CN113848613A - 一种带波分功能的光环形器组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种带波分功能的光环形组件，包括环形器核组件和波分组件，环形器核组件包括第一PBS棱镜和第二PBS棱镜，第一PBS棱镜和第二PBS棱镜之间设有非互易旋光件；所述波分组件包括基板，基板与第二PBS棱镜相邻的一侧形成入光口，基板的另一侧设有至少两个用于供特定波长的光穿过的滤光片，基板的一侧设有用于对未穿过滤光片反射回的光进行反射的反射膜，相邻滤光片之间设有用于光进行反射至基板一侧的反射片。与现有技术相比，该光环形组件为环形器核组件与波分复用组件连为一体，两端无光纤输入输出的，偏振无关的自由空间型组件；减少耦合损耗，在尺寸更小的同时性能更好，成本更低，可封装在器件中的各种位置。

Description

一种带波分功能的光环形器组件

技术领域

本发明涉及光通信领域，特别是一种带波分功能的光环形组件。

背景技术

如图1所示，现有的二通道波分技术方案包括一个独立的在线型三端口光环形器1，一个独立的在线型三端口光波分复用器2（在线型指两端有光纤输入输出），通过光纤把环形器的三端口13与波分复用器的COM端连接在一起，组成一个具有根据波长分光功能的光环形器组件，光从环形器一端口11输入时从二端口12输出，光从环形器二端口12输入时从三端口13输出，三端口13输出的光会进入波分复用器，分别从波分复用器的透射端与反射端输出波长不同的两个通道的光束。

由于目前光纤都存在的最小弯曲半径，连接与封装过程中光纤的熔接与盘绕会带来一定的损耗以及影响整体组件的尺寸。在目前加工工艺的限制下，现有二通道波分光环行技术方案的尺寸通常是100mm×80mm×20mm左右，而图一的实施例的尺寸通常可以是8mm×8mm×3mm。

如图2所示，现有四通道波分光环行技术方案中，光环形器三端口13输出的光进行多通道波分的方式是：上一级波分复用器的反射端或光环行器的三端口13连接下一级波分复用器的COM端，每连接一个三端口波分复用器即可增加一个通道的波分。每一级的透射端输出的光束会比上一级的透射端输出的光束多经过一次滤波片21的反射损耗与耦合入反射端光纤的耦合损耗。由于这种随通道数的增加而累积的损耗存在，越往后的通道损耗越大。级联多个波分复用器也将带来成本的大幅增加和整体器件体积的增大。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种带波分功能的光环形组件，将光环形器与波分复用器的功能结合在一起，结构紧凑，波分通道数任意，多通道累积损耗更小。

本发明采用的技术方案为：

一种带波分功能的光环形组件，包括环形器核组件和波分组件，环形器核组件包括第一PBS棱镜和第二PBS棱镜，第一PBS棱镜和第二PBS棱镜之间设有非互易旋光件，第二PBS棱镜的另一侧形成第一端口，第一PBS棱镜与第二PBS棱镜上第一端口的同方向一侧形成用于供从第一端口入射的光出射的第二端口，第二端口处于第一端口的上方，第二PBS棱镜的另一侧还形成有用于供从第二端口入射的光出射至波分组件的第三端口；所述波分组件包括基板，基板与第二PBS棱镜相邻的一侧形成入光口，基板的另一侧设有至少两个用于供特定波长的光穿过的滤光片，基板的一侧设有用于对未穿过滤光片反射回的光进行反射的反射膜，相邻滤光片之间设有用于光进行反射至基板一侧的反射片。

优选地，所述非互易旋光件包括与第一PBS棱镜的侧面贴合的半波片、以及与一侧面与半波片另一侧面贴合的法拉第旋光片，法拉第旋光片另一侧面与第二PBS棱镜的一侧面贴合，半波片具有22.5°光轴。

优选地，所述基板的入光口内设有AR膜。

优选地，所述反射膜为HR膜。

优选地，所述反射片为HR片，HR片为与基板粘接的一面镀有高反射HR膜的矩形方块。

优选地，当波分组件为二通道时，处于第二通道的滤光片更换为AR片。

更优选地，所述AR片是通光面一面抛光，另一面镀有对空气抗反射AR膜的矩形方块，AR片抛光面为与基板粘接的面。

优选地，所述环形器核组件和波分组件都粘贴在同一底板上。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提供一种带波分功能的光环形组件，是环形器核组件与波分复用组件连为一体，两端无光纤输入输出的，偏振无关的自由空间型组件；环形器核通过两块PBS棱镜分出两条不同的光路，中间经过由非互易旋光组件，实现了两个方向的光走不同的光路的环形器功能，其中一路出射光进入一侧镀有AR膜与HR膜，另一侧贴有滤光片、HR片、AR片波分组件实现按不同波长进行分光的功能，所分光的通道数量可以通过增加玻璃基板的长度并在两侧增加相应的膜片增加，分光通道数量是任意的；由于增加的通道比上一通道多经过WDM膜与HR膜的总计3次反射，比现有方案少了耦合损耗，在尺寸更小的同时性能更好，成本更低；这样的一个结构紧凑尺寸小的自由空间型组件可以封装在器件中的各种位置。

