适用于数字相干系统的全双工光收发器.pdf

本发明公开了一种适用于相干通信的光收发器。该光收发器包括：激光器模块；发射器模块，其通过调制从激光器模块输出的一条激光束的相位来输出传输信号；以及接收器模块，其接收相位被调制的接收信号并且通过将接收信号与从激光器模块输出的另一条激光束多路复用来提取数据。

权利要求书1.  一种具有为一对光纤实现全双工光通信的功能的光收发器，所述光收发器包括：波长可调激光二极管(LD)；光发射器，其构造为通过调制从所述波长可调激光二极管输出的一条激光束的相位来将出射光信号传输至所述光纤中的一根光纤；以及光接收器，其构造为接收来自所述光纤中的另一根光纤的入射光信号并且通过将所述入射光信号与由所述波长可调激光二极管输出的另一条激光束多路复用来提取包含在所述入射光信号中的数据，其中，所述入射光信号的相位被调制。2.  根据权利要求1所述的光收发器，其中，所述波长可调激光二极管包括一对端面，并且所述光发射器接收从所述波长可调激光二极管的所述端面中的一个端面输出的一条激光束，而所述光接收器接收从所述波长可调激光二极管的所述端面中的另一个端面输出的另一条激光束。3.  根据权利要求1所述的光收发器，其中，所述波长可调激光二极管包括一对端面，并且所述光发射器接收从所述波长可调激光二极管的所述端面中的一个端面输出的一条激光束，而所述光接收器接收从所述波长可调激光二极管的所述端面中的所述一个端面输出的另一条激光束。4.  根据权利要求1所述的光收发器，还包括：激光器模块，其具有用于封装所述波长可调激光二极管的激光器壳体；发射器模块，其具有用于封装所述光发射器的发射器壳体；以及接收器模块，其具有用于封装所述光接收器的接收器壳体，其中，所述激光器壳体、所述发射器壳体和所述接收器壳体彼此分离。5.  根据权利要求4所述的光收发器，还包括将所述波长可调激光二极管与所述光发射器耦合的第一内部光纤以及将所述波长可调激光二极管与所述光接收器耦合的第二内部光纤，其中，所述第一内部光纤和所述第二内部光纤分别具有位于所述波长可调激光二极管和所述光发射器之间以及所述波长可调激光二极管和所述光接收器之间的至少一个环路。6.  根据权利要求5所述的光收发器，还包括矩形形状的外壳，所述外壳具有纵向，其中，所述第一内部光纤沿着所述外壳的所述纵向从所述波长可调激光二极管延伸出，而所述第二内部光纤沿着与所述纵向垂直的方向从所述波长可调激光二极管延伸出。7.  根据权利要求4所述的光收发器，其中，所述第一内部光纤和所述第二内部光纤是保偏光纤。8.  根据权利要求5所述的光收发器，其中，所述发射器壳体具有带侧面的矩形形状，所述侧面设置有接收由所述波长可调激光二极管提供的一条激光束的输入端口以及将所述出射光信号提供给所述一根光纤的输出端口。9.  根据权利要求4所述的光收发器，其中，所述接收器壳体具有带侧面的矩形形状，所述侧面设置有接收由所述波长可调激光二极管提供的所述另一条激光束的一个输入端口以及接收来自所述另一根光纤的所述入射光信号的另一个输入端口。

说明书适用于数字相干系统的全双工光收发器
技术领域
本申请涉及一种具有全双工构造的光收发器，具体地，本申请涉及一种适用于数字相干系统的全双工光收发器。
背景技术
已知一种被称为正交调幅(QAM)的光调制技术。美国专利US2009/244685A已经公开了一种以QAM构造调制光信号的光调制器。另一件美国专利US 2008/232816A已经公开了一种供具有偏振多路复用构造的光通信系统使用的发射器模块和接收器模块。还一件美国专利US 2012/148235A已经公开了一种供配备在数字相干系统中的发射器模块和接收器模块使用的控制电路。
数字相干系统被认为是一种提高传输容量的技术。当在数字相干系统中配备具有全双工功能的光收发器时，需要解决各种问题。也就是说，相干系统不仅需要一个产生光信号的光源，而且不可避免地需要在接收器模块中设置另一个通常被称为本振光源的光源。需要两个光源使得难以紧凑地形成具有全双工功能的光收发器。例如，与外壳有关的一个标准(被称为“CFP2”标准)难以将光调制器、相干接收器和两个光源等安装在一个外壳内。
发明内容
本申请的光收发器具有供一对光纤实现全双工光通信的功能。所述光收发器包括波长可调激光二极管(LD)、光发射器和光接收器。所述光发射器通过调制由所述波长可调激光二极管输出的一条激光束的相位来将出射光信号输出至所述光纤中的一根光纤。所述光接收器接收来自所述光纤中的另一根光纤的入射光信号，并且通过将所述入射光信号与同样从所述波长可调激光二极管输出的另一条激光 束多路复用来提取包含在所述入射光信号中的数据，其中，所述入射光信号的相位被调制。
所述波长可调激光二极管包括一对端面。所述端面中的一个端面输出用于所述光发射器的一条激光束，而所述端面中的另一个端面输出用于所述光接收器的另一条激光束。在一种变型中，所述端面中的一个端面输出用于所述光发射器的一条激光束和用于所述光接收器的另一条激光束。所述端面中的另一个端面可以输出用于调谐光激束的波长的光束。
所述光收发器还可以包括激光器模块、发射器模块和接收器模块，所述激光器模块具有用于封装所述波长可调激光二极管的激光器壳体、所述发射器模块具有用于封装所述光发射器的发射器壳体，所述接收器模块具有用于封装所述光接收器的接收器壳体，其中，所述这些壳体彼此分离。
附图说明
根据在下文中参考附图对本发明的优选实施例所作的详细描述，能够更好地理解上述目的、方面和优点及其他目的、方面和优点，其中：
图1是示出根据本发明的第一实施例的具有全双工功能的光收发器的内部的俯视图；
图2是各自形成模块之间的一个环路的子模块、光学插座和内部光纤的透视图；
图3是外壳的分解视图；
图4示出框架和与框架组装的底板；
图5示出安装有激光器模块、发射器模块、接收器模块和光学插座的外壳的内部；
图6是沿着图5中的线VI-VI截取的剖视图；
图7是外壳的内部的侧视图；
图8是示出激光器模块的内部的俯视图；
图9是激光器模块的侧剖视图；
图10示意性示出可调LD的结构；
图11是示出发射器模块的内部的俯视图；
图12是示出光调制器的俯视图；
图13是示出布线基板的透视图；
图14是接收器模块的内部的俯视图；
图15A和图15B示意性示出光学桥接器的实例；
图16示出多模干涉仪的功能框图；
图17A和图17B示出接收器模块的外观；
图18是示出根据本发明的第二实施例的光收发器的内部的俯视图；以及
图19是示出根据本发明的第三实施例的激光器模块20B的内部的俯视图。
具体实施方式
接下来，参照附图对本申请的一些实施例进行描述。在对附图的描述中，彼此相同或相似的附图标记表示彼此相同或相似的元件，而不再作重复说明。
(第一实施例)
