多信道光耦合器

相关申请

本申请要求于2018年2月5日提交的编号为62/626,462的美国临时专利申请的优先权权益，该美国临时专利申请的全部公开内容出于各种目的通过引用并入本文中。

技术领域

本申请大体上涉及光通信领域，且更特别地涉及将多个光信道(例如，波长)耦合到两个或更多个光纤上的装置。

背景技术

在波分复用光通信系统中，许多不同的光学波长载波在单个光纤中提供独立的通信信道。未来的计算和通信系统对通信链路带宽提出越来越高的要求。众所周知，光纤提供的带宽比常规同轴通信要高得多。此外，光纤波导中的单个光信道使用的光纤带宽非常小—典型为几十太赫(THz)中的几千兆赫(GHz)。通过将不同光学波长的若干信道传输到光纤中—典型地称为“波分复用”或“WDM”—可更有效地使用该带宽。

在典型的操作中，光学多路复用装置(也称为“光耦合器”)将具有变化的光学频率或等效波长的多个光信号组合或分离。此类光学多路复用装置可用于多模式和信号模式的光纤数据通信和电信的密集波分复用和粗波分复用(DWDM和CWDM)两者。可将多波长光源组合到一个光路上进行传输，或可将在单个光路上传播的多波长光分为多个窄光谱带，这些窄光谱带可聚焦到单独光纤载体或检测器上。

当前的光耦合器可构造成与带有波长复用的光源的单个光纤一起操作。此类装置的示例在编号为6,201,908的美国专利中描述。然而，许多应用使用多个光纤。此类应用包括骨干网和建筑物布线。还可需要多个光纤来促进安全信息与其它安全或非安全信息的分离。在此类情况下，对于光纤中的每个，都需要光耦合器。光耦合器的每个光纤分离的一个益处是，可有效减小或最大限度地减小相应光纤上信号之间的串扰。“串扰”通常是指在第一信道上带有的信号的一部分，该信号在以某种方式接近第一信道的第二信道上表现为不期望的噪声和/或干扰。

然而，由于每个光纤连接需要单独的光学和电子构件，关于此类布置的显著缺点或问题包括额外的尺寸和成本。因此，使用用于多光纤应用的改进的光耦合器设计来解决这些情况和/或问题中的至少一些是有益的。

发明内容

因此，为了解决这些情况和/或问题中的至少一些，根据本公开内容的某些示例性实施例可提供高度集成的多信道光耦合器，其信道之间的串扰量减小，例如不超过-10dB。因而，根据本公开内容的方法、系统、装置和计算机可读介质的示例性实施例可大大优于包括本文中所论述的示例性应用在内的各种已知应用中的常规方法、技术和系统。

本公开内容的某些示例性实施例包括用于多个光纤的光耦合器，该光耦合器包括：模制的耦合模块，该模制的耦合模块包括第一表面、第二表面、透镜阵列容置部以及用于多个光纤的端部的一个或多个光纤容置部；光学布置，包括：带有反射涂层的特定表面，以及与该特定表面相反且带有多个光学滤波器的另外的表面，每个光学滤波器构造成使由耦合到光纤容置部的一个或多个光纤所带有的单个波长通过。光耦合器还可包括第一透镜阵列，第一透镜阵列与透镜阵列容置部一起布置，使得第一透镜阵列中的每个透镜至少经由反射涂层与多个光学滤波器以及在光纤容置部中特定的一个内与对应于特定光纤端部的位置光学对准。光耦合器还可包括第二透镜阵列，该第二透镜阵列与模制的耦合模块的第二表面一起布置，使得第二透镜阵列的每个透镜与光学滤波器中对应的一个光学对准。在此类实施例中，光学块、第一透镜阵列和第二透镜阵列中的至少一个可构造成使得光耦合器在由多个光学滤波器传送的光学波长中的任一个上产生不超过-10dB的串扰。

在一些示例性实施例中，光耦合器还可包括一个或多个光束反射器，光束反射器与模制的耦合模块的第二表面一起布置，使得第一透镜阵列经由一个或多个光束反射器和反射涂层与多个光学滤波器光学对准。在一些示例性实施例中，光学块的另外的表面安装到模制的耦合模块的第一表面，使得第一透镜阵列仅经由反射涂层与多个光学滤波器光学对准。

在一些示例性实施例中，第一阵列可构造成使得第一阵列中的每个透镜相对于从对应光纤接收的光不准直。在一些示例性实施例中，第一阵列中的每个透镜聚焦从对应光纤接收的光。

在其它示例性实施例中，光学块可构造成使得另外的表面带有基本不透明的涂层，该涂层具有覆盖区，该覆盖区基本围绕多个光纤的周边且基本覆盖多个光纤之间的任何中间间隙而基本不干扰通过多个光学滤波器的直接光路。在一些示例性实施例中，多个光学滤波器可布置成阵列，该阵列包括对应于多个光纤的多行和对应于每个光纤所带有的多个光学波长的多列。在一些示例性实施例中，特定列的所有光学滤波器可构造成传送相同的光学波长。在其它示例性实施例中，特定列的光学滤波器的子集可构造成传送与特定列的光学滤波器的不同子集不同的光学波长。

在一些示例性实施例中，第二阵列中的每个透镜相对于从对应光学滤波器接收的光不准直。在一些示例性实施例中，第二阵列中的每个透镜扩展从对应光学滤波器接收的光。

在一些示例性实施例中，第一表面和第二表面可基本平行，且第二透镜阵列可包括多个离轴的非球面透镜。在其它示例性实施例中，第一表面和第二表面可基本不平行，且第二透镜阵列可包括多个轴上的非球面透镜。

