一种偏振分光及转换器件及波长选择开关的制作方法

本发明涉及光通信器件领域，更具体地说，涉及一种偏振分光及转换器件及波长选择开关。

背景技术：

1、波分复用(wdm)是目前光通讯应用中光层组网的主要技术，将不同波长复用在一根光纤中进行传输可以大幅提高传输容量，可重构光差分复用系统(roadm，reconfigurable optical add-drop multiplexer)可以实现任意波长或波长组合在任意通讯端口的光信号切换、衰减或阻断，是光通讯网络灵活调度的核心光交换设备，具有波长无关，方向无关和竞争无关的特点。

2、wss是roadm系统中的核心模块，实现roadm系统的主要功能。其技术原理是基于固定周期衍射光栅的波长色散分离后，利用调制器件实现光束偏转，使不同波长光束在不同端口之间切换。实现wss的技术方案主要包括lcos，lc和mems，其中基于lcos的wss具有通道中心频率和通道带宽灵活可调的特点，成为市场应用的主流。由于光通讯中光纤输出的光束偏振态不固定，并且lcos实现光束偏转是基于位相衍射光栅，因此wss光学系统通常需要将入射光进行偏振分离和调整，导致光学系统结构复杂，并且对像差校正要求较高，增加了wss光学系统的设计和制造难度。

3、典型的wss光学系统结构如图1所示，见美国专利专利号us2006/0067611a1，首先通过偏振分离组件将光纤出射的光束进行偏振空间分离，并通过波片将两束偏振光束进行偏振方向统一，由于两个偏振态空间分离占用了部分空间，会导致整个光学系统体积较大，而且需要考虑两个偏振光束在lcos面位置完美重合，以免影响偏振相关损耗和带宽，因此光学系统结构较为复杂。

技术实现思路

1、1.要解决的技术问题

2、针对现有技术中存在的光学系统结构复杂、设计难度大、且制造成本高，本发明提供了一种偏振分光及转换器件及波长选择开关，它具有更简单的结构，降低了设计和制造的难度和节省了制造成本。

3、2.技术方案

4、本发明的目的通过以下技术方案实现。

5、一种偏振分光及转换器件，包括偏振分光棱镜和波片，偏振分光棱镜包含有偏振分光面，偏振分光面用于将自然偏振入射光束分离为相互垂直的偏振光束，波片将两种相互垂直的偏振光调制成相同偏振态。

6、偏振分光及转换器件包括2个光学组件组成的偏振分光棱镜，分别为一个截面等腰直角三角形的第一光学组件和另一个截面等腰直角三角形的第二光学组件，2个光学组件之间形成了偏振分光面，第一光学组件的斜边朝向lcos器件，第一光学组件的一个直角边与第二光学组件的三角形斜边贴合，贴合面形成偏振分光面，第二光学组件三角形与lcos器件平行的一个直角边一侧设置有波片，波片另一侧设置有反射面；

7、或者偏振分光及转换器件包括2个光学组件组成的偏振分光棱镜，分别为一个截面平行四边形第三光学组件和另一个截面等腰直角三角形的第四光学组件，2个光学组件之间形成了偏振分光面，第一光学组件的一短边朝向lcos器件，第一光学组件的一个长边与第二光学组件的三角形斜边贴合，贴合面形成偏振分光面，·第二光学组件三角形与lcos器件平行的一个直角边一侧设置有波片。

