專利名稱：集成的光學(xué)復(fù)用器和分用器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)復(fù)用器和分用器。
背景技術(shù)：
光學(xué)復(fù)用器可以用于把多個光信號組合，以便基本上同時通過例如單根光纖發(fā)送。例如，一種復(fù)用器是波分復(fù)用器，它把許多各有不同波長的光信號，組合成單一的光信號。相反，光學(xué)分用器可以用于把復(fù)用的信號分開為許多個別的光信號，例如有不同波長的光信號。
常規(guī)的封裝可以用于復(fù)用器或分用器裝置。例如，TO-18封裝可以結(jié)合復(fù)用器使用，而TO-46封裝可以用于分用器。一般地說，復(fù)用器中的激光二極管，或分用器中的光電檢測器，占據(jù)封裝中相當(dāng)大的空間。結(jié)果是，要求把一些或所有其他使信號復(fù)用或使信號分用的光學(xué)部件，置于封裝的外部。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明給出光學(xué)復(fù)用器和分用器。一般而言，在一個方面，本說明書給出一種設(shè)備。該設(shè)備包括第一激光二極管對、第二激光二極管對、耦合在第一和第二激光二極管對之間的偏振旋轉(zhuǎn)器、和輸出端口。該第一和第二激光二極管對包括第一激光二極管，偏振光束分束器，第一四分之一波片，濾波器；第二四分之一波片，和第二激光二極管。該第一和第二激光二極管對及偏振旋轉(zhuǎn)器，耦合在每一激光二極管對的偏振光束分束器上。
效果良好的實施例，可以包括一個或多個如下特性。該設(shè)備能在操作上，使從第一和第二激光二極管發(fā)射的不同光信號復(fù)用。該第一和第二激光二極管對，還可以包括與每一激光二極管耦合，能在操作上使光準(zhǔn)直的透鏡。該第一和第二激光二極管對，還可以包括用于接收輸入的一個或多個電子引腳。該設(shè)備可以包含在單個封裝內(nèi)。
一般說，在一個方面，本說明書提供一種設(shè)備。該設(shè)備包括第一輸入模塊，該第一輸入模塊又包括激光二極管、偏振光束分束器、四分之一波片、濾波器、和四分之三波片。該設(shè)備還包括與第一輸入模塊的偏振光束分束器串聯(lián)耦合的末級輸入模塊、和輸出端口。
效果良好的實施例可以包括一個或多個如下特性。該末級輸入模塊可以包括激光二極管和反射器。該設(shè)備還可以包括第二輸入模塊，串聯(lián)耦合在第一輸入模塊的偏振光束分束器及末級輸入模塊的反射器之間。該第二輸入模塊可以包括第二激光二極管、第二偏振光束分束器、第二四分之一波片、第二濾波器、和第二四分之三波片。該設(shè)備還可以包括第三輸入模塊，串聯(lián)耦合在第二輸入模塊的偏振光束分束器及末級輸入模塊的反射器之間。該第三輸入模塊可以包括第三激光二極管、第三偏振光束分束器、第三四分之一波片、第三濾波器、和第三四分之三波片。該設(shè)備還可以包括一個或多個附加的輸入模塊，串聯(lián)耦合在第三輸入模塊及末級輸入模塊之間。該設(shè)備能在操作上，使從多個激光二極管發(fā)射的不同光信號復(fù)用，且該設(shè)備能包含在單個封裝內(nèi)。
一般說，在一個方面，本說明書提供一種設(shè)備。該設(shè)備包括輸入模塊、第一光電檢測器對、和與第一光電檢測器對耦合的第二光電檢測器對。該第一和第二光電檢測器對包括第一光電檢測器、第一濾波器、第一四分之一波片、偏振光束分束器、第二四分之一波片、第二濾波器、和第二光電檢測器。該第一和第二光電檢測器對，通過每一光電檢測器對的偏振光束分束器耦合。
效果良好的實施例可以包括一個或多個如下特性。該設(shè)備能在操作上，使有多個不同頻道的輸入光束分用。該輸入模塊包括輸入端口、偏振光束移位器(displacer)、和偏振旋轉(zhuǎn)器。該設(shè)備還可以包括與每一光電檢測器耦合的會聚透鏡。該設(shè)備還可以包括一個或多個附加的光電檢測器對，放在每一附加光電檢測器對的偏振光束分束器上，在光學(xué)上與第一和第二光電檢測器對串聯(lián)耦合。該設(shè)備能包含在單個封裝內(nèi)。
一般來說，在一個方面，本說明書提供一種設(shè)備。該設(shè)備包括輸入模塊、第一光電檢測器模塊、和末級光電檢測器模塊。該第一光電檢測器模塊包括光電檢測器、濾波器、第一四分之一波片、偏振光束分束器、第二四分之一波片、和反射鏡。該末級光電檢測器模塊，光學(xué)上與第一光電檢測器模塊的偏振光束分束器串聯(lián)耦合。
效果良好的實施例可以包括一個或多個如下特性。該設(shè)備能在操作上，使有多個不同頻道的輸入光束分用。該末級光電檢測器模塊可以包括反射器、濾波器、和光電檢測器器。該反射器可以是直角棱鏡。該設(shè)備還可以包括第二光電檢測器模塊，串聯(lián)耦合在第一光電檢測器模塊及末級光電檢測器模塊之間。該第二光電檢測器模塊可以包括光電檢測器、濾波器、第一四分之一波片、偏振光束分束器、第二四分之一波片、和反射鏡。該第二光電檢測器模塊的偏振光束分束器，可以在光學(xué)上與第一光電檢測器模塊的偏振光束分束器耦合。該設(shè)備還可以包括第三光電檢測器模塊，串聯(lián)耦合在第二光電檢測器模塊及末級光電檢測器模塊之間。該第三光電檢測器模塊可以包括光電檢測器、濾波器、第一四分之一波片、偏振光束分束器、第二四分之一波片、和反射鏡。該第三光電檢測器模塊的偏振光束分束器，光學(xué)上串聯(lián)耦合在第二光電檢測器模塊及末級光電檢測器模塊的反射器之間。該輸入模塊可以包括輸入端口、偏振光束移位器、和偏振旋轉(zhuǎn)器。該設(shè)備能包含在單個封裝內(nèi)。
