一种密集多波长合波的光学模块的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种密集多波长合波的光学模块，包括光信号处理单元A、光信号处理单元B和多路彼此具有不同波长的光信号，所述多路彼此具有不同波长的光信号包括第一、二、三、四、五、六、七、八光信号，在光信号处理单元B中使用第一波分复用棱镜对第一、三、五、七光信号进行复用产生第一多路复用光信号，在光信号处理单元B中使用第二波分复用棱镜对第二、四、六、八光信号进行复用产生第二多路复用光信号；所述光信号处理单元A把光信号处理单元B中传递过来的第一多路复用光信号和第二多路复用光信号复用在一起并输出。本发明通过上述原理，降低了投入，插入损耗小，还能够实现比现有光学模块更加密集的光信号的合波，实现更宽的通带宽度。
【专利说明】
一种密集多波长合波的光学模块
技术领域
[0001]本发明涉及光纤通讯技术领域，具体地，涉及一种密集多波长合波的光学模块。
【背景技术】
[0002]由于光纤通讯发展迅速，随着单根光纤传输容量需求的提升(如传输视频影像等)，直接要求最大利用光纤的带宽。波分复用(WDM)技术是用于提高传输容量的关键技术之一。WDM系统对各波长彼此不同的多个光信号进行多路复用。近几年，要求光学模块的WDM化，例如，作为用于具有结合从多个光源发出的不同波长的光信号而进行波长多路复用的光发射组件的光学模块的TOSA，已知的有将四个容纳LD (激光二极管)的CAN封装件向相同方向排成一列而配置的T0SA。另一方面，近几年，要求光收发两用机等光学模块的进一步的小型化。例如，要求与对应于40?10GbE连接的光纤的收发两用机规格即QSFP+(QuadSmallForm-factor Pluggable Plus)对应的小型光收发两用机，尤其要求WDM用的小型光收发两用机。
[0003]当前正在批量实用的LAN-WDM标准，对分别具有每个波长为25Gbps的传输速度且频宽为800GHz的四个光信号进行多路复用，以实现10Gbps的传输容量。相应的光信号的波长为 1295.56nm、1300.05nm、1304.58nm、1309.HnnuLAN-WDM草案中规定的光收发器具有遵循CFP(100G可插拔式)多源协议(MSA)的外部尺寸。然而，非常需要进一步减小光收发器的尺寸以及成本，以便在通信设备中高密度地安装光收发器。
[0004]目前，现有的一种多波长复用的光学模块如图1所示，将光信号11、12、13、14四个光信号多路复用。具体如下:光信号11经波分复用膜片23反射后，为光信号231;波分复用膜片24复用光信号12和光信号231，为光信号241;波分复用膜片25复用光信号13和光信号241，为光信号251;波分复用膜片26复用光信号14和光信号251，为光信号261，最后将四个光信号复用在一起。但是由于四个光信号的波长间隔很窄，以至于造成波分复用膜片23，24，25，26镀膜难度很高，成本极高，国内镀膜厂家无法实现。即使是已经商用的这些波分复用膜片，其通带宽度很窄，对入射角度敏感性很高，插入损耗很大。
【发明内容】
[0005]本发明克服了现有技术的不足，提供一种密集多波长合波的光学模块，该光学模块降低了投入，插入损耗小，还能够实现比现有光学模块更加密集的光信号的合波，实现更宽的通带宽度。
[0006]本发明解决上述问题所采用的技术方案是:一种密集多波长合波的光学模块，包括光信号处理单元A、光信号处理单元B和多路彼此具有不同波长的光信号，所述多路彼此具有不同波长的光信号包括第一、二、三、四、五、六、七、八光信号，第一、二、三、四、五、六、七、八光信号的波长按照从长波到短波，或者从短波到长波的顺序排列，在光信号处理单元B中使用第一波分复用棱镜对第一、三、五、七光信号进行复用产生第一多路复用光信号，在光信号处理单元B中使用第二波分复用棱镜对第二、四、六、八光信号进行复用产生第二多路复用光信号;所述光信号处理单元A利用偏振合波棱镜把光信号处理单元B中传递过来的第一多路复用光信号和第二多路复用光信号复用在一起并输出。
