CN109445033A - 波分复用模组及光发射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种波分复用模组及光发射装置，涉及光通信技术领域。波分复用模组包括波分复用器，波分复用器包括输入端和输出端；光隔离器，设置在波分复用器的输出端，用于传输经波分复用器输出的光信号。光发射装置包括发光器件、光纤适配器及波分复用模组；发光器件与波分复用模组中波分复用器的输入端连接，光纤适配器设置于波分复用模组中光隔离器的出口。能够减小光路中反射光对发光器件造成的干扰以及对输出光路造成的光串扰或其他出光异常的问题。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，具体而言，涉及一种波分复用模组及光发射装置。
背景技术
随着信息技术的不断发展，通过电缆线传输信息的方式正在迅速的被光纤传输***所取代。光纤传输***以光波作为信号的载体，通过光纤在不同的通信节点之间进行传输。信号传输是发送端通过光模块发送光信号，再通过接收端将接收的光信号转换为电信号的过程。
发送端的光模块通常包括光发射次模块，光发射次模块具有高可靠性、低成本、小型化等特点，逐渐成为光纤通信领域关注的热点。现有技术中，QSFP(Quad Small Form-factor Pluggable，四通道小型可插拔)可以采用将四路发射光汇集到一个端口输出的TOSA(Transmitter Optical Subassembly，光发射次模块)。TOSA主要采用如下两种合光方案：由锯齿形光路滤波器构成的光复用器件合光方案；以及AWG(Arrayed WaveguideGrating，阵列波导光栅)合光方案。
在AWG合光方案中，通过AWG芯片将多个光源输出光合成一束光进行输出。由于，从AWG芯片输出的光在经由诸如光纤接头等组件传输至光纤中时，一部分光可能会被光纤接头等组件反射，发光器件对于反射光较为敏感，受到反射光影响一方面会对发光器件本身造成干扰，另一方面也会导致输出光路产生光串扰或其他出光异常。
发明内容
本发明的目的在于提供一种波分复用模组及光发射装置，能够减小光路中反射光对发光器件造成的干扰以及对输出光路造成的光串扰或其他出光异常的问题。
本发明的实施例是这样实现的：
本发明实施例的一方面，提供一种波分复用模组，包括波分复用器，所述波分复用器包括输入端和输出端；光隔离器，设置在所述波分复用器的输出端，用于传输经所述波分复用器输出的光信号。
可选地，在所述波分复用器的输出端设置有至少一个光输出口，所述光隔离器通过所述光输出口与所述波分复用器连接，其中，所述光隔离器的设置数量与所述光输出口的设置数量相同。
可选地，在所述波分复用器的输入端设置有至少一个光接入口，所述波分复用模组还包括设置在所述光接入口的第一会聚透镜，其中，所述第一会聚透镜与所述光接入口的设置数量相同。
可选地，所述光隔离器包括沿所述光信号传播方向依次设置的起偏器、法拉第旋转器和检偏器；所述起偏器的偏振轴方向和所述检偏器的偏振轴方向之间呈45°夹角。
可选地，所述光隔离器还包括设置于所述起偏器远离所述法拉第旋转器一侧的第二会聚透镜，以及设置于所述检偏器远离所述法拉第旋转器一侧的第三会聚透镜。
可选地，所述光隔离器包括沿所述光信号传播方向依次设置的线偏振器和四分之一波片，所述线偏振器的偏振轴方向与所述四分之一波片的快轴方向呈45°夹角。
可选地，在所述光隔离器远离所述波分复用器的一侧还设置有增益部件，用于对所述光隔离器输出的光信号提供增益。
可选地，所述增益部件包括光波导放大器。
可选地，所述第一会聚透镜为自聚焦透镜。
本发明实施例的另一方面，提供一种光发射装置，包括发光器件、光纤适配器及如上所述任一项的波分复用模组；所述发光器件与所述波分复用模组中波分复用器的输入端连接，所述光纤适配器设置于所述波分复用模组中光隔离器的出口。
可选地，所述发光器件为激光器。
本发明实施例的有益效果包括：
本发明实施例提供的波分复用模组，在使用过程中，光信号由发光器件发出并从波分复用器的输入端进入，经过波分复用器复用之后，从波分复用器的输出端输出并经过设置在波分复用器输出端的光隔离器出射。在上述光信号的传输过程中，由于光隔离器对正向传输的光信号衰减很小而对沿相反方向传输的光信号衰减很大，所以光隔离器具有光的单向通路，当光信号经由波分复用器的输出端输出到光隔离器中时，光信号的传输路径为沿光隔离器正向传输，所以能够正常通过，当光信号被反射而从光隔离器的出口向波分复用器一端传输时，光信号的传输路径为沿光隔离器反向传输，所以不能通过。综上所述，通过在波分复用器的输出端设置光隔离器，能够使被其他器件或因其他原因而反射的反射光无法进入波分复用器的输出端，即反射光不会经过波分复用器的输入端出射对发光器件造成影响，从而减少了反射光对发光器件造成的影响。