本發(fā)明的實施，能夠?qū)崿F(xiàn)一個或多個如下優(yōu)點。一種把許多激光二極管與其他復(fù)用器光學(xué)部件，集成在單個封裝內(nèi)的復(fù)用器。同樣，一種把許多光電檢測器與其他分用器光學(xué)部件，集成在單個封裝內(nèi)的分用器。該復(fù)用器或分用器能夠在大小上小型化并有低的插入損耗。借助小型化的大小，能夠更容易實現(xiàn)對準(zhǔn)，而該復(fù)用器或分用器的封裝，能夠裝入其他應(yīng)用的封裝中，諸如Xenpak或X2封裝中。此外，該復(fù)用器或分用器的輸入或輸出電引腳，能夠放在同一平面，增加把復(fù)用器或分用器連到印刷電路板的簡易性。復(fù)用器或分用器還能在復(fù)用器或分用器封裝的同一側(cè)，提供輸入或輸出的電引腳。
在標(biāo)準(zhǔn)的TO-18激光二極管封裝基礎(chǔ)上，復(fù)用器可以有小型化的大小。該小型化的大小能夠使激光二極管與輸出端口之間的距離成為最小。另外，復(fù)用器或分用器的輸出，能夠放在這樣的位置，使復(fù)用器易于安裝在客戶的系統(tǒng)上。同樣，在標(biāo)準(zhǔn)的TO-46光電檢測器封裝基礎(chǔ)上，分用器可以有小型化的大小。該小型化的大小能夠使光電檢測器與輸入端口之間的距離成為最小，可以得到改進(jìn)的對準(zhǔn)。
在下面的附圖及說明中，進(jìn)一步闡明本發(fā)明的一個或多個實施例。本發(fā)明的其他特性和優(yōu)點，從該說明、附圖、和權(quán)利要求書中將變得顯而易見。


圖1畫出單個封裝內(nèi)的一種集成的光學(xué)復(fù)用器。
圖2A-2D畫出光束通過圖1集成光學(xué)復(fù)用器的路徑。
圖3畫出單個封裝內(nèi)的一種集成的光學(xué)復(fù)用器。
圖4A-4D畫出光束通過圖3集成光學(xué)復(fù)用器的路徑。
圖5畫出單個封裝內(nèi)的一種集成的光學(xué)分用器。
圖6畫出單個封裝內(nèi)的一種集成的光學(xué)分用器。
在各個圖中，相同的參考數(shù)字和符號表示相同的單元。
具體實施例方式
本文給出單個封裝內(nèi)的集成光學(xué)復(fù)用器或分用器。圖1畫出一種集成的光學(xué)復(fù)用器的一個實施例。在一個實施例中，復(fù)用器100是四頻道復(fù)用器，它包括四個激光二極管101、102、103、和104，以及輸出端口105。在一個實施例中，激光二極管的封裝，可以是標(biāo)準(zhǔn)的TO-18封裝。在另一個實施例中，各激光二極管101-104包括一個或多個電引腳(如電引腳120)，用于接收電輸入信號。在一個實施例中，各激光二極管301-304在同一平面中。在一個實施例中，包括激光二極管的復(fù)用器封裝尺寸，基本上是15mm×16mm。復(fù)用器100還包括第一激光二極管對115、第二激光二極管對116、和偏振旋轉(zhuǎn)器110。偏振旋轉(zhuǎn)器110位于第一和第二激光二極管對115和116之間。第一激光二極管對115包括激光二極管101和102、偏振光束分束器106、第一四分之一波片107、濾波器108、和第二四分之一波片109。第二激光二極管對116包括激光二極管103、偏振光束分束器111、第一四分之一波片112、濾波器113、第二四分之一波片114、和激光二極管104。
偏振光束分束器106，在光學(xué)上耦合到激光二極管101、第一四分之一波片107、輸出端口105、和經(jīng)過偏振旋轉(zhuǎn)器110到第二激光二極管對116。濾波器108光學(xué)上耦合在第一和第二四分之一波片107和109之間。第二四分之一波片109還在光學(xué)上與激光二極管102耦合。在一個替代的實施例中，偏振光束分束器106、第一四分之一波片107、濾波器108、和第二四分之一波片109的放置可以顛倒。
偏振光束分束器111在光學(xué)上耦合到激光二極管103、第一四分之一波片112、和偏振旋轉(zhuǎn)器110。偏振旋轉(zhuǎn)器110在操作上使光的偏振旋轉(zhuǎn)90度。在一個實施例中，偏振旋轉(zhuǎn)器110是半波片。偏振旋轉(zhuǎn)器110在光學(xué)上耦合到第一激光二極管對115的偏振光束分束器106和第二激光二極管對116的偏振光束分束器111。濾波器113光學(xué)上耦合在第一和第二四分之一波片112和114之間。第二四分之一波片114也在光學(xué)上與激光二極管104耦合。如同第一激光二極管對115，偏振光束分束器111、第一四分之一波片1112、濾波器113、和第二四分之一波片114的放置可以顛倒。
復(fù)用器100的操作在一個實施例中，復(fù)用器100使四種波長λ1、λ2、λ3、和λ4的光信號復(fù)用。圖2A-2D畫出光從各輸入激光二極管101-104到復(fù)用器100的輸出端口105的路徑。圖2A畫出第一波長λ1的光束210通過復(fù)用器100的路徑。光束210是激光二極管101以水平偏振發(fā)射的(即作為o光束)。光束210通過偏振光束分束器106，到達(dá)四分之一波片107。四分之一波片107使光束210的偏振，從水平線偏振旋轉(zhuǎn)大致45度，變?yōu)閳A偏振光。然后，光束210入射第一濾波器108。第一濾波器108的構(gòu)造，能使波長λ2的光束通過，同時反射波長λ1的光束。在一個實施例中，該濾波器的構(gòu)造是反射除λ1以外其他波長的光束。因此，第一濾波器108把波長λ1的光束210反射回去，通過四分之一波片107。四分之一波片107再次使光束210的偏振旋轉(zhuǎn)大致45度，從圓偏振變?yōu)榇怪本€偏振(即e光束)。然后，偏振光束分束器106把該垂直偏振光束210向輸出端口105反射。
圖2B畫出第二波長λ2的光束215通過復(fù)用器100的路徑。光束215是激光二極管102以水平偏振發(fā)射的。光束215通過四分之一波片109。四分之一波片109使光束215的偏振旋轉(zhuǎn)，從水平線線偏振變?yōu)閳A偏振。然后，光束215通過第一濾波器108。如上所述，第一濾波器108的構(gòu)造，使波長λ2的光束通過，同時反射一種或多種其他波長。光束215在通過第一濾波器108之后，通過四分之一波片107。四分之一波片107使光束215的偏振旋轉(zhuǎn)，從圓偏振變?yōu)榇怪本€偏振。然后，該垂直偏振光束215被偏振光束分束器106向輸出端口105反射。
