多纖光導元件的製造方法

2023-04-28 13:59:36

專利名稱：多纖光導元件的製造方法
本申請為申請號是88103097.X、申請日是880522、發明創造名稱是多纖光導元件及其製備方法的申請案的分案申請。
本發明涉及一種製造適用於多股光導纖維並具有多種功能的多纖光導元件的製造方法。
最近，隨著多纖光纜的發展，如一種帶狀光纖和波長劃分多群複合技術等的改進，使多纖波長劃分多路復用器/分解器，多纖光耦合器/分束器等的重要性顯著增加。
通常，作為多纖光導元件，有一個系統，該系統具有互相併列的必要數量的光導元件，每個光導元件具有一種單纖結構，且具有一個分支路用(branch-path)光導纖維，它是與一個主路用(straight-path)斜向拼接的，以及一多纖光連接器。當然，生產具有斜向拼接在一起的公用光導元件在各元件的組合過程中需要，例如說，一種用於各軸向對準的夾具，以致於這些公用元件不象多纖光導元件那樣的有效。還有，在一個多纖光導系統中多纖向單纖的變換需要在一多纖帶和單纖之間傳輸光信號。而且，通常，一個對於具有多於兩個波長的一光信號的波長劃分多路複合/分解過程需要兩個或兩個以上的光導元件，而且操作波長的變更需要完全地置換這些光導元件。這樣看來，在設計光導系統中，公用的多纖光導元件是不合適的。
本發明的一個目的是提供一種製造多纖光導元件的方法，該多纖光導元件是設計成能便於確保光纖的軸向對準和防止由於光纖的軸向不對準而引起的插入損耗。
本發明的另一個目的是提供一種使用簡單工藝以精密地製造光導元件的方法。該光導元件是適用於一種多股光纖的一種多纖光導元件。
本發明的再一個目的是提供一種製造光導元件的方法，該光導元件可以配有一波長劃分多路復用/分解功能並允許按需要變更操作波長，因此在設計一種光導系統中，此光導元件是合適的且花費不多的。
本發明的再一個目的是提供一種製造用於帶有多波長光信號的緊湊的且不昂貴的多波長和多纖波長劃分多路復用器/分解器的方法。
本發明的再一個目的是提供一種製造具有在一根多纖帶和一根單纖之間的變換功能的多纖光導元件的方法。
本發明的再一個目的是提供一種製造具有一個內裝的多纖/單纖變換裝置和一個多纖/單纖變換功能的多纖光導元件的方法。
本發明的還有另一個目的是提供一種製造多纖光導元件的方法，該方法能降低由於配置在該多纖光導元件的殼體中的一根光纖的長度的變化所引起的缺陷的發生並因而改進產量和消除為匹配在使用中的光纖的長度而需要用的另一個較麻煩的工藝。
根據本發明的一個方面，所製造的光導元件含有至少第一至第三塊，在這些塊的各個表面上形成多個平行導向槽，一光纖是安置並固定於各個導向槽中，且在其一端有一傾斜面;第一和第二塊的光纖具有其傾斜的面或傾斜端，它們通過第一光膜並按它們的光軸互相對準的方式連結在一起，第三塊的光纖具有在一端面上形成的第二光膜，並且其排列是按其光軸與第一和第二塊的光纖的光軸平行的方式以及當一個入射到第一塊的光纖的光信號被依此在第一和第二光膜處反射時，該光信號是沿著第三塊的光纖的光軸而傳輸的。
根據本發明的另一個方面，提供了一種製造光導元件的方法。該方法包括下列步驟在至少第一至第三塊組件的各個表面上構成多個平行導向槽和至少一個對準銷導向槽以獲得至少第一至第三塊;把光纖放置並固定在從第一到第三塊的各個導向槽中;把第一至第三塊的一端與放置在其上的光纖一起斜向研磨或搭接以由此形成一個斜面;至少在第一和第二塊之一的一斜面上構成第一光膜並然後按下述方式安排第一塊和第二塊，即當入射到第一塊光纖的光信號通過此第一光膜，該光信號則傳輸到第二塊的光纖;在第三塊的斜面上構成第二光膜，然後按下述方式安排第三塊，即第三塊光纖的光軸與第一塊和第二塊光纖的光軸平行以及當屬於第一塊的光信號依次地在第一和第二光膜處反射時，該光信號是傳輸到第三塊光纖的;以及在分別在第一至第三塊中構成的對準銷導向槽中配置一個公用的對準銷和通過該公用的對準銷把第一至第三塊安裝和固定在一起。
根據本發明的再一個方面，所製造的多纖光導元件包括帶有在其表面上構成的多個平行導向槽的第一基片及一個橫切導向槽並從第一基片的該表面以一個預定的角度向其相反表面延伸但不到達該相反表面的狹長切口。在該狹長切口中裝有一光膜，並按下述方式將一主路用光纖放置和固定在各導向槽中，即光纖兩邊的光軸相對於插入於其間的光膜是彼此對準的。還有放置和固定在第二基片表面上形成的一個相應的平行導向槽中的一分支路用光纖是以下述方式布置成與關聯的一根主路用光纖的外緣或周邊相接觸的，即當一個入射到一個關聯主路用光纖的光信號在該光膜處反射時，該光信號沿著一個關聯的分支路用光纖的光軸傳輸。
根據本發明的再一個方面，提供了一個製造多纖光導元件的方法。該方法包括下列各步在第一塊平板，基本上是在其表面的中部處構成多個平行的淺的導向槽以得到第一基片;在每一個上述導向槽中安置並固定一根主路用光纖;構成一個狹長切口，該切口橫切該直流光徑光纖並以一個預定角度從第一基片的表面向其相反的表面延伸但不到達該相反的表面;在該狹長切口中設置並固定一光膜;從第二塊平板得到的第二基片的一個表面上形成的多個平行導向槽中安置和固定著分支路用光纖;按下述方式布置一相應的分支路用光纖使其與一相關的主路用光纖的一個外邊緣接觸即當一個入射到一個相應主路用光纖的光信號在該光膜處反射時，該光信號沿著一個有關的分支路用光纖的光軸傳輸。
根據本發明的再一個方面，所製造的光導元件包括第一基片，該基片帶有一根沿縱向安置並固定在其表面上的光纖;恰當地安裝在一個狹長切口中的一光膜，該切口橫切光纖並按第一個預定角度從該第一基片的表面向其相反的表面延伸但不到達該相反的表面，為的是能適應與一個外部的光導元件連接;以及用來實現軸對準的一對準銷，是被沿第一基片的縱向安置在第一基片的表面上，而且較好是對準銷是與該光纖平行的，目的是為了能適應於與外部光導元件配合。此外，還提供了一個光導元件，包括第二基片，該基片帶有一沿縱向安置並固定在其表面上的光纖，恰當地安裝在一個狹長切口中的一光膜，該切口橫切光纖並按第一個預定角度從該第二基片的表面向其相反的表面延伸但不到該相反的表面，為的是能與一個外部光導元件連接，以及在第二基片表面上按其縱向，較可取的，在與光纖平行的方向，設置一對準銷導向槽，為的是適合於接納一對準銷以實現一外部光導元件的軸對準。再進一步說，此外還提供了一個光導元件。它包括第三基片，該基片帶有一根沿縱向安置並固定在其表面上的光纖;恰當地安裝在一個狹長切口中的全反射膜，該切口橫切光纖並以第二個預定角度從第三基片的表面向其相反的表面延伸但不到達該相反的表面，為的是能與一個外部光導元件連結以及一個在第三基片表面上按長度方向，較可取的按與光纖平行方向設置一對準銷導向槽，為的是能適應於接納一個對準銷以實現外部光導元件的軸對準。