[0007]现有光学模块仅仅是采用波分复用膜片实现将四个信号复用在一起，而四个光信号的波长间隔很窄，这样对镀膜难度提出了很高的要求，投入大，并且现有的波分复用膜片的通带宽度很窄，对入射角度敏感性很高，插入损耗很大，限制了合波光信号的数量。本方案与图1所示的现有光学模块相比，通过第一波分复用棱镜对第一、三、五、七光信号进行复用产生第一路复用光信号，再通过第二波分复用棱镜对第二、四、六、八光信号进行复用产生第二多路复用光信号，然后再通过偏振合波棱镜实现第一路复用光信号和第二多路复用光信号的再次合波，实现了比如图1所述光信号两倍的合波。多路光信号在波分复用棱镜内部即可实现合波，无需对波分复用棱镜镀膜，降低了投入。波分复用棱镜对入射角度敏感性比波分复用膜片低，插入损耗大大降低。
[0008]一种密集多波长合波的光学模块，包括光信号处理单元A、光信号处理单元B和多路彼此具有不同波长的光信号，所述多路彼此具有不同波长的光信号包括第一、二、三、四、五、六、七、八光信号，第一、二、三、四、五、六、七、八光信号的波长按照从长波到短波，或者从短波到长波的顺序排列，在光信号处理单元B中使用第一波分复用棱镜对第一、三、五、七光信号进行复用产生第一多路复用光信号，在光信号处理单元B中使用第二波分复用棱镜对第二、四、六、八光信号进行复用产生第二多路复用光信号;所述把光信号处理单元B中传递过来的第一多路复用光信号和第二多路复用光信号复用在一起并输出，光信号处理单元A中包括依次设置的用于改变第一多路复用光信号偏振方向的第一直角棱镜、偏振合波棱镜、第一 45度1/4波片、双腔标准具、第二 45度1/4波片和用于改变第二多路复用光信号偏振方向的第二直角棱镜。
[0009]进一步的，所述第一45度1/4波片和第二45度1/4波片的方向相同或者不同。
[0010]进一步的，所述双腔标准具的带通宽度范围在一倍波长间隔到两倍波长间隔的变换。波长间隔可以根据实际需要设置为200G或者是400G，利用双腔标准具实现了更宽的通带宽度，实现从一倍波长间隔到两倍波长间隔的变换。采用该光学模块进行合波，与现有采用反射镜加小角滤光片的光学模块相比，该光学模块可以将波长间隔做到3.2nm，而现有采用反射镜加小角滤光片的光学模块只能做到20nm的波长间隔，图1所示现有光学模块的波长间隔则比前面两者都长，采用本方案可以做到更加密集的光信号合波。
[0011]进一步的，所述第一直角棱镜和偏振合波棱镜之间还设置第一位移片，在第二直角棱镜和第二 45度1/4波片之间还设置第二位移片，在偏振合波棱镜光信号合束输出端还设置第三位移片，在第一位移片与偏振合波棱镜的相邻面上还设置第三45度1/2波片，在第二位移片与第二 45度1/4波片的相邻面上还设置第四45度1/2波片，在第三位移片与偏振合波棱镜的相邻面上第五45度1/2波片。由于加入了位移片和45度1/2波片，实现了两路多路复用光信号和输出光可以是任意偏振态。
[0012]光信号处理单元A包括两个，分别为光信号处理单元Al和光信号处理单元A2;光信号处理单元B包括两个，分别为光信号处理单元BI和光信号处理单元B2;其中的光信号处理单元Al和光信号处理单元BI为一组，光信号处理单元A2和光信号处理单元B2为一组;在光信号处理单元Al上的偏振合波棱镜光信号合束输出端还依次设置第三直角棱镜和第二偏振合波棱镜，在光信号处理单元A2上的偏振合波棱镜光信号合束输出端还依次设置第四直角棱镜和第六45度1/2波片，经过第六45度1/2波片处理后的光信号传入第二偏振合波棱镜后输出。光信号处理单元A部分可以实现更多的级联，实现更多波长的合波，且降低了光信号处理单元B部分的镀膜难度，节约成本。
[0013]综上，本发明的有益效果是:
