一种单纤双向bosa结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种单纤双向BOSA结构，包括封装壳体、TOSA、ROSA和一光收发合用光学结构，该TOSA包括光发射组和波分复用结构，ROSA包括光接收组和波分解复用结构；壳体一端设有一光接口，光接口接收的光信号经所述光收发合用光学结构入射到ROSA的波分解复用结构上；TOSA发射的信号光经其波分复用结构合光之后，经所述光收发合用光学结构传输到所述光接口，由该光接口输出TOSA发射的信号光；TOSA、ROSA和光收发合用光学结构封装于壳体内。该结构用于4通道高速收发系统，直接在一根光纤上进行上行和下行传输，无需外接器件或设备，大大简化了系统结构，降低了运营成本，而且装配方便，有效降低了插损，提高了耦合效率，具有良好的温度性能，有利于光信号的长距离传输。
【专利说明】—种单纤双向BOSA结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及光纤通信【技术领域】，尤其涉及一种用于4通道高速收发系统的光单纤双向BOSA结构。
【背景技术】
[0002]随着通讯领域的日益发展，传统的传输技术已经很难满足传输容量及速度的要求，在典型的应用领域如数据中心、网络连接、搜索引擎、高性能计算等领域，为防止宽带资源的不足，承运商和服务供应商们对规划新一代高速网络协议进行了部署，这就需要相应的高速收发模块以满足高密度高速率的数据传输要求。在高速的信息收发系统中，需要用高密度的光模块替代传统的光模块，采用多通道光收发技术，可以把更多的转发器和接收器集中在更小的空间中去，尤其在40Gbps或10Gbps的光纤解决方案中，采用4通道的传输技术，以每通道1Gbps或者更高的速度进行数据传输，其容量可以达到传统单通道传输的4倍甚至更高。而在这样的高速收发模块中，其核心组件即是模块中BOSA结构。
[0003]传统的BOSA结构是采用两个壳体分立的结构方式，其中一个为TOSA发射模块，另一个是ROSA接收模块，这就会使BOSA模块的体积庞大，并且造成资源的浪费，即使把TOSA和ROSA装在同一个模块中，也需要两个光纤跳线接口来进行发射和接收，若需发射和接收共用一根光纤，则需要接入外加环形器，这无疑又增加了运行成本和光路的难度。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提出一种用于4通道高速收发系统的单纤双向BOSA结构，直接在一根光纤上进行上行和下行传输，无需外接器件或设备，大大简化了系统结构，降低了运营成本。
[0005]为达到上述目的，本发明提出的技术方案为:一种单纤双向BOSA结构，包括封装壳体、TOSA和R0SA，所述TOSA包括光发射组和波分复用结构；所述ROSA包括光接收组和波分解复用结构；还包括一光收发合用光学结构；所述壳体一端设有一光接口，光接口接收的光信号经所述光收发合用光学结构入射到ROSA的波分解复用结构上；所述TOSA发射的信号光经其波分复用结构合光之后，经所述光收发合用光学结构传输到所述光接口，由该光接口输出TOSA发射的信号光；所述T0SA、R0SA和光收发合用光学结构封装于壳体内。
[0006]进一步的，所述光收发合用光学结构包括依光路设置的第一偏振分光棱镜、法拉第旋转器、半波片组和第二偏振分光棱镜，以及设于ROSA的波分解复用结构与第一偏振分光棱镜之间的合光子结构；所述第一偏振分光棱镜和第二偏振分光棱镜均包括两个斜45°平行设置的偏振分光膜面,且两个偏振分光棱镜相互垂直设置；所述第一偏振分光棱镜的两个偏振分光膜面分别位于TOSA的波分复用结构输出光路上和ROSA波分解复用结构的输入光路上；所述半波片组包括上半波片和下半波片，分别位于第二偏振分光棱镜两个偏振分光膜面对应的光路中；所述半波片组与法拉第旋转器组合，一起将通过半波片组和法拉第旋转器的光偏振方向旋转90°或0° ;由所述光接口入射的信号光经第二偏振分光棱镜分为S光和P光两路线偏振光，两路线偏振光分别经上半波片和下半波片，再通过法拉第旋转器之后，两线偏振光均被旋转变为P光由第一偏振分光棱镜两次反射后入射合光子结构，经合光子结构合为一束光入射到ROSA的波分解复用结构中，而TOSA的波分复用结构输出的线偏振光直接透射过第一偏振分光棱镜后入射到法拉第旋转器，经半波片组和第二偏振分光棱镜后由所述光接口输出；或两线偏振光经法拉第旋转器之后均变为S光直接透射过第一偏振分光棱镜后入射到合光子结构，经合光子结构合为一束光入射到ROSA的波分解复用结构中，所述TOSA的波分复用结构输出的线偏振光经第一偏振分光棱镜的两次反射后入射到法拉第旋转器，经半波片组和第二偏振分光棱镜后由所述光接口输出。
[0007]进一步的，所述合光子结构包括第三偏振分光棱镜和一半波片；所述第三偏振分光棱镜包括两个斜45°平行设置的偏振分光膜面,所述半波片设于其中一偏振分光膜面对应的光路中，位于第三偏振分光棱镜与第一偏振分光棱镜之间，其光轴方向与水平偏振光的夹角为45°。