在一些示例性实施例中，光耦合器可构造成耦合八个光纤，每个光纤带有至少两个光学波长。在一些示例性实施例中，光耦合器可构造成耦合十二个光纤，每个光纤带有至少两个光学波长。在一些示例性实施例中，光耦合器可构造成耦合两个光纤，每个光纤带有至少四个光学波长。

在一些示例性实施例中，光学布置包括光学块，该光学块具有特定表面和在相反面上的另外的表面，其中光学块的另外的表面安装到模制的耦合模块的第一表面。在一些示例性实施例中，模制的耦合模块包括其上可安装多个光学滤波器的另外的表面。在此类实施例中，可将带有反射涂层的特定表面安装到模制的耦合模块的第一表面，使得可在反射涂层与多个光纤之间存在腔。

在一些示例性实施例中，光耦合器可包括多个光学插件，每个光学插件耦合到包括第一阵列的特定透镜，且定位成在特定透镜与耦合到一个或多个光纤容置部的对应光纤的端部之间光学对准。在一些示例性实施例中，一个或多个光纤容置部可构造成与多个多模光纤配合，多模光纤的相应端部抛光成相对于光纤的相应的纵向轴线成小于或等于85度的角度。

在一些示例性实施例中，一个或多个光纤容置部包括多个光纤插芯(stub)，其中每个插芯对应于多个多模光纤中的特定光纤，且其中每个插芯具有以特定角度抛光来与对应特定光纤的抛光端部配合的端部。在一些示例性实施例中，光纤容置部中的至少一个可包括套圈，该套圈构造成接收两个多模光纤的端部。在一些示例性实施例中，光耦合器可包括至少一个固持夹，该至少一个固持夹构造成以基本固定的布置将光耦合器固定到插入其中的一个或多个光纤。

在一些示例性实施例中，第一透镜阵列可插入透镜阵列容置部内。在其它示例性实施例中，第一透镜阵列可在透镜阵列容置部内一体地形成。在一些示例性实施例中，第二透镜阵列可安装到模制的耦合模块的第二表面。在其它示例性实施例中，第二透镜阵列可与模制的耦合模块的第二表面一体地形成。

其它示例性实施例包括波分复用器，其包括光耦合器的一个或多个实施例，且还包括基板；以及多个光源，其安装到基板且构造成使得每个光源与第二阵列的对应透镜光学对准。其它示例性实施例包括波分解复用器，其包括光耦合器的一个或多个实施例，且还包括基板；以及多个光电二极管，其安装到基板且构造成使得每个光电二极管与第二透镜阵列的对应透镜光学对准。

其它示例性实施例包括波分发送器/接收器，其包括光耦合器的一个或多个实施例，且还包括基板；多个光电二极管，其安装到基板且构造成使得每个光电二极管与第二透镜阵列的第一部分的对应透镜光学对准；以及多个光源，其安装到基板且构造成使得每个光源与第二透镜阵列的第二部分的对应透镜光学对准。其它示例性实施例可包括光纤到光纤的复用器/解复用器，该光纤到光纤的复用器/解复用器包括光学基板的一个或多个实施例，且还包括基板和安装到该基板的另外的多个光纤容置部，使得在另外的光纤容置部中的每个内，对应于光纤端部的位置与第二透镜阵列的对应透镜光学对准。

在阅读本公开内容的示例性实施例的以下详细描述(当结合所附权利要求书)时，本公开内容的示例性实施例的这些和其它目的、特征和优点将变得显而易见。

附图说明

通过结合附图(其示出说明性实施例)的以下详细描述，本公开内容的其它目的、特征和优点将变得显而易见，在附图中：

图1是根据本公开内容的一个或多个示例性实施例的用于将八波长(8λ)光信号分离成八个单独的光信号的示例性光耦合器的截面侧视图；

图2是包括图1中示出的示例性光耦合器的示例性光学布置(例如，光学块)的截面侧视图；

图3是根据本公开内容的一个或多个示例性实施例的示例性光学布置的等距底视图，该示例性光学布置可用于将来自两个光纤的每个的四波长(4λ)光信号分离为八个单独的光信号；

图4是图3中示出的示例性光学布置的特定实施例的底视图；

图5是根据本公开内容的一个或多个示例性实施例的示例性双光纤光耦合器的等距顶视图，该光耦合器包括外壳体且并入诸如图3或图4中示出的光学布置；

图6是示出根据本公开内容的一个或多个示例性实施例的由图5所示出的示例性双光纤光耦合器的内部的截面侧视图；

图7是根据本公开内容的一个或多个示例性实施例的示例性双光纤光耦合器的等距前视图，该光耦合器包括外壳体且并入诸如图3或图4中示出的光学布置；

图8是根据本公开内容的一个或多个示例性实施例的示例性双光纤光耦合器的等距底视图，该光耦合器包括外壳体且并入诸如图3或图4中示出的光学布置；

图9是根据本公开内容的一个或多个示例性实施例的具有成角面或斜面的套圈的等距视图；

图10是根据本公开内容的一个或多个示例性实施例的并入成角度的套圈和成角度的光纤插芯的光耦合器的截面图；

图11(包括图11A-B)示出根据本公开内容的一个或多个示例性实施例的示例性光耦合器的两个视图，该示例性光耦合器包括以备选构造安装的光学布置；

图12是根据本公开内容的一个或多个示例性实施例的并入包括腔的光学布置的光耦合器组件的截面侧视图；

图13是示出根据本公开内容的一个或多个示例性实施例的对应于图12的组装的光耦合器的操作原理的截面侧视图；

图14是根据本公开内容的一个或多个示例性实施例的示例性光学布置的等距顶视图，该示例性光学布置可用于将来自八(8)个光纤中的每个的两波长(2λ)光信号分离为16个单独的光信号；