根據本發明的再一個方面，所製造的多波長多纖型波長劃分多路復用器/分解器包括一公用的主路用基片，基片構成時帶有多個按長度方向設置於其表面上的平行光纖導向槽，主路用光纖被安置並固定於其中;以及多個有不同特性的主路用光膜各自恰當地固定在多個狹長切口中，這些切口設置在該公用基片的表面上，每一個切口橫切該主路用光纖並以一預定角度從該基片表面向其相反的表面延伸但不到達該相反的表面;每一個分支路用基片在其表面構成許多按其長度方向形成的多個平行的光纖導向槽。具有不同特性的分支路用光膜是各自恰當地固定於狹長切口中，這些切口是在分支路用基片的表面上構成的，結果是橫切光纖並以上述公用基片的切口延伸的預定角度從其表面向其相反的表面延伸但不到達該相反的表面。該分支路用基片是布置成與上述主路用公用基片接觸和固定於其上，其方式為結合主路用光膜特性與支流光徑光膜特性使公用基片的主路用光膜與分支路用基片的光膜是光學對準的。
根據本發明的再一個方面，提供了一製造帶有多纖/單纖變換功能的一多纖光導元件的製造方法。該光導元件包括一個主體，它具有兩個或兩個以上的輸入/輸出口以實施多纖/單纖變換，和設置在該主體輸入/輸出口的至少一個單纖輸入/輸出裝置和多纖輸入/輸出裝置。
根據本發明的再一個方面，所製造的具有一多纖/單纖變換功能的一多纖光導元件包括帶有兩個或更多的多纖輸入/輸出口的一個多纖光導元件以及一個多纖/單纖變換元件，該元件與至少一個多纖輸入/輸出口耦合以實施多纖/單纖變換。該多纖/單纖變換元件包括在其兩端具有不同終端的N個(＝2，3，4，)單纖，這些光纖的一個相應終端在元件一端處與N-光纖套圈連在一起，而包括至少一根單纖和/或一個單纖套圈的這些光纖的另一相應終端在元件的另一端與一根單纖連結。
根據本發明的再一個方面，提供了一種製造一個具有一個主體和一個與該主體耦合的輸入/輸出連接器的多纖光導元件的方法。該方法包括下列各步在一個公用基片上構成一個主體的底部基片部和一個輸入/輸出連接器部，把光纖安置和固定於輸入/輸出連接器部上;把該光纖的自由端部分在不彎曲自由端部分的條件下安置並固定於底部基片部上以及對該底部基片部實施一個必要的工藝以構成該主體的底部。
上述的光膜可以從選自由波長選擇膜、分束膜、全反射膜組成的一組膜中的一個組份構成，上述帶有透明基質的膜等等是與計劃應用於本發明的一種光導元件一致的。
從下列詳細描述並參考附圖中，本發明的上述目的和其它目的及其它特徵和優點將變得更顯明。


圖1說明一個根據本發明的第一個實施例的二纖波長劃分多路復用器/分解器裝置的概念上的結構;
圖2是一個多纖型的波長劃分多路復用器/分解器的透視圖;
圖3是沿圖2中Ⅲ-Ⅲ線切取的橫剖面圖;
圖4是沿圖2中Ⅲ-Ⅲ線切取的另一種布置的橫剖面圖;
圖5是圖2的部件分解透視圖;
圖6說明在生產本發明的多纖型波長劃分多路復用器/分解器的方法中的一個過程;
圖7說明一種通用的多纖光導元件的一個單元的概念上的結構;
圖8是說明根據通用方法組裝的圖7的多纖光導元件的透視圖;
圖9是根據本發明的第二個實施例的二纖波長劃分多路復用器/分解器的局部橫剖透視10是圖9的局部放大橫剖面圖;
圖11到圖13是橫剖視圖，說明製造本發明的多纖光導元件的過程;
圖14是組成圖12中所示過程的一個狹長切口的局部橫剖詳細透視圖;
圖15和圖16是橫剖面圖，分別說明放置在一主路用基片和一支流光徑基片中構成的對準銷導向槽和連接器導向槽中的對準銷;
圖17和18是根據本發明的第三和第四實施例的二種波長劃分多路復用器/分解器的局部橫剖透視圖;
圖19是圖9的雙纖波長劃分多路復用器/分解器的一種改進形式的局部橫剖視圖;
圖20是用來解釋圖19的雙纖波長劃分多路復用器/分解器的操作圖，圖21和23分別是根據本發明第5個實施例的一個光導元件的一主路部和一分支路部的側視圖;
圖22和24是說明圖21和23中所示的光導元件的改進形式的側視圖;
圖25到27是用來解釋本發明的光導元件的操作圖;
圖28是根據本發明的第6個實施例的一個三波長雙纖型波長劃分多路復用器/分解器的局部橫剖透視圖;
圖29是沿圖28中的ⅩⅩⅠⅩ-ⅩⅩⅠⅩ線切取的一個橫剖面;
圖30和31是側視圖，說明圖28的波長劃分多路復用器/分解器的改進形式;
圖32是說明另一種改進形式的透視圖;
圖33和34是分別說明根據本發明的第7個實施例的雙纖光導元件的內部結構和殼體的透視圖;
圖35是說明圖33的主路用部的透視圖;
圖36是說明分支路用部的透視圖;
圖37是一主路用基片的縱向橫剖面;
圖38是一個主路用基片在其縱向的中心部位的放大的橫向剖面;
圖39是說明圖33的多纖光導元件的輸入/輸出口的一種改進形式的透視圖;
圖40是說明多纖光導元件的內部結構的改進形式的透視圖;
圖41是說明適用於圖40的結構的殼體的一種改進形式的透視圖;
圖42是說明根據第7個實施例的一種改進形式的光導元件的內部結構的透視圖;
圖43是上述同一光導元件的殼體的透視圖;
圖44是說明根據另一種改進形式的光導元件的內部結構的透視圖;
圖45是上述同一光導元件的殼體的透視圖;
圖46是第7個實施例的一種進一步改進形式的縱向橫剖面;
圖47是說明根據一個再進一步的改進形式的光導元件的殼體和外圍結構的透視圖;
圖48是說明上述同一光導元件的內部結構的透視圖;
圖49是上述同一光導元件的水平橫剖面;
圖50是說明根據本發明的第8個實施例的光導元件的公用基片的平面圖;
圖51是上述同一基片的橫剖面;
圖52是說明與該公用基片，該同一光導元件組合在一起的另一基片的平面圖;
圖53是說明用於根據第8個實施例的光導元件的一種改進形式的公用基片的平面圖;
圖54是說明在裝配圖49的光導元件時引起的一根光纖的一種彎曲狀態的圖;
圖55是說明根據本發明的第9個實施例的光導元件的內部結構的透視圖;
圖56是用於圖55光導元件中的雙纖/單纖變換元件的一種改進形式的透視圖;
圖57是根據第9個實施例的光導元件的一種改進形式的透視圖;及圖58是另一種改進形式的透視圖。
在說明本發明的多纖光導元件之前先說明通常的光學元件。
通常，多纖光導元件例如多纖波長劃分多路復用器/分解器或者多纖光耦合器/分束器，一般是由多個相互並置於片材(圖7)的單元構成，其中每個單元包括波長劃分多路復用器/分解器或光耦合器/分束器，具有如圖7所示的單纖結構。在圖7中，多纖光導元件的單一單元包括光纖1，2和3，各光纖都具有一個斜面研磨端面，光纖1和2通過光膜4在其研磨端面處相互拼接，並且光纖3按下述方法與光纖1和2的端部相連，所述方法是當光纖1所入射的光信號在光膜4處被反射時，光信號進入光纖3。利用上述結構，如果光膜4是一分光膜，則該單元用作光耦合器/分束器，如果光膜4是波長選擇膜，則該單元用作波長劃分多路復用器/分解器。
慣用的多纖光導元件具有三維結構，該結構具有3個在預定間隔處平行設置的單元。製造該多纖光導元件需要使各光纖軸向對齊，為此，提出了一種用於對準的夾具，該夾具包括幾個部分，如圖8所示。圖7中所用的參考標號用於表示圖8中的相同或對應元件。夾具5是為了能產生上述單元中的一個並且包括6、7和8部分。接收光纖1和2的6和7部分在其頂部具有V-形槽7a(圖中只示出了在部分7上的一側)。在各槽中設置了光纖1和2以後，在各部件6'和7'上設置並固定了支撐部分6'和7'。在支撐部分6'和7'間設置的部分8由兩個對開部分8a和8b組成，所述對開部分8a和8b是通過由光纖3和光纖1和2所限定的角度切割部件而產生的。對開部件中的一個，例如8a具有為固定光纖3而形成的導向槽8a'，而另一部件8b則作為支撐部件。
