CN107742820A - 基于tap镀膜面的多通道激光器合波光学组件及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于TAP镀膜面的多通道激光器合波光学组件，其包括至少三个光信号，还包括至少一个将全部所述激光器产生的光信号合成为两路光信号的偏振光合束器组件，及将两路光信号合成为一路光信号的合束器组件。

Description

基于TAP镀膜面的多通道激光器合波光学组件及装置

技术领域

本发明属于光学领域，具体涉及一种基于TAP镀膜面的多通道激光器合波光学组件及装置，该发明可用于光通讯和光显示领域。

背景技术

将多通道激光器出光汇合成一路光信号进行传输的合波器，可以增加单路光纤的传输容量，满足高速高容量光传输激光器的设计要求。

当前，上述合波器可实现的技术方案包括：

1、基于薄膜滤光片方案的合波器，如图2所示。缺点是：与波长相关，成本较高，体积大，光路不等。

2、基于阵列波导光栅（AWG）方案或平面波导（PLC）的合波器，如图3所示。其缺点是：加工工艺复杂，与波长相关，成本高，光学指标较差。

3、如专利文件（申请号CN103261935）所述方案，其缺点在于：每次合波后都会产生光信号能量损耗，最终每路光信号的能量损耗均在3dB以上。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供易大批量生产、成本低、且能量损耗小的一种基于TAP镀膜面的多通道激光器合波光学组件。

本发明的技术方案是提供一种基于TAP镀膜面的多通道激光器合波光学组件，其包括产生至少三个产生光信号的激光器，所述激光器产生的光信号均为偏振光，其特征在于：还包括至少一个将全部所述激光器产生的光信号合成为两路光信号的偏振光合束器组件，还包括一个合束器组件，所述合束器组件包括一个将所述偏振光合束器组件合成的两路光信号合成为一路光信号的TAP镀膜面。

优选的，所述偏振光合束器组件合成的两路光信号分别为第一合成光和第二合成光，所述第一合成光和第二合成光均包括一个或多个所述激光器产生的光信号；所述TAP镀膜面为一分光镀膜面，以将所述第一合成光在其上的反射光和所述第二合成光在其上的透射光合成为第三合成光。

优选的，其包括三个所述激光器：产生第一光信号的第一激光器、产生第二光信号的第二激光器和产生第三光信号的第三激光器；所述第一激光器与偏振光合束器组件之间设置一个将所述第一光信号的偏振态旋转90度的半波片，所述偏振光合束器组件被配置成将所述第一光信号和第三光信号合并为所述第一合成光。

优选的，还包括产生第四光信号的第四激光器；所述第二激光器与偏振光合束器组件之间设置一个将所述第二光信号的偏振态旋转90度的半波片，所述偏振光合束器组件被配置成将所述第二光信号和第四光信号合并为所述第二合成光；所述第一合成光和第二合成光均包括P光和S光。

优选的，所述偏振光合束器组件包括一个第一PBS膜和一个将所述第一光信号和第二光信号向所述第一PBS膜反射的第一反射面；所述第一PBS膜被配置成将所述第一光信号和第二光信号反射并将所述第三光信号和第四光信号透射，并将被所述第一PBS膜反射的第一光信号和被所述第一PBS膜透射的第三光信号组合成所述第一合成光，以及将被所述第一PBS膜反射的第二光信号和被所述第一PBS膜透射的第四光信号组合成所述第二合成光；所述第一反射面为全反射面或偏振反射面。

优选的，所述第一激光器、第二激光器、第三激光器和第四激光器与所述偏振光合束器组件之间均设置一准直透镜；还包括一接收所述第三合成光并向光纤传送的聚焦透镜。

优选的，所述合束器组件和所述聚焦透镜之间设置一隔离器或所述偏振光合束器组件和所述合束器组件之间设置至少一个隔离器。

优选的，所述合束器组件被配置成将所述第一合成光在所述TAP膜上的透射光与所述第二合成光在所述TAP膜上的反射光组合成包括所述第一光信号、第二光信号、第三光信号和第四光信号的第四合成光。

优选的，所述合束器组件包括一个将所述第一合成光反射至所述TAP镀膜面的第二反射面；所述第二反射面为全反射面或偏振反射面。

本发明还提供一种多通道激光器合波光学装置，其包括多个光信号的激光器，还包括至少一个偏振光合束器组件和若干个合束器组件，所述偏振光合束器组件被配置成将任意来自所述激光器或偏振光合束器组件的两路光信号合并为一路光信号；每个所述合束器组件均包括一个TAP镀膜面，所述TAP镀膜面为一分光镀膜面以将来自所述激光器或偏振光合束器组件的两路光信号部分反射且部分透射，并将其中一路光信号的反射光和另一路光信号的透射光合并为一路光信号；全部所述合束器组件被配置成合成至少一路具有全部所述激光器发出的光信号的合成光。