图1是示出根据本发明的第一实施例的具有全双工功能的光收发器10的内部的俯视图。如图1所示，光收发器10包括外壳11、激光器模块20、发射器模块30、接收器模块40、以及将这些子模块20～40光耦合的几根内部光纤51a～52b。
外壳11呈矩形形状，并且具有沿X轴的纵向和沿另一Y轴的横向，其中，在图1中示出了X轴和Y轴。外壳11设置有沿着横向Y延伸的一对面11a、11b和沿着纵向X延伸的另一对面11c、11d。
外壳11还设置有前块12a和电插头12b。前块12a形成面11a并且具有沿纵向X的深度。电插头12b形成另一面11b并且沿着横向Y延伸。侧壁12c形成面11c并且沿着纵向X延伸，而另一侧壁12d形成面11d并且同样沿着纵向X延伸。前块12a具有一对插座 50a、50b，插座50a用于光发射而插座50b用于光接收。在本实施例中，光学插座50a、50b可以具有LC型光学插座的结构。通过各自独立地与光学插座耦合的光纤，光收发器10可以进行全双工通信。
图1所示的外壳11遵循CFP2标准。具体而言，外壳11具有沿纵向X的106mm的长度、沿横向Y的41.5mm的宽度和沿方向Z的12.4mm的高度。上述尺寸涉及光学插座50a、50b和电插头12b；相应地，为子模块20～40提供的空间沿着纵向X被限制为约75mm。因此，子模块20～40设置在这样有限的空间中，或者遵循壳体CFP2标准的光收发器需要将子模块安装在非常有限的空间中。
向发射器模块30和接收器模块40提供激光束的激光器模块20设置为靠近前块12a和侧壁12d。激光器模块20包括波长可调LD 21和将波长可调LD 21安装在内部的激光器壳体24。呈矩形形状并且具有沿方向X的纵边和沿方向Y的横边的激光器壳体24设置有沿着方向Y延伸的一对面24a、24b和沿着方向X延伸的另一对面24c、24d。面24a与前块12a相对，而面24d与侧壁12d相对。本实施例的激光器壳体24仅在面24d中设置有用于直流(DC)低频(LF)信号的引线端子24e。引线端子24e通过电路板(附图中未示出)与电插头12b电连接。
发射器模块30通过调制由激光器模块20提供的激光束来产生待从光收发器10传输的出射光信号。本实施例将光发射器30设置在靠近侧壁12c和电插头12b的位置。发射器模块30设置有独立于激光器壳体24的发射器壳体34，发射器壳体34呈矩形形状并且具有沿方向X的纵边和沿方向Y的横边。发射器壳体34设置有沿着方向Y延伸的一对面34a、34b和沿着方向X延伸的另一对面34c、34d。面34c与侧壁12c相对，而面34b与电插头12b相对。本实施例的发射器壳体34具有所谓的蝶形封装，即在面34b中具有射频(RF)端子而在面34c、34d中具有DC/LF端子。这些端子通过电路板和/或挠性印刷电路板与电插头12b电连接。除RF端子和DC/LF端子之外，发射器壳体34可以具有37mm×16.5mm(L×W)的尺寸。
接收器模块40接收相位被调制并且有时振幅也被调制的入射光 信号，并且通过将入射光信号与由激光器模块20输出的激光束多路复用来提取数据/信息。本实施例的光收发器10将接收器模块40设置在靠近侧壁12d和电插头12b的位置。在本实施例的光收发器10中，发射器模块30和接收器模块40沿着方向Y并排地设置。接收器模块40设置有独立于激光器壳体24和发射器壳体34的接收器壳体45。同样呈矩形形状并且具有沿方向X的纵向和沿方向Y的横向的接收器壳体45设置有沿着方向Y延伸的一对面45a、45b和沿着方向X延伸的另一对面45c、45d。面45d与侧壁12d相对，而面45b与电插头12b相对。接收器壳体45同样具有蝶形封装，即在面45b中具有RF端子而在面45c、45d中具有DC/LF端子。RF端子和DC/LF端子通过电路板或挠性印刷电路板与电插头12b电连接。
内部光纤51a将激光束从激光器模块20传输至发射器模块30。内部光纤51a的一端与设置在激光器壳体24的面24c中的一个输出端口25a光耦合，而内部光纤51a的另一端与设置在发射器壳体34的面34a中的输入端口31a耦合。在本实施例中作为第二内部光纤的另一根内部光纤51b将在激光器模块20中产生的激光束传输至接收器模块40。内部光纤51b的一端与设置在激光器壳体24的面24b中的另一输出端口26a光耦合，而内部光纤51b的另一端与设置在接收器壳体45的面45a中的输入端口42耦合。这两根光纤51a、51b是用于保持激光束的偏振方向的保偏光纤。
本实施例的激光器壳体24在面24c中沿着横向Y设置有输出端口25a，而在面24b中沿着纵向X设置有另一输出端口26a。第一内部光纤51a沿着第一方向(Y方向)从激光器模块20延伸出，而第二内部光纤51b沿着与第一方向垂直的第二方向(X方向)从激光器模块20延伸出。
此外，本实施例的第一内部光纤51a和第二内部光纤51b各自具有至少一个环路。也就是说，从激光器模块20的输出端口26a引出的第二内部光纤51b沿着侧壁12d延伸至光收发器10的后部、在后部转过约180°而向外壳11的前部进发、延伸至另一面12c、在前部再次转过约180°以使光纤的轴线与输入端口42的轴线对准、并 且与输入端口42耦合。类似地，从输出端口25a引出的第一内部光纤51a延伸至侧壁12c、转过约90°、沿着侧壁12c朝向后部延伸、在后部转过约180°而朝向前部、沿着另一侧壁12d延伸、在前部再次转过约180°以使光纤的轴线与发射器壳体34的输入端口31a对准、并且与输入端口31a耦合。
因此，内部光纤51a形成大的单一环路，以便沿着横向Y与侧壁12c、12d接触或几乎接触，同时沿着纵向X到达发射器壳体34和接收器壳体45各自的中部。类似地，第二光纤51b形成大的单一环路，以便沿着横向Y与侧壁12c、12d接触或几乎接触，同时沿着纵向X超过或越过发射器壳体34和接收器壳体45。
发射器壳体34中的输入端口31a和接收器壳体45中的输入端口42各自设置有保偏连接器。相应地，内部光纤51a、51b相对于输入端口31a、42是可拆卸的，这样提高了光收发器10的生产率。具体而言，发射器模块30和接收器模块40便于安装在光收发器10的空间内，并且内部光纤51a、51b变得易于设置。图1所示的内部光纤51a以相当大的角度与输入端口31a连接。然而，通过使内部光纤51a进一步朝向前部延伸从而超过激光器壳体24或者几乎与前块12a接触，内部光纤51a可以径直地与输入端口31a连接。
又一根内部光纤52a将从发射器模块30输出的出射光信号传输至发射器光学插座50a。具体而言，内部光纤52a的一端与设置在发射器壳体34的面34a中的输出端口31b耦合，而内部光纤52a的另一端部与发射器光学插座50a连接。还一根内部光纤52b将由外部光纤提供且从接收器光学插座50b输出的输入光信号传输至接收器模块40。具体而言，内部光纤52b的一端与接收器光学插座50b连接，而内部光纤52b的另一端与设置在接收器壳体45的面45a中的输入端口41连接。内部光纤52a、52b可以与发射器插座50a、接收器光学插座50b、输出端口31b和输入端口41永久连接。