附图说明

图1，为现有技术中二通道波分光环行技术方案示意图；

图2，为现有技术中四通道波分光环行技术方案示意图；

图3，为本发明提供的一种带波分功能的光环形组件的二通道实施方式中从第一端口入射光束示意图；

图4，为本发明提供的一种带波分功能的光环形组件的二通道实施方式中从第二端口入射光束示意图；

图5，为本发明提供的一种带波分功能的光环形组件的四通道实施方式中从第一端口入射光束示意图；

图6，为本发明提供的一种带波分功能的光环形组件的四通道实施方式中从第二端口入射光束示意图。

具体实施方式

根据附图对本发明提供的优选实施方式做具体说明。

图3至图6，为本发明提供的一种带波分功能的光环形组件的优选实施方式。如图3至图6所示，该带波分功能的光环形组件包括环形器核组件10和波分组件20，环形器核组件10包括第一PBS棱镜11和第二PBS棱镜12，第一PBS棱镜11和第二PBS棱镜12之间设有非互易旋光件13，第二PBS棱镜12的另一侧形成第一端口101，第一PBS棱镜11与第二PBS棱镜12上第一端口101的同方向一侧形成用于供从第一端口入射的光出射的第二端口102，第二端口102处于第一端口101的上方，第二PBS棱镜12的另一侧还形成有用于供从第二端口入射的光出射至波分组件的第三端口103；所述波分组件20包括基板21，基板21与第二PBS棱镜相邻的一侧形成入光口201，基板的另一侧设有至少两个用于供特定波长的光穿过的滤光片22，基板22的一侧设有用于对未穿过滤光片反射回的光进行反射的反射膜23，相邻滤光片之间设有用于光进行反射至基板一侧的反射片24，这样从第一端口101入射的光经过第二PBS棱镜12、非互易旋光件13和第一PBS棱镜11从第二端口102出射，而从第二端口入射的光经过第一PBS棱镜12、非互易旋光件13和第二PBS棱镜12从第三端口103出射，并从波分组件20的入光口201内进入波分组件20，光传送至基体另一侧的第一通道的滤光片22时，符合第一通道滤光片出射波长的光从滤光片22出射，其余光被反射至基体一侧面，被反射膜23反射至基体另一侧，基体另一侧的反射片24又将光反射至基体一侧面的反射膜23，再反射至第二通道的滤光片22，出射符合条件的光……以此类推，直至光从最后一个滤光片出射。

所述环形器核组件10和波分组件20都粘贴在同一底板30上。波分组件20可以是大于二通道的任意通道数量的波分组件，可通过增加基板的长度并在基板的两侧增加相应的膜片，分光通道的数量可以是任意的，可按照不同波长进行分光，例如附图3至图4中波分组件的分光通道数量为二通道，图5至图6中波分组件的分光通道数量为四通道。当波分组件为二通道时，处于第二通道的滤光片可更换为AR片25，AR片是通光面一面抛光，另一面镀有对空气抗反射AR膜的矩形方块，AR片抛光面为与玻璃基板粘接的面。

所述基板的入光口201内设有AR膜211，AR膜（Anti-Reflection）称为减反射膜，或者又称增透膜，能有效提高光穿过基板的透射率，降低反射率。所述反射膜23为HR膜，HR膜（High-Reflection）是高反射膜。所述反射片24为HR片，HR片为与基板粘接的一面镀有高反射HR膜的矩形方块。所述滤光片22通光面一面镀有对空气的AR膜，另一面镀有相应波长的带通滤波膜的，WMS-15或同等材料的矩形方块。WDM膜面为与玻璃基板粘接的面。

值得注意的是，PBS棱镜为偏振分光棱镜，能把入射的非偏振光分成两束垂直的线偏光，其中P偏光完全通过，而S偏光以45度角被反射，出射方向与P光成90度角。偏振分光棱镜由一对高精度直角棱镜胶合而成，其中一个棱镜的斜边上镀有偏振分光介质膜。