為了利用夾具5以製造上述多纖光導元件，進行各單元的光纖的軸向對齊，通過把各光纖設置並固定在夾具5上，以得到一完成的單元，這樣，這些完成的單元可以組合在一起以構成元件。
但是，由於利用夾具，而它包括由光纖3形成的傾斜軸，必須進行各光纖的旋轉軸向對齊和平行對齊以及沿X，Y，Z軸的軸向對齊，這樣，顯然使裝配過程複雜並且使利用夾具生產多纖光學元件明顯困難。
圖1和圖2說明了根據本發明的第一個實施例的雙纖波長劃分多路復用器/分解器的情況。圖1說明了在雙纖波長劃分多路復用器/分解器的一個單元中的多個光纖的安置情況，其中自由端傾斜拋光的光纖11和12按照下述方法連接，即其光軸通過波長選擇膜14對直。另一光纖13具有傾斜研磨或搭接的自由端並且在研磨端上形成全反射膜15，並且光纖13通過下述方法與光纖11和12相連，即其光軸平行於光纖11和12的軸線，同時當光纖11所入射的光信號如箭頭所示時，該光信號在波長選擇膜14處被完全反射，光信號沿光纖13的光軸傳播。
在上述裝置中，波長選擇膜14可以通過蒸發沉澱在光纖11或12端面上多層介質膜來形成，這樣，具有波長λ1的光信號能夠通過而具有波長λ2的光信號為波長選擇膜反射。全反射膜15是布置成使具有波長λ2的光信號完全反射。因此，當具有波長λ1和λ2的光信號進入光纖11時，具有波長λ1的信號通過波長選擇膜14進入光纖12，而具有波長λ2的另一信號首先在濾光片14(filter)處而後在全反射膜15處被反射進入光纖13，這樣，使不同波長的二個光信號分開。
圖2說明了上述雙纖波長劃分多路復用器/分解器的總體結構，其中部件21，具有布置和固定在導向槽21a中的光纖11，而部件22具有設置和固定在導向槽(圖中未示)中的光纖12，它們在其傾斜面21b和22b處對接，而在導向槽23a中設置和固定的光纖13的部件23，其底部與部件21和22的頂部相連。
圖3說明了圖2所示的光導元件沿垂直於光纖光軸的剖面情況。如圖所示，部件22的導向槽22a和部件23的導向槽23a是這樣形成的使它們的相連邊緣部分完全相互對齊。由於部件21的導向槽21a與導向槽22a和23a完全相同，因此，對於它們的說明將予省略。光纖12和13分別設置在導向槽22a和23a中並由粘合劑16固定。這就需要每個導向槽22a和23a具有這樣一個斷面，即當光纖12和13被設置在槽中時，光纖12和13的外周在其徑向最高位置與部件22和23的表面是平齊的。由於這樣的設置，當部件22和23連接時，其表面能相互接觸，這樣相對光纖的外表面也能沿光軸方向具有線接觸，這樣提高了總體機械強度。如果導向槽22a和23a比光纖12和13的外徑較深，不象圖3所示的那樣，當部件22和23連接在一起時，在相對光纖12和13之間會形成空隙，該空隙會引起輻射損耗(radiationloss)。另一方面，如果導向槽22a和23a相對於光纖12和13的外徑是太淺的話，則部件22和23的表面將不能相互接觸，則在連接部件22和23時，光纖12和13沿其光軸方向彼此只有線接觸，該總結構成為在機械上不穩定。
如圖4所示(只說明了部件22和23)，同樣需要各部件21-23具有導向槽21c-23c(只示出了槽22c和23c)，例如V形斷面結構，以接收對準銷30，這對於這些部件都是公用的並且通過導向槽將各部件裝配在一起。
圖5是圖2所示的雙纖波長劃分多路復用器/分解器的結構分解圖。在第一部件21的表面上是二個平行導向槽21a，例如V形槽，形成在其間的預定間隔以接納並固定光纖11。同樣，在部件22和23的表面上按其導向槽21a相同間隙分別形成有兩個平行導向槽22a以接納並固定光纖12同時還形成有二個平行的用以接收並固定光纖13的導向槽23a。在光纖11-13的研磨傾斜端面11a，12a和13a以及部件21-23的端面21b，22b和23b上光纖11-13被固定並且被設計成互相平齊。光纖11或12中的一個端面，例如端面11a具有通過蒸發而沉澱在其端面上的波長選擇膜，光纖13的端面13a上具有形成的全反射膜。部件21和22在其端面21b和22b處對接，同時，光纖11和12在其端面11a和12a處對接。部件23是緊固地連接到部件21和22，且其底部緊密地與部件21和22的頂部接觸。
當各個其上固定有光纖的部件按上述方法連接在一起時，光纖11-13構成了如圖1所示的波長劃分多路復用器/分解器的各個單元，接著可以提供雙纖波長劃分多路復用器/分解器。
下面說明按本發明所應用的製造方法製造上述雙纖波長劃分多路復用器/分解器的過程的一個例子。
首先，在第一到第三個塊21-23的表面上形成二個一組的平行光纖導向槽21-23，平行銷導向槽21c-23c，光纖11-13設置在各導向槽21a-23a中並且由粘合劑所固定(如圖3和圖4所示)。接著每個塊21b，22b或23b的一端與相關光纖一起被傾斜切割並研磨。在該步驟中需要微研磨技術以保證同時切割和研磨。在該步驟中，如果一個具有如圖6所示的兩個平行導向槽20a形成的一個連續塊組件20承受微研磨處理。這是在其適當部分沿圖6所示的虛線A的表面進行切割和研磨的，並因此分成第一和第二塊21和22，則這些塊21和22能完全地配合在一起，這樣防止了由於軸向偏移而產生的插入損耗。
在下一步驟中，如圖4所示，對準銷30被設置在塊21-23的(只示出塊22和23)各個銷導向槽21c-23c中(只示出了22c和23c)並且各個塊彼此在其適當的位置進行對準接著進行固定。此時，在各塊21-23上設置並固定的光纖11-13的軸向對準可以通過把各個塊沿對準銷30前後移動來完成。這樣的優點是使光纖所需的軸向對準的處理大大簡化。對準銷30可以安置在微研磨機(未示)的微定位器中形成的銷導向槽中，從而可提供在部件切割步驟中使塊對準的參考位置。
儘管上述實施例是通過三個塊構成的雙纖波長劃分多路復用器/分解器而加以說明，但是塊的數量沒有限制規定，它能夠根據多纖光導元件的結構而適當選擇。
圖9說明了根據本發明的第二實施例的雙纖波長劃分多路復用器/分解器，其中平行導向槽(V形槽)102和103是在主路用基片101的表面上形成的，在其大致中心位置102a和103a沿其長度方向上所形成導向槽102和103是較淺的，在這些槽中分別設有直通光纖104和105，它們在其中部各具有無屏蔽(unsheathed)或裸光纖部分。光纖104和105在槽中由例如是光學粘合劑106固定。切口107(只示出了在槽102側面上的部分)是在導向槽102和103的中心部分102a和103a處沿基片101的寬度方向，並且相對於槽102和103的長度方向按預定角度而形成的，波長選擇膜108是設置在切口107中。
由於槽102和103具有相同的結構，下面說明前者即槽102的結構。實際上，波長選擇膜108包括透明基片108a，例如玻璃，與波長選擇膜108b一起是通過蒸發而形成。在這方面，「波長選擇膜」一詞以下所表示的不僅是指在光纖端面直接蒸發的光膜，還表示上述的包括透明基片在內的光膜。按同樣的方法，分束膜、全反射膜或其它等等也同樣用來稱為包括透明基片的光膜，直通(straight-path)光纖104是按下述方式進行光學軸向對準的，使波長選擇膜108一端的光軸與另一端的光軸對準。
