专利名称：一种用于多波长高速率传输的光发射器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，特别是涉及到一种用于多波长高速率信号传输技术中的光发射器件。
背景技术：
伴随着高清视频，3G、LTE等通信技术的应用和互联网的普及带来的信息爆炸式增长，通信网络面临着越来越大的带宽增长压力。传统的IOG传输技术已不足以满足今天的带宽需求，发展40G/100G传输技术已成为必然。但从传统的IOG网络向40G/100G的升级过程中面临诸多挑战。其中，最重要的是开发低成本和紧凑型的40G/100G光学器件。目前公认的40G/100G光发射器件是将4个波长的10G/25G的信号集成到一起。但是现有的方案有诸多的缺点。图I是现有技术中的一种光发射器件的结构示意图。在上述现有技术方案中，四个波长的光通过AWG (阵列波导光栅)集成到单模光纤中。该方案具有设计简単，结构紧凑的优点。但AWG十分昂贵，其插入损耗较大。基于AWG方案的另ー缺点是很难使用低成本的TO激光器由于波导间距的限制。因此须要开发完全不同于传统TOSA 的封装技木。图2是现有技术中的另ー种光发射器件的结构示意图。其是借用传统的光学方法用三个光学膜片(一般膜片以45度放置)将四个波长的光组合到一根光纤中。传统的激光器TO可直接用于该方案中。但由于相邻的两个波长间距很小，该方案对膜片的要求极高。 同时不同波长的光将会有不同的传输距离。因此一般要求将从激光器发出的光首先准直以降低对膜片的要求和达到相同的耦合效率。而且该方案的体积较大，很难用于小型化的光学模块。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供ー种新的结构形式的光发射器件应用于多波长高速率尤其是40G/100G光传输技术中。本发明的光发射器件将能够提高四个激光器的放置的自由度和灵活性，以实现光发射器件的低成本小型化封装。为了达到上述发明目的，本发明提供的技术方案如下
一种用于多波长高速率传输的光发射器件，其特征在干，该光发射器件包括有多个激光器、至少ー个滤波片和偏振合束器，多个激光器分别发射不同波长的激光光束，不同波长的激光光束通过滤波片组成至少两个新光束，新光束通过偏振合束器组合以耦合至同一光纤中。本发明用于多波长高速率传输的光发射器件中，该光发射器件包括有激光器、45 度滤波片和偏振合束器，四个激光器发出的4种不同波长Al、X 2、入3和入4的光束，其中，入1< A 2 < A 3 < A 4，波长为入I和入3的两个光束经45度滤波片组合成第一新光束，波长为入2和入4的两个光束经45度滤波片组合成第二新光束，所述第二新光束的偏振方向较第一新光束的偏振方向旋转90度,第一新光束和第二新光束经过ー个偏振合束器结合在一起以耦合至同一光纤中。在本发明用于多波长高速率尤其是40G/100G传输的光发射器件中，所述的第一新光束包括有自第一 45度滤波片透射的波长为\ I的光束和自45度滤波片反射的波长为入3的光束。在本发明用于多波长高速率尤其是40G/100G传输的光发射器件中，所述的第二新光束包括有自第二 45度滤波片透射的波长为\ 2的光束和自45度滤波片反射的波长为入4的光束。在本发明用于多波长高速率传输的光发射器件中，所述的第一新光束和第二新光束在偏振合束器的两个垂直方向上入射。在本发明用于多波长高速率传输的光发射器件中，在所述第一新光束的光路上设置有ー个半波片。—种用于多波长高速率传输的光发射器件，其特征在于，该光发射器件包括有激光器、45度滤波片和偏振合束器，四个激光器发出的4种不同波长Al、入2、入3和入4的光束，其中，入I <入2 < A3 < A 4，波长为入I和入3的两个光束经45度滤波片组合成第一新光束，波长为入2和入4的两个光束经45度滤波片组合成第二新光束，所述第二新光束的偏振方向与第一新光束的偏振方向相同，第一新光束和第二新光束以相同的偏振方向入射至偏振合束器的两个相对面，在偏振合束器对第一新光束或第二新光束的反射方向上放置有ー个全反射镜和ー个四分之一波片，反射后的一路新光束与另一路新光束结合在一起以I禹合至同一光纤中。