本发明提出了一种新型的合波器。该合波器用于将多通道激光器出光汇合成一路光信号进行传输。它利用了分光反射膜分（合）光的特性，将多路信号光汇聚成一束信号光，进而增加了单路光纤的传输容量，可作为高速高容量光传输激光器设计的优选方案。

附图说明

图1A：本发明的一种基于TAP镀膜面的多通道激光器合波光学组件的第一实施例的结构示意图；

图1B：本发明的一种多通道激光器合波光学装置的一8通道实施例的结构示意图;

图1C：图1B的俯视结构示意图;

图2为现有技术1；

图3为现有技术2。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

如图1A所示，公开了本发明的基于TAP镀膜面的多通道激光器合波光学组件的一种实施例结构图，用于展示了本发明的基本原理和实施例之一。

4个激光器10分别发出波长为λ1、λ2、λ3、λ4的偏振光，即第一光信号、第二光信号、第三光信号和第四光信号。其中，λ1、λ2、λ3、λ4可以根据需要设置成不同波长或相同波长。本实施例中，λ1、λ2、λ3、λ4的偏振态相同，为叙述方便，本实施例中设定它们均为P光（图1中的竖直线表示），实际上它们也可以同为S光（图中的黑色圆点表示）。波长λ1和λ2的光经过准直透镜12整形后的光，入射到一个半波片14（二分之一波片、二分之三波片或其他二分之一奇数倍波片均可），使得偏振态旋转90度，变为S光，再进入到偏振光合束器组件16内；波长为λ3和λ4的光为P光经过准直透镜12整形后直接入射到偏振光合束器组件16内。本实施例并不限定本发明的λ1、λ2、λ3、λ4偏振态一定要一致，本领域普通技术人员可以根据本发明的设计思路，将λ1、λ2直接设置为S光，从而不需要半波片14。

S偏振态的λ1光和P偏振态的λ3光通过偏振光合束器组件16的第一PBS膜18上的透射光和反射光合并成一束光，即第一合成光20。S偏振态的λ2光和P偏振态的λ4光通过偏振光合束器组件16的第一PBS膜18上的的透射光和反射光也合并成一束光，即第二合成光22。

第一合成光20和第二合成光22，进入合束器组件26内。在合束器组件26内，经过TAP膜28（TAP膜是一种光学领域经常使用的分光镀膜）的透射和反射，使得部分的第一合成光20的发射光和第二合成光22的透射光合成为第三合成光30。第三合成光30具有全部激光器所发出的光信号（有损耗），再经过聚焦透镜32后进入了同一根光纤36内，完成了合波功能，提高了单根光纤36的传输容量。另外部分的第一合成光20的透射光和第二合成光22的反射光合成为第四合成光38，第四合成光38中包含了波长为λ1、λ2、λ3、λ4的光，可作为其他功能使用。例如，将第四合成光38通过聚焦透镜接收，耦合进入另一根光纤作为信号传输使用。又或者将第四合成光38通过PD接收，作为监控使用等扩展功能。

本实施例并不限定一定需要四个激光器10产生四通道光信号：λ1、λ2、λ3、λ4。本领域普通技术人员可以根据本发明的设计思路，采用三路光信号，即λ1、λ2、λ3，其中λ1、λ3合成第一合成光20，λ2经过偏振光合束器组件16后，直接出来称为第二合成光22，实际上其并未与其他光信号合并；同样可以实现上述功能；其应该为本发明的其他实施例，但未详细图示。

如图1B和图1C所示，展示了一个采用两个一种基于TAP镀膜面的多通道激光器合波光学组件组成一个多通道激光器合波光学装置，实现8通道激光器合波的实施案例。

8个激光器10成2*4的立体排布，它们分别发出波长为λ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ6、λ7、λ8的偏振光（其中λ5、λ6、λ7、λ8在图1B中被λ1、λ2、λ3、λ4遮挡，λ5、λ6、λ7在图1C中被λ8遮挡,因而未标识），它们偏振态相同，为叙述方便暂定为P光；其中位于图中下层的波长λ5、λ6、λ7、λ8的光经过准直透镜12整形后的光，分别入射到半波片14上，偏振态旋转90度，变为S光，再分别进入到偏振光合束器组件16内。位于图中上层的波长为λ1、λ2、λ3、λ4的光为P光，经过准直透镜12整形后分别进入到偏振光合束器组件16内。

S偏振态的λ1光和P偏振态的λ5光通过偏振光合束器组件16后合并成第一合成光20。S偏振态的λ2光和P偏振态的λ6光通过另一个偏振光合束器组件16后合并成第二合成光22。S偏振态的λ3光和P偏振态的λ7光通过另一个偏振光合束器组件16后合并成第一合成光20。S偏振态的λ4光和P偏振态的λ8光通过另一个偏振光合束器组件16后也合并成第二合成光22。

