多路復用器及其合光方法與流程

本發明屬于光纖接入技術領域，具體涉及一種多路復用器及其合光方法。

背景技術：

圖1為現有多路并行光收發結構的示意圖，其為多路并行的TOSA(光發射器件，Transmit Optical Sub-Assembly)和多路并行的ROSA(光接收次模塊，Receiver Optical Subassembly)使用共同的波分復用器結構，其包括發光陣列1、第一微透鏡陣列2、光探測器陣列3、第二微透鏡陣列4、全反射鏡6、波分復用器5和兩光纖準直器7。該波分復用器5包括一平板型固定元件501，固定元件一面為全反射面502，另一面為干涉濾波片陣列503，分別與發光陣列1各發光單元相對應，只透射所對應發光單元的波長光。第一微透鏡陣列2與發光陣列1對應，第二微透鏡陣列4與光探測器陣列3對應；發光陣列1與光探測器陣列3垂直設置并上下錯開；兩光纖準直器7平行設置，分別作為輸入光纖準直器702接收入射光信號和輸出光纖準直器701發射光信號，入射光與發射光上下平行通過波分復用器5；全反射鏡6置于發射光路中，將發射光反射90°與入射光平行，或者置于入射光路中，將與發射光平行的入射光反射90°進入光探測器陣列3。

現有多路并行光收發結構由兩個全反射平面形成的波分復用器，其結構復雜成本高。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種通過分束器的合光、以及波片的旋光作用達到多路光合成為一路光的多路復用器及其合光方法。

本發明提供一種多路復用器，其包括：發出第一路P偏振光的第一激光發射器、發出第二路P偏振光的第二激光發射器、發出第三路P偏振光的第三激光發射器、發出第四路P偏振光的第四激光發射器、第一1/2波片、第二1/2波片、第一分束器、第二分束器、第一1/4波片、第二1/4波片、法拉第旋光片、以及第三分束器；其中，所述第一分束器同時接收經過第一1/2波片的第一路P偏振光和第二路P偏振光，第一1/4波片接收經過所述第一分束器的光線；所述第二分束器同時接收經過第二1/2波片的第三路P偏振光和第四路P偏振光，第二1/4波片接收經過第二分束器的光線；法拉第旋光片接收經過第一1/4波片和第二1/4波片的光線；第三分束器接收經過法拉第旋光片的光線。

優選地，第一路P偏振光、第二路P偏振光、第三路P偏振光、以及第四路P偏振光均為不同波長的光束。

優選地，所述第一分束器位于所述第一1/2波片的前方，所述第一1/4波片位于所述第一分束器的前方，所述第二分束位于所述第二1/2波片前方，所述第二1/4波片位于所述第二分束器的前方。

優選地，所述法拉第旋光片均位于所述第一1/4波片和第二1/4波片前方。

優選地，所述第三分束器位于所述法拉第旋光片前方。

本發明還提供一種多路復用器的合光方法，包括如下步驟：

第一步：第一路P偏振光經過第一1/2波片變成第一路S偏振光；第三路P偏振光經過第一1/2波片變成第三路S偏振光；

第二步：第一路S偏振光和第二路P偏振光同時經過第一分束器進入第一1/4波片；第三路S偏振光和第四路P偏振光同時經過第二分束器進入第二1/4波片；

第三步：第一路S偏振光經過第一1/4波片變成第一路左旋圓偏振光,第二路P偏振光經過第一1/4波片變成第二路右旋圓偏振光；第三路S偏振光經過第二1/4波片變成第三路右旋圓偏振光,第四路P偏振光經過第二1/4波片變成第四路左旋圓偏振光；

