CN106291838A - 一种提高bosa器件隔离度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高BOSA器件隔离度的方法，该方法包括以下步骤：1)偏振光源发出发射光；2)发射光以偏振分光片允许通过的偏振方向透过偏振分光片，并进入插针；3)发射光达到插针的表面和系统中能够反射的光部位时，形成反射光；4)反射光返回到偏振分光片，由于反射光的偏振方向相对于发射光的偏振方向改变明显，偏振分光片不允许反射光通过，将反射光进行隔离；偏振光源、偏振相关分光片等元器件技术成熟，成本低，体积小，易于批量生产。

Description

一种提高BOSA器件隔离度的方法

【技术领域】

本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种提高BOSA器件隔离度的方法。

【背景技术】

光纤到户在中国起步晚，但是发展快，随着对高清视频、网络游戏等网络信息需要量的加大，用户对接入带宽的要求越来高，特别是在中国提出4G网络后光纤通信已快速增长进入方方面面如家用、交通、电子商务等，宽带已成为接入网已成为现代通信的重要特征。无源光网络(Passive optical network,PON)接入已成熟，IEEE 802.3 G984.2，G652，MIL-STD-883E，GR-468-Core等协议已对各性能参数，可靠性要求做了详细的说明，而价格、传输能力等将成为主要的考虑对象，目前，在民用光纤通信网中，多采用BOSA(Bi-Directional Optical Sub-Assembly,光接收组件)器件用于光信号的发射和接收，其具有信号传输速率高、结构简单、集成度高、体积小、成本低、便于生产等优点，因而BOSA器件在民用光纤通信中占大比例。

BOSA器件中，一般采用分光片将发射信号和接收信号分开,一路透射一路反射，其分光片不具有偏振相关性，无隔离作用，采用隔离器隔离系统中的反射光，如图1所示。光源发出的发射光经过隔离器、普通分光片，射入插针。器件接收光由插针引入，其波长与入射光不同，分光片不允许其透过，将其以一定角度反射出去，经滤波片滤波后，为光探测器所接收。如中国专利CN201510718826“一种双向波长可调BOSA器件”，光路与此类似，采用分光片将发射光信号和接收光信号分开，分光片不起隔离作用，采用隔离器隔离系统中的反射光。

在整个光通信系统中，半导体激光器及光放大器等对来自连接器、熔接点、滤波器等的反射光非常敏感，并导致性能恶化。因而系统中必须添加能够减弱甚至消除反射光的元器件，来提高系统的性能。对于BOSA器件而言，半导体激光器对反射光非常敏感，必须在其光路上增加一个只允许光单向通过的元器件，允许入射光通过，但是不允许系统中反射回来的回波通过的器件，即提供较好的隔离度。目前，BOSA器件中通常采用光隔离器来提供隔离度。光隔离器主要利用磁光晶体的法拉第效应，磁场改变偏振光的偏振方向。对于正向入射的信号光，通过起偏器后成为线偏振光，法拉弟旋磁介质与外磁场一起使信号光的偏振方向右旋45度，并恰好使低损耗通过与起偏器成45度放置的检偏器。对于反向光，出检偏器的线偏振光经过放置介质时，偏转方向也右旋转45度，从而使反向光的偏振方向与起偏器方向正交，完全阻断了反射光的传输。在BOSA器件的半导体激光器前面加光隔离器固然可以提供较好的隔离度，但是增加了BOSA器件的元件数，增大了BOSA器件的体积，同时还存在磁性减弱导致隔离失效的风险。

【发明内容】

有鉴于此，为克服现有技术的不足，本发明提供一种提高BOSA器件隔离度的方法，能够提高BOSA器件的隔离度，简单易于产业化，且成本低廉。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种提高BOSA器件隔离度的方法，包括以下步骤：