1、本发明可以将波长间隔做到3.2nm，远小于现有光学模块做到的20nm的波长间隔，实现比现有光学模块更加密集的光信号的合波，无需高标准的镀膜，降低了投入成本，且波分复用棱镜对入射角度敏感性比波分复用膜片低，插入损耗大大降低。
[0014]2、本方案中双腔标准具的带通宽度范围在一倍波长间隔到两倍波长间隔的变换，波长间隔可以根据实际需要设置为200G或者是400G，利用双腔标准具实现了更宽的通带宽度，实现从一倍波长间隔到两倍波长间隔的变换。
[0015]3、本发明中加入了位移片和45度1/2波片，实现了两路多路复用光信号和输出光可以是任意偏振态。
[0016]4、本方案中的光信号处理单元A部分可以实现更多的级联，实现更多波长的合波，不仅降低了光信号处理单元B部分的镀膜难度，节约成本。
【附图说明】
[0017]图1是现有的一种多波长合波的光学模块的结构示意图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是发明中的利用一种偏振合波棱镜将两路多路复用光信号合波的光路示意图；
图4是本发明中的另一种将两路多路复用光信号合波的光路示意图；
图5是本发明中的另一种级联式的密集多波长合波的光学模块。
[0018]附图中标记及相应的零部件名称:11、第一光信号；12、第二光信号；13、第三光信号；14、第四光信号；15、第五光信号；16、第六光信号；17、第七光信号；18、第八光信号;21、第一波分复用棱镜;22、第二波分复用棱镜;23、波分复用膜片;24、波分复用膜片;231、光信号;241、光信号;251、光信号;261、光信号;25、波分复用膜片;31、第一直角棱镜;32、第二直角棱镜;41、偏振合波棱镜;42、第二偏振合波棱镜;51、第一45度1/4波片;52、第二45度I/4波片;53、第三45度1/2波片;54、第四45度1/2波片;55、第五45度1/2波片;61、双腔标准具;211、第一多路复用光信号;221、第二多路复用光信号;第一位移片91;第二位移片92;第三位移片93。
【具体实施方式】
[0019]下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0020]实施例1:
如图1-5所示，本发明包括光信号处理单元A、光信号处理单元B和多路彼此具有不同波长的光信号，所述多路彼此具有不同波长的光信号包括第一光信号11，第二光信号12，第三光信号13，第四光信号14，第五光信号15，第六光信号16，第七光信号17，第八光信号18，第一光信号11至第八光信号18具有彼此不同的波长分别为λ1...λ8，第一、二、三、四、五、六、七、八光信号的波长按照从长波到短波，或者从短波到长波的顺序排列，在光信号处理单元B中使用第一波分复用棱镜21对第一、三、五、七光信号进行复用产生第一多路复用光信号，在光信号处理单元B中使用第二波分复用棱镜22对第二、四、六、八光信号进行复用产生第二多路复用光信号;所述光信号处理单元A利用偏振合波棱镜把光信号处理单元B中传递过来的第一多路复用光信号和第二多路复用光信号复用在一起并输出。
[0021 ] 具体实施过程如下:
第一光信号11经过第一波分复用棱镜21a面反射到第一波分复用棱镜21b面，第一波分复用棱镜21b面膜系透射第一光信号11反射第三光信号13，第三光信号13入射到第一波分复用棱镜2Ib面，经b面反射后与第一光信号11复用一起。两个光信号复用光束到达第一波分复用棱镜21 c面，第一波分复用棱镜2 Ic面膜系透射第一光信号11和第三光信号13反射第五光信号15，第五光信号15入射到第一波分复用棱镜2 Ic面，经c面反射后与第一光信号11和第三光信号13复用一起。三个光信号复用光束到达第一波分复用棱镜2 Id面，第一波分复用棱镜21d面膜系反射第一光信号11、第三光信号13和第五光信号15透射第七光信号17，第七光信号17入射到第一波分复用棱镜2 Id面，经d面透射后与第一光信号11、第三光信号13和第五光信号15复用一起。因此第一光信号11、第三光信号13、第五光信号15、第七光信号17经过第一波分复用棱镜21复用产生第一多路复用光信号211。同理，第二光信号12、第四光信号14、第六光信号16、第八光信号18经过第二波分复用棱镜22复用产生第二多路复用光信号221。而第一多路复用光信号211和第二多路复用光信号221可以通过如图3所示类型的偏振合波棱镜42将两路光信号波长为...2η-1、λ2、4...2η偏振方向相互垂直的多路复用光信号复用成λ1...2η光信号合波后输出。其中的偏振合波棱镜的结构有多种结构，可以根据实际需要进行相应选择。
