CN104422989A

CN104422989A - 光组件、光隔离器组件和光发射系统

Info

Publication number: CN104422989A
Application number: CN201310376995.7A
Authority: CN
Inventors: 徐成植; 王磊; 周小平; 林华枫
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2013-08-26
Filing date: 2013-08-26
Publication date: 2015-03-18
Anticipated expiration: 2033-08-26
Also published as: CN104422989B

Abstract

本发明实施例提供了一种光组件、光隔离器组件和光发射系统，均包括:第一波导结构、第二波导结构和耦合于第一波导结构与第二波导结构之间的法拉第旋转器膜;第一波导结构和第二波导结构的每一个包括:第一波导层、第二波导层和波导限制层，其中，第一波导层落在第二波导层覆盖范围内；从第一波导结构到法拉第旋转器膜的第一方向上，第一波导结构的第一波导层的第一端面逐渐减小，第一端面垂直于第一方向;从第二波导结构到法拉第旋转器膜的第二方向上，第二波导结构的第一波导层的第二端面的波导宽度逐渐减小，第二端面垂直于第二方向。

Description

光组件、光隔离器组件和光发射系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种光组件、光隔离器组件和光发射系统。

背景技术

光隔离器作为一种光器件在光通信系统中有着广泛的应用，它能够防止光路中由于各种原因产生的后向传输光对光源或者光路系统产生的不良影响。

光隔离器能够对光的传输方向进行限制，使光只能单方向传输，即允许光在一个光路方向通过而阻止光在相反光路方向通过的光器件，通常将允许光通过的光路方向称作光隔离器的正向传输方向。因此，通过光传输介质回波反射的光能够被光隔离器很好的隔离，提高光传输效率。

现有的一种光隔离器，采用两个马赫-曾德尔干涉仪结构。这两个马赫-曾德尔干涉仪起偏器和检偏器。参考图1所示，正向传输波130可包括具有电场(E场)的水平偏振面(Ex)和垂直偏振面(Ey)的部分。偏振器105是一个马赫-曾德尔干涉仪，其将两个偏振面Ex、Ey部分分离，即使基本上整个Ex部分通过端口P2，以及使整个Ey部分基本上导向端口P5。当正向传输波130的Ex部分通过非互易旋转器110时，正向传输波130的E场相对于x轴旋转+45度。沿着光隔离器的正向传输方向，正向传输波130通过互易旋转器115传输时，正向传输波130的E场相对于x轴旋转-45度，以将偏振面返回至Ex面。偏振器120是一个马赫-曾德尔干涉仪，配置为使在端口P3接收的具有Ex偏振面的入射波通过端口P4，正向传输波130在端口4输出。在偏振器120的端口P3接收的正向传输波130的任何残留的Ey部分被导向端口P8，因此，Ey部分与Ex部分分离。采用这种结构的光隔离器，损失了正向传输波130的Ey部分，插入损耗高。

发明内容

本发明实施方式提供一种光组件、光隔离器组件和光发射系统，解决了现有技术光器件小型化困难、插入损耗高等问题。

根据本发明的一方面，一种光组件包括:第一波导结构、第二波导结构和耦合于第一波导结构与第二波导结构之间的法拉第旋转器膜;第一波导结构和第二波导结构的每一个包括:第一波导层、第二波导层和波导限制层，其中，第一波导层落在第二波导层覆盖范围内；从第一波导结构到法拉第旋转器膜的第一方向上，第一波导结构的第一波导层的第一端面逐渐减小，第一端面垂直于第一方向;从第二波导结构到法拉第旋转器膜的第二方向上，第二波导结构的第一波导层的第二端面的波导宽度逐渐减小，第二端面垂直于第二方向。

根据本发明的另一方面，一种光隔离器组件，包括:

第一偏振器单元，用于将多路光的每一路光分成两束正交的偏振光，并输出每一路光分成的两束正交的偏振光;

耦合到第一偏振器单元的法拉第旋转器单元，所述法拉第旋转器单元包含上述光组件;

耦合到法拉第旋转器单元的半波片单元;

