上述亚波长光栅的偏振特性，结合法拉第旋转器的非互易特性，及复用一个偏振分束合束器，来实现同波长单芯双向光收发模块的微型化、低成本化。
[0024]如图6所示，本发明提供的光收发模块(600)，包含:
[0025]1.一个输入输出端(601),用于输入和输出光信号；
[0026]2.一个偏振分束合束器(602)；
[0027]3.第一偏振反射器(603)；
[0028]4.第二偏振反射器(604)；
[0029]5.至少一个光信号发射单兀(605)；
[0030]6.一个光信号接收单兀(606)。
[0031]所述的输入输出端(601)接收包含至少一个波长的入射光信号，并将接收的入射光信号稱合到所述的偏振分束合束器(602),偏振分束合束器将入射光信号分解成两个偏振态互相垂直的第一偏振态光信号(607)和第二偏振态光信号(608),并使第一偏振态光信号透射，使第二偏振态光信号反射。
[0032]所述的至少一个光信号发射单元￠05)，一般为调制激光器或其阵列，所发出的光信号称为发射光信号，至少含有一个波长，具有单一的偏振态。
[0033]所述的第一和第二偏振反射器，使第一和第二偏振态光信号反射，并使其偏振态转变为垂直偏振态，成为第三偏振态光信号(609)和第四偏振态光信号(610)。第三和第四偏振态光信号再次经所述偏振分束合束器(602)反射和透射，到达光信号接收单元￠06)。
[0034]为了说明方便，图6及后续图中使用线偏振态，并用“I”和“.”分别表示第一和第二偏振态光信号的偏振方向。第一和第二偏振态光信号的偏振方向也可互换，不违背本发明的精神。
[0035]图7a和图7b表不所述第一和第二偏振反射器可以有的两种构成方式。
[0036]图7a所不的偏振反射器(701)由一个1/4波片(702)和一个反射镜(703)组成。所述1/4波片的光轴与入射光信号偏振方向成45度角。入射光信号(704)在经历了 1/4波片、反射镜反射，再次经过1/4波片后，成为偏振态旋转90度的光信号(705)。图7a中的1/4波片(702)也可以用一个45度法拉第旋转器代替，光信号在两次经过45度法拉第旋转器后偏振方向也会旋转90度。
[0037]图7b所示的偏振反射器(706)由一个45度法拉第旋转器(707)和一个亚波长光栅偏振反射器(708)组成。入射光信号(709)在经历了 45度法拉第旋转器后，偏振方向旋转45度，被所述亚波长光栅偏振反射器(708)反射，再次经45度法拉第旋转器，偏振方向沿同方向继续旋转45度，成为偏振态旋转90度的光信号(710)。所述的亚波长光栅偏振反射器(708)除了对某一偏振态反射外,还可对另一垂直偏振态透射。一般取入射光信号(709)和光信号发射单兀发出的发射光信号(711)分别从所述亚波长光栅偏振反射器(708)的两侧入射，一个反射，一个透射。所述发射光信号(711)的偏振态、位置、角度的安排使得它通过所述亚波长光栅偏振反射器(708)，成为与入射光信号(709)方向相反、位置相同、偏振态一致的发射光信号(712),根据光路可逆原理,它可以反向传播至光信号的输入输出端。
[0038]所述的第一和第二偏振反射器中至少一个是由图7b所示的组合构成，允许至少一个光发射单元的发射光信号透射通过所述的第一或第二偏振反射器。图7b中的亚波长光栅偏振反射器(708)可以是亚波长介质光栅、亚波长金属光栅或亚波长介质与金属混合光栅的一种。
[0039]回到图6并结合图8a和图Sb进一步说明光发射单元的发射光信号是如何耦合到所述的输入输出端(601)。为说明方便，图6中第一偏振反射器采取了图7b所示的结构，第二偏振反射器采取了图7a所示的结构。图8a的子图(I)表示第一偏振态光信号(607)入射到所述的第一偏振反射器前的偏振方向；图8&的子图(2)表不第一偏振态光信号(607)通过所述的第一偏振反射器中的45度法拉第旋转器后的偏振方向，相对于图8a的子图(I)，图8a的子图⑵所示偏振方向顺时针旋转45度(逆时针旋转也是可以的)；图8&的子图
(3)表不第一偏振态光信号(607)被所述的第一偏振反射器反射后的偏振方向(经过两次45度法拉第旋转器),与入射前的偏振方向垂直。
[0040]图Sb的子图(I)表示光信号发射单元发出的发射光信号入射到所述的第一偏振反射器前的偏振态方向，与8a的子图(I)比较，方向逆时针旋转45度，在透射过所述的亚波长光栅偏振反射器后，如图8b的子图(2)所示，偏振态不变；进一步通过45度法拉第旋转器，如图8b的子图(3)所不,其偏振方向与第一偏振态光信号入射到第一偏振反射器前的偏振方向一致。回到图6，光信号发射单元发出的发射光信号(611)在通过了所述的第一偏振反射器(603)成为与第一偏振态光信号的偏振方向一致的发射光信号(612),并且如前所述，它的角度和位置安排使得它与第一偏振态光信号方向相反，位置重合，它将进一步透射过所述的偏振分束合束器(602) ,I禹合到输入输出端(601)。