[0022]现有光学模块仅仅是采用波分复用膜片实现将四个信号复用在一起，而四个光信号的波长间隔很窄，这样对镀膜难度提出了很高的要求，投入大，并且现有的波分复用膜片的通带宽度很窄，对入射角度敏感性很高，插入损耗很大，限制了合波光信号的数量。本方案与图1所示的现有光学模块相比，通过第一波分复用棱镜对第一、三、五、七光信号进行复用产生第一路复用光信号，再通过第二波分复用棱镜22对第二、四、六、八光信号进行复用产生第二多路复用光信号，然后再通过偏振合波棱镜实现第一路复用光信号和第二多路复用光信号的再次合波，实现了比如图1所述光信号两倍的合波。多路光信号在波分复用棱镜内部即可实现合波，无需对波分复用棱镜镀膜，降低了投入。波分复用棱镜对入射角度敏感性比波分复用膜片低，插入损耗大大降低。
[0023]实施例2:
本实施例在实施例1的基础上优选如下:一种密集多波长合波的光学模块，包括光信号处理单元Α、光信号处理单元B和多路彼此具有不同波长的光信号，所述多路彼此具有不同波长的光信号包括第一、二、三、四、五、六、七、八光信号，第一、二、三、四、五、六、七、八光信号的波长按照从长波到短波，或者从短波到长波的顺序排列，在光信号处理单元B中使用第一波分复用棱镜对第一、三、五、七光信号进行复用产生第一多路复用光信号，在光信号处理单元B中使用第二波分复用棱镜对第二、四、六、八光信号进行复用产生第二多路复用光信号;所述把光信号处理单元B中传递过来的第一多路复用光信号和第二多路复用光信号复用在一起并输出，光信号处理单元A中包括依次设置的用于改变第一多路复用光信号偏振方向的第一直角棱镜31、偏振合波棱镜41、第一 45度1/4波片51、双腔标准具61、第二 45度1/4波片52和用于改变第二多路复用光信号偏振方向的第二直角棱镜32。第一多路复用光信号211经过第一直角棱镜31反射后到达偏振合波棱镜41，第一多路复用光信号211偏振态为P偏振态，第一多路复用光信号211经偏振合波棱镜41透射后到达第一45度I/4波片51，第一多路复用光信号211经第一 45度1/4波片51后，偏振态变为圆偏振态，之后到达双腔标准具61的a面。由于双腔标准具61的a面反射第一多路复用光信号211，因此第一多路复用光信号211经双腔标准具61的a面反射后到达第一45度1/4波片51，圆偏振态的第一多路复用光信号211经过第一45度1/4波片51后，偏振态变为S偏振态。S偏振态的第一多路复用光信号211到达偏振合波棱镜41，经偏振合波棱镜41反射后输出。
[0024]第二多路复用光信号221经过第二直角棱镜32反射后到达第二45度1/4波片52，第二多路复用光信号221偏振态为P偏振态。第二多路复用光信号221经第二 45度1/4波片52后，偏振态变为圆偏振态。圆偏振态的第二多路复用光信号221到达双腔标准具61的b面。由于双腔标准具61的b面和a面透射第二多路复用光信号221，因此圆偏振态的第二多路复用光信号221经双腔标准具61的b面和a面透射后到达第一45度1/4波片51，圆偏振态的第二多路复用光信号221经过第一 45度1/4波片51后，偏振态变为S偏振态。S偏振态的第二多路复用光信号221到达偏振合波棱镜41，经偏振合波棱镜41反射后输出。
[0025]因此第一多路复用光信号211和第二多路复用光信号221复用在一起，实现八个密集波长间隔的光信号的合波。
