一种多波长单纤双向光收发模块及其工作方法技术

本发明专利技术公开一种多波长单纤双向光收发模块及其工作方法，包括发射端、接收端、公共端、光收发光学组件。发射端包括激光器组、准直透镜组和波分复用光学组件；接收端包括光电二极管组、汇聚透镜组和波分解复用光学组件；公共端是光信号的输入输出端口。波分复用光学组件包括第一全反射镜、第二全反射镜、第一波分复用膜片、第二波分复用膜片；波分解复用光学组件包括光学基片、第一滤光片、第二滤光片、第三滤光片、第四滤光片；光收发光学组件包括第一偏振分光器、磁旋光片、22.5度1/2波片、第一波片、第二偏振分光器、第二波片、第三偏振分光器。本发明专利技术提出的多波长单纤双向光学模块在同一根光纤上进行多波长光信号的输入和输出，减小光收发器件的尺寸以及成本，具有波长复用膜片镀膜容易，性能更好，成本低等优势。

【技术实现步骤摘要】
一种多波长单纤双向光收发模块及其工作方法
本专利技术涉及光纤通讯
，尤其涉及光纤通讯
中的一种多波长单纤双向光收发模块。
技术介绍
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宽度。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TOSA。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40~100GbE连接的光纤的收发两用机规格即CFP（CompactFormfactorPluggable）QSFP（QuadSmallForm-factorPluggable）对应的小型光收发两用机，尤其要求单光纤多波长的小型光收发两用机。根据正在起草的LAN-WDM标准的草案，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100Gbps的传输容量。相应的光信号的波长为1295.56nm、1300.05nm、1304.58nm、1309.14nm。LAN-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。目前，现有的一种多波长复用的光学原理所示，将四个光信号多路复用。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。本专利技术提供的一种多波长单纤双向光收发模块能在同一根光纤上进行多波长光信号的输入和输出，减小光收发器件的尺寸以及成本，具有波长复用膜片镀膜容易，性能更好，成本低等优势。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多波长单纤双向光收发模块，在同一根光纤上进行多波长光信号的输入和输出，减小光收发器件的尺寸以及成本；输入端光信号的波分复用膜片镀膜容易。本专利技术实施例一的技术方案在于：包括发射端、接收端、公共端、光收发光学组件。发射端包括激光器组、准直透镜组和波分复用光学组件；接收端包括光电二极管组、汇聚透镜组和波分解复用光学组件；公共端是光信号的输入输出端口。波分复用光学组件包括第一全反射镜、第二全反射镜、第一波分复用膜片、第二波分复用膜片；波分解复用光学组件包括光学基片、第一滤光片、第二滤光片、第三滤光片、第四滤光片；光收发光学组件包括第一偏振分光器、磁旋光片、22.5度1/2波片、第一波片、第二偏振分光器、第二波片、第三偏振分光器。发射端和接收端垂直放置。所述激光器组发出λ1、λ2、λ3、λ4四个不同波长的线偏振光。所述准直透镜组将激光器组发出的发散光束准直成平行光束。所述汇聚透镜组将接收的准直光束汇聚到光电二极管组。实施例一中：激光器组按第一、第三、第二、第四激光器的顺序并排放置。第一光信号（λ1）被第一全反射镜反射后到达第一波分复用膜片，第一波分复用膜片将第一光信号（λ1）和第三光信号（λ3）复用在一起；第四光信号（λ4）被第二全反射镜反射后到达第二波分复用膜片，第二波分复用膜片将第四光信号（λ4）和第二光信号（λ2）复用在一起。