多路复用器及其合光方法与流程

本发明属于光纤接入技术领域，具体涉及一种多路复用器及其合光方法。

背景技术：

图1为现有多路并行光收发结构的示意图，其为多路并行的TOSA(光发射器件，Transmit Optical Sub-Assembly)和多路并行的ROSA(光接收次模块，Receiver Optical Subassembly)使用共同的波分复用器结构，其包括发光阵列1、第一微透镜阵列2、光探测器阵列3、第二微透镜阵列4、全反射镜6、波分复用器5和两光纤准直器7。该波分复用器5包括一平板型固定元件501，固定元件一面为全反射面502，另一面为干涉滤波片阵列503，分别与发光阵列1各发光单元相对应，只透射所对应发光单元的波长光。第一微透镜阵列2与发光阵列1对应，第二微透镜阵列4与光探测器阵列3对应；发光阵列1与光探测器阵列3垂直设置并上下错开；两光纤准直器7平行设置，分别作为输入光纤准直器702接收入射光信号和输出光纤准直器701发射光信号，入射光与发射光上下平行通过波分复用器5；全反射镜6置于发射光路中，将发射光反射90°与入射光平行，或者置于入射光路中，将与发射光平行的入射光反射90°进入光探测器阵列3。

现有多路并行光收发结构由两个全反射平面形成的波分复用器，其结构复杂成本高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种通过分束器的合光、以及波片的旋光作用达到多路光合成为一路光的多路复用器及其合光方法。

本发明提供一种多路复用器，其包括：发出第一路P偏振光的第一激光发射器、发出第二路P偏振光的第二激光发射器、发出第三路P偏振光的第三激光发射器、发出第四路P偏振光的第四激光发射器、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，所述第一分束器同时接收经过第一1/2波片的第一路P偏振光和第二路P偏振光，第一1/4波片接收经过所述第一分束器的光线；所述第二分束器同时接收经过第二1/2波片的第三路P偏振光和第四路P偏振光，第二1/4波片接收经过第二分束器的光线；法拉第旋光片接收经过第一1/4波片和第二1/4波片的光线；第三分束器接收经过法拉第旋光片的光线。

优选地，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偏振光均为不同波长的光束。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，所述第三分束器位于所述法拉第旋光片前方。

本发明还提供一种多路复用器的合光方法，包括如下步骤：

第一步：第一路P偏振光经过第一1/2波片变成第一路S偏振光；第三路P偏振光经过第一1/2波片变成第三路S偏振光；

第二步：第一路S偏振光和第二路P偏振光同时经过第一分束器进入第一1/4波片；第三路S偏振光和第四路P偏振光同时经过第二分束器进入第二1/4波片；

第三步：第一路S偏振光经过第一1/4波片变成第一路左旋圆偏振光,第二路P偏振光经过第一1/4波片变成第二路右旋圆偏振光；第三路S偏振光经过第二1/4波片变成第三路右旋圆偏振光,第四路P偏振光经过第二1/4波片变成第四路左旋圆偏振光；

第四步：第一路左旋圆偏振光和第二路右旋圆偏振光经过法拉第旋光片后均成为S偏振光，第三路右旋圆偏振光和第四路左旋圆偏振光经过法拉第旋光片后均成为P偏振光；

第五步：经过第四步得到的S偏振光和P偏振光，该S偏振光和P偏振光经过第三分束器合成一路S偏振光和P偏振光射出。

本发明还提供一种多路复用器，其包括：发出第一路P偏振光的第一激光发射器、发出第二路P偏振光的第二激光发射器、发出第三路P偏振光的第三激光发射器、发出第四路P偏振光的第四激光发射器、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，所述第一分束器同时接收经过所述第一1/2波片的第一路P偏振光和第二路P偏振光，所述第一1/4波片接收经过第一分束器的光线；所述第二分束器同时接收经过第二1/2波片的第三路P偏振光和第四路P偏振光，第二1/4波片接收经过第二分束器的光线；法拉第旋光片接收经过第一1/4波片和第二1/4波片的光线；所述第三1/2波片接收经过上半部分法拉第旋光片的光线；所述第三分束器接收经过下半部分法拉第旋光片和第三1/2波片的光线。

