基於全波段薄膜濾光片的光分插復用器的製作方法
2023-06-11 10:38:51 2
本實用新型屬於光通信技術領域，涉及一種基於全波段薄膜濾光片的光分插復用器。
背景技術：
隨著波分復用技術的日益成熟和實用化，網絡中的信道數量越來越多，傳輸速率也越來越快，為了避免光-電-光轉換的高昂代價和突破電子速率瓶頸的限制，出現了在光域層管理網絡容量的強烈需求。光分插復用器(Optical Add/Drop Multiplexer,OADM)正是適應這一需求而產生的，它可以根據需要將網絡中的某路(或某幾路)信道下路到本地或將本地信號上載到網絡中，從而在光域實現了對網絡容量的分配與管理。OADM不再是光-電-光轉換，這不僅大大降低了成本，同時也克服了電子速率瓶頸的限制，它以波長為操作對象，與信號的調製方式、業務種類、傳輸協議無關，增強了網絡的透明性。目前，OADM結構主要包括薄膜濾波型OADM、平面波導陣列型OADM、光纖光柵型OADM、法布裡-珀羅腔濾波器型OADM、聲光可調諧濾波器型OADM等。薄膜濾光片(Thin Film Filter,TFF)利用光的幹涉效應選擇波長，由多層不同材料、不同折射率和不同厚度的介質薄膜按照設計要求組合起來實現對不同波長的反射和透射，TFF器件具有結構簡單、成本低、性能穩定、較小的偏振相關損耗等特點。基於薄膜濾光片的光分插復用器通常採用單個濾波器級聯的方式，「級聯式」結構中一個信道需要一個單波長的濾光片，N個信道需要N個濾光片，依此下去，使用濾光片的成本會成倍的增加。當波長的數目增加時，濾光片的反射損耗不斷累加，整體的附加損耗變得越來越大，信道數太多時處於級聯結構末端的那些信道會因為附加損耗太大而無法使用，並且各通道的附加損耗不均勻性也會相應加大。為了充分利用通信光纖的光譜資源，極大地提高通信容量，推動波分復用通信系統的發展，研發一種能在光通信全波段範圍內工作的光分插復用器具有廣闊的應用前景和市場轉化潛力。
技術實現要素：
本實用新型要解決的技術問題是，克服傳統薄膜濾光片「級聯式」結構製造的OADM通道數較多時附加損耗過大和通道間附加損耗一致性差的問題，提供一種覆蓋光通信全波段範圍的「並行式」工作的光分插復用器。
為了解決上述技術問題，本實用新型採用以下技術方案：
一種基於全波段薄膜濾光片的光分插復用器，其結構有柱面準直鏡1、耦合光纖陣列3、光開關陣列4和光纖合波器5，其特徵在於，結構還有全波段薄膜濾光片2；主幹光路單模光纖輸出端的端面位於柱面準直鏡1左側的焦點處，全波段薄膜濾光片2位於柱面準直鏡1的右側，耦合光纖陣列3位於全波段薄膜濾光片2的右側，柱面準直鏡1、全波段薄膜濾光片2和耦合光纖陣列3固定安裝在同一石英襯底上，耦合光纖陣列3的輸出埠的尾纖分別與光開關陣列4的直通輸入埠尾纖相連，本地節點的上路信號埠尾纖分別與光開關陣列4的交叉輸入埠尾纖相連，光開關陣列4的交叉輸出埠尾纖分別與本地節點的下路信號埠尾纖相連，光開關陣列4的直通輸出埠尾纖分別與光纖合波器5的輸入埠各尾纖相連，光纖合波器5的輸出埠尾纖和主幹光路單模光纖輸入端相連。
本實用新型的基於全波段薄膜濾光片的光分插復用器，所述的全波段薄膜濾光片2更具體的是在光通信全波段範圍內起到分光作用的一片楔形薄膜濾光片，楔形的梯形截面的斜邊L為7.5mm，楔形的寬度W為2.5mm，兩端的厚度H1和H2分別為0.55mm和0.65mm。
本實用新型的有益效果是：
1、本實用新型的基於全波段薄膜濾光片的光分插復用器採用尖楔形「並行式」分光結構，僅用一片薄膜濾光片實現不同波長復用光信號中每個波長同時分離，區別於傳統「級聯式」分光結構，解決了OADM通道數較多時附加損耗過大和通道間附加損耗一致性差的問題；
2、本實用新型的基於全波段薄膜濾光片的光分插復用器採用覆蓋光通信全波段範圍的薄膜濾光片，其在全波段粗波分復用通信系統和光接入網中具有廣闊的應用前景和市場轉化潛力。
