專利名稱：一種具有光程差補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的偏振分束器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種偏振分束器，具體來說涉及一種可以應(yīng)用于100G DP-QPSK集成相干接收機(jī)前端的偏振分束器，本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
100G DP-QPSK (Dual polarization quadrature phase-shift keying)集成相干接收機(jī)是基于平面光波導(dǎo)集成技術(shù)的重要光器件。100G DP-QPSK接收機(jī)的基本原理為接收到的信號(hào)光和本振光通過偏振分束器分開成兩路單偏振光，單偏振的信號(hào)光與本振光通 過混頻器進(jìn)行混合，然后通過探測器，跨阻放大器轉(zhuǎn)換為放大的電信號(hào)，如圖I所示。光信號(hào)從進(jìn)入接收機(jī)開始，到電信號(hào)輸出為止，這些信號(hào)會(huì)被分成四對(duì)信道，理論上這些信道走過的路徑是相同的，不存在延遲問題。但實(shí)際的器件中，光信號(hào)和電信號(hào)的路徑長度會(huì)存在差別，這些差別會(huì)導(dǎo)致各信道傳輸?shù)男盘?hào)的時(shí)延差問題。已有研究表明信道的時(shí)延差會(huì)對(duì)接收機(jī)的性能產(chǎn)生重大影響，因此如何精確地將信道時(shí)延差控制在可接受范圍內(nèi)，是一個(gè)必須解決的關(guān)鍵問題。另外，也要求偏振分束器的尺寸盡量小以減小模塊的整體尺寸。根據(jù)OIF(Optical Internetworking Forum)的定義，對(duì)于 100G DP-QPSK 集成相干接收機(jī)，信道時(shí)延差定義為光電信號(hào)通過最快和最慢通道的時(shí)間差，最大不能超過10ps。如圖I所示，傳統(tǒng)的100G DP-QPSK接收機(jī)的前端，輸入信號(hào)光101使用一個(gè)第一偏振分束器109,本振光102使用一個(gè)功率分路器110,本振光是單偏振光,輸入本振光的光纖需用使用保偏光纖，信號(hào)光101和本振光102分別通過第一偏振分束器109、功率分路器110進(jìn)入接收機(jī)的90。光混頻器111、PD陣列112、跨阻放大電路113。保偏光纖要穿過管殼，并且要進(jìn)行密封，因此需要復(fù)雜的金屬化保偏光纖。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種應(yīng)用于100G DP-QPSK集成相干接收機(jī)的帶有光程差補(bǔ)償技術(shù)的偏振分束器，該偏振分束器實(shí)現(xiàn)簡單，體積小，并且能夠補(bǔ)償集成相干接收機(jī)的信道時(shí)延差。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是
一種具有光程差補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的偏振分束器，包括平行四邊形棱鏡，偏振分束晶體，半波片，全反射棱鏡和補(bǔ)償器，平行四邊形棱鏡同輸入的本振光光路相對(duì)應(yīng)，偏振分束晶體分別同輸入的信號(hào)光光路和經(jīng)過平行四邊形棱鏡折射的本振光光路相對(duì)應(yīng)，偏振分束晶體的一路分光光路后端依次設(shè)置有半波片、全反射棱鏡，偏振分束晶體另一路光程短的分光光路后端設(shè)置有補(bǔ)償器，該補(bǔ)償器采用可實(shí)現(xiàn)光程差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)耐腹庠M合。
所述組成補(bǔ)償器的透光元件，其材料為玻璃或者石英或者硅。所述補(bǔ)償器由兩塊斜面相對(duì)應(yīng)且可實(shí)現(xiàn)相向運(yùn)動(dòng)的楔角透光元件組成。所述補(bǔ)償器由多個(gè)折射率相同且厚度不同的透光片層疊而成。本發(fā)明的有益效果是
1、本發(fā)明可以應(yīng)用于100GDP-QPSK接收機(jī)的前端，不僅可以完成信號(hào)光和本振光的偏振分離，而且還能夠確保各路信號(hào)的同步接收；
2、本發(fā)明避免了本振光的輸入端使用工藝復(fù)雜的金屬化保偏光纖；
3、本發(fā)明結(jié)構(gòu)無需改變偏振分束晶體的特性，不會(huì)造成其它性能的惡化；
4、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，適合工業(yè)生產(chǎn)。


圖I、應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)中的100G DP-QPSK接收機(jī)結(jié)構(gòu)框 圖2、應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)的100G DP-QPSK接收機(jī)結(jié)構(gòu)框 圖3、本發(fā)明偏振分束器第一個(gè)實(shí)施例的光程差補(bǔ)償原理 圖4、本發(fā)明偏振分束器第一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意 圖5、本發(fā)明偏振分束器第二個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意 其中
101、信號(hào)光；102、本振光；
