CN104391361A - 一种单纤双向收发模块组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种单纤双向收发模块组件。包括发射端、第一接收端、第二接收端、输入输出端和光学组件；的光学组件包括第一偏振分光器、第二偏振分光器和磁环，所述磁环包括波片和磁旋光片；由发射端的激光二极管发出的偏振光束经第一偏振分光器、波片、磁旋光片、第二偏振分光器后由输入输出端光纤接收；由输入输出端输入的是任意偏振态光束，其中的平行方向偏振光，经第二偏振分光器、磁旋光片、波片、第一偏振分光器后由第二接收端的光电探测器接收；其中的垂直方向偏振光，经第二偏振分光器反射后由第一接收端的光电探测器接收。本发明组件可以获得较高的耦合效率，使得任意波长间隔的单纤双向收发模块组件得以实现和有效使用。

Description

一种单纤双向收发模块组件
技术领域
本发明涉及光纤通讯技术领域中的一种光收发模块组件，尤其是涉及一种单纤双向收发模块组件。
背景技术
随着光纤网络的应用越来越普及，尤其是世界各地光纤接入FTTH(Fiber To The Home)项目逐步实施，以及点对点的数据传输,市场上对于单纤双向组件的需求也越来越大。目前市场上的单纤双向组件都是波长间隔很宽的两个波长的光信号。
最简单结构的单纤双向光收发模块组件的原理，如图1所示，光信号通过光纤由公共端2进入光学组件，在光学组件中，第一滤波片11与光路呈45度角，光束经过第一滤波片11发生90度反射，再经过第二滤波片12滤波，然后光束由接收端3接收。接收端3采用PD光电二极管为一种光探测器，用于光电转换，使光信号转化为电信号。发射端1采用激光二极管，发射端1光束经过第一滤波片11透射进入公共端2。
传统的双波长单纤双向光收发模块组件的原理如图2所示，其它原理及描述同图1，为增加信号稳定性，减少传输过程中的各种干扰，在发射端1的前端放一个光隔离器10（由一个磁环、两个偏振片、一个磁旋光片组成），使线路干扰不会反射回激光二极管。
在传统结构中，因为第一滤波片11必须是45°入射，实现不同波长的透射和反射，所以要满足应用要求，那么发射和接收端的波长就必须足够宽，否则就会导致透射波长信号或者反射波长信号无法有效分开。
现有的一种相邻波长单纤双向光模块组件如图3所示，由发射端激光二极管1发出的偏振光束经第一偏振分光片4，磁环7内的波片9，磁旋光片8，第二偏振分光片12后由公共端2接收。由公共端2输入的任意偏振态光束,其中的平行方向偏振光束,经第二偏振分光片12、磁环7内的磁旋光片8，波片9，第一偏振分光片4，位移片11后由接收端光电探测器3接收；其中的垂直方向偏振光束经第二偏振分光片12，第一偏振分光片4，第二波片10，位移片11后由接收端光电探测器3接收。这种方案的单纤双向光模块组件虽然只用了一个光电探测器接收，但是需要将两束光合光，合光难度大，且还需多一个位移片和一个波片。
本发明提出的单纤双向收发模块组件可以获得较高的耦合效率，避免了相邻波长的干扰和无法有效分开的困难，使得任意波长间隔的单纤双向收发模块组件得以实现和有效使用，在外型上完全与现行的单纤双向光收发模块兼容；该单纤双向收发模块组件，使用两个光电探测器接收，不需要将两束光合光，工艺更简单，且成本更低；使用了磁光晶体的基本原理，避免了相邻波长的干扰和无法有效分开的困难，使得任意波长间隔的单纤双向收发模块组件得以实现和有效使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简单，且成本低，避免了相邻波长的干扰和无法有效分开的困难，使得任意波长间隔的单纤双向收发模块组件得以实现和有效使用的单纤双向收发模块组件。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种单纤双向收发模块组件，包括发射端、第一接收端、第二接收端、输入输出端和光学组件；所述的光学组件包括第一偏振分光器、第二偏振分光器和磁环，所述磁环包括波片和磁旋光片；
