或第二種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式中，前述的激光器和/或光監(jiān)控器都可以貼裝在印制電路板PCB上。

在本發(fā)明的上述實施例中，激光器和/或光監(jiān)控器都可以采用表面貼裝的工藝設(shè)置在PCB上，激光器和光監(jiān)控器位置固定，便于進行光信號的發(fā)射和光功率監(jiān)控。

結(jié)合第一方面或第一方面的第一種可能或第二種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第四種可能的實現(xiàn)方式中，一體成型耦合模塊還包括有準直透鏡，該準直透鏡可以對激光器發(fā)射出去的第一光信號進行準直處理，并將完成準直處理后的第一光信號射向全內(nèi)反射面。

在本發(fā)明的上述實施例中，通過一體成型耦合模塊中的準直透鏡可以完成對激光器發(fā)射光信號的準直處理，使第一光信號徑直的射向全內(nèi)反射面。

結(jié)合第一方面或第一方面的第一種可能或第二種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第五種可能的實現(xiàn)方式中，一體成型耦合模塊還包括有匯聚透鏡，該匯聚透鏡可以對在空氣介質(zhì)界面發(fā)生折射后形成的第四光信號進行匯聚處理，并將完成匯聚處理后的第四光信號射向光纖。

在本發(fā)明的上述實施例中，通過一體成型耦合模塊中的匯聚透鏡可以完成從空氣隙射出的光信號的匯聚處理，使第四光信號可以更集中的射向光纖。

結(jié)合第一方面或第一方面的第一種可能或第二種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第六種可能的實現(xiàn)方式中，一體成型耦合模塊使用的材料是耐高溫聚合物，例如PEI。

在本發(fā)明的上述實施例中，一體成型耦合模塊可以通過耐高溫聚合物材 料來實現(xiàn)，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)材料范圍廣易于加工實現(xiàn)。

結(jié)合第一方面或第一方面的第一種可能或第二種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第七種可能的實現(xiàn)方式中，光纖是多模光纖或單模光纖。

在本發(fā)明的上述實施例中，本發(fā)明實施例提供的一體成型耦合模塊不存在偏振敏感特性，通過一體成型耦合模塊發(fā)射出去的光信號可以通過多模光纖來傳輸，也可以通過單模光纖來傳輸，因此本發(fā)明實施例提供的一體成型耦合模塊可以發(fā)射適于遠距離傳輸或者近距離傳輸?shù)墓庑盘枴?/p>

結(jié)合第一方面或第一方面的第一種可能或第二種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第八種可能的實現(xiàn)方式中，一體成型耦合模塊，和光纖處于相同的水平方向上，激光器發(fā)射出去的第一光信號是垂直射向全內(nèi)反射面。

在本發(fā)明的上述實施例中，一體成型耦合模塊和光纖處于相同的水平方向上時，一體成型耦合模塊發(fā)射出去的光信號可以沿水平方向射向光纖，從而可以通過激光器發(fā)射的光信號通過一體成型耦合模塊之后仍然能夠射向光纖，由光纖向外進行傳輸。

結(jié)合第一方面或第一方面的第一種可能或第二種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第九種可能的實現(xiàn)方式中，所述光監(jiān)控器具體為監(jiān)控光電二極管MPD，所述激光器具體為垂直腔表面發(fā)射激光器VCSEL或分布式反饋激光器DFB。

附圖說明

為了更清楚地說明現(xiàn)有技術(shù)以及本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對現(xiàn)有技術(shù)以及本發(fā)明實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來講，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中存在的一體成型耦合模塊中光功率監(jiān)控的實現(xiàn)過程示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的一種一體成型耦合模塊的組成結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的入射面的確定方式示意圖；