图15是图14中示出的示例性光学布置的特定实施例的顶视图；以及

图16是可用于各种光学布置的示例性光耦合器组件的等距顶视图，其包括对应于图14和图15的实施例；

图17是并入诸如对应于图14和图15的示例性实施例的光学布置的示例性光耦合器组件的等距顶视图；

图18是根据本公开内容的一个或多个示例性实施例的用于十二(12)个光纤的示例性光耦合器的等距前视图；

图19是根据本公开内容的一个或多个示例性实施例的用于十二(12)个光纤的示例性光耦合器的等距底视图；

图20是根据本公开内容的一个或多个示例性实施例的与其它光学转换电子器件一起安装到基板的示例性光耦合器的截面图；

图21是根据本公开内容的一个或多个示例性实施例的示例性收发器组件的等距顶视图，该收发器组件安装在基板上，具有用于光纤线缆的固持夹；

图22是根据本公开内容的一个或多个示例性实施例的安装在壳体中的(诸如图21中示出的)示例性收发器组件的等距顶视图；以及

图23示出根据本公开内容的各种实施例的多信道光耦合器的示例性设计。

虽然现在将参照图来详细地描述本公开内容，结合说明性实施例来这样做，且不限于图或所附权利要求书中示出的特定实施例。

具体实施方式

如上文简要提到的，多光纤光耦合中的每个光纤分离的优点在于，可有效地减小和/或最大限度地减小相应光纤上的信道之间的串扰。然而，如上文还提到的，关于此类布置存在明显的缺点或问题，包括为每个光纤连接复制的耦合构件的额外尺寸和成本。因此，需要一种改进的多光纤光耦合器，该多光纤光耦合器与每个光纤光耦合布置相比具有成本效益，同时实现与此类每个光纤光耦合布置类似的串扰性能。

光纤应用中的串扰可通过四个光纤F1-F4的示例性布置来示出，每个光纤具有四个波长λ1-λ4。在该布置中，存在十六个信道，即，(F1，λ1)至(F4，λ4)。然而，如果F1-F4中的每个使用单独的光耦合器，每个信道(例如，(F1，λ1))仅易受同一个光纤上所带有的其它信道(例如，(F1，λ2)、(F1，λ3)、(F1，λ4))的串扰。相比之下，如果使用没有每个光纤的分离的多光纤耦合布置，特定光纤的每个信道(例如(F1，λ1))都易受来自所有光纤上所有其它信道的串扰。

串扰大体上需要接近，然而，在大多数情况下，设计人员主要关心的是物理上与特定信道相邻的信道的串扰。该串扰可发生在光耦合器内。实际上，耦合器的光学特性可引起进入耦合器时物理上相邻的信道在耦合器内混合，从而引起串扰。如可从上文示例认识到的，与仅使用处理四个信道的单光纤耦合器相比，设计防止和/或最大限度地减小耦合器内16个信道的混合和/或串扰的多光纤耦合器要困难得多。

图1是用于将多波长光信号分离成八个单独的光信号的示例性光耦合器10的截面侧视图。图1示出组装的主要构件，且示出光路90-96，其中入射信号包括八个单独的波长λ1-λ8，其分到八个单独的信道中以由光电检测器(未示出)读取。示出可由玻璃形成或由塑料模制的光学布置20(例如，作为光学块)，其中多个滤波器40附接到其下表面22。光学布置20具有上平坦表面21，该上平坦表面涂覆有反射材料85。光耦合器10包括具有平坦上表面61的模制本体部分83，该平坦上表面可连接和/或粘合地附接到光学布置20的平坦下表面22。在图1中示出的示例性实施例中，光耦合器10(例如，模制本体部分83)包括一体模制在其中的光纤线缆容置部80，用于接收光纤线缆(未示出)的端部，使得线缆的端部接合容置座81。

如图1中还示出的，多路复用光束沿光路90移动，离开光纤线缆(未示出)的端部并开始发散，如91处示出的。透镜65使发散光束91准直并形成准直光束92。在一些示例性实施例中，透镜容置部66可在光耦合器10中一体地形成，透镜65可插入、附接和/或安装到光耦合器。在其它示例性实施例中，透镜65可在光耦合器10中一体地形成，例如，在对应于透镜容置部66的区域中。在通过透镜65之后，准直光束92从光耦合器10的反射器66(也称为“全内反射器”)反射出，且向上朝由光学布置20的平坦上表面21所带有的反射涂层85引导。在一些示例性实施例中，反射器66可在光耦合器10中一体地形成，例如作为下表面62的一部分。在其它示例性实施例中，反射器66可附接或安装到光耦合器10的内表面。当光束移动通过光路的该区段93时，如本领域中已知的，它相对反射涂层85以预定的入射角冲击。如本领域中已知的，反射光束94在光学布置20中在多个滤波器40与反射表面85之间以Z字形图案反射。

