CN112198592B - 一种光学系统 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供一种光学系统，所述系统包括：光源，用于产生至少包括第一波长的第一光信号和第二波长的第二光信号；合光装置，用于将所述第一光信号和所述第二光信号合并为第三光信号，以使所述第三光信号能够传输至光纤；分光装置，用于将从所述光纤发出的至少包括第三波长和第四波长的混合光信号分为包括第三波长的第四光信号和包括第五波长的第五光信号；光信号检测装置，用于检测所述第四光信号和所述第五光信号。

Description

一种光学系统
技术领域
本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光学系统。
背景技术
在光通信系统中，单纤双向组件(Bi-dirictional Optical Sub-Assembly BOSA)的应用日趋广泛，因此，为了适应未来光通信系统的提速和扩容的发展趋势，如何实现BOSA的集成是光通信技术一直追求的目标。
发明内容
本申请实施例提供一种光学系统，能够实现BOSA的集成。
本申请实施例的技术方案是这样实现的：
本申请实施例提供一种光学系统，所述系统包括：
光源，用于产生至少包括第一波长的第一光信号和第二波长的第二光信号；
合光装置，用于将所述第一光信号和所述第二光信号合并为第三光信号，以使所述第三光信号能够传输至光纤；
分光装置，用于将从所述光纤发出的至少包括第三波长和第四波长的混合光信号分为包括第三波长的第四光信号和包括第五波长的第五光信号；
光信号检测装置，用于检测所述第四光信号和所述第五光信号。
在一些实施例中，所述光学系统还包括：第一准直装置和第二准直装置；
所述第一准直装置，用于对所述第一光信号准直；
所述第二准直装置，用于对所述第二光信号准直。
在一些实施例中，所述合光装置包括：1/2波片、第一全反射装置和偏振分光棱镜；
所述1/2波片，用于将所述第一光信号的偏振方向由与光入射面平行转换为与所述光入射面垂直；
所述第一全反射装置，用于将与所述光入射面垂直的所述第一光信号反射，以使所述与所述光入射面垂直的所述第一光信号入射至所述偏振分光棱镜；
所述偏振分光棱镜，用于将所述与所述光入射面垂直的所述第一光信号反射，将与所述光入射面平行的所述第二光信号透射。
在一些实施例中，所述光学系统还包括：光隔离器和第一薄膜滤波片；其中，
所述第一薄膜滤波片，用于将经所述偏振分光棱镜的所述第一光信号和所述第二光信号透射，以使所述与所述光入射面垂直的所述第一光信号发和所述与所述光入射面平行的所述第二光信号输入至所述光纤；
所述光隔离器，设置于所述第一薄膜滤波片和所述偏振分光棱镜之间，用于阻止光信号经所述光隔离器入射至所述偏振分光棱镜。
在一些实施例中，所述第一全反射装置包括：
第一全反射片或者第一全反射棱镜。
在一些实施例中，所述光学系统还包括：
第三准直装置，用于对所述第五光信号准直。
在一些实施例中，所述分光装置包括：第一薄膜滤波片、第二全反射片、第三全反射片、第二薄膜滤波片和第四全反射片；其中，
所述第一薄膜滤波片，用于将所述混合光信号反射，以使所述混合光信号入射至所述第二全反射镜片；
所述第二全反射片，用于将经所述第一薄膜滤波片反射后的所述混合光信号反射，以使所述混合光信号入射至所述第三全反射片；
所述第三全反射片，用于将经所述第二全反射片的所述混合光信号反射，以使所述混合光信号入射至所述第二薄膜滤波片；
所述第二薄膜滤波片，用于将所述混合光信号中的所述第四光信号反射，以使所述第四光信号入射至所述第四全反射片，以及将所述混合光信号中的所述第五光信号透射；
所述第四全反射片，用于将所述第四光信号反射。
在一些实施例中，所述光学系统还包括：
第一汇聚装置，用于将经所述第四全反射片的所述第四光信号汇聚；
第二汇聚装置，用于将经所述第二薄膜滤波片的所述第五光信号汇聚。
