專利名稱：使用激光器陣列的光復(fù)用的制作方法
使用激光器陣列的光復(fù)用
背景技術(shù)：
例如在計算機系統(tǒng)中，光數(shù)據(jù)速率連接性正在持續(xù)增加以滿足對于增加帶寬的消費者需求。作為示例，未來會要求光數(shù)據(jù)速率連接性以實現(xiàn)太赫茲范圍的帶寬。


圖1說明了光數(shù)據(jù)系統(tǒng)的示例。圖2說明了光波長復(fù)用系統(tǒng)的示例。圖3說明了光波長復(fù)用系統(tǒng)的另一示例。圖4說明了光波長/偏振復(fù)用系統(tǒng)的示例。圖5說明了光波長/偏振解復(fù)用系統(tǒng)的示例。圖6是說明用于復(fù)用光信號的方法的示例的流程圖。
具體實施例方式圖1說明了光數(shù)據(jù)系統(tǒng)10的示例。光數(shù)據(jù)系統(tǒng)10可以被結(jié)合到各種計算機系統(tǒng)中的任何一種中以傳輸數(shù)據(jù)。作為一個示例，可以將光數(shù)據(jù)系統(tǒng)實現(xiàn)為用于在計算機系統(tǒng)的光背板(例如， 波導(dǎo))上將數(shù)據(jù)作為光信號進(jìn)行發(fā)送的光傳輸系統(tǒng)。光數(shù)據(jù)系統(tǒng)10包括例如能夠被配置為計算機母板上的芯片的集成塊12。將多個(Y個)具有N個數(shù)據(jù)調(diào)制信號的組提供到集成塊，其中Y和N分別是大于二的正整數(shù)(Y表示組的數(shù)量，N表示給定組中的信號數(shù)量)。盡管在圖1的示例中，將Y個組中的每一個組表示為包括相同數(shù)量的N個光信號，但是不同的組可以包括不同數(shù)量的信號。在圖1的示例中，將數(shù)據(jù)調(diào)制信號說明為第一組中的數(shù)據(jù)調(diào)制信號D11到D1 N以及第N組中的數(shù)據(jù)調(diào)制信號Dy」到Dy N。作為示例，數(shù)據(jù)調(diào)制信號D1」到Dy N可以分別是用于對與分離數(shù)據(jù)信道的不同傳輸相對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼的單獨射頻(RF)數(shù)據(jù)信號。集成塊12包括一個或多個激光器陣列14。激光器陣列14可以包括具有激光器18的多個(Y個)組16。將每一個組16中的每一個激光器18說明為對于各自的數(shù)據(jù)調(diào)制信號分別以被說明為入1到入，的不同波長發(fā)射亮度。例如，這些波長可以彼此分隔開大于大約IOnm的間隔(例如，與粗波分復(fù)用中使用的間隔相對應(yīng))。因而，可以將每一個激光器18說明為發(fā)射在每一個組16中被說明為光信號OPT1到OPTn的光數(shù)據(jù)信號，每一個光信號OPT1到OPTn具有各自的波長λ i到λ Ν。此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，一個組16中的波長λ 到λ 1<可以與不同的組16中的波長Xjlj λΝ不同。而且，由于可以將數(shù)據(jù)調(diào)制信號D1JIj DyΝ提供為不同的信道信號，因此光信號OPT1到OPTn可以同樣代表關(guān)于彼此并且關(guān)于每一個組16不同的數(shù)據(jù)信道?？梢詫⒓す馄麝嚵?4實現(xiàn)為激光器的一個或多個陣列。作為示例，可以將激光器陣列14配置為單個二維激光器陣列或者多個一維激光器陣列，并且可以關(guān)于彼此布置在相同的面上?？梢詫⒓す馄?8配置為各種不同種類的激光器。作為示例，可以將激光器18配置為例如垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)的表面發(fā)射激光器，以使得將該激光器陣列實現(xiàn)為VCSEL的陣列。可選地，可以將激光器18實現(xiàn)為例如表面發(fā)射分布式反饋(DFB)激光器的DFB激光器。而且，可以將構(gòu)成激光器陣列14的激光器18的一個或多個陣列布置在相同的襯底上，或者將每一個陣列本身布置在與用于一個或多個其它陣列的襯底分開的相同襯底上。陣列14中的激光器18的這種布置可以實現(xiàn)占用小物理空間的低成本激光器，例如可以制造這種布置用于在相關(guān)聯(lián)的計算機系統(tǒng)中的限制空間中使用。光數(shù)據(jù)系統(tǒng)10還包括波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)20，其被配置以對于光數(shù)據(jù)信號OPT1到OPTn的每一個組16提供波分復(fù)用以使得對光數(shù)據(jù)信號OPT1到OPTn的每一個組16進(jìn)行組合以生成多信道光數(shù)據(jù)信號OPTmwu到OPTmux γ。然后將雙信道光數(shù)據(jù)信號OPTmwu到OPTmuxγ中的每一個提供到各自的光傳輸介質(zhì)22，其中可以將光傳輸介質(zhì)22配置為諸如一條或多條光纖或者一個或多個空心金屬波導(dǎo)之類的波導(dǎo)。在圖1的示例中，將多信道光數(shù)據(jù)信號OPTmuju到OPTmux y并且因而光傳輸介質(zhì)22說明為以I到Y(jié)進(jìn)行編號，并且因而與數(shù)據(jù)調(diào)制信號和激光器18的組16相同地進(jìn)行編號。