图1所示的实施例分别通过内部光纤52a和52b以相应的最短长度将光学插座50a和50b与输出端口31b和输入端口41连接。然而，与内部光纤51a、51b相似，内部光纤52a、52b可以在各自的端 部之间具有至少一个环路。图2是省略外壳11但示出模块20～40、光学插座50a、50b和内部光纤51a～52b的透视图；例如，如图2所示，内部光纤52a、52b在各自的两个端部之间形成环路。从发射器光学插座50a引出的内部光纤52a沿着面12c延伸至后部、在后部转过约180°、沿着另一面12d延伸至前部、在前部再次转过约180°以使光纤的轴线与输出端口31b的轴线对准、并且到达输出端口31b。从接收器光学插座50b引出的另一根内部光纤52b沿着面12c朝向后部延伸、在后部转过约180°、沿着另一面12d朝向前部延伸、在前部再次转过约270°以使光纤的轴线与输入端口41的轴线对准、并且到达输入端口41。
在内部光纤51a～52b的结构中，内部光纤52b的在前部转过约270°从而形成S形状的部分具有最小曲率。然而，内部光纤51a～52b可以确保至少15mm的最小曲率。
接下来，进一步对光收发器10的内部结构进行描述。图3是外壳11的分解视图，其中图3省略了内部光纤51a～52b。外壳11主要包括框架71、底板72、底盖73、印刷电路板(PCB)74和顶盖75。框架71安装有激光器模块20、发射器模块30和接收器模块40。由金属制成并且与框架71组装以支撑框架71的底部的底板72具有分别与激光器模块20、发射器模块30和接收器模块40对应的方形开口72a～72c。由金属制成的底盖73与底板72组装以覆盖方形开口72a～72c。激光器模块20、发射器模块30和接收器模块40穿过相应的方形开口72a～72c而与底盖73接触以增强散热。
在光收发器中，发射器模块电切换大电流以驱动光学器件(通常为半导体激光二极管)，这样会影响将弱光信号转换成弱电信号的光接收器的操作。因此，优选将发射器模块的地线与接收器模块的地线隔离。本实施例的光收发器10通过在接收器壳体45和框架71之间夹设绝缘支架来将接收器壳体45与框架71电隔离。另外，接收器壳体45由具有良好导热性的材料制成，并且通过夹设导热片或散热片而与底盖73热接触。
在PCB 74上安装有电子电路。PCB 74从前部的激光器模块20 沿纵向延伸至后部的发射器模块30和接收器模块40。另外，PCB 74设置有待与激光器模块20的DC/LF端子以及发射器模块30和接收器模块40的DC/LF端子连接的互连电路。PCB 74通过图5所示的继电器板76与电插头12b电连接。顶盖75由金属制成，并且覆盖并电气遮蔽PCB 74、激光器模块20、发射器模块30和接收器模块40。
图4示出了框架71和底板72。例如可以通过金属压模铸造形成的框架71设置有供放置光学插座50a、50b的前凹部71a和供放置电插头12b的后凹部71b。框架71还设置有中心梁71c、从梁71c沿横向延伸的肋材71g、以及由梁71c和肋材71g围绕而成的三个开口71d～71f。各个开口71d～71f与底板72的相应的方形开口72a～72c对应。开口71d～71f具有比方形开口72a～72c的尺寸大的尺寸。相应地，方形开口72a～72c在开口71d～71f内露出。框架71优选设置有高度或厚度比肋材71g的厚度大的梁71c以确保框架71的刚度。
图5示出了激光器模块20、发射器模块30、接收器模块40和光学插座50a、50b安装在相应位置的外壳11的内部，但图5省略了PCB 74。发射器模块30和接收器模块40配备有挠性印刷电路板(FPC板)。图6是沿着图5中的线VI-VI截取的剖视图。图7是外壳11的内部的侧视图。
如图5至图7所示，FPC 77a、77b将设置在发射器模块30的相应面34c、34d中的DC/LF端子34e、34f与PCB 74电连接。另两个FPC 77c、77d将设置在接收器模块40的相应面45c、45d中的DC/LF端子45e、45f与PCB 74电连接。此外，FPC 77h将设置在激光器模块20的面24d中的DC/LF端子24e与PCB 74电连接。最后，PCB 74通过FPC 77g和继电器板76与电插头12b电连接。
另一方面，如图7所示，设置在发射器模块30的面34b中的RF端子通过FPC 77e与继电器板76直接连接而不经过PCB 74。类似地，设置在接收器模块40的面45b中的RF端子通过FPC 77f与继电器板76直接连接而不经过PCB 74。因此，RF端子与继电器板76直接连接。
用于数字相干系统的光收发器通常处理高于10GHz的高频信 号。这种信号在传输过程中很容易减弱。因此，在本实施例的光收发器中，发射器模块30和接收器模块40仅在与电插头12b相对的相应面34b、45b中设置有RF端子，以便直接将RF信号传输到继电器板76或者直接从继电器板76传输RF信号而不经过PCB 74。与夹设PCB 74的结构相比，这种结构使得RF信号的传输路径足够短。此外，本发明的该结构可以减少传输阻抗失谐的节点数或点数。DC/LF端子34e、34f、45e、45f通过PCB 74与电插头12b连接。DC/LF端子的信号基本上与传输线路的长度和传输线路中的节点数无关。
本实施例使激光器壳体24、发射器壳体34和接收器壳体45与底盖73物理热接触以便导热。因此，确保在这些壳体24、34、45和底盖73之间没有供内部光纤51a～52b穿过的空间。内部光纤51a～52b设置在相应壳体24、34、45和顶盖75之间。由于PCB 74和FPC77a～77d也设置在壳体24、34、45和顶盖75之间，因此需要将内部光纤51a～52b设置为在该空间内不与PCB 74和FPC 77a～77d干涉。
首先，在该空间内按如下方式设置FPC 77a～77d。也就是说，如图6所示，与相应面34c、45d中的DC/RF端子连接且靠近侧壁12c和12d的两个FPC 77a、77d向上延伸、以大致直角弯曲、并且焊接到PCB 74的顶面上。与相应面34d、45c连接且位于外壳11的中央的另两个FPC 77b、77c同样向上延伸、在相应壳体34、45的拐角处以大致直角弯曲、在壳体34、45和PCB 74的底面之间延伸至相应侧壁12c、12d、在PCB 74的相应边缘处弯折、并且最后焊接在PCB 74的顶部。
此外，如图5所示，第一组FPC 77b、77d在靠近电插头12b的部分中与PCB 74连接；而第二组FPC 77a、77c与PCB 74的靠近激光器模块20的部分连接。因此，四个FPC 77a～77d设置为彼此不干涉。两组FPC 77a～77d的组合是可选的。例如，两个FPC 77a、77d与前部连接而其余FPC 77b、77c与后部连接的结构同样适用于光收发器10。