两复用光束为水平方向线偏振光，经第一偏振分光器透射，再经过磁旋光片和22.5度1/2波片后，两光束偏振方向不变，λ2λ4复用光束经第一波片后，偏振方向旋转了90度为垂直方向线偏振光。λ1λ3复用光束和λ2λ4复用光束分别经第二偏振分光器透射和发射后合束输出，由公共端接收输出。由公共端输入的是任意偏振态方向的四个波长光信号，该光束经第二偏振分光器后被分为偏振态相互垂直的两束光，其中水平方向偏振光直接透射过第二偏振分光器，垂直方向偏振光则被第二偏振分光器两次反射后与水平方向偏振光平行输出，垂直方向偏振光经过第一波片后，偏振方向旋转了90度，为水平方向偏振光。两束水平方向偏振光经过22.5度1/2波片后偏振方向顺时针旋转45度再经过磁旋光片后偏振方向继续顺时针旋转45度，变为两束垂直方向偏振光。两束垂直方向偏振光由第一偏振分光器反射，其中一光束经第二波片后偏振方向旋转了90度为水平方向偏振光束。水平方向偏振光束和垂直方向偏振光束分别经第三偏振分光器透射和反射后合束输出。四个光信号光束进入波分解复用光学组件，光束透过光学基片，经过滤光片组和光学基片的反射和透射将四个光信号一一分解开后由接收端光电二极管接收。本专利技术实施例二的技术方案同实施例一光学原理都一样，区别在于：发射端和接收端同侧水平放置，第二波片改变的是另外一束垂直方向偏振光束的偏振方向。本专利技术实施例三的技术方案同实施例二光学原理一样，区别在于：激光器组按第一、第二、第三、第四激光器的顺序并排放置。同样是λ1和λ3波长复用，λ2和λ4波长复用，只是复用光束的光程与实施例二不同。本专利技术实施例四的技术方案同实施例三的区别在于：发射端四个波长的复用方式。实施例三是将λ1和λ3波长复用，λ2和λ4波长复用，实施例四是将四个波长复用在一起。复用方式具体如下：第一激光器发出的λ1波长平行线偏振光经过第一波片后，偏振方向旋转了90度为垂直线偏振光，经第一偏振分光器两次反射后输出，第二激光器发出的λ2波长平行线偏振光直接透射过第一偏振分光器，第一偏振分光器将λ1和λ2波长复用在一起；第三激光器发出的λ3波长平行线偏振光经过第二波片后，偏振方向旋转了90度为垂直线偏振光，经第二偏振分光器两次反射后输出，第四激光器发出的λ4波长平行线偏振光直接透射过第二偏振分光器，第二偏振分光器将λ3和λ4波长复用在一起。λ3和λ4复用光束经全反射镜反射后到达波分复用膜面，λ1和λ2复用光束直接透射过波分复用膜片，λ3和λ4复用光束被波分复用膜片反射，因此波分复用膜片将λ1、λ2、λ3和λ4四个波长复用在一起。λ1和λ3是垂直线偏振光，λ2和λ4是水平线偏振光，45度晶体波片相对于λ1和λ3是半波片，对于λ2和λ4是全波片，因此λ1和λ3经过45度晶体波片后偏振方向旋转了90度变为水平线偏振光，λ2和λ4经过45度晶体波片后偏振方向不变。λ1、λ2、λ3和λ4四个波长的复用光束为水平线偏振光，经过光收发光学组件后由公共端输出。本专利技术实施例五的技术方案同实施例四的相同点是发射端四波长的复用方式和接收端四个波长的解复用方式，区别在于光收发光学组件。实施例五中的45度晶体波片相对于λ1和λ3是全波片，对于λ2和λ4是半波片，因此λ1和λ3经过45度晶体波片后偏振方向不变，λ2和λ4经过45度晶体波片后偏振方向旋转了90度变为垂直线偏振光，λ1、λ2、λ3和λ4四个波长的复用光束为垂直线偏振光。四波长复用的垂直线偏振光经过第四偏振分光器反射后到达第一反射镜，由第一反射镜反射后到达磁环内的22.5度1/2波片，偏振方向顺时针旋转45度，再经过磁旋光片偏振方向顺时针旋转45度，最后为水平线偏振光。四波长复用的水平线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多波长单纤双向光收发模块，其特征在于：包括发射端、接收端、公共端、光收发光学组件，其中发射端依次包括激光器组、准直透镜组和波分复用光学组件；接收端依次包括光电二极管组、汇聚透镜组和波分解复用光学组件；公共端是光信号的输入输出端口；波分复用光学组件包括第一全反射镜、第二全反射镜、第一波分复用膜片、第二波分复用膜片；波分解复用光学组件包括光学基片、第一滤光片、第二滤光片、第三滤光片、第四滤光片；光收发光学组件包括第一偏振分光器、磁旋光片、22.5度1/2波片、第一波片、第二偏振分光器、第二波片、第三偏振分光器；所述激光器组发出λ1、λ2、λ3、λ4四个不同波长的线偏振光；所述准直透镜组将激光器组发出的发散光束准直成平行光束；所述汇聚透镜组将接收的准直光束汇聚到光电二极管组。