103、平行四邊形棱鏡；104、偏振分束晶體；
105、半波片；106、全反射棱鏡；
107、補(bǔ)償器；108、楔角透光元件；
207、透光片；I、楔角透光元件第一位置；
2、楔角透光元件第二位置；3、楔角透光元件第三位置；
109、第一偏振分束器110、功率分路器；
111、90。光混頻器；112、PD陣列；
113、跨阻放大器；114、第二偏振分束器；
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的偏振分束器結(jié)構(gòu)做出進(jìn)一步的說明。如圖4所示為本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)，第二偏振分束器114其光路結(jié)構(gòu)由平行四邊形棱鏡103，偏振分束晶體104，半波片105，全反射棱鏡106和補(bǔ)償器107組成，平行四邊形棱鏡103同本振光102相對(duì)應(yīng)，偏振分束晶體104分別同經(jīng)過平行四邊形棱鏡103折射的本振光102、信號(hào)光101平行相對(duì)應(yīng),偏振分束晶體104的垂直分光光路后端依次設(shè)置有半波片105、全反射棱鏡106，偏振分束晶體104的平行分光光路后端設(shè)置有補(bǔ)償器107，補(bǔ)償器107是一系列透光元件的組合，我們通過合理地選擇補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的透光元件材料和厚度，調(diào)節(jié)光信號(hào)通過的光程，就能夠?qū)?yīng)用于100G DP-QPSK接收機(jī)的信道時(shí)延差進(jìn)行補(bǔ)償，適應(yīng)100G DP-QPSK接收機(jī)的要求。補(bǔ)償器可以調(diào)節(jié)光信號(hào)通過的光程，從而補(bǔ)償上下兩個(gè)混頻器中信號(hào)由于光程不同引起的時(shí)延的差異。本實(shí)施例中構(gòu)成補(bǔ)償器107的透光元件帶有楔角，以三角形為例，補(bǔ)償器107可以采用兩塊斜面相對(duì)應(yīng)的楔角透光元件108，楔角透光元件108具有較大的折射率，可以是玻璃，石英，硅等材料。本發(fā)明中的輸入信號(hào)光束和本振光束的間隔可以靈活設(shè)置，不需要與偏振分束器后面的器件的光輸入端口的位置保持一致，兩光束的位置僅僅取決于平行四邊形棱鏡的尺寸，平行四邊形棱鏡用來調(diào)整輸入信號(hào)光和本振光中間的距離。綜上所述，本發(fā)明的偏振分束器的輸入信號(hào)光束和本振光束中間的距離是可調(diào)的，通過平行四邊形棱鏡的尺寸設(shè)置可以用來調(diào)整偏振分束器的輸入信號(hào)光和本振光中間的距離。另外本發(fā)明中信號(hào)光和本振光共用同一個(gè)偏振分束晶體，本振光的輸入端不需要金屬化的保偏光纖，結(jié)構(gòu)簡單，體積小。結(jié)合圖2針對(duì)第一個(gè)實(shí)施例描述本發(fā)明功能實(shí)現(xiàn)的過程具體如下信號(hào)光101與本振光102平行進(jìn)入平行四邊形棱鏡103，通過偏振分束晶體104后分解成相互正交的兩個(gè)偏振光，其中一束偏振光通過半波片105轉(zhuǎn)換成與另一束偏振態(tài)相同的光,然后經(jīng)全反射棱鏡106反射耦合進(jìn)入接收機(jī)的其中一路的90。光混頻器lll、ro陣列112、跨阻放大電 路113。由于信號(hào)光和本振光經(jīng)過偏振分束晶體分開后的兩對(duì)單偏振光的光程不同，使得進(jìn)入接收機(jī)的兩個(gè)不同90。光混頻器有光程差，導(dǎo)致接收機(jī)的通道存在信道時(shí)延差，此外接收機(jī)中光電轉(zhuǎn)換后電信號(hào)經(jīng)過的傳輸線和傳輸線互連的鍵合金絲的長度也存在差異，引起信道的時(shí)延也不同。這些信道時(shí)延差的累積可能會(huì)導(dǎo)致接收機(jī)總的信道時(shí)延差超過OIF標(biāo)準(zhǔn)的要求。因此我們在偏振分束器光路中光程較短的平行光路中加補(bǔ)償器107來調(diào)節(jié)總光程差。通過補(bǔ)償器107中兩個(gè)楔角透光元件108的楔角斜面的上下移動(dòng)可以改變該補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的光程，使通過偏振分束晶體104分解的另一束偏振光進(jìn)入接收機(jī)的另一路的90。光混頻器IlUPD陣列112、跨阻放大電路113，從而精確地調(diào)整接收機(jī)輸出端的信道時(shí)延差以達(dá)到指標(biāo)范圍。結(jié)合圖3對(duì)第一個(gè)實(shí)施例的光程差補(bǔ)償原理進(jìn)行說明，本發(fā)明的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)由兩塊斜面相對(duì)應(yīng)的楔角透光元件組成，這兩個(gè)楔角透光元件相向運(yùn)動(dòng)，由楔角透光元件第三位置3變到楔角透光元件第二位置2再到楔角透光元件第一位置1，光程IiM逐步變大，補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)的光程增大，此時(shí)經(jīng)過偏振分束晶體出來的光程較短的上面一對(duì)偏振光的光程逐步變大，因此使得進(jìn)入100G接收機(jī)的兩個(gè)不同混頻器的光程差逐步變小，從而精確地調(diào)整接收機(jī)輸出端的信道時(shí)延差。