耦合到半波片单元的第二偏振器单元，用于将输入的每一路的两束正交的偏振光合成一路光。

根据本发明另一方面，一种光发射系统，包括激光器阵列，耦合到激光器阵列的上述光隔离器组件。

根据本发明另一方面的光发射系统可以包含无源光网络媒体接入控制模块，其耦合到所述激光器阵列并用于将多组用户的数据提供给激光器阵列以便将多组用户的数据分别调制到多路下行光信号中。所述激光器阵列提供多个不同波长，所述无源光网络媒体接入控制模块基于时分复用和波分复用方式将多组用户的数据通过激光器阵列进行调制，其中，同一组用户的数据以时分复用方式传输，不同组用户的数据以波分复用方式传输。

采用本发明实施方式提供的方案，结构简单，有利于小型化。可以基于平面波导技术，便于半导体加工，而且正向损耗低，在应用于隔离器和光发射系统中，获得良好的隔离性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为现有技术基于马赫-曾德尔干涉仪的隔离器;

图2为本发明实施例提供的光隔离器的结构示意图；

图3A为本发明实施例提供的法拉第旋转器的俯视示意图；

图3B为本发明实施例提供的光组件的剖面示意图；

图4A为本发明实施例提供的光组件的又一结构示意图；

图4B为本发明实施例提供的光组件的三维结构示意图；

图5为本发明实施例提供的多路光组件的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的通信系统的结构示意图；

图7A为本发明实施例提供的多路光组件的另一种结构示意图；

图7B为本发明实施例提供的多路光组件的另一种结构示意图；

图8为本发明实施例提供的又一通信系统的结构示意图。

具体实施方式

为便于理解，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

图2为一个示例，根据本发明的一实施例，一种光隔离器组件200包括偏振器210(本文其它地方也称为第一偏振器)、法拉第旋转器(FaradayRotator)220、半玻片(Half-Wave Plate)230及偏振器240(本文其它地方也称为第二偏振器)。

根据本发明一实施例，偏振器210、法拉第旋转器220、半玻片230及偏振器240可以设置于基底250上。在基底250上还可以形成波导通路，包含用于传输光信号的多段波导211、213、315、217和219。光隔离器组件200可以耦合到激光器260以及光纤270。

偏振器210可作为偏振分束器，用于将一路输入光分成两束正交的偏振光输出，并输出分成的两束正交的偏振光。偏振器240作为偏振合束器，用于将输入的两束正交的偏振光合成一路光，并输出合成的光。偏振器210和偏振器240均可以包括偏振片或双折射晶体。

法拉第旋转器220是一种非互易性的偏振旋转元件，其能够将偏振光旋转一定角度。

半波片230是一种互易性的偏振旋转元件，可以对偏振光进行旋转。半波片又称为二分之一波片，其是一种晶片，能TM光(O光)和TE光(e光)之间的相位差等于π的奇数(即2k-1，k＝1，2，3，...)倍。

根据本发明一实施，偏振器210能够将入射光分成相互垂直的横电(Transverse Electric，TE)模式和横磁(Transverse Magnetic，TM)模式两个偏振模式的偏振光，将这两个偏振模式的偏振光分别称作TE光(或称E光)和TM光(或称O光)。这里，TE光和TM光是两束正交的偏振光。法拉第旋转器220能够将来偏振器210的偏振光旋转一定角度，如沿着光路P1方向看，TE光和TM光分别顺时针旋转45度角。法拉第旋转器220输出的TE光和TM光经过半波片230后，分别被逆时针旋转45度。

