本實用新型涉及光纖通訊技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種偏振波分復用的光學模塊。

背景技術(shù)：

由于光纖通訊發(fā)展迅速，隨著單根光纖傳輸容量需求的提升，如視頻影像等在虛擬現(xiàn)實（VR）和增強現(xiàn)實（AR）中的實時傳輸，直接要求最大利用光纖的寬度。波分復用（WDM）技術(shù)是用于提高傳輸容量的關(guān)鍵技術(shù)之一。WDM系統(tǒng)對各波長彼此不同的多個光信號進行多路復用。近幾年，要求光學模塊的WDM化，例如，作為用于具有結(jié)合從多個光源發(fā)出的不同波長的光信號而進行波長多路復用的光發(fā)射組件的光學模塊的TOSA,已知的有將四個容納LD(激光二極管)的CAN封裝件向相同方向排成一列而配置的TOSA。另一方面，近幾年，要求光收發(fā)兩用機等光學模塊的進一步的小型化。例如，要求與對應(yīng)于40~100GbE連接的光纖的收發(fā)兩用機規(guī)格即QSFP+（QuadSmall Form-factor Pluggable Plus）對應(yīng)的小型光收發(fā)兩用機，尤其要求WDM用的小型光收發(fā)兩用機。

當前正在批量實用的LAN-WDM標準，對分別具有每個波長為25Gbps的傳輸速度且波長間隔為800GHz的四個光信號進行多路復用，以實現(xiàn)100Gbps的傳輸容量。相應(yīng)的光信號的波長為1295.56nm、1300.05nm、1304.58nm、1309.14nm。LAN-WDM草案中規(guī)定的光收發(fā)器具有遵循CFP(100G可插拔式)多源協(xié)議（MSA）的外部尺寸。然而，非常需要進一步減小光收發(fā)器的尺寸以及成本，以便在通信設(shè)備中高密度地安裝光收發(fā)器。

在進一步高速率傳輸模塊標準中，有波長間隔約為800GHz的8個波長的復用，每個波長負責50Gbps的傳輸速率，一共實現(xiàn)400Gbps的傳輸容量。更進一步的在討論的標準中，有10個波長和16個波長的復用協(xié)議。

目前，現(xiàn)有的一種多波長復用的光學模塊如圖1所示，將光信號11、12、13、14四個光信號多路復用。具體如下：光信號11經(jīng)波分復用膜片23反射后，為光信號231；波分復用膜片24復用光信號12和光信號231，為光信號241；波分復用膜片25復用光信號13和光信號241，為光信號251；波分復用膜片26復用光信號14和光信號251，為光信號261，最后將四個光信號復用在一起。但是由于四個光信號的波長間隔很窄，以至于造成波分復用膜片23，24，25，26鍍膜難度很高，成本極高，國內(nèi)鍍膜廠家無法實現(xiàn)。即使是已經(jīng)商用的這些波分復用膜片，其通帶寬度很窄，對入射角度敏感性很高，插入損耗很大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型的目的是提供一種偏振波分復用的光學模塊，利用和增強波分膜系的偏振分離效應(yīng)，能夠?qū)崿F(xiàn)更寬的通帶寬度，更低的成本，以及可級聯(lián)等優(yōu)勢。

本實用新型采用以下方案實現(xiàn)：一種偏振波長復用的光學模塊，包括用以發(fā)送第一光信號的第一光信號發(fā)生器，用以發(fā)送第二光信號的第二光信號發(fā)生器，用以發(fā)送第三光信號的第三光信號發(fā)生器，用以發(fā)送第四光信號的第四光信號發(fā)生器，偏振波分復用棱鏡，第一偏振合波棱鏡以及第二偏振合波棱鏡；所述的第一偏振合波棱鏡對第一、二光信號進行偏振合波產(chǎn)生第一多路復用光信號；所述的第二偏振合波棱鏡對第三、四光信號進行偏振合波產(chǎn)生第二多路復用光信號；所述的偏振波分復用棱鏡，第一光信號，第二光信號，第三光信號，第四光信號合成到一路。

進一步地，所述第一光信號至所述第四光信號具有彼此不同的波長，按波長從短到長排序為：第一光信號，第二光信號，第三光信號，第四光信號；還可以按波長從長到短排序為：第一光信號，第二光信號，第三光信號，第四光信號。