随着反射光束进入每个滤波器，不同波长的光中的一个透射通过每个滤波器，且分离的波长沿光路95a-h朝多个非球面表面70(本文中也称为“透镜”)传播，非球面表面可形成在光耦合器10的下表面62上。在其它示例性实施例中，透镜70可附接或安装到下表面62。在一些示例性实施例中，每个非球面表面或透镜70可将组96a-h的特定波长、波长带和/或信道聚焦到定位在该透镜下方的特定光电检测器(未示出)上。在其它示例性实施例中，透镜70可构造成相对于经由滤波器40接收的光信号96a-h不准直或扩展。

在其它示例性实施例中，在使用光耦合器10来组合或复用由类似地定位在透镜70下方的光源(未示出)产生的各种波长的光96a-h的情况下，非球面表面或透镜可构造成聚焦由相应光源产生的进入滤波器40的相应中心区域中的光96a-h。在其它示例性实施例中，非球面表面或透镜可构造成将由相应光源产生的光96a-h准直为入射在滤波器40上的平行光束。

如图2中示出的，光学布置20可为大体上矩形的立方体形状，具有平坦的上表面21和下表面22、平坦的近端壁23和平坦的远侧壁24。光学布置20可由能够在期望的光谱区域上透射光且能够形成或抛光到正确厚度的任何透明光学材料形成。例如，光学布置20可由高质量的光学玻璃形成。备选地，光学布置20可使用高质量的光学塑料注塑成型。

反射涂层85可施加到光学布置20的上表面21。反射涂层可由包括例如介电干涉涂层或金属涂层的材料形成。可通过多种技术将反射表面85放置在光学块上，这些技术包括例如介电干涉涂层、金属涂层等。

多个(例如，阵列)分立的多波长法布里-珀罗(Fabry-Perot)透射滤波器可安装在与上表面21相反的下表面22或底表面22上。例如，多个滤波器可包括八个分立的法布里-珀罗滤波器41-48，其彼此相邻安装在表面22上，如图2中最佳示出的。当分立滤波器41-48中的每个粘合地连接到光学布置20的底表面22时，可彼此稍微间隔开。将分立的法布里-珀罗滤波器彼此相邻地放置在已知平表面上的该方法避免现有的现有技术波分复用器中的许多结合和对准问题。另外，滤波器41的近端41a意在接触光耦合器10的表面68(图1)，使得当装置组装时，滤波器组件将与非球面透镜阵列具有适当的光学对准。在一些实施例中，相邻滤波器之间的小空间(例如，空间151)可为光学透明的。在下文解释的其它示例性实施例中，可在相邻滤波器之间的空间中将反射涂层施加到表面22。

将滤波器阵列组装到光学块上，并然后将光学布置20连接和/或粘合剂附接到光耦合器10，实现光学元件的光学对准。当如上文描述的那样组装时，光纤线缆的输出光束91可直接耦合到光耦合器10，且与设备的内部光学器件对准，内部光学器件包括准直透镜65、光束反射装置、光学布置20的顶表面上的反射涂层85，以及多个滤波器40和多个非球面表面70。优选地，不需要这些光学元件的制造后对准或调谐或调整。

图3是根据本公开内容的一个或多个示例性实施例的示例性光学布置的等距底视图，该示例性光学布置可用于将来自两个光纤的每个的四波长(4λ)光信号分离为八个单独的光信号。图3中示出的光学布置可由与图1-2中示出的光学布置20类似的材料且以类似的方式构造。然而，图3中示出的光学布置的光学滤波器布置成两行，对应于两个光纤，而不是单行的八(8)个光纤，每个光纤对应于特定的波长。每行包括四个光学滤波器，每个光学滤波器对应于由对应光纤所带有的特定波长。

图4是图3中示出的光学布置的另一示例性实施例的底视图。在该示例性实施例中，在用于安装光学滤波器的光学布置的表面上形成图案化的不透明层130。不透明层130可覆盖相邻滤波器之间的空间，且在一些实施例中，还可覆盖滤波器阵列的周边(如示出的)。在此类实施例中，图案化的不透明层130可包括在相邻滤波器和/或周边线141-144之间的空间中的横向线131-134，周边线围绕滤波器阵列的覆盖区的周边延伸。在一些实施例中，横向线131-134可具有比相邻滤波器之间的光学透明区域或间隙稍大的宽度，例如，宽到足以防止不期望的光穿透相邻滤波器之间的间隙。周边线141-144的宽度可足以减小由滤波器边缘与光路中的发散光的一部分相互作用而产生的光噪声。不透明层130可由不同的材料(即，铝、电介质涂层、金等)构成，且可通过光刻或直接书写来施加。图案化的不透明层130可改进光学布置的性能，例如通过减小穿过相邻滤波器的光源之间的串扰。

图5是根据本公开内容的一个或多个示例性实施例的示例性双光纤光耦合器的等距顶视图，该光耦合器包括外壳体且并入诸如图3或图4中示出的光学布置。

图6是示出根据本公开内容的一个或多个示例性实施例的由图5所示出的示例性双光纤光耦合器的内部100的截面侧视图。图6还示出该示例性实施例的光透射原理，其中带有箭头的虚线表示光。注意，图6示出具有各种波长的光组合为单个光信号以用于通过光纤传输，但技术人员将容易理解，下文的解释同样适用于分离从光纤接收的多波长光信号。

