本實(shí)用新型涉及一種光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于薄膜濾波片的多波長合波器構(gòu)成、用于發(fā)射光信號(hào)的高速光發(fā)射器件。
背景技術(shù)：
在高速數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中，由于電傳輸?shù)乃俾势款i，對(duì)于傳輸速率要求在40/100Gbps速率的光纖通信網(wǎng)絡(luò)，為了保障數(shù)據(jù)能夠長距離高速傳輸，其普遍采用的解決方案是將4路不同波長的光信號(hào)復(fù)用于單模光纖中進(jìn)行傳輸，在接收端再解復(fù)用出這4個(gè)波長。這樣，每個(gè)波長通道的信號(hào)速率只需達(dá)到10/25Gbps，即可滿足40/100Gbps的信號(hào)傳輸速率要求。常用的波長標(biāo)準(zhǔn)有CWDM（中心波長為1271nm，1291nm，1311nm，1331nm，每通道需要13nm帶寬）和LAN-WDM（1295.56nm，1300.05nm，1304.58nm，1309.14nm，每通道需要大約2.07nm帶寬）。為了更有效的利用帶寬，新的間隔0.8nm的DWDM標(biāo)準(zhǔn)也在討論中。
薄膜濾波片（TFF）技術(shù)是目前被普遍采用的實(shí)現(xiàn)這種4個(gè)波長光信號(hào)復(fù)用/解復(fù)用的技術(shù)方案之一。目前最常用的構(gòu)成4個(gè)波長合波/分波的合波器/分波器，其包含有在一個(gè)側(cè)面鍍有增透膜（AR Coating）和全反射膜（HR Coating）的斜方棱鏡，和在另一個(gè)側(cè)面貼裝的4個(gè)TFF膜片，構(gòu)成一個(gè)整體稱為波分復(fù)用/解復(fù)用組件（WDM Block）。工作原理簡述如下：每個(gè)波長對(duì)應(yīng)的膜片只可以讓該波長通過，并反射其它波長的光。波長4可以透過相對(duì)應(yīng)的TFF4膜片，在全反射膜處被發(fā)射到波長3對(duì)應(yīng)的TFF3膜片位置。TFF3使波長3透過并反射波長4，在此處形成波長3和4的合波。這兩個(gè)波長再經(jīng)過全發(fā)射膜的反射被反射到波長2對(duì)應(yīng)的TFF2膜片位置。同上的道理在TFF2處形成三個(gè)波長的合波。如此往返直至形成四個(gè)波長的合波。這樣的合波過程可以稱為之字合波。經(jīng)過合波的四個(gè)波長在增透膜出射出并經(jīng)過隔離器。隔離器的作用是防止光發(fā)射器件中的反射光波干擾光發(fā)射元器件的工作狀態(tài)，比如激光器。使用隔離器要求經(jīng)過合波后的光波的偏振方向相同，而通過上述原理經(jīng)過合波的光的偏振狀態(tài)在每一個(gè)TFF膜片處都沒有被改變而可以滿足這一要求。因?yàn)楣饴返目赡嬖?，同樣的光路在去除隔離器后可以被用作分波器。在分波器中因?yàn)槿肷涔獾钠袷请S機(jī)的，不能滿足隔離器對(duì)偏振的要求，所以要去除隔離器。
盡管上述方案的合波/分波組件原理簡單，結(jié)構(gòu)明了，但由于4個(gè)波長光束通過的光學(xué)路徑不同，對(duì)于相同準(zhǔn)直的光出射后光斑大小不同，后續(xù)的耦合效率就不同，影響出光功率的一致性；更重要的是第4個(gè)波長光束經(jīng)過了多次反射，對(duì)位置和角度控制非常敏感，因此激光器芯片、準(zhǔn)直透鏡以及膜片位置微小的偏移如熱膨脹等都會(huì)造成光束的不穩(wěn)定，導(dǎo)致出光丟失；這些問題對(duì)于光發(fā)射器件中的合波影響尤其明顯。