圖2C畫出第三波長λ3的光束220通過復(fù)用器100的路徑。光束220是激光二極管103以水平偏振發(fā)射的。光束220通過偏振光束分束器111，到達(dá)四分之一波片112。四分之一波片112使光束220的偏振旋轉(zhuǎn)，從水平線線偏振變?yōu)閳A偏振。然后，光束220入射第二濾波器113。第二濾波器113的構(gòu)造，能使波長λ4的光束通過該濾波器，同時反射一種或多種，包括λ3的其他波長的光束。因此，第二濾波器113把波長λ3的光束220反射回去，通過四分之一波片112。四分之一波片112再次使光束220的偏振旋轉(zhuǎn)，從圓偏振變?yōu)榇怪本€偏振。光束220被偏振光束分束器111反射，通過偏振旋轉(zhuǎn)器110。然后，偏振旋轉(zhuǎn)器110使光束220的偏振旋轉(zhuǎn)大致90°。然后，水平偏振的光束220通過偏振光束分束器106，到達(dá)輸出端口105。
圖2D畫出波長λ4的第四光束225通過復(fù)用器100的路徑。光束225是激光二極管104以水平偏振發(fā)射的。光束225通過四分之一波片114。四分之一波片114使光束225的偏振旋轉(zhuǎn)，從水平線線偏振變?yōu)閳A偏振。然后，光束225通過第二濾波器113。如上所述，第二濾波器113的構(gòu)造，可使波長λ4的光束通過，同時反射一種或多種其他波長的光束。然后，光束225通過四分之一波片112。四分之一波片112使光束225的偏振旋轉(zhuǎn)，從圓偏振變?yōu)榇怪本€偏振。然后，光束225被偏振光束分束器111向偏振旋轉(zhuǎn)器110反射。偏振旋轉(zhuǎn)器110使光束225的偏振旋轉(zhuǎn)大致90度。然后，水平偏振的光束225通過偏振光束分束器106，到達(dá)輸出端口105。光束210、215、220、和225在輸出端口105組合，形成復(fù)用的光束。
在一個實施例中，復(fù)用器100包括使激光二極管101-104發(fā)射的光束準(zhǔn)直的球透鏡(未畫出)。在另一個實施例中，輸出端口105通過一個或多個準(zhǔn)直器輸出復(fù)用的光束。
復(fù)用器300圖3畫出單個封裝內(nèi)集成光學(xué)復(fù)用器的另一個實施例。復(fù)用器300包括激光二極管301、302、303、和304，以及固定在單個封裝內(nèi)的輸出端口305。在一個實施例中，激光二極管的封裝，可以是標(biāo)準(zhǔn)的TO-18封裝。在另一個實施例中，各激光二極管301-304包括一個或多個電引腳(如電引腳345)，用于接收電輸入信號。在一個實施例中，各激光二極管301-304在同一平面中。
在一個實施例中，復(fù)用器300包括四個輸入模塊325、330、335、和340。各輸入模塊325-340在光學(xué)上與輸出端口305耦合。第一輸入模塊325包括第一激光二極管301、第一偏振光束分束器306、第一四分之一波片307、第一濾波器308、和第一四分之三波片309。第二輸入模塊330包括第二激光二極管302、第二偏振光束分束器310、第二四分之一波片311、第二濾波器312、和第二四分之三波片313。第三輸入模塊335包括第三激光二極管303、第三偏振光束分束器314、第三四分之一波片315、第三濾波器316、和第三四分之三波片317。末級輸入模塊350包括第四激光二極管304和反射器318。在一個實施例中，反射器318是直角棱鏡。
第一激光二極管301在光學(xué)上與第一偏振光束分束器306耦合。第一偏振光束分束器306在光學(xué)上與輸出端口305及第一四分之一波片307耦合。第一四分之一波片307在光學(xué)上與第一濾波器308耦合。第一濾波器308在光學(xué)上與第一四分之三波片309耦合。第一四分之三波片309在光學(xué)上與第二輸入模塊330耦合。
第二激光二極管302在光學(xué)上與第二偏振光束分束器310耦合。第二偏振光束分束器310在光學(xué)上與第一輸入模塊325及第二四分之一波片311耦合。第二四分之一波片311在光學(xué)上與第二濾波器312耦合。第二濾波器312在光學(xué)上與第二四分之三波片313耦合。第二四分之三波片313在光學(xué)上與第三輸入模塊335耦合。
第三激光二極管313在光學(xué)上與第三偏振光束分束器314耦合。第三偏振光束分束器314在光學(xué)上與第二輸入模塊330及第三四分之一波片315耦合。第三四分之一波片315在光學(xué)上與第三濾波器316耦合。第三濾波器316在光學(xué)上與第三四分之三波片317耦合。第三四分之三波片317在光學(xué)上與末級輸入模塊340耦合。第四激光二極管304在光學(xué)上與反射器318耦合。反射器318在光學(xué)上與第三輸入模塊335耦合。
復(fù)用器300的操作圖4A-4D畫出光通過集成的光學(xué)復(fù)用器300的路徑。在一個實施例中，復(fù)用器300使波長為λ1、λ2、λ3、和λ4的四束光束復(fù)用。圖4A畫出波長λ1的光束410通過復(fù)用器300的路徑。光束410是激光二極管301以垂直偏振發(fā)射的(即作為e光束)。光束410被偏振光束分束器306反射，到達(dá)四分之一波片307。四分之一波片307使光束410的偏振旋轉(zhuǎn)，從垂直線偏振變?yōu)閳A偏振。然后，光束410入射第一濾波器308。第一濾波器308的構(gòu)造，要能反射波長λ1的光束，同時讓其他波長(如所有其他波長或選定的波長)的光束通過。因此，第一濾波器308把光束410反射回去，通過四分之一波片307。四分之一波片307使光束410的偏振旋轉(zhuǎn)，從圓偏振變?yōu)樗骄€偏振(即o光束)。然后，水平偏振的光束410通過偏振光束分束器306，到達(dá)輸出端口305。