本发明实施例提供的光发射装置，通过与波分复用器输入端连接的发光器件，使光发射装置提供持续稳定的光信号。通过与波分复用模组中光隔离器的出口相连的光纤适配器，方便了光信号的耦合传输。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的波分复用模组的结构示意图之一；
图2为本发明实施例提供的波分复用模组的结构示意图之二；
图3为本发明实施例提供的光隔离器的结构示意图之一；
图4为本发明实施例提供的光隔离器的结构示意图之二；
图5为本发明实施例提供的波分复用模组的结构示意图之三；
图6为本发明实施例提供的光发射装置的结构示意图。
图标：100-波分复用模组；110-波分复用器；112-输入端；114-输出端；116-光输出口；118-光接入口；119-第一会聚透镜；120-光隔离器；121-起偏器；122-线偏振器；123-法拉第旋转器；124-四分之一波片；125-检偏器；127-第二会聚透镜；129-第三会聚透镜；130-增益部件；140-发光器件；150-光纤适配器；200-光发射装置。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参照图1，本发明实施例提供一种波分复用模组100，包括波分复用器110，波分复用器110包括输入端112和输出端114；光隔离器120，设置在波分复用器110的输出端114，用于传输经波分复用器110输出的光信号。
需要说明的是，第一，波分复用器110是一种是采用波分复用(英文名称：Wavelength Division Multiplexing，WDM)技术，将两种或多种不同波长的光载波信号在发送端经波分复用器110复用汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中传输的无源光器件。波分复用器110能够将一系列载有信息、但波长不同的光信号合成一束光信号，使其沿着单根光纤传输。波分复用器110根据其工作原理的不同能够划分为熔融拉锥型、介质膜型、光栅型和平面型等类型。以下，本发明实施例中将以较为常见的波导光栅型波分复用器110为例进行详细的说明。当然，在本发明实施例中波分复用器110还可以采用其他类型，此处不做限制。
当包含有多个不同波长的光信号由波分复用器110的输入波导进入输入平板波导区，由于不存在光学的横向限制，光在平板波导区衍射；不同波长的信号从不同输出波导输入时，由于相邻阵列波导存在长度差，因此到达输出平板波导区时阵列波导中不同的光波信号产生不同的相位差，将会聚在同一输入波导输出实现复用功能。另外，阵列波导光栅具有小的波长间隔、大的信道数、高的分辨率和易于集成等优点，特别适合于超高速、大容量的波分复用***使用。
第二，光隔离器120是一种只允许单向光通过的无源光器件。光隔离器120具有正向***损耗低、反向隔离度高以及回波损耗高的特性。因此从光隔离器120出口入射的光无法从光隔离器120中通过。光隔离器120的作用是防止光路中由于各种原因产生的反射光反向传输。光隔离器120正向设置于波分复用器110的输出端114，即光隔离器120设置的方向使从波分复用器110输出端114输出的光信号能够正常通过，而射向波分复用器110输出端114的光不能从光隔离器120中通过。
本发明实施例提供的波分复用模组100，在使用过程中，光信号由发光器件140发出并从波分复用器110的输入端112进入，经过波分复用器110复用之后，从波分复用器110的输出端114输出并经过设置在波分复用器110输出端114的光隔离器120出射。在上述光信号的传输过程中，由于光隔离器120对正向传输的光信号衰减很小而对沿相反方向传输的光信号衰减很大，所以光隔离器120具有光的单向通路，当光信号经由波分复用器110的输出端114输出到光隔离器120中时，光信号的传输路径为沿光隔离器120正向传输，所以能够正常通过，当光信号被反射而从光隔离器120的出口向波分复用器110一端传输时，光信号的传输路径为沿光隔离器120反向传输，所以不能通过。综上所述，通过在波分复用器110的输出端114设置光隔离器120，能够使被其他器件或因其他原因而反射的反射光无法进入波分复用器110的输出端114，即反射光不会经过波分复用器110的输入端112出射对发光器件140造成影响，从而减少了反射光对发光器件140造成的影响。
可选的，在波分复用器110的输出端114设置有至少一个光输出口116，光隔离器120通过光输出口116与波分复用器110连接，其中，光隔离器120的设置数量与光输出口116的设置数量相同。