圖4-a為本發(fā)明實施例提供的入射光的s分量和p分量在界面上的反射系 數(shù)隨入射角的一種變化過程示意圖；

圖4-b為本發(fā)明實施例提供的入射光的s分量和p分量在界面上的反射系數(shù)隨入射角的另一種變化過程示意圖；

圖5-a為本發(fā)明實施例提供的對現(xiàn)有技術(shù)中一體成型耦合模塊中傳輸光信號的分析示意圖；

圖5-b為本發(fā)明實施例提供的對本發(fā)明實施例中一體成型耦合模塊中傳輸光信號的分析示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例提供的一體成型耦合模塊的立體結(jié)構(gòu)圖；

圖7為本發(fā)明實施例提供的一體成型耦合模塊的俯視圖；

圖8為本發(fā)明實施例提供的一體成型耦合模塊的側(cè)視圖。

具體實施方式

本發(fā)明實施例提供了一種一體成型耦合模塊，用于對介質(zhì)空氣界面和空氣介質(zhì)界面引入的偏振噪音進行抵消，使得一體成型耦合模塊不存在偏振敏感特性。

為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而非全部實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的術(shù)語在適當情況下可以互換，這僅僅是描述本發(fā)明的實施例中對相同屬性的對象在描述時所采用的區(qū)分方式。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，以便包含一系列單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于那些單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它單元。

以下分別進行詳細說明。

本發(fā)明實施例提供的一體成型耦合模塊可用于對光信號的傳輸處理，請 參閱圖2所示，本發(fā)明一個實施例提供的一體成型耦合模塊，包括：全內(nèi)反射面(英文全稱：Total Internal Reflection，英文簡稱：TIR)101、介質(zhì)空氣界面102和空氣介質(zhì)界面103，其中，

全內(nèi)反射面101，用于對激光器發(fā)射出去的第一光信號進行反射，形成第二光信號，第二光信號射向介質(zhì)空氣界面102；

介質(zhì)空氣界面102，用于對第二光信號進行折射，形成第三光信號，第三光信號從空氣射向空氣介質(zhì)界面103；

空氣介質(zhì)界面103，用于對第三光信號進行折射，形成第四光信號，第四光信號射向光纖；

全內(nèi)反射面101、介質(zhì)空氣界面102和空氣介質(zhì)界面103，三者之間的空間位置滿足如下關(guān)系：介質(zhì)空氣界面102折射出第三光信號的折射角與射向空氣介質(zhì)界面103的第三光信號的入射角相等，且第一入射面和第二入射面在空間上相互垂直；

其中，第一入射面為射向介質(zhì)空氣界面102的第二光信號和介質(zhì)空氣界面102的法線形成的入射面，第二入射面為射向空氣介質(zhì)界面103的第三光信號和空氣介質(zhì)界面103的法線形成的入射面。

在本發(fā)明實施例中，如圖2所示，面HIJK為全內(nèi)反射面101，面ABCD為介質(zhì)空氣界面102，面EFGH為空氣介質(zhì)界面103，面ABCD和面EFGH構(gòu)成一個空氣隙。但是本發(fā)明實施例中，介質(zhì)空氣界面102折射出第三光信號的折射角與射向空氣介質(zhì)界面103的第三光信號的入射角相等，且第一入射面和第二入射面在空間上相互垂直，由于介質(zhì)空氣界面對應(yīng)的第一入射面和空氣介質(zhì)界面對應(yīng)的第二入射面在空間上相互垂直，因此在介質(zhì)空氣界面引入的偏振噪音和在空氣介質(zhì)界面引入的偏振噪音在方向上是相反的，并且本發(fā)明實施例中介質(zhì)空氣界面折射出第三光信號的折射角與射向空氣介質(zhì)界面的第三光信號的入射角相等，這可以使得在介質(zhì)空氣界面引入的偏振噪音和在空氣介質(zhì)界面引入的偏振噪音可以完全抵消，從而光信號在經(jīng)過本發(fā)明實施例提供的一體成型耦合模塊中的介質(zhì)空氣界面和空氣介質(zhì)界面之后不會引入偏振噪音，本發(fā)明實施例中介質(zhì)空氣界面和空氣介質(zhì)界面構(gòu)成的是偏振不敏感結(jié)構(gòu)，因此本發(fā)明實施例提供的一體成型耦合模塊在傳輸鏈路上傳輸 光信號時具有更大的數(shù)據(jù)傳輸率和更長的傳輸鏈路長度。