偏振器240，能够将半波片输出的TE光和TM光合成一束光。

非互易性和互异性是微波技术的用语。非互易性指电磁波在某物体中沿相反的两个方向传输会呈现不同的电磁损耗、相移等特性，这一种现象被称为非互易性。因而，光沿相反的两个方向经过非互易性的偏振旋转元件，偏振旋转方向相同(从同一个方向看)。互易性是指电磁波在某物体中沿相反的两个方向传输会呈现基本相同的电磁损耗、相移等特性，这一种现象被称为互易性。因而，光沿相反的两个方向经过互易性的偏振旋转元件，偏振旋转方向相反(从同一个方向看)。相应的，沿光路P1从偏振器240出射的光进入光纤，由光纤反射回来的光沿光路P2(与光路P1的方向相反)传播。由光纤中反射回来的光进入偏振器240，被分成两相互垂直的TE光、TM光(仍然在同一波导中传输，满足右手定则)。偏振器240输出的TE光和TM光进入半玻片230，半波片230分别将进入的TE光和TM沿着光路P2方向逆时针旋转45度。半波片230输出的TE光和TM光进入法拉第旋转器220，法拉第旋转器220将TE光和TM光沿着光路P2方向分别顺时针旋转45度。法拉第旋转器220沿光路P2输出的TE光和TM光进入偏振器210，原来的TE光和TM光分别变成TM光和TE光，由于偏振器210中折射率的差别，进入偏振器210的TM光和TE光向不同的方向折射，被进一步分开一个更大的角度，从而无法被合束成一路光。因此，反向的TE光和TM光基本上被隔离。根据本发明一实施例，法拉第旋转器220的俯视图和侧视图分别如图3A和3B所示。Z轴方向表示光隔离器中允许光通过的方向，即上文提到的光路P1方向。参考图3A，在本发明一实施例中，法拉第旋转器包括具有一定厚度的法拉第旋转器膜305，其耦合于第一波导结构300a和第二波导结构300b之间。第一波导结构300a和第二波导结构300b可以具有相同的结构，对称分布于法拉第旋转器膜305两侧。根据本发明一实施例，第一波导结构300a和第二波导结构300b之间的间隙(或槽)足以容纳法拉第旋转器膜305，即间隙的宽度L₃大于或等于法拉第旋转器膜305的厚度L₂。在一实施例中，法拉第旋转器膜305的厚度可以为450微米，间隙的宽度L₃可以为460微米。

第一波导结构300a包括第一波导层301a、第二波导层302a和波导限制层303a。波导结构300b包括第一波导层301b、第二波导层302b和波导限制层303b。第二波导层302a、302b分别设置于波导限制层303a、303b上，第一波导层301a、301b分别设置于第二波导层302a、302b上。第一波导层301a的波导宽度(即X轴方向波导宽度)沿着Z轴正向逐渐减小，如图3A所示，从W₁逐渐减小到W₀。第一波导层301b的波导宽度(即Y轴方向波导宽度)沿着Z轴正向逐渐增大，从W₀逐渐增大到W₁。第二波导层302a在图3A和3B的示例中，W₀的值为0。第二波导层302a的另一端面波导宽度W₃大于第一波导层301a的最小宽度W₀的某个合适的值，该值可以综合考虑光场模斑，例如，取大于光纤的模斑直径。图3A和3B中，a和b仅用于区别，在说明书其它部分不需要区别时可以没有a或b，如波导结构300、第一波导层301、第二波导层302和波导限制层303。

在本发明一实施例中，第一波导层301的折射率k1大于第二波导层302的折射率k2。波导折射率差可限制在0.75%到3%范围，即(1-k2/k1)或(k1/k2-1)在0.75%-3%范围内。第二波导层302的折射率k2大于波导限制层303的折射率k3，同样的，波导折射率差可限制在0.75%到3%范围内，即(1-k3/k2)或(k2/k3-1)在0.75%-3%范围内。

图3A和3B中的其它结构参数可以根据需要设计，一般满足W₁≤W₂≤W₃，W₁表示第一波导层301的最大宽度(即X轴方向的最大宽度)，W₂和W₃表示第二波导层302的宽度(即X轴方向的宽度)，W₄表示波导限制层303宽度(即X轴方向的宽度)。

根据本发明的实施例，第一波导层301上光随着波导宽度的减小会转移到第二波导层302。具体的，在第一波导层301a上沿着Z轴正方向传输的光会在第一波导层301a的末端限制不住而转移到第二波导层302a上。

波导限制层303可以用于限制光场，其采用的材料可以为二氧化硅。特别的，波导限制层303中二氧化硅的纯度可以不为100%，换句话说，波导限制层303可以根据需要掺杂一些其它材料或杂质。

图3A示意性给出了第一波导层301为锥形的结构，应当理解，第一波导层301不一定是尖角的结构。第一波导层301的最小波导宽度W₀可以用β*W1表示，β的取值为0≤β＜1，例如β的取值区间为0≤k≤0.15。第二波导层302可以被配置或制作或设计成具有一定波导宽度，以便扩展模斑，这样达到减小插入损耗的目的。例如，如3A示意性示出了具有均匀波导宽度的第二波导层302，其波导宽度可以大于或等于15μm。第二波导层302的波导宽度可以根据需要设计，例如大于或等于光纤模场直径。

