一種單纖雙向bosa結構的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種單纖雙向BOSA結構，包括封裝殼體、TOSA、ROSA和一光收發(fā)合用光學結構，該TOSA包括光發(fā)射組和波分復用結構，ROSA包括光接收組和波分解復用結構；殼體一端設有一光接口，光接口接收的光信號經(jīng)所述光收發(fā)合用光學結構入射到ROSA的波分解復用結構上；TOSA發(fā)射的信號光經(jīng)其波分復用結構合光之后，經(jīng)所述光收發(fā)合用光學結構傳輸?shù)剿龉饨涌冢稍摴饨涌谳敵鯰OSA發(fā)射的信號光；TOSA、ROSA和光收發(fā)合用光學結構封裝于殼體內。該結構用于4通道高速收發(fā)系統(tǒng)，直接在一根光纖上進行上行和下行傳輸，無需外接器件或設備，大大簡化了系統(tǒng)結構，降低了運營成本，而且裝配方便，有效降低了插損，提高了耦合效率，具有良好的溫度性能，有利于光信號的長距離傳輸。
【專利說明】—種單纖雙向BOSA結構

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖通信【技術領域】，尤其涉及一種用于4通道高速收發(fā)系統(tǒng)的光單纖雙向BOSA結構。

【背景技術】
[0002]隨著通訊領域的日益發(fā)展，傳統(tǒng)的傳輸技術已經(jīng)很難滿足傳輸容量及速度的要求，在典型的應用領域如數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡連接、搜索引擎、高性能計算等領域，為防止寬帶資源的不足，承運商和服務供應商們對規(guī)劃新一代高速網(wǎng)絡協(xié)議進行了部署，這就需要相應的高速收發(fā)模塊以滿足高密度高速率的數(shù)據(jù)傳輸要求。在高速的信息收發(fā)系統(tǒng)中，需要用高密度的光模塊替代傳統(tǒng)的光模塊，采用多通道光收發(fā)技術，可以把更多的轉發(fā)器和接收器集中在更小的空間中去，尤其在40Gbps或10Gbps的光纖解決方案中，采用4通道的傳輸技術，以每通道1Gbps或者更高的速度進行數(shù)據(jù)傳輸，其容量可以達到傳統(tǒng)單通道傳輸?shù)?倍甚至更高。而在這樣的高速收發(fā)模塊中，其核心組件即是模塊中BOSA結構。
[0003]傳統(tǒng)的BOSA結構是采用兩個殼體分立的結構方式，其中一個為TOSA發(fā)射模塊，另一個是ROSA接收模塊，這就會使BOSA模塊的體積龐大，并且造成資源的浪費，即使把TOSA和ROSA裝在同一個模塊中，也需要兩個光纖跳線接口來進行發(fā)射和接收，若需發(fā)射和接收共用一根光纖，則需要接入外加環(huán)形器，這無疑又增加了運行成本和光路的難度。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種用于4通道高速收發(fā)系統(tǒng)的單纖雙向BOSA結構，直接在一根光纖上進行上行和下行傳輸，無需外接器件或設備，大大簡化了系統(tǒng)結構，降低了運營成本。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明提出的技術方案為:一種單纖雙向BOSA結構，包括封裝殼體、TOSA和R0SA，所述TOSA包括光發(fā)射組和波分復用結構；所述ROSA包括光接收組和波分解復用結構；還包括一光收發(fā)合用光學結構；所述殼體一端設有一光接口，光接口接收的光信號經(jīng)所述光收發(fā)合用光學結構入射到ROSA的波分解復用結構上；所述TOSA發(fā)射的信號光經(jīng)其波分復用結構合光之后，經(jīng)所述光收發(fā)合用光學結構傳輸?shù)剿龉饨涌?，由該光接口輸出TOSA發(fā)射的信號光；所述T0SA、R0SA和光收發(fā)合用光學結構封裝于殼體內。
[0006]進一步的，所述光收發(fā)合用光學結構包括依光路設置的第一偏振分光棱鏡、法拉第旋轉器、半波片組和第二偏振分光棱鏡，以及設于ROSA的波分解復用結構與第一偏振分光棱鏡之間的合光子結構；所述第一偏振分光棱鏡和第二偏振分光棱鏡均包括兩個斜45°平行設置的偏振分光膜面,且兩個偏振分光棱鏡相互垂直設置；所述第一偏振分光棱鏡的兩個偏振分光膜面分別位于TOSA的波分復用結構輸出光路上和ROSA波分解復用結構的輸入光路上；所述半波片組包括上半波片和下半波片，分別位于第二偏振分光棱鏡兩個偏振分光膜面對應的光路中；所述半波片組與法拉第旋轉器組合，一起將通過半波片組和法拉第旋轉器的光偏振方向旋轉90°或0° ;由所述光接口入射的信號光經(jīng)第二偏振分光棱鏡分為S光和P光兩路線偏振光，兩路線偏振光分別經(jīng)上半波片和下半波片，再通過法拉第旋轉器之后，兩線偏振光均被旋轉變?yōu)镻光由第一偏振分光棱鏡兩次反射后入射合光子結構，經(jīng)合光子結構合為一束光入射到ROSA的波分解復用結構中，而TOSA的波分復用結構輸出的線偏振光直接透射過第一偏振分光棱鏡后入射到法拉第旋轉器，經(jīng)半波片組和第二偏振分光棱鏡后由所述光接口輸出；或兩線偏振光經(jīng)法拉第旋轉器之后均變?yōu)镾光直接透射過第一偏振分光棱鏡后入射到合光子結構，經(jīng)合光子結構合為一束光入射到ROSA的波分解復用結構中，所述TOSA的波分復用結構輸出的線偏振光經(jīng)第一偏振分光棱鏡的兩次反射后入射到法拉第旋轉器，經(jīng)半波片組和第二偏振分光棱鏡后由所述光接口輸出。