在一些实施例中，所述光信号检测装置，用于检测经所述第一汇聚装置的所述第四光信号和经所述第二汇聚装置的所述第五光信号。
在一些实施例中，所述第四全反射片的光信号入射面与所述第一薄膜滤波片的光信号入射面位于同一平面或不同平面。
本申请实施例提供的光学系统包括：光源，用于产生至少包括第一波长的第一光信号和第二波长的第二光信号；合光装置，用于将所述第一光信号和所述第二光信号合并为第三光信号，以使所述第三光信号能够传输至光纤；分光装置，用于将从所述光纤发出的至少包括第三波长和第四波长的混合光信号分为包括第三波长的第四光信号和包括第五波长的第五光信号；光信号检测装置，用于检测所述第四光信号和所述第五光信号。如此，光信号发送光路的合波采用了偏振分光棱镜偏振复用的方法，普遍适用于各种类型的激光器；光信号接收光路采用薄膜滤波片分波，滤波通带对温度不敏感，可以应用于在工业级温度范围；适用于BOX类型封装，封装体积较小，具备较高的可靠性，能够在恶劣环境下应用；相比于单发单收的BOSA，极大地提升了信号传输容量。
附图说明
图1为本申请实施例提供的光学系统的一种可选结构示意图；
图2为本申请实施例提供的光学系统的一种详细可选结构示意图
图3为本申请实施例提供的光学系统的另一种详细可选结构示意图；
图4为本申请实施例提供的光学系统的又一种详细可选结构示意图；
图5为本申请实施例提供的光学系统的再一种详细可选结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在5G光通信网络中，100Gbps光网络已经开始大规模商用，200Gbps、400Gbps光通信系统也逐渐产品化，在光器件提速、扩容的同时，光纤资源日益紧张，相比于双纤双向组件，使用单BOSA的明显优势在于减少了光纤布线基础设施的成本。而单纤双向光模块不仅减少了光纤跳线面板上的端口数量，也减少了专门用于光纤管理的托盘占用空间，更减少了所需使用的光缆数量。
BOSA大多采用同轴封装的形式，但是，由于同轴封装管脚有限、管体内部空间有限，很难进行高集成度方向扩展。
基于此，本申请实施例提供一种光学系统，所述光学系统100的一种可选结构，如图1所示，包括：
光源111，用于产生至少包括第一波长的第一光信号和第二波长的第二光信号；
合光装置112，用于将所述第一光信号和所述第二光信号合并为第三光信号，以使所述第三光信号能够传输至光纤；
分光装置113，用于将从所述光纤发出的至少包括第三波长和第四波长的混合光信号分为包括第三波长的第四光信号和包括第五波长的第五光信号；
光信号检测装置114，用于检测所述第四光信号和所述第五光信号。
在一些实施例中，所述光学系统100还包括：第一准直装置和第二准直装置；
所述第一准直装置3，用于对所述第一光信号准直；
所述第二准直装置4，用于对所述第二光信号准直。
在一些实施例中，所述合光装置112包括：1/2波片7、第一全反射装置8和偏振分光棱镜9；
所述1/2波片7，用于将所述第一光信号的偏振方向由与光入射面平行(P光)转换为与所述光入射面垂直(S光)；
所述第一全反射装置8，用于将与所述光入射面垂直的所述第一光信号反射，以使所述与所述光入射面垂直的所述第一光信号入射至所述偏振分光棱镜9；
所述偏振分光棱镜9，用于将所述与所述光入射面垂直的所述第一光信号反射，将与所述光入射面平行的所述第二光信号透射。
在一些实施例中，所述光学系统100还包括：光隔离器11和第一薄膜滤波片12；其中，
所述第一薄膜滤波片12，用于将经所述偏振分光棱镜9的所述第一光信号和所述第二光信号透射，以使所述与所述光入射面垂直的所述第一光信号发和所述与所述光入射面平行的所述第二光信号输入至所述光纤；
所述光隔离器11，设置于所述第一薄膜滤波片12和所述偏振分光棱镜9之间，用于阻止光信号经所述光隔离器11入射至所述偏振分光棱镜9。
