专利名称：一种解波分复用光电接收模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及光电领域，特别是基于自由空间的集成解波分复用功能的光电接收装置。
背景技术：
目前的波分复用光纤通信系统工作原理如下在发送端首先将两种或多种电信号利用光电发射模块转化成不同波长的光信号，再由两根或多根光纤输出，然后利用光复用器将不同波长的光信号汇合在同一根光纤中进行传输，在接收端利用解复用器将各种波长
的光信号分离到两根或多根光纤；最后利用光接收机将各路信号分别转化成电信号。现有技术中的波分复用光纤系统光信号产生装置和发送端分开设置，接收端和光电转换器件也分开设置，导致整个器件的体积较大，不适用于小型化的光电模块。
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解波分复用光电接收模块可用于小型化的光电接收模块。本发明的解波分复用光电接收模块要同时具有解波分复用和光电转换接收的功能，并且可以实现多通道多波长光电传输和接收。为了达到上述发明目的，本发明提供的技术方案如下
一种解波分复用光电接收模块，其特征在干，该模块的结构包括有一个偏振分束棱镜和光电ニ极管，所述偏振分束棱镜的横向两侧中至少ー侧设有四分之一波片和薄膜滤波片组合，每个所述薄膜滤波片的后面均设有接受相应波长激光光束的光电ニ极管，所述薄膜滤波片透射单一波长的激光光束，反射其余波长的激光光束，包括多种波长的激光光束自偏振分束棱镜的纵向ー侧入射，单一波长的激光光束自偏振分束棱镜的纵向另ー侧出射。在本发明的解波分复用光电接收模块中，作为ー种结构形式，该模块中包括有至少ー个偏振分束棱镜，姆个偏振分束棱镜的横向两侧均设有四分之一波片和薄膜滤波片组
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ロ ο在本发明的解波分复用光电接收模块中，作为另ー种结构形式，该模块中包括有至少两个偏振分束棱镜，每个偏振分束棱镜的横向两侧中一侧设有四分之一波片和薄膜滤波片组合，另ー侧设有四分之一波片和全反射镜组合。在本发明的解波分复用光电接收模块中，作为ー种激光光束的出射形式，自最后一个偏振分束棱镜的纵向出射的单一波长激光光束经过ー个薄膜滤波片入射至光电ニ极管中。在本发明的解波分复用光电接收模块中，作为另一种激光光束的出射形式，在最后一个偏振分束棱镜的纵向放置有ー个45度反射棱镜，自最后一个偏振分束棱镜的纵向出射的单一波长激光光束经所述的45度反射棱镜转向90度入射至四分之一波片和薄膜滤波片组合并投射至光电ニ极管中。
在本发明的解波分复用光电接收模块中，包括多种波长的激光光束经过ー个偏振分光晶体，经所述偏振分光晶体分成两个正交偏振态的光束，其中ー个偏振态的光束通过所述的半波片以形成相同偏振态的光束入射至偏振分束棱镜中，每个光电ニ极管前均设有一个聚焦透镜。更进一歩，入射至偏振分光晶体前的多种波长的激光光束先经过ー个准直器。在本发明的解波分复用光电接收模块中，通过所述偏振分光晶体的激光光束分成ー个P态偏振光束和ー个S态偏振光束,所述的半波片被置于P态偏振光束上。在所述的S态偏振光束上还设有一个偏振模式色散补充器件。