在本发明用于多波长高速率传输的光发射器件中，所述的第一新光束包括有自第一 45度滤波片透射的波长为\ I的光束和自45度滤波片反射的波长为\ 3的光束。在本发明用于多波长高速率传输的光发射器件中，所述的第二新光束包括有自第 ニ 45度滤波片透射的波长为\ 2的光束和自45度滤波片反射的波长为\ 4的光束。在本发明用于多波长高速率G传输的光发射器件中，所述的第一新光束和第二新光束在偏振合束器的两个相对方向上入射。基于上述技术方案，本发明的用于多波长高速率尤其是40G/100G传输的光发射器件与现有技术相比具有如下技术优点
I.传统基于滤波片的方案需将相邻的两个波长组合到一路光路中。由于相邻两波长间距很小，因此4 5度的膜片制作难度极高。本发明首先利用传统的光学滤波片将波长I和 3以及2和4分别结合到一起。然后用一个偏振合束器(PBC)将这两组光束组合成一束耦合到同一光纤中。因为波长间距増大了一倍，本方案对45度光学膜片的要求显著降低。2.在传统的级联式的设计中，不同波长的光有完全不同的光程，因此用单透镜实现激光器到光纤的耦合是非常困难的。而且，单透镜的光束是发散的，对波长间距很小的两路发散光用45度滤波片实现合束是不可能的。本发明由于将4个波长的光分开合束， 因此每个波长的光的光程几乎相同，完全可以用单透镜实现激光器到光纤的耦合。3.本发明的光发射器件利用波长和偏振分开合束可以提高四个激光器的放置的自由度和灵活性，以实现光学器件的低成本小型化封装。
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I是现有技术中ー种光发射器件的结构形式示意图。
2是现有技术中另一种光发射器件的结构形式示意图。
3是本发明用于多波长高速率传输的光发射器件中实施例I的结构形式示意
图4是本发明用于多波长高速率传输的光发射器件中实施例2的结构形式示意
图5是本发明用于多波长高速率传输的光发射器件中实施例3的结构形式示意
具体实施例方式下面我们结合附图和具体的实施例来对本发明用于多波长高速率尤其是 40G/100G传输的光发射器件做进ー步的详细阐述，以求更为清楚明了地理解其结构类型和工作原理，但不能以此来限制本发明的保护范围。本发明的核心设计思想是多个不同波长的低速率传输信号集合在一起形成ー个多波长高速率信号进行传输。具体是利用多个激光器产生不同波长的激光信号，然后先将不同波长的激光信号通过滤光片组合成新光束，然后再将新光束利用偏振合束器组合成一个更大的光束耦合至同一根光纤中来进行信号传播。现实中40G/100G信号应用最为广泛， 我们以此为例来详细阐述本发明多波长高速率传输的光发射器件的设计和制作。基于上述发明思想，我们将4个不同波长的10G/25G的信号集成到一起以形成 40G/100G信号来用于信息传输。用于40G/100G传输的光发射器件在结构上主要包括有激光器、45度滤波片和偏振合束器。其中，四个激光器分别发出的4种不同波长的光束，其波长分别为入I、入2、入3和入4,并且入I く A 2 < A 3 <入4。本发明的方案中先将波长为入I和入3的两个光束经45度滤波片组合成第一新光束，波长为入2和入4的两个光束经 45度滤波片组合成第二新光束，然后再将第一新光束和第二新光束经过ー个偏振合束器结合在一起形成一个新的包含四个不同波长的光束，最后再将该光束耦合至同一光纤中。当然，我们利用45度滤波片的目的在于便于将两个不同波长的激光器放置呈90 度状态，便于我们结构设计和器件制作。同理，基于本发明的思想，还可以利用其它角度滤波片来实现同样的功能，只要两个入射光束的入射角相等即可。为了实现上述4个不同波长的10G/25G的信号集合成40G/100G信号来用于信息传输，本发明的结构设计通过如下技术实施例来表述出来。实施例I