此外，直通光纖104的外周在波長選擇膜108被支撐的區域具有側面研磨。更進一步講，光纖104包括芯104a和包層104b，如圖10所示，並且包層104b的頂端被研磨到芯104a所不能達到的徑向區域，這樣，被研磨表面104b'被平整或形成與直通基片101的頂部在同一平面的形式。
用於分支路的基片111是布置在直通基片101的頂部並固定之，它具有如基片101相同的結構。更進一步，具有裸光纖部分的分支路光纖114和115是通過光學粘合劑116而布置和固定在導向槽112和113中，以及波長選擇膜118是緊緊地配裝在切口117中。如圖10所示，在該波長劃分多路復用器/分解器的分支部分，直通光纖104和分支路光纖114在包層104b和114b上具有形成的研磨麵104b'和114b'，這些研磨麵104b'和114b'完全緊密連接，基片101的111的波長選擇膜108和118的軸線位置是沿光纖104和114的光軸按下述方法調整，即當例如來自埠A-1的入射到光纖114的光信號依次地在波長選擇薄膜108和118處反射時，則信號傳輸到光纖114的埠C-1處。
利用上述裝置，給出一種能通過具有波長λ1的光信號並反射具有波長λ2的光信號的波長選擇膜是用作波長選擇膜108和118，以及具有波長λ1和λ2的光信號同時從埠A-1入射到直通光纖104，具有λ1波長的信號穿過膜108並穿過光纖104的埠B-1。同時，具有λ2波長的信號在波長選擇膜108和118處依次地被反射並穿過分流光纖114的埠C-1而傳播。波長的分離就是按此法完成的。
如果具有λ1，λ2波長的光信號分別來自埠B-1和C-1，則具有λ1和λ2波長的光信號分別穿過埠A-1，即，進行波長復用。
對於圖9所示的光學元件被只用作波長劃分多路復用器/分解器的情況，分支路光纖114的埠D-1是無用的。如果，一具有預定波長並具有預定分束率的分束膜是用於取代波長選擇膜108，並且全反射膜替代膜118的話，所產生的多纖光導元件用來作為光耦合器/分束器。
下面將說明製造雙纖波長劃分多路復用器/分解器。
首先，在直通基片101上(圖11所示)形成二個平行導向槽102和103。這些槽102和103在沿其長度方向上的中心位置102a和103a處較淺，如圖12所示。直通光纖104和105分別設置在各導向槽102和103中並由光粘合劑106固定。接著，穿過各個光纖104和105並具有相對於基片101表面的預定角θ(弧度)的切口107在基片表面上形成(圖12所示)。切口107是通過與光纖104和105一起研磨(grinding)基片表面整個寬度而形成的。
濾光片108是設置在形成的切口中並且由光學粘合劑所固定，基片101的表面被研磨並且對應於導向槽102和103的大致上的中心部分102a和103a的光纖104和105的包層一直研磨到即將露出的區域，與基片101具有相同結構的分支路基片(如圖9所示)是單獨準備的，其上正面朝下覆在基片101上這樣相配合的光纖的研磨表面是彼此緊密接觸的。這就完成了雙纖波長劃分多路復用器/分解器的製造，如圖9所示。
在上述步驟中，為形成切口107，並排地布置直通基片101和分支路基片111且同時形成如圖14所示的切口117，這樣提高了加工能力並減少角度偏差(△θ)，使之小於由單獨形成切口的情況，並進一步地，總的角度偏差在重疊基片時進行的軸線對準時可以容易地通過把光纖沿長度方向移動來進行補償。
此外，如圖15所示，如果對準銷導向槽109和109'(119和119')和導向槽102一起在基片101(111)和103(112和113)的表面中形成，以及對準銷130設置在對準銷導向槽109和109'(119和119')時，在基片101和111的表面研磨以後連接步驟中軸向對準可容易地通過例如下述方法完成，即沿光纖的長度方向的對準銷130移動基片111。
此外，除了導向槽109和109'(119和119')外，如果連接器導向槽110和110'(120和120')是在基片101和111的表面中形成的並且連接器導向銷131是裝配在這些導向槽110和110'(120和120')中，如圖16所示。該波長劃分多路復用器/分解器能容易地通過對準銷直接耦合到多纖連接器上。
圖17和18說明根據本發明的第三、第四實施例的雙纖波長劃分多路復用器/分解器的情況，它與圖9中所示的比較在分路基片中具有不同的結構。在這些圖中，與圖9所用的相同的標號表示相同的或對應元件。
根據如圖17所示的第三實施例的雙纖波長劃分多路復用器/分解器的產生是由於通過在分支路基片141中形成的導向槽142和143中設置並固定分路光纖144和145，以一預定角傾斜切割基片141和光纖144和145，使他們研磨並形成傾斜面141a，並按下述方法進行軸向對準，即使其傾斜面141a緊密地與直通基片101的表面接觸，並且當進入到直通光纖104的埠A-1的光信號在波長選擇膜108處反射時，信號沿分支路光纖144的光軸傳輸。
具有上述結構的雙纖波長劃分多路復用器/分解器的尺寸是略大於圖9所示的雙纖波長劃分多路復用器/分解器的尺寸，但由於在靠近波長選擇膜108的端處分離，它具有較低的輻射損耗。
根據圖18所示的第四實施例的雙纖波長劃分多路復用器/分解器在分支路基片151表面上具有導向槽152(圖中僅示出152)和153並且在導向槽152和153中固定有分支路光纖154和155。該基片152的一端與光纖151和155一起按與切口107同樣的角度傾斜切割，並且在完全傾斜端面上具有通過蒸發形成波長選擇膜156，分路基片151的端面151a，設置成完全與直通基片101相緊密接觸，就象其上的表面一樣，被研磨到分支路光纖154和155芯體還不到的部分。這些基片101和151按下述方法進行軸向對準，使相關連的直通和分支路光纖104和105的研磨麵能緊密接觸，並且當來自光纖104埠A-1的光信號依次地在波長選擇膜108和156處反射時，光信號則穿過光纖154的埠C-1傳播。
圖19說明了根據圖9所示的第二實施例的雙纖波長劃分多路復用器/分解器的變形形式。該變形利用包括多個光纖210在內的直通多纖帶209以及包括多個光纖212在內的分路多纖帶211，取代了如圖9所示的直通光纖104和105以及分路光纖114和115，同時，其它部分具有如圖9所示的相同結構。即，元件201，202，207和208分別對應於圖9中的元件101;108和118，111以及107和117，元件202由能通過具有λ1波長的光信號並反射具有λ2波長的光信號的波長選擇膜所構成，由圖9所示的波長選擇膜108和118可見。底部和頂部基片201和207在其表面上具有導向槽，它對應於圖9的導向槽102，103，112和113。參考標號210a和212a表示裸光纖部分。圖20中的參考標號203是一銷，它對應於圖15中的對準銷130，在基片201和207中的銷203配置在對準銷導向槽中(未圖示)。
