CN210835308U - 一种波长敏感偏振器件及用其制作的光器件 - Google Patents

Abstract

一种波长敏感偏振器件及使用其制作的光器件，该波长敏感偏振器件包括具有多个面的偏振分光棱镜PBS和在偏振分光棱镜至少一个面上设置的滤波元件组，每个滤波元件组都由沿偏振分光棱镜从外到内的方向依次设置的带通滤波器(110)和1/4波片(120)组成，滤波元件组通过特定波长的偏振光信号，并且反射除特定波长外的其他波长偏振光信号,特定波长光信号可以不只一个波长；当其他波长偏振光信号通过PBS后其一个偏振分量被引导到滤波元件组，再被滤波元件组反射回PBS，该偏振分量的偏振态旋转90度。采用该器件可以实现多种光有源/无源器件的功能，比如K路信号通道发射的波分复用功能(K大等于2)、光开关功能、波分解复用器和光环形器等。

Description

一种波长敏感偏振器件及用其制作的光器件

技术领域

本申请涉及光纤通信领域，尤其涉及一种波长敏感偏振器件及运用其特性制造的光有源/无源器件，如K路信号通道发射的波分复用功能(K大等于 2)的器件，光开关功能的器件，波分解复用器和光环形器等等。

背景技术

随着光纤通讯领域的飞速发展，对于通信带宽越来越高，在高速数据通信领域中，100Gbps的光网络已经开始大规模商用，200Gbps、400Gbps光通信***也开始逐渐产品化，在光器件提速、扩容的同时，对于光器件小型化和可靠性提出了越来越高的要求。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷和改进需求，本实用新型的目的是提供一种波长敏感偏振器件，作为基础元件易于组装各种光有源/无源器件。

本实用新型的另一目的是提供上述波长敏感偏振器件制作的各种光器件，比如K路信号通道发射的波分复用功能光器件，波长选择开关功能的光器件，小波长间隔光滤波器和光环形器等。

本实用新型的一个实施例提供了一种波长敏感偏振器件，包括具有多个面的偏振分光棱镜，在所述偏振分光棱镜的至少一个面上设置至少一个滤波元件组，每个滤波元件组都由沿偏振分光棱镜从外到内的方向依次设置的带通滤波器和1/4波片组成，滤波元件组用于通过具有特定波长的偏振光信号，其带通滤波器透射所述具有特定波长的偏振光信号，并且反射除所述特定波长外的其他波长偏振光信号；从所述偏振分光棱镜的其他面入射的至少一个其他波长偏振光信号，通过所述偏振分光棱镜后的一个偏振分量被引导到所述滤波元件组，再被所述滤波元件组反射回所述偏振分光棱镜，并且所述偏振分量的偏振态旋转90度。

进一步的，所述偏振分光棱镜设置有45度偏振分光面，用于透射光信号的第一偏振分量并且反射偏振方向与第一偏振分量垂直的第二偏振分量，其设置滤波元件组的表面与所述带通滤波器以及1/4波片的通光面互相平行；所述1/4波片的光轴和第一偏振分量以及第二偏振分量都成45度夹角；从所述偏振分光棱镜的其他面入射的至少一个其他波长偏振光信号，其第一偏振分量或第二偏振分量中的一个被所述偏振分光棱镜PBS折反至所述1/4波片，通过1/4波片后被带通滤波器反射，再一次经过1/4波片回到所述偏振分光棱镜。

进一步的，所述偏振分光棱镜包括至少一个第一入射面和至少一个第一出射面，在所述第一入射面上设置第一滤波元件组。

替换的，所述偏振分光棱镜PBS包括至少一个第一入射面和至少一个第一出射面，在所述第一出射面上设置第一滤波元件组。

替换的，所述偏振分光棱镜PBS包括至少一个第一入射面和至少一个第一出射面，在所述第一入射面上设置有通过具有第一波长的第一偏振光信号λ₁的第一滤波元件组，在所述第一出射面上设置有通过具有第二波长的第二偏振光信号λ₂的第二滤波元件组。

替换的，所述特定波长的偏振光信号包括不只一个波长的偏振光信号。

本实施例中的波长敏感偏振器件还包括在所述第一入射面的光路之前设置一个1/4波片，使得所述具有第一波长的第一偏振光信号通过1/4波片后再沿所述第一入射面的光路方向依次通过带通滤波器、1/4波片，偏振态旋转90度后，进入偏振分光棱镜。

本实施例中的波长敏感偏振器件还包括在所述第一入射面的光路之前设置一个-1/4波片，使得所述具有第一波长的第一偏振光信号通过-1/4波片后再沿所述第一入射面的光路方向依次通过带通滤波器、1/4波片，偏振态不变，进入偏振分光棱镜。

本实施例中的波长敏感偏振器件的进一步改进是所述波长敏感偏振器件是正N边形，N为大于2的偶数；其中有M个边每个边的面上设置有一个所述滤波元件组，M小于等于N。

本实用新型的一个较佳实施例提供了采用上述波长敏感偏振器件制作的一种光器件，其中，所述设置第一滤波元件组的第一入射面，被配置成入射具有第一波长的第一偏振光信号；所述光器件还包括第二个入射面，被配置成入射具有第二波长的第二偏振光信号；所述偏振分光棱镜被配置成将所述第一偏振光信号和被带通滤波器反射的第二偏振光信号一起复合为一路光束到达所述出射面。

