一種光電接收模塊結構的製作方法
2023-06-13 12:17:56
專利名稱：一種光電接收模塊結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及光電領域，特別是基於自由空間的集成解波分復用功能的光電接收裝置。
背景技術：
目前的波分復用光纖通信系統工作原理如下在發送端首先將兩種或多種電信號利用光電發射模塊轉化成不同波長的光信號，再由兩根或多根光纖輸出，然後利用光復用器將不同波長的光信號匯合在同一根光纖中進行傳輸，在接收端利用解復用器將各種波長的光信號分離到兩根或多根光纖；最後利用光接收機將各路信號分別轉化成電信號。現有技術中的波分復用光纖系統光信號產生裝置和發送端分開設置，接收 端和光電轉換器件也分開設置，導致整個器件的體積較大，不適用於小型化的光電模塊。
實用新型內容本實用新型的目的在於克服上述現有技術存在的不足，提供一種新的結構形式的光電接收模塊結構可用於小型化的光電接收模塊。本實用新型的光電接收模塊結構要同時具有解波分復用和光電轉換接收的功能，並且可以實現多通道多波長光電傳輸和接收。為了達到上述發明目的，本實用新型提供的技術方案如下—種光電接收模塊結構，其特徵在於，該模塊的結構包括有一個偏振分束稜鏡和光電二極體，所述偏振分束稜鏡的橫向兩側中至少一側設有四分之一波片和薄膜濾波片組合，每個所述薄膜濾波片的後面均設有接受相應波長雷射光束的光電二極體，所述薄膜濾波片透射單一波長的雷射光束，反射其餘波長的雷射光束，包括多種波長的雷射光束自偏振分束稜鏡的縱向一側入射，單一波長的雷射光束自偏振分束稜鏡的縱向另一側出射。在本實用新型的光電接收模塊結構中，作為一種結構形式，該模塊中包括有至少一個偏振分束稜鏡，每個偏振分束稜鏡的橫向兩側均設有四分之一波片和薄膜濾波片組
口 ο在本實用新型的光電接收模塊結構中，作為另一種結構形式，該模塊中包括有至少兩個偏振分束稜鏡，每個偏振分束稜鏡的橫向兩側中一側設有四分之一波片和薄膜濾波片組合，另一側設有四分之一波片和全反射鏡組合。在本實用新型的光電接收模塊結構中，作為一種雷射光束的出射形式，自最後一個偏振分束稜鏡的縱向出射的單一波長雷射光束經過一個薄膜濾波片入射至光電二極體中。在本實用新型的光電接收模塊結構中，作為另一種雷射光束的出射形式，在最後一個偏振分束稜鏡的縱向放置有一個45度反射稜鏡，自最後一個偏振分束稜鏡的縱向出射的單一波長雷射光束經所述的45度反射稜鏡轉向90度入射至四分之一波片和薄膜濾波片組合併投射至光電二極體中。在本實用新型的光電接收模塊結構中，包括多種波長的雷射光束經過一個偏振分光晶體，經所述偏振分光晶體分成兩個正交偏振態的光束，其中一個偏振態的光束通過所述的半波 片以形成相同偏振態的光束入射至偏振分束稜鏡中，每個光電二極體前均設有一個聚焦透鏡。更進一步，入射至偏振分光晶體前的多種波長的雷射光束先經過一個準直器。在本實用新型的光電接收模塊結構中，通過所述偏振分光晶體的雷射光束分成一個P態偏振光束和一個S態偏振光束,所述的半波片被置於P態偏振光束上。在所述的S態偏振光束上還設有一個偏振模式色散補充器件。