[0007]進一步的，所述合光子結構包括第三偏振分光棱鏡和一半波片；所述第三偏振分光棱鏡包括兩個斜45°平行設置的偏振分光膜面,所述半波片設于其中一偏振分光膜面對應的光路中，位于第三偏振分光棱鏡與第一偏振分光棱鏡之間，其光軸方向與水平偏振光的夾角為45°。
[0008]進一步的，所述第三偏振分光棱鏡與第一偏振分光棱鏡之間還設有一玻璃片，與所述半波片并列，設于第三偏振分光棱鏡另一偏振分光膜面對應的光路中。
[0009]進一步的，所述殼體內由一中間隔板分為兩個獨立的容置空間，分別用于容納TOSA和ROSA ;所述隔板設有一通孔，所述第一偏振分光棱鏡穿設于該通孔上，其兩個偏振分光膜面分別位于兩個容置空間內；所述法拉第旋轉器、半波片組和第二偏振分光棱鏡與TOSA設于同一容置空間內，或與ROSA設于同一容置空間內。
[0010]進一步的，所述TOSA的光發(fā)射組包括四個不同波長的激光器組和準直透鏡組；所述波分復用結構包括兩合光子單元，所述合光子單元包括第一全反射鏡、偏振分光棱鏡、半波片、第二全反射鏡和隔離器，所述半波片光軸方向與水平偏振光的夾角為45° ;激光器組發(fā)出λ 1、λ 2、λ 3和λ 4四個不同波長的線偏振光，經(jīng)準直透鏡組準直后，λ I和λ 2入射到其中一合光子單元，λ 3和λ 4入射到另一合光子單元；所述合光子單元的半波片設于偏振分光棱鏡前面，位于λ I或λ 3的入射光路上，將入射的λ I或λ 3的偏振方向旋轉90°，所述第一全反射鏡位于λ 2或λ 4的入射光路上,將λ 2或λ 4反射至所述偏振分光棱鏡上，并與λ I或λ 3正交于該偏振分光棱鏡的分光面上，λ I和λ 2分別經(jīng)同一合光子單兀的偏振分光棱鏡反射和透射后合束輸出，并由第二全反射鏡反射至所述光收發(fā)合用光學結構的第一偏振分光棱鏡上；λ 3和λ 4也分別經(jīng)其所在的合光子單兀的偏振分光棱鏡反射和透射后合束輸出，并由第二全反射鏡反射至所述光收發(fā)合用光學結構的第一偏振分光棱鏡上；所述合光子單元的隔離器為偏振相關隔離器，將經(jīng)過其隔離的線偏振光的偏振方向再旋轉45°，該隔離器設于偏振分光棱鏡與第二全反散射鏡之間，或設于第二全反射鏡與第一偏振分光棱鏡之間，其光軸方向與水平和豎直偏振光均呈45°夾角，且兩合光子單兀的隔離器光軸方向一致。
[0011]進一步的，所述TOSA的光發(fā)射組包括四個不同波長的激光器組和準直透鏡組；所述波分復用結構包括兩合光子單元，所述合光子單元包括第一全反射鏡、濾波膜片、第二全反射鏡和隔離器；激光器組發(fā)出λ 1、λ 2、λ 3和λ 4四個不同波長的線偏振光，經(jīng)準直透鏡組準直后，λ I和λ 3入射到其中一合光子單元，λ 2和λ 4入射到另一合光子單元；其中一合光子單元的濾波膜片斜45°設于λ I入射光路上，對λ I高反對λ 3增透，第一全反射鏡斜45°設于λ 3入射光路上，將λ 3反射至所述濾波膜片上，并與λ I正交于該濾波膜片上，之后透射的λ3與反射的λ I合束輸出，經(jīng)第二全反射鏡反射至所述光收發(fā)合用光學結構的第一偏振分光棱鏡上；另一合光子單兀的濾波膜片斜45°設于λ 2的入射光路上,對入2高反對λ 4增透，該合光子單元的第一全反射鏡斜45°設于λ 4的入射光路上，將λ 4反射至所述濾波膜片上，并與λ 2正交于該濾波膜片上，之后透射的λ 4與反射的λ 2合束輸出，經(jīng)第二全反射鏡反射至所述光收發(fā)合用光學結構的第一偏振分光棱鏡上；所述隔離器的光軸方向與入射光的偏振方向一致，設于濾波膜片和第二全反射鏡之間，或設于第二全反射鏡與第一偏振分光棱鏡之間。
[0012]進一步的，所述波分復用結構還包括一個半波片，設于所述兩個合光子單元與第一偏振分光棱鏡之間，其光軸方向與兩合光子單兀輸出光的偏振方向呈45 °夾角，將兩合光子單兀的輸出光偏振方向旋轉90°。
[0013]進一步的，所述TOSA的光發(fā)射組包括四個不同波長的激光器組和準直透鏡組；所述波分復用結構包括兩合光子單元、第二級合光單元和隔離器；所述合光子單元包括第一全反射鏡和濾波膜片；所述第二級合光單元包括半透半反射鏡和吸收片；其中一合光子單元還包括一第二全反射鏡；激光器組發(fā)出λ 1、λ 2、λ 3和λ 4四個不同波長的線偏振光，經(jīng)準直透鏡組準直后，λ I和λ 3入射到其中一合光子單元，λ 2和λ 4入射到另一合光子單元；其中一合光子單元的濾波膜片斜45°設于λ I入射光路上，對λ I高反對λ 3增透，第一全反射鏡斜45°設于λ 3入射光路上，將λ 3反射至所述濾波膜片上，并與λ I正交于該濾波膜片上，之后透射的λ 3與反射的λ I合束輸出，經(jīng)第二全反射鏡反射至所述半透半反射鏡上；另一合光子單元的濾波膜片斜45°設于λ 2的入射光路上，對λ 2高反對λ 4增透，該合光子單元的第一全反射鏡斜45°設于λ 4的入射光路上，將λ 