在本发明的解波分复用光电接收模块中，作为三通道的ー种具体实现形式，其结构包括有一个偏振分光晶体、ー个半波片、一个偏振分束棱镜和三个光电ニ极管，沿激光光束入射方向上直线分布有所述的偏振分光晶体、偏振分束棱镜和ー个光电ニ极管，在偏振 分束棱镜的两个侧边各放置有ー个光电ニ极管，在位于偏振分束棱镜侧边的光电ニ极管和偏振分束棱镜之间设有依次设有聚焦透镜、薄膜滤波片和四分之一波片；所述的激光光束通过偏振分光晶体分成两个正交偏振态的光束，其中ー个偏振态的光束通过所述的半波片形成相同偏振态的光束入射至偏振分束棱镜中，所述偏振分束棱镜内直线出射的激光光束经过聚焦透镜至光电ニ极管上。在本发明的解波分复用光电接收模块中，作为四通道的ー种具体实现形式，其结构包括有一个偏振分光晶体、ー个半波片、两个偏振分束棱镜和五个光电ニ极管，沿激光光束入射方向上直线分布有所述的偏振分光晶体、两个偏振分束棱镜和ー个光电ニ极管，在姆个偏振分束棱镜的两个侧边各放置有ー个光电ニ极管，在位于偏振分束棱镜侧边的光电ニ极管和偏振分束棱镜之间设有依次设有聚焦透镜、薄膜滤波片和四分之一波片；所述的激光光束通过偏振分光晶体分成两个正交偏振态的光束，其中ー个偏振态的光束通过所述的半波片形成相同偏振态的光束入射至偏振分束棱镜中，所述偏振分束棱镜内直线出射的激光光束经过聚焦透镜至光电ニ极管上。在本发明的解波分复用光电接收模块中，作为四通道的ー种具体实现形式，该模块的结构包括有一个偏振分光晶体、ー个半波片、四个偏振分束棱镜和五个光电ニ极管，沿激光光束入射方向上直线分布有所述的偏振分光晶体、四个偏振分束棱镜和ー个光电ニ极管，在姆个偏振分束棱镜的一个侧边各放置有ー个光电ニ极管，在姆个偏振分束棱镜的另一个侧边各放置有ー个全反射镜，在位于偏振分束棱镜侧边的光电ニ极管和偏振分束棱镜之间设有依次设有聚焦透镜、薄膜滤波片和四分之一波片，在位于偏振分束棱镜侧边的全反射镜和偏振分束棱镜之间设有一个四分之一波片；所述的激光光束通过偏振分光晶体分成两个正交偏振态的光束，其中ー个偏振态的光束通过所述的半波片形成相同偏振态的光束入射至偏振分束棱镜中，所述偏振分束棱镜内直线出射的激光光束经过聚焦透镜至光电ニ极管上。
在本发明的解波分复用光电接收模块中，作为四通道的ー种具体实现形式，该模块的结构包括有一个偏振分光晶体、ー个半波片、ー个45度反射棱镜、三个偏振分束棱镜和四个光电ニ极管，沿激光光束入射方向上直线分布有所述的偏振分光晶体、三个偏振分束棱镜和45度反射棱镜,在姆个偏振分束棱镜的一个侧边各放置有ー个光电ニ极管,在姆个偏振分束棱镜的另ー个侧边各放置有ー个全反射镜，在位于偏振分束棱镜侧边的光电ニ极管和偏振分束棱镜之间设有依次设有聚焦透镜、薄膜滤波片和四分之一波片，在位于偏振分束棱镜侧边的全反射镜和偏振分束棱镜之间分别设有四分之一波片，所述偏振分束棱镜内直线出射的激光光束经过45度反射棱镜折射后聚焦透镜至光电ニ极管上；所述的激光光束通过偏振分光晶体分成两个正交偏振态的光束，其中ー个偏振态的光束通过所述的半波片形成相同偏振态的光束入射至偏振分束棱镜中。基于上述发明内容，本发明的解波分复用光电接收模块与现有技术相比具有如下技术优点
本发明的解波分复用光电接收模块提出ー种基于自由空间光束传输的技术方案，以偏振分光技术和薄膜滤波片以及光电ニ极管为基础，实现不同波长的光信号空间上的分离，分别由不同的光电ニ极管接收并转化成电信号。与采取光纤级联多个WDM器件实现解复用的方式相比，该发明采用自由空间光学方案，可以实现模块的小型化。因为光纤级联方 案中受限于光纤盘绕半径，模块尺寸通常较大；与传统的“Z”字形自由空间光学方案相比，该发明可以O度入射到WDM滤波片上，从而一方面降低对WDM滤光片的要求(大角度WDM滤光片较易产生偏振相关的性能弱化)，另ー方面可以帮助更大幅度减小模块尺寸。