在本發(fā)明實施例中，為了不破壞光信號的模場結(jié)構(gòu)，采用介質(zhì)空氣界面和空氣介質(zhì)界面構(gòu)成一體化成型耦合模塊。本發(fā)明實施例中對空氣隙兩端的介質(zhì)空氣界面和空氣介質(zhì)界面的相對空間位置需要作特殊的調(diào)整。在圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)中，空氣隙兩端的介質(zhì)空氣界面和空氣介質(zhì)界面的分別為面ABCD和面EFGH，這兩個面都和紙面(即面AEHD)垂直，但都和面CDHG有一個非90度夾角。而本發(fā)明實施例中，一種可行的實現(xiàn)方式是，保持面EFGH不變，而面ABCD做了調(diào)整，即面EFGH依舊和面AEHD垂直，且面EFGH和面CDHG有一個非90度夾角。本發(fā)明實施例中可以將面ABCD和面CDHG調(diào)整為在空間上相互垂直，使面ABCD與面AEHD有一個非90度夾角。同時本發(fā)明實施例中，還需要對全內(nèi)反射面HIJK進行相應(yīng)的調(diào)整，使得從面HIJK反射出的光信號射向面ABCD之后，面ABCD折射出光信號的折射角與射向面EFGH的光信號的入射角相等。

需要說明的是，圖2所示的一體成型耦合模塊中只是保證第一入射面和第二入射面在空間上相互垂直的一種實現(xiàn)方式示意圖，在實際應(yīng)用中，為了使第一入射面和第二入射面在空間上相互垂直，面ABCD和面EFGH的相對位置設(shè)置方式可以不限于圖2所示，此處僅作說明。

如圖3所示，為本發(fā)明實施例提供的入射面的確定方式示意圖。其中，介質(zhì)分界面為圖3中底面所示的四邊形，法線為黑色的虛線，入射面為由入射光線和法線所確定的框面，入射光線在介質(zhì)分界面上發(fā)生反射和/或折射。

接下來對光信號的反射特性進行分析。斜入射在兩種不同均勻介質(zhì)界面上的入射光，可分解為垂直于入射面的振動分量(即s分量)和平行于入射面的振動分量(即p分量)。期中，兩個分量的反射系數(shù)分別為：

s分量：

p分量：

其中，n_i為入射介質(zhì)的折射率，θ_i為入射角，n_t為折射介質(zhì)的折射率，θ_t為折射角。上述公式中，⊥表示垂直分量，r_⊥表示垂直于入射面的振動分量s 分量的反射率，∥表示平行分量，r_//表示平行于入射面的振動分量p分量的反射率。

在實際應(yīng)用中，本發(fā)明實施例中提供的一體成型耦合模塊使用的材料是耐高溫聚合物。該耐高溫聚合物可以是聚合物材料，例如聚醚酰亞胺(英文名稱：Polyetherimide，簡稱：PEI)，在850納米(英文全稱：namometer，英文簡稱：nm)波長下的折射率為1.64。這里取空氣的折射率為1。入射光的兩個分量在界面上的反射系數(shù)隨入射角的變化如圖4-a和圖4-b所示。從圖4-a和圖4-b中很容易的看出，無論光線是從PEI射向空氣，還是從空氣射向PEI，在界面上，s分量的反射率始終大于p分量的反射率。