圖4B畫出波長λ2的光束415通過復(fù)用器300的路徑。光束415是激光二極管302以垂直偏振發(fā)射的。光束415被偏振光束分束器310反射，到達(dá)四分之一波片311。四分之一波片311使光束415的偏振旋轉(zhuǎn)，從垂直線線偏振變?yōu)閳A偏振(例如使偏振旋轉(zhuǎn)大致45度)。然后，光束415入射第二濾波器312。第二濾波器312的構(gòu)造，能使波長λ2的光束反射，同時讓其他波長(如所有其他波長或選定的波長)的光束通過。因此，第二濾波器312把波長λ2的光束415反射回去，通過四分之一波片311。四分之一波片311再次使光束415的偏振旋轉(zhuǎn)大致45度，從圓偏振變?yōu)樗骄€偏振。光束415通過偏振光束分束器310，到達(dá)四分之三波片309。四分之三波片309使光束415的偏振旋轉(zhuǎn)大致135度，從水平線偏振變?yōu)閳A偏振。然后，光束415通過第一濾波器308并到達(dá)四分之一波片307。如上面的討論，第一濾波器308能使λ1以外的波長通過。四分之一波片307使光束415的偏振再旋轉(zhuǎn)45度，從圓偏振變?yōu)樗骄€偏振。然后，水平偏振的光束415通過偏振光束分束器306，到達(dá)輸出端口305。
圖4C畫出波長λ3的第三光束420通過復(fù)用器300的路徑。光束420是激光二極管303以垂直偏振發(fā)射的。然后，光束420被偏振光束分束器314反射，到達(dá)四分之一波片315。四分之一波片315使光束420的偏振旋轉(zhuǎn)大致45度，從垂直線線偏振變?yōu)閳A偏振。然后，光束420入射第三濾波器316。第三濾波器316的構(gòu)造，能使波長λ3的光束反射，同時讓一種或多種其他波長的光束通過該濾波器。因此，第三濾波器316把波長λ3的光束420反射回去，通過四分之一波片315。四分之一波片315再次使光束420的偏振旋轉(zhuǎn)，從圓偏振變?yōu)樗骄€偏振。然后，光束420通過偏振光束分束器314，到達(dá)四分之三波片313。四分之三波片313使光束420的偏振旋轉(zhuǎn)大致135度，從水平線偏振變?yōu)閳A偏振。然后，光束420通過第二濾波器312并到達(dá)四分之一波片311。四分之一波片311使光束420的偏振再旋轉(zhuǎn)大致45度，從圓偏振變?yōu)樗骄€偏振。然后，水平偏振的光束420通過偏振光束分束器310，到達(dá)四分之三波片309。四分之三波片309使光束420的偏振旋轉(zhuǎn)大致135度，從水平線偏振變?yōu)閳A偏振。然后，光束420通過第一濾波器308并到達(dá)四分之一波片307。四分之一波片307使光束420的偏振旋轉(zhuǎn)，從圓偏振變?yōu)樗骄€偏振。然后，水平線偏振的光束420通過偏振光束分束器306，到達(dá)輸出端口305。
圖4D畫出波長λ4的第四光束425通過復(fù)用器300的路徑。光束425是激光二極管304以水平偏振向反射器318發(fā)射的。光束425被反射器318向四分之三波片317反射。在一個實施例中，反射器以大致90度角反射光束。在一個另外的實施例中，反射器318可以取消，而激光二極管304在光學(xué)上與四分之三波片317對準(zhǔn)。
四分之三波片317使光束425的偏振旋轉(zhuǎn)大致135度，從水平線偏振變?yōu)閳A偏振。然后，光束425通過第三濾波器316，到達(dá)四分之一波片315。四分之一波片315使光束425的偏振再旋轉(zhuǎn)大致45度，從圓偏振變?yōu)樗骄€偏振。光束425通過偏振光束分束器314，到達(dá)四分之三波片313。四分之三波片313使光束425的偏振旋轉(zhuǎn)，從水平線偏振變?yōu)閳A偏振。然后，光束425通過第二濾波器312并到達(dá)四分之一波片311。四分之一波片311使光束425的偏振再旋轉(zhuǎn)45度，從圓偏振變?yōu)樗骄€偏振。光束425具有水平線偏振并通過偏振光束分束器310，到達(dá)四分之三波片309。四分之三波片309使光束425的偏振旋轉(zhuǎn)，從水平線偏振變?yōu)閳A偏振。然后，光束425通過第一濾波器308并到達(dá)四分之一波片307。四分之一波片307使光束425的偏振旋轉(zhuǎn)，從圓偏振變?yōu)樗骄€偏振。水平線偏振的光束425通過偏振光束分束器306，到達(dá)輸出端口305。
雖然復(fù)用器100和300各作為四頻道的復(fù)用器畫出，但在替代的實施例中，可以復(fù)用任何數(shù)量的頻道。例如，在輸出端口(如輸出端口305)和有反射器的末級輸入模塊(如末級模塊340)之間，可以級聯(lián)另外的輸入模塊(如輸入模塊325)組，以容納另外頻道的復(fù)用。同樣，在復(fù)用器100中，可以添加多組激光二極管對(如激光二極管對115)，各組之間以偏振旋轉(zhuǎn)器在光學(xué)上耦合。另外，可以復(fù)用較少的頻道。例如，復(fù)用器在封裝中可以有較少的輸入模塊或激光二極管對。或者，可以啟動少于全部激光二極管的激光二極管，提供有較少頻道的復(fù)用信號。
分用器500圖5畫出集成的光學(xué)分用器500的一個實施例。分用器500包括輸入模塊530、第一光電檢測器對535、和第二光電檢測器對540。在一個實施例中，第一和第二光電檢測器對530和535放在同一封裝內(nèi)。在一個實施例中，該封裝的尺寸基本上是15mm×16mm。輸入模塊530包括輸入端口505、準(zhǔn)直透鏡506、偏振光束移位器507(如雙折射晶體)、和偏振旋轉(zhuǎn)器508(如半波片)。第一光電檢測器對535包括第一光電檢測器501、第一會聚透鏡512、第一濾波器511、第一四分之一波片510、第一偏振光束分束器509、第二四分之一波片513、第二濾波器514、第二會聚透鏡515、和第二光電檢測器502。第二光電檢測器對540包括第三光電檢測器503、第三會聚透鏡519、第三濾波器518、第三四分之一波片517、第二偏振光束分束器516、第四濾波器520、第四會聚透鏡521、和第四光電檢測器504。在一個實施例中，各光電檢測器501-504包括一個或多個電引腳輸出(如電引腳560)。在另一個實施例中，各光電檢測器的電輸出，可以位于分用器封裝的同一平面上。