提供FPC 77a～77d的上述结构的本实施例的光收发器10使得 相应模块30、40和PCB 74之间的空间足以容纳形成至少一个环路的内部光纤51a～52b。该空间优选具有至少为内部光纤51a～52b的外径的两倍的深度(即模块30、40的顶部和PCB 74的底面之间的距离)。这种深度使得内部光纤51a～52b能够交叉，而不会使内部光纤51a～52b产生任何应力。
上述描述集中于FPC 77b、77c的结构，其中FPC 77b、77c与模块30、40的相应中心面34d、45c连接并且设置为与模块30、40的顶部接触。然而，FPC 77b、77c也可以设置为与PCB 74的底面接触。尽管在该变型结构中FPC 77b、77c阻断了空间的中央部分，然而内部光纤51a～52b可以设置在模块30、40和电插头12b之间的另一空间内以便在中央部分避开FPC 77b、77c。此外，FPC 77b、77c的该结构使得在光收发器10的组装过程中FPC 77b、77c能够临时布置内部光纤51a～52b。
接下来，对激光器模块20、发射器模块30和接收器模块40的细节进行描述。
(激光器模块)
图8是示出激光器模块20的内部的俯视图。激光器模块20安装有波长可调LD 21，波长可调LD 21设置有形成光学空腔的两个端面21A、21B。激光器模块20还包括与端面21A光耦合的波长锁定器22a以及与另一端面21B光耦合的包括光束分离器(BS)231a的光学系统23a。波长锁定器22a和光学系统23a被封入激光器壳体24内。
波长锁定器22a包括BS 221a、标准具滤波器(etalon filter，标准具滤光器)222a和光电二极管(PD)223a、225a。从端面21A输出的激光束L1(通常被称为背面光束)被透镜210准直，并且被BS221a分为两条光束L2、L4。经BS 221a分离且以直角弯折的一条光束L4通过标准具滤波器222a并且进入PD 223a。标准具滤波器222a具有固有的依赖于波长的透射率。经过BS 221a的另一条光束L2被BS 224a再次分为两条光束L3、L5。经BS 224a以直角弯折的一条 光束L3通过输出端口25a进入内部光纤51a，而另一条光束L5进入PD 225a。
从波长可调LD 21发射出的激光束L1的波长可以由两条光束L4、L5的比率确定，也就是说，各自与光束L4、L5的量值成比例且由相应的PD 223a、225a检测到的光电流I1a、I2a的比率(即I1a/I2a)表示标准具滤波器222a的透射率。因此，通过测量标准具滤波器222a的透射率的波长依赖度并且比较两条光束L4、L5的比率，可以确定从波长可调LD 21输出的激光束L1的波长。在本实施例中，比率I1a/I2a被反馈到用于安装有波长可调LD 21的热电冷却器(TEC)的驱动器或用于波长可调LD 21的调节提供给波长可调LD 21的驱动电流的驱动器。调节波长可调LD 21的温度以及波长可调LD 21的各种元件和参数，以便波长可调LD 21的波长变为目标波长。
输出端口25a包括具有聚焦透镜251a和光隔离器252a的光耦合单元250a。光隔离器252a防止光返回到波长可调LD 21。进入波长可调LD 21的空腔的光相当于光学噪声源，并且会剧烈地降低从波长可调LD 21输出的激光束的质量。耦合单元250a中的聚焦透镜251a会提高光束L3与内部光纤51a的光耦合效率。
光学系统23a包括BS 231a和PD 232a。从波长可调LD 21的端面21B输出且由准直透镜211准直的激光束L6(通常被称为正面光束)被分为两条光束L7、L8。经过BS 231a的一条光束L7通过输出端口26a进入内部光纤51b。经BS 231a以直角弯折的另一条光束L8进入PD 232a。相应地，PD 232a监测从波长可调LD 21的前端面21B输出的激光束L6的量值。
输出端口26a设置有具有聚焦透镜261a和光隔离器262a的光耦合单元260a。如同设置在另一耦合单元250a中的光隔离器252a一样，光隔离器262a也防止在激光器模块20的外部产生的光返回到波长可调LD 21。聚焦透镜261a会提高出射光束L7与内部光纤51b的光耦合效率。
图9是激光器模块20的侧剖视图。本实施例的激光器模块20设置有TEC 28和安装在顶板28a上的基部29。基部29安装有可调 LD 21、波长锁定器22a和其它光学系统23a。基部29具有比TEC 28的顶板28a的面积大的面积，并且从TEC 28的顶板28a的边缘延伸。波长可调LD 21安装在基部29与顶板28a重叠的中央区域中，而波长锁定器22a和光学系统23a设置在从顶板28a的边缘延伸出的相应区域中。相应地，TEC 28主要控制可调LD 21的温度。波长锁定器22a和光学系统23a具有较不敏感的温度依赖性，并且具有足够性能而无需TEC 28控制它们的温度。此外，TEC 28的窄顶板28a能够减少珀尔帖元件的数目，这样会降低TEC 28的价格/成本。
图10示意性示出波长可调LD 21的内部结构。实施例的波长可调LD 21设置有沿波长可调LD 21的光轴顺序布置的三个部分，即啁啾取样光栅分布式布拉格反射器(CSG-DBR)部分212a、取样光栅分布式反馈(SG-DFB)部分213a和半导体光放大器(SOA)部分214a。在变型中，可以在CSG-DBR部分212a和一个端面21A之间形成后吸收器(BA)的附加部分。
CSG-DBR部分212a固有地表现出具有多个反射峰值的反射光谱，而SG-DFB部分213a固有地表现出具有多个增益峰值的光学增益谱。最近的反射峰值之间的跨度和最近的增益峰值之间的跨度彼此略有不同。通过改变相应部分212a、213a的折射率，可以调节反射峰值和增益峰值的相应跨度和位置；并且在具有反射峰值之一变为与增益峰值之一一致的波长时会发生激光振荡。
CSG-DBR部分212a设置有微型加热器212b以改变CSG-DBR部分212a中的微小区域的温度，微型加热器212b还修正或改变这些区域的折射率以改变反射峰值之间的跨度和反射峰值的位置。另一方面，SG-DFB部分213a设置有沿光轴彼此交替布置的增益区域213b和修正区域213c。区域213b、213c中的每一个设置有电极213d、213e以注入电流。注入到增益区域213b中的电流产生光子，而注入到修正区域213c中的电流改变区域213c的折射率以改变增益峰值之间的跨度和增益峰值的位置。因此，通过改变CSG-DBR部分212a中的微温度和修正区域213c的折射率，在波长范围内会出现由CSG-DBR部分212a产生的反射峰值之一与由SG-DFB部分213a产生的增益峰 值之一匹配的波长。因此，在该波长范围内可以连续地改变可调LD21的发射波长。