由所述发射端的激光二极管发出的偏振光束经第一偏振分光器、波片、磁旋光片、第二偏振分光器后由输入输出端的光纤接收；由所述输入输出端的光纤输入任意偏振态光束，其中的平行方向偏振光经第二偏振分光器、磁旋光片、波片、第一偏振分光器后由第二接收端的光电探测器接收；其中的垂直方向偏振光经第二偏振分光器反射后由第一接收端的光电探测器接收。
在本发明实施例中，所述发射端、第一和第二接收端的光信号是预定波长间隔的两种波长信号，且波长间隔能够根据应用要求而进行调整；当该波长间隔为零时，所述的单纤双向收发模块组件即单波长单纤双向收发模块组件。
在本发明实施例中，所述第一和第二接收到的光电探测器输入的两个偏振态输入光对应的光电探测器的信号,能够按光电流并联叠加，或按电压信号串联叠加，或按跨阻变换处理后的信号进行叠加。
在本发明实施例中，在大接收角的情况下,采用偏振分光器,在小接收角的情况下，所述偏振分光器采用偏振分光片代替；所述偏振分光片为45°放置或布鲁斯特角度放置。
在本发明实施例中，光信号输入输出过程为双透镜平行光耦合或单透镜汇聚光耦合，具体即：
对于所述发射端，直接通过一个耦合透镜把发射的光信号汇聚耦合进输入输出端或把发射的光信号经一个透镜准直输出，在输入输出端再通过另一个耦合透镜耦合进入输入输出端；
对于所述第一和第二接收端，即改变光电二极管的接收位置与其耦合透镜的距离。
本发明还提供了另一种单纤双向收发模块组件，包括发射端、接收端、输入输出端和光学组件；所述的光学组件包括第一偏振分光器、第二偏振分光器和磁环，所述磁环包括波片和磁旋光片，所述输入输出端和第二偏振分光器之间，还设置有一退偏器件；
由所述发射端的激光二极管发出的偏振光束经第一偏振分光器、波片、磁旋光片、第二偏振分光器及退偏器件后由输入输出端的光纤接收；由所述输入输出端的光纤输入任意偏振态光束，其中的垂直方向偏振光经退偏器件及第二偏振分光器反射后由接收端的光电探测器接收。
在本发明实施例中，在大接收角的情况下,采用偏振分光器,在小接收角的情况下，所述偏振分光器采用偏振分光片代替；所述偏振分光片为45°放置或布鲁斯特角度放置。
在本发明实施例中，光信号输入输出过程为双透镜平行光耦合或单透镜汇聚光耦合，具体即：
对于所述发射端，直接通过一个耦合透镜把发射的光信号汇聚耦合进输入输出端或把发射的光信号经一个透镜准直输出，在输入输出端再通过另一个耦合透镜耦合进入输入输出端；
对于所述接收端，即改变光电二极管的接收位置与其耦合透镜的距离。
在本发明实施例中，当第一偏振分光器和第二偏振分光器夹角为45°时，所述第一偏振分光器及第二偏振分光器和磁旋光片，构成一个自由空间隔离器，对发射端的激光二极管起到提高抗回损的保护作用。
在本发明实施例中，当第一偏振分光器采用偏振片代替，所述偏振片构成一个自由空间隔离器，对发射端的激光二极管起到提高抗回损的保护作用。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提出的单纤双向收发模块组件可以获得较高的耦合效率，避免了相邻波长的干扰和无法有效分开的困难，使得任意波长间隔的单纤双向收发模块组件得以实现和有效使用，在外型上完全与现行的单纤双向光收发模块兼容；
2、本发明的单纤双向收发模块组件采用偏振分光器，在小间距和磁旋光片、波片等组合，简化结构，降低成本，有集成优势，在材料耗费、体积上，有普通方案单纤双向收发模块组件无法相比的优势。
附图说明
图1最简结构的一种单纤双向双波长光收发模块组件结构示意图。
图2传统的一种单纤双向双波长光收发模块组件结构示意图。
图3 现有的一种相邻波长单纤双向光模块组件结构示意图。
图4本发明中第一种单纤双向收发模块组件结构示意图。
图5本发明中第二种单纤双向收发模块组件结构示意图。
图6本发明中只有一个接收端的单纤双向收发模块组件结构示意图。
图7本发明中第一偏振分光器和第二偏振分光器夹角为45°时示意图。