本实用新型的另一个实施例提供了采用上述波长敏感偏振器件制作的另一种光器件，其中从所述入射面至少入射具有第一波长的第一偏振光信号和具有第二波长的第二偏振光信号,所述设置第一滤波元件组的第一出射面，被配置成出射具有第一波长的第一偏振光信号；所述光器件还包括设置有第二滤波元件组的第二出射面，被配置成出射具有第二波长的第二偏振光信号。

进一步的，所述入射面还入射具有第三波长的第三偏振光信号λ₃；所述光器件还包括设置有第三滤波元件组的第三出射面，被配置成出射具有第三波长的第三偏振光信号。

本实用新型的又一个实施例提供了采用上述波长敏感偏振器件制作的又一种光器件，其中，所述光器件是四边形,其设置有第一滤波元件组的第一入射面，其被配置成入射具有第一波长的第一偏振光信号；所述第一出射面与所述第一入射面相对，并出射所述第一偏振光信号，所述第一出射面同时作为第二入射面入射具有第三波长的第三偏振光信号；在与所述第一出射面和所述第一入射面都相邻第三面上还设置有第二滤波元件组，所述第二滤波元件组只通过具有第二波长的第二偏振光信号，并反射其他所有波长偏振光信号；与所述第三面相对的第四面是第二出射面，所述偏振分光棱镜被配置成将入射的第三偏振光信号折反至所述第二出射面,并出射所述第三偏振光信号。

进一步的，在与所述第三面相对的第四面上设置第三滤波元件组,其只通过具有第三波长的第三偏振光信号，并反射其他所有波长偏振光信号；所述光器件还包括在第二入射面入射具有第二波长的第二偏振光信号，其被配置为被所述偏振分光棱镜折反至所述第三面出射。

本实用新型的再一个实施例提供了采用上述波长敏感偏振器件制作的再一种光器件，其中，所述光器件是四边形,其设置有第一滤波元件组的第一入射面，其被配置成入射具有第一波长的第一偏振光信号；所述第一出射面与所述第一入射面相对，并出射所述第一偏振光信号，其同时作为第二入射面入射具有第三波长的第三偏振光信号；在与所述第一出射面和所述第一入射面都相邻第三面上设置反射器，反射所述第一偏振光信号和所述第三偏振光信号；与所述第三面相对的第四面是第二出射面，所述偏振分光棱镜被配置成将入射的第三偏振光信号折反至所述第二出射面,并出射所述第三偏振光信号。

本实用新型提供的波长敏感偏振器件，通过设置该器件对入射光信号进行折反、改变其偏振态，明显减小光有源/无源器件的尺寸，提高了可靠性；实现了各种光有源/无源器件的小型化以及高可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a是本实用新型较佳实施例提供的仅使用一组1/4波片和带通滤波器的波长敏感偏振器件的一种结构和光路示意图；

图1b是本实用新型另一实施例提供的仅使用一组1/4波片和带通滤波器的波长敏感偏振器件的一种结构和光路示意图；

图2a是本实用新型较佳实施例提供的使用两组1/4波片和带通滤波器的波长敏感偏振器件的一种结构和光路示意图；

图2b是本实用新型又一实施例提供的使用两组1/4波片和带通滤波器的波长敏感偏振器件的一种结构和光路示意图；

图2c是本实用新型另一实施例提供的使用两组1/4波片和带通滤波器的波长敏感偏振器件的一种结构和光路示意图；

图3是本实用新型实施例提供的使用三组1/4波片和带通滤波器的波长敏感偏振器件的几种结构和光路示意图；

图4是本实用新型实施例提供的使用三组1/4波片和带通滤波器的波长敏感偏振器件的又一种结构和光路示意图；

图5是本实用新型实施例提供的带通滤波器通过两个或多个特定波长信号光而反射其他波长信号光的另一种波长敏感偏振器件的结构和光路示意图。

附图标记

100 波长敏感偏振器件

S1 第一入(出)射面

S2 第二入(出)射面

S3 第三入(出)射面

S4 第四入(出)射面

110 第一带通滤波器

120 第一1/4波片

130 偏振分光棱镜PBS

140 第二1/4波片

150 第二带通滤波器

160 第三1/4波片

170 第三带通滤波器

200 滤波元件组

λ₁ 第一波长的第一偏振光信号

λ₂ 第二波长的第二偏振光信号

λ₃ 第三波长的第三偏振光信号

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本实用新型的限制。

此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1a示出了根据本实用新型实施例的波长敏感偏振器件100，其由一个具有多个面的偏振分光棱镜PBS、一个四分之一波片(或1/4波片)以及一个带通滤波器构成。1/4波片和带通滤波器可以位于偏振分光棱镜的上、下、左、右的任意位置，沿偏振分光棱镜PBS从外到内的方向依次设置带通滤波器110和1/4波片，这样一对带通滤波器和1/4波片称为一个滤波元件组200。