輸入模塊530的輸入端口505，在光學(xué)上與準(zhǔn)直透鏡506耦合。準(zhǔn)直透鏡506在光學(xué)上與偏振光束移位器507耦合。偏振旋轉(zhuǎn)器光學(xué)上耦合在偏振光束移位器507的一部分與第一光電檢測器對535之間。
第一光電檢測器512在光學(xué)上與第一會聚透鏡512耦合。第一濾波器511在光學(xué)上耦合在第一會聚透鏡512與第一四分之一波片510之間。第一偏振光束分束器509在光學(xué)上耦合在第一四分之一波片510與第二四分之一波片513之間。該第一偏振光束分束器還在光學(xué)上耦合到輸入模塊530及第二光電檢測器對540。第二濾波器514在光學(xué)上與第二四分之一波片513及第二會聚透鏡515耦合。第二光電檢測器502在光學(xué)上與第二會聚透鏡515耦合。
第三光電檢測器503在光學(xué)上與第三會聚透鏡519耦合。第三濾波器518在光學(xué)上耦合在第三會聚透鏡519及第三四分之一波片517之間。第二偏振光束分束器516在光學(xué)上耦合在第三四分之一波片517和第四濾波器520之間。第二偏振光束分束器516還與第一光電檢測器對535耦合。第四會聚透鏡521在光學(xué)上耦合在第四濾波器520和第四光電檢測器504之間。
分用器500的操作在一個實施例中，分用器500使包括波長λ1、λ2、λ3、和λ4四個頻道的光束545分用。光束545通過輸入端口505進(jìn)入分用器500。在輸入端口505中，光束545被準(zhǔn)直透鏡506準(zhǔn)直。然后，偏振光束移位器507把光束545分為垂直偏振(如e光束)的第一光束550，和水平偏振(如o光束)的第二光束555。然后，第二光束555通過偏振旋轉(zhuǎn)器508。偏振旋轉(zhuǎn)器508使第二光束555的偏振，從水平偏振改變?yōu)榇怪逼瘛５谝还馐?50不通過偏振旋轉(zhuǎn)器508。在一個實施例中，該兩光束550及555基本上平行地從輸入模塊530出射。
垂直偏振并包括波長λ1-λ4的第一和第二光束550及555，進(jìn)入第一光電檢測器對535，然后被第一偏振光束分束器509反射。然后，第一和第二光束550及555通過第一四分之一波片510。第一四分之一波片510使第一和第二光束550及555的偏振旋轉(zhuǎn)大致45度，從垂直線偏振變?yōu)閳A偏振。然后，第一和第二光束550及555入射第一濾波器511。
第一濾波器511的構(gòu)造，能使波長λ1的光信號通過，但反射其他波長的光信號。因此，第一和第二光束550及555中波長λ1的分量，通過第一濾波器511并到達(dá)第一會聚透鏡512。第一會聚透鏡512把第一和第二光束550及555中波長λ1的分量，會聚在第一光電檢測器501上的有效區(qū)。
第一和第二光束550及555中包含波長λ2-λ4的各分量，被第一濾波器511反射回去，通過第一四分之一波片510。第一四分之一波片510使第一和第二光束550及555的偏振又旋轉(zhuǎn)大致45度，從圓偏振變?yōu)樗骄€偏振。水平線偏振的第一和第二光束550及555，通過第一偏振光束分束器509，到達(dá)第二四分之一波片513。第二四分之一波片513使第一和第二光束550及555的偏振旋轉(zhuǎn)，從水平線偏振變?yōu)閳A偏振。然后，第一和第二光束550及555入射第二濾波器513。第二濾波器513的構(gòu)造，能使波長λ2的光信號通過該濾波器，同時反射其他波長的光信號。因此，第一和第二光束550及555中波長λ2的分量通過濾波器513，并到達(dá)第二會聚透鏡515。然后，第二會聚透鏡515把第一和第二光束550及555中波長λ2的分量，會聚在第二光電檢測器502上的有效區(qū)。
第一和第二光束550及555中包含波長λ3和λ4的分量，被第二濾波器514反射回去，通過第二四分之一波片513。第二四分之一波片513使第一和第二光束550及555的偏振旋轉(zhuǎn)，從圓偏振變?yōu)榇怪本€偏振。然后，垂直線偏振的第一和第二光束550及555，被第一偏振光束分束器509反射，到達(dá)第二光電檢測器對540的第二偏振光束分束器516。第一和第二光束550及555被第二偏振光束分束器516反射，通過第三四分之一波片517。第三四分之一波片517使第一和第二光束550及555的偏振旋轉(zhuǎn)大致45度，從垂直線偏振變?yōu)閳A偏振。然后，第一和第二光束550及555入射第三濾波器518。第三濾波器518的構(gòu)造，能使波長λ3的光信號通過該濾波器，同時反射其他波長的光信號。因此，第一和第二光束550及555中波長λ3的分量通過第三濾波器518，并到達(dá)第三會聚透鏡519。然后，第三會聚透鏡519把第一和第二光束550及555中波長λ3的分量，會聚在第三光電檢測器503上的有效區(qū)。
第一和第二光束550及555中包含波長λ4的分量，被第三濾波器518反射回去，通過第三四分之一波片517。第三四分之一波片517使第一和第二光束550及555的偏振又旋轉(zhuǎn)大致45度，從圓偏振變?yōu)樗骄€偏振。然后，波長λ4的第一和第二光束550及555，通過第二偏振光束分束器516，并入射第四濾波器520。第四濾波器520的構(gòu)造，能使波長λ4的光信號通過，同時反射其他波長的光信號。因此，波長λ4的第一和第二光束550及555，通過第四濾波器520，并到達(dá)第四會聚透鏡521。然后，會聚透鏡521把第一和第二光束550及555中波長λ4的分量，會聚在第四光電檢測器504上的有效區(qū)。