第四步：第一路左旋圓偏振光和第二路右旋圓偏振光經過法拉第旋光片后均成為S偏振光，第三路右旋圓偏振光和第四路左旋圓偏振光經過法拉第旋光片后均成為P偏振光；

第五步：經過第四步得到的S偏振光和P偏振光，該S偏振光和P偏振光經過第三分束器合成一路S偏振光和P偏振光射出。

本發明還提供一種多路復用器，其包括：發出第一路P偏振光的第一激光發射器、發出第二路P偏振光的第二激光發射器、發出第三路P偏振光的第三激光發射器、發出第四路P偏振光的第四激光發射器、第一1/2波片、第二1/2波片、第一分束器、第二分束器、第一1/4波片、第二1/4波片、法拉第旋光片、第三1/2波片、以及第三分束器；其中，所述第一分束器同時接收經過所述第一1/2波片的第一路P偏振光和第二路P偏振光，所述第一1/4波片接收經過第一分束器的光線；所述第二分束器同時接收經過第二1/2波片的第三路P偏振光和第四路P偏振光，第二1/4波片接收經過第二分束器的光線；法拉第旋光片接收經過第一1/4波片和第二1/4波片的光線；所述第三1/2波片接收經過上半部分法拉第旋光片的光線；所述第三分束器接收經過下半部分法拉第旋光片和第三1/2波片的光線。

優選地，第一路P偏振光、第二路P偏振光、第三路P偏振光、以及第四路P偏振光均為不同波長的光束。

優選地，所述第三1/2波片位于所述法拉第旋光片上部分的前方。

本發明還提供一種多路復用器的合光方法，包括如下步驟：

第一步：第一路P偏振光經過第一1/2波片變成第一路S偏振光；第三路P偏振光經過第一1/2波片變成第三路S偏振光；

第二步：第一路S偏振光和第二路P偏振光同時經過第一分束器進入第一1/4波片；第三路S偏振光和第四路P偏振光同時經過第二分束器進入第二1/4波片；

第三步：第一路S偏振光經過第一1/4波片變成第一路左旋圓偏振光,第二路P偏振光經過第一1/4波片變成第二路右旋圓偏振光；第三路S偏振光經過第二1/4波片變成第三路左旋圓偏振光,第四路P偏振光P4經過第二1/4波片變成第四路右旋圓偏振光；

第四步：第一路左旋圓偏振光、第二路右旋圓偏振光、第三路左旋圓偏振光、以及第四路右旋圓偏振光經過法拉第旋光片后均成為偏振光；

第五步：由第一路左旋圓偏振光和第二路右旋圓偏振光經過所述法拉第旋光片成為P偏振光，該P偏振光經過第三1/2波片變成S偏振光；

第六步：由第四步的第三路左旋圓偏振光和第四路右旋圓偏振光經過法拉第旋光片后成為P偏振光、以及由第五步得到的S偏振光經過第三分束器合成一路S偏振光和P偏振光射出。

本多路復用器通過分束器(BS，Beam Splitter)BS的合光，以及波片的旋光作用達到多路光合成為一路光的作用，即多信道匯合。

附圖說明

圖1為現有多路并行光收發結構的結構示意圖；

圖2為本發明多路復用器第一實施例的結構示意圖；

圖3為本發明多路復用器第二實施例的結構示意圖；

圖4為圖2和圖3所示多路復用器的分束器的結構示意圖；

圖5為當P偏振光通過1/4波片的工作原理圖；

圖6為當S偏振光通過1/4波片的工作原理圖。

具體實施方式

本發明多路復用器，其包括光發射次模塊(TOSA，Transmitter Optical Subassembly)和光接收次組件(ROSA，Receiver Optical Subassembly)，其中TOSA主要應用在電信號轉化成光信號(E/O轉換)，性能指標有光功率，閾值等；ROSA主要應用光信號轉化成電信號(O/E轉換)，主要性能指標有靈敏度(Sen)等。本發明多路復用器可以作為合光元件或分光元件的作用。

如圖2所示為本多路復用器的第一實施例的結構示意圖，本多路復用器包括：發出第一路P偏振光P1的第一激光發射器、發出第二路P偏振光P2的第二激光發射器、發出第三路P偏振光P3的第三激光發射器、發出第四路P偏振光P4的第四激光發射器、接收該第一路P偏振光P1的第一1/2波片11、接收該第三路P偏振光P3的第二1/2波片12、位于第一1/2波片11前方的第一分束器21、位于第二1/2波片12前方的第二分束器22、位于第一分束器21前方的第一1/4波片31、位于第二分束器22前方的第二1/4波片32、均位于第一1/4波片31和第二1/4波片32前方的法拉第旋光片41、以及位于法拉第旋光片41前方的第三分束器51。