由於根據該實施例的波長劃分多路復用器/分解器的工作情況與圖9中所示的工作情況相同，因此，在此省略。
圖21和23分別說明根據本發明的第五實施例的波長劃分多路復用器/分解器的直通部分和分支路部分。該器件基本上與圖9所示的第二實施例的器件具有相同的構成。差別在於，頂部和底部基片在第二實施例中通過粘接劑固定而在第五實施例中，它們是獨立構成的並且能夠根據光學系統或工作波長的作用進行便於應用的組合。在圖21和23中，元件301，301a，302，304，304b和305分別對應於圖9中的元件101，107，108，111，117和118。元件302和305各自由通過λ1波長的光信號和反射λ2波長的光信號的波長選擇膜，以及反射λ3波長的光信號的波長選擇膜所構成的。對準銷303設置和固定在對準銷導向槽(圖中未示)，例如在形成在底部基片301的表面中V型斷面結構，這些銷303能夠設在頂部基片304的表面上形成的相似導向槽304a中。
同樣地，對準銷303可預先設在頂部基片304上，或當這些基片相互固定時，可設置在底部或底部基片301和304中的一個上。
圖22說明了圖21中所示的直通部分的變形形式，其中底部基片301'的二個切口301'a分別形成有能通過波長λ1和λ3的光信號，反射有λ2波長的光信號的波長選擇膜302a並有能通過波長λ1的光信號的和反射波長λ3的光信號的波長選擇薄膜302b，標號303a是對準銷。
圖24說明了如圖23所示的分支路部分的變形形式，其中切口306b不同於圖23的切口304b，以預定角度在頂部基片306的表面上形成，對準銷導向槽306a類似於在基片306表面中形成的導向槽304a，例如，全反射膜305a是設置並固定在切口306b中。
參見附圖25-27說明上述光學元件的工作情況。如圖25所示，首先製備圖22所示的直通部分並且分支路部分被設置在直通部分上。對準銷303a是設置在對準銷導向槽306a中，分支路部分沿相對於直通部分的長度方向滑動以進行軸向對準，而分路部分是暫時固定於直通部分。當具有λ1λ2波長的光信號從底部基片301'左側進入光纖後，具有波長λ2的光信號在波長選擇膜302a和全反射膜305a'處被反射並且回到左側。但是具有λ1波長的光信號，穿過波長選擇膜302a和302b進入基片301'的右側。如圖25所示的組合結構用作為波長λ1和λ2的雙波長劃分多路復用器，對於來自相反方向的光信號，同樣的組合結構用來作為雙波長劃分多路復用器。如圖27所示，如果圖23所示的分支路部分同樣地暫時固定到圖22所示的直通部分上，而具有λ1和λ3波長的光信號從左側進入，該組合結構是用來作為λ1和λ3波長的雙波長劃分多路復用器，對於從相反方向進入的光信號，相同的組合結構是用來作為λ1和λ3的雙波長劃分多路復用器。進一步地，如果如圖23和24所示的分支路部分是同時地暫時固定到直通部分並且光信號如圖26所示的形式進入，該組合結構被用作波長λ1，λ2和λ3的三波長劃分多路復用器，並且對於從相反方向進入的光信號，該組合結構被用作三波長復用器。按照上述方法改變分支路部分，光導元件能解決工作波長中的變形形式。
如圖25或27所示的波長劃分多路復用器/分解器可以在現時準備好並在以後如圖26所示擴展。如果現在復用作用並不需要而在以後需要的話，目前可準備一低成本的光導元件並在以後加入所需的復用功能。光導元件的成本能進一步通過下述設計方法減少，即使用對準銷導向槽使單一頂部基片部分相對於多個底部基片部分可進行滑動。
圖28和29說明了根據本發明的第六實施例的三波長雙纖波長劃分多路復用器/分解器，它旨在用低耗的不需大體積設備的單一單元以提供三波長光信號的復用器/分解器。
根據該實施例的波長劃分多路復用器/分解器，它具有一直通部分和雙分支路部分，它們基本上按如圖9和圖10所示的相同形式構成。即圖28和29中元件401，401d，402和403，和401c分別對應於圖9中的元件101;102和103，104和105以及107。圖28和29中的元件412和413，412d，406和407，以及412c分別對應於圖9中的元件111，112和113;114和115，和117。參考標號402a，403a和406a-409d表示了光纖402，403和406到409的裸光纖部分。
圖29中的元件421，和401b和412b分別對應於圖15中的元件130，和109，109'，119和119'。參考標號404和405;和410和411是波長選擇膜，它們與圖9中的波長選擇膜108和118是對應的。膜404和410按下述方法進行光軸軸向對準，即是，光信號從一個膜反射後進入另一個，膜405和411相似地進行光軸軸向對準。膜404和410通過具有λ1和λ3波長的光信號而反射具有波長λ2的光信號，薄膜405和411通過具有λ1波長的光信號而反射λ3波長的光信號。
根據該實施例的波長劃分多路復用器/分解器基本上按第二實施例(圖9)相同的方法構成。首先，直通基片401，各分支路基片412和413以及外圍元件根據第二實施例所述的步驟來準備。接著，在穿過基片401的光纖402和403的埠A的光信號分別在波長選擇膜404和410處反射並通過基片412的光纖406和407的埠C傳輸的情況下，分支路基片412緊密地連接在直通基片401上。相似地，分支路基片413緊緊連在直通基片401上，從而提供了D和B埠。
參見附圖28，以說明上述波長劃分多路復用器/分解器的運行情況。
當有λ1，λ2和λ3波長的光信號通過光纖402和403的A接口進入時，波長選擇膜404和405通過λ1波長的光信號，這樣，該光信號通過光纖402和403的B埠傳輸。具有λ2波長的光信號在波長選擇膜404和410處反射，並通過光纖406和407的C埠傳輸，而具有λ3波長的光信號穿入波長選擇膜404，且在膜405和411處反射並通過光纖408和409的D埠傳輸。這樣，完成了三波長劃分分解處理。另一方面，如果具有λ1波長的光信號通過光纖402和403的B端進入，具有λ2波長的光信號通過光纖406和407的C端進入，具有λ3波長的光信號通過光纖408和409的D端進入，則具有波長λ1，λ2，λ3的光信號通過光纖402和403的A端傳輸，這樣實現了三波長劃分復用處理。在該種情況下，圖28中的E和F端是無用的。
在圖30中所示的一個變體中，公用直通基片401'的波長選擇膜404和分支通道基片412'的波長選擇膜410布置成與在圖28中所涉及的一個膜有相反的預定角，以致基本412'的埠E構成了作為波長λ1、λ2和λ3的光信號的輸入口。埠A和F是不用的。根據圖31中所示的另一個變體，全反射膜401'被用於分支通道基片412'。波長選擇膜410'如在圖31中所示，具有一個(π/2-θ)傾斜角，而波長選擇膜404的傾斜角為θ(弧度)。如在圖32中所示，輸入/輸出終端可由代替光纖一多纖套圈421成一單纖套圖423構成。參考標號422和424分別為一帶狀光纖和一單纖。