如图3所示，四个激光器分别发出的4种不同波长的光束，其波长分别为入I、X 2、入3 和入4，并且Xl< A 2 < A 3 < A40本发明的方案中，需要先将波长为X I和X 3的两个光束经过第一 45度滤波片I组合成第一新光束\ I、3，波长为入2和入4的两个光束经过第二 45度滤波片2组合成第二新光束\ 2、4，本实施例中第二新光束入2、4的偏振方向较第一新光束、1、3的偏振方向旋转90度，然后再将第一新光束\ 1、3和第二新光束入2、 4经过ー个偏振合束器3结合在一起形成一个新的光束\ 1、2、3、4，最后再将该光束稱合至同一光纤中。本实施例中，第一新光束入1、3包括有自第一 45度滤波片I透射的波长为入I的光束和自第一 45度滤波片I反射的波长为\ 3的光束。当然基于不同的45度滤波片设计， 波长、I和波长、3的两个光束可以互換，即新光束入1、3也可由自第一 45度滤波片I透射的波长为、3的光束和自第一 45度滤波片I反射的波长为\ I的光束组成。第二新光束入2、4包括有自第二 45度滤波片2透射的波长为\ 2的光束和自第二 45度滤波片2反射的波长为入4的光束。同上第二新光束入2、4也可由有自第二 45度滤波片2透射的波长为入4的光束和自第二 45度滤波片2反射的波长为入2的光束组成。并且，第一新光束入1、3和第二新光束入2、4在偏振合束器3的两个垂直方向上入射。由于第二新光束的偏振方向较第一新光束的偏振方向旋转90度,这样具有9 0 度正交偏振的两个光束经过ー个偏振合束器(P B C )将会结合到一起以耦合到同一光纤中。另外，一般边发射半导体激光器的输出光是单ー偏振光，要达到波长入I和V 3的光束偏振方向相对波长入2和X 4的光束偏振旋转9 0度，只需将波长\ 2和X 4的半导体激光器芯片旋转9 0度放置即可。实施例2
本实施例的结构与实施例I相似，不同之处在于在第一新光束\ 1、3的光路上设置有 ー个半波片4，如图4所示。半波片将会将偏振方向旋转9 0度。主要是因为如果器件中芯片旋转9 0度不易实现，一个简单的方案是放置一个半波片在其中ー个光路中，这样半波片将会将偏振方向旋转9 0度。实施例3
如图5所示，四个激光器分别发出的4种不同波长的光束，其波长分别为入I、X 2、入3 和入4，并且入I <入2 <入3 <入4。本发明的方案中先将波长为入I和入3的两个光束经过第三45度滤波片5组合成第一新光束\ 1、3，波长为入2和入4的两个光束经过第四 45度滤波片6组合成第二新光束入2、4。本实施例中第二新光束入2、4的偏振方向与第一新光束入1、3的偏振方向相同,第一新光束入1、3和第二新光束入2、4以相同的偏振方向入射至偏振合束器7的两个相对面，在偏振合束器7对第一新光束\ 1、3或第二新光束入2、4的反射方向上放置有ー个全反射镜8和ー个1/4波片9，反射后的两束新光束结合在一起以I禹合至同一光纤中。本实施例中，第一新光束包括有自第三45度滤波片透射的波长为\ I的光束和自第三45度滤波片反射的波长为\ 3的光束。第二新光束包括有自第四45度滤波片透射的波长为入2的光束和自第四45度滤波片反射的波长为入4的光束。并且，第一新光束和第 ニ新光束在偏振合束器的两个相对的方向上入射。本发明的光发射器件先将波长\ I和入3以及X 2和X 4组合到两个不同光路中。因为不同波长的光束按照波长跳跃组合，波长间距増大了一倍，本方案对45度光学膜片的要求显著降低。以现有的LR4 40G TOSA为例，其所用的四个CWDM波长分别为1270nm、1290nm、 1310nm和1330nm。本方案将1270nm和1310nm以及1290nm和1330nm两组波长首先组合起来，这样每组波长间距40nm，而不是传统方案的20nm，最終相邻波长的光将由偏振合束器组合成一路光束并耦合到同一光纤中。这种设计思路将极大筒化45度膜片的制作。本发明由于将4个波长的光分开合束，每个波长的光的光程几乎相同，完全可以用单透镜实现激光器到光纤的耦合。另外，分开合束可以提高四个激光器的放置的自由度和灵活性，以实现小型化的封装。