在本實用新型的光電接收模塊結構中，作為三通道的一種具體實現形式，其結構包括有一個偏振分光晶體、一個半波片、一個偏振分束稜鏡和三個光電二極體，沿雷射光束入射方向上直線分布有所述的偏振分光晶體、偏振分束稜鏡和一個光電二極體，在偏振分束稜鏡的兩個側邊各放置有一個光電二極體，在位於偏振分束稜鏡側邊的光電二極體和偏振分束稜鏡之間設有依次設有聚焦透鏡、薄膜濾波片和四分之一波片；所述的雷射光束通過偏振分光晶體分成兩個正交偏振態的光束，其中一個偏振態的光束通過所述的半波片形成相同偏振態的光束入射至偏振分束稜鏡中，所述偏振分束稜鏡內直線出射的雷射光束經過聚焦透鏡至光電二極體上。在本實用新型的光電接收模塊結構中，作為四通道的一種具體實現形式，其結構包括有一個偏振分光晶體、一個半波片、兩個偏振分束稜鏡和五個光電二極體，沿雷射光束入射方向上直線分布有所述的偏振分光晶體、兩個偏振分束稜鏡和一個光電二極體，在每個偏振分束稜鏡的兩個側邊各放置有一個光電二極體，在位於偏振分束稜鏡側邊的光電二極體和偏振分束稜鏡之間設有依次設有聚焦透鏡、薄膜濾波片和四分之一波片；所述的雷射光束通過偏振分光晶體分成兩個正交偏振態的光束，其中一個偏振態的光束通過所述的半波片形成相同偏振態的光束入射至偏振分束稜鏡中，所述偏振分束稜鏡內直線出射的雷射光束經過聚焦透鏡至光電二極體上。在本實用新型的光電接收模塊結構中，作為四通道的一種具體實現形式，該模塊的結構包括有一個偏振分光晶體、一個半波片、四個偏振分束稜鏡和五個光電二極體，沿雷射光束入射方向上直線分布有所述的偏振分光晶體、四個偏振分束稜鏡和一個光電二極體，在每個偏振分束稜鏡的一個側邊各放置有一個光電二極體，在每個偏振分束稜鏡的另一個側邊各放置有一個全反射鏡，在位於偏振分束稜鏡側邊的光電二極體和偏振分束稜鏡之間設有依次設有聚焦透鏡、薄膜濾波片和四分之一波片，在位於偏振分束稜鏡側邊的全反射鏡和偏振分束稜鏡之間設有一個四分之一波片；所述的雷射光束通過偏振分光晶體分成兩個正交偏振態的光束，其中一個偏振態的光束通過所述的半波片形成相同偏振態的光束入射至偏振分束稜鏡中，所述偏振分束稜鏡內直線出射的雷射光束經過聚焦透鏡至光電二極體上。在本實用新型的光電接收模塊結構中，作為四通道的一種具體實現形式，該模塊的結構包括有一個偏振分光晶體、一個半波片、一個45度反射稜鏡、三個偏振分束稜鏡和四個光電二極體，沿雷射光束入射方向上直線分布有所述的偏振分光晶體、三個偏振分束稜鏡和45度反射稜鏡,在每個偏振分束稜鏡的一個側邊各放置有一個光電二極體,在每個偏振分束稜鏡的另一個側邊各放置有一個全反射鏡，在位於偏振分束稜鏡側邊的光電二極體和偏振分束稜鏡之間設有依次設有聚焦透鏡、薄膜濾波片和四分之一波片，在位於偏振分束稜鏡側邊的全反射鏡和偏振分束稜鏡之間分別設有四分之一波片，所述偏振分束稜鏡內直線出射的雷射光束經過45度反射稜鏡折射後聚焦透鏡至光電二極體上；所述的雷射光束通過偏振分光晶體分成兩個正交偏振態的光束，其中一個偏振態的光束通過所述的半波片形成相同偏振態的光束入射至偏振分束稜鏡中。基於上述實用新型內容，本實用新型的光電接收模塊結構與現有技術相比具有如下技術優點本實用新型的光電接收模塊結構提出一種基於自由空間光束傳輸的技術方案，以偏振分光技術和薄膜濾波片以及光電二極體為基礎，實現不同波長的光信號空間上的分離，分別由不同的光電二極體接收並轉化成電信號。與採取光纖級聯多個WDM器件實現解復用的方式相比，該實用新型採用自由空間光學方案，可以實現模塊的小型化。因為光纖級聯方案中受限於光纖盤繞半徑，模塊尺寸通常較大；與傳統的「Z」字形自由空間光學方案相比，該實用新型可以O度入射到WDM濾波片上，從而一方面降低對WDM濾光片的要求(大 角度WDM濾光片較易產生偏振相關的性能弱化)，另一方面可以幫助更大幅度減小模塊尺寸。