图中：1-发射端的激光二极管  2-公共端  31-第一接收端的光电探测器  32-第二接收端的光电探测器  41-第一偏振分光器  42-第二偏振分光器  5-磁环  6-磁旋光片  7-22.5°1/2波片  8-退偏器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
一种单纤双向的收发模块组件, 由基本单元: 发射端、接收端、公共端（即输入输出端）、光学组件等构成。所述的光学组件包括偏振分光器、磁环、退偏器件等，所述磁环包括波片、磁旋光片；其光路传输过程具体如下：
由所述发射端的激光二极管发出的偏振光束经第一偏振分光器、波片、磁旋光片、第二偏振分光器后由输入输出端的光纤接收；由所述输入输出端的光纤输入任意偏振态光束，其中的平行方向偏振光经第二偏振分光器、磁旋光片、波片、第一偏振分光器后由第二接收端的光电探测器接收；其中的垂直方向偏振光经第二偏振分光器反射后由第一接收端的光电探测器接收。
所述发射端、第一和第二接收端的光信号是预定波长间隔的两种波长信号，且波长间隔能够根据应用要求而进行调整；当该波长间隔为零时，所述的单纤双向收发模块组件即单波长单纤双向收发模块组件。
所述第一和第二接收到的光电探测器输入的两个偏振态输入光对应的光电探测器的信号,能够按光电流并联叠加，或按电压信号串联叠加，或按跨阻变换处理后的信号进行叠加，也可通过其他处理后进行信号叠加。
在大接收角的情况下,采用偏振分光器,在小接收角的情况下，所述偏振分光器采用偏振分光片代替；所述偏振分光片为45°放置或布鲁斯特角度放置，也可采用其他角度放置。
光信号输入输出过程为双透镜平行光耦合或单透镜汇聚光耦合，具体即：
对于所述发射端，直接通过一个耦合透镜把发射的光信号汇聚耦合进输入输出端或把发射的光信号经一个透镜准直输出，在输入输出端再通过另一个耦合透镜耦合进入输入输出端；
对于所述接收端，即改变光电二极管的接收位置与其耦合透镜的距离。
在本发明实施例中，当第一偏振分光器和第二偏振分光器夹角为45°时，所述第一偏振分光器及第二偏振分光器和磁旋光片，构成一个自由空间隔离器，对发射端的激光二极管起到提高抗回损的保护作用；当第一偏振分光器采用偏振片代替，所述偏振片构成一个自由空间隔离器，对发射端的激光二极管起到提高抗回损的保护作用。
以下为本发明具体实施例。
请参考图4，本发明提出了第一种单纤双向的收发模块组件。包括发射端、第一接收端、第二接收端、公共端、光学组件。所述的光学组件包括第一偏振分光器、第二偏振分光器、磁环，所述磁环包括磁旋光片、22.5°1/2波片。由发射端激光二极管1发出的平行方向偏振光束经第一偏振分光器41透射后，到达磁环5内的22.5°1/2波片7，经过磁环5内的22.5°1/2波片7和磁旋光片6后，平行方向偏振光束到达第二偏振分光器2，经第二偏振分光器42后由公共端2接收。由公共端2输入的是任意偏振态光束,其中的平行方向偏振光束,经第二偏振分光器42后到达磁环5内的磁旋光片6，经过磁环5内的磁旋光片6和22.5°1/2波片7后，变为垂直方向偏振光束，垂直方向偏振光束由第二接收端光电探测器32接收；其中的垂直方向偏振光束经第二偏振分光器42反射后由第一接收端光电探测器31接收。
图5所示的单纤双向的收发模块组件的光路原理图与图4所示的单纤双向的收发模块组件一样，只是第一、第二接收端光电探测器位置不同，由于第一，第二偏振分光器的反射出光方向和位置不同。
图6所示的是只有一个接收端的单纤双向的收发模块组件。包括发射端、第一接收端、公共端、光学组件。所述的光学组件包括第一偏振分光器、第二偏振分光器、退偏器、磁环，所述磁环包括磁旋光片、22.5°1/2波片。由发射端激光二极管1发出的平行方向偏振光束经第一偏振分光器41透射后，到达磁环5内的22.5°1/2波片7，经过磁环5内的22.5°1/2波片7和磁旋光片6后，平行方向偏振光束到达第二偏振分光器2，经第二偏振分光器42和退偏器8后由公共端2接收。由公共端2输入的是任意偏振态光束,其中的垂直方向偏振光束经退偏器8后，由第二偏振分光器42反射后由第一接收端光电探测器31接收。
