本發(fā)明涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種自由空間復(fù)合光合波器。

背景技術(shù)：

波分復(fù)用技術(shù)尤其是密集型波分復(fù)用技術(shù)目前已經(jīng)成為光通信領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高速率大容量數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕夹g(shù)之一。為了實(shí)現(xiàn)波分復(fù)用，需要使用合波器將多路不同波長的光合并為一路光。通過合并幾個(gè)信號，光通信的容量被增大。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)提供的一種合波器。如圖1所示，現(xiàn)有的一種合波器包括一方棱鏡，方棱鏡的一個(gè)側(cè)面貼有四個(gè)帶通薄膜濾波片，方棱鏡的另一側(cè)面鍍有全通帶增透膜及高反膜。其中，帶通薄膜濾波片(后面簡稱濾波片)的濾波特性使得特定波長的光可以通過，而非特定波長的光被反射，四個(gè)濾波片具有互不相同的濾波特性；全通帶增透膜(后面簡稱增透膜)允許全通帶波長的光透射通過并將界面反射損耗降至最低，高反膜允許并增強(qiáng)全通帶波長的光在界面的反射。入射光λ1、λ2、λ3及λ4為待合并的四路特定波長光，入射光λ1從濾波片F(xiàn)1處射入方棱鏡，在高反膜處被反射向另一濾波片F(xiàn)2，在濾波片F(xiàn)2與方棱鏡連接界面處發(fā)生反射；入射光λ2從濾波片F(xiàn)2處射入方棱鏡，透射光λ2與前面兩次反射的λ1在濾波片F(xiàn)2處合并為一路光并射向高反膜，在高反膜處被反射向第三個(gè)濾波片F(xiàn)3，并在濾波片F(xiàn)3與方棱鏡連接界面處發(fā)生反 射；入射光λ3從濾波片F(xiàn)3處射入方棱鏡，透射光λ3與前面合波后兩次反射的λ1和λ2在濾波片F(xiàn)3處再合并為一路光并射向高反膜，在高反膜處被反射向第四個(gè)濾波片F(xiàn)4，在濾波片F(xiàn)4與方棱鏡連接界面處發(fā)生反射；入射光λ4從濾波片F(xiàn)4處射入方棱鏡，透射光λ4與前面合波后兩次反射的λ1、λ2和λ3在濾波片F(xiàn)4處最后合并為一路光并射向增透膜，最終從增透膜處出射。

上述合波技術(shù)在當(dāng)前40G CWDM或100G LAN-WDM等高速光器件中已被廣泛應(yīng)用。但是當(dāng)器件或模塊信號傳輸速率需要進(jìn)一步提高，由于受限于芯片單通道信號容量的已接近極限(28G或50G)，這就要求我們將信號通道數(shù)目進(jìn)一步增加到多于4路，比如最新提出的LAN-WDM 400G的8信道標(biāo)準(zhǔn)，如果仍沿用圖1的設(shè)計(jì)思路，此時(shí)入射光λ1將經(jīng)過14次反射才能到達(dá)輸出通道，而λ2、λ3、λ4也將分別經(jīng)過12、10、8次反射才能到達(dá)輸出通道處。這些使得在實(shí)現(xiàn)光路合并的過程中，對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，從而使得合波器與光組件的生產(chǎn)制造變得非常困難，嚴(yán)重影響其商用性。目前主流廠商比較推崇的一種方式是先制作兩個(gè)各4路輸入單路輸出的組件，然后在外圍用一個(gè)二合一在線波分復(fù)用合波器再進(jìn)行二次合波后單光纖輸出。此方案原理上可行，也具有一定商用性，唯一缺點(diǎn)就是由于鏈路中涉及光纖纏繞及一個(gè)在線合波器的位置擺放，從而使得模塊的尺寸變的很大，不符合小型化封裝的發(fā)展方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服以上缺點(diǎn)，本發(fā)明提出了一種采用兩個(gè)N通道波分復(fù)用非偏振合波器(以下簡稱非偏振合波器)，并結(jié)合偏振旋轉(zhuǎn)器及偏振合波器來實(shí)現(xiàn)2N通道的信號合波。在降低了單個(gè)合波器生產(chǎn)制造難度的同時(shí)，也使得組件封裝的可生產(chǎn)性大大增強(qiáng)，更有利于實(shí)現(xiàn)模塊的小型化封裝。

