一種單纖雙向bosa結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于4通道高速收發(fā)系統(tǒng)的單纖雙向BOSA結(jié)構(gòu)。
[0002]隨著通訊領(lǐng)域的日益發(fā)展，傳統(tǒng)的傳輸技術(shù)已經(jīng)很難滿足傳輸容量及速度的要求，在典型的應(yīng)用領(lǐng)域如數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡(luò)連接、搜索引擎、高性能計算等領(lǐng)域，為改善寬帶資源的不足，承運(yùn)商和服務(wù)供應(yīng)商們對規(guī)劃新一代高速網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行了部署，這就需要相應(yīng)的高速收發(fā)模塊以滿足高密度高速率的數(shù)據(jù)傳輸要求。在高速的信息收發(fā)系統(tǒng)中，需要用高密度的光模塊替代傳統(tǒng)的光模塊，采用多波長通道光收發(fā)技術(shù)，可以把更多的轉(zhuǎn)發(fā)器和接收器集中在更小的空間中去，尤其在40Gbps或10Gbps的光纖解決方案中，采用4波長通道的傳輸技術(shù)，以每通道1Gbps或者更高的速度進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，其容量可以達(dá)到傳統(tǒng)單通道傳輸?shù)?倍甚至更高。而在這樣的高速收發(fā)模塊中，其核心組件即是模塊中BOSA結(jié)構(gòu)。
[0003]傳統(tǒng)的BOSA結(jié)構(gòu)是采用兩個殼體分立的結(jié)構(gòu)方式，其中一個為TOSA發(fā)射模塊，另一個是ROSA接收模塊，這就會使BOSA模塊的體積龐大，并且造成資源的浪費(fèi)，即使把TOSA和ROSA裝在同一個模塊中，也需要兩路光纖跳線接口來進(jìn)行發(fā)射和接收，若需發(fā)射和接收共用一根光纖，則需要接入外加光環(huán)形器，這無疑又增加了運(yùn)行成本和光路的難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種用于4波長通道高速收發(fā)系統(tǒng)的單纖雙向BOSA結(jié)構(gòu)，直接在一根光纖上進(jìn)行上行和下行傳輸，無需外接器件或設(shè)備，大大簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低了運(yùn)營成本。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為:一種單纖雙向BOSA結(jié)構(gòu)，包括TOSA結(jié)構(gòu)、ROSA結(jié)構(gòu)和光收發(fā)合用光學(xué)結(jié)構(gòu)三部分結(jié)構(gòu)，所述TOSA結(jié)構(gòu)又包括光發(fā)射結(jié)構(gòu)和波分復(fù)用結(jié)構(gòu)；所述ROSA結(jié)構(gòu)又包括波分解復(fù)用結(jié)構(gòu)和光接收結(jié)構(gòu)；所述BOSA結(jié)構(gòu)一端有一光接口，光接口從外部單光纖接收的光信號經(jīng)所述光收發(fā)合用光學(xué)結(jié)構(gòu)入射到ROSA結(jié)構(gòu)的波分解復(fù)用結(jié)構(gòu)中，再到光接收結(jié)構(gòu)；所述TOSA結(jié)構(gòu)發(fā)射的信號光經(jīng)其波分復(fù)用結(jié)構(gòu)合光之后，經(jīng)所述光收發(fā)合用光學(xué)結(jié)構(gòu)傳輸?shù)焦饨涌?，由該光接口輸出TOSA發(fā)射的信號光到外部單光纖。