儘管已作出上述有關的一種雙纖波長劃分多路復用器/分解器的說明，但本發明不限於雙纖型，而適用於另一種類型的多纖波長劃分多路復用器/分解器以及適用於具有三個或更多波長的光學信號的光學處理。該光纖可為多個單光纖或一帶狀光纖。
圖33和34根據本發明的第七個具體實例描述一種雙纖光導元件。該光導元件具有一雙纖波長劃多路復用器/分解器501，作為主體，它具有執行雙纖輸入/單纖輸出的變換功能，且基本上具有如在圖9中所示的一元件的相同裝置。用於元件501的直線通道的各單光纖505和506具有一端與作為一輸入口的一雙纖套圈507耦合，另一端則與作為一個輸出口的單纖套圈508和509耦合。用於元件501的分支路通道的一雙纖帶511具有一端與作為一個輸出口的一雙纖套圈510耦合。
進一步講，該光導元件包括一外殼504，其中一雙纖連接器或插座514是固定在該外殼的一側壁上，和一個相似的連接器517和一單纖連接器515、516分別安裝在該外殼的其它側壁的上部和下部。前面所述的元件501和505-511是容納在該外殼504內。各個連接器514-517與有關元件507-511之一耦合，並用於連接一外部雙纖連接器或一外部單纖連接器。
這些元件可布置成替代插座或連接器輸出以提供一引出端輸出。該雙芯光纖帶511和單纖505和506該根據它們的外殼504的形狀和尺寸切割至具有適合的長度。雙纖套圈507和510可為，例如具有在該光纖外部形成的一對定位塞孔型的套圈。
根據該具體實例，作為該光導元件可基本上按與如在圖9中所示的相同的方法構成，該製備方法的詳細描述將省略。然而，區別在於代替圖9中的對準槽102，103;112，113的寬槽502a;503a，是在兩個基片502和503中形成的，而光纖導向槽如在圖35-38中所示的沿著它們的長度方向在基片的中心部分提供的凸出部分上形成的(只有基片502的凸出部分和槽由參考標號502b和502c表示之)。在圖中，參考標號505a和506a為光纖芯，518為一光學粘合劑，519為一波長選擇膜，及521為一切口。
按上述裝置，如果具有波長λ1和λ2的光信號同時從雙纖套圈507進入單纖505和506，具有波長λ1的光信號通過波長選擇膜519，且通過單纖套圈508和509傳播，而具有波長λ2的光信號依次地在波長選擇膜519和分支通道基片503的膜上反射，並通過雙纖套圈510而傳播。
該多纖光導元件不限於一種波長劃分多路復用器/分解器，而作為一種光耦合器/分束器等。如果通過一給出的分束比使用一替代波長選擇膜519的分束膜以分裂預定波長的光信號，以及一全反射膜代替基片503的波長選擇膜，該光導元件可用來作為光耦合器/分束器。雙纖波長劃分多路復用器/分解器501的輸入/輸出口不限於具有終端點與雙纖套圈耦合的雙纖型光纖帶的類型;輸入/輸出口也可由一雙纖套圈所構成，如在圖39中所示，以致直通基片523和分支通道基片524的各個端面523a和524a可用於與一雙纖套圈連接，結果該雙纖波長劃分多路復用器/分解器至少有一個埠直接連接到同一主體。
進一步講，如在圖40中所示，二根單光纖505和506可代替一個終端具有雙纖套圈526的雙纖型光纖帶525，雙纖帶525的另一終端被分離以配置單光纖505'和506'。在此條件下，如在圖41中所示，使用一外殼27，它具有一雙纖連接器517以及與該連接器517並列的二單纖連接器515、516。
根據在圖42中所示的第七個具體實例，該雙纖波長劃分多路復用器/分解器，代替雙纖帶511和在圖33中所示的雙纖套圈510，它具有單纖528和529，還有各自與光纖528和529的一個終端耦合的單纖套圈508和509，以提供取自兩個埠的雙纖/單纖變換輸出。在這方面，如圖43中所示的一外殼530也具有二對單纖連接器515和516。該用於提供雙纖/單纖變換輸出的埠不限於二個，但可根據一種波長劃分多路復用器/分解器的分離性質來提供預定的埠數量。另外，輸入/輸出口的數量不限於如在圖33中所示的3個。
在圖44的另一變體中，雙纖波長劃分多路復用器/分解器具有二個雙纖套圈507及二對單纖套圈508和509，因此構成四個埠。如在圖45中所示，將與二個埠的有關的二個雙纖連接器514和用於其餘二個埠的單纖連接器515和516是安裝於一外殼532上的，為了該外殼可應用于波長劃分多路復用器/分解器。
圖46描述另外一變體，基本上按如圖17中所示的相同的方法構成。雙纖帶的無屏蔽部分是設置在一分支通道基片533的光纖導向槽中的一個有關的槽中，且由光學粘結劑518固定。然後，相對於分支通道基片533的一拋光表面535而言使用一2θ的(弧度)角將基片533和雙纖帶一起加以切割和拋光，例如，這樣一個角使拋光表面535相對於直通基片502的單纖505和506的縱向而形成一π-2θ(弧度)角。使分支通道基片533的切割面與直通基片502的拋光表面緊密接觸且固定之。在固定這些表面時，如參閱圖17所描述的以進行光學軸向對準。一波長選擇膜534是設置在該基片502和533的拋光表面之間。
儘管上面的描述已給出作為多纖光導元件可參照雙纖波長劃分多路復用器/分解器，但本發明還可用於多纖光導元件的其它類型例如一光耦合器/分束器。本發明也不限於雙纖型，而適用於N-光纖光導元件(N＝2，3，4…)等。N-光纖光導元件的一N-光纖輸入/輸出口可由N-光纖帶、N-光纖套圈或其終端與一N-光纖套圈相連的N-光纖帶的任何一個構成。
圖47至49根據圖33中所示的第七個具體實例的另一變體描述了多光纖光導元件主體，它包括作為具有三個輸入/輸出口的光導元件主體的多纖波長劃分多路復用器/分解器。一外殼507'，具有安裝在裝配部分上的輸入/輸出口連接器，在位於裝配部分的一邊的外殼頂部507'a上安裝多個雙纖連接器408'a，主體外殼的底部507'b裝有多個單纖連接器509'。其它輸入/輸出口連接器裝配部分上配裝多纖連接器508'a。這些連接器或插座的每一個用於與一外部多纖連接器或外部單纖連接器直接連接。
在圖48和49中，參考標號501'為一多纖波長劃分多路復用器/分解器，511'a和511'b為多纖帶，512'a和512'b為多纖連接套圈，513'為一單纖連接套圈及514'為一單光纖。該變體的光導元件的結構和操作基本上與前面所述的光導元件相同，因此這裡省略對它們的描述。
現在參見圖50至52，將解釋根據應用本發明的製備方法的第八個具體實例的一光導元件。
該方法打算防止在製備如圖47-49所示的構件時缺陷等的出現。在製備如圖47-49所示的光導元件時，由於許多單纖連接套圈513'和多纖連接套圈512'分別固定在外殼507'的兩端，該單纖514'和多纖帶511a'須具有適當的控制長度。特別是，具有與預定長度不同長度的單纖，它們所必需的松馳部分如在圖54中標號A'所示彎曲至適應於外殼507'(圖47)。這增加了缺陷並破壞了可靠性。為了防止這問題，必需提供相對於幾釐米長度的約1毫米的長度校正，且這種校正是不容易的，且是減少多纖光導元件產量的一個主要原因。