與通過分離的傳輸介質(zhì)對光數(shù)據(jù)信號OPT1到OPTn中的每一個單獨進(jìn)行光傳輸相比較，對于光數(shù)據(jù)信號OPT1到OPTn的每一個組16進(jìn)行波分復(fù)用以生成多信道光數(shù)據(jù)信號OPTmux」到OPTmux γ會因而產(chǎn)生顯著的成本和空間降低。可以按照多種方式配置WDM系統(tǒng)20。例如，WDM系統(tǒng)20可以包括一組光學(xué)部件，該組光學(xué)部件被配置以對每一個組16中的光數(shù)據(jù)信號OPT1到OPTn進(jìn)行組合以使得它們與多信道光數(shù)據(jù)信號OPTmuxJ到OPTmux γ基本上同線地傳播。作為示例，WDM系統(tǒng)20可以包括被配置以反射每一個組16中的光信號OPT1到OPTn中的一個并且使該組16中的剩余光信號OPT1到OPTn通過的至少一個波分復(fù)用(WDM)濾波器。作為另一示例，每一個組16中的光數(shù)據(jù)信號OPT1到OPTn可以包括多對正交偏振的光數(shù)據(jù)信號。因而，波分復(fù)用系統(tǒng)20可以包括雙折射(S卩，走離(walk-off))晶體，將所述雙折射晶體配置為以光數(shù)據(jù)信號OPT1到OPTn中的一個在雙折射晶體的第一表面處的空間走離以及光數(shù)據(jù)信號 OPTx和OPTy在雙折射晶體的第二表面處的第二空間走離為基礎(chǔ)對光數(shù)據(jù)信號OPT1到0 1進(jìn)行組合，其中走離取決于各自信號的偏振狀態(tài)。例如，可以通過采用激光器陣列的偏振控制或者采用偏振結(jié)構(gòu)(例如，半波片)以對每一對光數(shù)據(jù)信號中的一個進(jìn)行正交偏振來控制每一個光數(shù)據(jù)信號的偏振狀態(tài)。此外，可以將WDM系統(tǒng)20實現(xiàn)為單個集成塊12以光學(xué)復(fù)用所述多個組16中的每一個組中的光信號。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以按照各種方式配置波分復(fù)用系統(tǒng)20。能夠?qū)崿F(xiàn)將WDM系統(tǒng)20實現(xiàn)在具有激光器18的集成塊12中以對直接來自一個或多個激光器陣列14的光信號執(zhí)行WDM，以使得不需要介于之間的光波導(dǎo)(例如，光纖)和相關(guān)聯(lián)的光耦合器。這樣的方案允許在具有共同襯底(例如，硅片)的集成塊12中制造整個系統(tǒng)，并且允許設(shè)計整個系統(tǒng)的尺寸為大約等于或者小于一個立方厘米。圖2說明了 WDM系統(tǒng)50的示例?？梢詫DM系統(tǒng)50實現(xiàn)為圖1的示例中的WDM系統(tǒng)20。因此，在下面的用于附加情景的圖2的示例的描述中，可以參照圖1的示例。在圖2的示例中，將整數(shù)N說明為4，以使得WDM系統(tǒng)50說明具有四個光數(shù)據(jù)信號OPT1到OPT4的單個組16的波分復(fù)用。WDM系統(tǒng)50包括被配置以基本上準(zhǔn)直分別由一組四個激光器54生成的光數(shù)據(jù)信號OPT1到OPT4的一組透鏡52。作為示例，激光器54可以分別與圖1的示例中的激光器18的給定組16相對應(yīng)。例如，可以將激光器54配置為諸如VCSEL的表面發(fā)射激光器，其分別是分離的各自一維激光器陣列或者一個二維激光器陣列(即，沿頁面的方向)中的多個激光器之一。因而，激光器54可以彼此之間和/或與該陣列中的其它激光器占用相同的襯底。可選地，可以將每一個激光器54本身實現(xiàn)為激光器陣列，例如，沿著與頁面正交的線路設(shè)置的VCSEL。WDM系統(tǒng)50包括反射器56、第一 WDM濾波器58、第二 WDM濾波器60和第三WDM濾波器62。作為示例，可以將WDM濾波器58、60和62配置為具有變化厚度的介電薄膜，例如，用于以波長為基礎(chǔ)選擇性地反射和通過光信號。在圖2的示例中，將反射器56以大致45°角布置在第一光數(shù)據(jù)信號OPT1的光路徑中以沿正交方向反射第一光數(shù)據(jù)信號0Ρ \。類似地，將WDM濾波器58、60和62分別以大致45°角布置在光數(shù)據(jù)信號OPT2、OPT3和OPT4的光路徑中?？梢詫DM濾波器58配置為僅反射波長λ 2，將第二 WDM濾波器60配置為僅反射波長λ 3,并且將第三WDM濾波器62配置為僅反射波長入4。在圖2的示例中，配置第一 WDM濾波器58以使從反射鏡56反射之后的第一光數(shù)據(jù)信號OPT1從其中通過并正交反射第二光數(shù)據(jù)信號0ΡΤ2。類似地，配置第二 WDM濾波器60以使第一光數(shù)據(jù)信號OPT1和第二光數(shù)據(jù)信號OPT2從其中通過并正交反射第三光數(shù)據(jù)信號0ΡΤ3。而且，配置第三WDM濾波器62以使光數(shù)據(jù)信號OPTpOPT2和OPT3從其中通過并正交反射第四光數(shù)據(jù)信號OPT4。因此，WDM濾波器58、60和62允許光數(shù)據(jù)信號OPT1到OPT4基本上同線地傳播。