為達(dá)到以上發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種自由空間復(fù)合光合波器，包括兩個(gè)非偏振合波器、一個(gè)偏振旋轉(zhuǎn)器、及一個(gè)偏振合波器；所述其中一個(gè)非偏振合波器合并第一組輸入光信號并保持其偏振態(tài)，所述另一個(gè)非偏振合波器合并第二組輸入光信號并保持其偏振態(tài)，然后經(jīng)過偏振旋轉(zhuǎn)器將第二組各光信號偏振態(tài)全部旋轉(zhuǎn)至與第一組光信號偏振態(tài)垂直，然后兩組光信號分別透射和反射進(jìn)入偏振合波器，合并成一路光信號輸出。

進(jìn)一步的，所述偏振旋轉(zhuǎn)器可以是波片。

進(jìn)一步的，所述偏振旋轉(zhuǎn)器可以是法拉第旋光晶體。

進(jìn)一步的，所述偏振合波器可以是偏振分光棱鏡。

進(jìn)一步的，所述偏振合波器可以是偏振態(tài)P和偏振態(tài)S分離設(shè)計(jì)的濾波片。

進(jìn)一步的，所述非偏振合波器為波長合波器，且具有3個(gè)及以上信號輸入通道和1個(gè)輸出通道。

進(jìn)一步的，所述非偏振合波器為功率合波器，且具有3個(gè)及以上信號輸入通道和1個(gè)輸出通道。

附圖說明

圖1為一種現(xiàn)有技術(shù)的自由空間光合波器結(jié)構(gòu)及原理示意圖；

圖2為實(shí)施例一的自由空間復(fù)合光合波器示意圖；

圖3為實(shí)施例二的自由空間復(fù)合光合波器示意圖；

圖4為實(shí)施例三的自由空間復(fù)合光合波器示意圖；

●具體實(shí)施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例一：圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種自由空間復(fù)合光合波器，包括非偏振合波器110A和110B、偏振合波器120以及偏振旋轉(zhuǎn)器130；其中非偏振合波器110A和110B的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能原理可以參考前面關(guān)于圖1的描述；總 之四路不同波長的信號光λ1、λ2、λ3及λ4經(jīng)過非偏振合波器110B后合波為一束，經(jīng)偏振旋轉(zhuǎn)器130后偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)90度，以S偏振態(tài)入射到偏振合波器120的反射界面并反射；另外四路不同波長的信號光λ5、λ6、λ7及λ8經(jīng)過非偏振合波器110A后同樣合波為一束，以P偏振態(tài)入射到偏振合波器120并發(fā)生透射；透射的P光與之前反射的S光合波在一起輸出。

實(shí)施例二：圖3是為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種自由空間復(fù)合光合波器結(jié)構(gòu)示意圖，在前面圖2的基礎(chǔ)上增加了反射鏡140，這樣我們就可以將非偏振合波器110B與110A放置在同一側(cè)，使結(jié)構(gòu)上更加緊湊，從而使得組件的外形尺寸可以做的更小，更符合小型化要求。

實(shí)施例三：圖4是為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種自由空間復(fù)合光合波器結(jié)構(gòu)示意圖，其中130A、130B是為抑制光路中反射對信號光源影響而增加的光隔離器，同時(shí)130B還兼具了前面偏振旋轉(zhuǎn)器的功能(參照專利“一種光隔離器”-201420663000.5)。

本發(fā)明專利使用非偏振合波器與偏振合波器相結(jié)合組成自由空間復(fù)合光合波器的方式，為光纖通信中越來越多的通信通道與越來越密集的信道間隔提供了一種無損耗合波的新思路。具有結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)施等特點(diǎn)，從而使得高速通信模塊的小型化，可商用成為可能。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。