附圖說明：
圖1是本實用新型的基於全波段薄膜濾光片的光分插復用器結構圖。
圖2是實施例2中所述的全波段薄膜濾光片2的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明
實施例1
實施例1本實用新型的整體結構
參閱圖1，本實用新型的光分插復用器由柱面準直鏡1、全波段薄膜濾光片2、耦合光纖陣列3、光開關陣列4、光纖合波器5組成。
所述的柱面準直鏡1安裝在載送復用光信號的主幹線路單模光纖的右側，並且主幹線路單模光纖輸出端的端面位於柱面準直鏡1左側的焦點處；
所述的全波段薄膜濾光片2是在光通信全波段範圍內起到分光作用的一片楔形薄膜濾光片；
所述的耦合光纖陣列3是由N條單模光纖和加工有N條V型槽的矽片構成；
所述的光開關陣列4是由N個阻塞型2×2光開關構成；
所述的光纖合波器5是普通的N×1光纖耦合器。(以上2≤N≤18)
它們的連接關係為：主幹光路單模光纖輸出端的端面位於柱面準直鏡1左側的焦點處，全波段薄膜濾光片2位於柱面準直鏡1的右側，耦合光纖陣列3位於全波段薄膜濾光片2的右側，柱面準直鏡1、全波段薄膜濾光片2和耦合光纖陣列3固定安裝在同一石英襯底上，耦合光纖陣列3的輸出埠尾纖分別與光開關陣列4的直通輸入埠尾纖相連，本地節點的上路信號埠尾纖分別與光開關陣列4的交叉輸入埠尾纖相連，光開關陣列4的交叉輸出埠尾纖分別與本地節點的下路信號埠尾纖相連，光開關陣列4的直通輸出埠尾纖分別與光纖合波器5的輸入埠尾纖相連，光纖合波器5的輸出埠尾纖和主幹光路單模光纖輸入端相連。
實施例2全波段薄膜濾光片2的具體結構
如圖2所示，為本實用新型所用的全波段薄膜濾光片2的一種具體結構示意圖，是一片楔形薄膜濾光片，楔形的梯形截面的斜邊L為7.5mm，寬度W為2.5mm，兩端的厚度H1和H2分別為0.55mm和0.65mm。
實施例3本實用新型的工作原理
主幹線路單模光纖載送波長為λ1,λ2,…,λN的復用光信號，主幹線路單模光纖輸出端的端面置於柱面準直鏡1左側的焦點處，復用光信號經柱面準直鏡1準直後變成平行光，以平行光束射向全波段薄膜濾光片2。全波段薄膜濾光片2的基片和膜層被設計為尖楔形，根據等厚幹涉原理其不同位置(厚度點)對應不同中心波長，其通帶中心波長分別與CWDM通信系統復用波長相匹配，入射到楔形薄膜濾光片上的不同波長復用光信號被分離到不同的空間位置上，即全波段薄膜濾光片2的尖楔形「並行式」分光結構使得不同波長復用光信號中每個波長同時實現分離。N條單模光纖置於V型槽中構成耦合光纖陣列3，柱面準直鏡1、全波段薄膜濾光片2和耦合光纖陣列3固定安裝在同一石英襯底上，全波段薄膜濾光片2分離出來的不同波長光信號分別被耦合光纖陣列3的單模光纖接收，耦合光纖陣列3的輸出埠尾纖分別與光開關陣列4的直通輸入埠尾纖相連，即主幹線路單模光纖中分離出來的不同波長光信號就進入到光開關陣列4。光開關陣列4是由N個阻塞型2×2光開關構成，本地節點的上路信號埠尾纖分別與光開關陣列4的交叉輸入埠尾纖相連，光開關陣列4的交叉輸出埠尾纖分別與本地節點的下路信號埠尾纖相連，通過計算機編程控制光開關陣列4可以實現任意光波長的上下路選擇，即本地節點的上路信號可以通過光開關陣列4的交叉輸入埠上載到主幹線路中，同時通過光開關陣列4的交叉輸出埠可以將下路信號下載到本地節點，其餘主幹線路光信號經光開關陣列4的直通輸出埠繼續向前傳輸。光纖合波器5是N×1光纖耦合器，光開關陣列4的直通輸出埠尾纖分別與光纖合波器5的輸入埠尾纖相連，使入射到光纖合波器5的不同波長光信號復用在一起。光纖合波器5的輸出埠尾纖和主幹光路單模光纖輸入端相連，經光纖合波器5輸出的不同波長復用光信號進入到主幹線路單模光纖繼續向前傳輸。