從而，光數(shù)據(jù) 信號OPT1和OPT4變?yōu)楸徊ǚ謴?fù)用以生成多信道光信號0ΡΤ χ。隨后，多信道光信號OPTmux可以經(jīng)過波導(dǎo)傳播。在一個不例中，可以將包含反射器56和濾波器58、60、62的結(jié)構(gòu)64實現(xiàn)為能夠?qū)⒍嘈诺拦庑盘朞PTmux傳播到期望目的地的波導(dǎo)(例如，空心金屬波導(dǎo))。例如，結(jié)構(gòu)64可以向光接收器或另一傳輸介質(zhì)提供多信道光信號0ΡΤ χ。如圖2所示，可以將WDM系統(tǒng)50與激光器54集成在公共封裝中以直接從各自激光器接收光信號，以使得不需要介于之間的光波導(dǎo)(例如，光纖等等)和相關(guān)聯(lián)的光耦合器。圖3說明了 WDM系統(tǒng)100的另一示例?？梢詫DM系統(tǒng)100配置為圖1的示例中的WDM系統(tǒng)20。因此，在下面的圖3的示例的描述中，將參照圖1的示例。在圖3的示例中，將整數(shù)N說明為4，以使得WDM系統(tǒng)100說明具有四個光數(shù)據(jù)信號OPn到OPt4的單個組16的波分復(fù)用。系統(tǒng)100同樣適用于可以大于或者小于4的其它數(shù)量的光信號。WDM系統(tǒng)100包括被配置以基本上準(zhǔn)直分別由一組各自激光器104生成的光數(shù)據(jù)信號OPT1到OPT4的一組透鏡102。作為示例，激光器104可以分別與圖1的示例中的激光器18的給定組16相對應(yīng)。例如，可以將激光器104配置為諸如VCSEL的表面發(fā)射激光器，其分別是分離的各自一維激光器陣列或者一個二維激光器陣列(即，沿與頁面正交的方向)中的多個激光器之一。因而，激光器104可以彼此之間和/或與各自陣列中的其它激光器占用相同的襯底。在圖3的示例中，WDM系統(tǒng)100包括關(guān)于激光器104以角度Θ取向的固體光學(xué)介質(zhì)106?？梢詫⒐腆w光學(xué)介質(zhì)106實現(xiàn)為具有小于大約IdB傳播損耗的光透射率的任何固體材料。固體光學(xué)介質(zhì)的示例包括玻璃和塑料材料。將第一 WDM濾波器108、第二 WDM濾波器110和第三WDM濾波器112分別可操作地耦接(例如，附接)到固體光學(xué)介質(zhì)106的第一表面114。將第一 WDM濾波器108布置在第一光數(shù)據(jù)信號OPT1的光路徑中，將第二 WDM濾波器110布置在第二光數(shù)據(jù)信號OPT2的光路徑中，并且將第三WDM濾波器112布置在第三光數(shù)據(jù)信號OPT3的光路徑中。在圖3的示例中，可以將WDM濾波器108配置為反射波長入2、入3和λ4。類似地，可以將第二 WDM濾波器110配置為反射波長入3和λ 4，并且可以將第三WDM濾波器112配置為僅反射波長入4。第四光數(shù)據(jù)信號0ΡΤ4在光學(xué)介質(zhì)106的第一表面114處折射。類似地，在第一、第二和第三光數(shù)據(jù)信號OPT1到0ΡΤ3通過各自的WDM濾波器108、110和112時，光數(shù)據(jù)信號OPT1到0ΡΤ3同樣分別在光學(xué)介質(zhì)106的第一表面114處折射。第四光數(shù)據(jù)信號OPT4在經(jīng)過光學(xué)介質(zhì)106傳播時從耦接到光學(xué)介質(zhì)106的第二表面118的反射鏡116反射?？梢栽O(shè)置角度Θ以使得第四光數(shù)據(jù)信號OPT4W反射鏡116反射到第三WDM濾波器112，其中可以配置第三WDM濾波器112以同樣反射第四光數(shù)據(jù)信號OPT4。因此，在第四光數(shù)據(jù)信號OPT4從第三WDM濾波器112反射時，光數(shù)據(jù)信號OPT3和OPT4基本上同線地經(jīng)過光學(xué)介質(zhì)106傳播。組合的第三和第四光數(shù)據(jù)信號OPT3和OPT4經(jīng)過光學(xué)介質(zhì)106傳播并從反射鏡116反射。所反射的組合的第三和第四光數(shù)據(jù)信號(^!^和OPT4W反射鏡116反射到第二 WDM濾波器110，其中可以配置第二 WDM濾波器110以同樣反射組合的第三和第四光數(shù)據(jù)信號OPT3和0ΡΤ4。組合的第三和第四光數(shù)據(jù)信號OPT3和OPT4與第二光數(shù)據(jù)信號OPT2進(jìn)行組合。因而，在組合的第三和第四光數(shù)據(jù)信號OPT3和OPT4從第二 WDM濾波器110反射時，光數(shù)據(jù)信號OPT2到OPT4基本上同線地經(jīng)過光學(xué)介質(zhì)106傳播。組合的第二、第三和第四光數(shù)據(jù)信號OPT2到OPT4經(jīng)過光學(xué)介質(zhì)106傳播并從反射鏡116反射。所反射的組合的第二、第三和第四光數(shù)據(jù)信號OPT2到OPT4從反射鏡116反射到第一 WDM濾波器108，其中可以配置第一 WDM濾波器108以同樣反射組合的第二、第三和第四光數(shù)據(jù)信號OPT2到OPT4,該組合的第二、第三和第四光數(shù)據(jù)信號OPT2到OPT4與第一光數(shù)據(jù)信號OPT1進(jìn)行組合。