根据本发明一实施例，第一波导层301的波导宽度W₁为6微米(μm)，最小波导宽度为0.5μm。从偏振器210出来的光进入第一波导结构300a的第一波导层301，由于第一波导层301的波导宽度从6μm逐渐变小到0.5μm，最终光在第一波导层301中限制不住，光就会向第二波导层302中转移，而第二波导层302其宽度可以做到15μm以上，从而使得模斑扩展到更大这样会大大减小衍射损耗可以使得插入450μm厚(即法拉第旋转器膜305的Z轴宽度L₂)的FR膜后其损耗降低到1.3dB。

根据本发明一实施例，第二波导层可以是均匀宽度的条带波导，即W₂＝W₃。本发明实施例对W₂、W₃和W₄的参数没有特别限制，只需要满足第一波导层落在第二波导层覆盖范围内，波导限制层足以限制光场。

图4A为本发明法拉第旋转器另一示例。图4A所示的法拉第旋转器的结构和图3A所示结构基本相同，区别在于图4A的第一波导层301a′和301b′上设置有光栅结构。该光栅结构可为可变占空比的结构，例如光栅周期为5μm，占空比从90%变化到10%。其中，占用比的变化可以是线性的。采用图4A所示的结构，可以进一步为了减小整个导模转移结构的尺寸，例如第一波导层301a’的长度小于第一波导层301a的长度。例如，采用此结构在波长为980nm到1700nm范围内，第一波导层301a的长度3000μm减小，第一波导层301a’的长度可以为2000μm。图4B为图4A的三维结构示意图。图3A和图3B的三维结构图与图4B类似。

图5是根据本发明实施例的光组件的示例。参考图5，根据本发明一实施例的光隔离器组件500，包含多路光波导以提供多条光路P51、P52、P53和P54。在光路上分别设置有第一偏振器单元510、法拉第旋转器单元520、半波片单元530、第二偏振器单元540。在光路P51、P52、P53和P54方向上，第一偏振器单元510将每一路光分成相互垂直的TE光和TM光(仍在统一波导中传输，满足右手定则)。偏振器单元510可以提供多个分立的偏振器，分别对应一路光波导;在另一个实施例中，第一偏振器单元510可以是一个偏振平面，可以统一加工成型，降低安装难度和成本。法拉第旋转器单元520将进入其内的每一路波导的TE光和TM光分别沿光路方向顺时针旋转45度。半波片单元530将进入其内的每一路波导的TE光和TM光分别沿光路方向逆时针旋转45度。第二偏振器单元540将进入其内的每一路波导的TE光和TM光合成一束光。

图5所示的法拉第旋转器单元520是非互易性的偏振旋转元件，半波片单元530是互易性的偏振旋转元件。在本发明一实施例中，法拉第转转器单元520可以包含多个如图3A、3B，或图4所示的结构，每一个结构对应一路光波导。

参考图5，光隔离器组件500耦合到激光器阵列560，每一个通道对应激光器阵列560的多个激光器的一个。光隔离器组件500另一端可以耦合到光纤阵列570。采用图5所示的光发射系统具有体积小、插入损耗低、隔离度高的效果。

图6所示为本发明实施例提供的通信系统的一个示例。通信系统600示意性显示了一个无源光网络系统，包括:光线路终端(Optical Line Terminal，OLT)620和光网络单元(Optical Network Units，ONUs)640。

如图6所示，OLT620包括OLT媒体访问控制(Media Access Control，MAC)模块621，发送光组件(Transmitter Optical Sub-assembly，TOSA)622，接收光组件(Receiver Optical Sub-assembly，ROSA)626，波分复用-解复用器624。OLT MAC模块621是一种PON MAC模块，进行PON MAC层处理，例如上行PONMAC层解析、下行PON MAC层成帧、PON MAC层控制等功能。OLT MAC模块621产生4路下行电信号。TOSA622耦合于OLT MAC模块621，将来自OLT MAC模块621的4路下行电信号转换成4路下行光信号，其中，4路光信号具有各自不同的光波长。波分复用-解复用器624用于实现光信号分离。其中，将下行4路光信号复用到光分配网650的主干光纤652。在上行方向，波分复用-解复用器624将光分配网650的主干光纤652的上行光信号从4个端口输出，其中，4个端口耦合到ROSA626的4个接口。ROSA626包含4个光接收机，分别接收4路上行光信号。波分复用-解复用器624可以包含4个独立的三端口波分复用-解复用元件，每一个元件的分别对应一路下行传输和一路上行传输。