圖I是本實用新型光電接收模塊結構中實施例I的結構示意圖。圖2是本實用新型光電接收模塊結構中實施例2的結構示意圖。圖3是本實用新型光電接收模塊結構中實施例3的結構示意圖。圖4是本實用新型光電接收模塊結構中實施例4的結構示意圖。圖5是本實用新型光電接收模塊結構中對分束後光束的偏振色散補償示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例對本實用新型的光電接收模塊結構進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。本實用新型的光電接收模塊結構包括有一個偏振分光晶體、一個半波片、至少一個偏振分束稜鏡和至少三個光電二極體，雷射光束經過一個入射準直器入射至偏振分光晶體，沿雷射光束入射方向直線分布有偏振分光晶體和至少一個偏振分束稜鏡，在偏振分束稜鏡的至少一個側邊放置有光電二極體，在光電二極體和偏振分束稜鏡之間依次設有聚焦透鏡、薄膜濾波片和四分之一波片；所述的雷射光束通過偏振分光晶體分成兩個正交偏振態的光束，其中一個偏振態的光束通過所述的半波片形成相同偏振態的光束入射至偏振分束稜鏡中，所述偏振分束稜鏡內直線出射的雷射光束經過聚焦透鏡聚焦至光電二極體上。實施例I如圖I所示，本實施例中的光電接收模塊結構在結構上包括有一個入射光準直器111，薄膜濾波片133和薄膜濾波片137，光電二極體135、光電二極體139和光電二極體142，偏振分光晶體121、偏振分束稜鏡131，半波片122，四分之一波片132、四分之一波片136，還包括有聚焦透鏡134、聚焦透鏡138和聚焦透鏡141。雷射器發出的雷射光束先經過入射準直器111進行準直擴束，從入射光準直器Ill輸入的任意偏振態的光束，經過偏振分光晶體121將光束分成兩束線偏振光,分別為P偏振態和S偏振態。半波片122放置於P偏振態光的光路上，P偏振態光經過半波片122後轉化成S偏振態光。兩束S偏振態光都入射到偏振分束稜鏡131的偏振反射面13上，兩束光在偏振反射面13上發生90度反射後傳輸至偏振分束稜鏡131的一側面出射。兩束光通過四分之一波片132之後都變成圓偏振光再到達薄膜濾波片133，薄膜濾波片133和薄膜濾波片137的作用是使入射光中的某一波長範圍的光發生透射，而其他波長範圍的光發生反射。其中，薄膜濾波片133的透射波長是A波長，薄膜濾波片137的透射波長是B波長。於是，兩束光中A波長的光束髮生透射到達聚焦透鏡134，兩束光經過聚焦透鏡134匯聚後同時入射至光電二極體135轉化成電信號。而其他波長的光束則在薄膜濾波片133上發生反射，再通過四分之一波片132後都變成P偏振光。這樣，兩束P偏振光進入偏振分束稜鏡131都入射到偏振反射面13上，對於P偏振光，光束髮生透射之後入射到四分之一波片136，經過四分之一波片136再都變成圓偏振光併入射到薄膜濾波片137，這時兩束光中的B波長的光在薄膜濾波片137上發生透射到達聚焦透鏡138，光束經過聚焦透鏡138匯聚後同時入射到光電二極體139上轉化成電信號。