图I是本发明解波分复用光电接收模块中实施例I的结构示意图。图2是本发明解波分复用光电接收模块中实施例2的结构示意图。图3是本发明解波分复用光电接收模块中实施例3的结构示意图。图4是本发明解波分复用光电接收模块中实施例4的结构示意图。图5是本发明解波分复用光电接收模块中对分束后光束的偏振色散补偿示意图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明的解波分复用光电接收模块进行进ー步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用干限定本发明。本发明的解波分复用光电接收模块结构包括有一个偏振分光晶体、ー个半波片、至少ー个偏振分束棱镜和至少三个光电ニ极管，激光光束经过ー个入射准直器入射至偏振分光晶体，沿激光光束入射方向直线分布有偏振分光晶体和至少ー个偏振分束棱镜，在偏振分束棱镜的至少ー个侧边放置有光电ニ极管，在光电ニ极管和偏振分束棱镜之间依次设有聚焦透镜、薄膜滤波片和四分之一波片；所述的激光光束通过偏振分光晶体分成两个正交偏振态的光束，其中ー个偏振态的光束通过所述的半波片形成相同偏振态的光束入射至偏振分束棱镜中，所述偏振分束棱镜内直线出射的激光光束经过聚焦透镜聚焦至光电ニ极管上。实施例I
如图I所示，本实施例中的解波分复用光电接收模块在结构上包括有ー个入射光准直器111，薄膜滤波片133和薄膜滤波片137，光电ニ极管135、光电ニ极管139和光电ニ极管142，偏振分光晶体121、偏振分束棱镜131，半波片122，四分之一波片132、四分之一波片136，还包括有聚焦透镜134、聚焦透镜138和聚焦透镜141。
激光器发出的激光光束先经过入射准直器111进行准直扩束，从入射光准直器111输入的任意偏振态的光束，经过偏振分光晶体121将光束分成两束线偏振光,分别为P偏振态和S偏振态。半波片122放置于P偏振态光的光路上，P偏振态光经过半波片122后转化成S偏振态光。两束S偏振态光都入射到偏振分束棱镜131的偏振反射面13上，两束光在偏振反射面13上发生90度反射后传输至偏振分束棱镜131的一侧面出射。两束光通过四分之一波片132之后都变成圆偏振光再到达薄膜滤波片133，薄膜滤波片133和薄膜滤波片137的作用是使入射光中的某一波长范围的光发生透射，而其他波长范围的光发生反射。其中，薄膜滤波片133的透射波长是A波长，薄膜滤波片137的透射波长是B波长。于是，两束光中A波长的光束发生透射到达聚焦透镜134，两束光经过聚焦透镜134汇聚后同时入射至光电ニ极管135转化成电信号。而其他波长的光束则在薄膜滤波片133上发生反射，再通过四分之一波片132后都变成P偏振光。这样，两束P偏振光进入偏振分束棱镜131都入射到偏振反射面13上，对于P偏振光，光束发生透射之后入射到四分之一波片136，经过四分之一波片136再都变成圆偏振光井入射到薄膜滤波片137，这时两束光中的B波长的光在薄膜滤波片137上发生透射到达聚焦透镜138，光束经过聚焦透镜138汇聚后同时入射到光电ニ极管139上转化成电信号。而其他波长的光在薄膜滤波片137上发生反射，再通过四分之一波片136后都变成S偏振光；两束S偏振光再次进入偏振分束棱镜131都入射到偏振反射面13上，对于S偏振光，光束发生反射后入射到聚焦透镜141上，光束经过聚焦透镜141汇聚后同时入射到光电ニ极管142上转化成电信号。这样，从入射准直器111入射的A波长、B波长和其他波长的光信号分别入射到光电ニ极管135、光电ニ极管139和光电ニ极管142，各自转化成相应的电信号，从而实现解波分复用的光电信号转化接收。实施例2