[0008]进一步的，所述第三偏振分光棱镜与第一偏振分光棱镜之间还设有一玻璃片，与所述半波片并列，设于第三偏振分光棱镜另一偏振分光膜面对应的光路中。
[0009]进一步的，所述壳体内由一中间隔板分为两个独立的容置空间，分别用于容纳TOSA和ROSA ;所述隔板设有一通孔，所述第一偏振分光棱镜穿设于该通孔上，其两个偏振分光膜面分别位于两个容置空间内；所述法拉第旋转器、半波片组和第二偏振分光棱镜与TOSA设于同一容置空间内，或与ROSA设于同一容置空间内。
[0010]进一步的，所述TOSA的光发射组包括四个不同波长的激光器组和准直透镜组；所述波分复用结构包括两合光子单元，所述合光子单元包括第一全反射镜、偏振分光棱镜、半波片、第二全反射镜和隔离器，所述半波片光轴方向与水平偏振光的夹角为45° ;激光器组发出λ 1、λ 2、λ 3和λ 4四个不同波长的线偏振光，经准直透镜组准直后，λ I和λ 2入射到其中一合光子单元，λ 3和λ 4入射到另一合光子单元；所述合光子单元的半波片设于偏振分光棱镜前面，位于λ I或λ 3的入射光路上，将入射的λ I或λ 3的偏振方向旋转90°，所述第一全反射镜位于λ 2或λ 4的入射光路上,将λ 2或λ 4反射至所述偏振分光棱镜上，并与λ I或λ 3正交于该偏振分光棱镜的分光面上，λ I和λ 2分别经同一合光子单兀的偏振分光棱镜反射和透射后合束输出，并由第二全反射镜反射至所述光收发合用光学结构的第一偏振分光棱镜上；λ 3和λ 4也分别经其所在的合光子单兀的偏振分光棱镜反射和透射后合束输出，并由第二全反射镜反射至所述光收发合用光学结构的第一偏振分光棱镜上；所述合光子单元的隔离器为偏振相关隔离器，将经过其隔离的线偏振光的偏振方向再旋转45°，该隔离器设于偏振分光棱镜与第二全反散射镜之间，或设于第二全反射镜与第一偏振分光棱镜之间，其光轴方向与水平和竖直偏振光均呈45°夹角，且两合光子单兀的隔离器光轴方向一致。
[0011]进一步的，所述TOSA的光发射组包括四个不同波长的激光器组和准直透镜组；所述波分复用结构包括两合光子单元，所述合光子单元包括第一全反射镜、滤波膜片、第二全反射镜和隔离器；激光器组发出λ 1、λ 2、λ 3和λ 4四个不同波长的线偏振光，经准直透镜组准直后，λ I和λ 3入射到其中一合光子单元，λ 2和λ 4入射到另一合光子单元；其中一合光子单元的滤波膜片斜45°设于λ I入射光路上，对λ I高反对λ 3增透，第一全反射镜斜45°设于λ 3入射光路上，将λ 3反射至所述滤波膜片上，并与λ I正交于该滤波膜片上，之后透射的λ3与反射的λ I合束输出，经第二全反射镜反射至所述光收发合用光学结构的第一偏振分光棱镜上；另一合光子单兀的滤波膜片斜45°设于λ 2的入射光路上,对入2高反对λ 4增透，该合光子单元的第一全反射镜斜45°设于λ 4的入射光路上，将λ 4反射至所述滤波膜片上，并与λ 2正交于该滤波膜片上，之后透射的λ 4与反射的λ 2合束输出，经第二全反射镜反射至所述光收发合用光学结构的第一偏振分光棱镜上；所述隔离器的光轴方向与入射光的偏振方向一致，设于滤波膜片和第二全反射镜之间，或设于第二全反射镜与第一偏振分光棱镜之间。
[0012]进一步的，所述波分复用结构还包括一个半波片，设于所述两个合光子单元与第一偏振分光棱镜之间，其光轴方向与两合光子单兀输出光的偏振方向呈45 °夹角，将两合光子单兀的输出光偏振方向旋转90°。
[0013]进一步的，所述TOSA的光发射组包括四个不同波长的激光器组和准直透镜组；所述波分复用结构包括两合光子单元、第二级合光单元和隔离器；所述合光子单元包括第一全反射镜和滤波膜片；所述第二级合光单元包括半透半反射镜和吸收片；其中一合光子单元还包括一第二全反射镜；激光器组发出λ 1、λ 2、λ 3和λ 4四个不同波长的线偏振光，经准直透镜组准直后，λ I和λ 3入射到其中一合光子单元，λ 2和λ 4入射到另一合光子单元；其中一合光子单元的滤波膜片斜45°设于λ I入射光路上，对λ I高反对λ 3增透，第一全反射镜斜45°设于λ 3入射光路上，将λ 3反射至所述滤波膜片上，并与λ I正交于该滤波膜片上，之后透射的λ 3与反射的λ I合束输出，经第二全反射镜反射至所述半透半反射镜上；另一合光子单元的滤波膜片斜45°设于λ 2的入射光路上，对λ 2高反对λ 4增透，该合光子单元的第一全反射镜斜45°设于λ 4的入射光路上，将λ 4反射至所述滤波膜片上，并与λ 2正交于该滤波膜片上，之后透射的λ 4与反射的λ 2合束输出，直接入射到所述半透半反射镜上，并与λ I和λ 3的合束光正交于该半透半反射镜面上；在该半透半反射镜上，透射的λ2和λ4合束光与反射的λ I和λ3合束光再次合束输出至吸光片上被吸收，反射的λ 2和λ 4合束光与透射的λ I和λ 3合束光再次合束输出，经所述隔离器后入射到所述光收发合用光学结构的第一偏振分光棱镜上；所述隔离器的光轴方向与入射光的偏振方向一致，为非偏振相关隔离器；或者所述隔离器为偏振相关隔离器，将经过该隔离器的光偏振方向旋转45° ,并在该隔离器与所述第一偏振分光棱镜之间增设一半波片，该半波片的光轴方向与入射光偏振方向夹角为67.5°或22.5°。