在一些实施例中，所述第一全反射装置8包括：第一全反射片或者第一全反射棱镜。即所述第一全反射装置8可以是第一全反射片，也可以是第一全反射棱镜。其中，所述第一全反射装置8余光轴的夹角为45°。
基于对上述光学系统100的描述，本申请实施例提供的光学系统的一种详细可选结构示意图，如图2所示，对于光学系统的光信号发送方向，光源111产生具有第一波长的第一光信号和具有第二波长的第二光信号，所述第一光信号经所述第一准直装置3准直后，入射至所述1/2波片7；所述1/2波片7将所述第一光信号的偏振方向由与光入射面平行转换为与所述光入射面垂直，即所述1/2波片7将所述第一光信号由P光转换为S光。S光入射至第一全反射装置8后，经所述第一全反射装置8(所述第一全反射装置8为第一全反射片)反射后，入射至偏振分光棱镜9；偏振分光棱镜9能够对S光反射，因此，入射至偏振分光棱镜9的S光经偏振分光棱镜9反射后输出。第二光信号经所述第二准直装置4准直后，入射至偏振分光棱镜9；第二光信号的偏振方向由与光入射面平行，即第二光信号为P光，偏振分光棱镜9能够对S光透射，因此，入射至偏振分光棱镜9的P光经偏振分光棱镜9透射后输出。综上，经偏振分光棱镜9反射的第一光信号(S光)，经偏振分光棱镜9透射的第二光信号(P光)合并为第三光信号；所述第三光信号经所述第一薄膜滤波片12后输出，其中，所述第一薄膜滤波片12的通带包括第一波长和第二波长，即具有第一波长的第一光信号和具有第二波长的第二光信号合并得到的第三光信号经所述光隔离器11和所述第一薄膜滤波片12后透射，透射之后的第三光信号入射至光纤；其中，所述光纤可以是单模光纤。
下面对光学系统100的光信号接收方向的组成结构进行描述。
在一些实施例中，所述光学系统100还包括：第三准直装置16，用于对所述混合光信号准直。
在一些实施例中，分光装置113包括：
第一薄膜滤波片12、第二全反射片14、第三全反射片15、第二薄膜滤波片10和第四全反射片13；其中，
所述第一薄膜滤波片12，用于将所述混合光信号反射，以使所述混合光信号入射至所述第二全反射镜片14；
所述第二全反射片14，用于将经所述第一薄膜滤波片12反射后的所述混合光信号反射，以使所述混合光信号入射至所述第三全反射片；
所述第三全反射片15，用于将经所述第二全反射片14的所述混合光信号反射，以使所述混合光信号入射至所述第二薄膜滤波片14；
所述第二薄膜滤波片10，用于将所述混合光信号中的所述第四光信号反射，以使所述第四光信号入射至所述第四全反射片13，以及将所述混合光信号中的所述第五光信号透射；
所述第四全反射片13，用于将所述第四光信号反射。
在一些实施例中，所述光学系统100还包括：
第一汇聚装置5，用于将经所述第四全反射片13的所述第四光信号汇聚；
第二汇聚装置6，用于将经所述第二薄膜滤波片10的所述第五光信号汇聚。
所述光信号检测装置114，用于检测经所述第一汇聚装置5的所述第四光信号和经所述第二汇聚装置6的所述第五光信号。
其中，所述第四全反射片的光信号入射面与所述第一薄膜滤波片的光信号入射面位于同一平面或不同平面。
基于对上述光学系统100的描述，对于光学系统的光信号接收方向，由光纤入射至光学系统100内的混合光信号包括具有第三波长的第四光信号和具有第四波长的第五光信号；由于第一薄膜滤波片的通带包括第一波长和第二波长，但是不包括第三波长和第四波长，因此，所述混合光信号经第一薄膜滤波片12后反射至第二全反射片14；经第二全反射片14反射的混合光信号入射至第三全反射片15；经第三全反射片15反射的混合光信号入射至第二薄膜滤波片10；如此，入射至第二薄膜滤波片10的混合光信号的光轴相对于从光纤出射的混合光信号的光轴下降一段距离。第二薄膜滤波片10的带通包括第四波长，但是不包括第三波长，因此，具有第三波长的第四光信号不能够通过第二薄膜滤波片10，具有第四波长的第五光信号能够通过第二薄膜滤波片10。混合光信号入射至第二薄膜滤波片10之后，具有第四波长的第五光信号透射后输出。混合光信号入射至第二薄膜滤波片10之后，具有第三波长的第四光信号在第二薄膜滤波片10的入射面反射后，入射至所述第四全反射片13。具有第三波长的第四光信号入射至所述第四全反射片13后，经所述第四全反射片13反射输出。其中，经所述第四全反射片13反射输出的第四光信号的传输方向与经第二薄膜滤波片10后透射的第五光信号的传输方向相同。光信号检测装置检测经所述第四全反射片13反射输出的第四光信号和经第二薄膜滤波片10后透射的第五光信号。