進一步地，所述第一偏振合波棱鏡復用偏振態(tài)為S偏振的第一光信號和偏振態(tài)為P偏振的第二光信號。

進一步地，所述第二偏振合波棱鏡復用偏振態(tài)為S偏振的第三光信號和偏振態(tài)為P偏振的第四光信號。

進一步地，所述偏振波分復用棱鏡上的偏振波分復用膜利用兩個偏振態(tài)透過特性的差異實現(xiàn)多路光信號復用：在S偏振態(tài)上透射第一光信號，反射第三光信號；在P偏振態(tài)透射第二光信號，反射第四光信號；從而把第一光信號、第二光信號、第三光信號以及第四光信號合成到一路。其中，偏振波分復用膜的兩個偏振態(tài)上的波分膜系，各負責一個偏振態(tài)上的一、三或者是二、四， 相應(yīng)的波長間隔擴大一倍，減少鍍膜難度，擴大通帶寬度。

進一步地，所述偏振波分復用膜片的入射角根據(jù)光路需要和兩個偏振態(tài)透反曲線錯開位移的大小需求進行改變。

進一步地，所述光信號通過光路組合和疊加，單級或多級級聯(lián)，合成4、6、8、10、12、16任意多種波長組合。

進一步地，所述偏振波分復用棱鏡還可以為偏振波分復用片和反射鏡的組合；所述偏振合波棱鏡還可以為偏振合波片和反射鏡的組合。

特別地，該光學模塊能夠合理利用波長復用膜的偏振效應(yīng)，放大和錯開偏振波長位移，從而實現(xiàn)偏振和波長復用組合膜系。膜系包含且不限于高通、低通、帶通和帶阻膜系。同時還可以利用波片旋轉(zhuǎn)偏振方向，利用偏振合波棱鏡，把偏振振態(tài)相同和不同的兩路光信號合成到一路，靈活配置光路。

在本實用新型中，一種偏振波長復用的光學模塊的實現(xiàn)方法，包括以下步驟：

步驟S1：所述第一光信號發(fā)生器發(fā)送第一光信號，所述第一光信號的偏振態(tài)為S偏振態(tài)，所述第二光信號發(fā)生器發(fā)送第二光信號，所述第二光信號的偏振態(tài)為P偏振態(tài)；所述第一光信號與第二光信號分別進入所述第一偏振合波棱鏡，被所述第一偏振合波棱鏡合成為一路光信號；所述第一光信號與第二光信號的偏振狀態(tài)不發(fā)生變化，該一路光信號中包含S偏振態(tài)的第一光信號和P偏振態(tài)第二光信號；

步驟S2：所述第三光信號發(fā)生器發(fā)送第三光信號，所述第三光信號的偏振態(tài)為S偏振態(tài)，所述第四光信號發(fā)生器發(fā)送第四光信號，所述第四光信號的偏振態(tài)為P偏振態(tài)；所述第三光信號與第四光信號分別進入所述第二偏振合波棱鏡，被所述第二偏振合波棱鏡合成為另一路光信號；所述第三光信號與第四光信號偏振狀態(tài)不發(fā)生變化，該另一路光信號中包含S偏振態(tài)的第三光信號P偏振態(tài)第四光信號；

步驟S3：所述步驟S1中合成的一路光信號與所述步驟S2中合成的另一路光信號分別進入所述偏振波分復用棱鏡，所述偏振波分復用棱鏡的A面透射一路光信號，另一路光信號經(jīng)偏振波分復用棱鏡的B面反射到A面，再被A面反射，從而把透射一路光信號和反射另一路光信號復用為同一路光信號。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下優(yōu)點：利用和增強波分膜系的偏振分離效應(yīng)，能夠?qū)崿F(xiàn)更寬的通帶寬度，更低的成本，以及可多級級聯(lián)等優(yōu)勢。

附圖說明

圖1 現(xiàn)有的一種多波長合波的光學模塊。

圖2 本實用新型實施例的一種偏振波分復用的光學模塊。

圖3 本實用新型中利用和增強波分膜系偏振分離效應(yīng)產(chǎn)生的兩個偏振態(tài)Ts、Tp透過曲線。

圖4 本實用新型中的另一種偏振波分復用的光路示意圖。

圖5本實用新型中的另一種偏振波分復用的光路示意圖。

圖6本實用新型中的另一種偏振波分復用的光路示意圖。

圖7本實用新型中的一種級聯(lián)式的偏振波分復用的光學模塊。

圖8本實用新型中利用和增強波分膜系偏振分離效應(yīng)產(chǎn)生的兩個偏振態(tài)Ts、Tp透過曲線(級聯(lián)的波長分布圖)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型做進一步說明。