具体的，如图2所示，在波分复用器110的输出端114可以设置两个光输出口116，也可以设置成三个或其他数量。在每个光输出口116处均设置有光隔离器120。这样一来，能够使从波分复用器110出射的光信号不会因为光向后反射影响光信号的正常传输。
在波分复用器110的输入端112设置有至少一个光接入口118，波分复用模组100还包括设置在光接入口118的第一会聚透镜119，其中，第一会聚透镜119与光接入口118的设置数量相同。
具体的，如图2所示，在波分复用器110的输入端112可以设置三个光接入口118，也可以设置成四个、五个或更多个。在每个光接入口118处均设置有第一会聚透镜119。这样一来，可以使入射到光接入口118的光斑进行会聚，使光信号会聚成更密实的光束，增强了光信号传输时的质量。
需要说明的是，本发明实施例对入射的光通道的个数不做具体限制。示例的，当波分复用器110设置有多个光接入口118时，可以根据实际情况选择其中一个或者多个光接入口118作为光信号的传输通道。
可选的，如图3所示，光隔离器120包括沿光信号传播方向依次设置的起偏器121、法拉第旋转器123和检偏器125；起偏器121的偏振轴方向和检偏器125的偏振轴方向之间呈45°夹角。
光隔离器120是一种只允许光沿一个方向通过而在相反方向阻挡光通过的光无源器件。它通过光纤回波反射的光能够被光隔离器120很好的隔离，隔离度代表了光隔离器120对回波隔离(阻挡)能力。
本实施例给出光隔离器120的一种可选的结构形式。对于正向入射光隔离器120的光信号，通过起偏器121后成为线偏振光，法拉第旋转器123与外磁场一起使光信号的偏振方向右旋45°，并恰好使低损耗通过与起偏器121呈45°放置的检偏器125。对于反向光信号，出检偏器125的线偏振光经过法拉第旋转器123时，偏转方向也右旋转45°，从而使反向光的偏振方向与起偏器121方向正交，完全阻断了反射光的传输。这样一来，光隔离器120在光路中起到了避免光路中的回波对光源、泵浦源以及其他光发射组件造成的干扰和损害，有利于提升光信号的传输质量。
如图3所示，上述结构的光隔离器120还包括设置于起偏器121远离法拉第旋转器123一侧的第二会聚透镜127，以及设置于检偏器125远离法拉第旋转器123一侧的第三会聚透镜129。
具体的，如图3所示，光信号通过第二会聚透镜127时，经第二会聚透镜127射出准直光束，之后通过起偏器121。经检偏器125再次出射的光信号通过第三会聚透镜129，使光信号再次准直出射，有利于增强出射的光信号的功率，提升传输质量。
可选的，如图4所示，光隔离器120包括沿光信号传播方向依次设置的线偏振器122和四分之一波片124，线偏振器122的偏振轴方向与四分之一波片124的快轴方向呈45°夹角。
本实施例给出光隔离器120的另一种可选的结构形式。具体的，对于正向入射的光信号，通过线偏振器122后成为线偏振光，再经过四分之一波片124时，线偏振光在四分之一波片124的作用下，变成圆偏振光出射，同时，使光信号的偏振方向右旋45°。对于反向反射的光信号，出四分之一波片124的圆偏振光经再次经过四分之一波片124时，偏转方向再次右旋转45°，从而使反向光的偏振方向与线偏振器122的偏振轴方向正交，完全阻断了反射光的传输。这样一来，光隔离器120在光路中起到了避免光路中的回波对光源、泵浦源以及其他发光器件140造成的干扰和损害，有利于提升光信号的传输质量。
当然，本发明实施例的光隔离器120还可以包括其他的可实现其预期作用的结构形式，本发明的上述举例对此不形成限制要求，只要能够满足光隔离器120的对回波隔离(阻挡)的功能即可。
可选地，如图5所示，光隔离器120远离波分复用器110的一侧还设置有增益部件130，用于对光隔离器120输出的光信号提供增益。
通常光信号的增益部件130可以是激光放大器等。激光放大器能够利用光的受激辐射进行光的能量(功率)放大。激光放大器能够在获得高的激光能量或功率的同时保持光的质量(包括脉宽、线宽和偏振性等)。当然，在实际应用中，增益部件130还可以是其他能够起到光信号增益效果的器件。
在光隔离器120远离波分复用器110的一侧设置增益部件130，能够对从光隔离器120中出射的光信号进行增益，从而提高光信号出射时的功率，补偿光信号在波分复用器110和光隔离器120中产生的损耗，增加光传输时的传输质量。
进一步地，增益部件130包括光波导放大器。
具体的，光波导放大器的信号放大作用是利用光波导掺入的稀土离子在抽运光作用下受激辐射实现的。以掺饵光波导放大器(英文名称：Erbium Doped Fiber ApplicationAmplifier，EDFA)为例，掺饵光波导放大器不需将光信号转换为电信号，可直接对光信号进行放大。当光信号射入到掺饵光波导放大器中时，铒离子在泵光作用下激发到高能级上，并很快衰变到亚稳态能级上，在入射信号光作用下回到基态时发射对应于信号光的光子，使信号得到放大。掺饵光波导放大器的主要优点是增益高、带宽大、输出功率高、泵浦效率高、***损耗低、对偏振态不敏感等。