在图1a所示的本实用新型较佳实施例中，从下到上分别为带通滤波器 110、1/4波片120和偏振分光棱镜PBS130，共同构成波长敏感偏振器件100。带通滤波器110、1/4波片120和偏振分光棱镜PBS130从下到上按照滤波片，1/4波片，偏振分光棱镜PBS这样的排布顺序贴合在一起，贴合方式可以采取胶水贴合，也可以采取通光表面无胶贴合方式排列在一起。偏振分光棱镜 130的下表面与1/4波片120以及带通滤波器110的通光表面互相平行。

带通滤波器110的作用是透射具有特定波长的λ光信号，并反射不具有该特定波长的光信号,或者说反射除该特定波长外的其他波长光信号。不失一般性，所述的偏振分光棱镜130的作用是透射p光，反射s光。在本实用新型中，用箭头符号↑表示p偏振光，圆环或者圆圈符号·表示s偏振光。圆偏振光信号λ₁I11从波长敏感偏振器件100下方的入射面入射，完全透射通过带通滤波器100和1/4波片120成为I12，I12偏振状态被1/4波片120改变成为第一偏振分量的线偏振光，不失一般性，这里假设第一偏振分量的线偏振态是p偏振态，其可以透射通过PBS 130的45度偏振分光面。I12在通过 PBS130的45度偏振分光面后成为I13，I13的偏振状态不变，依旧是p偏振态，从PBS 130上方的出射面出射。与λ₁正交方向入射的光信号λ₂为第二偏振分量的线偏振光，示例性地，第二偏振分量的线偏振态是s偏振态，称之为I21。

如图1a所示，具有与偏振光信号λ₁不同波长的I21从偏振分光棱镜PBS 右侧的入射面进入PBS 130并被45度偏振分光面反射，向下进入1/4波片 120，再次被带通滤波器100反射回1/4波片120并通过120，成为I22；I22 相对I21偏振态旋转90度，I22偏振态改变成为第一偏振分量的线偏振光，即其偏振态为p偏振态，可以透射通过PBS 130的45度偏振分光面；I22在通过PBS 130的45度偏振分光面后成为I23，I23的偏振状态不变，依旧是 p偏振态，在PBS 130上方的出射面和λ₁信号复合成同一路光，而且偏振态一致。

在本实施例中，偏振分光棱镜PBS是由两个高精度直角棱镜斜边胶合而成，在斜边上镀有偏振分光膜。一般斜边的角度是45度，因此镀有该偏振分光膜的斜面又称45度偏振分光面。偏振分光棱镜PBS可以将两种不同偏振态的光垂直分开的功能也是依靠这个胶合面，即45度偏振分光面完成的。

另外，1/4波片120的光轴与第一偏振分量(P光)以及第二偏振分量(S光)都成45度夹角，这是因为光信号在经过1/4波片120的时候，光信号的平行于光轴光分量与垂直于光轴的光分量会产生λ/4，即90°的相位差，当线性偏振光通过1/4波片时，若偏振方向与波片光轴的方向的夹角为45 度角时，则通过波片后，偏振光变为圆偏振光。反之若入射光是圆偏振光，则出射光就变成线性偏振光。由于圆偏振光信号具有方向性，左旋的圆偏振光与右旋的圆偏振光通过1/4波片后，出射的线偏振光相互正交，一般人为地将这两个线性偏振光标记为P偏振分量或者S偏振分量。

因此，本实施例提供的一种波长敏感偏振器件，其主体主要由偏振分光棱镜130、1/4波片120和带通滤波器110构成。偏振分光棱镜130的一个表面(S1)与1/4波片120以及带通滤波器110的通光面互相平行。偏振分光棱镜用于将入射的非偏振光分成两束相互垂直的线偏光。1/4波片120被配置用于改变通过的光信号的偏振态。而带通滤波器110用于透射特定波长的光信号，并且反射除特定波长外的其他光信号。

示例性地，波长敏感偏振器件可以与另一个四分之一波片组合，从左到右构成第一1/4波片、带通滤波器、第二1/4波片、偏振分光棱镜的结构。特定波长的光信号可以选择性透射通过带通滤波器，特定光信号从左侧入射，依次通过第一1/4波片、带通滤波器、第二1/4波片，偏振态旋转90度后，进入偏振分光棱镜。同样，非特定波长的光信号也可以从其他方向射入偏振分光棱镜，经过反射或透射后入射到带通滤波器。由于带通滤波器选择性反射，所以非特定波长光信号偏振态旋转90度后反射回偏振分光棱镜。

替换地，波长敏感偏振器件可以与另一个-1/4波片组合，从左到右构成 -1/4波片、带通滤波器、1/4波片、偏振分光棱镜的结构。特定波长光信号可以选择性透射通过带通滤波器，特定波长光信号从左侧入射，依次通过-1/4 波片、带通滤波器、1/4波片，偏振态不变，进入偏振分光棱镜。同样，非特定波长的光信号也可以从其他方向射入偏振分光棱镜，经过反射或透射后入射到带通滤波器。由于带通滤波器选择性反射，所以非特定波长光信号偏振态旋转90度后反射回偏振分光棱镜。