如图6中示出的，不同波长的光通过多个滤波器240进入光学布置200。例如，每个不同的波长可由对应的激光器280经由透镜阵列213的对应透镜提供，该透镜阵列用于将所提供的光朝滤波器240中特定的一个聚焦和/或引导，如图6中示出的。在一些示例性实施例中，第二透镜213可为非球面透镜。根据上文论述的原理，每个不同的滤波器240仅允许一个波长(或窄范围的波长)的光通过，使得可通过使用反射表面230和滤波器240来复用(或解复用)基本不同波长的光。

在图6中示出的示例性实施例中，通过在带有滤波器240的光学布置200的表面与第二透镜213的阵列的平面之间形成角度(A1)，可将激光器280定位成相对于第二透镜213“在轴上”。在一些示例性实施例中，滤波器240可构造成使得它们的侧表面彼此平行且垂直于第二透镜213的平面。在此类实施例中，进入光学布置200的光可通过相应滤波器240的中心，例如，经由基本平行于滤波器的侧表面的路径。通过减小滤波器的路径损耗，这可改进光学布置200的光学性能。此类布置还可以以与上文关于图4所论述的图案化不透明层类似的方式来减小相邻光源之间的串扰。在其它示例性实施例中，滤波器240可构造成使得它们的侧表面垂直于光学布置200的底表面。图6还示出光学布置200与光耦合器的本体之间的腔290。

在一些示例性实施例中，在光学布置200的带有滤波器240的表面与第二透镜213的平面之间的角度A1的范围可在6°至13°之间。如果滤波器以在相邻滤波器240的竖直中心线之间的距离D(也称为“透镜间距”)等间隔且光学布置200的厚度为T，不同波长的光的反射角将为α，这由关系D=2*tan(α)*T确定。

光耦合器还可包括多个光纤容置部250(例如，每个光纤一个)、全内反射器(TIR)260和第一透镜阵列270(例如，每个光纤一个)。第一透镜阵列可布置在光耦合器本体的透镜阵列容置部275中。当插入容置部250中时，光纤与对应的第一透镜270和TIR 260光学对准。此外，TIR 260与光学布置200光学对准，使得TIR 260可构造成在第一透镜270与光学布置200之间反射去往/来自光纤的光。

每个容置部250可包括其中的套圈210，该套圈210位于插入到容置部250中的光纤的端面处。套圈210的更详细的视图在图9中示出。每个套圈210可具有基本圆柱形的形状，且可包括与第一透镜270相邻的成角的或倾斜的端部220。斜面220可构造成使通过第一透镜270且入射到套圈210的光朝偏离第一透镜270的主轴线的方向反射，以便减轻和/或减小由套圈210反射的光沿原始路径返回第一透镜270。因而，斜面220还可减小经由光学布置200返回到激光器280的光。

图7是根据本公开内容的一个或多个示例性实施例的示例性双光纤光耦合器的等距前视图，该耦合器包括外壳体且并入诸如图3或图4中示出的光学布置。图7示出上文论述的容置部250和第一透镜阵列270的构造和/或定位。图7还示出便于将两个光纤连接到耦合器的特征，包括光纤连接器挡块300和光纤连接器对准销310。

图8是根据本公开内容的一个或多个示例性实施例的示例性双光纤光耦合器的等距底视图，该光耦合器包括外壳体且并入诸如图3或图4中示出的光学布置。图8示出上文论述的容置部250、全内反射器(TIR)260和第二透镜阵列213的构造和/或定位。图8还示出可便于将光耦合器连接到包括多个(例如，四个)锁紧销400的基板或电路板的特征。

图10是可与本公开内容的一个或多个示例性实施例一起使用的另一反射减小机构的截面图。特别地，图10示出组件1000，其包括光纤插芯1020，该光纤插芯具有相对于插芯1020的纵向轴线具有基本等于90度的角度的第一面1022以及相对于插芯1020的纵向轴线成小于90度的角度的第二面1024。该组件还包括套圈1010，该套圈1010围绕光学插芯1020，且具有第一面1012和第二面1014，第一面1012和第二面1014分别具有与面1022和1024的角度基本相等的角度。在一些实施例中，第二面1014和1024的角度相对于纵向轴线可在82度与86度之间。以该方式，光纤插芯1020可构造成用于与具有抛光成类似角度(诸如相对于光纤纵向轴线小于或等于85度)的面的光纤兼容(例如，以“配合”)。该组件可插入光耦合器的容置部(诸如图6中示出的容置部250)中，使得面1012和1022接近滤波器240。

在其它示例性实施例中，可通过在包括多信道光耦合器的每个光纤容置部内安装、附接、固定和/或插入光学块(也称为“光学插件”)来减小反射回光纤中的反射。光学块可由诸如具有与光纤的折射率基本匹配的折射率的熔融石英之类的材料制成。在题为“Fiber Optical Interface with Reduced Reflections(其中反射减小的光纤光学接口)”的申请PCT/US2019/xxxxxx(案号1072-0006)中描述光学块的各种实施例，以及用于将光学块插入且固持在光纤容置部内的技术，该申请与其同时提交且通过引用以其整体并入本文中。

图11A和图11B是根据本公开内容的一个或多个示例性实施例的示例性光耦合器的两个视图，该示例性光耦合器包括以备选构造安装的光学布置。特别地，图11A是不具有诸如上文论述的TIR 260之类的全内反射器(TIR)的示例性实施例的截面图。图11A中示出的光耦合器可包括围绕光学布置202的模制本体204，在一些实施例中，该光学布置可基本类似于上文关于其它图所描述的各种光学布置。例如，光学布置202可根据上文描述的原理将入射的光信号102分离或解复用为四个组成波长206。在一些示例性实施例中，模制本体204可通过单次模制工艺来制造，使得本体204或光学布置202的元件包含在模具的两个相反侧中，从而在元件之间提供基本对准。