4反射至所述濾波膜片上，并與λ 2正交于該濾波膜片上，之后透射的λ 4與反射的λ 2合束輸出，直接入射到所述半透半反射鏡上，并與λ I和λ 3的合束光正交于該半透半反射鏡面上；在該半透半反射鏡上，透射的λ2和λ4合束光與反射的λ I和λ3合束光再次合束輸出至吸光片上被吸收，反射的λ 2和λ 4合束光與透射的λ I和λ 3合束光再次合束輸出，經(jīng)所述隔離器后入射到所述光收發(fā)合用光學結構的第一偏振分光棱鏡上；所述隔離器的光軸方向與入射光的偏振方向一致，為非偏振相關隔離器；或者所述隔離器為偏振相關隔離器，將經(jīng)過該隔離器的光偏振方向旋轉45° ,并在該隔離器與所述第一偏振分光棱鏡之間增設一半波片，該半波片的光軸方向與入射光偏振方向夾角為67.5°或22.5°。
[0014]進一步的，所述ROSA的光接收組包括ro組和聚焦透鏡組；所述波分解復用結構包括第一濾波膜片、第二濾波膜片、第三濾波膜片和三個全反射鏡；所述光接口接收的包括四個不同波長λ?、λ2、λ3、λ 4的光信號經(jīng)光收發(fā)合用光學結構后入射到該波分解復用結構上；所述第一濾波膜片對λ 4增透對λ 1- λ 3高反；所述第二濾波膜片對λ 3增透，對λ I和λ 2高反；所述第三濾波膜片對λ 2增透,對λ I高反；由光收發(fā)合用光學結構出射的光信號直接入射到第一濾波膜片上，其中λ 4直接透射后由聚焦透鏡組會聚到ro組對應的ro上；λ 1-λ 3則被該第一濾波膜片反射至全反射鏡上，經(jīng)全反射鏡反射到第二濾波膜片上，其中，λ 3直接透射后由聚焦透鏡組會聚到ro組對應的ro上；λ I和λ 2則被第二濾波膜片反射至另一全反射鏡上，經(jīng)該全反射鏡反射至第三濾波膜片上，其中，λ2直接透射后由聚焦透鏡組會聚到ro組對應的ro上；λ I則被第三濾波膜片反射至最后一個全反射鏡上，經(jīng)該全反射鏡反射后直接由聚焦透鏡組會聚到ro組對應的ro上，或在該全反射鏡與會聚透鏡組之間增設第四濾波膜片，對λ I增透，對其它波長光高反，被該全反射鏡反射的λ I透射過第四濾波膜片之后由聚焦透鏡組會聚到ro組對應的ro上。
[0015]本發(fā)明的有益效果為:利用法拉第旋轉器、半波片和偏振分光棱鏡的組合來實現(xiàn)出射和接收光束偏振態(tài)的正交變換，使出射光束和接收光束在偏振分光棱鏡上產(chǎn)生不同的走向實現(xiàn)單纖雙向的功能，極大地提高了效率、節(jié)約了資源，而且結構簡單緊湊，裝配方便，有效降低了插損，提高了耦合效率，具有良好的溫度性能，有利于光信號的長距離傳輸。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明單纖雙向BOSA結構實施例一示意圖；
圖2為BOSA結構中TOSA結構一及光路示意圖；
圖3為BOSA結構中ROSA結構及光路示意圖；
圖4為BOSA結構中TOSA結構二及光路示意圖；
圖5為BOSA結構中TOSA結構三及光路示意圖；
圖6為與圖5所示TOSA結構三相應的ROSA端光路示意圖；
圖7為單纖雙向BOSA結構實施例二示意圖。
[0017]附圖標不:1、殼體；101、隔板；2、光收發(fā)合用光學結構；21、第一偏振分光棱鏡；22、法拉第旋轉器；221、法拉第旋轉片；222、磁塊；23、半波片組；231、上半波片；232、下半波片；24、第二偏振分光棱鏡；25、第三偏振分光棱鏡；26、半波片；27、玻璃片；3、激光器組；4、準直透鏡組；5、波分復用結構；511、偏振分光棱鏡；512、半波片；513、第一全反射鏡；514、第二全反射鏡；515、隔離器；521、第一全反射鏡；522、濾波膜片；523、第二全反射鏡；524、隔離器；525、半波片；531、第一全反射鏡；532、濾波膜片；533、第二全反射鏡；534、半透半反射鏡；535、吸光片；536、隔離器；537、半波片；6、H)組；7、聚焦透鏡組；8、波分復用結構；801、第一濾波膜片；802、第二濾波膜片；803、第三濾波膜片；804、第四濾波膜片；805、全反射鏡；9、單光纖準直器。

【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和【具體實施方式】，對本發(fā)明做進一步說明。
[0019]本發(fā)明的目的在于提供一種用于4通道高速收發(fā)系統(tǒng)的單纖雙向BOSA結構，直接在一根光纖上進行上行和下行傳輸，無需外接器件或設備，大大簡化了系統(tǒng)結構，降低了運營成本。具體的，該單纖雙向BOSA結構，包括封裝殼體、TOSA和R0SA，所述TOSA包括光發(fā)射組和波分復用結構；所述ROSA包括光接收組和波分解復用結構；該BOSA結構還包括一光收發(fā)合用光學結構；所述殼體一端設有一光接口，光接口接收的光信號經(jīng)所述光收發(fā)合用光學結構入射到ROSA的波分解復用結構上；所述TOSA發(fā)射的信號光經(jīng)其波分復用結構合光之后，經(jīng)所述光收發(fā)合用光學結構傳輸?shù)剿龉饨涌?，由該光接口輸出TOSA發(fā)射的信號光；所述T0SA、R0SA和光收發(fā)合用光學結構封裝于殼體內。利用法拉第旋轉器、半波片和偏振分光棱鏡的組合來實現(xiàn)出射和接收光束偏振態(tài)的正交變換，使出射光束和接收光束在偏振分光棱鏡上產(chǎn)生不同的走向實現(xiàn)單纖雙向的功能。具體的如下實施例。