【技术特征摘要】
1.一种多波长单纤双向光收发模块，其特征在于：包括发射端、接收端、公共端、光收发光学组件，其中发射端依次包括激光器组、准直透镜组和波分复用光学组件；接收端依次包括光电二极管组、汇聚透镜组和波分解复用光学组件；公共端是光信号的输入输出端口；波分复用光学组件包括第一全反射镜、第二全反射镜、第一波分复用膜片、第二波分复用膜片；波分解复用光学组件包括光学基片、第一滤光片、第二滤光片、第三滤光片、第四滤光片；光收发光学组件包括第一偏振分光器、磁旋光片、22.5度1/2波片、第一波片、第二偏振分光器、第二波片、第三偏振分光器；所述激光器组发出λ1、λ2、λ3、λ4四个不同波长的线偏振光；所述准直透镜组将激光器组发出的发散光束准直成平行光束；所述汇聚透镜组将接收的准直光束汇聚到光电二极管组；发射端的激光器组发出的四个不同波长的光信号经过准直透镜组准直成平行光束后，再经过波分复用光学组件复用，之后经过光收发光学组件后由公共端接收输出；由公共端输入的包括四个不同波长的光信号经过光收发光学组件后经过波分解复用光学组件后，再经汇聚透镜组将接收的准直光束汇聚到光电二极管组接收。2.根据权利要求1所述的一种多波长单纤双向光收发模块，其特征在于：所述光收发光学组件利用偏振分光器、波片、磁旋光片，实现光接收和发射两个方向的复用和解复用；所述波分复用光学组件中利用偏振分光器，小角度的波分复用膜片对四路光进行复用；其特征在于：所述波分解复用光学组件中利用小角度的滤光片对多路光进行分解。3.根据权利要求1所述的一种多波长单纤双向光收发模块，其特征在于：所述光收发光学组件可以在立体空间中转向。4.根据权利要求2所述的一种多波长单纤双向光收发模块，其特征在于：所述光收发光学组件可实现两个偏振态的多波长合波，适于四波长、六波长、八波长、十波长、十二波长及其它多波长数目。5.根据权利要求2所述的一种多波长单纤双向光收发模块，其特征在于：所述波分解复用光学组件可实现多波长的解复用，适于四波长、六波长、八波长、十波长、十二波长及其它多波长数目。6.一种使用权利要求1所述多波长单纤双向光收发模块的工作方法，其特征在于：所述激光器组按第一、第三、第二、第四激光器的顺序并排放置，第一光信号（λ1）被第一全反射镜反射后到达第一波分复用膜片，第一波分复用膜片将第一光信号（λ1）和第三光信号（λ3）复用在一起；第四光信号（λ4）被第二全反射镜反射后到达第二波分复用膜片，第二波分复用膜片将第四光信号（λ4）和第二光信号（λ2）复用在一起；两复用光束为水平方向线偏振光，经第一偏振分光器透射，再经过磁旋光片和22.5度1/2波片后，两光束偏振方向不变，λ2λ4复用光束经第一波片后，偏振方向旋转了90度为垂直方向线偏振光；λ1λ3复用光束和λ2λ4复用光束分别经第二偏振分光器透射和发射后合束输出，由公共端接收输出；由公共端输入的是任意偏振态方向的四个波长光信号，该光束经第二偏振分光器后被分为偏振态相互垂直的两束光，其中水平方向偏振光直接透射过第二偏振分光器，垂直方向偏振光则被第二偏振分光器两次反射后与水平方向偏振光平行输出，垂直方向偏振光经过第一波片后，偏振方向旋转了90度，为水平方向偏振光；两束水平方向偏振光经过22.5度1/2波片后偏振方向顺时针旋转45度再经过磁旋光片后偏振方向继续顺时针旋转45度，变为两束垂直方向偏振光；两束垂直方向偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴玉霞，
申请(专利权)人：福州百讯光电有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35