每个第一合成光20和另一个第二合成光22进入到合束器组件26内，合束器组件26包括多个具有TAP膜28的合束器48；并经过合束器48的TAP膜28分光后，将分出来的第一合成光20（透射或反射）和另一个第二合成光22的一部分（反射或透射）汇合成第五合成光52。第五合成光52再经过第三个合束器48继续分光，分出来的光被汇合成第三合成光30。第三合成光30经过聚焦透镜32后被送入进入光纤36内完成合波功能。本领域普通技术人员还可以在此思路上实现16通道、32通道和更多通道的扩展实施，以此类推，增加合束器组26中的合束器48，最终将包含任意多个波长的光在分光的同时汇合，最终合成一束光进入光纤36内，完成合波功能。

以上实施例仅为本发明其中的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于TAP镀膜面的多通道激光器合波光学组件，其包括产生至少三个产生光信号的激光器，所述激光器产生的光信号均为偏振光，其特征在于：还包括至少一个将全部所述激光器产生的光信号合成为两路光信号的偏振光合束器组件，还包括一个合束器组件，所述合束器组件包括一个将所述偏振光合束器组件合成的两路光信号合成为一路光信号的TAP镀膜面。

2.根据权利要求1所述的一种基于TAP镀膜面的多通道激光器合波光学组件，其特征在于：所述偏振光合束器组件合成的两路光信号分别为第一合成光和第二合成光，所述第一合成光和第二合成光均包括一个或多个所述激光器产生的光信号；所述TAP镀膜面为一分光镀膜面，以将所述第一合成光在其上的反射光和所述第二合成光在其上的透射光合成为第三合成光。

3.根据权利要求2所述的一种基于TAP镀膜面的多通道激光器合波光学组件，其特征在于：其包括三个所述激光器：产生第一光信号的第一激光器、产生第二光信号的第二激光器和产生第三光信号的第三激光器；所述第一激光器与偏振光合束器组件之间设置一个将所述第一光信号的偏振态旋转90度的半波片，所述偏振光合束器组件被配置成将所述第一光信号和第三光信号合并为所述第一合成光。

4.根据权利要求3所述的一种基于TAP镀膜面的多通道激光器合波光学组件，其特征在于：还包括产生第四光信号的第四激光器；所述第二激光器与偏振光合束器组件之间设置一个将所述第二光信号的偏振态旋转90度的半波片，所述偏振光合束器组件被配置成将所述第二光信号和第四光信号合并为所述第二合成光；所述第一合成光和第二合成光均包括P光和S光。

5.根据权利要求4所述的一种基于TAP镀膜面的多通道激光器合波光学组件，其特征在于：所述偏振光合束器组件包括一个第一PBS膜和一个将所述第一光信号和第二光信号向所述第一PBS膜反射的第一反射面；所述第一PBS膜被配置成将所述第一光信号和第二光信号反射并将所述第三光信号和第四光信号透射，并将被所述第一PBS膜反射的第一光信号和被所述第一PBS膜透射的第三光信号组合成所述第一合成光，以及将被所述第一PBS膜反射的第二光信号和被所述第一PBS膜透射的第四光信号组合成所述第二合成光；所述第一反射面为全反射面或偏振反射面。

6.根据权利要求5所述的一种基于TAP镀膜面的多通道激光器合波光学组件，其特征在于：所述第一激光器、第二激光器、第三激光器和第四激光器与所述偏振光合束器组件之间均设置一准直透镜；还包括一接收所述第三合成光并向光纤传送的聚焦透镜。

7.根据权利要求6所述的一种基于TAP镀膜面的多通道激光器合波光学组件，其特征在于：所述合束器组件和所述聚焦透镜之间设置一隔离器或所述偏振光合束器组件和所述合束器组件之间设置至少一个隔离器。

8.根据权利要求7所述的一种基于TAP镀膜面的多通道激光器合波光学组件，其特征在于：所述合束器组件被配置成将所述第一合成光在所述TAP膜上的透射光与所述第二合成光在所述TAP膜上的反射光组合成包括所述第一光信号、第二光信号、第三光信号和第四光信号的第四合成光。

9.根据权利要求2所述的一种基于TAP镀膜面的多通道激光器合波光学组件，其特征在于：所述合束器组件包括一个将所述第一合成光反射至所述TAP镀膜面的第二反射面；所述第二反射面为全反射面或偏振反射面。

10.一种多通道激光器合波光学装置，其包括多个光信号的激光器，其特征在于：还包括至少一个偏振光合束器组件和若干个合束器组件，所述偏振光合束器组件被配置成将任意来自所述激光器或偏振光合束器组件的两路光信号合并为一路光信号；每个所述合束器组件均包括一个TAP镀膜面，所述TAP镀膜面为一分光镀膜面以将来自所述激光器或偏振光合束器组件的两路光信号部分反射且部分透射，并将其中一路光信号的反射光和另一路光信号的透射光合并为一路光信号；全部所述合束器组件被配置成合成至少一路具有全部所述激光器发出的光信号的合成光。