CSG-DBR部分212a设置有温度可独立控制的多个微型加热器212b。微型加热器212b的这种结构使得能够广泛、精确地改变CSG-DBR部分212a的温度分布。这意味着调谐发射波长的波长范围可以得到扩展。例如，密集波分复用(DWDM)标准定义了波长栅格(即具有50GHz的跨度并且在与1.55μm波段的波长对应的192～197THz的波长范围内波长栅格的数目为100个的信道栅格)。为了稳定地遵循这样的发射波长的较宽范围，本实施例的波长可调LD 21设置有多个微型加热器212b。
本实施例的激光器模块20通过波长锁定器22a提取从端面21A输出的激光束L1。优选用PD 223a、225a的相应输出I1a、I2a的比率确定BS 221a的分光比。这样确定BS 221a的分光比：使得从输出端口25a提取的激光束L3具有足以在发射器模块30中得到处理的量值并且进入PD 223a的激光束L4具有决定发射波长的量值。
(发射器模块)
图11示出了发射器模块30的内部。本实施例的发射器模块30设置有光发射器30a，光发射器30a具有由半导体材料(在本实施例中主要为磷化铟(InP))制成的光调制器32。整个光发射器30a被封入发射器壳体34中。光调制器32接收由激光器模块20输出的激光束L3并且通过调制激光束L3来产生两条光束L11、L12。光调制器32呈矩形平面形状，并且具有四个面和沿着与模块壳体34的纵轴线平行的方向延伸的纵轴线，其中的两个面32a、32b沿横向延伸并且具有2.8mm的长度，而其它两个面32c、32d沿纵向延伸并且具有11mm的长度。
光发射器30a还包括布线基板33、反射镜301、辅助基板302a～302f和驱动器308a～308d。
反射镜301和辅助基板302a～302c设置在靠近光调制器32的面32c的一侧，而其它辅助基板302d～302f设置在靠近光调制器32 的面32d的一侧。反射镜301朝向设置在光调制器32的面32c中的输入端口35反射来自设置在发射器壳体34的面34a中的输入端口31a的激光束L3。也就是说，从输入端口31a到反射镜301的光路沿纵向延伸，而自反射镜301起的光路沿横向延伸。辅助基板302a～302c沿着从输入端口31a到反射镜301的光路设置，但位于该光路下方以便不与激光束L3干涉。输入端口31a设置有光耦合系统，该光耦合系统包括透镜以准直来自内部光纤51a的光。
辅助基板302b、302c和辅助基板302e、302f与光调制器32电连接。PD安装在辅助基板302b、302e上以检测从光调制器32输出的光束的量值。在辅助基板302c、302f的表面上设置有互连电路以将DC/LF信号从DC/LF端子34e、34f传输至光调制器32。发射器模块30的DC/LF端子34e、34f不是用接合引线与光调制器32直接连接，而是通过辅助基板302c、302f上的互连电路与光调制器32连接。DC/LF端子34e、34f与辅助基板302c、302f上的互连电路的一端引线接合，而该互连电路的另一端与光调制器32引线接合。辅助基板302c、302f的这种结构可以避免接合引线与来自输入端口31a的激光束L3的干涉。
光发射器30a还包括输出耦合系统，该输出耦合系统包括位于光调制器32的面32a和发射器壳体34的面34a之间的半波(λ/2)片303、偏振合束器(PBC)304、BS 306、反射镜305和PD 307。光调制器32的面32a设置有两个输出端口37a、37b以分别输出第一调制光束L11和第二调制光束L12。设置在输出端口37a、37b的前方的相应两个透镜将这两条激光束L11、L12转换为准直光束。
一条调制光束L11经反射镜305弯折而到达PBC 304。从端口37b输出且被转换为准直光束的另一条调制光束L12经过半波片303以使偏振方向转过90°并且到达PBC 304。也就是说，两条调制光束L11、L12在PBC 304处具有彼此垂直的相应偏振方向。相应地，PBC可以组合两条调制光束以形成合并的调制光束L13。合并的调制光束L13的一部分经分光器306分离以被PD 307检测，而光束L13的主要部分从输出端口31b输出到内部光纤52a。PD 307可以检测输 出光束L13的总量值。
在上述输出光学系统的结构中，半波片303为未经反射镜305弯曲的激光束L12设置。当半波片303为经反射镜305弯折而朝向PBC 304的另一条激光束L11设置时，根据相应激光束L11、L12的路径长度，光学偏斜会不可避免地地增大。需要在激光束L12的路径中设置补偿光学偏斜的附加装置。
设置为与光调制器32的面32b相邻的布线基板33将驱动器308a～308d与光调制器32电连接。驱动器308a～308d与设置在发射器壳体34的面34d中的RF端子34g电连接。驱动器308a～308d基于提供给RF端子34g的调制信号产生驱动信号以驱动光调制器32。被图11中的虚线围绕的区域38与TEC的平面形状对应。
图12是示出光调制器32的俯视图。光调制器32属于具有四个马赫-曾德尔(MZ)调制器的类型，并且包括十一(11)个1×2耦合器361a～361k、两个2×2耦合器361m和361n、八(8)个分支波导363a～363h、互连电路365a、365h、接地互连电路365i、调制电极362a～362h、偏压电极368a～368m及接地电极362i。七(7)个1×2耦合器361a～361g被放置成三个层次以将由面32c中的输入端口35提供的输入光束分成八(8＝23)条光束，其中这8条光束被分成四(4)对，各条光束在分支波导363a～363h内传播。
沿X方向纵向延伸的分支波导363a～363h设置有相应的调制电极362a～362h，并且在分支波导363a～363h的每一对波导之间放置有接地电极362i。调制电极362a～362h与互连电路365a、365h连接，而接地电极362i与接地电路365i连接。这些互连电路365a、365h和接地电路365i在各自的一端接收来自面32b处的驱动器308a～308d的调制信号。如图11所示，互连电路365a～365h的另一端被引至面32c、32d处的相应电极366a、366b，并且与安装在基板302b、302e上的相应端子连接，基板302b、302e设置为与相应的面32c、32d相邻。