[0014]进一步的，所述ROSA的光接收组包括ro组和聚焦透镜组；所述波分解复用结构包括第一滤波膜片、第二滤波膜片、第三滤波膜片和三个全反射镜；所述光接口接收的包括四个不同波长λ?、λ2、λ3、λ 4的光信号经光收发合用光学结构后入射到该波分解复用结构上；所述第一滤波膜片对λ 4增透对λ 1- λ 3高反；所述第二滤波膜片对λ 3增透，对λ I和λ 2高反；所述第三滤波膜片对λ 2增透,对λ I高反；由光收发合用光学结构出射的光信号直接入射到第一滤波膜片上，其中λ 4直接透射后由聚焦透镜组会聚到ro组对应的ro上；λ 1-λ 3则被该第一滤波膜片反射至全反射镜上，经全反射镜反射到第二滤波膜片上，其中，λ 3直接透射后由聚焦透镜组会聚到ro组对应的ro上；λ I和λ 2则被第二滤波膜片反射至另一全反射镜上，经该全反射镜反射至第三滤波膜片上，其中，λ2直接透射后由聚焦透镜组会聚到ro组对应的ro上；λ I则被第三滤波膜片反射至最后一个全反射镜上，经该全反射镜反射后直接由聚焦透镜组会聚到ro组对应的ro上，或在该全反射镜与会聚透镜组之间增设第四滤波膜片，对λ I增透，对其它波长光高反，被该全反射镜反射的λ I透射过第四滤波膜片之后由聚焦透镜组会聚到ro组对应的ro上。
[0015]本发明的有益效果为:利用法拉第旋转器、半波片和偏振分光棱镜的组合来实现出射和接收光束偏振态的正交变换，使出射光束和接收光束在偏振分光棱镜上产生不同的走向实现单纤双向的功能，极大地提高了效率、节约了资源，而且结构简单紧凑，装配方便，有效降低了插损，提高了耦合效率，具有良好的温度性能，有利于光信号的长距离传输。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明单纤双向BOSA结构实施例一示意图；
图2为BOSA结构中TOSA结构一及光路示意图；
图3为BOSA结构中ROSA结构及光路示意图；
图4为BOSA结构中TOSA结构二及光路示意图；
图5为BOSA结构中TOSA结构三及光路示意图；
图6为与图5所示TOSA结构三相应的ROSA端光路示意图；
图7为单纤双向BOSA结构实施例二示意图。
[0017]附图标不:1、壳体；101、隔板；2、光收发合用光学结构；21、第一偏振分光棱镜；22、法拉第旋转器；221、法拉第旋转片；222、磁块；23、半波片组；231、上半波片；232、下半波片；24、第二偏振分光棱镜；25、第三偏振分光棱镜；26、半波片；27、玻璃片；3、激光器组；4、准直透镜组；5、波分复用结构；511、偏振分光棱镜；512、半波片；513、第一全反射镜；514、第二全反射镜；515、隔离器；521、第一全反射镜；522、滤波膜片；523、第二全反射镜；524、隔离器；525、半波片；531、第一全反射镜；532、滤波膜片；533、第二全反射镜；534、半透半反射镜；535、吸光片；536、隔离器；537、半波片；6、H)组；7、聚焦透镜组；8、波分复用结构；801、第一滤波膜片；802、第二滤波膜片；803、第三滤波膜片；804、第四滤波膜片；805、全反射镜；9、单光纤准直器。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和【具体实施方式】，对本发明做进一步说明。
[0019]本发明的目的在于提供一种用于4通道高速收发系统的单纤双向BOSA结构，直接在一根光纤上进行上行和下行传输，无需外接器件或设备，大大简化了系统结构，降低了运营成本。具体的，该单纤双向BOSA结构，包括封装壳体、TOSA和R0SA，所述TOSA包括光发射组和波分复用结构；所述ROSA包括光接收组和波分解复用结构；该BOSA结构还包括一光收发合用光学结构；所述壳体一端设有一光接口，光接口接收的光信号经所述光收发合用光学结构入射到ROSA的波分解复用结构上；所述TOSA发射的信号光经其波分复用结构合光之后，经所述光收发合用光学结构传输到所述光接口，由该光接口输出TOSA发射的信号光；所述T0SA、R0SA和光收发合用光学结构封装于壳体内。利用法拉第旋转器、半波片和偏振分光棱镜的组合来实现出射和接收光束偏振态的正交变换，使出射光束和接收光束在偏振分光棱镜上产生不同的走向实现单纤双向的功能。具体的如下实施例。