如图2所示，本实施例属于ー个四通道解波分复用结构。该解波分复用光电接收模块是在实施例I的基础上增加了一个偏振分束棱镜，这样在激光光束的入射光路上就依次直线地分布有ー个入射光准直器、一个偏振分光晶体和两个偏振分束棱镜，在姆个偏振分束棱镜的两个侧边分别设有ー个四分之一波片和ー个薄膜滤波片，这样就存在四个四分之一波片和四个透过不同波长的薄膜滤波片。在每个薄膜滤波片的背部就可以分别放置ー个聚焦透镜和ー个光电ニ极管来接收相应波长的光束转换成电信号。同理，还可以在光路上增加更多的偏振分束棱镜，并且在偏振分束棱镜两侧的侧边分别设置四分之一波片和透过不同波长的薄膜滤波片，就可以延伸到更多的通道，用于更多波长通道数的波分复用。实施例3
如图3所示，本实施例是实施例2的结构变异，同样是可以实现四通道解波分复用的光电结构。具体是在激光光束的入射光路上依次直线地分布有ー个入射光准直器、一个偏振分光晶体和四个偏振分束棱镜。而在四个偏振分束棱镜两侧的ー个侧边设有四分之一波片和薄膜滤波片，另ー个侧边设置有四分之一波片和全反射镜，这样在每个偏振分束棱镜的两侧分别设有一个四分之一波片，每ー个四分之一波片的后部设有透过不同波长的薄膜滤波片，相对ー侧的四分之一波片后部设有全反射镜。这样结构设计的优点在于可以将所有的薄膜滤波片放置于同一侧，以求节省光电接收模块的空间，便于实际生产，有利于结构稳定。
实施例4
如图4所示，本实施例是在实施例3结构基础上进一歩变异，同样是可以实现四通道解波分复用的光电结构。在具体结构上是将最后一个偏振分束棱镜用ー个全反射镜来替代。这样在激光光束的入射光路上依次直线地分布有ー个入射光准直器、一个偏振分光晶体、连续三个偏振分束棱镜和ー个全反射镜。在三个偏振分束棱镜两侧的ー个侧边设有四分之一波片和薄膜滤波片，另ー个侧边设置有四分之一波片和全反射镜，这样在每个偏振分束棱镜的两侧分别设有一个四分之一波片，一个四分之一波片的后部设有透过不同波长的薄膜滤波片，相对ー侧的四分之一波片后部设有全反射镜。而在全反射镜的ー侧设有ー个四份一波片和ー个薄膜滤波片。这样的结构同样可以将四种不同波长的光束解波分后输入至光电ニ极管中转换为电信号。这种结构变异的意义在于可以最后一级通道所对应的反射偏振合束器、四分之一波片以及全反射镜的组合利用ー个45度反射棱镜来替代，从而更进ー步节省空间和降低生产成本。上述实施例2、3和4的附图中是ー种简要表达方式,但光路中仍然存在入射光准直器、偏振分光晶体、半波片、多个偏振分束棱镜、多个四分之一波片和多个薄膜滤波片。 为了达到完美解析波分复用，要求涵盖该模块中具有偏振模式色散的补偿结构，即在如图I的光路中加入ー个光学元件，如图5所示。图5中加入光学元件151的目的是补偿PMD (偏振模式色散)，以确保空间上分开的偏振态正交的两个子光束在整个器件光路中得到相同的物理光程，从而形成三道光束同时到达图I中所示的光电ニ极管135，光电ニ极管139和光电ニ极管142。毫无疑问，本发明的解波分复用的光电接收模块除了上述实施例列举的结构和工作方式以外，还有其他类似的结构编号和形式替代。总而言之，本发明的保护范围还包括其他对于本领域技术人员来讲显而易见的变换和替代。