而其他波長的光在薄膜濾波片137上發生反射，再通過四分之一波片136後都變成S偏振光；兩束S偏振光再次進入偏振分束稜鏡131都入射到偏振反射面13上，對於S偏振光，光束髮生反射後入射到聚焦透鏡141上，光束經 過聚焦透鏡141匯聚後同時入射到光電二極體142上轉化成電信號。這樣，從入射準直器111入射的A波長、B波長和其他波長的光信號分別入射到光電二極體135、光電二極體139和光電二極體142，各自轉化成相應的電信號，從而實現解波分復用的光電信號轉化接收。實施例2如圖2所示，本實施例屬於一個四通道解波分復用結構。該光電接收模塊結構是在實施例I的基礎上增加了一個偏振分束稜鏡，這樣在雷射光束的入射光路上就依次直線地分布有一個入射光準直器、一個偏振分光晶體和兩個偏振分束稜鏡，在每個偏振分束稜鏡的兩個側邊分別設有一個四分之一波片和一個薄膜濾波片，這樣就存在四個四分之一波片和四個透過不同波長的薄膜濾波片。在每個薄膜濾波片的背部就可以分別放置一個聚焦透鏡和一個光電二極體來接收相應波長的光束轉換成電信號。同理，還可以在光路上增加更多的偏振分束稜鏡，並且在偏振分束稜鏡兩側的側邊分別設置四分之一波片和透過不同波長的薄膜濾波片，就可以延伸到更多的通道，用於更多波長通道數的波分復用。實施例3如圖3所示，本實施例是實施例2的結構變異，同樣是可以實現四通道解波分復用的光電結構。具體是在雷射光束的入射光路上依次直線地分布有一個入射光準直器、一個偏振分光晶體和四個偏振分束稜鏡。而在四個偏振分束稜鏡兩側的一個側邊設有四分之一波片和薄膜濾波片，另一個側邊設置有四分之一波片和全反射鏡，這樣在每個偏振分束稜鏡的兩側分別設有一個四分之一波片，每一個四分之一波片的後部設有透過不同波長的薄膜濾波片，相對一側的四分之一波片後部設有全反射鏡。這樣結構設計的優點在於可以將所有的薄膜濾波片放置於同一側，以求節省光電接收模塊的空間，便於實際生產，有利於結構穩定。實施例4[0036]如圖4所示，本實施例是在實施例3結構基礎上進一步變異，同樣是可以實現四通道解波分復用的光電結構。在具體結構上是將最後一個偏振分束稜鏡用一個全反射鏡來替代。這樣在雷射光束的入射光路上依次直線地分布有一個入射光準直器、一個偏振分光晶體、連續三個偏振分束稜鏡和一個全反射鏡。在三個偏振分束稜鏡兩側的一個側邊設有四分之一波片和薄膜濾波片，另一個側邊設置有四分之一波片和全反射鏡，這樣在每個偏振分束稜鏡的兩側分別設有一個四分之一波片，一個四分之一波片的後部設有透過不同波長的薄膜濾波片，相對一側的四分之一波片後部設有全反射鏡。而在全反射鏡的一側設有一個四份一波片和一個薄膜濾波片。這樣的結構同樣可以將四種不同波長的光束解波分後輸入至光電二極體中轉換為電信號。這種結構變異的意義在於可以最後一級通道所對應的反射偏振合束器、四分之一波片以及全反射鏡的組合利用一個45度反射稜鏡來替代，從而更進一步節省空間和降低生產成本。上述實施例2、3和4的附圖中是一種簡要表達方式,但光路中仍然存在入射光準直器、偏振分光晶體、半波片、多個偏振分束稜鏡、多個四分之一波片和多個薄膜濾波片。·為了達到完美解析波分復用，要求涵蓋該模塊中具有偏振模式色散的補償結構，即在如圖I的光路中加入一個光學元件，如圖5所示。圖5中加入光學元件151的目的是補償PMD (偏振模式色散)，以確保空間上分開的偏振態正交的兩個子光束在整個器件光路中得到相同的物理光程，從而形成三道光束同時到達圖I中所示的光電二極體135，光電二極體139和光電二極體142。毫無疑問，本實用新型的光電接收模塊結構除了上述實施例列舉的結構和工作方式以外，還有其他類似的結構編號和形式替代。總而言之，本實用新型的保護範圍還包括其他對於本領域技術人員來講顯而易見的變換和替代。