权利要求
1.一种用于多波长高速率传输的光发射器件，其特征在干，该光发射器件包括有多个激光器、至少ー个滤波片和偏振合束器，多个激光器分别发出不同波长的激光光束，不同波长的激光光束通过滤波片组成至少两个新光束，新光束通过偏振合束器组合以耦合至同一光纤中。
2.根据权利要求I所述的ー种用于多波长高速率传输的光发射器件，其特征在于，该光发射器件包括有四个激光器、两个45度滤波片和一个偏振合束器，四个激光器发出的4 种不同波长入I、入2、入3和入4的光束，其中，入I く入2 く A 3 <入4,波长为入I和入3 的两个光束经45度滤波片组合成第一新光束，波长为入2和入4的两个光束经45度滤波片组合成第二新光束，所述第二新光束的偏振方向较第一新光束的偏振方向旋转90度,第一新光束和第二新光束经过所述的偏振合束器结合在一起以稱合至同一光纤中。
3.根据权利要求2所述的ー种用于多波长高速率传输的光发射器件，其特征在于，所述的第一新光束包括有自第一 45度滤波片透射的波长为\ I的光束和自45度滤波片反射的波长为、3的光束。
4.根据权利要求3所述的ー种用于多波长高速率传输的光发射器件，其特征在于，所述的第二新光束包括有自第二 45度滤波片透射的波长为\ 2的光束和自45度滤波片反射的波长为入4的光束。
5.根据权利要求3所述的ー种用于多波长高速率传输的光发射器件,其特征在于,所述的第一新光束和第二新光束在偏振合束器的两个垂直方向上入射。
6.根据权利要求4所述的ー种用于多波长高速率传输的光发射器件,其特征在于,在所述第一新光束的光路上设置有ー个半波片。
7.根据权利要求I所述的ー种用于多波长高速率传输的光发射器件，其特征在于， 该光发射器件包括有激光器、45度滤波片和偏振合束器，四个激光器发出的4种不同波长入I、入2、入3和入4的光束，其中，A I < A2 < A3 <入4，波长为\ I和入3的两个光束经45度滤波片组合成第一新光束，波长为入2和入4的两个光束经45度滤波片组合成第 ニ新光束，所述第二新光束的偏振方向与第一新光束的偏振方向相同，第一新光束和第二新光束以相同的偏振方向入射至偏振合束器的两个相对面，在偏振合束器对第一新光束或第二新光束的反射方向上放置有ー个全反射镜和ー个1/4波片，反射后的一路新光束与另一路新光束结合在一起以稱合至同一光纤中。
8.根据权利要求7所述的ー种用于多波长高速率传输的光发射器件，其特征在于，所述的第一新光束包括有自第一 45度滤波片透射的波长为\ I的光束和自45度滤波片反射的波长为、3的光束。
9.根据权利要求7或8所述的ー种用于多波长高速率传输的光发射器件，其特征在于， 所述的第二新光束包括有自第二 45度滤波片透射的波长为\ 2的光束和自45度滤波片反射的波长为、4的光束。
10.根据权利要求9所述的ー种用于多波长高速率传输的光发射器件,其特征在于,在所述的第一新光束或第二新光束在偏振合束器的反射方向放置一个全反镜和ー个四分之一波片。
全文摘要
本发明涉及一种用于多波长高速率传输的光发射器件，该光发射器件包括有多个激光器、至少一个滤波片和偏振合束器，多个激光器分别发出不同波长的激光光束，不同波长的多个激光光束通过滤波片组成至少两个新光束，新光束通过偏振合束器组合以耦合至同一光纤中。本发明的光发射器件可以大大简化滤波片的制作，还可以提高多个激光器的放置的自由度和灵活性，以实现低成本小型化的封装。
文档编号G02B27/28GK102611505SQ20121008893
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月30日 优先权日2012年3月30日
发明者方祖捷, 赵强, 赵浩 申请人:上海波汇通信科技有限公司