在圖50-52中所示的光導元件包括一個雙纖波長劃分多路復用器/分解器。在製備多路復用器/分解器中，首先，製備一公用基片601，它具有一下部基片部分601a和一用於支承一組輸入/輸出單纖連接器的一單纖連接套圈支承部分601f。光纖導向槽601c，裸纖部分導向槽601d和對準銷導向槽601e，各具有一V-型橫截面，是預先在下基片部分601a的表面中形成的。具有V-型橫截面的單纖連接器導向槽601b也是預先在單纖連接套圈支承段601f的表面中形成的。同樣，光纖導向槽605b、裸光纖部分導向槽605b以及對準銷導向槽605c，都具有一V-型橫截面，這是在一雙纖連接器下基片605(圖52)的表面中形成的，從而構成了光導元件的輸入輸出多纖連接器。然後，固定公用基片601和下部基片605的共有部位。
然後，各單纖連接套圈602與有關的光纖603一端連接，並安裝和固定在槽601b中，通過清除光纖603的塗層而得到的裸光纖部分布置在下基片部601a上，並用光學粘合劑固定此下基片部分。裸纖部分603a各在有關的光纖的預定延伸區域形成，該區域根據有關的裸纖部分導向槽601d和單纖連接導向槽601b的間距而安置，因此不使光纖603彎曲，然後，一條切口(未示出)是在下基片部分601a的表面上形成，以及用光粘合劑固定波長選擇膜(未示出)之後，拋光該下基片部分601a的表面。用同樣方法將製取的雙纖波長劃分多路復用器/分解器上基片部分(未示出)放置在下基片部分601a上並使有該裸纖部分的它們的拋光表面緊密接觸以進行粘合。這就完成了雙纖波長劃分多路復用器/分解器。在此時，光纖603的自由端部分的長度還未調整。
在下一步驟中，光纖603的屏蔽部和無屏蔽部或裸纖部分603b分別配置在該下部基片605的光纖導向槽605a和裸纖部分導向槽605b中，同時調整它們長度以避免彎曲光纖，然後，用光學粘合劑固定之。將單獨製備的上基片(未示出)放在下基片605上，並固定之，切斷裸纖部分603c的不必要部分，而且同時對下基片605的端面605d，上基片的端面和光纖的端面進行光學拋光。光導元件是通過上面的方法而構成，因此設置於該元件中的光纖不具有由於由光纖的長度變化所引起的松馳，且防止該光纖的彎曲達到這樣的程度即產生一光傳輸損失下降一可允許範圍。
該雙纖波長劃分多路復用器/分解器的主體的下基片部601a和雙纖連接器的下基片605可配置在公用基片上，同時在一獨立基片上配置單纖連接套圈支承段。在該情況下，該製備過程通過用雙纖連接器的基片而實現的。
圖53根據第八個具體實例的一個變體描述用於一雙纖光導元件的公用基片606，為此，應用本發明的多纖元件製備方法是在一塊團中形成的該公用基片606上，由單纖連接導向槽606d構成的一單纖連接套圈支承段606a，用於支承輸入/輸出單纖連接器，具有光纖導向槽606f，裸纖部分導向槽606g和對準銷導向槽606e的一雙纖波長劃分多路復用器/分解器的主體的一下基片部606b，以及同樣由光纖導向槽606f，裸纖導向槽606g和對準銷導向槽606e構成的一雙纖連接器的下基片部606c，用於構成一輸入/輸出雙纖連接器。由於形成公用基片的步驟從前面的描述中是明顯的，對它們的解釋將省略。
儘管上面的描述已給出有關的一種作為一多纖光導元件的雙纖波長劃分多路復用器/分解器，但本發明也可應用於其它類型的雙纖光導元件諸如光耦合器/分束器。本發明也不限於一雙纖型，且還可應用於N-光纖光導元件(N-2，3，4…)，在上面的具體實例中，連接器是設計成單纖連接套圈和多纖連接套圈分別在該連接器的相反側形成，然而，多纖連接套圈可在該連接器的兩側形成。
圖55根據第九個具體實例描述一光導元件，它包括圖33的光導元件和本文所提供的一雙纖/單纖變換元件702，該光導元件包括與圖33的元件501和507-507相對應的元件701和711，與圖33中的單纖505和506相對應的雙纖帶705和706，以及通過一雙纖套圈703與該帶狀光纖706的一輸出口側端耦合的變換元件702。這些元件適應於圖34或41中所示的外殼。該元件702包括與套圈703耦合的一雙纖套圈704，以及將套圈704連接於單纖套圈708和709的單纖711和712。
單纖套圈708和709不是需要設置的。如在圖39中所示的變體，這光導元件可按下述方式改進即使輸入口側套圈707直接與波長劃分多路復用器/分解器701耦合。進一步講，該單纖711和712可用一雙纖帶720替代，雙纖帶的一端位於該單纖套圈708和709的側面且分離成為兩根單纖711a和712a，如在圖56中所示。
具有上面結構的光導元件的操作將在下面說明。
假設具有波長λ1和λ2的光學信號易於通過該雙纖套圈707進入作為該光導元件的主體的雙纖波長劃分多路復用器/分解器701的各光纖，則該元件701分離該二個光信號成為具有波長λ1和λ2的光學信號。具有波長λ1的光信號通過雙纖帶706和雙纖套圈703到達該雙纖套圈704，在那兒經受雙纖/單纖變換，並通過單纖套圈708和709出來。具有波長λ2的光信號通過該雙纖帶711而從雙纖套圈710出來。在這方法中，通過該光導元件本身而不用特別設計用於多纖/單纖變換功能的多纖光連接器，使雙纖輸入可轉換為單纖輸出。
圖57描述圖55的該光導元件的一個變體。在該變體中，在圖55中的該雙纖帶711和雙纖套圈710是用另一雙纖帶706和另一雙纖套圈703代替，另外連接一個雙纖/單纖變換元件702，從而二變換元件與波長劃分多路復用器/分解器相耦合，以從二輸出口提供雙纖/單纖變換輸出。該變體用在圖43中所示的外殼。用於提供雙纖/單纖變換輸出的埠的數量不限於二個，而根據該波長劃分多路復用器/分解器701的信號分離性質等可設置不同於預定數量的埠。
圖58描述另外一個變體;該光導元件設計為一四埠型，其中雙纖波長劃分多路復用器/分解器701具有二個雙纖套圈707，各構成一輸入口，和二個雙纖套圈703，各構成一輸出口，並分別與單纖套圈708和709耦合。該變體用在圖45中所示的外殼。
儘管上面的描述已給出有關的一種雙纖波長劃分多路復用器/分解器，但本發明也可用於多纖光導元件的其它類型如光耦合器/分束器。本發明也不限於一雙纖型，且還可用於N-光纖光導元件(N＝2，3，4…)。換句話講，根據本發明，一N-光纖/單纖變換元件可與具有二個或多個N-光纖輸入/輸出口側的一N-光纖光導元件的至少一個埠的一側耦合。該N-光纖光導元件的輸入/輸出口可由一N-光纖帶、一N-光纖套圈或具有附著於一N-光纖套圈一個終端的一N-光纖帶的任何一個構成。N-光纖/單纖變換元件包括N-單光纖，每一單光纖的一端與一N-光纖套圈耦合且另一端直接或通過一單纖套圈與一外部單光耦合。
本發明產生下列結果。
(1)構成一分支通道的光纖是布置成與構成一直線通道的光纖平行的，且在製備光導元件的過程中，各光纖固定至具有多個導向槽的塊中，且這些塊是固定在一起的。這就簡化光纖的軸對準，並使一多纖光導元件緊湊。
(2)本發明的該光學構件設計成使易於通過來自一直線通道光纖的光信號，然後，在穿過光纖而布置的一光膜處反射的光信號沿著一分支通道光纖的光軸傳播。這能大大降低在分支段的插入損耗，以致該光導構件可廣泛應用於近代的波光劃分多路復用系統。