[0020]如图1-3所示的实施例一，光收发合用光学结构2包括依光路设置的第一偏振分光棱镜21、法拉第旋转器22、半波片组23和第二偏振分光棱镜24,以及设于ROSA的波分解复用结构8与第一偏振分光棱镜21之间的合光子结构。其中，合光子结构包括第三偏振分光棱镜25和一半波片26。第一偏振分光棱镜21、第二偏振分光棱镜24和第三偏振分光棱镜25均包括两个斜45°平行设置的偏振分光膜面,且第一偏振分光棱镜21与第二偏振分光棱镜24和第三偏振分光棱镜25垂直设置。第一偏振分光棱镜21的两个偏振分光膜面分别位于TOSA的波分复用结构5输出光路上和ROSA波分解复用结构8的输入光路上；所述半波片组23包括上半波片231和下半波片232，分别位于第二偏振分光棱镜24两个偏振分光膜面对应的光路中。
[0021]如图1，壳体I内由一中间隔板101分为上下两个独立的容置空间，分别用于容纳TOSA和ROSA。隔板101设有一通孔，第一偏振分光棱镜21穿设于该通孔上，其两个偏振分光膜面分别位于两个容置空间内。法拉第旋转器22、半波片组23和第二偏振分光棱镜24与TOSA同设于上层的容置空间内，ROSA设于下层容置空间内。光接口采用的是单光纤准直器9,设于容纳TOSA的容置空间一端。
[0022]如图2，为该实施例采用的TOSA结构，其光发射组包括四个不同波长的激光器组3和准直透镜组4;波分复用结构5包括两合光子单元，该合光子单元包括第一全反射镜513、偏振分光棱镜511、半波片512、第二全反射镜514和隔离器515,所述半波片512光轴方向与水平偏振光的夹角为45°。激光器组3发出λ 1、λ 2、λ 3和λ 4四个不同波长的水平线偏振光P光，经准直透镜组4准直后，λ I和λ 2入射到其中一合光子单元，λ 3和λ 4入射到另一合光子单兀。位于λ I和λ 2光路中的合光子单兀,其半波片512设于偏振分光棱镜511前面,位于λ I的入射光路上,将入射的λ I的偏振方向旋转90°为S光；其第一全反射镜513位于λ 2的入射光路上,将λ 2 (P光)反射至其偏振分光棱镜511上,并与λ I正交于该偏振分光棱镜511的分光面上，λ I (S光)和λ 2 (P光)分别经该偏振分光棱镜511反射和透射后合束输出，并由第二全反射镜514反射至光收发合用光学结构2的第一偏振分光棱镜21上。类似的，λ 3和λ 4也分别经其所在的合光子单兀的偏振分光棱镜511反射和透射后合束输出，并由第二全反射镜514反射至所述光收发合用光学结构2的第一偏振分光棱镜21上。该TOSA结构中，合光子单元的隔离器515为偏振相关隔离器，将经过其隔离的线偏振光的偏振方向再旋转45° ,该隔离器515设于偏振分光棱镜511与第二全反散射镜514之间，或设于第二全反射镜514与第一偏振分光棱镜21之间,其光轴方向与水平偏振光P光和竖直偏振光S光均呈45°夹角，且两合光子单兀的隔离器515光轴方向一致。该结构中，合束的λ?和λ 2经第二全反射镜514反射后，经隔离器515入射到第一偏振分光棱镜21上,S光的λ I和P光的λ 2入射到隔离器515, λ I和λ 2都是只有与隔离器515光轴方向(45° )—致的偏振分量通过,并被该隔离器515再旋转45°后成为竖直偏振的S光,之后入射到第一偏振分光棱镜21上。而合束的λ 3和λ 4先经同样的隔离器515之后也输出竖直偏振的S光,再经第二全反射镜514反射至第一偏振分光棱镜21上,且两束S光光路相互平行。由于第一偏振分光棱镜21与第二偏振分光棱镜24、合光子单兀的偏振分光棱镜511相互垂直,所以S光相对于第一偏振分光棱镜21而言为P光，故合束的λ I和λ 2、λ 3和λ 4可以直接透射过第一偏振分光棱镜21入射到法拉第旋转器22上。该法拉第旋转器22包括法拉第旋转片221及其两端的磁块222，可以将经过的线偏振光的偏振方向旋转45° ,以顺时针为例来说明,透射过第一偏振分光棱镜21的竖直偏振的S光经过法拉第旋转器22后都被顺时针旋转了 45°，之后分别入射到半波片组23的上半波片231和下半波片232。其中上半波片231的光轴角度为22.5°，λ I和λ 2的合束光入射到该上半波片231后再次被顺时针旋转45°而成为P光入射到第二偏振分光棱镜24上；下半波片232的光轴角度则为67.5°，λ 3和λ4的合束光入射到该下半波片232后偏振方向被逆时针旋转了 45°而成为S光入射到第二偏振分光棱镜24上。入射到第二偏振分光棱镜24的P光(λ I和λ 2的合束光)直接透射输出到单光纤准直器9上，而入射到第二偏振分光棱镜24的S光(λ 3和λ 4的合束光)则经过第二偏振分光棱镜24两个偏振分光膜面的反射后与λ?和λ2合束输出，并经单光纤准直器9耦合到光纤中，实现了 TOSA端四路光的传输与合束。
