CN204009241U - 一种dpsk 解调器及其小型的偏振光干涉系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种DPSK解调器及其小型的偏振光干涉系统，属于光电子器件领域。其光纤装置（100）设置于输入准直器（200）的入光侧，起偏器（220）设置于输入准直器（200）的出光侧，偏振分束/合束器阵列（300）置于起偏器（220）的出光侧，偏振分光棱镜（400）置于偏振分束/合束器阵列（300）的Z轴的出光侧，温度补偿光片（320）设置于偏振分束/合束器阵列（300）的靠偏振分光棱镜（400）一侧的中部偏下，转向棱镜（600）置于偏振分束/合束器阵列（300）的Z轴反方向的出光侧，分束器（700）设置于偏振分束/合束器阵列（300）的出光侧。本实用新型的小型的偏振光干涉系统可以有效地在整个C波段分光比保持50/50，并缩小了封装尺寸，有利于光通讯器件的小型化发展。

Description

一种DPSK 解调器及其小型的偏振光干涉系统

技术领域

本实用新型涉及一种DPSK 解调器及其小型的偏振光干涉系统，属于光电子器件领域。

背景技术

在当今的光通讯10G系统中，常用差分相移键控（DPSK）调制方法来降低由系统中色散及非线性效应带来的误码率。为了解调DPSK 信号，一个基于延迟线干涉仪的解调器通常被置于光接收器之前。延迟线干涉仪可以由如图1所示的麦克尔逊干涉仪构成，也可以由如图2 所示的马赫- 曾德尔干涉仪构成或由偏振干涉仪构成。然而，这些干涉仪很难在整个C波段对不同偏振分量的光保持50/50的分光比。另外现有的DPSK 解调器的封装尺寸为：48*19*8.5mm，大致两枚一元硬币平铺的大小，不能满足光通讯器件的小型化发展需要。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有干涉仪的不足，提供一种能在整个C波段分光比保持50/50的DPSK 解调器及其小型的偏振光干涉系统。

本实用新型的目的是这样实现的：

本实用新型一种小型的偏振光干涉系统，其包括光纤装置、输入准直器、起偏器、偏振分束/合束器阵列、温度补偿光片、偏振分光棱镜、四分之一波片、反射镜、转向棱镜、检偏器和分束器，所述光纤装置设置于输入准直器的入光侧，所述起偏器设置于输入准直器的出光侧，所述偏振分束/合束器阵列置于起偏器的出光侧，所述起偏器出射的偏振光覆盖偏振分束/合束器阵列的入光侧的三分之一区域，所述偏振分光棱镜置于偏振分束/合束器阵列的Z轴的出光侧，所述反射镜设置于偏振分光棱镜的后侧，所述四分之一波片设置于偏振分光棱镜与反射镜之间，所述温度补偿光片设置于偏振分束/合束器阵列的靠偏振分光棱镜一侧的中部偏下，所述转向棱镜置于偏振分束/合束器阵列的Z轴反方向的出光侧，经其180°转向的出射光经过所述检偏器后覆盖偏振分束/合束器阵列的入光侧的另三分之一区域，所述分束器设置于偏振分束/合束器阵列的出光侧；

还包括半波片Ⅰ、半波片Ⅱ和半波片Ⅲ，所述半波片Ⅰ紧贴于输入准直器的输出端，所述半波片Ⅱ设置于偏振分束/合束器阵列的出光侧并仅覆盖一路出光，所述半波片Ⅲ设置于分束器的入光侧，且紧贴分束器。

本实用新型所述起偏器和检偏器为四分之一波片。

本实用新型所述输入准直器为单光纤准直器。

本实用新型所述偏振分束/合束器阵列为YVO4晶体棱镜阵列。

本实用新型一种DPSK 解调器，其由上述的小型的偏振光干涉系统和输出准直器构成，所述输出准直器设置于所述偏振光干涉系统的出光侧。

本实用新型所述输出准直器为双光纤准直器。

本实用新型一种小型的偏振光干涉系统的原理：采用偏振态分光技术，将光源的偏振态经线偏振态变成椭圆偏振态，再进一步分离不同偏振态的光，发生干涉，最后再合并输出，从而达到在整个C波段分光比保持50/50，有效地提高了消光比。