本實施例提供一種偏振波長復用的光學模塊，包括用以發(fā)送第一光信號的第一光信號發(fā)生器，用以發(fā)送第二光信號的第二光信號發(fā)生器，用以發(fā)送第三光信號的第三光信號發(fā)生器，用以發(fā)送第四光信號的第四光信號發(fā)生器，偏振波分復用棱鏡，第一偏振合波棱鏡以及第二偏振合波棱鏡；所述的第一偏振合波棱鏡對第一、二光信號進行偏振合波產(chǎn)生第一多路復用光信號；所述的第二偏振合波棱鏡對第三、四光信號進行偏振合波產(chǎn)生第二多路復用光信號；所述的偏振波分復用棱鏡，第一光信號，第二光信號，第三光信號，第四光信號合成到一路。

在本實施例中，所述第一光信號至所述第四光信號具有彼此不同的波長，按波長從短到長排序為：第一光信號，第二光信號，第三光信號，第四光信號，還可以按波長從長到短排序為：第一光信號，第二光信號，第三光信號，第四光信號。

在本實施例中，所述第一偏振合波棱鏡復用偏振態(tài)為S偏振的第一光信號和偏振態(tài)為P偏振的第二光信號。

在本實施例中，所述第二偏振合波棱鏡復用偏振態(tài)為S偏振的第三光信號和偏振態(tài)為P偏振的第四光信號。

在本實施例中，所述偏振波分復用棱鏡上的偏振波分復用膜利用兩個偏振態(tài)透過特性的差異實現(xiàn)多路光信號復用：在S偏振態(tài)上透射第一光信號，反射第三光信號；在P偏振態(tài)透射第二光信號，反射第四光信號；從而把第一光信號、第二光信號、第三光信號以及第四光信號合成到一路。其中，偏振波分復用膜的兩個偏振態(tài)上的波分膜系，各負責一個偏振態(tài)上的一、三或者是二、四， 相應(yīng)的波長間隔擴大一倍，減少鍍膜難度，擴大通帶寬度。

在本實施例中，所述偏振波分復用膜片的入射角根據(jù)光路需要和兩個偏振態(tài)透反曲線錯開位移的大小需求進行改變。

在本實施例中，所述光信號通過光路組合和疊加，單級或多級級聯(lián)，合成4、6、8、10、12、16任意多種波長組合。

在本實施例中，所述偏振波分復用棱鏡還可以為偏振波分復用片和反射鏡的組合；所述偏振合波棱鏡還可以為偏振合波片和反射鏡的組合。

在本實施例中，該光學模塊能夠合理利用波長復用膜的偏振效應(yīng)，放大和錯開偏振波長位移，從而實現(xiàn)偏振和波長復用組合膜系。膜系包含且不限于高通、低通、帶通和帶阻膜系。同時還可以利用波片旋轉(zhuǎn)偏振方向，利用偏振合波棱鏡，把偏振振態(tài)相同和不同的兩路光信號合成到一路，靈活配置光路。

在本實施例中，可參考附圖進行說明：如圖2所示，該光學模塊包括第一光信號11，第二光信號12，第三光信號13，第四光信號14，第一光信號11至第四光信號14具有彼此不同的波長分別為λ1…λ4，第一偏振合波棱鏡21，第二偏振合波棱鏡22，偏振波分復用棱鏡31。

具體實施過程如下：

第一光信號11的偏振態(tài)為S偏振態(tài)，第二光信號12的偏振態(tài)為P偏振態(tài)，分別進入第一偏振合波棱鏡21，被第一偏振合波棱鏡21合成為光信號211。偏振狀態(tài)不發(fā)生變化，光信號211中，包含S偏振態(tài)的第一光信號11和P偏振態(tài)第二光信號12。

第三光信號13的偏振態(tài)為S偏振態(tài)，第四光信號14的偏振態(tài)為P偏振態(tài)，分別進入第二偏振合波棱鏡21，被第二偏振合波棱鏡21合成為光信號221。偏振狀態(tài)不發(fā)生變化，光信號221中，包含S偏振態(tài)的第三光信號13和P偏振態(tài)第四光信號14。

光信號211和光信號221分別進入偏振波分復用棱鏡31，偏振波分復用膜棱鏡的A面透射光信號211；光信號221經(jīng)偏振波分復用棱鏡的B面反射到A面，再被A面反射，從而把透射光信號211和反射光信號221復用為光信號311，因此將第一光信號11至第四光信號14復用在一起。

如圖3所示偏振波分復用棱鏡A面的光透射率，可以看到，第一光信號11在S態(tài)透過曲線Ts的透過帶上，第二光信號12在P態(tài)透過曲線的透過帶上；第三光信號13在S態(tài)透過曲線Ts的反射帶上，第四光信號14在P態(tài)透過曲線的反射帶上。這樣的透過和反射曲線形式，利用和增強偏振波分復用棱鏡31的A面兩個偏振態(tài)透過特性的差異,偏振波分復用膜的兩個偏振態(tài)上的波分膜系，各負責一個偏振態(tài)上的一、三或者是二、四，相應(yīng)的波長間隔擴大一倍，減少鍍膜難度，擴大通帶寬度。圖3是典型的實際設(shè)計應(yīng)用，入射角是18°的，對應(yīng)CFP4標準的4個波長的透過曲線。