[0023]如图3，为该实施例采用的ROSA结构，其光接收组包括H)组6和聚焦透镜组7，波分解复用结构8包括第一滤波膜片801、第二滤波膜片802、第三滤波膜片803和三个全反射镜805。其中，第一滤波膜片801对λ4增透对λ1-λ3高反，位于λ 4的光路中；第二滤波膜片802对λ 3增透，对λ I和λ 2高反，位于λ 3的光路中；第三滤波膜片803对λ 2增透，对λ I高反，位于λ 2的光路中。三个全反射镜805分别设于第二滤波膜片后面802、第三滤波膜片803后面以及λ I的光路上。该结构中，还在λ I光路的全反射镜805与会聚透镜组7之间增设第四滤波膜片804，对λ I增透，对其它波长光高反。由单光纤准直器9接收的光信号包含有四路不同波长的信号光λ 1、λ 2、λ3和λ 4,该光束经过第二偏振分光棱镜24之后被分为偏振态相互垂直的两束平行光P光和S光,其中P光直接透射过第二偏振分光棱镜24，S光则被其两个偏振分光膜面两次反射后从下面的偏振分光膜面输出，且与P光传输方向平行。其中P光经过22.5上半波片231之后被顺时针旋转45°
(迎着该P光传播方向看)，之后再入射到法拉第旋转器22之后，被法拉第旋转器22逆时针旋转45°而还原为P光，因该传播方向与之前TOSA端的传播方向相反，同样迎着光传播方向看，法拉第旋转器22对其旋转方向分别为顺时针和逆时针。而S光经过67.5°下半波片232之后被逆时针旋转45°，之后再入射到法拉第旋转器22之后，被法拉第旋转器22再逆时针旋转45°而成为P光。至此入射的光信号分为两路平行的P光入射到第一偏振分光棱镜21上。由于第一偏振分光棱镜21与第二偏振分光棱镜24相互垂直,故入射的P光对其而言为S光，从而被第一偏振分光棱镜21的两个偏振分光膜面反射至其下部，从其下面的偏振分光膜面输出，而入射到ROSA端,如图1所不。如图3,从第一偏振分光棱镜21出射的两平行P光(对第一偏振分光棱镜21而言为S光),入射到合光子结构上,其中一路P光的偏振方向经45°设置的半波片26旋转90°成为S光入射到第三偏振分光棱镜25上,另一路P光直接入射或经一玻璃片27入射到第三偏振分光棱镜25上，直接透射过第三偏振分光棱镜25,而S光则经第三偏振分光棱镜25的两个偏振分光膜面反射后与P光合束输出。该合束光入射到波分解复用结构8的第一滤波膜片801上，其中λ 4直接透射后由聚焦透镜组7会聚到H)组6对应的H)上，λ 1- λ 3则被该第一滤波膜片801反射至全反射镜805上，经全反射镜805反射到第二滤波膜片802上，其中，λ 3直接透射后由聚焦透镜组7会聚到ro组6对应的ro上；λ I和λ 2则被第二滤波膜片802反射至另一全反射镜805上，经该全反射镜805反射至第三滤波膜片803上，其中，λ 2直接透射后由聚焦透镜组7会聚到ro组6对应的ro上；λ I则被第三滤波膜片803反射至最后一个全反射镜805上，经该全反射镜805反射后入射到第四滤波膜片804上，透射过第四滤波膜片804后由聚焦透镜组7会聚到ro组6对应的ro上，实现四通道信号光束的解复用和接收。
[0024]如图4所示为TOSA端采用的另外一种结构，其光发射组包括四个不同波长的激光器组3和准直透镜组4 ;波分复用结构5包括两合光子单元，所述合光子单元包括第一全反射镜521、滤波膜片522、第二全反射镜523和隔离器524。优选的，该结构中，在两个合光子单元与第一偏振分光棱镜21之间还设有一半波片525，其光轴方向与两合光子单元输出光的偏振方向呈45°夹角，将两合光子单兀的输出光偏振方向旋转90°。激光器组3发出λ 1、λ 2、λ 3和λ 4四个不同波长的水平线偏振光P光，经准直透镜组4准直后，λ I和入3入射到其中一合光子单元，λ 2和λ 4入射到另一合光子单元。其中，位于λ I和入3光路中的合光子单兀中，滤波膜片522斜45°设于λ I入射光路上,对λ I高反对λ 3增透，第一全反射镜521斜45°设于λ 3入射光路上，将λ 3反射至所述滤波膜片522上，并与λ I正交于该滤波膜片522上，之后透射的λ 3与反射的λ I合束输出，经第二全反射镜523反射至隔离器524上,该隔离器524光轴方向与光束偏振方向一致,经隔离器524输出的光束仍为P光，再入射到所述半波片525上。另一合光子单元中，滤波膜片52斜45°设于λ 2的入射光路上，对λ 2高反对λ 4增透，该合光子单元的第一全反射镜521斜45°设于λ 4的入射光路上，将λ 4反射至所述滤波膜片522上，并与λ 2正交于该滤波膜片522上，之后透射的λ 4与反射的λ 2合束输出，经隔离器524之后由第二全反射镜523反射至与λ I和λ 3的合束光相互平行，并入射到所述半波片525上；同样的，该合光子单元中的隔离器524光轴方向与光束偏振方向一致,经过该隔离器524输出的光束仍为P光。两平行的P光入射到所述半波片525,该半波片光轴方向为45°设置,将两P光的偏振方向旋转90°成为两束S光入射到第一偏振分光棱镜21上,之后的光路与图2所不TOSA结构后端的光收发合用光学结构中的光路相同。