8、优选的，还包括光程补偿器，光程补偿器设置于分光后光程短的光路路径上，如设置在光程补偿器设置于第二光学组件和波片之间。

9、一种波长选择开关，包括如上述所述的偏振分光及转换器件。

10、优选的，波长选择开关输入和输出方向依次设置有光纤阵列、准直透镜、成像器件、开关透镜、色散光栅、偏振分光及转换器件和lcos器件；

11、光纤阵列，为光输入输出端口；

12、准直透镜，将光纤出射光束进行初步准直；

13、成像器件和开关透镜分别在色散和开关方向构成光学系统，完成各波长光束耦合到对应出射端口；

14、色散光栅将输入光学系统的多种波长光按照波长顺序展开到lcos器件上；

15、偏振分光及转换器件将两种偏振光空间分离和偏振转换，分别入射到lcos器件不同区域。

16、优选的，色散光栅为棱镜色散光栅或平面色散光栅。

17、优选的，成像器件和开关透镜在色散方向构成1：1的4f光学系统，成像器件和开关透镜在开关方向构成1：1的2f光学系统；完成各波长光束耦合到对应出射端口。

18、3.有益效果

19、相比于现有技术，本发明的优点在于：

20、本发明相对其他现有方法的优势在于，结合本中的实际结构，本发明提出一种偏振分光及转换器件结构，不需要在光纤端对入射光束进行偏振空间分离，简化了光学系统，同时缩小了wss的体积，另外的好处在于，通过单独调制p和s光的位相衍射光栅位置和参数，有效降低了wss光学系统的设计难度，解决了现有方案中两个偏振态光束在lcos面位置不重合的问题，以及偏振相关损耗，降低了设计和制造的难度、模块体积和节省了制造成本。

技术特征：

1.一种偏振分光及转换器件，其特征在于，包括偏振分光棱镜和波片，偏振分光棱镜包含有偏振分光面，偏振分光面用于将自然偏振入射光束分离为相互垂直的偏振光束，波片将两种相互垂直的偏振光调制成相同偏振态。

2.根据权利要求1所述的一种偏振分光及转换器件，其特征在于，偏振分光及转换器件包括2个光学组件组成的偏振分光棱镜，分别为一个截面等腰直角三角形的第一光学组件和另一个截面等腰直角三角形的第二光学组件，第一光学组件的斜边朝向lcos器件，第一光学组件的一个直角边与第二光学组件的三角形斜边贴合，贴合面形成偏振分光面，第二光学组件三角形与lcos器件平行的一个直角边一侧设置有波片，波片另一侧设置有反射面。

3.根据权利要求2所述的一种偏振分光及转换器件，其特征在于，还包括光程补偿器，光程补偿器设置于分光后光程短的光路路径上。

4.根据权利要求1所述的一种偏振分光及转换器件，其特征在于，偏振分光及转换器件包括2个光学组件组成的偏振分光棱镜，分别为一个截面平行四边形第三光学组件和另一个截面等腰直角三角形的第四光学组件，第一光学组件的一短边朝向lcos器件，第一光学组件的一个长边与第二光学组件的三角形斜边贴合，贴合面形成偏振分光面，第二光学组件三角形与lcos器件平行的一个直角边一侧设置有波片。

5.根据权利要求4所述的一种偏振分光及转换器件，其特征在于，还包括光程补偿器，光程补偿器设置于第二光学组件和波片之间。

6.一种波长选择开关，其特征在于，包括如上述1-5任一所述的偏振分光及转换器件。

7.根据权利要求6所述的波长选择开关，其特征在于，包括，

8.根据权利要求7所述的波长选择开关，其特征在于，色散光栅为棱镜色散光栅或平面色散光栅。

9.根据权利要求7所述的波长选择开关，其特征在于，成像器件和开关透镜在色散方向构成1：1的4f光学系统。

10.根据权利要求7或9所述的波长选择开关，其特征在于，成像器件和开关透镜在开关方向构成1：1的2f光学系统；完成各波长光束耦合到对应出射端口。

技术总结
本发明公开了一种偏振分光及转换器件及波长选择开关，属于光通信器件领域。针对现有技术中存在的光学系统结构复杂、设计难度大且制造成本高的问题，本发明提供了一种偏振分光及转换器件及波长选择开关，在输入和输出方向依次设置有光纤阵列、准直透镜、成像器件、开关透镜、色散光栅、偏振分光及转换器件；光纤阵列为光输入输出端口；准直透镜将光纤出射光束初步准直；成像器件和开关透镜分别在色散和开关方向构成光学系统；色散光栅将输入光学系统的多种波长光按照波长顺序展开到LCoS器件上；偏振分光及转换器件将两种偏振光空间分离并调制能相同偏振态，分别入射到LCoS器件不同区域。它的结构简单，降低了设计和制造的难度、节省了制造成本。

技术研发人员：许明,杜聚有,王保东,王继宏,穆安容,卢义鑫
受保护的技术使用者：安徽共芯光子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13