如圖3所示，左側(cè)透過曲線顯示高通波分復用膜系的本實用新型應(yīng)用，右側(cè)透過曲線顯示低通波分復用膜系的本實用新型應(yīng)用，左右側(cè)一起是一個帶通波分復用膜系的本實用新型應(yīng)用。如果圖中，左右側(cè)換一下位置，就構(gòu)成帶阻波分復用膜系的本實用新型應(yīng)用。

圖4所示的光學結(jié)構(gòu)與圖2的區(qū)別在于多了光路轉(zhuǎn)折的反射棱鏡和旋轉(zhuǎn)偏振方向的45度 1/2波片。對于固定單邊同方向排列（以P偏振態(tài)為例）的第一光信號11，第二光信號12，第三光信號13，第四光信號14。采用帶反射鏡的第一偏振合波棱鏡23和第二偏振合波棱鏡24，45度1/2波片41把第一光信號11從P偏振態(tài)變成S偏振態(tài)，45度1/2波片42把第四光信號從P偏振態(tài)變成S偏振態(tài)。然后同圖3的原理，第一偏振合波棱鏡23把第一光信號11和第二光信號12合成為231，第二偏振合波棱鏡24把第三光信號13和第四光信號14合成241。光信號241經(jīng)過45°1/2波片43后，其中的第三光信號13變成S偏振態(tài)，第四光信號14變成P偏振態(tài)，在偏振波分復用棱鏡32反射兩次后，和透射的光信號231一起，合成光信號321。因此將第一光信號11至第四光信號14復用在一起。

圖5所示的光學結(jié)構(gòu)與圖4的區(qū)別在于，當固定單邊同方向排列（以P偏振態(tài)為例）的第一光信號11，第二光信號12，第三光信號13，第四光信號14， 可以按圖示的 12/11/13/14排列的話，圖4中的45°1/2波片可以省掉。 同理類推，四路光信號如果按11/12/14/13等排列方式也是一樣可以實現(xiàn)合波的。

圖6所示的光學結(jié)構(gòu)與圖4的區(qū)別在于，當固定單邊同方向排列（以P偏振態(tài)為例）的第一光信號11，第二光信號12，第三光信號13，第四光信號14，排列順序不能調(diào)整時，并且又不增加45°1/2波片的情況下，適當調(diào)整偏振波分復用棱鏡32的大小，一樣可以實現(xiàn)四個光信號的合波。

圖7所示的光學結(jié)構(gòu)，是一種級聯(lián)式的偏振波分復用的光學模塊。圖中，第一光信號11，第二光信號12，第三光信號13，第四光信號14經(jīng)第一偏振合波棱鏡23、第二偏振合波棱鏡24、偏振波分復用棱鏡32合成光束321。第五光信號15，第六光信號16，第七光信號17，第八光信號18經(jīng)第三偏振合波棱鏡25、第四偏振合波棱鏡26、偏振波分復用棱鏡33合成光束331。同樣，合成光束331經(jīng)過偏振波分復用棱鏡34的兩次反射，和經(jīng)過偏振波分復用棱鏡34一次透射的合成光束321一起，合成為光束341， 從而實現(xiàn)八路光信號的合成。

圖8是本實用新型中利用和增強波分膜系偏振分離效應(yīng)產(chǎn)生的兩個偏振態(tài)Ts、Tp透過曲線，是級聯(lián)情況下的波長分布圖，該透過曲線對應(yīng)圖7里面的應(yīng)用情況，其中只有第四光信號14和第五光信號15是在過渡帶上，需要按圖3同樣的方式控制透射分界線，其它六個波長的光信號，都遠離分界線，鍍膜的實現(xiàn)也是可行和簡單的。

從圖7，圖8的實施例子可以看出，單級級聯(lián)也是一樣簡單的，并且合波部分，可以根據(jù)出光位置，采用圖4、圖5和圖6的光路或者其它靈活配置的光路走向。 同理，當有十六個波長需要合波時，就可以采用圖7的方式，先把八個波長合波， 然后再通過一個分界線是第八、九光信號的偏振波分復用棱鏡，就可以把十六個波長合波。更多的級聯(lián)，同理類推。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，凡依本實用新型申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本實用新型的涵蓋范圍。