另外，波分复用器的作用就是把不同波长的光信号重合为一路光信号。这里为了清晰演示λ₁λ₂信号的光路，没有把λ₂信号的光路和λ₁信号的光路画在一起，但是在λ₁λ₂复合光束透射出PBS 130时，它们实际上是复合为同一路光的，后面的λ₃λ₄信号的情况与此相同。

同样的结构也可以复合三路信号。如图1b中举例所示，与λ₁正交方向入射的光信号λ₃为第三偏振分量的线偏振光，不失一般性，这里假设第三偏振分量的线偏振态是s偏振态，进入PBS130被45度偏振分光面反射通过PBS 130，和λ₁、λ₂信号复合成同一路光，完成三路不同波长光信号的复用。

结合多个这样的波长敏感偏振器件100，可以完成多路(K路)信号通道发射的波分复用功能(K大等于2)。

在上述实施例中，波长敏感偏振器件只包含了一个滤波元件组200，由于偏振分光棱镜PBS包括至少一个入射面和一个出射面，所以该滤波元件组可以设置在入射面上，也可以设置在出射面上。可以理解，在其他实施例中波长敏感偏振器件也可以由一个偏振分光棱镜和多个滤波元件组，即两组或多组四分之一波片和带通滤波器构成，该两组或多组四分之一波片和带通滤波器可以位于相邻的位置也可以位于相对的位置。

图2a中的本实用新型较佳实施例示出了一种两组四分之一波片和带通滤波器相邻的情况，或者说是两个相邻的滤波元件组的示例。如图所示，从下到上分别为第一带通滤波器110、第一1/4波片120和偏振分光棱镜130，自右向左第二带通滤波器140、第二1/4波片150分别位于偏振分光棱镜130 的右侧，110、120、130、140、150共同构成波长敏感偏振器件100’。偏振分光棱镜130的下表面与第一1/4波片120以及第一带通滤波器110的通光面互相平行，偏振分光棱镜110的右表面与第二1/4波片150以及第二带通滤波器140的通光面互相平行。

本实施例用于说明波长敏感偏振器件100对应多波长同时由某个端口入射时的情况。不失一般性，假设带通滤波器110的作用是透射λ_1-N信号，并至少反射λ_2-M和λ_3-L等信号，这里N、M、L都为正整数；例如，λ_1-N表示波长在λ₁附近的N路信号。带通滤波器140的作用是透射λ_3-L信号，并至少反射λ_1-N和λ_2-M等信号。

示例性地，所述的偏振分光棱镜130的作用是透射s光，反射p光。虽然绝大部分镀膜型偏振分光棱镜的作用是透射p光，反射s光，但是对于某些器件，比如制作在45度偏振分光面上的亚波长金属光栅来说，也能起到透射s光，反射p光的效果。

s偏振光信号组λ_2-M被偏振分光棱镜130透射，进入1/4波片150，被带通滤波器140反射重新进入1/4波片150，偏振态改变为p偏光进入PBS130，被PBS130反射后进入1/4波片120，被带通滤波器110反射重新进入1/4波片120，透射后成为s偏振光，被PBS130从上方透射出去，维持s偏振态。

同时，从右方垂直于带通滤波器140通光面方向入射的圆偏振光λ_3-L信号经过1/4波片120后，偏振方向改变为p偏振态，被PBS130向下反射后进入1/4波片120，被带通滤波器110反射重新进入1/4波片120，透射后成为 s偏振光，被PBS130从上方透射出去，和λ_2-M信号光重合。

另一方面，从下方垂直于带通滤波器110通光面方向入射的圆偏振光λ_1-N信号经过1/4波片120后，偏振方向改变为s偏振态，被PBS130透射出去，和λ_3-L以及λ_2-M信号光重合，而且三组光的偏振态完全一致，由此在本实施例中，用波长敏感偏振器件100制作的光器件实现了波分复用器的功能。

在图2b示出的本实用新型较佳实施例中，示出一种两组四分之一波片和带通滤波器相对的情况。从下到上分别为第一带通滤波器110、第一1/4 波片120、偏振分光棱镜130、第二1/4波片150和第二带通滤波器140，这里110、120、130、140、150共同构成波长敏感偏振器件100”。偏振分光棱镜130的下表面与第一1/4波片120以及第一带通滤波器110互相平行，偏振分光棱镜110的上表面与第二1/4波片150以及第二带通滤波器140互相平行。

示例性地，假设所述的偏振分光棱镜130的作用是透射p光，反射s光。

s偏振光信号组λ_2-M被偏振分光棱镜130向下反射，进入1/4波片120，被带通滤波器110反射重新进入1/4波片120，偏振态改变为p偏光进入 PBS130，透射过PBS130后进入1/4波片150，被带通滤波器140反射重新进入1/4波片150，透射后成为s偏振光，被PBS130反射出去，维持s偏振态和传输方向不变。