而針對(duì)此，有另一種解決方案的出現(xiàn)，此方案為采用45度TFF膜片的設(shè)計(jì)。該45度TFF膜片在合波時(shí)要求兩個(gè)波長具有較大的波長間隔，所以這種方案對(duì)于CWDM這種波長間隔20nm左右的標(biāo)準(zhǔn)是適用的，但是對(duì)LAN-WDM和DWDM等波長間隔較小的標(biāo)準(zhǔn)不適用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種高速光發(fā)射器件，該高速光發(fā)射器件屬于光通信40G/100G OSA 高速器件的模塊產(chǎn)品，能夠解決4個(gè)波長光束合波的光路穩(wěn)定問題，能夠適用于LAN-WDM和DWDM等波長間隔較小的標(biāo)準(zhǔn)，能夠完成對(duì)N個(gè)（典型4個(gè)）激光器發(fā)出的N（典型4個(gè)）條不同波長的光束進(jìn)行匯聚，在滿足信號(hào)的多通道傳輸要求的同時(shí)，通過減少光波的反射次數(shù)而大大減小了光波的傳播路徑，穩(wěn)定了光路；而且之字合波可以選擇TFF膜片的角度來滿足各種波長間隔的要求。由于光路光程短便于穩(wěn)定光路，尺寸小便于構(gòu)成小尺寸的器件與模塊，因此可廣泛適用于各種波長標(biāo)準(zhǔn)。該高速光發(fā)射器件與配合的高速光接收器件可構(gòu)成高速光收/發(fā)一體模塊，如40G QSFP LR4, 100G CFP2/CFP4，100G QSFP28等。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種高速光發(fā)射器件，包括以陣列分布的第一激光器、第二激光器、第三激光器和第三激光器，對(duì)應(yīng)各自激光器并以縱向設(shè)置成同一直線的第一準(zhǔn)直透鏡、第二準(zhǔn)直透鏡、第三準(zhǔn)直透鏡和第四準(zhǔn)直透鏡，位于各直透鏡上方并把四路光路合成一路光束的合波器，與合成一路光束縱向設(shè)置成同一直線的聚焦透鏡和合成一路光束經(jīng)聚焦透鏡耦合進(jìn)入的光口；所述的第一激光器、第二激光器、第三激光器和第三激光器并聯(lián)連接有激光器驅(qū)動(dòng)電路，激光器驅(qū)動(dòng)電路連接有供電的電源。4個(gè)激光器各自的激光芯片發(fā)出的光經(jīng)過各自的準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)之后射入合波器合成為一路光束，再經(jīng)過聚焦透鏡，耦合進(jìn)入同一光口處，構(gòu)成一個(gè)完整4通道的高速光發(fā)射器件。
進(jìn)一步的，所述的合波器包括隔離器、位于隔離器下方并以Y軸為中心線對(duì)稱設(shè)置的第一斜方棱鏡和第二斜方棱鏡，以及位于隔離器上方的偏振合波器、1/2波片和正方棱鏡；第一斜方棱鏡底部設(shè)有平行設(shè)置并位于同一平面的第一TFF膜和第二TFF膜，第二斜方棱鏡底部設(shè)有平行設(shè)置并位于同一平面的第三TFF膜和第四TFF膜；第一斜方棱鏡頂部設(shè)有與第一TFF膜平行對(duì)應(yīng)偏向同一側(cè)設(shè)置并位于同一平面的第一全反射膜和設(shè)有與第二TFF膜平行對(duì)應(yīng)偏向同一側(cè)設(shè)置并位于同一平面的第一增透膜；第二斜方棱鏡頂部設(shè)有與第三TFF膜平行對(duì)應(yīng)偏向同一側(cè)設(shè)置并位于同一平面的第二全反射膜和設(shè)有與第三TFF膜平行對(duì)應(yīng)偏向同一側(cè)設(shè)置并位于同一平面的第二增透膜；第二斜方棱鏡設(shè)有與隔離器成45度設(shè)置的第三全反射膜。
進(jìn)一步的，所述第一斜方棱鏡和第二斜方棱鏡的光路均為之字合波的光波光路，兩組光波光路的偏振方向相同并通過同一隔離器。
該合波器采用4組波長，波長1/2和波長3/4各經(jīng)過一個(gè)之字合波形成兩組光波，此時(shí)兩組光波偏振方向相同，通過同一片隔離器，之后波長3/4的合波經(jīng)過一45度全反射膜片反射進(jìn)入1/2波片使偏振方向旋轉(zhuǎn)90度。因而波長3/4的偏振方向與波長1/2的偏振方向正交，可以通過偏振合波器后可形成四個(gè)波長的合波。這種結(jié)構(gòu)中最長路經(jīng)的光波只在之字合波處被反射三次，遠(yuǎn)少于全部使用之字合波時(shí)的七次反射。
進(jìn)一步的，所述的光口為光纖或適配器接口。