[0026]第一45度1/4波片和第二45度1/4波片的方向相同或者不同。均能实现本方案目的。
[0027]双腔标准具的带通宽度范围在一倍波长间隔到两倍波长间隔的变换。波长间隔可以根据实际需要设置为200G或者是400G，利用双腔标准具实现了更宽的通带宽度，实现从一倍波长间隔到两倍波长间隔的变换。采用该光学模块进行合波，与现有采用反射镜加小角滤光片的光学模块相比，该光学模块可以将波长间隔做到3.2nm，而现有采用反射镜加小角滤光片的光学模块只能做到20nm的波长间隔，图1所示现有光学模块的波长间隔则比前面两者都长，采用本方案可以做到更加密集的光信号合波。
[0028]实施例3:
如图4所示，本实施例在上述实施例的基础上优选如下:第一直角棱镜和偏振合波棱镜之间还设置第一位移片，在第二直角棱镜和第二45度1/4波片之间还设置第二位移片，在偏振合波棱镜光信号合束输出端还设置第三位移片，在第一位移片与偏振合波棱镜的相邻面上还设置第三45度1/2波片，在第二位移片与第二 45度1/4波片的相邻面上还设置第四45度1/2波片，在第三位移片与偏振合波棱镜的相邻面上第五45度1/2波片。位移片能将任意偏振态的光信号分成偏振方向相互垂直的两个光信号以及将相互垂直的两个光信号合成，45度1/2波片放置在任意一路光信号前面可以将光信号的偏振方向旋转90度，因此两路光信号的偏振方向变为相同。在第一多路复用光信号211前加了第一位移片91和第三45度1/2波片53，因此可以将任意偏振态的第一多路复用光信号211分成两束偏振方向相同的光信号。在第二多路复用光信号221前加了第二位移片92和第四45度1/2波片54，因此可以将任意偏振态的第二多路复用光信号221分成两束偏振方向相同的光信号。在偏振合波棱镜41后加了第三位移片93和第五45度1/2波片55，因此将两束偏振方向相同的光信号合束输出。本方案在上述方案的基础上多了位移片和45度1/2波片，实现了两路多路复用光信号和输出光可以是任意偏振态。
[0029]实施例4:
如图5所示，本实施例在上述实施例的基础上优选如下:光信号处理单元A包括两个，分别为光信号处理单元Al和光信号处理单元A2;光信号处理单元B包括两个，分别为光信号处理单元BI和光信号处理单元B2;其中的光信号处理单元Al和光信号处理单元BI为一组，光信号处理单元A2和光信号处理单元B2为一组;在光信号处理单元Al上的偏振合波棱镜光信号合束输出端还依次设置第三直角棱镜和第二偏振合波棱镜，在光信号处理单元A2上的偏振合波棱镜光信号合束输出端还依次设置第四直角棱镜和第六45度1/2波片，经过第六45度I/2波片处理后的光信号传入第二偏振合波棱镜后输出。
[0030]本方案是一种级联式的密集多波长合波的光学模块，是图2所示的密集多波长合波的光学模块的级联，实现更多光信号的合波。需要合波的密集多波长多路光信号的波长依次为λ?、λ2、、、λ4η，波长间隔为Δ λ，波长间隔Δ λ的值可以为50G、100G或者是200G。光学BI部分将波长间隔为△ 4λ的光信号复用在一起，两束多路复用光信号分别为λ3、7...4η-1和入1、5...4η-3。两束多路复用光信号λ3、7..4η-1和λ?、5...4η-3，经过光学Al部分后，复用合波成波长间隔为Δ 2λ的光信号A1,3...4η-ι。光学Β2部分将波长间隔为Δ 4λ的光信号复用在一起，两束多路复用光信号分别为λ4、8...4η和λ2、6...4η-2。两束多路复用光信号入4、8...4η和入2、6...4η-2，经过光学Α2部分后，复用合波成波长间隔为Δ 2λ的光信号λ2、4...4η。
[0031]光信号波长为λι、3...4η-1和λ2、4...4η的偏振态为S偏振态，光信号波长为3...4η-1经过第三直角棱镜33反射后到达偏振合波棱镜42，经偏振合波棱镜42反射输出；入2、4...如经第四直角棱镜34反射后到达第六45度1/2波片56，经第六45度1/2波片56后偏振方向旋转90度为P偏振态，然后到达偏振合波棱镜42 ο经偏振合波棱镜42反射透射输出，因此光信号λ1、3...4η-1和λ2、4...4η合波在一起为光信号λ?...4η，实现了光信号λ?、λ2、、、λ4η的合波。