1)偏振光源发出发射光；

2)发射光以偏振分光片允许通过的偏振方向透过偏振分光片，并进入插针；

3)发射光到达插针的表面和系统中能够反射的光部位时，形成反射光；

4)反射光返回到偏振分光片，由于反射光的偏振方向相对于发射光的偏振方向改变明显，偏振分光片不允许反射光通过，将反射光进行隔离。

进一步，所述偏振光源在BOSA器件中作为发射光源使用，所述偏振光源发出的光为偏振方向一定的线偏振光。

进一步，所述偏振分光片能够将发射光信号和接收光信号分开。

进一步，所述偏振分光片对光的偏振方向非常敏感。

进一步，所述偏振分光片按照设计的偏振方向制作完成后，只允许与设计的偏振方向相同的光通过，与设计的偏振方向不同的光则不能通过。

本发明的有益效果为：偏振光源、偏振相关分光片等元器件技术成熟，成本低，体积小，易于批量生产。

1)本发明专利的关键元器件，如偏振相关分光片，发射偏振光的光源等，多年来就已经批量生产，其技术为业内熟知，使得该方法可实现性强，便于产业化。

2)本发明专利的关键元器件，如偏振相关分光片，发射偏振光的光源等，其制作平台及工艺已经非常成熟，市场成开放竞争状态，利于控制成本。

3)本发明专利采用的偏振相关分光片，偏振方向和偏振相关性可以根据需求设计，同时分光片体积小，使用灵活。

4)本发明专利提出的提高BOSA器件隔离度的方法，可以广泛运用于各类BOSA器件中，用于改进，提升其隔离度，甚至减少元器件如隔离器的使用，简化结构，节省成本。

5)本发明专利提出的提高BOSA器件隔离度的方法，对于市场上主流BOSA器件，无需进行大的结构上的改动，即可达到提高器件隔离度的效果。

【附图说明】

图1为现有技术存在的一般BOSA分光片分光示意图；

图2为本发明一种提高BOSA器件隔离度的方法的运用示意图；

图3为本发明实施例中偏振光入射、反射、折射时的P，S分量示意图；

图4为本发明实施例中发射光的振动方位角β随入射光入射角θ₁变化示意图；

图5为本发明实施例中偏光分光片隔离发射光示意图。

其中，1、偏射光源；3、光探测器；4、偏振分光片；5、滤光片；6、插针；7、发射光；8、发射光。

【具体实施方式】

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。

实施例1

如图2所示，一种提高BOSA器件隔离度的方法，包括偏振光源1、光探测器3、偏振分光片4、滤光片5和插针6。本实施例中以EML为偏振光源1，EML发出线偏振光，即发射光7，其偏振方向与偏振分光片4允许通过的偏振方向一致，故发射光7能够透过偏振分光片4进入插针6中。

当发射光7到达插针6的表面和系统中可反射的光部位时，会形成发射光7，并最终返回到偏振分光片4。由于偏振光入射到光介质表面时，会发生反射和折射，如图3所示，设2种介质的折射率分别为为n₁和n₂，入射角为θ₁，反射角为θ₂，折射角为θ₃。一般可以将入射光波的电矢量分解为垂直于入射面的S分量和平行于入射面的P分明。相应地，入射光、反射光、折射光的S分量和P分量分别表示为E_s和E_p，R_s和R_p，D_s和D_p，方向如图3。根据菲涅尔公式，有：

$\frac{Rs}{Es}=-\frac{sin({\mathrm{\θ}}_1-{\mathrm{\θ}}_3)}{sin({\mathrm{\θ}}_1+{\mathrm{\θ}}_3)}---\left(1\right)$

$\frac{R_p}{E_p}=\frac{tan({\mathrm{\θ}}_1-{\mathrm{\θ}}_3)}{\tan ({\mathrm{\θ}}_1+{\mathrm{\θ}}_3)}---\left(2\right)$

$\frac{D_s}{E_s}=\frac{2{\mathrm{cos\θ}}_1{\mathrm{sin\θ}}_3}{sin({\mathrm{\θ}}_1+{\mathrm{\θ}}_3)}---\left(3\right)$

$\frac{D_p}{E_p}=\frac{2{\mathrm{cos\θ}}_1{\mathrm{sin\θ}}_3}{sin({\mathrm{\θ}}_1+{\mathrm{\θ}}_3)\cos ({\mathrm{\θ}}_1-{\mathrm{\θ}}_3)}---\left(4\right)$