优选地，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偏振光均为不同波长的光束。

优选地，所述第三1/2波片位于所述法拉第旋光片上部分的前方。

本发明还提供一种多路复用器的合光方法，包括如下步骤：

第一步：第一路P偏振光经过第一1/2波片变成第一路S偏振光；第三路P偏振光经过第一1/2波片变成第三路S偏振光；

第二步：第一路S偏振光和第二路P偏振光同时经过第一分束器进入第一1/4波片；第三路S偏振光和第四路P偏振光同时经过第二分束器进入第二1/4波片；

第三步：第一路S偏振光经过第一1/4波片变成第一路左旋圆偏振光,第二路P偏振光经过第一1/4波片变成第二路右旋圆偏振光；第三路S偏振光经过第二1/4波片变成第三路左旋圆偏振光,第四路P偏振光P4经过第二1/4波片变成第四路右旋圆偏振光；

第四步：第一路左旋圆偏振光、第二路右旋圆偏振光、第三路左旋圆偏振光、以及第四路右旋圆偏振光经过法拉第旋光片后均成为偏振光；

第五步：由第一路左旋圆偏振光和第二路右旋圆偏振光经过所述法拉第旋光片成为P偏振光，该P偏振光经过第三1/2波片变成S偏振光；

第六步：由第四步的第三路左旋圆偏振光和第四路右旋圆偏振光经过法拉第旋光片后成为P偏振光、以及由第五步得到的S偏振光经过第三分束器合成一路S偏振光和P偏振光射出。

本多路复用器通过分束器(BS，Beam Splitter)BS的合光，以及波片的旋光作用达到多路光合成为一路光的作用，即多信道汇合。

附图说明

图1为现有多路并行光收发结构的结构示意图；

图2为本发明多路复用器第一实施例的结构示意图；

图3为本发明多路复用器第二实施例的结构示意图；

图4为图2和图3所示多路复用器的分束器的结构示意图；

图5为当P偏振光通过1/4波片的工作原理图；

图6为当S偏振光通过1/4波片的工作原理图。

具体实施方式

本发明多路复用器，其包括光发射次模块(TOSA，Transmitter Optical Subassembly)和光接收次组件(ROSA，Receiver Optical Subassembly)，其中TOSA主要应用在电信号转化成光信号(E/O转换)，性能指标有光功率，阈值等；ROSA主要应用光信号转化成电信号(O/E转换)，主要性能指标有灵敏度(Sen)等。本发明多路复用器可以作为合光元件或分光元件的作用。

如图2所示为本多路复用器的第一实施例的结构示意图，本多路复用器包括：发出第一路P偏振光P1的第一激光发射器、发出第二路P偏振光P2的第二激光发射器、发出第三路P偏振光P3的第三激光发射器、发出第四路P偏振光P4的第四激光发射器、接收该第一路P偏振光P1的第一1/2波片11、接收该第三路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均为不同波长的光束。

第一分束器21同时接收经过第一1/2波片11的第一路P偏振光P1和由第二激光发射器发出的第二路P偏振光P2，第一1/4波片31接收经过第一分束器21的光线；第二分束器22同时接收经过第二1/2波片12的第三路P偏振光P3和由第四激光发射器发出的第四路P偏振光P4，第二1/4波片32接收经过第二分束器22的光线；法拉第旋光片41接收经过第一1/4波片31和第二1/4波片32的光线；第三分束器51接收经过法拉第旋光片41的光线。

如图2所示，当本多路复用器作为合光元件时，本多路复用器的合光方法，包括如下步骤：

第一步：第一路P偏振光P1经过第一1/2波片11时，第一路P偏振光P1变成第一路S偏振光S1；第三路P偏振光P3经过第一1/2波片12时，第三路P偏振光P3变成第三路S偏振光S3；

第二步：第一路S偏振光S1经过第一分束器21的全发射射出该第一分束器21，第二路P偏振光P2直接经过该第一分束器21，第一路S偏振光S1和第二路P偏振光P1同时经过第一分束器21进入第一1/4波片31；第三路S偏振光S3经过第二分束器22的全发射射出该第二分束器22，第四路P偏振光P4直接经过该第二分束器22，第三路S偏振光S3和第四路P偏振光P4同时经过第二分束器22进入第二1/4波片32；

第三步：第一路S偏振光S1经过第一1/4波片31变成第一路左旋圆偏振光,第二路P偏振光S2经过第一1/4波片31变成第二路右旋圆偏振光；第三路S偏振光S3经过第二1/4波片32变成第三路右旋圆偏振光,第四路P偏振光P4经过第二1/4波片32变成第四路左旋圆偏振光；

第四步：第一路左旋圆偏振光、第二路右旋圆偏振光、第三路右旋圆偏振光、以及第四路左旋圆偏振光同时经过拉第旋光片41，法拉第旋光片41将所有入射光顺时针或逆时针旋转一定角度，例如，P偏振光经过1/4波片成了右旋圆偏振光，再经过逆时针旋转的法拉第旋光片41后，由成为P偏振光；即：第一路左旋圆偏振光和第二路右旋圆偏振光经过法拉第旋光片41后均成为S偏振光，第三路右旋圆偏振光和第四路左旋圆偏振光经过法拉第旋光片41后均成为P偏振光；