本申请实施例提供的光学系统的另一种详细可选结构示意图，如图3所示，在图2所述的光学系统的基础上，第一全反射装置8为第一全反射片，将第一薄膜滤波片12、第二全反射片14、第三全反射片15和第四全反射片13整合在一个组件上；如，在玻璃支架21上的第一位置18、第二位置19和第三位置20处镀全反射膜，使得第一位置18用于实现图2所示的光学系统中的第二全反射镜片14的功能，第二位置19用于实现图2所示的光学系统中的第四全反射镜片13的功能，第三位置20用于实现图2所示的光学系统中的第三全反射片15的功能。在玻璃支架21的侧壁胶合滤波片，使得胶合滤波片的侧壁用于实现图2所示的光学系统中的所述第一薄膜滤波片12的功能。
需要说明的是，图3所示的光学系统中，第一全反射装置8也可以是第一全反射棱镜。
本申请实施例提供的光学系统的又一种详细可选结构示意图，如图4所示，在图2所述的光学系统的基础上，第一全反射装置8为第一全反射片，将第二薄膜滤波片10和第四全反射片13整合在一个组件上；如在玻璃支架22上的第四位置23处镀全反射膜，在玻璃支架21的侧壁胶合滤波片，使得第四位置23用于实现图2所示的光学系统中的第四全反射片13的功能，胶合滤波片的侧壁用于实现图2所示的光学系统中的第二薄膜滤波片10的功能。
需要说明的是，图3所示的光学系统中，第一全反射装置8也可以是第一全反射棱镜。
图2至图4所示的光学系统中，所述第四全反射片13的光信号入射面与所述第一薄膜滤波片12的光信号入射面位于同一平面。
本申请实施例提供的光学系统的又一种详细可选结构示意图，如图5所示，在图2所述的光学系统的基础上，第一全反射装置8为第一全反射棱镜，将第一薄膜滤波片12、第二全反射片14和第三全反射片15整合在一个组件上，将第二薄膜滤波片10和第四全反射片13整合在另一个组件上。如，在玻璃支架26上的第五位置24和第六位置25处镀全反射膜，在玻璃支架26的侧壁胶合滤波片；在玻璃支架27的第七位置28处镀全反射膜，在玻璃支架27的侧壁胶合滤波片。如此，使得玻璃支架26上的第五位置24用于实现图2所示的光学系统中的第二全反射镜片14的功能；玻璃支架26上的第六位置25用于实现图2所示的光学系统中的第三全反射片15的功能；在玻璃支架26的侧壁胶合的滤波片用于实现图2所示的光学系统中的所述第一薄膜滤波片12的功能。玻璃支架27上的第七位置28用于实现图2所示的光学系统中的第四全反射片13的功能；在玻璃支架27的侧壁胶合的滤波片用于实现图2所示的光学系统中的第二薄膜滤波片10的功能。
图5所示的光学系统中，所述第四全反射片13的光信号入射面与所述第一薄膜滤波片12的光信号入射面位于不同的平面。
需要说明的是，图3所示的光学系统中，第一全反射装置8也可以是第一全反射片。
需要说明的是，本申请实施例中，所述光源可以是激光器阵列，所述光信号检测装置可以是探测器阵列。
本申请实施例中，第一汇聚装置、第二汇聚装置、第一准直装置、第二准直装置以及第三准直装置均可以是非球面透镜。
本申请实施例提供的光学系统，光信号发送光路采用了偏振分光棱镜偏振复用的方法对发送的光信号进行合波，普遍适用于各种类型的激光器；光信号接收光路采用薄膜滤波片对接收的光信号进行分波，滤波通带对温度不敏感，可以适用于工业级温度范围。本申请实施例提供的光学系统适用于BOX类型封装，封装体积较小，具备较高的可靠性，能够在恶劣环境下应用；本申请实施例提供的光学系统相比于单发单收的BOSA，极大地提升了信号传输容量。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种光学系统，其特征在于，适用于BOX类型封装，所述系统包括：