本实用新型所用的分光技术对应的器件很成熟，如起偏器、偏振分光棱镜、四分之一波片、检偏器等，可以将器件中一些与偏振相关的影响进行补偿消除。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型制成的偏振光干涉系统可有效地在整个C波段分光比保持50/50，从而达到很高的消光比；

2、本实用新型将偏振分束/合束器阵列一器件多用，大大缩小了偏振光干涉系统及基于该小型的偏振光干涉系统制成的解调器的封装尺寸，有利于光通讯器件的小型化发展。

附图说明

图1为麦克尔逊干涉仪结构示意图；

图2 为马赫- 增德尔干涉仪结构示意图；

图3 为本实用新型一种小型的偏振光干涉系统的光路示意图；

图4为图3的DPSK解调器的消光比测试图；

其中：

光纤装置100

输入准直器200

半波片Ⅰ210

起偏器220

偏振分束/合束器阵列300

半波片Ⅱ310

温度补偿光片320

检偏器330

偏振分光棱镜400

四分之一波片410

反射镜500

转向棱镜600

分束器700

半波片Ⅲ710

输出准直器800。

具体实施方式

现在将在下文中参照附图更加充分地描述本实用新型，在附图中示出了本实用新型的示例性实施例，从而本公开将本实用新型的范围充分地传达给本领域的技术人员。然而，本实用新型可以以许多不同的形式实现，并且不应被解释为限制于这里阐述的实施例。

参见图3，本实用新型一种小型的偏振光干涉系统，XYZ方向如图所示，以激光为光源的光纤装置100通过光纤传输，将入射光接入输入准直器200。输入准直器200为单光纤准直器，半波片Ⅰ210紧贴于输入准直器200的输出端，其输出光经起偏器220后进入偏振分束/合束器阵列300。起偏器220为四分之一波片，其输出光覆盖偏振分束/合束器阵列300的入光侧的三分之一区域，半波片Ⅱ310设置于偏振分束/合束器阵列300的出光侧并仅覆盖一路出光，偏振分光棱镜400置于偏振分束/合束器阵列300的Z轴的出光侧，反射镜500设置于偏振分光棱镜400的后侧。反射镜500为简单的镀膜玻璃片，膜层厚度精确计算和设计后可以使两束线偏振光的光程差相差一个周期。四分之一波片410设置于偏振分光棱镜400与反射镜500之间。

温度补偿光片320设置于偏振分束/合束器阵列300的靠偏振分光棱镜400一侧的中部偏下。温度补偿光片320的材料是硅或其它对温度较敏感的光学材料，它能补偿由玻璃或空气在偏振分束/合束器阵列300中随温度漂移产生的路径差，也可通过加热硅即时调节所需的相位差。

转向棱镜600置于偏振分束/合束器阵列300的Z轴反方向的出光侧，经其180°转向的出射光经过检偏器330后覆盖偏振分束/合束器阵列300的入光侧的另三分之一区域，检偏器330为四分之一波片。分束器700设置于偏振分束/合束器阵列300的出光侧，半波片Ⅲ710设置于分束器700的入光侧，且紧贴分束器700。

偏振分束/合束器阵列300为YVO4晶体，其具有较大的折射率值及双折射率差，其优良的双折射性能使其成为重要的光学元件。由起偏器220、偏振分束/合束器阵列300、半波片Ⅱ310、温度补偿光片320、偏振分光棱镜400、四分之一波片410、反射镜500、检偏器330和转向棱镜600构成的延迟线干涉模组，使偏振光三次经过偏振分束/合束器阵列300，形成两支分光比50/50的输出光路。

工作时，由光纤装置100输入的非偏振光经第一次经偏振分束/合束器阵列300后在X轴方向上形成上下分布且光轴方向垂直的两束线偏振光，而设置于偏振分束/合束器阵列300的出光侧并仅覆盖一路出光的半波片Ⅱ310将其中一路线偏振光光轴旋转90°，形成同光轴方向的两束上下分布的线偏振光。

经偏振分光棱镜400、四分之一波片410后，两束线偏振光变成两束椭圆偏振光并发生干涉，形成强度50/50的两路垂直的S偏振光（简称S光）和P偏振光（简称P光），其中S光与P光都在XOY平面内，S光轴平行于Y轴，而P光平行于X轴。