綜上所述，本實(shí)用新型的高速光發(fā)射器件屬于光通信40G/100G OSA 高速器件的模塊產(chǎn)品，能夠解決4個(gè)波長光束合波的光路穩(wěn)定問題，能夠適用于LAN-WDM和DWDM等波長間隔較小的標(biāo)準(zhǔn)，能夠完成對(duì)N個(gè)（典型4個(gè)）激光器發(fā)出的N（典型4個(gè)）條不同波長的光束進(jìn)行匯聚，在滿足信號(hào)的多通道傳輸要求的同時(shí)，通過減少光波的反射次數(shù)而大大減小了光波的傳播路徑，穩(wěn)定了光路；而且之字合波可以選擇TFF膜片的角度來滿足各種波長間隔的要求。由于光路光程短便于穩(wěn)定光路，尺寸小便于構(gòu)成小尺寸的器件與模塊，因此可廣泛適用于各種波長標(biāo)準(zhǔn)。該高速光發(fā)射器件與配合的高速光接收器件可構(gòu)成高速光收/發(fā)一體模塊，如40G QSFP LR4, 100G CFP2/CFP4，100G QSFP28等。
附圖說明
圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1的一種高速光發(fā)射器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
本實(shí)施例1所描述的一種高速光發(fā)射器件，如圖1所示，包括以陣列分布的第一激光器16、第二激光器17、第三激光器18和第三激光器19，對(duì)應(yīng)各自激光器并以縱向設(shè)置成同一直線的第一準(zhǔn)直透鏡20、第二準(zhǔn)直透鏡21、第三準(zhǔn)直透鏡22和第四準(zhǔn)直透鏡23，位于各直透鏡上方并把四路光路合成一路光束的合波器24，與合成一路光束縱向設(shè)置成同一直線的聚焦透鏡25和合成一路光束經(jīng)聚焦透鏡耦合進(jìn)入的光口26；所述的第一激光器、第二激光器、第三激光器和第三激光器并聯(lián)連接有激光器驅(qū)動(dòng)電路27，激光器驅(qū)動(dòng)電路連接有供電的電源28。4個(gè)激光器各自的激光芯片發(fā)出的光經(jīng)過各自的準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)之后射入合波器合成為一路光束，再經(jīng)過聚焦透鏡，耦合進(jìn)入同一光口處，構(gòu)成一個(gè)完整4通道的高速光發(fā)射器件。
該合波器包括隔離器15、位于位于隔離器下方并以Y軸為中心線對(duì)稱設(shè)置的第一斜方棱鏡1和第二斜方棱鏡2，以及位于隔離器上方的偏振合波器3、1/2波片4和正方棱鏡5；第一斜方棱鏡底部設(shè)有平行設(shè)置并位于同一平面的第一TFF膜6和第二TFF膜7，第二斜方棱鏡底部設(shè)有平行設(shè)置并位于同一平面的第三TFF膜8和第四TFF膜9；第一斜方棱鏡頂部設(shè)有與第一TFF膜平行對(duì)應(yīng)偏向同一側(cè)設(shè)置并位于同一平面的第一全反射膜10和設(shè)有與第二TFF膜平行對(duì)應(yīng)偏向同一側(cè)設(shè)置并位于同一平面的第一增透膜11；第二斜方棱鏡頂部設(shè)有與第三TFF膜平行對(duì)應(yīng)偏向同一側(cè)設(shè)置并位于同一平面的第二全反射膜12和設(shè)有與第三TFF膜平行對(duì)應(yīng)偏向同一側(cè)設(shè)置并位于同一平面的第二增透膜13；第二斜方棱鏡設(shè)有與隔離器成45度設(shè)置的第三全反射膜14。
該第一斜方棱鏡和第二斜方棱鏡的光路均為之字合波的光波光路，兩組光波光路的偏振方向相同并通過同一隔離器。
該合波器采用4組波長，波長1/2和波長3/4各經(jīng)過一個(gè)之字合波形成兩組光波，此時(shí)兩組光波偏振方向相同，通過同一片隔離器，之后波長3/4的合波經(jīng)過一45度全反射膜片反射進(jìn)入1/2波片使偏振方向旋轉(zhuǎn)90度。因而波長3/4的偏振方向與波長1/2的偏振方向正交，可以通過偏振合波器后可形成四個(gè)波長的合波。這種結(jié)構(gòu)中最長路經(jīng)的光波只在之字合波處被反射三次，遠(yuǎn)少于全部使用之字合波時(shí)的七次反射。
該光口為光纖或適配器接口。
以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)作任何形式上的限制。凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。