线偏振光的振动方向与入射面的夹角称为振动方位角，设入射光的振动方位角为α，反射光的振动方位角为β，根据定义有：

$\frac{E_s}{E_p}=tan\mathrm{\α}---\left(5\right)$

$\frac{R_s}{R_p}=tan\mathrm{\β}---\left(6\right)$

由公式(1)～(6)可得

$tan\mathrm{\β}=\frac{R_s}{R_p}=\frac{cos({\mathrm{\θ}}_1-{\mathrm{\θ}}_3)}{\cos ({\mathrm{\θ}}_1+{\mathrm{\θ}}_3)}tan(-\mathrm{\α})---\left(7\right)$

一般情况下，cos(θ₁-θ₃)≠cos(θ₁+θ₃)，所以反射光的振动方位角β和入射光的振动方位角α不相等，即偏振方向发生了变化。假设，入射光由空气入射玻璃，即n₁＝1，n₂＝1.5时，当入射光振动方位角α一定时，据式(7)可得出反射光的振动方位角β随入射光入射角θ1变化情况如图4所示。由图4可知，在入射光振动方位角α不变的情况下，反射光的振动方位角β随入射光入射角θ1的变化而明显改变，即反射光的偏振方向相对于入射光明显改变。

如图5所示，当发射光7达到偏振分光片4时，因其偏振方向与偏振分光片4允许通过的偏振方向一致，发射光7可透过分光片4，当反射光8到达分光片4的表面时，因其偏振方向已明显改变，分光片4不允许反射光8通过，将反射光8隔离，故整个BOSA器件的隔离度得到提升。偏振分光片4的制造精度可以控制，即容许的偏振角度误差可控，当其偏振角度误差较小时，整个BOSA器件的偏振相关分光片提供的隔离度较高，能够完全替代隔离器的作用，即便偏振分光片4的制造精度较差，偏振角误差偏大时，偏振分光片4也可以起到部分隔离作用，提高整个BOSA器件的隔离度。

其中，偏振光源1在BOSA器件中作为发射光源使用，发出的光为线偏振光，偏振方向一定。本发明中偏振光源1为DFB(Distributed Feed Back，分布反馈激光器)或EML(Electro-absorption modulated laser，调制激光器)。这些激光器发出的光为单一方向的线偏振光，能够起到提高隔离度的作用。

偏振分光片4，与一般BOSA器件使用的分光片不同，目前，市场上BOSA器件采用的分光片大部分是偏振不相关的，即光波能否通过分光片与光的偏振态无关。本发明中所采用的分光片，为偏振分光片，即仅允许偏振方向与设计偏振方向相同的线偏振光通过，而其他的光无法通过。偏振分光片4设计成仅允许与BOSA器件选用的偏振光光源的光通过而隔离其他光。因偏振光经反射后，偏振方向会有所变化，而偏振分光片4对光的偏振方向非常敏感，按照设计的偏振方向制作完成之后，只允许与偏振方向相同的偏振光通过，而与其偏振方向不同的偏振光则不能通过。故反射光8无法通过分光片，被分光片隔离开来，整个BOSA器件的隔离度得到提升。

以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (5)

1.一种提高BOSA器件隔离度的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)偏振光源发出发射光；

2)发射光以偏振分光片允许通过的偏振方向透过偏振分光片，并进入插针；

3)发射光达到插针的表面和系统中能够反射的光部位时，形成反射光；

4)反射光返回到偏振分光片，由于反射光的偏振方向相对于发射光的偏振方向改变明显，偏振分光片不允许反射光通过，将反射光进行隔离。

2.根据权利要求1所述的一种提高BOSA器件隔离度的方法，其特征在于：所述偏振光源在BOSA器件中作为发射光源使用，所述偏振光源发出的光为偏振方向一定的线偏振光。

3.根据权利要求1所述的一种提高BOSA器件隔离度的方法，其特征在于：所述偏振分光片能够将发射光信号和接收光信号分开。

4.根据权利要求1所述的一种提高BOSA器件隔离度的方法，其特征在于：所述偏振分光片对光的偏振方向非常敏感。

5.根据权利要求1所述的一种提高BOSA器件隔离度的方法，其特征在于：所述偏振分光片按照设计的偏振方向制作完成后，只允许与设计的偏振方向相同的光通过，与设计的偏振方向不同的光则不能通过。