S光与P光在偏振分光棱镜400内沿Y轴方向前行，在偏振分光棱镜400的另一端发生全反射后沿Z轴反方向出射，S光直接再次经过偏振分束/合束器阵列300，P光经温度补偿光片320后再次经过偏振分束/合束器阵列300，沿 Z轴反方向前行的两束光经偏振分束/合束器阵列300合并后发生干涉，造成干涉的延迟相位由温度补偿光片320控制，经转向棱镜600后，干涉光折转180度第三次经过偏振分束/合束器阵列300，相干后90°相位差的两束偏振光沿Y方向左右分开。

半波片Ⅲ710设置于分束器700的入光侧的下半部分，其将左右两束光的下半部偏振光的光轴旋转90°，经分束器700后Y轴方向左右两束光的各自上下两束光合并，形成左右两束平行的输出光。

本实用新型的偏振光干涉系统充分利用偏振分束/合束器阵列300，采用偏振态分光技术，将光源的偏振态经线偏振态变成椭圆偏振态，再进一步分离不同偏振态的光，发生干涉，最后再合并输出，从而达到在整个C波段分光比保持50/50，有效地提高了消光比。同时一器件多用，大大缩小了偏振光干涉系统的封装尺寸。

在上述小型的偏振光干涉系统的出光侧耦合以双光纤准直器为主的输出准直器800可以制成DPSK解调器，其可用于整个C波段，C波段的波长范围为1528nm至1567nm，其消光比可达到20dB，如图4所示。

本实用新型的DPSK 解调器的尺寸：20mm×15 mm×8mm，小于一枚五毛硬币的尺寸，比现有的解调器小40%左右，这在40G系统中非常重要，有利于光通讯器件的小型化发展。

本实用新型的一种小型的偏振光干涉系统及基于该小型的偏振光干涉系统制成的解调器不限于上述优选实施例，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种小型的偏振光干涉系统，其特征在于：包括光纤装置（100）、输入准直器（200）、起偏器（220）、偏振分束/合束器阵列（300）、温度补偿光片（320）、偏振分光棱镜（400）、四分之一波片（410）、反射镜（500）、转向棱镜（600）、检偏器（330）和分束器（700），所述光纤装置（100）设置于输入准直器（200）的入光侧，所述起偏器（220）设置于输入准直器（200）的出光侧，所述偏振分束/合束器阵列（300）置于起偏器（220）的出光侧，所述起偏器（220）出射的偏振光覆盖偏振分束/合束器阵列（300）的入光侧的三分之一区域，所述偏振分光棱镜（400）置于偏振分束/合束器阵列（300）的Z轴的出光侧，所述反射镜（500）设置于偏振分光棱镜（400）的后侧，所述四分之一波片（410）设置于偏振分光棱镜（400）与反射镜（500）之间，所述温度补偿光片（320）设置于偏振分束/合束器阵列（300）的靠偏振分光棱镜（400）一侧的中部偏下，所述转向棱镜（600）置于偏振分束/合束器阵列（300）的Z轴反方向的出光侧，经其180°转向的出射光经过所述检偏器（330）后覆盖偏振分束/合束器阵列（300）的入光侧的另三分之一区域，所述分束器（700）设置于偏振分束/合束器阵列（300）的出光侧；

还包括半波片Ⅰ（210）、半波片Ⅱ（310）和半波片Ⅲ（710），所述半波片Ⅰ（210）紧贴于输入准直器（200）的输出端，所述半波片Ⅱ（310）设置于偏振分束/合束器阵列（300）的出光侧并仅覆盖一路出光，所述半波片Ⅲ（710）设置于分束器（700）的入光侧，且紧贴分束器（700）。

2.根据权利要求1所述一种小型的偏振光干涉系统，其特征在于：所述起偏器（220）和检偏器（330）为四分之一波片。

3.根据权利要求2所述一种小型的偏振光干涉系统，其特征在于：所述输入准直器（200）为单光纤准直器。

4.根据权利要求3所述一种小型的偏振光干涉系统，其特征在于：所述偏振分束/合束器阵列（300）为YVO4晶体棱镜阵列。

5.一种DPSK 解调器，其特征在于：所述DPSK 解调器由如权利要求1至4中任一项所述的小型的偏振光干涉系统和输出准直器（800）构成，所述输出准直器（800）设置于所述偏振光干涉系统的出光侧。

6.根据权利要求5所述一种DPSK 解调器，其特征在于：所述输出准直器（800）为双光纤准直器。