因而，在組合的第二、第三和第四光數(shù)據(jù)信號OPT2到OPT4從第一WDM濾波器108反射時，聚集的一組光數(shù)據(jù)信號OPT1到OPT4基本上同線地經(jīng)過光學(xué)介質(zhì)106傳播。因此，對光數(shù)據(jù)信號OPT1到OPT4進(jìn)行波分復(fù)用以生成多信道光信號OPT.。多信道光信號OPTmux在離開光學(xué)介質(zhì)106的第二表面118時進(jìn)行折射，并且隨后該多信道光信號OPTmux可以經(jīng)由準(zhǔn)直透鏡120進(jìn)入諸如光纖或空心金屬波導(dǎo)(例如，按照多?；蛘邌文７绞?的光傳輸介質(zhì)22中的一個內(nèi)。如圖3的示例所示，被配置以執(zhí)行波分復(fù)用的光學(xué)介質(zhì)可以經(jīng)由透鏡102直接從各自激光器接收光信號，以使得不需要介于之間的光波導(dǎo)(例如，光纖等等)和相關(guān)聯(lián)的光耦合器來執(zhí)行該復(fù)用。應(yīng)當(dāng)意識到，圖2和圖3示出了被配置用于傳輸光數(shù)據(jù)信號的源方。應(yīng)當(dāng)理解的是，可以使用基本相同的構(gòu)造來實現(xiàn)相對應(yīng)的接收器。可以經(jīng)過一個或多個光傳輸介質(zhì)(例如，波導(dǎo)或者光纖)來光學(xué)耦接相對應(yīng)的發(fā)射器和接收器，以例如形成光通信系統(tǒng)。由于可以根據(jù)共同的設(shè)計制造更大體積的發(fā)射器和接收器設(shè)備，因此這進(jìn)一步允許成本節(jié)約。
圖4說明了 WDM系統(tǒng)150的另一個示例?？梢詫DM系統(tǒng)150配置為圖1的示例中的波分復(fù)用系統(tǒng)20。因此，在下面的用于附加情景的圖4的示例的描述中，可以參照圖1的示例。在圖4的示例中，將表示光信道數(shù)量的整數(shù)N說明為4，但也可以使用其它數(shù)量N。示例系統(tǒng)150說明了具有四個光數(shù)據(jù)信號OPT1到OPT4的單個組的波分復(fù)用。通過附加地實現(xiàn)與波分復(fù)用結(jié)合的偏振復(fù)用，WDM系統(tǒng)150還能夠增加被一起復(fù)用的數(shù)據(jù)信道的數(shù)量(例如，兩倍的因子)。
與這里示出和描述的其它示例類似，系統(tǒng)150被配置以直接從各自激光器接收光信號，以使得不需要介于之間的光波導(dǎo)(例如，光纖等等)和相關(guān)聯(lián)的光耦合器來執(zhí)行所述復(fù)用，包括波分復(fù)用和偏振復(fù)用。例如，可以將系統(tǒng)150制造在單個集成封裝中，如本文示出和描述的。作為圖4的情景的進(jìn)一步示例，盡管可以將一個或者多個波導(dǎo)實現(xiàn)為本身用于各自波長的復(fù)用并且對組合后的信號進(jìn)行傳播的WDM系統(tǒng)的一部分，但是可以實現(xiàn)不具有介于之間的波導(dǎo)(例如不具有介于之間的光纖或耦合器)的WDM系統(tǒng)150。在圖4的示例中，WDM系統(tǒng)150包括被配置以生成第一對光數(shù)據(jù)信號OPTxi的第一對激光器152 ;被配置以生成第二對光數(shù)據(jù)信號OPTx2的第二對激光器154 ;被配置以生成第三對光數(shù)據(jù)信號OPTx3的第三對激光器156 ;以及被配置以生成第四對光數(shù)據(jù)信號OPTx4的第四對激光器158。由激光器152生成的光數(shù)據(jù)信號OPTxi能夠被分別單獨地調(diào)制并且可以具有相同的偏振和波長λ1 5類似地，分別由激光器154、156和158生成的光數(shù)據(jù)信號OPTx2到OPTx4能夠被分別單獨地調(diào)制并且可以分別具有相同的偏振和波長入2到λ4?？蛇x地，可以配置每一對激光器以按照相同的波長但是不同(例如，正交)的偏振來生成光信號。在圖4的示例中，將這些對激光器152、154、156和158基本上關(guān)于彼此平行地布置為相同基底上的二維陣列的一部分。例如，可以將激光器152、154、156和158配置為例如在VCSEL的一個或多個陣列中實現(xiàn)的VCSEL的表面發(fā)射激光器。作為進(jìn)一步的示例，WDM系統(tǒng)150可以包括雙折射(即，走離)晶體160。雙折射晶體160包括分別耦接到雙折射晶體160的第一表面166的半波片162和玻璃間隔件164。將半波片162布置在多對光數(shù)據(jù)信號OPTxi到OPTx4中的每一對中的一個光數(shù)據(jù)信號的光路徑中，并且將玻璃間隔件164布置在多對光數(shù)據(jù)信號OPTxi到OPTx4中的每一對中的另一個光數(shù)據(jù)信號的光路徑中。作為替代的低成本示例，可以省去半波片并且可以通過激光器152和154控制光信號的偏振狀態(tài)。例如,可以實現(xiàn)其中激光器152和154的每一對具有正交偏振狀態(tài)的VCSEL的陣列?？