[0025]如图5所示的是TOSA端采用的又一结构，其光发射组包括四个不同波长的激光器组3和准直透镜组4 ;所述波分复用结构5包括两合光子单元、第二级合光单元和隔离器536 ;所述合光子单元包括第一全反射镜531和滤波膜片532 ;所述第二级合光单元包括半透半反射镜534和吸收片535 ;其中一合光子单元还包括一第二全反射镜533。激光器组3发出λ 1、λ 2、λ 3和λ 4四个不同波长的水平线偏振光P光，经准直透镜组4准直后，λ I和λ 3入射到其中一合光子单元，λ 2和λ 4入射到另一合光子单元。其中，位于λ I和λ 3光路中的合光子单兀中，滤波膜片532斜45°设于λ I入射光路上，对λ I高反对λ3增透，第一全反射镜531斜45°设于λ 3入射光路上，将λ 3反射至所述滤波膜片532上，并与λ I正交于该滤波膜片532上，之后透射的λ 3与反射的λ I合束输出，经第二全反射镜533反射至所述半透半反射镜534上；另一合光子单元中，滤波膜片532斜45°设于λ2的入射光路上，对λ 2高反对λ 4增透，该合光子单元的第一全反射镜531斜45°设于λ4的入射光路上，将λ 4反射至所述滤波膜片532上，并与λ 2正交于该滤波膜片532上，之后透射的λ 4与反射的λ 2合束输出，直接入射到所述半透半反射镜534上，并与λ I和λ 3的合束光正交于该半透半反射镜534面上；在该半透半反射镜534上，透射的λ 2和λ 4合束光与反射的λ I和λ 3合束光再次合束输出至吸光片535上被吸收，反射的λ 2和λ 4合束光与透射的λ I和λ 3合束光再次合束输出，λ 1- λ 4的合束光P光经所述隔离器536后入射到所述光收发合用光学结构2的第一偏振分光棱镜21上。隔离器536的光轴方向与入射光的偏振方向一致，为非偏振相关隔离器，并在隔离器536与第一偏振分光棱镜21之间设置光轴为45°的半波片537,将入射的P光旋转为90°成为S光入射到第一偏振分光棱镜21上。或隔离器536为偏振相关隔离器，以逆时针为例，将入射的P光偏振方向逆时针旋转45° ,并在隔离器536与第一偏振分光棱镜21之间设置光轴为67.5°的半波片537,将隔离器536输出的偏振光方向再次逆时针旋转45°而成为S光,再入射到第一偏振分光棱镜21上。由于第一偏振分光棱镜21与其它偏振分光棱镜垂直设置,故入射的S光对第一偏振分光棱镜21而言为P光，可直接透射过其偏振分光膜面，入射到法拉第旋转器上。
[0026]该结构中，由于TOSA方向的光束在光收发合用光学结构2上已经为合为一束光传输，故法拉第旋转器22可以只设在第二偏振分光棱镜24对应的那个偏振分光膜面前面，另外一个偏振分光膜面输出光路上不需要法拉第旋转器22,只需要一个光轴45°设置的半波片将ROSA端的接收光旋转90°进行正交变换即可。具体的如图5所示，TOSA输出的S光透射过第一偏振分光棱镜21之后由法拉第旋转器22顺时针旋转45° ,之后再经22.5°的上半波片231顺时针旋转45°成为P光，从而直接透射过第二偏振分光镜24，并由单光纤准直器9耦合到光纤中，实现了 TOSA端四路光的传输与合束。如图6所示，该结构中，单光纤准直器9接收的光信号包含有四路不同波长的信号光λ 1、λ 2、λ3和λ 4，该光束经过第二偏振分光棱镜24之后被分为偏振态相互垂直的两束平行光P光和S光,其中P光直接透射过第二偏振分光棱镜24，S光则被其两个偏振分光膜面两次反射后从下面的偏振分光膜面输出，且与P光传输方向平行。其中P光经过22.5上半波片231之后被顺时针旋转45° (迎着该P光传播方向看)，之后再入射到法拉第旋转器22，被法拉第旋转器22逆时针旋转45°而还原为P光，因该传播方向与之前TOSA端的传播方向相反，同样迎着光传播方向看，法拉第旋转器22对其旋转方向分别为顺时针和逆时针。而S光则经过45°设置的下半波片232旋转90°成为P光后直接入射到第一偏振分光棱镜21上。两束P光经第一偏振分光棱镜21的两偏振分光膜面反射至其下部，从其下面的偏振分光膜面输出，而入射到ROSA端,之后的光路与图3所不结构一样。
[0027]如图7所示，为本发明BOSA结构实施例二，与结构一不同的是，光收发合用光学结构2的法拉第旋转器22、半波片组23第二偏振分光棱镜34与ROSA端同设于壳体的下层容置空间内，相应的，光接口也设于容纳ROSA的容置空间一端面。其内部结构仅需通过半波片的设置使其光束的偏振态进行相应的正交变换即可。例如，将TOSA端输出的光束偏振态变换为P光入射到第一偏振分光棱镜21上,该P光相对于第一偏振分光棱镜21而言为S光，故经第一偏振分光棱镜21两个偏振分光膜面反射至其下部，之后入射到法拉第旋转器22上。同样，经单光纤准直器9接收的信号光通过相应变换，使其成为S光入射到第一偏振分光棱镜21上,然后直接透射过第一偏振分光棱镜21入射到合光子结构合束后再进入ROSA的波分解复用结构8上。
[0028]上述各实施例利用法拉第旋转器、半波片和偏振分光棱镜的组合来实现出射和接收光束偏振态的正交变换，使出射光束和接收光束在偏振分光棱镜上产生不同的走向实现单纤双向的功能，极大地提高了效率、节约了资源，而且结构简单紧凑，装配方便，有效降低了插损，提高了耦合效率，具有良好的温度性能，有利于光信号的长距离传输。