[0020]如圖1-3所示的實施例一，光收發(fā)合用光學結構2包括依光路設置的第一偏振分光棱鏡21、法拉第旋轉器22、半波片組23和第二偏振分光棱鏡24,以及設于ROSA的波分解復用結構8與第一偏振分光棱鏡21之間的合光子結構。其中，合光子結構包括第三偏振分光棱鏡25和一半波片26。第一偏振分光棱鏡21、第二偏振分光棱鏡24和第三偏振分光棱鏡25均包括兩個斜45°平行設置的偏振分光膜面,且第一偏振分光棱鏡21與第二偏振分光棱鏡24和第三偏振分光棱鏡25垂直設置。第一偏振分光棱鏡21的兩個偏振分光膜面分別位于TOSA的波分復用結構5輸出光路上和ROSA波分解復用結構8的輸入光路上；所述半波片組23包括上半波片231和下半波片232，分別位于第二偏振分光棱鏡24兩個偏振分光膜面對應的光路中。
[0021]如圖1，殼體I內由一中間隔板101分為上下兩個獨立的容置空間，分別用于容納TOSA和ROSA。隔板101設有一通孔，第一偏振分光棱鏡21穿設于該通孔上，其兩個偏振分光膜面分別位于兩個容置空間內。法拉第旋轉器22、半波片組23和第二偏振分光棱鏡24與TOSA同設于上層的容置空間內，ROSA設于下層容置空間內。光接口采用的是單光纖準直器9,設于容納TOSA的容置空間一端。
[0022]如圖2，為該實施例采用的TOSA結構，其光發(fā)射組包括四個不同波長的激光器組3和準直透鏡組4;波分復用結構5包括兩合光子單元，該合光子單元包括第一全反射鏡513、偏振分光棱鏡511、半波片512、第二全反射鏡514和隔離器515,所述半波片512光軸方向與水平偏振光的夾角為45°。激光器組3發(fā)出λ 1、λ 2、λ 3和λ 4四個不同波長的水平線偏振光P光，經(jīng)準直透鏡組4準直后，λ I和λ 2入射到其中一合光子單元，λ 3和λ 4入射到另一合光子單兀。位于λ I和λ 2光路中的合光子單兀,其半波片512設于偏振分光棱鏡511前面,位于λ I的入射光路上,將入射的λ I的偏振方向旋轉90°為S光；其第一全反射鏡513位于λ 2的入射光路上,將λ 2 (P光)反射至其偏振分光棱鏡511上,并與λ I正交于該偏振分光棱鏡511的分光面上，λ I (S光)和λ 2 (P光)分別經(jīng)該偏振分光棱鏡511反射和透射后合束輸出，并由第二全反射鏡514反射至光收發(fā)合用光學結構2的第一偏振分光棱鏡21上。類似的，λ 3和λ 4也分別經(jīng)其所在的合光子單兀的偏振分光棱鏡511反射和透射后合束輸出，并由第二全反射鏡514反射至所述光收發(fā)合用光學結構2的第一偏振分光棱鏡21上。該TOSA結構中，合光子單元的隔離器515為偏振相關隔離器，將經(jīng)過其隔離的線偏振光的偏振方向再旋轉45° ,該隔離器515設于偏振分光棱鏡511與第二全反散射鏡514之間，或設于第二全反射鏡514與第一偏振分光棱鏡21之間,其光軸方向與水平偏振光P光和豎直偏振光S光均呈45°夾角，且兩合光子單兀的隔離器515光軸方向一致。該結構中，合束的λ?和λ 2經(jīng)第二全反射鏡514反射后，經(jīng)隔離器515入射到第一偏振分光棱鏡21上,S光的λ I和P光的λ 2入射到隔離器515, λ I和λ 2都是只有與隔離器515光軸方向(45° )—致的偏振分量通過,并被該隔離器515再旋轉45°后成為豎直偏振的S光,之后入射到第一偏振分光棱鏡21上。而合束的λ 3和λ 4先經(jīng)同樣的隔離器515之后也輸出豎直偏振的S光,再經(jīng)第二全反射鏡514反射至第一偏振分光棱鏡21上,且兩束S光光路相互平行。由于第一偏振分光棱鏡21與第二偏振分光棱鏡24、合光子單兀的偏振分光棱鏡511相互垂直,所以S光相對于第一偏振分光棱鏡21而言為P光，故合束的λ I和λ 2、λ 3和λ 4可以直接透射過第一偏振分光棱鏡21入射到法拉第旋轉器22上。該法拉第旋轉器22包括法拉第旋轉片221及其兩端的磁塊222，可以將經(jīng)過的線偏振光的偏振方向旋轉45° ,以順時針為例來說明,透射過第一偏振分光棱鏡21的豎直偏振的S光經(jīng)過法拉第旋轉器22后都被順時針旋轉了 45°，之后分別入射到半波片組23的上半波片231和下半波片232。其中上半波片231的光軸角度為22.5°，λ I和λ 2的合束光入射到該上半波片231后再次被順時針旋轉45°而成為P光入射到第二偏振分光棱鏡24上；下半波片232的光軸角度則為67.5°，λ 3和λ4的合束光入射到該下半波片232后偏振方向被逆時針旋轉了 45°而成為S光入射到第二偏振分光棱鏡24上。入射到第二偏振分光棱鏡24的P光(λ I和λ 2的合束光)直接透射輸出到單光纖準直器9上，而入射到第二偏振分光棱鏡24的S光(λ 3和λ 4的合束光)則經(jīng)過第二偏振分光棱鏡24兩個偏振分光膜面的反射后與λ?和λ2合束輸出，并經(jīng)單光纖準直器9耦合到光纖中，實現(xiàn)了 TOSA端四路光的傳輸與合束。