图11B是模制本体204的等距视图，示出各种构件的布置。模制本体204包括用于插入光学布置202的腔310，使得光学布置202的至少一个表面与腔310的至少一个表面接触。模制本体204还包括用于光纤的容置部302，该容置部构造成使得光纤的端部将与光学布置202的第一光学滤波器光学对准。虽然仅示出一个容置部302，技术人员将容易理解，本体204可模制有多个光纤容置部302和尺寸容纳适于多个光纤的光学布置202(诸如上文描述的图3中示出的光学布置)的腔310。在一些示例性实施例中，一个或多个容置部302可模制成包括一体的透镜，来自相应的一个或多个光纤的光信号可通过该透镜。备选地，本体204可模制成便于将适当的透镜插入每个容置部302中。

如图11A中示出的，四个透镜402-408的阵列308可与由光学布置202的相应滤波器提供的四个光学信号206光学对准。在一些示例性实施例中，透镜阵列308可与本体204一体地模制，而在其它示例性实施例中，透镜阵列308可单独形成并插入到形成在本体204中的对应容器中。在一些示例性实施例中，本体204可形成有多个容置部，每个容置部对应于透镜402-408中的每个。在其中本体204模制有多个光纤容置部302的实施例中，本体204可模制有透镜阵列308—或容纳—透镜阵列308，该透镜阵列适于从相应纤维所带有的多波长信号解复用的单波长信号。

图12是根据本公开内容的一个或多个示例性实施例的并入包括腔的光学布置的光耦合器组件的截面侧视图。特别地，图12示出光耦合器1200，其在模制本体(或耦合模块)1242的前端处具有光纤容置部1210。全内反射器(TIR)1270可与光耦合器1200形成、布置或连接在一起，使得其与插入容置部1210的光纤光学对准。另外，光耦合器1200的顶侧或上侧具有腔1220，该腔包括由四个平坦脊部1230-1233限定的镜安装表面。脊部1230和1231可彼此平行且垂直于脊部1232和1233，脊部可彼此平行且对准使得在该视图中仅一个可见。脊部1230和1231中的每个与脊部1232和1233中的两个相交，且脊部1232和1233中的每个与脊部1230和1231中的两个相交。镜安装表面可称为“基本”平面的，因为脊部1230-1233的平坦表面或顶部共同限定平面。

平面镜1215可安装在镜安装表面上。平面镜1215可包括例如与上文描述的实施例类似的具有反射涂层的光学块。同样在凹入区域1220内的是由四个平坦脊部1234-1237限定的镜附接表面。脊部1234-1237可凹入脊部1230-1233下方，使得在该视图中仅脊部1235和1237可见。镜1215可放置在由脊部1230-1233限定的上文描述的镜安装表面上。即，当以该方式安装镜1215时，它搁置在脊部1230-1233上或与脊部1230-1233接触。为了帮助保持镜1215，在将镜1215放置在镜安装表面上之前，可在镜附接表面上施加粘合剂涂层。

同样在腔1220内是由两个平坦脊部1238和1239限定的滤波器安装表面，这两个平坦脊部在光学器件本体1200的纵向(例如，前后)方向上彼此平行地定向，使得在该视图中仅可见1239。滤波器安装表面可为“基本”平面的，因为脊部1238和1239的平坦表面或顶部共同限定平面。同样在腔体1220内的是滤波器附接表面，该表面包括凹入脊部1238和1239下方的四对平坦平台(在该视图中不可见)，使得滤波器附接表面凹入滤波器安装表面下方。四个光学滤波器1250-1256—每个对应于由光纤所带有的特定波长的光—可放置在腔1220内的滤波器安装表面的四个对应安装部中。为了帮助保留滤波器1250-1256，在将滤波器放置在滤波器安装表面上之前，可在滤波器连接表面上施加粘合剂涂层。注意，虽然示出单个的四滤波器安装布置，这仅是为了说明，且技术人员将容易理解，此类布置可包括额外的滤波器(例如，对应于额外的波长)和/或可针对耦合到多信道光耦合器的每个光纤复制。四个透镜1280-1286—每个对应于特定的波长—设置在光耦合器1200的下表面上，使得透镜1280-1286中的每个与滤波器1250-1256中的一个光学对准。

图13是示出根据本公开内容的一个或多个示例性实施例的包括对应于图12的光耦合器组件的波分解复用器的操作原理的截面侧视图。在图13中示出的示例性构造中，接收到的光信号沿以虚线指示的光路来传播通过包括光学器件本体1200、镜1215和滤波器1250-1256的组件。光信号包括四个不同的调制波长λ1至λ4。反射表面1270将光信号反射到镜1215上。镜1215首先将光信号反射到滤波器1250上，该滤波器对波长λ1是透明的且对波长λ2至λ4是反射的。因此，包括波长λ1的光信号部分通过滤波器1250且冲击在光电检测器芯片1205的第一光检测器(未单独示出)上。检测器芯片1205可包括多个PIN二极管，每个PIN二极管对波长λ1-λ4中的一个敏感。检测器芯片1205可安装在印刷电路板组件1290的表面上(也通常称为“基板”)。包括波长λ2-λ4的光信号的其余部分由滤波器1250反射且冲击在镜1215上。镜1215将光信号的其余部分反射到滤波器1252上，该滤波器对单个波长λ2是透明的且对至少λ3和λ4是反射的。因此，光信号中包含波长12的部分通过滤波器1252，且冲击在检测器芯片1205的第二光检测器(未单独示出)上，诸如PIN二极管。对应于其它波长的光路以类似的方式操作。