分用器能夠用透鏡(未畫出)在輸入端口中把光準(zhǔn)直和會聚，并送至一個或多個光電檢測器，得到低的插入損耗。在另一個實施例中，光電檢測器能夠例如通過焊接，與印刷電路板相連。接收的光信號能夠轉(zhuǎn)換為電信號，并通過電引腳從光電檢測器輸出。輸出的電信號可以發(fā)送到印刷電路板或其他電子裝置。
分用器600圖6畫出集成的光學(xué)分用器的另一個實施例。分用器600包含輸入模塊630；三個光電檢測器模塊635、640、和645；和末級光電檢測器模塊650。在一個實施例中，三個光電檢測器模塊635、640、和645，以及末級光電檢測器模塊650都置于單個封裝內(nèi)。在另一個實施例中，包括四個光電檢測器模塊635-650的一個封裝的尺寸，基本上是27mm×9mm。
輸入模塊630包含輸入端口605、準(zhǔn)直透鏡606、偏振光束移位器607(如雙折射晶體)、和偏振旋轉(zhuǎn)器608(如半波片)。第一光電檢測器模塊635包括第一光電檢測器601、第一會聚透鏡612、第一濾波器611、第一四分之一波片610、第一偏振光束分束器609、第二四分之一波片613、和反射器，例如第一反射鏡614。
同樣，第二光電檢測器模塊640包含第二光電檢測器602、第二會聚透鏡618、第二濾波器617、第三四分之一波片616、第二偏振光束分束器615、第四個四分之一波片619、和第二反射鏡620。第三光電檢測器模塊645包括第三光電檢測器603、第三會聚透鏡624、第三濾波器623、第五個四分之一波片622、第三偏振光束分束器621、第六個四分之一波片625、和第三反射鏡626。末級光電檢測器模塊650包括第四光電檢測器604、第四會聚透鏡629、第四濾波器628、和反射器627。在一個實施例中，反射器可以是直角棱鏡。在一個實施例中，各光電檢測器601-604包括一個或多個電引腳輸出(如電引腳660)。在另一個實施例中，各光電檢測器的電輸出可以位于分用器600封裝的同一平面內(nèi)并在同一側(cè)。
輸入模塊630的輸入端口605，在光學(xué)上與準(zhǔn)直透鏡606耦合。準(zhǔn)直透鏡606在光學(xué)上與偏振光束移位器607耦合。偏振旋轉(zhuǎn)器608在光學(xué)上耦合在偏振光束移位器607的一部分和第一光電檢測器對635之間。
第一光電檢測器601在光學(xué)上與第一會聚透鏡612耦合。第一濾波器611在光學(xué)上耦合在第一會聚透鏡612和第一四分之一波片610之間。第一偏振光束分束器609在光學(xué)上耦合在第一四分之一波片610和第二四分之一波片613之間。第一偏振光束分束器609還在光學(xué)上與輸入模塊630及第二光電檢測器模塊640耦合。第一反射鏡614在光學(xué)上與第二四分之一波片613耦合。
第二和第三光電檢測器模塊640和645各部件的位置，類似于第一光電檢測器模塊635。第二光電檢測器602在光學(xué)上與第二會聚透鏡618耦合。第二濾波器617在光學(xué)上耦合在第二會聚透鏡618和第三四分之一波片616之間。第二偏振光束分束器615在光學(xué)上耦合在第三四分之一波片616和第四個四分之一波片619之間。第二偏振光束分束器615還在光學(xué)上與第一光電檢測器模塊635及第三光電檢測器模塊645耦合。第二反射鏡620在光學(xué)上與第四個四分之一波片619耦合。
第三光電檢測器603在光學(xué)上與第三會聚透鏡624耦合。第三濾波器623在光學(xué)上耦合在第三會聚透鏡624和第五個四分之一波片622之間。第三偏振光束分束器621在光學(xué)上耦合在第五個四分之一波片622和第六個四分之一波片625之間。第三偏振光束分束器621還在光學(xué)上與第二光電檢測器模塊640及末級光電檢測器模塊650耦合。第三反射鏡626在光學(xué)上與第六個四分之一波片625耦合。
第四光電檢測器604在光學(xué)上與第四會聚透鏡629耦合。第四濾波器628在光學(xué)上耦合在第四會聚透鏡629和反射器627之間。反射器627還在光學(xué)上與第三光電檢測器模塊645耦合。
分用器600的操作在一個實施例中，分用器600使包括波長λ1、λ2、λ3、和λ4四個頻道的光束655分用。光束655通過輸入模塊630的輸入端口605進(jìn)入分用器600。在輸入端口605中，光束655被準(zhǔn)直透鏡606準(zhǔn)直。然后，偏振光束移位器607把光束655分為垂直偏振(如e光束)的第一光束657，和水平偏振(如o光束)的第二光束659。然后，第二光束659通過偏振旋轉(zhuǎn)器608。偏振旋轉(zhuǎn)器608使第二光束659的偏振，從水平偏振改變?yōu)榇怪逼瘛?br> 包括波長λ1-λ4的垂直偏振的第一和第二光束657和659，進(jìn)入第一光電檢測器模塊635，并被第一偏振光束分束器609反射。然后，第一和第二光束657和659通過第一四分之一波片610。第一四分之一波片610使第一和第二光束657和659的偏振旋轉(zhuǎn)大致45度，從垂直線偏振變?yōu)閳A偏振。然后，第一和第二光束657和659入射第一濾波器611。第一濾波器611的構(gòu)造，能使波長λ1的光束通過該濾波器，但反射其他波長的光信號。因此，第一和第二光束657和659中波長λ1的分量通過第一濾波器611，到達(dá)第一會聚透鏡612。第一會聚透鏡612把第一和第二光束657和659中波長λ1的分量，會聚在第一光電檢測器601上的有效區(qū)。