[0041]可以看到通过复用偏振分束合束器(602)，使之既起到偏振分束的作用，又起到了偏振合束的作用，结合图7b的第一或第二偏振反射器，使发射光信号通过极紧凑的光路耦合到输入输出端。实际实现过程中，从光信号发射单元到输入输出端仅需I到2毫米，实现了同波长单芯双向光收发模块的微型化。
[0042]所述的偏振分束合束器(602)也可以采用如图9a、图9b所示的两种形式。图9a表示采用多层介质薄膜型的偏振分束合束器(901)，图9b表示采用亚波长光栅型的偏振分束合束器(908)。入射光信号(902)包含有两个互相垂直的偏振态,分别被所述偏振分束合束器透射和反射，成为分别沿透射和反射路径传播的光信号(903和904)，当它们被前述第一和第二偏振反射器反射后，偏振态分别变换为与原偏振态垂直的光信号(906和905),分别被偏振分束合束器(901或908)反射和透射,合并为同方向的光信号(907)。
[0043]光信号接收和发射单元可以是单波长的，也可以是多波长的。
[0044]在传输波长为单波长的情形下，如图10所示，所述的光信号接收单元为单个光探测器(1008);所述的光信号发射单元为单个调制激光器(1007);而发射光信号由单个调制激光器发射的单一波长组成。图中(1004)为偏振分束合束器与第一和第二偏振反射器的组合。
[0045]在传输波长为多波长的情形下，采用如图11所示的结构，所述的光信号接收单元(1108)为波长解复用器(1106)和光探测器阵列(1102)的组合；从偏振分束合束器与第一和第二偏振反射器的组合(1104)传播来的入射光信号的多个波长λ” λ2...λη经波长解复用器(1106)分解成独立的波长，分别输入到光探测器阵列(1102)的每个光探测器；所述的光信号发射单元(1107)为波长复用器(1105)与调制激光器阵列(1101)组成。调制激光器阵列(1101)中的每个调制激光器分别发射λρ λ2...λη的发射光信号,输入到波长复用器(1105)合波。
[0046]在传输波长为多个波长的情形下，也可采用如图12所示的结构，使用了一个波长复用解复用器(1201)。多个波长的入射光信号λ” λ2...λ η经所述的波长复用解复用器分解成各自独立的波长，输入到偏振分束合束器(1202)，分解成两组偏振态垂直的光信号，再经其后的第一和第二偏振反射器(图中省略)反射，再次经偏振分束合束器(1202)合束，耦合到光探测器阵列(1208)接收；所述的光信号发射单元是一个调制激光器阵列(1207)，调制激光器阵列中的每个调制激光器分别发射λ” λ2...入?的光信号，具有单一偏振态，逆向通过第一或第二偏振反射器(图中省略)、偏振分束合束器(1202),输入到波长复用解复用器(1201)合波后输出。可以看到，波长解复用和复用使用了同一元件(1201)，并且波长分离方向(1206)与偏振分束合束器(1202)透射和反射路径组成的平面(1205)垂直。
[0047]所述波长复用器、波长解复用器、波长复用解复用器，可以是阵列波导光栅、衍射光栅、薄膜滤波器组或级联马赫-曾德尔干涉仪中的一种。
[0048]本发明还进一步提供了有两个光信号发射单元的单芯双向光收发模块，如图13所示。通过输入输出端来的多个波长λ” λ2...λ η的入射光信号，首先经过偏振分束合束器(1304)分解成偏振态相互垂直的第一和第二偏振态光信号，分别沿透射和反射路径传播，并被第一和第二偏振反射器(1302、1305)反射,偏振态转换成与原偏振态垂直,再经偏振分束合束器(1304)合束，传播至光信号接收单元(1306)接收。第一光信号发射单元(1301)发射的光信号为第一组发射光信号，波长为λ” λ3...λ μ，并具有单一偏振态，第一组发射光信号透射通过第一偏振反射器(1302)后与入射光信号透射路径上的第一偏振态光信号的偏振态一致，其预设角度和位置使得第一组发射光信号通过偏振分束合束器(1304)后耦合到输入输出端；第二光信号发射单元(1303)发射的光信号为第二组发射光信号，波长为λ2、λ4...λ η，并具有单一偏振态，第二组发射光信号透射通过第二偏振反射器(1305)后与入射光信号反射路径上第二偏振态光信号偏振态一致,其预设角度和位置使得第二组发射光信号通过