[0006]本發(fā)明所述光收發(fā)合用光學(xué)結(jié)構(gòu)，依次包括第一雙折射偏振分光晶體元件，法拉第旋轉(zhuǎn)器組件，第二雙折射偏振分光晶體元件。所述的法拉第旋轉(zhuǎn)器組件可以是單獨的45°旋轉(zhuǎn)角法拉第旋轉(zhuǎn)片，也可以是45°旋轉(zhuǎn)角法拉第旋轉(zhuǎn)片和半波片(Half ffaveplate)的組合件，45°旋轉(zhuǎn)角法拉第旋轉(zhuǎn)片以及45°旋轉(zhuǎn)角法拉第旋轉(zhuǎn)片和半波片的組合件都可對光的兩個相互正交的線偏振光方向做非互易旋轉(zhuǎn)；所述的第一和第二雙折射偏振分光晶體元件，都由雙折射晶體材料加工而成，具有特定的光軸方向和外形尺寸，具有將光分為兩束相互正交的線偏振光的作用，具有這種作用的元件可以是雙折射晶體楔角片(Birefringent Crystal Wedge)，偏振光束偏移器(PBD Polarizat1n Beam Displacer)，沃拉斯頓(Wollaston)棱鏡偏振器，雙沃拉斯頓棱鏡(Double Wollaston prism)偏振器，洛匈(Rochon)棱鏡，尼科爾(Nicol)棱鏡，格蘭-傅科棱鏡(Glan-Foucault prism),格蘭-泰勒棱鏡(Glan-Taylor prism),格蘭-湯普森棱鏡(Glan-Thompson prism)，塞拿蒙棱鏡(Senarmont Prism)或諾馬斯基棱鏡(Nomarski Prism);雙折射晶體材料可以是I凡酸釔(YV04)晶體，金紅石(Rutile)晶體，鈮酸鋰(LiNb03)晶體等。在同一光收發(fā)合用光學(xué)結(jié)構(gòu)中，本發(fā)明中所述第一雙折射偏振分光晶體元件和第二雙折射偏振分光晶體元件由相同的雙折射晶體材料加工而成，且具有特定的相同外形尺寸，特別地，雙折射偏振分光晶體元件兩端通光面的夾角為相同的楔角，稱此楔角為Θ。
[0007]進(jìn)一步地，準(zhǔn)直光束入射到特定光軸方向的第一雙折射偏振分光晶體元件后被分為兩束偏振相互正交的線偏振光，這兩束線偏振光可以是平行的，也可以是不平行的；偏振方向正交的兩束線偏振光被隨后的法拉第旋轉(zhuǎn)器組件做一定角度的非互易性旋轉(zhuǎn)，45°旋轉(zhuǎn)角法拉第旋轉(zhuǎn)片的旋轉(zhuǎn)角度是45°，45°旋轉(zhuǎn)角法拉第旋轉(zhuǎn)片和半波片的組合件的旋轉(zhuǎn)角度是90° ;特定光軸方向的第二雙折射偏振分光晶體元件將上述分開的正交線偏振光空間合束。光反向傳輸時，第二雙折射偏振分光晶體元件接收空間分離的且有特定夾角的兩束正交線偏振光，使兩束正交線偏振光分別偏折后輸送到法拉第旋轉(zhuǎn)器組件；法拉第旋轉(zhuǎn)器組件對此反向入射的線偏振光做非互易性旋轉(zhuǎn)，對應(yīng)于正向入射光，此反向光經(jīng)過45°旋轉(zhuǎn)角法拉第旋轉(zhuǎn)片的旋轉(zhuǎn)角為是45°，經(jīng)過45°旋轉(zhuǎn)角法拉第旋轉(zhuǎn)片和半波片的組合件的旋轉(zhuǎn)角是0° ;最后兩束反向傳輸光被第一雙折射偏振分光晶體元件空間合束。法拉第旋轉(zhuǎn)片偏振旋光的非互易性，使得所述光收發(fā)合用光學(xué)結(jié)構(gòu)能夠?qū)φ騻鬏數(shù)囊皇庀确譃閮墒痪€偏振光，再空間合束；同時也對反向傳輸?shù)膬墒臻g分離的正交線偏正光空間合束。光反向傳輸時，記入射第二雙折射偏振分光晶體元件的兩束空間分離的正交線偏振光之間的特定空間分離角為β，當(dāng)雙折射晶體材料確定時，β的大小與雙折射偏振分光晶體元件兩端通光面的楔角Θ有關(guān)，其關(guān)系式為:
[0008]β = 2.arcsin [ (ne~no).tan θ ]
[0009]其中，ne和no分別是雙折射偏振分光晶體元件的非尋常光和尋常光折射率，楔角Θ的取值范圍從0°到0C，Θ c為發(fā)生全反射的臨界角。分離角β越大，所述光收發(fā)合用光學(xué)結(jié)構(gòu)就越易獲得高的正向傳輸和反向傳輸光信號之間的隔離度。所述光收發(fā)合用光學(xué)結(jié)構(gòu)的正向傳輸偏振分光再合束的過程以及反向傳輸偏振合束的過程僅與光的偏振有關(guān)，而與波長無關(guān)，所述光收發(fā)合用光學(xué)結(jié)構(gòu)無波長選擇性。
[0010]本發(fā)明所述光收發(fā)合用光學(xué)結(jié)構(gòu)的一個較好方案是，依次包括第一偏振光束偏移器，45°旋轉(zhuǎn)角法拉第旋轉(zhuǎn)片和半波片的組合件，第二偏振光束偏移器。本方案中兩束反向傳輸?shù)娜肷涔夂鸵皇騻鬏數(shù)某錾涔庀嗷テ叫校枰诳臻g分開足夠大的距離，才能獲得正向傳輸和反向傳輸光信號之間的高隔離度。