同时，从垂直于带通滤波器110通光面方向入射的圆偏振光λ_1-N信号经过1/4波片120后，偏振方向改变为p偏振态，透射过PBS130后进入1/4 波片150，被带通滤波器140反射重新进入1/4波片150，透射后成为s偏振光，被PBS130反射出去，和λ_2-M信号光重合。

另一方面，从垂直于带通滤波器140通光面方向入射的圆偏振光λ_3-L信号经过1/4波片150后，偏振方向改变为s偏振态，被PBS130反射出去，和λ_1-N以及λ_2-M信号光重合，而且三组光的偏振态完全一致。由此，本器件实现了波分复用器的功能。

当入射光λ₁和λ₃从相对位置入射的时候，本波长敏感偏振器件也可以起到光环形器的作用。如图2c所示，从波长敏感偏振器件100左侧S1入射面入射的光信号λ₁为圆偏振光，所述1/4波片120的光轴和第一偏振分量以及第二偏振分量都成45度夹角，被配置成将所述第一偏振光信号λ₁从左旋 (或者右旋)圆偏振光信号改变成偏振态为所述第一偏振分量(P)的线偏振光；带通滤波器110的作用是透射λ₁，至少反射λ₃信号；在波长敏感偏振器件100上侧设置有带通滤波器150，其作用是至少反射λ₁和λ₃信号。光信号λ₁通过1/4波片120后，偏振态旋转90度改变为P偏振态，透射过带通滤波器110和PBS 130，从与入射面S1相对的右侧出射面S4窗口出射。

与λ₁相反方向入射的随机偏振光信号λ₃(即由右侧S4面入射)，其S 偏振分量进入PBS 130被45度偏振分光面向上反射，进入1/4波片140，再次被带通滤波器150反射回1/4波片140，偏振态旋转90度改变成为P偏振态，透射通过PBS 130，经由波长敏感偏振器件100下方的S2面出射；光信号λ₃的P分量则透射过45度偏振分光面进入1/4波片120，再次被带通滤波器110反射回1/4波片，偏振态改变成为S偏振光向右传播进入130，被 130的45度偏振分光面向下反射，和λ₃信号的P偏振分量复合成同一路光，共同由S2面出射。这样就实现了S1面入射光由S4面出射，S4面入射光由 S2面出射的光环形器功能。

替换地，也可以在波长敏感偏振器件100上侧设置反射器，比如镀有高反膜，只要可以反射λ₁和λ₃信号即可，这样可以实现和带通滤波器150相同的作用，使由波长敏感偏振器件100制作的光器件完成光环形器的功能。

所述的波长敏感偏振器件100也可以由一个偏振分光棱镜和三组1/4波片和带通滤波器构成，它们位于相邻的位置，并有两组1/4波片和带通滤波器位于相对的位置。

如图3所示，在本实用新型的较佳实施例中，波长敏感偏振器件100由偏振分光棱镜(PBS)130、1/4波片120，140，160和带通滤波器140，150， 170构成。带通滤波器110的作用是透射λ₁信号，并至少反射λ₂和λ₃信号。带通滤波器150的作用是透射λ₂信号，并至少反射λ₁和λ₃信号。带通滤波器170的作用是透射λ₃信号，并至少反射λ₁和λ₂信号。随机偏振光信号λ₁由左侧S1面入射，透射通过带通滤波器110和1/4波片120后，λ₁中的P 偏振分量透射通过PBS 130，S偏振分量被130的45度偏振分光面向下反射，进入1/4波片160，再次被带通滤波器170反射回1/4波片160，偏振态改变成为P偏振光向上传播进入PBS130，P偏振光透射过偏振分光面后进入1/4 波片140，再次被带通滤波器150反射回1/4波片，偏振态旋转90度改变成为S偏振光向下传播进入PBS130，被130的45度偏振分光面向右反射，和λ₁信号的P偏振分量复合成同一路光，共同由右侧的S4面出射。

与λ₁相反方向入射的随机偏振光信号λ₃(即由右侧S4面入射)，其S 偏振分量进入PBS 130被45度偏振分光面向上反射，进入1/4波片140，再次被带通滤波器150反射回1/4波片140，偏振态改变成为P偏振态，透射通过PBS 130，经由1/4波片160和带通滤波器170，由波长敏感偏振器件 100下方的S2面出射；光信号λ₃的P分量则透射过45度偏振分光面进入1/4 波片120，再次被带通滤波器110反射回1/4波片，偏振态旋转90度改变成为S偏振光向右传播进入130，被130的45度偏振分光面向下反射，和λ₃信号的P偏振分量复合成同一路光，共同由下方S2面出射。

与λ₁相反方向入射的随机偏振光信号λ₂(与λ₃同样从右侧S4面入射)，其S偏振分量进入PBS 130被45度偏振分光面向上反射，进入1/4波片140 和带通滤波器150，由上侧S3面出射；光信号λ₂的P分量则透射过45度偏振分光面进入1/4波片120，再次被带通滤波器110反射回1/4波片，偏振态改变成为S偏振光向右传播进入130，被130的45度偏振分光面向下反射通过1/4波片160后，被带通滤波器170反射回1/4波片160，偏振态改变成为P偏振态，向上透射通过PBS 130，经由1/4波片140和带通滤波器150，和λ₂信号的S偏振分量复合成同一路光，共同由上侧S3面出射。这样就实现了S1面随机偏振入射光由S4面出射，S4面入射的λ₃信号光由S2面出射，同时S4面入射的λ₂信号光由上侧S3面出射的小波长间隔光滤波器功能。