梢苑謩e從多對激光器152、154、156和158向耦接到半波片162和玻璃間隔件164并且對光數(shù)據(jù)信號OPTxi到OPTx4進(jìn)行準(zhǔn)直的透鏡陣列168發(fā)射光數(shù)據(jù)信號OPTxi到OPTx40玻璃間隔件164對各自 光數(shù)據(jù)信號OPTxi到OPTx4基本上不具有偏振效果。半波片162旋轉(zhuǎn)光數(shù)據(jù)信號OPTxi到OPTx4的偏振以生成相對于光信號OPTxi到OPTx4具有正交偏振的光數(shù)據(jù)信號OPTyi到OPTn?？蛇x地，可以從WDM系統(tǒng)150中省去半波片162，多對激光器152、154、156和158中的每一對中的各自一個激光器直接生成具有與每一個各自對中的另一個激光器正交的偏振的光信號OPTyi到0ΡΤγ4?？梢詫㈦p折射晶體160配置作為各向異性光學(xué)介質(zhì)構(gòu)造以使具有異常偏振狀態(tài)之一(例如沿X方向)的光信號以距離入射角的預(yù)定角度走離。相比而言，其它光信號(例如，在y方向上具有普通偏振)則不經(jīng)歷走離。因而，在圖4的示例中，位于第一表面166和第二表面170的每一個處的光數(shù)據(jù)信號OPTxi到OPTx4以預(yù)定角度經(jīng)歷走離，并且光數(shù)據(jù)信號OPTyi到OPTy4在基本不具有走離的情況下通過。例如，在通過半波片162時，光數(shù)據(jù)信號OPTyi到OPTy4在基本不具有折射效果的情況下通過雙折射晶體160，以使得光數(shù)據(jù)信號OPTyi到OPTy4能夠直線地經(jīng)過雙折射晶體160傳播。然而，在通過玻璃間隔件164時，正交偏振的光數(shù)據(jù)信號OPTxi到OPTx4在雙折射晶體160的第一表面164和第二表面170 二者處均發(fā)生走離，以使得正交偏振的光信號被復(fù)用到一起。
可以以光數(shù)據(jù)信號OPTxi到OPTx4的走離為基礎(chǔ)選擇雙折射晶體160的厚度。因而，多對光數(shù)據(jù)信號OPTxi和0PTY1、OPTx2和0PTY2、OPTx3和0ΡΤΥ3、以及OPTx4和OPTy4分別從雙折射晶體160的第二表面170基本上同線地進(jìn)行傳播。因此，在離開耦接到雙折射晶體160的第二表面170的透鏡陣列172時，多對光數(shù)據(jù)信號OPTxi和0ΡΤΥ1、0ΡΤΧ2和0ΡΤΥ2、0ΡΤΧ3和OPTy3、以及0PTxjP OPTy4中的每一對分別被偏振復(fù)用以生成分別具有波長Ajlj入4的雙信道光信號OPTxyi到OPTxy4。復(fù)用系統(tǒng)150還包括可以根據(jù)這里示出和描述的示例的任意一個實現(xiàn)的WDM復(fù)用器。在圖4的示例中，與圖2類似地實現(xiàn)復(fù)用系統(tǒng)。簡單而言，與圖2的示例中的WDM系統(tǒng)50類似，WDM復(fù)用器包括反射鏡174、被配置以僅反射波長λ 2的第一 WDM濾波器176、被配置以僅反射波長λ 3的第二 WDM濾波器178、以及被配置以僅反射波長λ 4的第三WDM濾波器180。因而，在圖4的示例中，第一 WDM濾波器176使從反射鏡174反射之后的第一雙信道光數(shù)據(jù)信號OPTxyi從其中通過并且正交反射第二雙信道光數(shù)據(jù)信號OPTm。類似地，將第二 WDM濾波器178配置為使第一和第二雙信道光數(shù)據(jù)信號OPTxyi和OPTxy2從其中通過并且正交反射第三光數(shù)據(jù)信號OPTxy3。而且，將第三WDM濾波器180配置為使雙信道光數(shù)據(jù)信號OPTxyi到OPTxy3從其中通過并且正交反射第四光數(shù)據(jù)信號0PTXY4。因此，雙信道光數(shù)據(jù)信號OPTxyi到OPTxy4變?yōu)楸徊ǚ謴?fù)用以生成多信道光信號0ΡΤ χ。因此，由于X和Y偏振的復(fù)用以及波長λ工到λ 4的復(fù)用，多信道光信號OPTmux可以沿著波導(dǎo)182基本上同線地傳播八個分離的數(shù)據(jù)承載信道。例如，第一 WDM濾波器176被配置為僅反射波長λ 2，第二 WDM濾波器178被配置為僅反射波長λ 3，以及第三WDM濾波器180。隨后，多信道光信號OPTmux可以進(jìn)入到例如光纖或波導(dǎo)(例如，按照多模方式)的光傳輸介質(zhì)(例如，圖1的傳輸介質(zhì)22)中的一個。與圖2的示例類似，波導(dǎo)可以包括反射鏡174以及各自濾波器176、178和180的布置，這些部件可以被安裝在波導(dǎo)(例如，空心金屬波導(dǎo))184內(nèi)。應(yīng)當(dāng)理解的是，由于可以將圖2到圖4的各自示例中的波分復(fù)用系統(tǒng)50、100和150實現(xiàn)在集成封裝12 中，因此波分復(fù)用系統(tǒng)50、100和150的光學(xué)部件可以分別被配置作為用于一個或多個激光器陣列14中的每一個激光器18的單個部件。例如，反射鏡56、116 和 174，WDM 濾波器 58、60、62、108、110、112、176、178 和 180，光學(xué)介質(zhì) 106 以及雙折射晶體160可以各自被分別配置作為具有足夠尺寸以被實現(xiàn)用于激光器陣列14的各自激光器18的每一個組16的單個光部件。結(jié)果，能夠以明顯低的成本制造光數(shù)據(jù)系統(tǒng)10的集成封裝12。