[0011]本發(fā)明所述光收發(fā)合用光學(xué)結(jié)構(gòu)的另一個較好方案是，依次包括第一雙折射晶體楔角片，法拉第旋轉(zhuǎn)器組件，第二雙折射晶體楔角片。所述的法拉第旋轉(zhuǎn)器組件可以是單獨的45°旋轉(zhuǎn)角法拉第旋轉(zhuǎn)片，也可以是45°旋轉(zhuǎn)角法拉第旋轉(zhuǎn)片和半波片的組合件。本方案中反向入射光的分離角可以較大，并且與正向傳輸?shù)某錾涔庖渤奢^大的角度，反向傳輸?shù)娜肷涔夂驼騻鬏數(shù)某錾涔鉄o需在空間分開太大距離，就可獲得正向傳輸和反向傳輸光信號之間的高隔離度。
[0012]本發(fā)明所述TOSA結(jié)構(gòu)的一個較好方案是，所述TOSA結(jié)構(gòu)的光發(fā)射結(jié)構(gòu)包括四個不同波長的激光器組和準(zhǔn)直透鏡組；所述波分復(fù)用結(jié)構(gòu)包括第一濾波膜片、第二濾波膜片、第三濾波膜片和三個全反射鏡；所述激光器組發(fā)射四個不同波長λ 1、λ 2、λ 3、λ 4的光信號；所述第一濾波膜片對λ I增透對λ 2、λ 3和λ 4高反；所述第二濾波膜片對λ 2增透，對λ 1、λ 3和λ 4高反；所述第三濾波膜片對λ 3增透，對λ 1、λ 2和λ 4高反。
[0013]激光器組發(fā)出λ?、λ2、λ3和λ4四個不同波長的高消光比的線偏振光，經(jīng)準(zhǔn)直透鏡組準(zhǔn)直后，λ I先后被高反鏡、第二濾波膜片反射，與透過第二濾波膜片的λ 2合束，λ 1、λ 2先后被高反鏡、第三濾波膜片反射，與透過第三濾波膜片的λ 3合束，λ 1、λ 2、λ 3先后被高反鏡、第四濾波膜片反射，與透過第一濾波膜片的λ 4合束。λ?、λ2、λ3和λ4最終合束的光依然是高消光比的線偏振光，本方案的合束光是只有一種偏振方向的線偏振光。通常在不增加能提高消光比的元件情況下，量子阱激光器直接可滿足本發(fā)明方案中高消光比線偏振光的要求。
[0014]本發(fā)明所述TOSA結(jié)構(gòu)的另一個較好方案是，所述TOSA結(jié)構(gòu)由兩個TOSA子結(jié)構(gòu)組成，光發(fā)射結(jié)構(gòu)包括兩兩一組共兩組不同波長的激光器子組和準(zhǔn)直透鏡子組；所述波分復(fù)用結(jié)構(gòu)包括兩個子結(jié)構(gòu)，分別由第二濾波膜片和一個全反射鏡、第四濾波膜片和一個全反射鏡組成；所述兩個激光器子組共包括四個不同波長λ?、λ2、λ3、λ4的光信號；所述第二濾波膜片對λ 2增透對λ 1、λ 3和λ 4高反；所述第四濾波膜片對λ 4增透，對λ 1、λ 2和λ3高反。本方案的兩組本方案較前一方案少用了第三濾波膜片及一個全反射鏡。
[0015]兩個激光器子組發(fā)出λ?、λ2、λ3和λ4四個不同波長的高消光比線偏振光，經(jīng)準(zhǔn)直透鏡組準(zhǔn)直后，λ I先后被高反鏡、第二濾波膜片反射，與透過第二濾波膜片的λ 2合束，λ I和λ 2合束的光依然是高消光比的線偏振光；λ 3先后被高反鏡、第四濾波膜片反射，與透過第四濾波膜片的λ 4合束，λ3和λ 4合束的光依然是高消光比的線偏振光，本方案兩個TOSA子結(jié)構(gòu)的合束光可以是兩種偏振相互正交的兩束線偏振光。通常在不增加能提高消光比的元件情況下，量子阱激光器直接可滿足本發(fā)明方案中高消光比線偏振光的要求。
[0016]本發(fā)明所述ROSA結(jié)構(gòu)的一個較好方案是，所述ROSA結(jié)構(gòu)的光接收結(jié)構(gòu)包括H)組和聚焦透鏡組；所述波分解復(fù)用結(jié)構(gòu)包括第一濾波膜片、第二濾波膜片、第三濾波膜片，第四濾波膜片和三個全反射鏡；所述第一濾波膜片對λ I增透對λ 2、λ 3和λ 4高反；所述第二濾波膜片對人2增透，對λ 1、λ 3和λ 4高反；所述第三濾波膜片對λ 3增透，對λ 1、λ 2和λ 4高反；所述第四濾波膜片對λ4增透，對λ1、λ2和λ3高反。由光收發(fā)合用光學(xué)結(jié)構(gòu)出射的光信號直接入射到第四濾波膜片上，其中λ 4直接透射后由聚焦透鏡組會聚到H)組對應(yīng)的H)上；λ 1- λ 3則被該第四濾波膜片反射至全反射鏡上，經(jīng)全反射鏡反射到第三濾波膜片上，其中，λ 3直接透射后由聚焦透鏡組會聚到ro組對應(yīng)的ro上；λ I和λ 2則被第三濾波膜片反射至另一全反射鏡上，經(jīng)該全反射鏡反射至第二濾波膜片上，其中，λ2直接透射后由聚焦透鏡組會