技术人员将容易理解，可通过用对应的多波长光源代替检测器芯片1205，以与图13中示出的类似方式来构造波分复用器，其中该对应的多波长光源包括例如多个激光器，每个激光器发射具有特定波长(或小波长带)的光。在此类实施例中，与图13中示出的方向相比，通过光耦合器的光传播方向将相反。技术人员也将容易理解，在检测器芯片1205的情况下，可通过包括多波长光源1206，以与图13中示出的类似方式来构造波分复用器/解复用器(例如，收发器)，光源例如包括多个激光器，每个激光器发射具有特定波长(或小波长带)的光。检测器芯片1205和光源1206的此类组合可安装在基板上，如本文中在下文描述的。

镜1215和滤波器1250-1256的表面可彼此平行以相对高的精度，因为可使滤波器安装表面和滤波器安装表面以相对高的精度在光耦合器内彼此平行。如上文提到的，每个透镜1280-1286可与滤波器1250-1256中对应的一个以及检测器芯片1205的对应PIN二极管光学对准。由于平面镜1215和滤波器1250-1256的平行布置，相应的PIN二极管可相对于透镜1280-1286“离轴”定位。在一些示例性实施例中，透镜1280-1286可为非球面的。

图14是根据本公开内容的一个或多个示例性实施例的另一示例性光学布置的等距顶视图，该示例性光学布置可用于将来自八(8)个光纤中的每个的两波长(2λ)光信号分离为16个单独的光信号。图14中示出的光学布置可由与图1-2中示出的光学布置20或图3-8中示出的光学布置200类似的材料并以类似的方式构造。然而，图3中示出的光学布置的光学滤波器布置成八行，对应于八个光纤，而不是单行八(8)个光纤，每个光纤对应于特定的波长。每行包括两个光学滤波器，每个光学滤波器对应于由对应光纤所带有的特定波长。

图15是图14中示出的光学布置的特定示例性实施例的顶视图。在该示例性实施例中，在用于安装光学滤波器的光学布置的表面上形成图案化的不透明层1530。不透明层1530可覆盖相邻滤波器之间的空间，且在一些实施例中，还可覆盖滤波器阵列的周边(如示出的)。在此类实施例中，图案化的不透明层1530可包括在相邻滤波器阵列之间的空间中的横向线1531和/或围绕滤波器阵列的周边延伸的周边线1541-1544。在一些实施例中，横向线1531的宽度可稍大于相邻滤波器阵列之间的光学透明区域或间隙，例如，宽到足以防止不期望的光穿透相邻滤波器阵列之间的间隙。周边线1541-1544的宽度可足以减小由滤波器边缘与光路中的发散光的一部分相互作用而产生的光噪声。不透明层1530可由不同的材料(例如，铝、电介质涂层、金等)构成，且可通过光刻或直接书写来施加。图案化的不透明层1530可改进光学布置的性能，例如通过减小穿过相邻滤波器的光源之间的串扰。

图16是示例性光耦合器组件的等距顶视图，其具有外壳或本体1600，可与包括对应于图14和图15的实施例的各种光学布置一起使用。图16还示出多个安装销1610和滤波器附接信道1620，其便于将光学布置安装在光耦合器的顶表面上。图17是以该方式并入光学布置的示例性光耦合器组件的等距顶视图。

图18是根据本公开内容的一个或多个示例性实施例的用于十二(12)个光纤的示例性光耦合器的等距前视图。图18示出上文论述的容置部250和第一透镜阵列270的构造和/或定位。图18还示出便于将两个光纤连接到耦合器的特征，包括光纤连接器挡块1710和光纤连接器对准销1720。

图19是根据本公开内容的一个或多个示例性实施例的用于十二(12)个光纤的示例性光耦合器的等距底视图。图19示出上文论述的容置部250、全内反射器260和第二透镜阵列213的构造和/或定位。图19还示出可便于将光耦合器连接到包括多个(例如，四个)锁紧销1810的基板或电路板的特征。

图20是根据本公开内容的一个或多个示例性实施例的与其它光学转换电子器件一起安装到基板以形成收发器组件的示例性光耦合器的截面图。图20中示出的示例性实施例可包括能够使波分复用和/或解复用解决方案极其紧凑和低成本的发射器(Tx)、接收器(Rx)或收发器(Tx/Rx)子组件。图20的侧视图仅示出该设备的一个“切片”(截面)，且实施方式可包括如上文论述的构件阵列。设备1900可包括诸如相关领域中的技术人员所已知的并行Tx或Rx集成电路(IC)1940。IC 1940包括用于与基板1910电连接的焊球1930。IC 1940可在例如与焊球1930相反的顶表面上包括多个竖直腔表面发射激光器(VCSEL)(为了方便称为1940a)和/或PIN光电二极管阵列(称为1940b)。在Rx电路中，光电二极管可用例如MSM光电二极管或任何其它类型的光电检测器来实现。在Tx电路中，光源可包括可发射垂直于IC的光的激光器，或带有转向镜的边缘发射激光器。其它示例性实施例可使用另一电子的子安装部，诸如具有电迹线的一块硅、砷化镓或磷化铟。光耦合器1950可定位在IC 1940上方，且通过定位在耦合器1950与IC 1940之间的间隔物1960来固定在适当位置。

