[发明专利]一种自由空间复合光合波器

说明书

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，特别涉及一种自由空间复合光合波器。

背景技术

波分复用技术尤其是密集型波分复用技术目前已经成为光通信领域实现高速率大容量数据传输的主要技术之一。为了实现波分复用，需要使用合波器将多路不同波长的光合并为一路光。通过合并几个信号，光通信的容量被增大。

图1为现有技术提供的一种合波器。如图1所示，现有的一种合波器包括一方棱镜，方棱镜的一个侧面贴有四个带通薄膜滤波片，方棱镜的另一侧面镀有全通带增透膜及高反膜。其中，带通薄膜滤波片(后面简称滤波片)的滤波特性使得特定波长的光可以通过，而非特定波长的光被反射，四个滤波片具有互不相同的滤波特性；全通带增透膜(后面简称增透膜)允许全通带波长的光透射通过并将界面反射损耗降至最低，高反膜允许并增强全通带波长的光在界面的反射。入射光λ1、λ2、λ3及λ4为待合并的四路特定波长光，入射光λ1从滤波片F1处射入方棱镜，在高反膜处被反射向另一滤波片F2，在滤波片F2与方棱镜连接界面处发生反射；入射光λ2从滤波片F2处射入方棱镜，透射光λ2与前面两次反射的λ1在滤波片F2处合并为一路光并射向高反膜，在高反膜处被反射向第三个滤波片F3，并在滤波片F3与方棱镜连接界面处发生反 射；入射光λ3从滤波片F3处射入方棱镜，透射光λ3与前面合波后两次反射的λ1和λ2在滤波片F3处再合并为一路光并射向高反膜，在高反膜处被反射向第四个滤波片F4，在滤波片F4与方棱镜连接界面处发生反射；入射光λ4从滤波片F4处射入方棱镜，透射光λ4与前面合波后两次反射的λ1、λ2和λ3在滤波片F4处最后合并为一路光并射向增透膜，最终从增透膜处出射。

上述合波技术在当前40G CWDM或100G LAN-WDM等高速光器件中已被广泛应用。但是当器件或模块信号传输速率需要进一步提高，由于受限于芯片单通道信号容量的已接近极限(28G或50G)，这就要求我们将信号通道数目进一步增加到多于4路，比如最新提出的LAN-WDM 400G的8信道标准，如果仍沿用图1的设计思路，此时入射光λ1将经过14次反射才能到达输出通道，而λ2、λ3、λ4也将分别经过12、10、8次反射才能到达输出通道处。这些使得在实现光路合并的过程中，对每路入射光的入射位置、入射角度及合波位置的精度要求都很高，从而使得合波器与光组件的生产制造变得非常困难，严重影响其商用性。目前主流厂商比较推崇的一种方式是先制作两个各4路输入单路输出的组件，然后在外围用一个二合一在线波分复用合波器再进行二次合波后单光纤输出。此方案原理上可行，也具有一定商用性，唯一缺点就是由于链路中涉及光纤缠绕及一个在线合波器的位置摆放，从而使得模块的尺寸变的很大，不符合小型化封装的发展方向。

发明内容

为克服以上缺点，本发明提出了一种采用两个N通道波分复用非偏振合波器(以下简称非偏振合波器)，并结合偏振旋转器及偏振合波器来实现2N通道的信号合波。在降低了单个合波器生产制造难度的同时，也使得组件封装的可生产性大大增强，更有利于实现模块的小型化封装。

为达到以上发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种自由空间复合光合波器，包括两个非偏振合波器、一个偏振旋转器、及一个偏振合波器；所述其中一个非偏振合波器合并第一组输入光信号并保持其偏振态，所述另一个非偏振合波器合并第二组输入光信号并保持其偏振态，然后经过偏振旋转器将第二组各光信号偏振态全部旋转至与第一组光信号偏振态垂直，然后两组光信号分别透射和反射进入偏振合波器，合并成一路光信号输出。

进一步的，所述偏振旋转器可以是波片。

进一步的，所述偏振旋转器可以是法拉第旋光晶体。

进一步的，所述偏振合波器可以是偏振分光棱镜。

进一步的，所述偏振合波器可以是偏振态P和偏振态S分离设计的滤波片。

进一步的，所述非偏振合波器为波长合波器，且具有3个及以上信号输入通道和1个输出通道。

进一步的，所述非偏振合波器为功率合波器，且具有3个及以上信号输入通道和1个输出通道。

附图说明

图1为一种现有技术的自由空间光合波器结构及原理示意图；

图2为实施例一的自由空间复合光合波器示意图；

图3为实施例二的自由空间复合光合波器示意图；

图4为实施例三的自由空间复合光合波器示意图；

●具体实施方式