根据本发明一实施例，TOSA622的每一路下行光信号的速率约为10吉比特(G是吉比特简称)。参考图6，4路下行光信号由TOSA622的4个10G激光二极管(Laser Diode，LD)产生。

参考图6，TOSA622包含光集成波导623。光集成波导623上设置有光隔离器。根据本发明一实施例，光集成波导623的光隔离器的结构为图5所示的结构。本发明实施例一实施例的TOSA622为能够提供4路下行光传输信号的多路TOSA，此多路TOSA相比于传统的单路TOSA可以既减小插入损耗，而且大大减小整个模块的尺寸和减小整个系统的成本。

参考图6，ROSA626的每一个光接收机都是2.5G突发接收机，用以接收速率约为2.5G的上行突发光信号。

参考图6，光分配网络650包括主干光纤652、分支光纤656和光分支器654。根据本发明一实施例，主干光纤652的光纤路数为4，可以通过多个光分支器654连接到各自的ONUs。每一路主干光纤可以连接一个光分支器，光分支器654能够将下行光信号进行功率分割以分多路光信号。光分支器654能够将多个分支光纤654的上行光合成到主干光纤652。

参考图6，ONUs640可以通过光分配网络650耦合到OLT620。每一个ONU640包括光接收机642，光发射机646和ONU MAC模块641以及光接口模块643。光接口模块643是一个双工器件，其包括至少三个端口。光接口模块643能够将来自第一端口的下行光信号从第二端口输出以提供给光接收机642，并将来自第三端口的上行光信号通过第一端口输出，其中，第三端口耦合到光发射机646。光接收机642用于将下行光信号转换成下行电信号用以提供给ONUMAC模块641。光发射机646用于将来自ONU MAC模块641的上行电信号转换成上行光信号。ONU MAC模块641是一种PON MAC模块，进行PON MAC层处理，例如上行PON MAC层成帧、下行PON MAC层解析、PON MAC层控制等功能。在本发明一实施例中，光接收机642为10G接收机，光发射机为2.5G突发发射机。本发明一实施例中，光接口模块643、光发射机646和光接收机642可以形成双向光组件。

图7A为本发明一实施例提供的多路TOSA的结构示意图。图7A和图5相比，相同编号的模块具有相同的功能，在此不再赘述。参考图7A，光隔离器组件500a和光隔离器组件500相比，第二偏振器单元540与光合成器单元580耦合，光合成器单元580将第二偏振器单元540输出多路光合成为一路光以输出，即光合成器单元580的多个输入端耦合到第二偏振器单元540的多个输出。采用图7A所示的结构比图5插入损耗更低、结构更紧凑。图7A所示的TOSA适合于双纤双向的无源光网络系统。图7B为本发明又一实施例提供的多路TOSA的结构示意图。参考图7B，在激光器阵列560和第一偏振器单元510b之间耦合光合成器单元580b。光合成器单元580b将激光器阵列560输出多路光合成为一路光以输出给偏振器单元510b，即光合成器580b的多个输入端耦合到激光器真理560的多个输出，以及光合成器单元580b的输出端耦合到第一偏振器单元510b的输入端。

图7B和图5相比，相同数字编号的模块具有基本相同的功能，允许尺寸和/或其中包含的元件的数量的差异，在此不再赘述。参考图7A，光合成器单元580b耦合于激光器阵列560和偏振器单元510b之间，光合成器单元580b将激光器阵列560输出多路光合成为一路光以输出给偏振器单元510b。法拉第旋转器单元520b可以包含如图3A和3B，或图4A所示的结构，其中，所包含的上述结构的数量可以比法拉第旋转器单元520包含的少。偏振器单元510b、半波片单元530b和偏振器单元540b完成的功能分别与图7A中偏振器单元510、半波片单元530和偏振器单元540相同，但可以具有更小的尺寸，进一步减小模块的尺寸和加工复杂度。图7B的法拉第旋转器单元图7A所示的TOSA适合于双纤双向的无源光网络系统。