[0023]如圖3，為該實施例采用的ROSA結構，其光接收組包括H)組6和聚焦透鏡組7，波分解復用結構8包括第一濾波膜片801、第二濾波膜片802、第三濾波膜片803和三個全反射鏡805。其中，第一濾波膜片801對λ4增透對λ1-λ3高反，位于λ 4的光路中；第二濾波膜片802對λ 3增透，對λ I和λ 2高反，位于λ 3的光路中；第三濾波膜片803對λ 2增透，對λ I高反，位于λ 2的光路中。三個全反射鏡805分別設于第二濾波膜片后面802、第三濾波膜片803后面以及λ I的光路上。該結構中，還在λ I光路的全反射鏡805與會聚透鏡組7之間增設第四濾波膜片804，對λ I增透，對其它波長光高反。由單光纖準直器9接收的光信號包含有四路不同波長的信號光λ 1、λ 2、λ3和λ 4,該光束經(jīng)過第二偏振分光棱鏡24之后被分為偏振態(tài)相互垂直的兩束平行光P光和S光,其中P光直接透射過第二偏振分光棱鏡24，S光則被其兩個偏振分光膜面兩次反射后從下面的偏振分光膜面輸出，且與P光傳輸方向平行。其中P光經(jīng)過22.5上半波片231之后被順時針旋轉45°
(迎著該P光傳播方向看)，之后再入射到法拉第旋轉器22之后，被法拉第旋轉器22逆時針旋轉45°而還原為P光，因該傳播方向與之前TOSA端的傳播方向相反，同樣迎著光傳播方向看，法拉第旋轉器22對其旋轉方向分別為順時針和逆時針。而S光經(jīng)過67.5°下半波片232之后被逆時針旋轉45°，之后再入射到法拉第旋轉器22之后，被法拉第旋轉器22再逆時針旋轉45°而成為P光。至此入射的光信號分為兩路平行的P光入射到第一偏振分光棱鏡21上。由于第一偏振分光棱鏡21與第二偏振分光棱鏡24相互垂直,故入射的P光對其而言為S光，從而被第一偏振分光棱鏡21的兩個偏振分光膜面反射至其下部，從其下面的偏振分光膜面輸出，而入射到ROSA端,如圖1所不。如圖3,從第一偏振分光棱鏡21出射的兩平行P光(對第一偏振分光棱鏡21而言為S光),入射到合光子結構上,其中一路P光的偏振方向經(jīng)45°設置的半波片26旋轉90°成為S光入射到第三偏振分光棱鏡25上,另一路P光直接入射或經(jīng)一玻璃片27入射到第三偏振分光棱鏡25上，直接透射過第三偏振分光棱鏡25,而S光則經(jīng)第三偏振分光棱鏡25的兩個偏振分光膜面反射后與P光合束輸出。該合束光入射到波分解復用結構8的第一濾波膜片801上，其中λ 4直接透射后由聚焦透鏡組7會聚到H)組6對應的H)上，λ 1- λ 3則被該第一濾波膜片801反射至全反射鏡805上，經(jīng)全反射鏡805反射到第二濾波膜片802上，其中，λ 3直接透射后由聚焦透鏡組7會聚到ro組6對應的ro上；λ I和λ 2則被第二濾波膜片802反射至另一全反射鏡805上，經(jīng)該全反射鏡805反射至第三濾波膜片803上，其中，λ 2直接透射后由聚焦透鏡組7會聚到ro組6對應的ro上；λ I則被第三濾波膜片803反射至最后一個全反射鏡805上，經(jīng)該全反射鏡805反射后入射到第四濾波膜片804上，透射過第四濾波膜片804后由聚焦透鏡組7會聚到ro組6對應的ro上，實現(xiàn)四通道信號光束的解復用和接收。
[0024]如圖4所示為TOSA端采用的另外一種結構，其光發(fā)射組包括四個不同波長的激光器組3和準直透鏡組4 ;波分復用結構5包括兩合光子單元，所述合光子單元包括第一全反射鏡521、濾波膜片522、第二全反射鏡523和隔離器524。優(yōu)選的，該結構中，在兩個合光子單元與第一偏振分光棱鏡21之間還設有一半波片525，其光軸方向與兩合光子單元輸出光的偏振方向呈45°夾角，將兩合光子單兀的輸出光偏振方向旋轉90°。激光器組3發(fā)出λ 1、λ 2、λ 3和λ 4四個不同波長的水平線偏振光P光，經(jīng)準直透鏡組4準直后，λ I和入3入射到其中一合光子單元，λ 2和λ 4入射到另一合光子單元。其中，位于λ I和入3光路中的合光子單兀中，濾波膜片522斜45°設于λ I入射光路上,對λ I高反對λ 3增透，第一全反射鏡521斜45°設于λ 3入射光路上，將λ 3反射至所述濾波膜片522上，并與λ I正交于該濾波膜片522上，之后透射的λ 3與反射的λ I合束輸出，經(jīng)第二全反射鏡523反射至隔離器524上,該隔離器524光軸方向與光束偏振方向一致,經(jīng)隔離器524輸出的光束仍為P光，再入射到所述半波片525上。另一合光子單元中，濾波膜片52斜45°設于λ 2的入射光路上，對λ 2高反對λ 4增透，該合光子單元的第一全反射鏡521斜45°設于λ 4的入射光路上，將λ 4反射至所述濾波膜片522上，并與λ 2正交于該濾波膜片522上，之后透射的λ 4與反射的λ 2合束輸出，經(jīng)隔離器524之后由第二全反射鏡523反射至與λ I和λ 3的合束光相互平行，并入射到所述半波片525上；同樣的，該合光子單元中的隔離器524光軸方向與光束偏振方向一致,經(jīng)過該隔離器524輸出的光束仍為P光。兩平行的P光入射到所述半波片525,該半波片光軸方向為45°設置,將兩P光的偏振方向旋轉90°成為兩束S光入射到第一偏振分光棱鏡21上,之后的光路與圖2所不TOSA結構后端的光收發(fā)合用光學結構中的光路相同。