如图4所示，在本实用新型的较佳实施例中，波长敏感偏振器件100由偏振分光棱镜(PBS)130、1/4波片120，140，160和带通滤波器110，150， 170构成。带通滤波器110的作用是透射λ_1-N信号，并至少反射λ_2-M和λ_3-L信号。带通滤波器150的作用是透射λ_2-M信号，并至少反射λ_1-N和λ_3-L信号。带通滤波器170的作用是透射λ_3-L信号，并至少反射λ_1-N和λ_2-M信号。

随机偏振光信号λ_1-N由右侧S4面入射，透射通过带通滤波器110和1/4 波片120后，λ_1-N中的P偏振分量透射通过PBS 130，S偏振分量被130的 45度偏振分光面向上反射，进入1/4波片140，再次被带通滤波器150反射回1/4波片，偏振态改变成为P偏振光向下传播进入130，P偏振光透射过偏振分光面后进入1/4波片160，再次被带通滤波器170反射回1/4波片，偏振态改变成为S偏振光向上传播进入130，被130的45度偏振分光面向左反射，和λ_1-N信号的P偏振分量复合成同一路光，共同由左侧S1面出射。

与λ_1-N相同方向入射的随机偏振光信号λ_3-L(即由右侧S4面入射)，其 S偏振分量进入PBS 130被45度偏振分光面向上反射，进入1/4波片140，再次被带通滤波器150反射回1/4波片140，偏振态改变成为P偏振态，透射通过PBS 130，经由1/4波片160和带通滤波器170，由下方S2面出射；光信号λ_3-L的P分量则透射过45度偏振分光面进入1/4波片120，再次被带通滤波器110反射回1/4波片，偏振态改变成为S偏振光向右传播进入130，被130的45度偏振分光面向下反射，和λ3信号的P偏振分量复合成同一路光，共同由下方S2面出射。

与λ_1-N相同方向入射的随机偏振光信号λ_2-M(即由S4面入射)，其S偏振分量进入PBS130被45度偏振分光面向上反射，进入1/4波片140和带通滤波器150，由S3面出射；光信号λ_2-M的P分量则透射过45度偏振分光面进入1/4波片120，再次被带通滤波器110反射回1/4波片，偏振态改变成为S偏振光向右传播进入130，被130的45度偏振分光面向下反射通过1/4波片160后，被带通滤波器170反射回1/4波片160，偏振态改变成为P偏振态，向上透射通过PBS 130，经由1/4波片140和带通滤波器150，和λ_2-M信号的S偏振分量复合成同一路光，共同由上侧S3面出射。

这样采用波长敏感偏振器件100和三组滤波元件组就实现了S4面随机偏振入射光不同波长的光信号分别由S1面出射，S2面出射和S3面出射的波分解复用器功能。众所周知，波分解复用器的作用就是把同一路信号中不同波长的光信号分解开来。这里为了清晰演示λ_1-Nλ_2-M信号的光路，没有把λ_2-M信号的光路和λ_1-N信号的光路画在一起，但是在入射进PBS130时，它们实际上是同一路光复合在一起的，后面的λ_3-L信号的情况与此相同。

在本实用新型的替换实施例中，偏振分光棱镜PBS包括至少一个第一入射面S1和至少一个第一出射面S4，在第一入射面S1上设置有通过具有第一波长的第一偏振光信号λ₁的第一滤波元件组，在第一出射面S4上设置有通过具有第二波长的第二偏振光信号λ₂的第二滤波元件组。

在替换的实施例中，本实用新型所涉及的带通滤波器可以设置成通过两个或多个特定波长的信号光而反射其他波长的信号光。图5示出了根据本实用新型的较佳实施例，波长敏感偏振器件100由偏振分光棱镜(PBS)130、1/4波片120，140，160和带通滤波器110，150，170构成。带通滤波器110 的作用是透射1270nm与1330nm波长的信号，并至少反射1290nm、1310nm、 1350nm和1370nm波长的信号。带通滤波器150的作用是透射1290nm与1350nm 波长的信号，并至少反射1270nm、1330nm、1310nm和1370nm波长的信号。带通滤波器170的作用是透射1310nm与1370nm波长的信号，并至少反射 1270nm、1330nm、1290nm和1350nm波长的信号。

如图5所示，随机偏振1270nm与1330nm波长的光信号由右侧S4面入射，透射通过带通滤波器110和1/4波片120后，1270nm与1330nm波长中的P偏振分量透射通过PBS 130，S偏振分量被130的45度偏振分光面向上反射，进入1/4波片140，再次被带通滤波器150反射回1/4波片，偏振态改变成为P偏振光向下传播进入130，P偏振光透射过偏振分光面后进入1/4波片160，再次被带通滤波器170反射回1/4波片，偏振态改变成为S偏振光向上传播进入130，被130的45度偏振分光面向左反射，和1270nm与1330nm 波长的信号的P偏振分量复合成同一路光，共同由左侧S1面出射。