图8为本发明另一实施例提供的通信系统的示例。通信系统800示意性显示了一个无源光网络系统，包括:OLT820和ONUs840。

与图6类似，OLT820包括OLT MAC模块821，TOSA822，ROSA826，波分复用-解复用器824。OLTMAC模块821是一种PON MAC模块，进行PON MAC层处理，例如上行PON MAC层解析、下行PON MAC层成帧、PON MAC层控制等功能。OLT MAC模块821产生4路下行电信号。TOSA822耦合于OLT MAC模块821，将来自OLT MAC模块821的4路下行电信号转换成4路下行光信号，并将4路下行光信号复用成一路输出。波分复用-解复用器824用于实现光信号分离。其中，将下行光信号复用到光分配网850的主干光纤852。在上行方向，波分复用-解复用器824将光分配网850的主干光纤852的上行光信号输出给ROSA826的解复用器(Demultiplexer，简称DEMUX)825，其中，解复用器825将多路信号进行波长分离，将分离的多个不同波长的光信号输出给各自的光接收机。图8中，ROSA826包含4个光接收机，分别接收4路上行光信号。

光发射模块822的4路光信号可以具有各自不同的光波长，不同光波长可以分配给不同组用户，从而以波分复用方式传输不同组用户的数据。每一个波长上允许以时分复用的方式传输同一组用户的数据。其中，每一个用户可以关联或绑定到一个ONU上。如图8所示，一个或多个ONUs的数据，至少一个波长上允许传输多个ONUs的数据。相应的，OLT MAC模块821可以是时间波长分复用模式的OLT MAC模块，即基于时分复用和波分复用方式，将多组用户(ONUs)的数据通过激光器阵列进行调制，其中同一组用户的数据以时分复用的方式传输，不同组用户(ONUs)的数据以波分复用方式传输。OLT820可基于ONU注册过程进行波长分配。OLT820也可根据ONUs840的带宽需求在各自分配的波长上分配带宽以用作上行传输。上述波长分配和带宽分配可以是OLT MAC模块821实现，也可以是耦合到OLT MAC模块821的一个或多个分配模块实现。上述一个或多个分配模块可以是具有资源计算和控制功能的处理器。

在本发明一实施例中，TOSA822的每一路下行光信号的速率约为10G。参考图8，4路下行光信号由TOSA822的4个10GLD产生。

参考图8，TOSA822包含光复用器823。光复用器823上设置有光隔离器。根据本发明一实施例，光复用器823的结构为图7A或7B所示的结构。本发明实施例一实施例的TOSA822为能够提供4路下行光传输信号的多路TOSA，此多路TOSA相比于传统的单路TOSA可以既减小插入损耗，而且大大减小整个模块的尺寸和减小整个系统的成本。

参考图8，ROSA826的每一个光接收机都是2.5G突发接收机，用以接收速率约为2.5G的上行突发光信号。ROSA826包含解复用器(Demultiplexer，简称DEMUX)825，用于将包含多波长的一路上行光信号的波长进行分离，分别输出多路单波长上行光信号。

参考图8，ONUs840可以通过光分配网络850耦合到OLT820。每一个ONU840包括光接收机842，光发射机846和ONUMAC模块841以及光接口模块843。光接口模块843是一个双工器件，其包括至少三个端口。光接口模块843能够将来自第一端口的下行光信号从第二端口输出以提供给光接收机842，并将来自第三端口的上行光信号通过第一端口输出，其中，第三端口耦合到光发射机846。光接收机842用于将下行光信号转换成下行电信号用以提供给ONUMAC模块841。光发射机846用于将来自ONU MAC模块841的上行电信号转换成上行光信号。ONU MAC模块841是一种PON MAC模块，进行PON MAC层处理，例如上行PON MAC层成帧、下行PON MAC层解析、PON MAC层控制等功能。在本发明一实施例中，光接收机842为10G可调接收机，光发射机为2.5G突发发射机。根据本发明一实施例，光接口模块843、光发射机846和光接收机842可以形成双向光组件。

参考图8，光分配网络850包括主干光纤852、分支光纤856和光分支器854。根据本发明一实施例，主干光纤852可以支持单纤双向光传输。光分支器854为1×64的无源光器件，能够将下行光信号分成64路光，并将多个分支光纤854的上行光合成到主干光纤852。

根据本发明一实施例，在ONU中也可包含如图2所示的光隔离器组件200，其中光隔离器组件200可以耦合到ONU的光发射机的输出端。参考图6，光隔离器组件200可耦合到光发射机646的输出端(图未示出)。参考图8，光隔离器组件200可耦合到光发射机846的输出端(图未示出)。

另外，说明书通篇中提到的“光路”可以替换成“光通道”，相应的，“多路”可以替换成“多通道”。图5、图6、图7A、7B和图8中显示的光路数量4仅为一个示例，光路数量也可以是其它大于或等于2的整数值。