偏压电极368a～368h和368i～368m通过被引至相应面32c、32d的互连电路367a、367b获得DC偏压。偏压电极368a～368m接受偏 压以调节在相应波导中传播的光束的相位。具体而言，设置在分支波导363a、363b中的偏压电极368a、368b使分别在分支波导363a、363b中传播的光束之间产生相位偏移。由驱动器308a提供的调制信号包括彼此互补的两个信号，并且具有在调制电极的作用下将在分支波导中传播的光束的相位延迟π的振幅。偏压电极368a、368b获得偏压以使分别在分支波导363a、363b中传播的两条光束之间产生π的相位偏移，其中假定在分支波导363a中传播的光束比在另一分支波导363b中传播的另一条光束延迟π。然后，当调制电极362a接收具有最大振幅的调制信号并且调制电极362b接收具有最小振幅或大致零电位的信号时，在分支波导363a中传播的光束延迟了π，而在另一分支波导363b中传播的另一条光束保持不变。因此，在分支波导363a中传播的光束比在分支波导363b中传播的另一条光束延迟了π+π＝2π，并且由1×2耦合器361i组合的光束具有零相位延迟。
另一方面，当施加在调制电极362a上的调制信号变为最小或零而施加在另一电极362b上的另一调制信号变为最大时，施加在偏压电极368a上的抵补偏压(offset bias)仅造成在分支波导363a中传播的光束的相位延迟，该延迟变为π。在另一分支波导363b中传播的光束被调制信号365b延迟了π。因此，由1×2耦合器361i组合的光束具有π的相位延迟。相应地，施加在调制电极362a、362b上的差分调制信号和施加在偏压电极368a、368b上的抵补偏压可以调制经1×2耦合器361a、361b和361d分离并且由1×2耦合器361i组合的光束的相位。伴随有相应调制电极362c～362h和偏压电极368c～368h的分支波导的其它分支波导对363c和363d、363e和363f、363g和363h具有与以上所述相同的作用。因此，光调制器32可以产生分别被由驱动器308a～308d提供的相应调制信号调制的四个光信号。
由1×2耦合器361i、361h组合的光束通过施加在偏压电极368i、368j上的信号进一步发生偏移。也就是说，施加在偏压电极368i、368j上的信号使在相应波导中传播的两条光束之间产生π/2的相位偏移。假定在从1×2耦合器368j引出的波导中传播的光束延迟π/2， 则在从1×2耦合器368i引出的波导中传播的光束对应于I分量，而在从另一耦合器368j引出的波导中的光束对应于Q分量。2×2耦合器364m组合这两条光束，并且在输出波导364a、364b中输出它们。后一输出波导364b终止于面32a中的输出端口37a，而前一输出波导364a返回到输入部并且终止于面32c中的监控器端口369a。相同的情形出现在从1×2耦合器368k、368m引出的其它两个波导中，并且2×2耦合器361n提取两个输出波导364c、364d，前一波导364c终止于面32a中的输出端口37b，而后一波导364d被引至输入部并且终止于面32d中的监控器端口369b。监控器PD安装在设置为与面32c、32d相邻的相应辅助基板302a、302d上。
如上所述，互连电路365a、365h在面32b处的一端通过布线基板33接收调制信号。图13是示出布线基板33的透视图，布线基板33设置有面33a、33b和从面33a延伸至另一面33b的八(8)个互连电路331a～331h。互连电路331a～331h在与光调制器32的面32b相对的面33a处进行转换，也就是说，相应的端部331a～331h与光调制器32上的互连电路365a、365h的端部电连接。互连电路331a～331h的另一端部与相应的驱动器308a～308d连接。如图13所示，通过在外表面弯曲互连电路331a～331h来补偿调制信号之间的电偏斜，相应的互连电路331a～331h具有彼此大致相同的长度。
(接收器模块)
图14是接收器模块40的内部的俯视图。接收器模块40包括接收器壳体45和安装在接收器壳体45中的光接收器40a。光接收器40a设置有两个光耦合系统和两个光学桥接器43、44。一个光耦合系统用于来自激光器模块20的本振光束L7，而另一光耦合系统用于来自接收器光学插座50b的信号束L17。
用于本振光束L7的第一耦合系统包括偏振器412、BS 413、延迟元件414、透镜系统415、反射镜416和另一透镜系统417。来自激光器模块20且通过内部光纤51b进入输入端口42的本振光束L7被准直透镜42a准直，然后偏振器412对光束L7的偏振状态进行调 谐。尽管激光器模块20固有地提供了偏振状态调谐好的本振光束，然而激光器模块20和接收器模块40之间的传输介质可能会使偏振失谐。因此，偏振器412重新调谐本振光束L7的偏振状态。从偏振器412输出的本振光束L7被均匀地分成两条光束L21、L22。经过BS 413的一条光束L21通过延迟元件414并且在被透镜系统415聚焦之后进入光学桥接器43。被BS 413反射而朝向信号束L17的另一条光束L22被反射镜416再次反射、沿着与信号束L17大致平行的方向行进、并且在被透镜系统417聚焦之后进入另一光学桥接器44。
用于入射光信号L17的第二耦合系统包括准直透镜421、可变光衰减器(VOA)422、BS 423a、监控器PD 423b、偏振分束器(PBS)424、延迟元件425、透镜系统426、半波片427、反射镜428和另一透镜系统429。来自光学插座50b且通过内部光纤51b进入输入端口41的入射光信号L17被输入端口41中的透镜41a聚焦，以通过VOA422。VOA 422衰减入射光信号L17的量值。准直透镜421准直已衰减的入射光信号L17。第一BS 423a朝监控器PD 423b分流(分出)入射光信号L17的一部分，而入射光信号L17的主要部分由第二BS424均匀分离。监控器PD 423b可以控制VOA 422的衰减。经过BS424的一个分支光束L23进入延迟元件425，然后在被透镜系统426聚焦之后进入光学桥接器44。BS 424所反射的另一条光束L24经过半波片427。半波片427将光束L24的偏振方向旋转90°(直角)。经过半波片427的光信号L24再次被反射镜428反射，然后在被透镜系统429聚焦之后进入另一光学桥接器43。因此，进入光学桥接器44的一个信号束L23和进入另一光学桥接器43的另一信号束L24均具有彼此垂直的偏振方向。
因此，上述耦合系统设置有用于本振光束L21的延迟元件414和用于信号束L23的另一延迟元件425。这两个延迟元件414、425可以调节两个本振光束L21、L22之间的相位偏斜和两个信号束L23、L24之间的相位偏斜。本振光束L22和信号束L24在BS 413与反射镜416之间和BS 424与反射镜428之间行进之后进入光学桥接器44、43。也就是说，光束L22、L24的光程比经过引起光束L22、L24的 相位延迟的相应BS 413、424的其它光束L21、L23长。两个延迟元件414、425引起与光束L22、L24的延迟大致相等的相应相位延迟，因此，进入光学桥接器41、43的光束L21至L24的相位对准。延迟元件414、425可以由例如硅(Si)制成。