圖5為本發(fā)明結(jié)構(gòu)的第二個(gè)實(shí)施例，其特征在于第二偏振分束器114的補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)為多個(gè)厚薄不同、折射率相同的透光片207粘接在一起，透光片的厚薄和數(shù)量設(shè)置是為了補(bǔ)償進(jìn)入接收機(jī)的兩個(gè)不同混頻器的光程差。這些透光片具有較大的折射率，可以是玻璃，石英，硅等材料。本實(shí)施例中的補(bǔ)償器107是厚薄不同的具有相同折射率的透光片組成的補(bǔ)償器，可以通過增加或者減少透光片的數(shù)量來控制光程，從而減小總的時(shí)延差，使得進(jìn)入100G接收機(jī)的兩個(gè)不同混頻器的光程差變小，從而調(diào)整接收機(jī)輸出端的信道時(shí)延差。本實(shí)施例可以靈活地設(shè)置透光元件的厚度，最大限度地減小兩對(duì)不同偏振光的光程差。雖然本發(fā)明中實(shí)施例一和實(shí)施例二的偏振分束晶體104出來的兩路偏振光光程短的一路是平行的，光程長的一路是垂直的，但實(shí)際情況中只需要偏振分束晶兩路偏振光是垂直的，因此這兩路光不一定是平行光路和垂直光路的，本發(fā)明只需要對(duì)偏振分束晶體104出來的光程短的分光光路后端設(shè)置有補(bǔ)償器來對(duì)光程差進(jìn)行補(bǔ)償。
雖然本發(fā)明已經(jīng)詳細(xì)地示出并描述了兩個(gè)相關(guān)的特定的實(shí)施例參考，但本領(lǐng)域的 技術(shù)人員能夠應(yīng)該理解，在不背離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可以在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種改變。這些改變都將落入本發(fā)明的權(quán)利要求所要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有光程差補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的偏振分束器，其特征在于包括平行四邊形棱鏡(103)，偏振分束晶體(104)，半波片(105)，全反射棱鏡(106)和補(bǔ)償器(107)，平行四邊形棱鏡(103)同輸入的本振光(102)光路相對(duì)應(yīng)，偏振分束晶體(104)分別同輸入的信號(hào)光(101)光路和經(jīng)過平行四邊形棱鏡(103)折射的本振光光路相對(duì)應(yīng)，偏振分束晶體(104)的一路分光光路后端依次設(shè)置有半波片(105)、全反射棱鏡(106),偏振分束晶體(104)另一路光程短的分光光路后端設(shè)置有補(bǔ)償器(107)，該補(bǔ)償器(107)采用可實(shí)現(xiàn)光程差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)耐腹庠M合。
2.如權(quán)利要求I所述的一種具有光程差補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的偏振分束器，其特征在于所述組成補(bǔ)償器(107)的透光元件，其材料為玻璃或者石英或者硅。
3.如權(quán)利要求I或2所述的一種具有光程差補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的偏振分束器，其特征在于所述補(bǔ)償器(107)由兩塊斜面相對(duì)應(yīng)且可實(shí)現(xiàn)相向運(yùn)動(dòng)的楔角透光元件(108)組成。
4.如權(quán)利要求I或2所述的一種具有光程差補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的偏振分束器，其特征在于所述補(bǔ)償器(107)由多個(gè)折射率相同且厚度不同的透光片(207)層疊而成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有光程差補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的偏振分束器，包括平行四邊形棱鏡(103)，偏振分束晶體(104)，半波片(105)，全反射棱鏡(106)和補(bǔ)償器(107)，平行四邊形棱鏡(103)同輸入的本振光光路相對(duì)應(yīng),偏振分束晶體(104)分別同輸入的信號(hào)光光路和經(jīng)過平行四邊形棱鏡(103)折射的本振光光路相對(duì)應(yīng)，偏振分束晶體(104)的一路分光光路后端依次設(shè)置有半波片(105)、全反射棱鏡(106)，偏振分束晶體(104)另一路光程短的分光光路后端設(shè)置有補(bǔ)償器(107)，該補(bǔ)償器(107)采用可實(shí)現(xiàn)光程差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)耐腹庠M合；本發(fā)明偏振分束器結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、可以應(yīng)用于100GDP-QPSK接收機(jī)的前端，不僅可以完成信號(hào)光和本振光的偏振分離，而且還能夠確保各路信號(hào)的同步接收。
文檔編號(hào)G02B27/28GK102809830SQ20121031470
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月30日
發(fā)明者汪靈杰, 陳征, 江雄, 馬衛(wèi)東 申請人:武漢光迅科技股份有限公司