应当理解，本发明实施例中图2、3A、3B、4A和4B等仅为示意。特别的，其中的尺寸可以不是等比例显示，例如，图中Z轴和X轴的比例可以不为1。

上文提到的波导均可以采用平面光波导电路(Planar Lightwave Circuit，PLC)实现。本发明实施例提供的各种光组件，解决在PLC中插入法拉第旋转器膜的长期困扰。本发明实施例提供的方案，工艺简单，可以采用PLC工艺，不需要三维加工，而且器件组装成本低。

另一方面，采用本发明实施例提供的多路光组件，实现多路共享光隔离器多通道TOSA，采用该方案的TOSA为小型化、低成本、组装简易化提供给了保障。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种光组件，其特征在于，包括:

第一波导结构(300a)、第二波导结构(300a)和耦合于第一波导结构(300a)与第二波导结构(300b)之间的法拉第旋转器膜(305);

第一波导结构(300a)和第二波导结构(300b)的每一个包括:第一波导层(301a，301b，301a’，301b’)、第二波导层(302a，302b)和波导限制层(303a，303b);

第一波导层(301a，301b，301a’，301b’)落在第二波导层(302a，302b)覆盖范围内;

从第一波导结构(300a)到法拉第旋转器膜(305)的第一方向上，第一波导结构(300a)的第一波导层的第一端面逐渐减小，第一端面垂直于第一方向;

从第二波导结构(300b)到法拉第旋转器膜(305)的第二方向上，第二波导结构(300b)的第一波导层的第二端面的波导宽度逐渐减小，第二端面垂直于第二方向。

2.根据权利要求1所述的光组件，其特征在于，包括:第一波导结构(300a)和第二波导结构(300b)对称放置于法拉第旋转器膜(305)两侧。

3.根据权利要求1或2所述的光组件，其特征在于，包括:第二波导层(302a，302b)与法拉第旋转器膜(305)耦合的端面的波导宽度大于等于光纤模场直径。

4.根据权利要求1至3任一项所述的光组件，其特征在于，第一波导结构(300a)的第一波导层(301a’)包含光栅结构，第二波导结构(300b)的第一波导层(301b’)包含光栅结构。

5.根据权利要求1至4任一项所述的光组件，其特征在于，包括:

第一偏振器，第二偏振器，半波片;

第一偏振器耦合于第一波导结够的输入;

半波片耦合于第二波导结构的输出；

第二偏振器耦合于半波片。

6.根据权利要求5所述的光组件，其特征在于，进一步包括:

光合成器单元(580b)，其输出端口耦合于所述第一偏振器，用于将多路光信号耦合到第一偏振器。

7.根据权利要求5所述的光组件，其特征在于，包括:

激光器，耦合于第一偏振器的输入。

8.根据权利要求6所述的光组件，其特征在于，包括:

激光器阵列，耦合于光合成器单元(580b)的输入。

9.一种光隔离器组件，其特征在于，包括:

第一偏振器单元(510)，用于将多路光的每一路光分成两束正交的偏振光，并输出每一路光分成的两束正交的偏振光;

耦合到第一偏振器单元的法拉第旋转器单元(520)，所述法拉第旋转器单元(520)包含多个如权利要求1至4任一项所述的光组件;

耦合到法拉第旋转器单元的半波片单元(530);

耦合到半波片单元的第二偏振器单元(540)，用于将输入的每一路的两束正交的偏振光合成一路光。

10.根据权利要求9所述的光隔离器组件，其特征在于，进一步包括:光合成器单元(580)，其多个输入端口耦合于第二偏振器单元，用于将第二偏振器单元的多路光信号耦合输出。

11.一种光发射系统，其特征在于，进一步包括:激光器阵列，如权利要求9或10所述的光隔离器组件，耦合到激光器阵列。

12.根据权利要求11所述的光发射系统，其特征在于，进一步包括:无源光网络媒体接入控制模块，耦合到所述激光器阵列，用于将多组用户的数据提供给激光器阵列以便将多组用户的数据分别调制到多路下行光信号中。

13.根据权利要求12所述的光发射系统，其特征在于，所述激光器阵列提供多个不同波长，所述无源光网络媒体接入控制模块基于时分复用和波分复用方式将多组用户的数据通过激光器阵列进行调制，其中，同一组用户的数据以时分复用方式传输，不同组用户的数据以波分复用方式传输。