[0025]如圖5所示的是TOSA端采用的又一結構，其光發(fā)射組包括四個不同波長的激光器組3和準直透鏡組4 ;所述波分復用結構5包括兩合光子單元、第二級合光單元和隔離器536 ;所述合光子單元包括第一全反射鏡531和濾波膜片532 ;所述第二級合光單元包括半透半反射鏡534和吸收片535 ;其中一合光子單元還包括一第二全反射鏡533。激光器組3發(fā)出λ 1、λ 2、λ 3和λ 4四個不同波長的水平線偏振光P光，經(jīng)準直透鏡組4準直后，λ I和λ 3入射到其中一合光子單元，λ 2和λ 4入射到另一合光子單元。其中，位于λ I和λ 3光路中的合光子單兀中，濾波膜片532斜45°設于λ I入射光路上，對λ I高反對λ3增透，第一全反射鏡531斜45°設于λ 3入射光路上，將λ 3反射至所述濾波膜片532上，并與λ I正交于該濾波膜片532上，之后透射的λ 3與反射的λ I合束輸出，經(jīng)第二全反射鏡533反射至所述半透半反射鏡534上；另一合光子單元中，濾波膜片532斜45°設于λ2的入射光路上，對λ 2高反對λ 4增透，該合光子單元的第一全反射鏡531斜45°設于λ4的入射光路上，將λ 4反射至所述濾波膜片532上，并與λ 2正交于該濾波膜片532上，之后透射的λ 4與反射的λ 2合束輸出，直接入射到所述半透半反射鏡534上，并與λ I和λ 3的合束光正交于該半透半反射鏡534面上；在該半透半反射鏡534上，透射的λ 2和λ 4合束光與反射的λ I和λ 3合束光再次合束輸出至吸光片535上被吸收，反射的λ 2和λ 4合束光與透射的λ I和λ 3合束光再次合束輸出，λ 1- λ 4的合束光P光經(jīng)所述隔離器536后入射到所述光收發(fā)合用光學結構2的第一偏振分光棱鏡21上。隔離器536的光軸方向與入射光的偏振方向一致，為非偏振相關隔離器，并在隔離器536與第一偏振分光棱鏡21之間設置光軸為45°的半波片537,將入射的P光旋轉為90°成為S光入射到第一偏振分光棱鏡21上?；蚋綦x器536為偏振相關隔離器，以逆時針為例，將入射的P光偏振方向逆時針旋轉45° ,并在隔離器536與第一偏振分光棱鏡21之間設置光軸為67.5°的半波片537,將隔離器536輸出的偏振光方向再次逆時針旋轉45°而成為S光,再入射到第一偏振分光棱鏡21上。由于第一偏振分光棱鏡21與其它偏振分光棱鏡垂直設置,故入射的S光對第一偏振分光棱鏡21而言為P光，可直接透射過其偏振分光膜面，入射到法拉第旋轉器上。
[0026]該結構中，由于TOSA方向的光束在光收發(fā)合用光學結構2上已經(jīng)為合為一束光傳輸，故法拉第旋轉器22可以只設在第二偏振分光棱鏡24對應的那個偏振分光膜面前面，另外一個偏振分光膜面輸出光路上不需要法拉第旋轉器22,只需要一個光軸45°設置的半波片將ROSA端的接收光旋轉90°進行正交變換即可。具體的如圖5所示，TOSA輸出的S光透射過第一偏振分光棱鏡21之后由法拉第旋轉器22順時針旋轉45° ,之后再經(jīng)22.5°的上半波片231順時針旋轉45°成為P光，從而直接透射過第二偏振分光鏡24，并由單光纖準直器9耦合到光纖中，實現(xiàn)了 TOSA端四路光的傳輸與合束。如圖6所示，該結構中，單光纖準直器9接收的光信號包含有四路不同波長的信號光λ 1、λ 2、λ3和λ 4，該光束經(jīng)過第二偏振分光棱鏡24之后被分為偏振態(tài)相互垂直的兩束平行光P光和S光,其中P光直接透射過第二偏振分光棱鏡24，S光則被其兩個偏振分光膜面兩次反射后從下面的偏振分光膜面輸出，且與P光傳輸方向平行。其中P光經(jīng)過22.5上半波片231之后被順時針旋轉45° (迎著該P光傳播方向看)，之后再入射到法拉第旋轉器22，被法拉第旋轉器22逆時針旋轉45°而還原為P光，因該傳播方向與之前TOSA端的傳播方向相反，同樣迎著光傳播方向看，法拉第旋轉器22對其旋轉方向分別為順時針和逆時針。而S光則經(jīng)過45°設置的下半波片232旋轉90°成為P光后直接入射到第一偏振分光棱鏡21上。兩束P光經(jīng)第一偏振分光棱鏡21的兩偏振分光膜面反射至其下部，從其下面的偏振分光膜面輸出，而入射到ROSA端,之后的光路與圖3所不結構一樣。
[0027]如圖7所示，為本發(fā)明BOSA結構實施例二，與結構一不同的是，光收發(fā)合用光學結構2的法拉第旋轉器22、半波片組23第二偏振分光棱鏡34與ROSA端同設于殼體的下層容置空間內，相應的，光接口也設于容納ROSA的容置空間一端面。其內部結構僅需通過半波片的設置使其光束的偏振態(tài)進行相應的正交變換即可。例如，將TOSA端輸出的光束偏振態(tài)變換為P光入射到第一偏振分光棱鏡21上,該P光相對于第一偏振分光棱鏡21而言為S光，故經(jīng)第一偏振分光棱鏡21兩個偏振分光膜面反射至其下部，之后入射到法拉第旋轉器22上。同樣，經(jīng)單光纖準直器9接收的信號光通過相應變換，使其成為S光入射到第一偏振分光棱鏡21上,然后直接透射過第一偏振分光棱鏡21入射到合光子結構合束后再進入ROSA的波分解復用結構8上。
[0028]上述各實施例利用法拉第旋轉器、半波片和偏振分光棱鏡的組合來實現(xiàn)出射和接收光束偏振態(tài)的正交變換，使出射光束和接收光束在偏振分光棱鏡上產(chǎn)生不同的走向實現(xiàn)單纖雙向的功能，極大地提高了效率、節(jié)約了資源，而且結構簡單緊湊，裝配方便，有效降低了插損，提高了耦合效率，具有良好的溫度性能，有利于光信號的長距離傳輸。