權利要求1.一種光電接收模塊結構，其特徵在於，該模塊結構包括有一個偏振分束稜鏡和多個光電二極體，所述偏振分束稜鏡的橫向兩側中至少一側設有四分之一波片和薄膜濾波片組合，每個所述薄膜濾波片的後面均設有接受相應波長雷射光束的光電二極體，所述薄膜濾波片透射單一波長的雷射光束，反射其餘波長的雷射光束，包括多種波長的雷射光束自偏振分束稜鏡的縱向一側入射，單一波長的雷射光束自偏振分束稜鏡的縱向另一側出射。
2.根據權利要求I所述的一種光電接收模塊結構，其特徵在於，該模塊中包括有至少一個偏振分束稜鏡，每個偏振分束稜鏡的橫向兩側均設有四分之一波片和薄膜濾波片組入口 ο
3.根據權利要求I所述的一種光電接收模塊結構，其特徵在於，該模塊中包括有至少兩個偏振分束稜鏡，每個偏振分束稜鏡的橫向兩側中一側設有四分之一波片和薄膜濾波片組合，另一側設有四分之一波片和全反射鏡組合。
4.根據權利要求2或3所述的一種光電接收模塊結構,其特徵在於，自最後一個偏振分束稜鏡的縱向出射的單一波長雷射光束經過一個薄膜濾波片入射至光電二極體中。
5.根據權利要求2或3所述的一種光電接收模塊結構，其特徵在於，在最後一個偏振分束稜鏡的縱向放置有一個45度反射稜鏡，自最後一個偏振分束稜鏡的縱向出射的單一波長雷射光束經所述的45度反射稜鏡轉向90度入射至四分之一波片和薄膜濾波片組合併投射至光電二極體中。
6.根據權利要求2或3所述的一種光電接收模塊結構，其特徵在於，包括多種波長的雷射光束經過一個偏振分光晶體，經所述偏振分光晶體分成兩個正交偏振態的光束，其中一個偏振態的光束通過一個半波片以形成相同偏振態的光束入射至偏振分束稜鏡中，每個光電二極體前均設有一個聚焦透鏡。
7.根據權利要求6所述的一種光電接收模塊結構,其特徵在於,入射至偏振分光晶體前的多種波長的雷射光束先經過一個準直器。
8.根據權利要求6所述的一種光電接收模塊結構，其特徵在於，通過所述偏振分光晶體的雷射光束分成一個P態偏振光束和一個S態偏振光束,一個半波片被置於P態偏振光束上。
9.根據權利要求8所述的一種光電接收模塊結構,其特徵在於,在所述的S態偏振光束上還設有一個偏振模式色散補充器件。
10.根據權利要求6所述的一種光電接收模塊結構,其特徵在於,該模塊的結構包括有一個偏振分光晶體、一個半波片、一個偏振分束稜鏡和三個光電二極體，沿雷射光束入射方向上直線分布有所述的偏振分光晶體、偏振分束稜鏡和一個光電二極體，在偏振分束稜鏡的兩個側邊各放置有一個光電二極體，在位於偏振分束稜鏡側邊的光電二極體和偏振分束稜鏡之間設有依次設有聚焦透鏡、薄膜濾波片和四分之一波片組合；所述的雷射光束通過偏振分光晶體分成兩個正交偏振態的光束，其中一個偏振態的光束通過所述的半波片形成相同偏振態的光束入射至偏振分束稜鏡中，所述偏振分束稜鏡內直線出射的雷射光束通過所述四分之一波片和薄膜濾波片組合，經過聚焦透鏡至光電二極體上，所述偏振分束稜鏡內直線出射的雷射光束經過一個聚焦透鏡聚焦至一個光電二極體上。