第五步：经过第四步得到的S偏振光和P偏振光，该S偏振光和P偏振光经过第三分束器51合成一路S偏振光和P偏振光射出。

如图3所示为本多路复用器的第二实施例的结构示意图，本多路复用器包括：发出第一路P偏振光P1的第一激光发射器、发出第二路P偏振光P2的第二激光发射器、发出第三路P偏振光P3的第三激光发射器、发出第四路P偏振光P4的第四激光发射器、接收该第一路P偏振光P1的第一1/2波片110、接收该第三路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、位于该法拉第旋光片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的第四激光发射器均为不同波长的光束。

第一分束器210同时接收经过第一1/2波片110的第一路P偏振光P1和由第二激光发射器发出的第二路P偏振光P2，第一1/4波片310接收经过第一分束器21的光线；第二分束器220同时接收经过第二1/2波片12的第三路P偏振光P3和由第四激光发射器发出的第四路P偏振光P4，第二1/4波片320接收经过第二分束器220的光线；法拉第旋光片410接收经过第一1/4波片310和第二1/4波片320的光线；第三1/2波片610接收经过上半部分法拉第旋光片410的光线；第三分束器51接收经过下半部分法拉第旋光片41和第三1/2波片610的光线。

如图3所示，当本多路复用器作为合光元件时，本多路复用器的合光方法，包括如下步骤：

第一步：第一路P偏振光P1经过第一1/2波片110时，第一路P偏振光P1变成第一路S偏振光S1；第三路P偏振光P3经过第一1/2波片120时，第三路P偏振光P3变成第三路S偏振光S3；

第二步：第一路S偏振光S1经过第一分束器210的全发射射出该第一分束器210，第二路P偏振光P2直接经过该第一分束器210，第一路S偏振光S1和第二路P偏振光P2同时经过第一分束器210进入第一1/4波片310；第三路S偏振光S3经过第二分束器220的全发射射出该第二分束器220，第四路P偏振光P4直接经过该第二分束器220，第三路S偏振光S3和第四路P偏振光P4同时经过第二分束器220进入第二1/4波片320；

第三步：第一路S偏振光S1经过第一1/4波片310变成第一路左旋圆偏振光,第二路P偏振光P2经过第一1/4波片310变成第二路右旋圆偏振光；第三路S偏振光S3经过第二1/4波片320变成第三路左旋圆偏振光,第四路P偏振光P4经过第二1/4波片320变成第四路右旋圆偏振光；

第四步：第一路左旋圆偏振光、第二路右旋圆偏振光、第三路左旋圆偏振光、以及第四路右旋圆偏振光同时经过拉第旋光片41，法拉第旋光片41将所有入射光顺时针或逆时针旋转一定角度，例如，P偏振光经过1/4波片成了右旋圆偏振光，再经过逆时针旋转的法拉第旋光片41后，由成为P偏振光；即：第一路左旋圆偏振光、第二路右旋圆偏振光、第三路左旋圆偏振光、以及第四路右旋圆偏振光经过法拉第旋光片41后均成为P偏振光；

第五步：由第一路左旋圆偏振光和第二路右旋圆偏振光经过所述法拉第旋光片41成为P偏振光，该P偏振光经过第三1/2波片610变成S偏振光；

第六步：由第四步的第三路左旋圆偏振光和第四路右旋圆偏振光经过法拉第旋光片41后成为P偏振光、以及由第五步得到的S偏振光经过第三分束器51合成一路S偏振光和P偏振光射出。

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

如图4为分束器的结构示意图，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偏振光进行全反射到第二面02，再经过第二面02反射出去；P偏振光能够直接通过第二面02，P偏振光与经过两次反射的S偏振光一起出射。

图4所示的分束器适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。

图5为当P偏振光通过1/4波片的工作原理图。

经过1/4波片前，P1＝P*sin45°；P2＝P*sin45°。

经过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偏振光经过1/4波片后变成右旋圆偏振光。

图6为当S偏振光通过1/4波片的工作原理图。

经过1/4波片前，S1＝S*sin45°；S2＝S*sin45°。

经过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偏振光经过1/4波片后变成左旋圆偏振光。

本多路复用器通过分束器(BS，Beam Splitter)BS的合光，以及波片的旋光作用达到多路光合成为一路光的作用，即多信道汇合。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。