当第一偏振分光器41和第二偏振分光器42夹角为45°时如图7所示，它们和磁旋光片6，构成一个自由空间隔离器，对发射端的激光二极管起到提高抗回损的保护作用。在这种情况下，图6的结构里面，可以省去22.5°1/2波片7。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单纤双向收发模块组件，其特征在于：包括发射端、第一接收端、第二接收端、输入输出端和光学组件；所述的光学组件包括第一偏振分光器、第二偏振分光器和磁环，所述磁环包括波片和磁旋光片；
由所述发射端的激光二极管发出的偏振光束经第一偏振分光器、波片、磁旋光片、第二偏振分光器后由输入输出端的光纤接收；由所述输入输出端的光纤输入任意偏振态光束，其中的平行方向偏振光经第二偏振分光器、磁旋光片、波片、第一偏振分光器后由第二接收端的光电探测器接收；其中的垂直方向偏振光经第二偏振分光器反射后由第一接收端的光电探测器接收。
2.根据权利要求1所述的一种单纤双向收发模块组件，其特征在于：所述发射端、第一和第二接收端的光信号是预定波长间隔的两种波长信号，且波长间隔能够根据应用要求而进行调整；当该波长间隔为零时，所述的单纤双向收发模块组件即单波长单纤双向收发模块组件。
3.根据权利要求1所述的一种单纤双向收发模块组件，其特征在于：所述第一和第二接收到的光电探测器输入的两个偏振态输入光对应的光电探测器的信号,能够按光电流并联叠加，或按电压信号串联叠加，或按跨阻变换处理后的信号进行叠加。
4.根据权利要求1所述的一种单纤双向收发模块组件，其特征在于：在大接收角的情况下,采用偏振分光器,在小接收角的情况下，所述偏振分光器采用偏振分光片代替；所述偏振分光片为45°放置或布鲁斯特角度放置。
5.根据权利要求1所述的一种单纤双向收发模块组件，其特征在于：光信号输入输出过程为双透镜平行光耦合或单透镜汇聚光耦合，具体即：
对于所述发射端，直接通过一个耦合透镜把发射的光信号汇聚耦合进输入输出端或把发射的光信号经一个透镜准直输出，在输入输出端再通过另一个耦合透镜耦合进入输入输出端；
对于所述第一和第二接收端，即改变光电二极管的接收位置与其耦合透镜的距离。
6.一种单纤双向收发模块组件，其特征在于：包括发射端、接收端、输入输出端和光学组件；所述的光学组件包括第一偏振分光器、第二偏振分光器和磁环，所述磁环包括波片和磁旋光片，所述输入输出端和第二偏振分光器之间，还设置有一退偏器件；
由所述发射端的激光二极管发出的偏振光束经第一偏振分光器、波片、磁旋光片、第二偏振分光器及退偏器件后由输入输出端的光纤接收；由所述输入输出端的光纤输入任意偏振态光束，其中的垂直方向偏振光经退偏器件及第二偏振分光器反射后由接收端的光电探测器接收。
7.根据权利要求6所述的一种单纤双向收发模块组件，其特征在于：在大接收角的情况下,采用偏振分光器,在小接收角的情况下，所述偏振分光器采用偏振分光片代替；所述偏振分光片为45°放置或布鲁斯特角度放置。
8.根据权利要求6所述的一种单纤双向收发模块组件，其特征在于：光信号输入输出过程为双透镜平行光耦合或单透镜汇聚光耦合，具体即：
对于所述发射端，直接通过一个耦合透镜把发射的光信号汇聚耦合进输入输出端或把发射的光信号经一个透镜准直输出，在输入输出端再通过另一个耦合透镜耦合进入输入输出端；
对于所述接收端，即改变光电二极管的接收位置与其耦合透镜的距离。
9.根据权利要求6所述的一种单纤双向收发模块组件，其特征在于：当第一偏振分光器和第二偏振分光器夹角为45°时，所述第一偏振分光器及第二偏振分光器和磁旋光片，构成一个自由空间隔离器，对发射端的激光二极管起到提高抗回损的保护作用。
10.根据权利要求7所述的一种单纤双向收发模块组件，其特征在于：当第一偏振分光器采用偏振片代替，所述偏振片构成一个自由空间隔离器，对发射端的激光二极管起到提高抗回损的保护作用。
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