权利要求
1.一种解波分复用光电接收模块，其特征在干，该模块的结构包括有一个偏振分束棱镜和多个光电ニ极管，所述偏振分束棱镜的横向两侧中至少ー侧设有四分之一波片和薄膜滤波片组合，每个所述薄膜滤波片的后面均设有接受相应波长激光光束的光电ニ极管，所述薄膜滤波片透射单一波长的激光光束，反射其余波长的激光光束，包括多种波长的激光光束自偏振分束棱镜的纵向ー侧入射，单一波长的激光光束自偏振分束棱镜的纵向另ー侧出射。
2.根据权利要求I所述的ー种解波分复用光电接收模块，其特征在干，该模块中包括有至少ー个偏振分束棱镜，每个偏振分束棱镜的横向两侧均设有四分之一波片和薄膜滤波片组合。
3.根据权利要求I所述的ー种解波分复用光电接收模块，其特征在干，该模块中包括有至少两个偏振分束棱镜，姆个偏振分束棱镜的横向两侧中ー侧设有四分之一波片和薄膜滤波片组合，另ー侧设有四分之一波片和全反射镜组合。
4.根据权利要求2或3所述的ー种解波分复用光电接收模块，其特征在干，自最后ー个偏振分束棱镜的纵向出射的单一波长激光光束经过ー个薄膜滤波片入射至光电ニ极管中。
5.根据权利要求2或3所述的ー种解波分复用光电接收模块，其特征在于，在最后ー个偏振分束棱镜的纵向放置有ー个45度反射棱镜，自最后一个偏振分束棱镜的纵向出射的单一波长激光光束经所述的45度反射棱镜转向90度入射至四分之一波片和薄膜滤波片组合并投射至光电ニ极管中。
6.根据权利要求2或3所述的ー种解波分复用光电接收模块，其特征在于，包括多种波长的激光光束经过ー个偏振分光晶体，经所述偏振分光晶体分成两个正交偏振态的光束，其中ー个偏振态的光束通过所述的半波片以形成相同偏振态的光束入射至偏振分束棱镜中，每个光电ニ极管前均设有ー个聚焦透镜。
7.根据权利要求6所述的ー种解波分复用光电接收模块，其特征在干，入射至偏振分光晶体前的多种波长的激光光束先经过ー个准直器。
8.根据权利要求6所述的ー种解波分复用光电接收模块，其特征在于，通过所述偏振分光晶体的激光光束分成ー个P态偏振光束和ー个S态偏振光束,ー个半波片被置于P态偏振光束上。
9.根据权利要求7所述的ー种解波分复用光电接收模块，其特征在于，在所述的S态偏振光束上还设有一个偏振模式色散补充器件。
10.根据权利要求6所述的ー种解波分复用光电接收模块，其特征在干，该模块的结构包括有一个偏振分光晶体、ー个半波片、一个偏振分束棱镜和三个光电ニ极管，沿激光光束入射方向上直线分布有所述的偏振分光晶体、偏振分束棱镜和ー个光电ニ极管，在偏振分束棱镜的两个侧边各放置有ー个光电ニ极管，在位于偏振分束棱镜侧边的光电ニ极管和偏振分束棱镜之间设有依次设有聚焦透镜、薄膜滤波片和四分之一波片组合；所述的激光光束通过偏振分光晶体分成两个正交偏振态的光束，其中ー个偏振态的光束通过所述的半波片形成相同偏振态的光束入射至偏振分束棱镜中，所述偏振分束棱镜内直线出射的激光光束通过所述四分之一波片和薄膜滤波片组合，经过聚焦透镜至光电ニ极管上，所述偏振分束棱镜内直线出射的激光光束经过ー个聚焦透镜聚焦至ー个光电ニ极管上。