图21是根据本公开内容的一个或多个示例性实施例的示例性收发器组件的等距顶视图。图21中示出的收发器组件可以以与图20中示出的示例性实施例类似的方式安装到基板或电路板。示例性收发器组件可包括与上文论述的那些类似的光耦合器，包括例如图16-17(2x8 WDM光耦合器)或图18-19(2x12 WDM光耦合器)。图21还示出使用示例性机械特征(诸如图18中示出的光纤连接器挡块1710和光纤对准销1720)插入收发器组件的光纤阵列线缆(包括例如八或十二个光纤)。光纤阵列线缆也可通过固持夹2110固定在适当位置。在各种实施例中，固持夹2110可为安装到基板的单独的单元或组件，或可与光耦合器本身一体地形成或组装。

图22是根据本公开内容的一个或多个示例性实施例的另一示例性收发器组件的等距顶视图。图22中示出的示例性组件可包括外壳体，该外壳体包围内部收发器组件，诸如图21中示出的收发器组件。

图23示出根据本公开内容的各种实施例的多信道光耦合器的示例性设计。图23还示出通过示例性多信道光耦合器设计的各种光信道的路径。图23中示出的该特定设计可用于具有成平行组件的n个光纤(F1-Fn)的四波长(λ1-λ4)复用器/解复用器中。例如，如果在光学组件中使用四个发射光纤和四个接收光纤(n=8)，来自每个光纤的光将沿迹线的路径到达其相应的位置。

图23中示出的示例性设计基于各种参数值。“纤维间距”是指平行纤维阵列中相邻纤维的中心线之间的距离。典型地，平行纤维的最小纤维间距为250微米，且由图23所示出的设计使用该值。“光纤内透镜间距”是指光学系统内的透镜阵列的相邻透镜的中心线之间的距离，且典型地可等于光纤间距。由图23所示出的设计遵循该原理，其中光纤内透镜间距为250微米。然而，取决于特定的光学设计构造，该参数可大于或小于光纤间距。另外，图23中示出的设计采用厚度为15微米的反射涂层。

关于图23中示出的设计的仿真结果指示，每个光纤内的波长λ1-λ3不在耦合器内的其相应光路之外杂散，且因此不对相邻信道引起任何串扰。然而，仿真结果示出，每个光纤内的波长λ4在耦合器内的其光路之外杂散，并将串扰引入相邻光纤的波长λ4中。然而，基于仿真结果，该串扰不超过-31.7dB。

换句话说，关于(F1，λ4)的串扰仅可来自(F2，λ4)，且关于(F4，λ4)的串扰仅可来自(F3，λ4)。每个串扰将为-31.7dB。相比之下，(F2，λ4)遭受来自(F1，λ4)和(F3，λ4)两者的串扰，而(F3，λ4)遭受来自(F2，λ4)和(F4，λ4)两者的串扰。每个串扰将是较小量的两倍，即-28.7dB。下文的表1汇总这些仿真结果。注意，“F1-F1”表示停留在F1的每个信道(λ)内的期望信号的百分比。

表1.

在该示例性多信道光耦合器设计中，光纤内透镜的间距将确定光学块内滤波器的物理尺寸。透镜间距越小，制造和组装滤波器的难度就越大。因此，人们可增加透镜间距以增加滤波器的尺寸。然而，较大的透镜间距将增加整个光路以及每个光束在其预期光路之外的发散，导致串扰增加。例如，在图23中示出的布置中，大于250微米的透镜间距将可能增加λ4上的串扰，且可在λ3或其它信道上引入串扰。即便如此，图23中示出的示例设计示出本公开内容的实施例提供一系列参数选择，这些参数选择便于可制造性同时满足最小串扰性能要求，诸如不超过-10dB。

如本文中描述的，装置和/或设备可由半导体芯片、芯片组或包括此类芯片或芯片组的(硬件)模块来表示；然而，这不排除以下可能性：将装置或设备的功能实施为软件模块(诸如包括用于在处理器上执行或运行的可执行软件代码部分的计算机程序或计算机程序产品)，而不是实施为硬件。此外，可通过硬件和软件的任何组合来实现装置或设备的功能。一个装置或设备也可认为是多个装置和/或设备的组合，无论在功能上是相互协作还是彼此独立。此外，只要保留设备或装置的功能，可在整个系统中以分布式方式实施装置和设备。这样和类似的原理认为是技术人员已知的。

前述内容仅示出本公开内容的原理。鉴于本文中的教导，对所描述的实施例的各种修改和变更对本领域技术人员将是显而易见的。因此，应认识到，本领域技术人员将能够设计出许多系统、布置和过程，虽然本文中没有明确地示出或描述，它们体现本公开内容的原理，且因此可在本公开内容的精神和范围内。如应由本领域普通技术人员所理解的，各种不同的示例性实施例可彼此一起使用以及与其互换地使用。另外，在本公开内容(包括其说明书、图和权利要求书)中使用的某些用语可在某些情况下同义地使用，包括但不限于例如数据和信息。应理解的是，虽然这些词和/或可彼此同义的其它词在本文中可同义地使用，可存在当此类词可意在不同义地使用时的情况。此外，就上文未明确地通过引用并入本文中的现有技术知识来说，它明确地以其整体并入本文中。所引用的所有公开案通过引用以其整体并入本文中。