其中，第一路P偏振光P1、第二路P偏振光P2、第三路P偏振光P3、以及第四路P偏振光P4均為不同波長的光束。

第一分束器21同時接收經過第一1/2波片11的第一路P偏振光P1和由第二激光發射器發出的第二路P偏振光P2，第一1/4波片31接收經過第一分束器21的光線；第二分束器22同時接收經過第二1/2波片12的第三路P偏振光P3和由第四激光發射器發出的第四路P偏振光P4，第二1/4波片32接收經過第二分束器22的光線；法拉第旋光片41接收經過第一1/4波片31和第二1/4波片32的光線；第三分束器51接收經過法拉第旋光片41的光線。

如圖2所示，當本多路復用器作為合光元件時，本多路復用器的合光方法，包括如下步驟：

第一步：第一路P偏振光P1經過第一1/2波片11時，第一路P偏振光P1變成第一路S偏振光S1；第三路P偏振光P3經過第一1/2波片12時，第三路P偏振光P3變成第三路S偏振光S3；

第二步：第一路S偏振光S1經過第一分束器21的全發射射出該第一分束器21，第二路P偏振光P2直接經過該第一分束器21，第一路S偏振光S1和第二路P偏振光P1同時經過第一分束器21進入第一1/4波片31；第三路S偏振光S3經過第二分束器22的全發射射出該第二分束器22，第四路P偏振光P4直接經過該第二分束器22，第三路S偏振光S3和第四路P偏振光P4同時經過第二分束器22進入第二1/4波片32；

第三步：第一路S偏振光S1經過第一1/4波片31變成第一路左旋圓偏振光,第二路P偏振光S2經過第一1/4波片31變成第二路右旋圓偏振光；第三路S偏振光S3經過第二1/4波片32變成第三路右旋圓偏振光,第四路P偏振光P4經過第二1/4波片32變成第四路左旋圓偏振光；

第四步：第一路左旋圓偏振光、第二路右旋圓偏振光、第三路右旋圓偏振光、以及第四路左旋圓偏振光同時經過拉第旋光片41，法拉第旋光片41將所有入射光順時針或逆時針旋轉一定角度，例如，P偏振光經過1/4波片成了右旋圓偏振光，再經過逆時針旋轉的法拉第旋光片41后，由成為P偏振光；即：第一路左旋圓偏振光和第二路右旋圓偏振光經過法拉第旋光片41后均成為S偏振光，第三路右旋圓偏振光和第四路左旋圓偏振光經過法拉第旋光片41后均成為P偏振光；

第五步：經過第四步得到的S偏振光和P偏振光，該S偏振光和P偏振光經過第三分束器51合成一路S偏振光和P偏振光射出。

如圖3所示為本多路復用器的第二實施例的結構示意圖，本多路復用器包括：發出第一路P偏振光P1的第一激光發射器、發出第二路P偏振光P2的第二激光發射器、發出第三路P偏振光P3的第三激光發射器、發出第四路P偏振光P4的第四激光發射器、接收該第一路P偏振光P1的第一1/2波片110、接收該第三路P偏振光P3的第二1/2波片120、位于第一1/2波片110前方的第一分束器210、位于第二1/2波片12前方的第二分束器220、位于第一分束器21前方的第一1/4波片310、位于第二分束器220前方的第二1/4波片320、均位于第一1/4波片310和第二1/4波片320前方的法拉第旋光片410、位于該法拉第旋光片410上部分前方的第三1/2波片610、以及位于第三1/2波片610前方的第三分束器510。

其中，第一路P偏振光P1、第二路P偏振光P2、第三路P偏振光P3、以及第四路P偏振光P4的第四激光發射器均為不同波長的光束。

第一分束器210同時接收經過第一1/2波片110的第一路P偏振光P1和由第二激光發射器發出的第二路P偏振光P2，第一1/4波片310接收經過第一分束器21的光線；第二分束器220同時接收經過第二1/2波片12的第三路P偏振光P3和由第四激光發射器發出的第四路P偏振光P4，第二1/4波片320接收經過第二分束器220的光線；法拉第旋光片410接收經過第一1/4波片310和第二1/4波片320的光線；第三1/2波片610接收經過上半部分法拉第旋光片410的光線；第三分束器51接收經過下半部分法拉第旋光片41和第三1/2波片610的光線。