11.根据权利要求6所述的ー种解波分复用光电接收模块，其特征在干，该模块的结构包括有一个偏振分光晶体、ー个半波片、两个偏振分束棱镜和五个光电ニ极管，沿激光光束入射方向上直线分布有所述的偏振分光晶体、两个偏振分束棱镜和ー个光电ニ极管，在姆个偏振分束棱镜的两个侧边各放置有ー个光电ニ极管，在位于偏振分束棱镜侧边的光电ニ极管和偏振分束棱镜之间设有依次设有聚焦透镜、薄膜滤波片和四分之一波片组合；所述的激光光束通过偏振分光晶体分成两个正交偏振态的光束，其中ー个偏振态的光束通过所述的半波片形成相同偏振态的光束入射至偏振分束棱镜中，所述偏振分束棱镜内直线出射的激光光束经过聚焦透镜至光电ニ极管上。
12.根据权利要求6所述的ー种解波分复用光电接收模块，其特征在干，该模块的结构包括有一个偏振分光晶体、ー个半波片、四个偏振分束棱镜和五个光电ニ极管，沿激光光束入射方向上直线分布有所述的偏振分光晶体、四个偏振分束棱镜和ー个光电ニ极管，在姆个偏振分束棱镜的一个侧边各放置有ー个光电ニ极管，在姆个偏振分束棱镜的另ー个侧边各放置有ー个全反射镜，在位于偏振分束棱镜侧边的光电ニ极管和偏振分束棱镜之间设有依次设有聚焦透镜、薄膜滤波片和四分之一波片组合，在位于偏振分束棱镜侧边的全反射镜和偏振分束棱镜之间设有一个四分之一波片；所述的激光光束通过偏振分光晶体分成两个正交偏振态的光束，其中ー个偏振态的光束通过所述的半波片形成相同偏振态的光束入射至偏振分束棱镜中，所述偏振分束棱镜内直线出射的激光光束经过聚焦透镜至光电ニ极管上。
13.根据权利要求6所述的ー种解波分复用光电接收模块，其特征在干，该模块的结构包括有一个偏振分光晶体、ー个半波片、ー个45度反射棱镜、三个偏振分束棱镜和四个光电ニ极管，沿激光光束入射方向上直线分布有所述的偏振分光晶体、三个偏振分束棱镜和45度反射棱镜,在姆个偏振分束棱镜的一个侧边各放置有ー个光电ニ极管,在姆个偏振分束棱镜的另ー个侧边各放置有ー个全反射镜，在位于偏振分束棱镜侧边的光电ニ极管和偏振分束棱镜之间设有聚焦透镜、薄膜滤波片和四分之一波片组合，在位于偏振分束棱镜侧边的全反射镜和偏振分束棱镜之间分别设有四分之一波片，所述偏振分束棱镜内直线出射 的激光光束经过全反射镜折射后聚焦透镜至光电ニ极管上；所述的激光光束通过偏振分光晶体分成两个正交偏振态的光束，其中ー个偏振态的光束通过所述的半波片形成相同偏振态的光束入射至偏振分束棱镜中。
全文摘要
本发明涉及一种解波分复用光电接收模块，该模块的结构包括有一个偏振分光晶体、一个半波片、至少一个偏振分束棱镜和至少三个光电二极管，沿激光光束入射方向直线分布有偏振分光晶体和至少一个偏振分束棱镜，在偏振分束棱镜的至少一个侧边放置有光电二极管，在光电二极管和偏振分束棱镜之间依次设有四分之一波片和薄膜滤波片组合、聚焦透镜；激光光束通过偏振分光晶体分成两个正交偏振态的光束，其中一个光束通过半波片后入射至偏振分束棱镜中，偏振分束棱镜内出射的光束继续通过四分之一波片和薄膜滤波片,并经聚焦透镜聚焦至光电二极管上。本发明的模块结构同时具有解波分复用和光电转换接收功能，可实现多通道多波长光电接收。
文档编号H04J14/02GK102681111SQ201210140320
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月9日 优先权日2012年5月9日
发明者耿立升, 胡平, 赵强, 赵浩, 郭磊, 顾连军 申请人:上海波汇通信科技有限公司