可选地，第一会聚透镜119为自聚焦透镜。
自聚焦透镜又称为梯度变折射率透镜，其折射率分布是沿径向渐变的柱状光学透镜，具有聚焦和端面准直的功能。自聚焦透镜能够使沿轴向传输的光产生折射，并使折射率的分布沿径向逐渐减小，从而实现出射光线被平滑且连续的会聚到一点。这样一来，可以大幅的增强光信号的传输效果。
需要说明的是，本发明实施例中，前述的第二会聚透镜和第三会聚透镜同样可以选用自聚焦透镜以提高光信号的传输效果。
自聚焦透镜的外形结构通常为体积较小的圆柱状，将第一会聚透镜119或第二会聚透镜127及第三会聚透镜129设置为自聚焦透镜，在提高光信号传输效果的同时，还能够节省波分复用模组100的内部空间，从而减小波分复用模组100的体积，有利于波分复用模组100的小型化。
本发明实施例还提供一种光发射装置200，如图6所示，包括发光器件140、光纤适配器150及如上所述任一项的波分复用模组100。发光器件140与波分复用模组100中波分复用器110的输入端112连接，光纤适配器150设置于波分复用模组100中光隔离器120的出口。
示例的，常用的光纤适配器150通常包括两个光纤接头和一个耦合器三部分，耦合器通过光纤接头连接，使用时，直接通过光纤接头插合即可，提高了光纤与波分复用模组100之间光信号的耦合效率。光纤适配器150***耦合时损耗低，互换性好，重复性好，极大的方便了光纤通讯的接入，减小了光信号耦合时的操作难度。
本发明实施例提供的光发射装置200，通过与波分复用器110输入端112连接的发光器件140，使光发射装置200提供持续稳定的光信号。通过与波分复用模组100中光隔离器120的出口相连的光纤适配器150，方便了光信号的耦合传输。
可选地，发光器件140为激光器，激光器可调谐性好、损耗低、具有高的电光效率，有利于提供稳定高效的光信号。
需要说明的是，发光器件140还可以设置为光模块等其他能够发出光信号的器件。此处将发光器件140直接设置为激光器，其结构简单，便于安装和更换，在一定程度上降低了该光发射装置200的成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种波分复用模组，其特征在于，包括：
波分复用器，所述波分复用器包括输入端和输出端；
光隔离器，设置在所述波分复用器的输出端，用于传输经所述波分复用器输出的光信号。
2.根据权利要求1所述的波分复用模组，其特征在于，在所述波分复用器的输出端设置有至少一个光输出口，所述光隔离器通过所述光输出口与所述波分复用器连接；
其中，所述光隔离器的设置数量与所述光输出口的设置数量相同。
3.根据权利要求1或2所述的波分复用模组，其特征在于，在所述波分复用器的输入端设置有至少一个光接入口，所述波分复用模组还包括设置在所述光接入口的第一会聚透镜；
其中，所述第一会聚透镜与所述光接入口的设置数量相同。
4.根据权利要求1所述的波分复用模组，其特征在于，所述光隔离器包括沿所述光信号传播方向依次设置的起偏器、法拉第旋转器和检偏器；所述起偏器的偏振轴方向和所述检偏器的偏振轴方向之间呈45°夹角。
5.根据权利要求4所述的波分复用模组，其特征在于，所述光隔离器还包括设置于所述起偏器远离所述法拉第旋转器一侧的第二会聚透镜，以及设置于所述检偏器远离所述法拉第旋转器一侧的第三会聚透镜。
6.根据权利要求1所述的波分复用模组，其特征在于，所述光隔离器包括沿所述光信号传播方向依次设置的线偏振器和四分之一波片，所述线偏振器的偏振轴方向与所述四分之一波片的快轴方向呈45°夹角。
7.根据权利要求1所述的波分复用模组，其特征在于，在所述光隔离器远离所述波分复用器的一侧还设置有增益部件，用于对所述光隔离器输出的光信号提供增益。
8.根据权利要求7所述的波分复用模组，其特征在于，所述增益部件包括光波导放大器。
9.根据权利要求3所述的波分复用模组，其特征在于，所述第一会聚透镜为自聚焦透镜。
10.一种光发射装置，其特征在于，包括发光器件、光纤适配器及如权利要求1至9任一项的波分复用模组；所述发光器件与所述波分复用模组中波分复用器的输入端连接，所述光纤适配器设置于所述波分复用模组中光隔离器的出口。
11.根据权利要求10所述的光发射装置，其特征在于，所述发光器件为激光器。
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- 2018-12-27 CN CN201811607427.2A patent/CN109445033A/zh active Pending
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