光源，用于产生至少包括第一波长的第一光信号和第二波长的第二光信号；
合光装置，用于将所述第一光信号和所述第二光信号合并为第三光信号，以使所述第三光信号能够传输至光纤；
分光装置，用于将从所述光纤发出的至少包括第三波长和第四波长的混合光信号分为包括第三波长的第四光信号和包括第四波长的第五光信号；
光信号检测装置，用于检测所述第四光信号和所述第五光信号；其中，
所述合光装置包括：1/2波片、第一全反射装置和偏振分光棱镜；
所述1/2波片，用于将所述第一光信号的偏振方向由与光入射面平行转换为与所述光入射面垂直；
所述第一全反射装置，用于将与所述光入射面垂直的所述第一光信号反射，以使所述与所述光入射面垂直的所述第一光信号入射至所述偏振分光棱镜；
所述偏振分光棱镜，用于将所述与所述光入射面垂直的所述第一光信号反射，将与所述光入射面平行的所述第二光信号透射；
和/或，
所述分光装置包括：第一薄膜滤波片、第二全反射片、第三全反射片、第二薄膜滤波片和第四全反射片；其中，
所述第一薄膜滤波片，用于将所述至少包括第三波长和第四波长的混合光信号反射，以使所述混合光信号入射至所述第二全反射片；
所述第二全反射片，用于将经所述第一薄膜滤波片反射后的所述混合光信号反射，以使所述混合光信号入射至所述第三全反射片；
所述第三全反射片，用于将经所述第二全反射片的所述混合光信号反射，以使所述混合光信号入射至所述第二薄膜滤波片；
所述第二薄膜滤波片，用于将所述混合光信号中的所述第四光信号反射，以使所述第四光信号入射至所述第四全反射片，以及将所述混合光信号中的所述第五光信号透射；
所述第四全反射片，用于将所述第四光信号反射；
其中，所述第一薄膜滤波片，还用于将经所述偏振分光棱镜的所述第一波长的第一光信号和所述第二波长的第二光信号透射，以使所述与所述光入射面垂直的所述第一光信号发和所述与所述光入射面平行的所述第二光信号输入至所述光纤。
2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括：第一准直装置和第二准直装置；
所述第一准直装置，用于对所述第一光信号准直；
所述第二准直装置，用于对所述第二光信号准直。
3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括：光隔离器；
所述光隔离器，设置于所述第一薄膜滤波片和所述偏振分光棱镜之间，用于阻止光信号经所述光隔离器入射至所述偏振分光棱镜。
4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一全反射装置包括：
第一全反射片或者第一全反射棱镜。
5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括：
第三准直装置，用于对所述混合光信号准直。
6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括：
第一汇聚装置，用于将经所述第四全反射片的所述第四光信号汇聚；
第二汇聚装置，用于将经所述第二薄膜滤波片的所述第五光信号汇聚。
7.根据权利要求6所述的光学系统，其特征在于，
所述光信号检测装置，用于检测经所述第一汇聚装置的所述第四光信号和经所述第二汇聚装置的所述第五光信号。
8.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，
所述第四全反射片的光信号入射面与所述第一薄膜滤波片的光信号入射面位于同一平面或不同平面。
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