所述非互易旋光件包括与第一PBS棱镜的侧面贴合的半波片131、以及与一侧面与半波片另一侧面贴合的法拉第旋光片132，法拉第旋光片132另一侧面与第二PBS棱镜12的一侧面贴合，半波片131具有22.5°光轴，在光束从第一端口101入射时，从第一端口101入射的光束进入第二PBS棱镜12的45°偏振分光膜面处，分为P光和S光，P光(偏振矢量平行于入射光线与反射光线共有的平面的光束)透射，S光(偏振矢量垂直于入射光线与反射光线共有的平面的光束)反射，P光与S光依次经过法拉第旋光片132和22.5°光轴的半波片131，偏振方向不变，在第一PBS棱镜11的45°偏振分光膜面处，P光透射，S光反射，P光与S光合成一束光，经过全反射后从第二端口102处出射；而在光束从第二端口102入射时，光束入射第一PBS棱镜的45°偏振分光膜面处，分成P光和S光，P光透射，S光反射，P光与S光依次经过22.5°光轴的半波片131和法拉第旋光片132，P光与S光的偏振方向被往一个方向旋转90°，P光变为S’光，S光变为P’光，两路光束进入第二PBS棱镜12的偏振分光膜面处，P光透射，S光反射，两路光合成一束圆偏振光在玻璃-空气界面全反射后经过第二PBS棱镜12的第三端口103，从波分组件镀AR膜的入光口201入射，进入玻璃基板21到第一通道的滤光片22处，满足第一通道的滤光片22透射波长的光透射，其余波长的光在滤光片的WDM膜处反射，在玻璃基板21的另一侧HR膜23处反射，在另一侧的HR片24处反射，在玻璃基板21的另一侧HR膜23处反射，满足第二通道的滤光片22透射波长的光透射，以此类推至最后通道。

值得注意的是，如图3至图4时，在波分组件是二通道组件时，第二通道处设置的是AR膜片，满足第一通道的滤光片22透射波长的光透射后其余波长的光，在滤光片的WDM膜处反射，在玻璃基板的另一侧HR膜23处反射，在另一侧的HR片24处反射，在玻璃基板的另一侧HR膜23处反射，满足第二通道的AR膜片透射波长的光透射。

综上所述，本发明的技术方案可以充分有效的实现上述发明目的，且本发明的结构及功能原理都已经在实施例中得到充分的验证，能达到预期的功效及目的，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对发明的实施例做出多种变更或修改。因此，本发明包括一切在专利申请范围中所提到范围内的所有替换内容，任何在本发明申请专利范围内所作的等效变化，皆属本案申请的专利范围之内。

Claims (8)

1.一种带波分功能的光环形组件，其特征在于，包括环形器核组件和波分组件，环形器核组件包括第一PBS棱镜和第二PBS棱镜，第一PBS棱镜和第二PBS棱镜之间设有非互易旋光件，第二PBS棱镜的另一侧形成第一端口，第一PBS棱镜与第二PBS棱镜上第一端口的同方向一侧形成用于供从第一端口入射的光出射的第二端口，第二端口处于第一端口的上方，第二PBS棱镜的另一侧还形成有用于供从第二端口入射的光出射至波分组件的第三端口；所述波分组件包括基板，基板与第二PBS棱镜相邻的一侧形成入光口，基板的另一侧设有至少两个用于供特定波长的光穿过的滤光片，基板的一侧设有用于对未穿过滤光片反射回的光进行反射的反射膜，相邻滤光片之间设有用于光进行反射至基板一侧的反射片。

2.根据权利要求1所述的带波分功能的光环形组件，其特征在于：所述非互易旋光件包括与第一PBS棱镜的侧面贴合的半波片、以及与一侧面与半波片另一侧面贴合的法拉第旋光片，法拉第旋光片另一侧面与第二PBS棱镜的一侧面贴合，半波片具有22.5°光轴。

3.根据权利要求1所述的带波分功能的光环形组件，其特征在于：所述基板的入光口内设有AR膜。

4.根据权利要求1所述的带波分功能的光环形组件，其特征在于：所述反射膜为HR膜。

5.根据权利要求1所述的带波分功能的光环形组件，其特征在于：所述反射片为HR片，HR片为与基板粘接的一面镀有高反射HR膜的矩形方块。

6.根据权利要求1所述的带波分功能的光环形组件，其特征在于：优选地，当波分组件为二通道时，处于第二通道的滤光片更换为AR片。

7.根据权利要求6所述的带波分功能的光环形组件，其特征在于：所述AR片是通光面一面抛光，另一面镀有对空气抗反射AR膜的矩形方块，AR片抛光面为与基板粘接的面。

8.根据权利要求1所述的带波分功能的光环形组件，其特征在于：所述环形器核组件和波分组件都粘贴在同一底板上。

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