如圖5-a所示，為本發(fā)明實施例提供的對現(xiàn)有技術(shù)中一體成型耦合模塊中傳輸光信號的分析示意圖。圖5-a中對現(xiàn)有技術(shù)如圖1所示的一體成型耦合模塊中傳輸光信號進行詳細分析?，F(xiàn)有技術(shù)中，面ABCD和面EFGH的入射面是平行的。這樣面ABCD的入射面的s分量的方向和面EFGH的入射面的s分量的方向是相同的，面ABCD的入射面的p分量的方向和面EFGH的入射面的p分量的方向也是相同的。從圖4-a和圖4-b中可以確定：各分光界面上s分量的反射率均大于p分量的反射率。因此在輸出的光線中，輸入光線的s分量比p分量損失更多比率的能量。也就是說，面ABCD和面EFGH組成的結(jié)構(gòu)是偏振敏感結(jié)構(gòu)。圖5-a中，面ADHE上畫出的兩個黑色框的四邊形為入射面，圖5-a中左側(cè)的黑色框的四邊形為介質(zhì)空氣界面的入射面，圖5-a中右側(cè)的黑色框的四邊形為空氣介質(zhì)界面的入射面。在圖5-a中，每束光都可以分解為平行于入射面的p分量和垂直于入射面的s分量，圖5-a中，加箭頭的指示方向是在屏幕內(nèi)，即平行于入射面，表示的是p分量，故而標注了一個p，在p的箭頭連接的圓圈內(nèi)，該圓圈里面有一個黑點，表示的是一束從屏幕里向外射出的光線，箭頭的點表示s分量。這表示的是垂直于屏幕向外的一個方向，即垂直于入射面的方向，表示s分量，圓圈為了表示當前分析的光線的位置。

如圖5-b所示，為本發(fā)明實施例提供的對本發(fā)明實施例中一體成型耦合模塊中傳輸光信號的分析示意圖。按照本發(fā)明實施例所示的一體成型耦合模塊中，對面ABCD和面EFGH的相對位置進行調(diào)整，在調(diào)整之后的新方案中，面 ABCD的入射面和面EFGH的入射面是垂直的。這樣面ABCD的s分量的方向和面EFGH的p分量的方向是相同的，面ABCD的p分量的方向和面EFGH的s分量的方向是相同的。這樣，在面ABCD上具有較大反射率的s分量，在面EFGH上變成了反射率較小的p分量，在面ABCD上具有較小反射率的p分量，在面EFGH上變成了反射率較大的s分量。因此在輸出的光線中，可以合理選擇面ABCD的入射角度和面EFGH的入射角度，可使得輸入光線的s分量和p分量損失相同比率的能量。s和p兩個分量損失的能量如果不相同，就會引入偏振噪音。讓輸入光線的s分量和p分量損失相同的能量，可以消除偏振噪音。圖5-b中面ADHE上畫出的黑色框的四邊形為面EFGH的入射面，圖5-b中面CDHG上畫出的黑色框的四邊形為面ABCD的入射面。在圖5-b中，每束光都可以分解為平行于入射面的p分量和垂直于入射面的s分量，圖5-b中，加箭頭的指示方向是在屏幕內(nèi)，即平行于入射面，表示的是p分量，故而標注了一個p，在p的箭頭連接的圓圈內(nèi)，該圓圈里面有一個黑點，表示的是一束從屏幕里向外射出的光線，箭頭的點表示s分量。這表示的是垂直于屏幕向外的一個方向，即垂直于入射面的方向，表示s分量，圓圈為了表示當前分析的光線的位置。因此在面ABCD上具有較大反射率的s分量，在面EFGH上變成了反射率較小的p分量，在面ABCD上具有較小反射率的p分量，在面EFGH上變成了反射率較大的s分量，在面EFGH的入射角等于面ABCD的折射角時，可以使得輸入光線的s分量和p分量在經(jīng)過面ABCD和面EFGH之后，損失相同的相同比率的能量，因此本發(fā)明實施例中提供的面ABCD和面EFGH組成的結(jié)構(gòu)是偏振不敏感結(jié)構(gòu)。