11.根據權利要求6所述的一種光電接收模塊結構,其特徵在於,該模塊的結構包括有一個偏振分光晶體、一個半波片、兩個偏振分束稜鏡和五個光電二極體，沿雷射光束入射方向上直線分布有所述的偏振分光晶體、兩個偏振分束稜鏡和一個光電二極體，在每個偏振分束稜鏡的兩個側邊各放置有一個光電二極體，在位於偏振分束稜鏡側邊的光電二極體和偏振分束稜鏡之間設有依次設有聚焦透鏡、薄膜濾波片和四分之一波片組合；所述的雷射光束通過偏振分光晶體分成兩個正交偏振態的光束，其中一個偏振態的光束通過所述的半波片形成相同偏振態的光束入射至偏振分束稜鏡中，所述偏振分束稜鏡內直線出射的雷射光束經過聚焦透鏡至光電二極體上。
12.根據權利要求6所述的一種光電接收模塊結構,其特徵在於,該模塊的結構包括有一個偏振分光晶體、一個半波片、四個偏振分束稜鏡和五個光電二極體，沿雷射光束入射方向上直線分布有所述的偏振分光晶體、四個偏振分束稜鏡和一個光電二極體，在每個偏振分束稜鏡的一個側邊各放置有一個光電二極體，在每個偏振分束稜鏡的另一個側邊各放置有一個全反射鏡，在位於偏振分束稜鏡側邊的光電二極體和偏振分束稜鏡之間設有依次設有聚焦透鏡、薄膜濾波片和四分之一波片組合，在位於偏振分束稜鏡側邊的全反射鏡和偏振分束稜鏡之間設有一個四分之一波片；所述的雷射光束通過偏振分光晶體分成兩個正交偏振態的光束，其中一個偏振態的光束通過所述的半波片形成相同偏振態的光束入射至偏 振分束稜鏡中，所述偏振分束稜鏡內直線出射的雷射光束經過聚焦透鏡至光電二極體上。
13.根據權利要求6所述的一種光電接收模塊結構,其特徵在於,該模塊的結構包括有一個偏振分光晶體、一個半波片、一個45度反射稜鏡、三個偏振分束稜鏡和四個光電二極體，沿雷射光束入射方向上直線分布有所述的偏振分光晶體、三個偏振分束稜鏡和45度反射稜鏡，在每個偏振分束稜鏡的一個側邊各放置有一個光電二極體，在每個偏振分束稜鏡的另一個側邊各放置有一個全反射鏡，在位於偏振分束稜鏡側邊的光電二極體和偏振分束稜鏡之間設有聚焦透鏡、薄膜濾波片和四分之一波片組合，在位於偏振分束稜鏡側邊的全反射鏡和偏振分束稜鏡之間分別設有四分之一波片，所述偏振分束稜鏡內直線出射的雷射光束經過全反射鏡折射後聚焦透鏡至光電二極體上；所述的雷射光束通過偏振分光晶體分成兩個正交偏振態的光束，其中一個偏振態的光束通過所述的半波片形成相同偏振態的光束入射至偏振分束稜鏡中。
專利摘要本實用新型涉及一種光電接收模塊結構，該模塊結構包括有一個偏振分光晶體、一個半波片、至少一個偏振分束稜鏡和至少三個光電二極體，沿雷射光束入射方向直線分布有偏振分光晶體和至少一個偏振分束稜鏡，在偏振分束稜鏡的至少一個側邊放置有光電二極體，在光電二極體和偏振分束稜鏡之間依次設有四分之一波片和薄膜濾波片組合、聚焦透鏡；雷射光束通過偏振分光晶體分成兩個正交偏振態的光束，其中一個光束通過半波片後入射至偏振分束稜鏡中，偏振分束稜鏡內出射的光束繼續通過四分之一波片和薄膜濾波片,並經聚焦透鏡聚焦至光電二極體上。本實用新型的模塊結構同時具有解波分復用和光電轉換接收功能，可實現多通道多波長光電接收。
文檔編號G02B6/43GK202693864SQ201220203568
公開日2013年1月23日 申請日期2012年5月9日 優先權日2012年5月9日
發明者趙強, 顧連軍, 郭磊, 胡平, 耿立升, 趙浩 申請人:上海波匯通信科技有限公司