[0029]盡管結合優(yōu)選實施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領域的技術人員應該明白，在不脫離所附權利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內，在形式上和細節(jié)上對本發(fā)明做出的各種變化，均為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種單纖雙向80“結構，包括封裝殼體、10“和如“，所述10“包括光發(fā)射組和波分復用結構；所述如“包括光接收組和波分解復用結構；其特征在于:還包括一光收發(fā)合用光學結構；所述殼體一端設有一光接口，光接口接收的光信號經(jīng)所述光收發(fā)合用光學結構入射到如“的波分解復用結構上；所述！'0“發(fā)射的信號光經(jīng)其波分復用結構合光之后，經(jīng)所述光收發(fā)合用光學結構傳輸?shù)剿龉饨涌?，由該光接口輸?0“發(fā)射的信號光；所述丁0“、卩0“和光收發(fā)合用光學結構封裝于殼體內。
2.如權利要求1所述單纖雙向80“結構，其特征在于:所述光收發(fā)合用光學結構包括依光路設置的第一偏振分光棱鏡、法拉第旋轉器、半波片組和第二偏振分光棱鏡，以及設于尺03八的波分解復用結構與第一偏振分光棱鏡之間的合光子結構；所述第一偏振分光棱鏡和第二偏振分光棱鏡均包括兩個斜45°平行設置的偏振分光膜面，且兩個偏振分光棱鏡相互垂直設置；所述第一偏振分光棱鏡的兩個偏振分光膜面分別位于！'03八的波分復用結構輸出光路上和如“波分解復用結構的輸入光路上；所述半波片組包括上半波片和下半波片，分別位于第二偏振分光棱鏡兩個偏振分光膜面對應的光路中；所述半波片組與法拉第旋轉器組合，一起將通過半波片組和法拉第旋轉器的光偏振方向旋轉90?；?。；由所述光接口入射的信號光經(jīng)第二偏振分光棱鏡分為3光和？光兩路線偏振光，兩路線偏振光分別經(jīng)上半波片和下半波片，再通過法拉第旋轉器之后，兩線偏振光均被旋轉變?yōu)?？光由第一偏振分光棱鏡兩次反射后入射合光子結構，經(jīng)合光子結構合為一束光入射到如“的波分解復用結構中，而103八的波分復用結構輸出的線偏振光直接透射過第一偏振分光棱鏡后入射到法拉第旋轉器，經(jīng)半波片組和第二偏振分光棱鏡后由所述光接口輸出；或兩線偏振光經(jīng)法拉第旋轉器之后均變?yōu)?光直接透射過第一偏振分光棱鏡后入射到合光子結構，經(jīng)合光子結構合為一束光入射到如“的波分解復用結構中，所述10“的波分復用結構輸出的線偏振光經(jīng)第一偏振分光棱鏡的兩次反射后入射到法拉第旋轉器，經(jīng)半波片組和第二偏振分光棱鏡后由所述光接口輸出。
3.如權利要求2所述單纖雙向80“結構，其特征在于:所述合光子結構包括第三偏振分光棱鏡和一半波片；所述第三偏振分光棱鏡包括兩個斜45°平行設置的偏振分光膜面，所述半波片設于其中一偏振分光膜面對應的光路中，位于第三偏振分光棱鏡與第一偏振分光棱鏡之間，其光軸方向與水平偏振光的夾角為45°。
4.如權利要求3所述單纖雙向803八結構，其特征在于:所述第三偏振分光棱鏡與第一偏振分光棱鏡之間還設有一玻璃片，與所述半波片并列，設于第三偏振分光棱鏡另一偏振分光膜面對應的光路中。
5.如權利要求2-4任一項所述單纖雙向80“結構，其特征在于:所述殼體內由一中間隔板分為兩個獨立的容置空間，分別用于容納了0“和如“；所述隔板設有一通孔，所述第一偏振分光棱鏡穿設于該通孔上，其兩個偏振分光膜面分別位于兩個容置空間內；所述法拉第旋轉器、半波片組和第二偏振分光棱鏡與了03八設于同一容置空間內，或與003八設于同一容置空間內。
6.如權利要求2-4所述單纖雙向80“結構，其特征在于:所述10“的光發(fā)射組包括四個不同波長的激光器組和準直透鏡組；所述波分復用結構包括兩合光子單元，所述合光子單元包括第一全反射鏡、偏振分光棱鏡、半波片、第二全反射鏡和隔離器，所述半波片光軸方向與水平偏振光的夾角為45。；激光器組發(fā)出入1、入2、入3和入4四個不同波長的線偏振光，經(jīng)準直透鏡組準直后，入1和X 2入射到其中一合光子單元，X 3和入4入射到另一合光子單元；所述合光子單元的半波片設于偏振分光棱鏡前面，位于入1或X 3的入射光路上，將入射的入1或入3的偏振方向旋轉90°，所述第一全反射鏡位于入2或X 4的入射光路上，將入2或X 4反射至所述偏振分光棱鏡上,并與入1或入3正交于該偏振分光棱鏡的分光面上，入1和X 2分別經(jīng)同一合光子單兀的偏振分光棱鏡反射和透射后合束輸出，并由第二全反射鏡反射至所述光收發(fā)合用光學結構的第一偏振分光棱鏡上彳3和X 4也分別經(jīng)其所在的合光子單元的偏振分光棱鏡反射和透射后合束輸出，并由第二全反射鏡反射至所述光收發(fā)合用光學結構的第一偏振分光棱鏡上；所述合光子單兀的隔離器為偏振相關隔離器，將經(jīng)過其隔離的線偏振光的偏振方向再旋轉45。，該隔離器設于偏振分光棱鏡與第二全反散射鏡之間，或設于第二全反射鏡與第一偏振分光棱鏡之間，其光軸方向與水平和豎直偏振光均呈45。夾角，且兩合光子單元的隔離器光軸方向一致。