[0032]在图5所示的光学结构中，光信号处理单元A部分可以实现更多的级联，实现更多波长的合波，且降低了光信号处理单元B部分的镀膜难度，节约成本。
[0033]以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种密集多波长合波的光学模块，其特征在于，包括光信号处理单元A、光信号处理单元B和多路彼此具有不同波长的光信号，所述多路彼此具有不同波长的光信号包括第一、二、三、四、五、六、七、八光信号，第一、二、三、四、五、六、七、八光信号的波长按照从长波到短波，或者从短波到长波的顺序排列，在光信号处理单元B中使用第一波分复用棱镜对第一、三、五、七光信号进行复用产生第一多路复用光信号，在光信号处理单元B中使用第二波分复用棱镜对第二、四、六、八光信号进行复用产生第二多路复用光信号;所述光信号处理单元A利用第二偏振合波棱镜把光信号处理单元B中传递过来的第一多路复用光信号和第二多路复用光信号复用在一起并输出。2.—种密集多波长合波的光学模块，其特征在于，包括光信号处理单元A、光信号处理单元B和多路彼此具有不同波长的光信号，所述多路彼此具有不同波长的光信号包括第一、二、三、四、五、六、七、八光信号，第一、二、三、四、五、六、七、八光信号的波长按照从长波到短波，或者从短波到长波的顺序排列，在光信号处理单元B中使用第一波分复用棱镜对第一、三、五、七光信号进行复用产生第一多路复用光信号，在光信号处理单元B中使用第二波分复用棱镜对第二、四、六、八光信号进行复用产生第二多路复用光信号;所述把光信号处理单元B中传递过来的第一多路复用光信号和第二多路复用光信号复用在一起并输出，光信号处理单元A中包括依次设置的用于改变第一多路复用光信号偏振方向的第一直角棱镜、偏振合波棱镜、第一 45度1/4波片、双腔标准具、第二 45度1/4波片和用于改变第二多路复用光信号偏振方向的第二直角棱镜。3.根据权利要求2所述的一种密集多波长合波的光学模块，其特征在于，所述第一45度1/4波片和第二 45度1/4波片的方向相同或者不同。4.根据权利要求2所述的一种密集多波长合波的光学模块，其特征在于，所述双腔标准具的带通宽度范围在一倍波长间隔到两倍波长间隔之间的变换。5.根据权利要求2-4任意一项所述的一种密集多波长合波的光学模块，其特征在于，所述第一直角棱镜和偏振合波棱镜之间还设置第一位移片，在第二直角棱镜和第二 45度1/4波片之间还设置第二位移片，在偏振合波棱镜光信号合束输出端还设置第三位移片，在第一位移片与偏振合波棱镜的相邻面上还设置第三45度1/2波片，在第二位移片与第二 45度1/4波片的相邻面上还设置第四45度1/2波片，在第三位移片与偏振合波棱镜的相邻面上第五45度1/2波片。6.根据权利要求2-4任意一项所述的一种密集多波长合波的光学模块，其特征在于，光信号处理单元A包括两个，分别为光信号处理单元Al和光信号处理单元A2;光信号处理单元B包括两个，分别为光信号处理单元BI和光信号处理单元B2;其中的光信号处理单元Al和光信号处理单元BI为一组，光信号处理单元A2和光信号处理单元B2为一组;在光信号处理单元Al上的偏振合波棱镜光信号合束输出端还依次设置第三直角棱镜和第二偏振合波棱镜，在光信号处理单元A2上的偏振合波棱镜光信号合束输出端还依次设置第四直角棱镜和第六45度I/2波片，经过第六45度I/2波片处理后的光信号传入第二偏振合波棱镜后输出。
【文档编号】G02B6/293GK105954835SQ201610557271
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年7月15日
【发明人】钟星
【申请人】成都聚芯光科通信设备有限责任公司