设置在本振光束L7的路径中的偏振器412具有调谐本振光束L7的偏振方向的功能。如上所述，这是因为激光器模块20可以输出偏振状态被调谐好的本振光束L7，但诸如内部光纤51b、输出端口25b、输入端口42等传输介质可能会使偏振失谐的缘故。另外，激光器模块20中的可调LD 21可以不输出具有线偏振的激光束。尽管波长可调LD 21可以输出具有与波长可调LD 21的有源层大致平行的偏振方向的激光束，但激光束固有地具有与有源层垂直的偏振分量。因此，偏振器412优选地除去与有源层垂直的偏振分量。
偏振器412可以被其它光学元件取代。例如，四分之一波片可以将椭圆偏振转换成线偏振。将四分之一波片插入到准直透镜42a与BS 413之间来代替偏振器412，或者除了四分之一波片之外还将半波片插入到准直透镜42a与BS 413之间，可以实现与偏振器相同的功能。
通过多路复用信号束L24与本振光束L21，光学桥接器43可以从信号束L24中提取信息。具体而言，光学桥接器43可以从信号束L24中提取I分量(同相分量)和Q分量(正交相位分量)，并且通过差分信号输出相应的分量。类似地，通过多路复用信号束L23与本振光束L22，另一光学桥接器44可以从信号束L23中提取I分量和Q分量。光学桥接器44还可以输出两个差分信号。
图15A和图15B示意性地示出了光学桥接器43、44的实例。图15A所示的光学桥接器46设置有两个输入波导901a和901c、两个1×2耦合器902a和902c、两个2×2耦合器904a和904c、四个分支波导903a至903d、以及两对输出波导905a和905b、905c和905d。分支波导903a至903d将1×2耦合器与2×2耦合器光耦合在一起。一对输出波导905a、905b与2×2耦合器904a耦合，而另一对输出波导905c、905d与另一个2×2耦合器904c耦合。
输入波导901a提供与图14中的本振光束L21或L22相同的本振光束L26，而另一输入波导901c提供与图14中的信号束L23或L24相同的信号束L27。本振光束L26被1×2耦合器902a分为两条光束L26a、L26b，而信号束L27同样被另一1×2耦合器分为两条光束L27a、L27b。两条光束L26a、L26b经过相应的分支波导903a、903b到达2×2耦合器904a、904c的相应一个输入端口。类似地，信号束L27被分成两条光束L27a、L27b、经过相应的分支波导903c、903d、并且到达2×2耦合器904a、904c的相应输入端口。
2×2耦合器904a使本振光束L26a与信号束L27a干涉，并且产生相位差为π(180°)的两条光束L28a、L28b，以在相应的输出波导905a、905b中提供这两条光束。类似地，另一2×2耦合器904c使本振光束L26b与信号束L27b干涉。2×2耦合器904c产生两条光束L28c、L28d，以在相应的输出波导905c、905d中提供这两条光束。将90°移相器(其未在附图中示出)放置在至少一个分支波导上(例如放在分支波导903c上)，则这对光束L28a、L28b的相位变为与另一对光束L28c、L28d相差π/2。于是，这对光束L28c、L28d仅包括Q分量，而另一对光束L28a、L28b仅包含I分量。因此，四条输出光束L28a～L28d分别包含相位0的I分量、相位π的I分量、相位π/2的Q分量和相位3π/2的Q分量。可以同时提取I分量和Q分量。
图15B是示意性地示出了光学桥接器的另一实例。图15B所示的光学桥接器47具有这样的特征：2×4耦合器与2×2耦合器串联耦合。具体而言，光学桥接器47包括两个输入波导913c和913d、2×4耦合器912、2×2耦合器914、两个分支波导913c和913d、以及两对输出波导915a和915b、915c和915d。两个输入波导911a、911b与2×4耦合器912的相应输入端口耦合。2×4耦合器912的一对输出端口与这对输出波导915a、915b耦合，而2×4耦合器912的另一对输出端口通过相应的分支波导913c、913d与2×2耦合器914的一对输入端口耦合。2×2耦合器914的两个输出端口分别与其余输出波导915c、915d耦合。
输入波导911a接收与上述本振光束L21、L22相对应的本振光束L26，而另一输入波导911b接收信号束L27。两条光束L26、L27进入2×4耦合器912，并且在2×4耦合器912中产生两对光束L30a和L30b、L29a和L29b。两条光束L30a和L30b具有π的相位差，类似地另两条光束L29a、L29b同样具有π的相位差。后两条光束L29a、L29b通过相应的分支波导913c、913d进入2×2耦合器914。2×2耦合器914产生输出波导915c、915d中的两条光束L30c、L30d。通过多路复用光束L29a与另一条光束L29b，所产生的两条光束L30c、L30d具有π的相位差。
分支波导913c、913d之一设置有移相器，以改变在移相器中传播的光束的相位。因此，输出光束L30c、L30d仅提供Q分量。另一方面，从2×4耦合器912直接输出的其余光束L30a、L30b仅含有I分量。也就是说，四条输出光束L30a～L30d包含相位0的I分量、相位π的I分量、相位π/2的Q分量和相位3π/2的Q分量。因此，可以同时提取信号束L17中包含的所有分量。
具有例如20μm×500μm的尺寸的光学桥接器46和/或47包括由形成在磷化铟(InP)基板上的铟砷化镓制成的台形波导。波导的铟砷化镓台的相应各面埋置在磷化铟中。由于与硅的折射率相比磷化铟具有相对更小的折射率，因此可以使用具有这种小尺寸的光学桥接器46和/或47。
图16示出光学桥接器43、44的功能框图。图16假定光学桥接器中的光学部分具有图15A所示的结构，但光学桥接器43、44可以配备有图15B所示的光学单元。图16所示的光学桥接器43、44还设置有与光学单元46中的各输出波导905a至905d光耦合的转换单元900，以接收输出光束L28a至L28d。转换单元900具有四个PD 921a至921d和两个跨阻抗放大器(TIA)922a、922c，也就是说，转换单元900设置有两组光接收器，一组光接收器包括一对PD 921a、921b和TIA 922a，而另一组光接收器包括一对PD 921c、921d和TIA 922c。PD 921a至921d的阴极通过相应的互连电路923a至923d处于负偏压，而PD 921a至921d的阳极与TIA 922a、922c的相应输入端连接。
如上所述，两条激光束L28a、L28b具有π的相位差，另两条激光束L28c、L28d同样具有π的相位差。因此，TIA 922a、922c可以接收彼此互补的相应两个信号并且差分放大这两个信号。TIA 922a可以输出与信号束的I分量相对应的彼此互补的信号，而TIA 922c同样可以输出与信号束的Q分量相对应的彼此互补的信号。这两个输出信号将被例如设置在TIA 922a、922c的下游的处理器电处理。