需要說明的是，在本發(fā)明的一些實施例中，激光器具體可以為VCSEL，當然也可以為其它類型的發(fā)光器件，例如激光二極管、或發(fā)光二極管，或分布式反饋激光器(英文全稱：Distributed Feedback Laser，英文簡稱：DFB)，此處不做限定。

在本發(fā)明的一些實施例中，一體成型耦合模塊，還包括：準直透鏡，其中，準直透鏡用于對激光器發(fā)射出去的第一光信號進行準直處理，并將完成準直處理后的第一光信號射向全內(nèi)反射面。通過一體成型耦合模塊中的準直透鏡可以完成對激光器發(fā)射光信號的準直處理，使第一光信號徑直的射向全 內(nèi)反射面。

在本發(fā)明的一些實施例中，一體成型耦合模塊，還包括：匯聚透鏡，匯聚透鏡用于對在空氣介質(zhì)界面發(fā)生折射后形成的第四光信號進行匯聚處理，并將完成匯聚處理后的第四光信號射向光纖。通過一體成型耦合模塊中的匯聚透鏡可以完成從空氣隙射出的光信號的匯聚處理，使第四光信號可以更集中的射向光纖。

在本發(fā)明的一些實施例中，介質(zhì)空氣界面，還用于對第二光信號進行反射，形成第五光信號；

第五光信號射向光監(jiān)控器，由光監(jiān)控器根據(jù)第五光信號監(jiān)控激光器發(fā)射第一光信號的光信號功率。

在本發(fā)明的一些實施例中，空氣介質(zhì)界面，還用于對第三光信號進行反射，形成第六光信號；

第六光信號射向光監(jiān)控器，由光監(jiān)控器根據(jù)第六光信號監(jiān)控激光器發(fā)射第一光信號的光信號功率。

也就是說，本發(fā)明實施例中光監(jiān)控器可以對介質(zhì)空氣界面的反射光進行監(jiān)控，完成對入射光信號的功率或波長的監(jiān)控。也可以對空氣介質(zhì)界面的反射光進行監(jiān)控，完成對入射光信號的功率或波長的監(jiān)控，具體實現(xiàn)方式此處不做限定。在本發(fā)明的上述實施例中，光監(jiān)控器具體可以為監(jiān)控光電二極管(英文全稱：Monitor Photo Diode，英文簡稱：MPD)，對于光信號的監(jiān)控器件還可以設(shè)置為其它光功率分析器件，此處不做限定。例如，由于本發(fā)明實施例提供的一體成型耦合模塊不存在偏振敏感特性，因此介質(zhì)空氣界面反射出的第五光信號，與介質(zhì)空氣界面折射出去的第三光信號，這兩束光功率是成固定比例的，例如比例關(guān)系為：5％：95％。若光監(jiān)控器獲取到了5％那部分光的功率為a，那么另外95％那部分光的功率就是(95/5)a＝19a。又如，由于本發(fā)明實施例提供的一體成型耦合模塊不存在偏振敏感特性，因此空氣介質(zhì)界面反射出的第六光信號，與空氣介質(zhì)界面折射出去的第六光信號，這兩束光功率是成固定比例的，例如比例關(guān)系為：5％：95％。若光監(jiān)控器獲取到了5％那部分光的功率為a，那么另外95％那部分光的功率就是(95/5)a＝19a。

在本發(fā)明的一些實施例中，激光器和/或光監(jiān)控器，貼裝在印制電路板(英 文全稱：Printed Circuit Board，英文簡稱：PCB)上。其中，激光器和/或光監(jiān)控器可以通過表面貼裝的形式貼在基板例如PCB板上。激光器和光監(jiān)控器在PCB上的具體位置，以及本發(fā)明實施例提供的一體成型耦合模塊和PCB的相對位置，可以結(jié)合具體的應(yīng)用場景來確定，此處不做限定。例如，一體成型耦合模塊，和光纖處于相同的水平方向上，激光器發(fā)射出去的第一光信號是垂直射向全內(nèi)反射面。