[0029]尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出的各种变化，均为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种单纤双向80“结构，包括封装壳体、10“和如“，所述10“包括光发射组和波分复用结构；所述如“包括光接收组和波分解复用结构；其特征在于:还包括一光收发合用光学结构；所述壳体一端设有一光接口，光接口接收的光信号经所述光收发合用光学结构入射到如“的波分解复用结构上；所述！'0“发射的信号光经其波分复用结构合光之后，经所述光收发合用光学结构传输到所述光接口，由该光接口输出10“发射的信号光；所述丁0“、卩0“和光收发合用光学结构封装于壳体内。
2.如权利要求1所述单纤双向80“结构，其特征在于:所述光收发合用光学结构包括依光路设置的第一偏振分光棱镜、法拉第旋转器、半波片组和第二偏振分光棱镜，以及设于尺03八的波分解复用结构与第一偏振分光棱镜之间的合光子结构；所述第一偏振分光棱镜和第二偏振分光棱镜均包括两个斜45°平行设置的偏振分光膜面，且两个偏振分光棱镜相互垂直设置；所述第一偏振分光棱镜的两个偏振分光膜面分别位于！'03八的波分复用结构输出光路上和如“波分解复用结构的输入光路上；所述半波片组包括上半波片和下半波片，分别位于第二偏振分光棱镜两个偏振分光膜面对应的光路中；所述半波片组与法拉第旋转器组合，一起将通过半波片组和法拉第旋转器的光偏振方向旋转90。或0。；由所述光接口入射的信号光经第二偏振分光棱镜分为3光和？光两路线偏振光，两路线偏振光分别经上半波片和下半波片，再通过法拉第旋转器之后，两线偏振光均被旋转变为？光由第一偏振分光棱镜两次反射后入射合光子结构，经合光子结构合为一束光入射到如“的波分解复用结构中，而103八的波分复用结构输出的线偏振光直接透射过第一偏振分光棱镜后入射到法拉第旋转器，经半波片组和第二偏振分光棱镜后由所述光接口输出；或两线偏振光经法拉第旋转器之后均变为3光直接透射过第一偏振分光棱镜后入射到合光子结构，经合光子结构合为一束光入射到如“的波分解复用结构中，所述10“的波分复用结构输出的线偏振光经第一偏振分光棱镜的两次反射后入射到法拉第旋转器，经半波片组和第二偏振分光棱镜后由所述光接口输出。
3.如权利要求2所述单纤双向80“结构，其特征在于:所述合光子结构包括第三偏振分光棱镜和一半波片；所述第三偏振分光棱镜包括两个斜45°平行设置的偏振分光膜面，所述半波片设于其中一偏振分光膜面对应的光路中，位于第三偏振分光棱镜与第一偏振分光棱镜之间，其光轴方向与水平偏振光的夹角为45°。
4.如权利要求3所述单纤双向803八结构，其特征在于:所述第三偏振分光棱镜与第一偏振分光棱镜之间还设有一玻璃片，与所述半波片并列，设于第三偏振分光棱镜另一偏振分光膜面对应的光路中。
5.如权利要求2-4任一项所述单纤双向80“结构，其特征在于:所述壳体内由一中间隔板分为两个独立的容置空间，分别用于容纳了0“和如“；所述隔板设有一通孔，所述第一偏振分光棱镜穿设于该通孔上，其两个偏振分光膜面分别位于两个容置空间内；所述法拉第旋转器、半波片组和第二偏振分光棱镜与了03八设于同一容置空间内，或与003八设于同一容置空间内。
6.如权利要求2-4所述单纤双向80“结构，其特征在于:所述10“的光发射组包括四个不同波长的激光器组和准直透镜组；所述波分复用结构包括两合光子单元，所述合光子单元包括第一全反射镜、偏振分光棱镜、半波片、第二全反射镜和隔离器，所述半波片光轴方向与水平偏振光的夹角为45。；激光器组发出入1、入2、入3和入4四个不同波长的线偏振光，经准直透镜组准直后，入1和X 2入射到其中一合光子单元，X 3和入4入射到另一合光子单元；所述合光子单元的半波片设于偏振分光棱镜前面，位于入1或X 3的入射光路上，将入射的入1或入3的偏振方向旋转90°，所述第一全反射镜位于入2或X 4的入射光路上，将入2或X 4反射至所述偏振分光棱镜上,并与入1或入3正交于该偏振分光棱镜的分光面上，入1和X 2分别经同一合光子单兀的偏振分光棱镜反射和透射后合束输出，并由第二全反射镜反射至所述光收发合用光学结构的第一偏振分光棱镜上彳3和X 4也分别经其所在的合光子单元的偏振分光棱镜反射和透射后合束输出，并由第二全反射镜反射至所述光收发合用光学结构的第一偏振分光棱镜上；所述合光子单兀的隔离器为偏振相关隔离器，将经过其隔离的线偏振光的偏振方向再旋转45。，该隔离器设于偏振分光棱镜与第二全反散射镜之间，或设于第二全反射镜与第一偏振分光棱镜之间，其光轴方向与水平和竖直偏振光均呈45。夹角，且两合光子单元的隔离器光轴方向一致。