接下来，将对接收器模块40的实际尺寸或大小进行描述。图17示出接收器模块40的外观。接收器壳体45具有长度为25～33mm、宽度为16mm和高度为6.5mm的矩形形状。接收器壳体45设置有位于侧面45a中的输入端口41和42、位于与侧面45a相对的面45b中的RF端子45g、以及位于与上述两个面45a和45b相连的其余面45c和45d中的DC/LF端子45e和45f。本实施例总共设置有43个端子，包括13个RF端子451a至451m、15个DC/LF端子45e和15个DC/LF端子45f。在13个RF端子中，8个RF端子451b、451c、451e、451f、451h、451i、451k和451l差分输出X偏振的I分量、Q分量和Y偏振的I分量、Q分量。其余RF端子451a、451d、451g、451j和451m设置在上述信号端子之间，并且固定为地电位。将差分信号分别表示为Sg和/SG，并且将接地表示为G，则上述RF端子45g表示为G、Sg、/Sg、G、Sg、/Sg、G、Sg、/Sg、G、Sg、/Sg、G。DC/RF端子45e和45f准备用于提供DC电源、DC偏压、接地等。这些DC/RF端子45e和45f包括用于向图16所示的与互连电路923a至923d连接的PD 921a至921d提供偏压的端子、用于向TIA 922a和922c提供电力的端子等。
将对全双工光收发器10中可用的功能进行描述。如已经说明的那样，当光收发器具有数字相干功能时，除了用于发射器模块的信号光源之外，还需要用于接收器模块的本振光源。由于需要这两个光源，因此有时候不能紧凑地形成光收发器。例如，光收发器的称为CFP2的一个标准难以实现适用于数字相干通信的全双工光收发器。
本实施例的全双工光收发器10配备有一个可调LD 21，可调LD21向发射器模块30提供激光L3，以在传输光纤中传输已调制信号 光，并且可调LD 21向接收器模块40提供称为本振光的激光L7，以通过与本振光L7多路复用来从传输通过另一条光纤的接收光L17中提取信息。因此，本发明的光收发器10仅配备有一个可调LD 21，该可调LD 21能够实现适用于与遵循CFP2标准的壳体进行数字相干通信的全双工光收发器。
此外，激光器模块20将从可调LD 21的前端面21A提取的光L13输出到发射器模块30，而将从可调LD 21的后端面21B提取的本振光L7输出到接收器模块40。这种结构能够更紧凑地形成光收发器10的外壳11。
将激光器模块20与发射器模块30、接收器模块40连接在一起的内部光纤51a、51b优选地具有至少一个环路。内部光纤51a、51b的这种结构可以释放可能在内部光纤51a、51b中引起的应力，并且确保用于保持在内部光纤51a、51b中传输的光的偏振的功能。
另外，内部光纤51a、51b从激光器模块20沿彼此垂直的相应方向延伸出。也就是说，激光器模块20在彼此垂直的相应面中具有光输出端口25a、26a。这种结构可以更紧凑地形成光收发器10的外壳11，特别是，可以缩短外壳11的长度。
(第二实施例)
图18是示出第二实施例的光收发器10B的内部的俯视图。图18所示的光收发器10B与前述光收发器10的区别特征在于内部光纤51a、51b的结构或布局。本实施例的内部光纤51a、51b同样具有一个环路，但环路的半径小于前述实施例的半径。
具体而言，从激光器壳体24的输出端口26a引出的内部光纤51b通过在接收器模块40与激光器模块20之间形成环路而不在壳体后部中延伸的方式到达接收器模块40的输入端口42。类似地，从激光器壳体24的输出端口25a引出的另一根内部光纤51a通过在激光器模块、发射器模块30和接收器模块40所环绕的空间中绕大致5/4圈来形成环路。本实施例的内部光纤51a、51b的半径为约10mm。
因此，根据光纤的类型和性能，内部光纤51a、51b的环路(特 别是其半径)是可选的，以保持其偏振。具有降低弯曲损耗功能的光纤可以布置成更小的环路。随着弯曲应力的降低来调节内部光纤的过剩长度，以保持在内部光纤中传播的光的偏振，可以紧凑地形成光收发器。
(第三实施例)
图19是示出根据本发明的第三实施例的激光器模块20B的内部的俯视图。图19所示的激光器模块20B与前述激光器模块的区别特征在于：仅从可调LD 21的前端面21B提取用于接收器模块的本振光和用于发射器模块的信号光。从后端面21A输出的光仅用于调谐激光的波长。
如图19所示，激光器模块20B安装有结构与第一实施例的结构相同的可调LD 21。激光器模块20B设置有与可调LD 21的端面21A光耦合的波长锁定器22b以及分支系统23b。波长锁定器22b包括BS 221b、标准具滤波器222b和两个PD 223b、225b。从可调LD 21的后端面21A发射出的光L40首先被透镜210准直，然后被BS 221b分成激光束L41、L42。BS 221b所反射的一条激光束L42经过标准具滤波器222b并且到达PD 223b。另一激光束L41到达另一PD 225b。通过估算相应光电流I1a、I2a的比率(即I1a/I2a)，可以估算从可调LD 21输出的光L40的波长。通过TEC 28调节可调LD 21的温度，和/或基于由此估算出的波长改变注入到可调LD 21中的电流，可调LD 21可以在目标波长下振荡。
分支系统23b包括两个BS 231b、232b和PD 233b。从可调LD 21的前端面21B输出的激光束L6首先被透镜211准直，然后被BS 231b分光。BS 231b所反射的一个分支光束L46在通过输出端口25a之后进入内部光纤51a。经过BS 231b的另一分支光束L45被BS 232b再次分为两条光束L47、L48。经过BS 232b的光束L47在通过输出端口26a之后进入内部光纤51b。BS 232b所反射的另一条光束L48到达PD 233b。PD 233b的输出与激光束L6的量值相对应。
在本实施例中，激光束L46代替第一实施例的激光束L3被提供 至发射器模块30。也就是说，从可调LD 21的前端面21B输出的激光束L46、L47被提供至两个模块30、40。因为从后端面21A输出的激光束L40仅提供给波长锁定器22b，所以BS 221b的分光比可以为约1:1，这可以确保输出比率I1a/I2a的计算精度。
在前面的详细描述中，参考本发明的具体示例性实施例描述了本发明的装置。然而，显而易见的是，在不脱离本发明的更宽泛的精神和范围的情况下，可以对这些实施例做出各种修改和改变。例如，可调LD 21不仅可以设置有接近于一个端面的区域，而且还可以设置有分别接近于相应端面的多个区域。另外，可调LD 21可以在其表面中设置有抗反射膜。因此，本说明书和附图应被视为是说明性的，而非限制性的。