在本發(fā)明的一些實施例中，從一體成型耦合模塊射出的光信號射向光纖，該光纖可以是多模光纖或單模光纖，具體結(jié)合應(yīng)用場景來確定。并且光纖接口可以為朗訊連接器(英文全稱：Lucent Connector，英文簡稱：LC)，若接口固定也可以通過有源光纜(英文全稱：Active Optcal Cable，英文簡稱：AOC)來實現(xiàn)。

在本發(fā)明的一些實施例中，一體成型耦合模塊所使用的材料為耐高溫聚合物材料，如PEI，又如可以是聚酰亞胺(英文名稱：polyimide)，或聚砜(英文全稱：polysulfone)。

通過前述實施例對本發(fā)明的描述可知，一體成型耦合模塊包括：全內(nèi)反射面、介質(zhì)空氣界面和空氣介質(zhì)界面。其中，全內(nèi)反射面對激光器發(fā)射出去的第一光信號進行反射，形成第二光信號，第二光信號射向介質(zhì)空氣界面，介質(zhì)空氣界面對第二光信號進行折射，形成第三光信號，第三光信號從空氣射向空氣介質(zhì)界面，空氣介質(zhì)界面對第三光信號進行折射，形成第四光信號，第四光信號射向光纖。全內(nèi)反射面、介質(zhì)空氣界面和空氣介質(zhì)界面，三者之間的空間位置滿足如下關(guān)系：介質(zhì)空氣界面折射出第三光信號的折射角與射向空氣介質(zhì)界面的第三光信號的入射角相等，且第一入射面和第二入射面在空間上相互垂直，其中，第一入射面為射向介質(zhì)空氣界面的第二光信號和介質(zhì)空氣界面的法線形成的入射面，第二入射面為射向空氣介質(zhì)界面的第三光信號和空氣介質(zhì)界面的法線形成的入射面。由于介質(zhì)空氣界面對應(yīng)的第一入射面和空氣介質(zhì)界面對應(yīng)的第二入射面在空間上相互垂直，因此在介質(zhì)空氣界面引入的偏振噪音和在空氣介質(zhì)界面引入的偏振噪音在方向上是相反的，并且本發(fā)明實施例中介質(zhì)空氣界面折射出第三光信號的折射角與射向空氣介質(zhì)界面的第三光信號的入射角相等，這可以使得在介質(zhì)空氣界面引入的偏振 噪音和在空氣介質(zhì)界面引入的偏振噪音可以完全抵消，從而光信號在經(jīng)過本發(fā)明實施例提供的一體成型耦合模塊中的介質(zhì)空氣界面和空氣介質(zhì)界面之后不會引入偏振噪音，本發(fā)明實施例中介質(zhì)空氣界面和空氣介質(zhì)界面構(gòu)成的是偏振不敏感結(jié)構(gòu)，因此本發(fā)明實施例提供的一體成型耦合模塊在傳輸鏈路上傳輸光信號時具有更大的數(shù)據(jù)傳輸率和更長的傳輸鏈路長度。

為便于更好的理解和實施本發(fā)明實施例的上述方案，下面舉例相應(yīng)的應(yīng)用場景來進行具體說明。

本發(fā)明實施例中，一體成型耦合模塊中出傳輸光信號的過程如下：

步驟1、激光器發(fā)射出第一光信號；

步驟2、第一光信號在全內(nèi)反射面上發(fā)生反射，形成第二光信號；

步驟3、第二光信號射向介質(zhì)空氣界面，第二光信號在介質(zhì)空氣界面上發(fā)生折射，形成第三光信號；

步驟4、第三光信號射向空氣介質(zhì)界面，第三光信號在空氣介質(zhì)界面上發(fā)生折射，形成第四光信號，第四光信號射向光纖；

步驟5、第三光信號在空氣介質(zhì)界面上發(fā)生反射，形成第五光信號，第五光信號射向光監(jiān)控器，由光監(jiān)控器根據(jù)第五光信號監(jiān)控激光器發(fā)射第一光信號的光信號功率。