与1270nm、1330nm相同方向入射的随机偏振1310nm、1370nm波长的光信号(即由右侧S4面入射)，其S偏振分量进入PBS 130被45度偏振分光面向上反射，进入1/4波片140，再次被带通滤波器150反射回1/4波片140，偏振态改变成为P偏振态，透射通过PBS 130，经由1/4波片160和带通滤波器170，由下方S2面出射；光信号1310nm与1370nm的P分量则透射过45 度偏振分光面进入1/4波片120，再次被带通滤波器110反射回1/4波片，偏振态改变成为S偏振光向右传播进入130，被130的45度偏振分光面向下反射，和1310nm、1370nm波长光信号的P偏振分量复合成同一路光，共同由下方S2面出射。

与波长1270nm、1330nm相同方向入射的随机偏振1290nm、1350nm波长的光信号(即由S4面入射)，其S偏振分量进入PBS 130被45度偏振分光面向上反射，进入1/4波片140和带通滤波器150，由S3面出射；1290nm 与1350nm波长光信号的P分量则透射过45度偏振分光面进入1/4波片120，再次被带通滤波器110反射回1/4波片，偏振态改变成为S偏振光向右传播进入130，被130的45度偏振分光面向下反射通过1/4波片160后，被带通滤波器170反射回1/4波片160，偏振态改变成为P偏振态，向上透射通过 PBS 130，经由1/4波片140和带通滤波器150，和1290nm与1350nm波长光信号的S偏振分量复合成同一路光，共同由上侧S3面出射。

这样采用波长敏感偏振器件100和三组滤波元件组就实现了S4面随机偏振入射光不同波长的光信号分别由S1面出射，S2面出射和S3面出射的波分解复用器功能。众所周知，波分解复用器的作用就是把同一路信号中不同波长的光信号分解开来。这里为了清晰演示1270nm、1290nm、1330nm、1350nm 波长信号的光路，没有把1290nm与1350nm波长信号的光路和1270nm与 1330nm波长信号的光路画在一起，但是在入射进PBS 130时，它们实际上是同一路光复合在一起的，后面的1310nm与1370nm波长信号的情况与此相同。

在本实用新型的另一个替换实施例中，由一个偏振分光棱镜、一组以上 1/4波片及带通滤波器构成的波长敏感偏振器件还可以用来制作光开关(图中未示出)。在较佳的实施例中，光开关也可以由一个偏振分光棱镜和四组 1/4波片以及带通滤波器构成，即在偏振分光棱镜的每个面上都设置有一个滤波元件组。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (15)

1.一种波长敏感偏振器件，包括具有多个面的偏振分光棱镜(PBS)，其特征在于：

在所述偏振分光棱镜(PBS)的至少一个面上设置至少一个滤波元件组(200)，每个滤波元件组(200)都由沿偏振分光棱镜(PBS)从外到内的方向依次设置的带通滤波器(110)和1/4波片(120)组成；

所述滤波元件组(200)用于通过具有特定波长的偏振光信号，其设置有透射所述具有特定波长的偏振光信号并且反射除所述特定波长外的其他波长偏振光信号的带通滤波器(110)；

从所述偏振分光棱镜(PBS)的其他面入射的至少一个其他波长偏振光信号，通过所述偏振分光棱镜(PBS)后的一个偏振分量被引导到所述滤波元件组(200)，再被所述滤波元件组(200)反射回所述偏振分光棱镜(PBS)，并且所述偏振分量的偏振态旋转90度。

2.如权利要求1所述的波长敏感偏振器件(100)，其特征在于：

所述偏振分光棱镜PBS(130)设置有45度偏振分光面，用于透射光信号的第一偏振分量(P)并且反射偏振方向与第一偏振分量垂直的第二偏振分量(S)，其设置滤波元件组(200)的表面与所述带通滤波器(110)以及1/4波片(120)的通光面互相平行；

所述1/4波片(120)的光轴和第一偏振分量(P)以及第二偏振分量(S)都成45度夹角；

从所述偏振分光棱镜PBS的其他面入射的至少一个其他波长偏振光信号，其第一偏振分量(P)或第二偏振分量(S)中的一个被所述偏振分光棱镜PBS折反至所述1/4波片(120)，通过1/4波片(120)后被带通滤波器(110)反射，再一次经过1/4波片(120)回到所述偏振分光棱镜(PBS)。

3.如权利要求1或2所述的波长敏感偏振器件(100)，其特征在于：

所述偏振分光棱镜(PBS)包括至少一个第一入射面(S1)和至少一个第一出射面(S4)，在所述第一入射面(S1)上设置第一滤波元件组。

4.如权利要求1或2所述的波长敏感偏振器件(100)，其特征在于：

所述偏振分光棱镜(PBS)包括至少一个第一入射面(S1)和至少一个第一出射面(S4)，在所述第一出射面(S4)上设置第一滤波元件组。

5.如权利要求1或2所述的波长敏感偏振器件(100)，其特征在于：

所述偏振分光棱镜PBS包括至少一个第一入射面(S1)和至少一个第一出射面(S4)，在所述第一入射面(S1)上设置有通过具有第一波长的第一偏振光信号λ₁的第一滤波元件组，在所述第一出射面(S4)上设置有通过具有第二波长的第二偏振光信号λ₂的第二滤波元件组。