而且，應(yīng)當(dāng)理解的是，波分復(fù)用系統(tǒng)50、100和150可以包括被配置以將由激光器18的各自組16生成的光數(shù)據(jù)信號OPT1到OPT4引導(dǎo)到各自光部件的不同和/或附加的光學(xué)元件。例如，可以省去半波片，并且取而代之地采用被配置以生成直接具有期望正交偏振狀態(tài)的信號的激光器。圖5說明了光解復(fù)用系統(tǒng)200的示例。可以在目的地設(shè)備處實現(xiàn)光解復(fù)用系統(tǒng)200，例如，光解復(fù)用系統(tǒng)200可以光耦合到相關(guān)聯(lián)的計算機系統(tǒng)的背板。作為示例，對于圖4的不例的光復(fù)用系統(tǒng)150的上面不例,光解復(fù)用系統(tǒng)200可以位于光傳輸介質(zhì)(例如，圖1的示例中的介質(zhì)22)的遠(yuǎn)端上的光接收器處。解復(fù)用系統(tǒng)200包括反射鏡202、被配置以僅反射波長λ 2的第一 WDM濾波器204、被配置以僅反射波長λ 3的第二 WDM濾波器206、以及被配置以僅反射波長λ 4的第三WDM濾波器208。因而，在圖5的示例中，將第三WDM濾波器208配置為從多信道光數(shù)據(jù)信號OPTmux中分離出雙信道光信號0ΡΤΧΥ4。將第三WDM濾波器208配置為使雙信道光數(shù)據(jù)信號OPTxyi到OPTxy3從其中通過并且沿正交方向反射雙信道光數(shù)據(jù)信號0ΡΤΧΥ4。類似地，第一和第二 WDM濾波器204和206分別從多信道光數(shù)據(jù)信號OPTmux中分離出雙信道光信號OPTxy2和OPTxy3，因而留下雙信道光信號OPTm。經(jīng)由反射鏡202正交反射雙信道光信號OPTxyi。因而，對多信道光數(shù)據(jù)信號OPTmux進(jìn)行波分復(fù)用以生成雙信道光信號OPTxyi到0ΡΤΧΥ4?？梢詫⒎瓷溏R202和各自濾波器204、206和208的布置安裝在波導(dǎo)(例如，空心金屬波導(dǎo))209內(nèi)，波導(dǎo)209可以是接收多信道光數(shù)據(jù)信號OPTmux的光傳輸介質(zhì)。將每一個雙信道光信號OPTxyI到OPTxy4提供到耦接到雙折射晶體214的第一表面212的透鏡陣列210。雙折射晶體214可以被配置以便以光數(shù)據(jù)信號OPT5^P OPTy的各自偏振為基礎(chǔ)，使光數(shù)據(jù)信號OPTxi到OPTx4在第一表面212和第二表面216的每一個處經(jīng)歷預(yù)定量的走離并且使光數(shù)據(jù)信號OPTyi到OPTy4在基本上沒有走離的情況下通過。光數(shù)據(jù)信號OPTxi到OPTx4和OPTyi到OPTy4的各自對經(jīng)由透鏡陣列218離開雙折射晶體214。因此，經(jīng)由雙折射晶體214對雙信道光信號OPTm到0ΡΤΧΥ4，并且因而對多信道光數(shù)據(jù)信號OPTmux進(jìn)行偏振解復(fù)用以生成光數(shù)據(jù)信號OPTxi到OPTx4和OPTyi到OPTy4。光數(shù)據(jù)信號OPTxi到OPTx4和OPTyi到OPTy4可以由一組光電二極管220接收，其中該組光電二極管220可以被配置以將光數(shù)據(jù)信號OPTxi到OPTx4和OPTyi到OPTy4轉(zhuǎn)換為能夠被進(jìn)一步濾波和/或處理的各自電數(shù)據(jù)信號?？紤]到上面描述的前述結(jié)構(gòu)和功能特征，參照圖6將更容易理解示例方法。盡管出于簡化解釋簡單的目的而將圖6的方法示出并描述為串行執(zhí)行，但是應(yīng)該理解和意識到的是，本發(fā)明并不局限于所說明的順序，由于在其它實施例中，一些實施例可以按照與本文示出和描述的不同順序 發(fā)生和/或與這里示出和描述的同時發(fā)生。圖6說明了用于對光信號進(jìn)行復(fù)用的方法250的示例。在252處，對表面發(fā)射激光器(例如，圖2中的激光器54)的至少一個陣列進(jìn)行調(diào)制以發(fā)射多組光數(shù)據(jù)信號。所述多組中的每一個組中的每一個光數(shù)據(jù)信號具有不同的波長。在254處，從波分復(fù)用(WDM)濾波器(例如，圖2的濾波器58)反射所述多組光數(shù)據(jù)信號中的每一組中的具有第一光波長的第一光數(shù)據(jù)信號。在256處，所述多組光數(shù)據(jù)信號中的每一組中的具有與第一波長不同的各自波長的至少一個剩余光數(shù)據(jù)信號通過WDM濾波器(例如，圖2的濾波器58)。上面描述了一些實例。當(dāng)然，不可能描述部件或方面的每一個可能組合，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該意識到，許多進(jìn)一步的組合和排序時可能的。因此，本發(fā)明意在涵蓋落入本申請，包括所附權(quán)利要求，的保護范圍內(nèi)的所有這樣的改變、修改和變形。此外，在說明書或權(quán)利要求是中使用“一個(a)”、“某個(an)”、“第一”或者“另一”元素或其等同物的地方，應(yīng)當(dāng)將其解釋為一個或者多個一個這樣的冤死，其既不要求也不排除兩個或者更多的這樣的元素。