第一和第二光束657和659中波長λ2-λ4的分量，被第一濾波器611反射回去，通過第一四分之一波片610。第一四分之一波片610使第一和第二光束657和659的偏振又旋轉(zhuǎn)大致45度，從圓偏振變?yōu)樗骄€偏振。波長λ2-λ4的第一和第二光束657和659由于是水平偏振，所以通過第一偏振光束分束器609，到達(dá)第二四分之一波片613。第二四分之一波片613使第一和第二光束657和659的偏振旋轉(zhuǎn)，從水平線偏振變?yōu)閳A偏振。然后，第一和第二光束657和659被第一反射鏡614反射回去，通過第二四分之一波片613，該第二四分之一波片613再次使偏振旋轉(zhuǎn)，從圓偏振變?yōu)榇怪本€偏振。然后，垂直偏振的第一和第二光束657和659被第一偏振光束分束器609反射，到達(dá)第二偏振光束分束器615。
第一和第二光束657和659被第二偏振光束分束器615反射，到達(dá)第三四分之一波片616。第三四分之一波片616使第一和第二光束657和659的偏振旋轉(zhuǎn)，從垂直線偏振變?yōu)閳A偏振。然后，第一和第二光束657和659入射第二濾波器617。第二濾波器617的構(gòu)造，能使波長λ2的光信號通過該濾波器，同時反射其他波長的光信號。因此，第一和第二光束657和659中波長λ2的分量，通過第二濾波器617，并到達(dá)第二會聚透鏡618。第二會聚透鏡618把第一和第二光束657和659中波長λ2的分量，會聚在第二光電檢測器602上的有效區(qū)。
第一和第二光束657和659中波長λ3和λ4的分量，被第二濾波器617反射回去，通過第三四分之一波片616。第三四分之一波片616使第一和第二光束657和659的偏振旋轉(zhuǎn)，從圓偏振變?yōu)樗骄€偏振。然后，水平偏振的第一和第二光束657和659，通過第二偏振光束分束器615，到達(dá)第四個四分之一波片619。第四個四分之一波片619使第一和第二光束657和659的偏振旋轉(zhuǎn)，從水平線偏振變?yōu)閳A偏振。然后，第一和第二光束657和659被第二反射鏡620反射回去，通過第四個四分之一波片619，該第四個四分之一波片619再次使偏振旋轉(zhuǎn)，從圓偏振變?yōu)榇怪本€偏振。然后，垂直偏振的第一和第二光束657和659，被第二偏振光束分束器615反射，到達(dá)第三偏振光束分束器621。
第一和第二光束657和659被第三偏振光束分束器621反射，通過第五個四分之一波片622。第五個四分之一波片622使第一和第二光束657和659的偏振旋轉(zhuǎn)，從垂直線偏振變?yōu)閳A偏振。然后，第一和第二光束657和659入射第三濾波器623。第三濾波器623的構(gòu)造，能使波長λ3的光信號通過該濾波器，同時反射其他波長的光信號。因此，第一和第二光束657和659中波長λ3的分量，通過第三濾波器623，并到達(dá)第三會聚透鏡624。第三會聚透鏡624使第一和第二光束657和659中波長λ3的分量，會聚在第三光電檢測器603上的有效區(qū)。
第一和第二光束657和659中波長λ4的分量，被第三濾波器623反射回去，通過第五個四分之一波片622。第五個四分之一波片622使第一和第二光束657和659的偏振旋轉(zhuǎn)，從圓偏振變?yōu)樗骄€偏振。水平線偏振的第一和第二光束657和659，通過第三偏振光束分束器621，到達(dá)第六個四分之一波片625。第六個四分之一波片625使第一和第二光束657和659的偏振旋轉(zhuǎn)，從水平線偏振變?yōu)閳A偏振。
然后，第一和第二光束557和559被第三反射鏡626反射回去，通過第六個四分之一波片625，該第六個四分之一波片625再次使該偏振旋轉(zhuǎn)，從圓偏振變?yōu)榇怪本€偏振。然后，垂直偏振的第一和第二光束557和559，被第三偏振光束分束器621反射，到達(dá)反射器627。在一個實施例中，反射器627可以是以大致90度角反射入射光的直角棱鏡。反射器627把第一和第二光束557和559反射到第四濾波器628。在一個替代的實施例中，可以取消反射器627，而使激光二極管304在光學(xué)上與第四濾波器628對準(zhǔn)。
第四濾波器628的構(gòu)造，能讓波長λ4的光信號通過該濾波器，同時反射其他波長的光信號。因此，第一和第二光束557和559中波長λ4的分量，通過第四濾波器628，到達(dá)第四會聚透鏡629。然后，第四會聚透鏡629把波長λ4的第一和第二光束557和559，會聚在第四光電檢測器604上的有效區(qū)。
雖然分用器500和600各作為四頻道分用器畫出，但在替代的實施例中，可以分用任何數(shù)量的頻道。例如，可以添加另外的部件組(如光電檢測器對、或光電檢測器模塊)，以容納附加頻道的復(fù)用。另外，在分用器的封裝中提供較少的基本部件組，或提供包括較少波長頻道的光信號輸入，可以用相同結(jié)構(gòu)復(fù)用較少的頻道。
本發(fā)明已經(jīng)公開了一種在單個封裝內(nèi)的集成的光學(xué)復(fù)用器或分用器。該種復(fù)用器把激光二極管和復(fù)用器的其他光學(xué)部件，集成在單個封裝內(nèi)。該種分用器把光電檢測器和分用器的其他光學(xué)部件，集成在單個封裝內(nèi)。雖然本發(fā)明已經(jīng)按照所示實施例說明，但本領(lǐng)域熟練人員將容易認(rèn)識，這些實施例中可以有各種變化，且這些變化是在下面權(quán)利要求書精神和范圍之內(nèi)。因此，本領(lǐng)域熟練人員可以作出許多不偏離后面權(quán)利要求精神和范圍的修改。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包括第一激光二極管對；第二激光二極管對；在第一和第二激光二極管對之間耦合的偏振旋轉(zhuǎn)器；和輸出端口；其中的第一和第二激光二極管對包括第一激光二極管；偏振光束分束器；第一四分之一波片；濾波器；第二四分之一波片；和第二激光二極管；且其中的第一和第二激光二極管對與偏振旋轉(zhuǎn)器，在每一激光二極管對的偏振光束分束器處耦合。
2.按照權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該設(shè)備能在操作上，使從第一和第二激光二極管發(fā)射的不同光信號復(fù)用。