6.如权利要求1或2所述的波长敏感偏振器件(100)，其特征在于：

所述特定波长的偏振光信号包括不只一个波长的偏振光信号。

7.如权利要求5所述的波长敏感偏振器件(100)，其特征在于：还包括在所述第一入射面(S1)的光路之前设置一个1/4波片，使得所述具有第一波长的第一偏振光信号λ₁通过1/4波片后再沿所述第一入射面(S1)的光路方向依次通过带通滤波器(110)、1/4波片(120)，偏振态旋转90度后，进入偏振分光棱镜PBS(130)。

8.如权利要求5所述的波长敏感偏振器件(100)，其特征在于：还包括在所述第一入射面(S1)的光路之前设置一个-1/4波片，使得所述具有第一波长的第一偏振光信号λ₁通过-1/4波片后再沿所述第一入射面(S1)的光路方向依次通过带通滤波器(110)、1/4波片(120)，偏振态不变，进入偏振分光棱镜PBS(130)。

9.一种采用如权利要求1或2所述的波长敏感偏振器件(100)，其特征在于：

所述波长敏感偏振器件(100)是正N边形，N为大于2的偶数；

其中有M个边每个边的面上设置有一个所述滤波元件组，M小于等于N。

10.一种采用如权利要求3所述的波长敏感偏振器件制作的光器件，其特征在于：

所述设置第一滤波元件组的第一入射面(S1)，被配置成入射具有第一波长的第一偏振光信号λ₁；

所述光器件还包括第二入射面(S2)，被配置成入射具有第二波长的第二偏振光信号λ₂；

所述偏振分光棱镜PBS被配置成将所述第一偏振光信号λ₁和被带通滤波器(110)反射的第二偏振光信号λ₂一起复合为一路光束到达所述出射面。

11.一种采用如权利要求4所述的波长敏感偏振器件制作的光器件，其特征在于：

从所述入射面至少入射具有第一波长的第一偏振光信号λ₁和具有第二波长的第二偏振光信号λ₂,

所述设置第一滤波元件组的第一出射面，被配置成出射具有第一波长的第一偏振光信号λ₁；

所述光器件还包括设置有第二滤波元件组的第二出射面，被配置成出射具有第二波长的第二偏振光信号λ₂。

12.如权利要求11所述的光器件，其特征在于：

所述入射面还入射具有第三波长的第三偏振光信号λ3；所述光器件还包括设置有第三滤波元件组的第三出射面，被配置成出射具有第三波长的第三偏振光信号λ₃。

13.一种采用如权利要求3所述的波长敏感偏振器件制作的光器件，其特征在于：

所述光器件是四边形,其设置有第一滤波元件组的第一入射面(S1)，其被配置成入射具有第一波长的第一偏振光信号λ₁；

所述第一出射面与所述第一入射面(S1)相对，并出射所述第一偏振光信号λ₁，所述第一出射面同时作为第二入射面(S2)入射具有第三波长的第三偏振光信号λ₃；

在与所述第一出射面和所述第一入射面(S1)都相邻第三面上还设置有第二滤波元件组，所述第二滤波元件组只通过具有第二波长的第二偏振光信号λ₂，并反射其他所有波长偏振光信号；

与所述第三面相对的第四面是第二出射面，所述偏振分光棱镜PBS被配置成将入射的第三偏振光信号λ₃折反至所述第二出射面,并出射所述第三偏振光信号λ₃。

14.如权利要求13所述的光器件，其特征在于：

在与所述第三面相对的第四面上设置第三滤波元件组,其只通过具有第三波长的第三偏振光信号λ₃，并反射其他所有波长偏振光信号；

所述光器件还包括在第二入射面(S2)入射具有第二波长的第二偏振光信号λ₂，其被配置为被所述偏振分光棱镜PBS折反至所述第三面出射。

15.一种采用如权利要求3所述的波长敏感偏振器件制作的光器件，其特征在于：

所述光器件是四边形,其设置有第一滤波元件组的第一入射面(S1)，其被配置成入射具有第一波长的第一偏振光信号λ₁；

所述第一出射面与所述第一入射面(S1)相对，并出射所述第一偏振光信号λ₁，其同时作为第二入射面(S2)入射具有第三波长的第三偏振光信号λ₃；

在与所述第一出射面和所述第一入射面(S1)都相邻第三面上设置反射器，反射所述第一偏振光信号λ₁和所述第三偏振光信号λ₃；

与所述第三面相对的第四面是第二出射面，所述偏振分光棱镜PBS被配置成将入射的第三偏振光信号λ₃折反至所述第二出射面,并出射所述第三偏振光信号λ₃。

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