7.如权利要求2-4所述单纤双向80“结构，其特征在于:所述10“的光发射组包括四个不同波长的激光器组和准直透镜组；所述波分复用结构包括两合光子单元，所述合光子单元包括第一全反射镜、滤波膜片、第二全反射镜和隔离器；激光器组发出入1、X 2、入3和X 4四个不同波长的线偏振光，经准直透镜组准直后，入1和X 3入射到其中一合光子单元，入2和入4入射到另一合光子单元；其中一合光子单元的滤波膜片斜45。设于入1入射光路上，对入1高反对入3增透，第一全反射镜斜45。设于入3入射光路上，将入3反射至所述滤波膜片上，并与入1正交于该滤波膜片上，之后透射的X 3与反射的XI合束输出，经第二全反射镜反射至所述光收发合用光学结构的第一偏振分光棱镜上；另一合光子单元的滤波膜片斜45。设于入2的入射光路上，对X 2高反对X 4增透，该合光子单元的第一全反射镜斜45。设于入4的入射光路上，将X 4反射至所述滤波膜片上，并与入2正交于该滤波膜片上，之后透射的入4与反射的入2合束输出，经第二全反射镜反射至所述光收发合用光学结构的第一偏振分光棱镜上；所述隔离器的光轴方向与入射光的偏振方向一致，设于滤波膜片和第二全反射镜之间，或设于第二全反射镜与第一偏振分光棱镜之间。
8.如权利要求7所述单纤双向80“结构，其特征在于:所述波分复用结构还包括一个半波片，设于所述两个合光子单兀与第一偏振分光棱镜之间，其光轴方向与两合光子单兀输出光的偏振方向呈45°夹角，将两合光子单兀的输出光偏振方向旋转90°。
9.如权利要求2-4所述单纤双向80“结构，其特征在于:所述10“的光发射组包括四个不同波长的激光器组和准直透镜组；所述波分复用结构包括两合光子单元、第二级合光单元和隔离器；所述合光子单元包括第一全反射镜和滤波膜片；所述第二级合光单元包括半透半反射镜和吸收片；其中一合光子单元还包括一第二全反射镜；激光器组发出入1、入2、X 3和X 4四个不同波长的线偏振光，经准直透镜组准直后，入1和入3入射到其中一合光子单元，入2和X 4入射到另一合光子单元；其中一合光子单元的滤波膜片斜45。设于入1入射光路上，对入1高反对入3增透，第一全反射镜斜45。设于入3入射光路上，将入3反射至所述滤波膜片上，并与入1正交于该滤波膜片上，之后透射的X 3与反射的XI合束输出，经第二全反射镜反射至所述半透半反射镜上；另一合光子单元的滤波膜片斜45。设于入2的入射光路上，对入2高反对入4增透，该合光子单元的第一全反射镜斜45。设于入4的入射光路上，将入4反射至所述滤波膜片上，并与入2正交于该滤波膜片上，之后透射的、4与反射的\ 2合束输出，直接入射到所述半透半反射镜上，并与入1和入3的合束光正交于该半透半反射镜面上；在该半透半反射镜上，透射的入2和入4合束光与反射的X 1和X 3合束光再次合束输出至吸光片上被吸收，反射的入2和X 4合束光与透射的入1和X 3合束光再次合束输出，经所述隔离器后入射到所述光收发合用光学结构的第一偏振分光棱镜上；所述隔离器的光轴方向与入射光的偏振方向一致，为非偏振相关隔离器；或者所述隔离器为偏振相关隔离器，将经过该隔离器的光偏振方向旋转45。，并在该隔离器与所述第一偏振分光棱镜之间增设一半波片，该半波片的光轴方向与入射光偏振方向夹角为 67.5° 或 22.5。。
10.如权利要求2-4所述单纤双向80“结构，其特征在于:所述如“的光接收组包括？0组和聚焦透镜组；所述波分解复用结构包括第一滤波膜片、第二滤波膜片、第三滤波膜片和三个全反射镜；所述光接口接收的包括四个不同波长入1、入2、入3、入4的光信号经光收发合用光学结构后入射到该波分解复用结构上；所述第一滤波膜片对入4增透对入1-入3高反；所述第二滤波膜片对\ 3增透，对X 1和X 2高反；所述第三滤波膜片对入2增透，对\ 1高反；由光收发合用光学结构出射的光信号直接入射到第一滤波膜片上，其中入4直接透射后由聚焦透镜组会聚到？0组对应的？0上；X 1- X 3则被该第一滤波膜片反射至全反射镜上，经全反射镜反射到第二滤波膜片上，其中，、3直接透射后由聚焦透镜组会聚到？0组对应的？0上；X 1和X 2则被第二滤波膜片反射至另一全反射镜上，经该全反射镜反射至第三滤波膜片上，其中，、2直接透射后由聚焦透镜组会聚到？0组对应的？0上；入1则被第三滤波膜片反射至最后一个全反射镜上，经该全反射镜反射后直接由聚焦透镜组会聚到？0组对应的？0上，或在该全反射镜与会聚透镜组之间增设第四滤波膜片，对入1增透，对其它波长光高反，被该全反射镜反射的、1透射过第四滤波膜片之后由聚焦透镜组会聚到组对应的上。
【文档编号】H04B10/40GK104459904SQ201310424754
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月18日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】徐云兵, 刘洪彬, 凌吉武, 李伟启, 王向飞, 何亮 申请人:福州高意通讯有限公司