7.如權利要求2-4所述單纖雙向80“結構，其特征在于:所述10“的光發(fā)射組包括四個不同波長的激光器組和準直透鏡組；所述波分復用結構包括兩合光子單元，所述合光子單元包括第一全反射鏡、濾波膜片、第二全反射鏡和隔離器；激光器組發(fā)出入1、X 2、入3和X 4四個不同波長的線偏振光，經(jīng)準直透鏡組準直后，入1和X 3入射到其中一合光子單元，入2和入4入射到另一合光子單元；其中一合光子單元的濾波膜片斜45。設于入1入射光路上，對入1高反對入3增透，第一全反射鏡斜45。設于入3入射光路上，將入3反射至所述濾波膜片上，并與入1正交于該濾波膜片上，之后透射的X 3與反射的XI合束輸出，經(jīng)第二全反射鏡反射至所述光收發(fā)合用光學結構的第一偏振分光棱鏡上；另一合光子單元的濾波膜片斜45。設于入2的入射光路上，對X 2高反對X 4增透，該合光子單元的第一全反射鏡斜45。設于入4的入射光路上，將X 4反射至所述濾波膜片上，并與入2正交于該濾波膜片上，之后透射的入4與反射的入2合束輸出，經(jīng)第二全反射鏡反射至所述光收發(fā)合用光學結構的第一偏振分光棱鏡上；所述隔離器的光軸方向與入射光的偏振方向一致，設于濾波膜片和第二全反射鏡之間，或設于第二全反射鏡與第一偏振分光棱鏡之間。
8.如權利要求7所述單纖雙向80“結構，其特征在于:所述波分復用結構還包括一個半波片，設于所述兩個合光子單兀與第一偏振分光棱鏡之間，其光軸方向與兩合光子單兀輸出光的偏振方向呈45°夾角，將兩合光子單兀的輸出光偏振方向旋轉90°。
9.如權利要求2-4所述單纖雙向80“結構，其特征在于:所述10“的光發(fā)射組包括四個不同波長的激光器組和準直透鏡組；所述波分復用結構包括兩合光子單元、第二級合光單元和隔離器；所述合光子單元包括第一全反射鏡和濾波膜片；所述第二級合光單元包括半透半反射鏡和吸收片；其中一合光子單元還包括一第二全反射鏡；激光器組發(fā)出入1、入2、X 3和X 4四個不同波長的線偏振光，經(jīng)準直透鏡組準直后，入1和入3入射到其中一合光子單元，入2和X 4入射到另一合光子單元；其中一合光子單元的濾波膜片斜45。設于入1入射光路上，對入1高反對入3增透，第一全反射鏡斜45。設于入3入射光路上，將入3反射至所述濾波膜片上，并與入1正交于該濾波膜片上，之后透射的X 3與反射的XI合束輸出，經(jīng)第二全反射鏡反射至所述半透半反射鏡上；另一合光子單元的濾波膜片斜45。設于入2的入射光路上，對入2高反對入4增透，該合光子單元的第一全反射鏡斜45。設于入4的入射光路上，將入4反射至所述濾波膜片上，并與入2正交于該濾波膜片上，之后透射的、4與反射的\ 2合束輸出，直接入射到所述半透半反射鏡上，并與入1和入3的合束光正交于該半透半反射鏡面上；在該半透半反射鏡上，透射的入2和入4合束光與反射的X 1和X 3合束光再次合束輸出至吸光片上被吸收，反射的入2和X 4合束光與透射的入1和X 3合束光再次合束輸出，經(jīng)所述隔離器后入射到所述光收發(fā)合用光學結構的第一偏振分光棱鏡上；所述隔離器的光軸方向與入射光的偏振方向一致，為非偏振相關隔離器；或者所述隔離器為偏振相關隔離器，將經(jīng)過該隔離器的光偏振方向旋轉45。，并在該隔離器與所述第一偏振分光棱鏡之間增設一半波片，該半波片的光軸方向與入射光偏振方向夾角為 67.5° 或 22.5。。
10.如權利要求2-4所述單纖雙向80“結構，其特征在于:所述如“的光接收組包括？0組和聚焦透鏡組；所述波分解復用結構包括第一濾波膜片、第二濾波膜片、第三濾波膜片和三個全反射鏡；所述光接口接收的包括四個不同波長入1、入2、入3、入4的光信號經(jīng)光收發(fā)合用光學結構后入射到該波分解復用結構上；所述第一濾波膜片對入4增透對入1-入3高反；所述第二濾波膜片對\ 3增透，對X 1和X 2高反；所述第三濾波膜片對入2增透，對\ 1高反；由光收發(fā)合用光學結構出射的光信號直接入射到第一濾波膜片上，其中入4直接透射后由聚焦透鏡組會聚到？0組對應的？0上；X 1- X 3則被該第一濾波膜片反射至全反射鏡上，經(jīng)全反射鏡反射到第二濾波膜片上，其中，、3直接透射后由聚焦透鏡組會聚到？0組對應的？0上；X 1和X 2則被第二濾波膜片反射至另一全反射鏡上，經(jīng)該全反射鏡反射至第三濾波膜片上，其中，、2直接透射后由聚焦透鏡組會聚到？0組對應的？0上；入1則被第三濾波膜片反射至最后一個全反射鏡上，經(jīng)該全反射鏡反射后直接由聚焦透鏡組會聚到？0組對應的？0上，或在該全反射鏡與會聚透鏡組之間增設第四濾波膜片，對入1增透，對其它波長光高反，被該全反射鏡反射的、1透射過第四濾波膜片之后由聚焦透鏡組會聚到組對應的上。
【文檔編號】H04B10/40GK104459904SQ201310424754
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權日:2013年9月18日
【發(fā)明者】徐云兵, 劉洪彬, 凌吉武, 李偉啟, 王向飛, 何亮 申請人:福州高意通訊有限公司