其中，步驟4和步驟5可以同時進行。

請參閱如圖6所示，為本發(fā)明實施例提供的一體成型耦合模塊的立體結(jié)構(gòu)圖。如圖7所示，為本發(fā)明實施例提供的一體成型耦合模塊的俯視圖，如圖8所示，為本發(fā)明實施例提供的一體成型耦合模塊的側(cè)視圖。在本發(fā)明實施例中，將貼裝在PCB上的VCSEL發(fā)出的垂直向上的光耦合到水平放置的多模光纖內(nèi)。并且需要用貼裝在PCB板上的MPD實時監(jiān)控從VCSEL發(fā)出的光功率。本發(fā)明實施例提供的一體成型耦合模塊，在輸出光信號中不引入額外的模噪音，或偏振噪音。

本發(fā)明實施例中，調(diào)整作為TIR面的面HIJK，調(diào)整后的面HIJK和面ABCD的空間位置可以使得VCSEL發(fā)出的垂直向上的發(fā)散光經(jīng)準直透鏡準直后的光線1經(jīng)TIR面反射后，反射光線2和面ABCD的法線組成的入射面，與折射光線3和面EFGH的法線組成的入射面相互垂直。面EFGH的折射光線4水平輸出經(jīng)匯 聚透鏡匯聚后耦合到多模光纖，面EFGH的反射光線5作為功率監(jiān)控用。本發(fā)明實施例中，面ABCD和面EFGH組成的結(jié)構(gòu)為偏振不敏感結(jié)構(gòu)。因而通過一體成型耦合模塊后，輸出光線6沒有引入額外的模噪音或偏振噪音。

接下來對本發(fā)明實施例中一體成型耦合模塊是偏振不敏感器件，且不會引入偏振噪音進行分析?？諝庀秲啥说慕橘|(zhì)空氣界面和空氣介質(zhì)界面各自本身對光的反射和折射是偏振敏感的。但可以通過本發(fā)明實施例中對介質(zhì)空氣界面和空氣介質(zhì)界面的合適調(diào)整，使得兩界面的入射面相互垂直。這樣兩界面的偏振特性可以相互補償，最終使得整個模塊是偏振不敏感的，不會對通過其中的光信號引入偏振噪音。

接下來對本發(fā)明實施例中一體成型耦合模塊不會引入模噪音進行分析。空氣隙兩端的介質(zhì)空氣界面和空氣介質(zhì)界面對包含在光束里的所有模式具有相同的反射和折射率，其中，模式是指從激光器發(fā)出來的光斑的性質(zhì)。也就是說，光信號通過上述界面時，只是整體的光功率會發(fā)生變化，而其中的模式分配組合保持不變。故而該模塊不會對通過其中的光信號引入模噪音。但是現(xiàn)有技術(shù)中存在的空間分光方案，不但會改變光功率，還會改變光束的模式分配組合，這樣就會引入模噪音。

本發(fā)明實施例提供的一體成型耦合模塊具有低成本的特點。一體成型耦合模塊不但省去了TO工藝多次耦合對準的工藝步驟，還省去了TO工藝里涉及到的多種分立物料，故而成本較低。

另外需說明的是，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現(xiàn)本實施例方案的目的。另外，本發(fā)明提供的裝置實施例附圖中，模塊之間的連接關(guān)系表示它們之間具有通信連接，具體可以實現(xiàn)為一條或多條通信總線或信號線。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下，即可以理解并實施。

綜上所述，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制； 盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：其依然可以對上述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。