(3)切口形成，隨著固定在各導向槽中的直線通道和分支通道光纖在它們的有關基片中形成，且光膜用這樣一種方法以固定在這些切口中，即入射到直線通道光纖的光信號通過光膜沿著分支通道光纖的光軸傳播。這可保各個基片都具有多個光纖並放在一起切割，並經受軸向對準，因此簡化了該製備方法，並降低了製備費用。
(4)具有橫切光纖並固定在一槽中的一光膜的基片可用安裝在一基片中的對準銷頭連接起來。該設計使其有可能獲得一低成本光導元件，能實現多路調製/信號分離功能，並能改變所需的操作波長，因此在設計一光學系統中可提高可靠性。
(5)具有橫切光纖並帶有不同性質的多個光膜的一直線通道公用基片是與具有光膜的多個分支通道基片連接的，各分支通道光膜具有適應於直線通道的光膜的一有關膜的性質。使用該設計，單一的多纖波長劃分多路復用器/分解器可實現具有多波段的光學信號的波長劃分多路復用/信號分離，因此，與具有多個多纖波長劃分多路復用器/分解器系統比較所提供的光導元件是緊湊和耗費更低。
(6)由於在具有一多纖/單纖變換功能的一多纖光導元件的直線部分的輸入/輸出口提供了單纖輸入/輸出裝置和多纖輸入/輸出裝置，具有一多纖/單纖變換功能的多纖光學元件用以往的技術是不能獲得的，而目前得以容易地實現。
(7)為實現一多纖/單纖變換的一多纖/單纖變換元件是與一多纖光導元件的多纖輸入/輸出口的至少一個口耦合的，該光導元件可直接實現一多纖/單纖變換，以提供不用任何多纖光連接器的一單纖輸出。
(8)光纖設置和固定到一公用基片上形成的一輸入/輸出連接段後，該光纖的自由端部分不變形地布置並固定在一公用基片上構成的一下基片部，且然後該下基片部經受必要的處理。因此防止一多纖光導元件的各光纖的長度的變化，並減少由長度變化而引起的缺陷，因此提高產量，並排除對該光纖長度的麻煩的調整的需要。這可導致製造成本的下降。
權利要求
1.一種製造光導元件的方法，其特徵在於包括下列步驟在至少第一至第三塊元件的每一個表面上構成多個平行的光纖導向槽和至少一個對準銷導向槽以獲得至少第一至第三塊；把光纖放置並固定於所說至少第一至第三塊的所說光纖導向槽中；把所說的至少第一至第三塊的每一塊的一端與位於其上的所說光纖一起進行斜向研磨以由此構成一個斜面；在所說的第一和第二塊的至少一個的所說斜面上構成第一光膜並隨後以下述方式安排第一和第二塊，即入射到所說第一塊的所說光纖的有關一根的一個光信號通過所說第一光膜時，所說光信號沿著所說第二塊的相應一根光纖的光軸傳輸到該光纖；在所說的第三塊的所說斜面上構成第二光膜，並隨後以下述方式安排所說第三塊，即所說第三塊的每一根光纖的光軸平行於所說第一和第二塊的所說光纖的相關聯光纖的光軸以及當入射到所說第一塊的所說光纖的有關的一根的一個光信號在所說的第一和第二光膜處依此反射時，所說光信號沿著所說第三塊的所說每根光纖的光軸傳輸至該根光纖；以及相應地在所說第一至第三塊中構成的所說對準銷導向槽中配置一公用對準銷並藉助於所說公用對準銷使所說第一至第三塊成為一個整體。
2.根據權利要求1的方法，其特徵在於在所說斜面構成步驟中，相應地將多根光纖安置並固定在在包含所說第一和第二塊的連續的一塊材料的一個表面上構成的多個平行光纖導向槽中後，所說單個連續的材料和所說光纖一起斜向切開成所說第一和第二塊。
3.一個製造一個多纖光導元件的方法，包括下列步驟在第一基片的一個表面的基本上是中間部位處的第一塊平板上構成多個平行的淺的導向槽以獲得第一基片;把主路用光纖安置並固定在每個所說的導向槽中;構成一個狹長切口橫切所說的主路用光纖並以預定角度從所說第一基片的所說表面向其相反的表面延伸，但不到達該相反的表面;把一張光膜安置並固定在所說狹長切口中;把分支路用光纖安置並固定在多個在第二基片的一個表面上構成的多個平行導向槽中;以及以下述方式安排每根分支路用光纖與一根相關的所說主路用光纖的外表面接觸，即入射到所說相關的一根主路用光導纖維並然後在所說光膜處反射的光信號沿著所說的每根分支路用光纖的光軸傳輸。
4.根據權利要求3的方法，其特徵在於還包括以下述方式對所說第一基片的所說表面進行研磨的步驟，所說方式為在把所說光膜安置並固定在所說第一基片的所說狹長切口中後，每根所說主路用光纖的外表面被研磨至不到達該光纖的芯的區域。
5.根據權利要求3的方法，其特徵在於所說狹長切口構成步驟包括下列各步以下述方式排列第一和第二基片，即所說第一基片的所說導向槽分別與所說第二基片的所說導向槽平行;以及與所說第一基片的狹長切口一起在所說第二基片的表面上形成狹長切口。
6.製造具有多纖/單纖變換功能的多纖光導元件的方法，其特徵在於它包括下列各步在一塊主路用平板的表面的基本中心部位構成多個平行的淺的導向槽以獲得一個主路用基片;把多根主路用單纖安置並固定在所說導向槽中;在所說主路用基片的所說表面上構成一個狹長切口，該切口延伸橫切所說主路用單纖並以一預定角度從所說主路用基片的所說表面向其相反的表面延伸但不到該相反的表面;把第一波長選擇膜安裝並固定在所說狹長切口中;在一個分支路用基片的一個表面上構成多個平行導向槽;把一根分支路用帶狀光纖安置並固定在所說分支路用基片的所說導向槽中;在所說分支路用基片的所說表面上構成一狹長切口，該切口延伸橫切所說分支路用帶狀光纖並以一預定角度從所說分支路用基片的所說表面向其相反的表面延伸但不到達該相反的表面;把第二波長選擇膜安裝並固定在所說分支路用基片的所說狹長切口中;以及以下述方式把所說分支路用帶狀光纖連到所說主路用單纖的表面上，即入射到所說分支路用單纖的並在所說第一和第二波長選擇膜處反射的光信號沿著所說分支路用帶狀光纖的光軸傳輸。
7.根據權利要求6的方法，其特徵在於它還包括以下述方式把所說主路用基片的所說表面進行研磨的步驟，即在把所說第一波長選擇膜安置並固定在所說主路用基片的所說狹長切口中後，把每根所說主路用單纖的外表面研磨至未達到所說每根主路用光纖的芯的區域。
8.製造多纖光導元件的方法，該元件有一個主體和一個與一個與所說主體耦合的輸入/輸出口連接器，其特徵在於該方法的改進包括下列步驟在一塊公用平板上形成一個所說主體的底部基片部和一個輸入/輸出口連接器部;把至少一根光纖安置並固定於所說輸入/輸出口連接器部;把所說至少一根光纖的每一個或一個自由端部份安置並固定於所說底部基片部而不彎曲所說每一個或該自由端部分;以及對所說底部基片部實施一個必要的工藝以由此構成所說主體的底部。
全文摘要
一種製造多纖光導元件的方法，其步驟包含在第一至第三塊元件的表面上形成光纖導向槽和對準銷導向槽，在光纖導向槽中固定光纖，斜向研磨第一至第三塊一端形成斜面，在第一和第二塊的斜面上形成光膜，在第三塊的斜面上形成另一光膜，在對準銷導向槽中裝公用對準銷。或在含主路用光纖的第一基片上形成切口並放置光膜，並使第二基片的槽中的分支路用光纖與主路用光纖的外表面接觸。可簡化製造方法，降低製造費用。
文檔編號G02B6/00GK1086607SQ93119709
公開日1994年5月11日 申請日期1993年10月28日 優先權日1987年5月22日
發明者柳川久治, 早川弘一, 小粥幹夫, 落合俊宏, 宮沢秀久 申請人:古河電氣工業株式會社