3.按照權(quán)利要求1的設(shè)備，該第一和第二激光二極管對還包括與每一激光二極管耦合，能在操作上使光準(zhǔn)直的透鏡。
4.按照權(quán)利要求1的設(shè)備，該第一和第二激光二極管對還包括用于接收輸入信號的一個或多個電子引腳。
5.按照權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該設(shè)備包含在單個封裝內(nèi)。
6.一種設(shè)備，包括第一輸入模塊，包含激光二極管；偏振光束分束器；四分之一波片；濾波器；和四分之三波片；末級輸入模塊，串聯(lián)耦合至第一輸入模塊的偏振光束分束器；和輸出端口。
7.按照權(quán)利要求6的設(shè)備，該末級輸入模塊包括激光二極管；和反射器。
8.按照權(quán)利要求7的設(shè)備，還包括第二輸入模塊，串聯(lián)耦合在第一輸入模塊的偏振光束分束器及末級輸入模塊的反射器之間，該第二輸入模塊包含第二激光二極管；第二偏振光束分束器；第二四分之一波片；第二濾波器；和第二四分之三波片。
9.按照權(quán)利要求8的設(shè)備，還包括第三輸入模塊，串聯(lián)耦合在第二輸入模塊的第二偏振光束分束器及末級輸入模塊的反射器之間，該第三輸入模塊包含第三激光二極管；第三偏振光束分束器；第三四分之一波片；第三濾波器；和第三四分之三波片。
10.按照權(quán)利要求9的設(shè)備，還包括一個或多個附加的輸入模塊，串聯(lián)耦合在第三輸入模塊及末級輸入模塊之間。
11.按照權(quán)利要求6的設(shè)備，其中該設(shè)備能在操作上，使從多個激光二極管發(fā)射的不同光信號復(fù)用。
12.按照權(quán)利要求6的設(shè)備，其中該設(shè)備包含在單個封裝內(nèi)。
13.一種設(shè)備，包括輸入模塊；第一光電檢測器對；和與第一光電檢測器對耦合的第二光電檢測器對；其中的第一和第二光電檢測器對包含第一光電檢測器；第一濾波器；第一四分之一波片；偏振光束分束器；第二四分之一波片；第二濾波器；和第二光電檢測器；且其中的第一和第二光電檢測器對，通過每一光電檢測器對的偏振光束分束器耦合。
14.按照權(quán)利要求13的設(shè)備，其中該設(shè)備能在操作上，使有多個不同頻道的輸入光束分用。
15.按照權(quán)利要求13的設(shè)備，該輸入模塊包括輸入端口；偏振光束移位器；和偏振旋轉(zhuǎn)器。
16.按照權(quán)利要求13的設(shè)備，還包括與每一光電檢測器耦合的會聚透鏡。
17.按照權(quán)利要求13的設(shè)備，還包括一個或多個附加光電檢測器對，在每一附加光電檢測器對的偏振光束分束器處，與第一和第二光電檢測器對在光學(xué)上串聯(lián)耦合。
18.按照權(quán)利要求13的設(shè)備，其中該設(shè)備包含在單個封裝內(nèi)。
19.一種設(shè)備，包括輸入模塊；第一光電檢測器模塊，包含光電檢測器；濾波器；第一四分之一波片；偏振光束分束器；第二四分之一波片；和反射鏡；以及末級光電檢測器模塊，在光學(xué)上與第一光電檢測器模塊的偏振光束分束器串聯(lián)耦合。
20.按照權(quán)利要求19的設(shè)備，其中該設(shè)備能在操作上，使有多個不同頻道的輸入光束分用。
21.按照權(quán)利要求19的設(shè)備，該末級光電檢測器模塊包括反射器；濾波器；和光電檢測器。
22.按照權(quán)利要求21的設(shè)備，其中的反射器是直角棱鏡。
23.按照權(quán)利要求21的設(shè)備，還包括第二光電檢測器模塊，串聯(lián)耦合在第一光電檢測器模塊及末級光電檢測器模塊之間，該第二光電檢測器模塊包含光電檢測器；濾波器；第一四分之一波片；偏振光束分束器；第二四分之一波片；和反射鏡，其中，第二光電檢測器模塊的偏振光束分束器，在光學(xué)上與第一光電檢測器模塊的偏振光束分束器耦合。
24.按照權(quán)利要求23的設(shè)備，還包括第三光電檢測器模塊，串聯(lián)耦合在第二光電檢測器模塊及末級光電檢測器模塊之間，該第三光電檢測器模塊包含光電檢測器；濾波器；第一四分之一波片；偏振光束分束器；第二四分之一波片；和反射鏡，其中，第三光電檢測器模塊的偏振光束分束器，在光學(xué)上串聯(lián)耦合在第二光電檢測器模塊的偏振光束分束器及末級光電檢測器模塊的反射器之間。
25.按照權(quán)利要求19的設(shè)備，該輸入模塊包括輸入端口；偏振光束移位器；和偏振旋轉(zhuǎn)器。
26.按照權(quán)利要求19的設(shè)備，其中該設(shè)備包含在單個封裝內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明給出光學(xué)復(fù)用器和分用器。在一個實施例中，是給出一種設(shè)備。該設(shè)備包括第一激光二極管對、第二激光二極管對、耦合在第一和第二激光二極管對之間的偏振旋轉(zhuǎn)器、和輸出端口。第一和第二激光二極管對包括第一激光二極管，偏振光束分束器，第一四分之一波片，濾波器；第二四分之一波片，和第二激光二極管。第一和第二激光二極管對耦合到偏振旋轉(zhuǎn)器每一激光二極管對的偏振光束分束器上。在一個實施例中，該設(shè)備能在操作上，使從第一和第二激光二極管發(fā)射的不同光信號復(fù)用。在另一個實施例中，給出的該設(shè)備能在操作上，使有多個不同頻道的輸入光束分用。
文檔編號G02B27/10GK101080660SQ200580007939
公開日2007年11月28日 申請日期2005年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月5日
發(fā)明者杰麗·李, 楊生, 冷泉文, 李一強 申請人:奧普林克通信公司