權(quán)利要求
1.一種集成的光數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)(10)，包括: 通過多個調(diào)制信號進(jìn)行調(diào)制以提供多組光數(shù)據(jù)信號的激光器(18)的陣列(14)，所述多組中的每一個組中的每一個光數(shù)據(jù)信號具有不同的波長；以及 波分復(fù)用系統(tǒng)(20)，用于對所述多組光數(shù)據(jù)信號中的每一組進(jìn)行組合以生成經(jīng)由各自光傳輸介質(zhì)(22)從所述集成的光數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)(10)傳輸?shù)亩鄠€多信道光數(shù)據(jù)信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述波分復(fù)用系統(tǒng)(20)包括具有耦接有波分復(fù)用(WDM)濾波器(108)的第一表面(114)的固體光學(xué)介質(zhì)(106)，所述固體光學(xué)介質(zhì)(106)關(guān)于所述激光器(18)的陣列(14)以某一角度取向，以通過從耦接到所述固體光學(xué)介質(zhì)(106)的與所述第一表面(114)分隔開并且相對的第二表面(118)的反射鏡(116)反射光數(shù)據(jù)信號，并且通過從所述WDM濾波器(108)反射附加的光數(shù)據(jù)信號來組合所述多組光數(shù)據(jù)信號中的每一組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述多組光數(shù)據(jù)信號中的每一組包括多對正交偏振的光數(shù)據(jù)信號，所述多對正交偏振的光數(shù)據(jù)信號中的每一對具有多個不同的波長，其中所述波分復(fù)用系統(tǒng)(20)包括: 雙折射晶體(160)，用于在第一表面(166)處以并行布置的方式接收所述多對正交偏振的光數(shù)據(jù)信號中的每一對，并且通過使所述多對正交偏振的光數(shù)據(jù)信號中的每一對中的第一信號在所述第一表面(166)和與所述第一表面(166)分隔開并且相對的第二表面(170)處走離來組合所述多對正交偏振的光數(shù)據(jù)信號中的每一對；以及 波分復(fù)用(WDM)濾波器(176)，用于反射所述多個光數(shù)據(jù)信號中的所述多對正交偏振的光數(shù)據(jù)信號中具有第一波長的第一對并且使所述多對正交偏振的光數(shù)據(jù)信號中具有與所述第一波長不同的各自波長的剩余對通過。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，還包括: 與所述雙折射晶體(160)集成耦接的偏振結(jié)構(gòu)(162)，用于使從所述激光器(18)的陣列(14)發(fā)射的多對光數(shù)據(jù)信號中的每一對中的第一光數(shù)據(jù)信號正交偏振，以分別提供所述多對正交偏振的光數(shù)據(jù)信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述波分復(fù)用系統(tǒng)(20)包括集成的光學(xué)部件(58),所述集成的光學(xué)部件(58 )具有尺寸以使得所述多組光數(shù)據(jù)信號中的每一組入射在所述集成的光學(xué)部件(58)上用于生成所述多個多信道光數(shù)據(jù)信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述激光器(18)的陣列(14)是具有共同襯底的表面發(fā)射激光器(18)的陣列(14)，所述陣列(14)是一維陣列或者二維陣列中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述表面發(fā)射激光器(18)是垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述表面發(fā)射激光器(14)包括激光器(18)的二維陣列(14)，其中在所述陣列(14)的給定方向上的一對激光器(18)具有相同的波長以及基本上正交的偏振狀態(tài)。
9.一種用于對光信號進(jìn)行復(fù)用的方法(250)，所述方法包括: 對表面發(fā)射激光器(18)的陣列(14)進(jìn)行調(diào)制以發(fā)射多組光數(shù)據(jù)信號，所述多組中的每一個組中的每一個光數(shù)據(jù)信號具有不同的波長； 從波分復(fù)用(WDM)濾波器(58)反射所述多組光數(shù)據(jù)信號中的每一組中的具有第一波長的第一光數(shù)據(jù)信號；并且 使所述多組光數(shù)據(jù)信號中的每一組中的具有與所述第一波長不同的各自波長的剩余光數(shù)據(jù)信號經(jīng)過所述WDM濾波器(58)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括: 從耦接到以關(guān)于所述表面發(fā)射激光器(18)的陣列(14)的某一角度取向的固體光學(xué)介質(zhì)(106)的第一表面(114)的反射鏡(116)反射所述多組光數(shù)據(jù)信號中的每一組中的所述剩余光數(shù)據(jù)信號，所述第一表面(114)與耦接有所述WDM濾波器(108 )的第二表面(118 )分隔開并且相對以使得朝向所述WDM濾波器(108)反射第二數(shù)據(jù)信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括: 將所述多組光數(shù)據(jù)信號生成為包括多對正交偏振的光數(shù)據(jù)信號，所述多對正交偏振的光數(shù)據(jù)信號中的每一對具有多個不同的波長；以及 對所述多組光數(shù)據(jù)信號中的每一組中的所述多對正交偏振的光數(shù)據(jù)信號中的每一對進(jìn)行組合，其中反射所述第一光數(shù)據(jù)信號包括反射所述多組光數(shù)據(jù)信號中的每一組中的所述多對正交偏振的光數(shù)據(jù)信號中的具有第一波長的第一對光數(shù)據(jù)信號，并且其中使所述剩余的光數(shù)據(jù)信號經(jīng)過包括使所述多組光數(shù)據(jù)信號中的每一組中分別具有與所述第一波長不同的波長的剩余對的正交偏振的光數(shù)據(jù)信號經(jīng)過。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括: 以并行排列的方式將所述多對正交偏振的光數(shù)據(jù)信號中的每一對直接從所述表面發(fā)射激光器(18)的陣列(14)發(fā)射到雙折射晶體(160)的第一表面(166)上； 使所述多對正交偏振的光數(shù)據(jù)信號中的每一對中的第一信號在所述雙折射晶體(160)的所述第一表面(166)和與所述`第一表面(166)分隔開并且相對的第二表面(170)中的每一個處走離，以對所述多組光數(shù)據(jù)信號中的每一組中的所述多對正交偏振的光數(shù)據(jù)信號的每一對進(jìn)行組合。
13.一種集成的光數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)(10)，包括: 垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL) (18)的陣列(14)，所述VCSEL (18)的陣列(14)通過多個調(diào)制信號進(jìn)行調(diào)制以提供多個光數(shù)據(jù)信號，所述多個光數(shù)據(jù)信號中的每一個具有不同的波長，所述VCSEL (18)的陣列(14)是二維陣列(14)和多個一維陣列(14)中的一種，所述VCSEL (18)的陣列(14)具有共同襯底；以及 波分復(fù)用系統(tǒng)(20)，用于直接接收并組合所述多個光數(shù)據(jù)信號中的每一個以生成多信道光數(shù)據(jù)信號，其中所述VCSEL (18)的陣列(14)和所述波分復(fù)用系統(tǒng)(20)被布置在集成封裝中。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述波分復(fù)用系統(tǒng)(20)包括空心金屬波導(dǎo)(64),所述空心金屬波導(dǎo)(64)是傳播所述多信道光數(shù)據(jù)信號的光傳輸介質(zhì)(22)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述多個光數(shù)據(jù)信號包括多對正交偏振的光數(shù)據(jù)信號，所述多對正交偏振的光數(shù)據(jù)信號中的每一對具有不同的波長，其中所述波分復(fù)用系統(tǒng)(20)包括雙折射晶體(160)以按照并行布置的方式在第一表面(166)處接收所述多對正交偏振的光數(shù)據(jù)信號中的每一對，并且通過使所述多對正交偏振的光數(shù)據(jù)信號中的每一對中的第一信號在所述第一表面(166)和與所述第一表面(166)分隔開并且相對的第二表面(170)處走離來組合所述多對正交偏振的光數(shù)據(jù)信號中的每一對。
全文摘要
公開一種光數(shù)據(jù)系統(tǒng)(10)和方法(250)。所述系統(tǒng)(10)可以是包括通過多個調(diào)制信號進(jìn)行調(diào)制以提供多組光數(shù)據(jù)信號的激光器(18)的陣列(14)的集成的光數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。所述多組中的每一個組中的每一個光數(shù)據(jù)信號具有不同的波長。所述系統(tǒng)(10)還可以包括波分復(fù)用系統(tǒng)(20)以對所述多組光數(shù)據(jù)信號中的每一組進(jìn)行組合以生成分別經(jīng)由多個光傳輸介質(zhì)(22)進(jìn)行傳輸?shù)亩鄠€多信道光數(shù)據(jù)信號。
文檔編號H04B10/2581GK103201969SQ201080070031
公開日2013年7月10日 申請日期2010年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月8日
發(fā)明者W·V.·索林, M·R·T·譚, S·V·馬塔爾 申請人:惠普發(fā)展公司，有限責(zé)任合伙企業(yè)