如圖3所示，當本多路復用器作為合光元件時，本多路復用器的合光方法，包括如下步驟：

第一步：第一路P偏振光P1經過第一1/2波片110時，第一路P偏振光P1變成第一路S偏振光S1；第三路P偏振光P3經過第一1/2波片120時，第三路P偏振光P3變成第三路S偏振光S3；

第二步：第一路S偏振光S1經過第一分束器210的全發射射出該第一分束器210，第二路P偏振光P2直接經過該第一分束器210，第一路S偏振光S1和第二路P偏振光P2同時經過第一分束器210進入第一1/4波片310；第三路S偏振光S3經過第二分束器220的全發射射出該第二分束器220，第四路P偏振光P4直接經過該第二分束器220，第三路S偏振光S3和第四路P偏振光P4同時經過第二分束器220進入第二1/4波片320；

第三步：第一路S偏振光S1經過第一1/4波片310變成第一路左旋圓偏振光,第二路P偏振光P2經過第一1/4波片310變成第二路右旋圓偏振光；第三路S偏振光S3經過第二1/4波片320變成第三路左旋圓偏振光,第四路P偏振光P4經過第二1/4波片320變成第四路右旋圓偏振光；

第四步：第一路左旋圓偏振光、第二路右旋圓偏振光、第三路左旋圓偏振光、以及第四路右旋圓偏振光同時經過拉第旋光片41，法拉第旋光片41將所有入射光順時針或逆時針旋轉一定角度，例如，P偏振光經過1/4波片成了右旋圓偏振光，再經過逆時針旋轉的法拉第旋光片41后，由成為P偏振光；即：第一路左旋圓偏振光、第二路右旋圓偏振光、第三路左旋圓偏振光、以及第四路右旋圓偏振光經過法拉第旋光片41后均成為P偏振光；

第五步：由第一路左旋圓偏振光和第二路右旋圓偏振光經過所述法拉第旋光片41成為P偏振光，該P偏振光經過第三1/2波片610變成S偏振光；

第六步：由第四步的第三路左旋圓偏振光和第四路右旋圓偏振光經過法拉第旋光片41后成為P偏振光、以及由第五步得到的S偏振光經過第三分束器51合成一路S偏振光和P偏振光射出。

圖2所示的第一1/4波片31和第二1/4波片32的光軸不同，相互呈90°，圖3所示的第一1/4波片310和第二1/4波片320的光軸不同，相互呈90°。

如圖4為分束器的結構示意圖，分束器具有相互平行的第一面01和第二面02，在第一面01，S偏振光進行全反射到第二面02，再經過第二面02反射出去；P偏振光能夠直接通過第二面02，P偏振光與經過兩次反射的S偏振光一起出射。

圖4所示的分束器適合上述的第一分束器21、210、第二分束器22、220、以及第三分束器51、510。

圖5為當P偏振光通過1/4波片的工作原理圖。

經過1/4波片前，P1＝P*sin45°；P2＝P*sin45°。

經過1/4波片后，P1＝P*sin45°*exp(i*0)＝1/√2*P；

P2＝P*sin45°*exp(i*-π/2)＝-i*1/√2*P；

E＝1/√2*P[1，-i]，即：P偏振光經過1/4波片后變成右旋圓偏振光。

圖6為當S偏振光通過1/4波片的工作原理圖。

經過1/4波片前，S1＝S*sin45°；S2＝S*sin45°。

經過1/4波片后，S1＝P*sin45°*exp(i*-π)＝1/√2*S；

S2＝P*sin45°*exp(i*-π/2)＝-i*1/√2*S；

E＝-1/√2*S[1，i]，即：S偏振光經過1/4波片后變成左旋圓偏振光。

本多路復用器通過分束器(BS，Beam Splitter)BS的合光，以及波片的旋光作用達到多路光合成為一路光的作用，即多信道匯合。

以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是本發明并不限于上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思范圍內，可以對本發明的技術方案進行多種等同變換，這些等同變換均屬于本發明的保護范圍。