一種低損耗型多通道波分復用器的製作方法

2023-05-13 14:45:01 1

本發明涉及光纖通信技術領域，特別涉及一種低損耗型的適用於高速收發器中的多通道波分復用器。

背景技術：

隨著網絡多媒體技術的發展以及IP業務的爆炸式增長，人們對寬帶通信技術提出了越來越高的要求，人們希望得到更好的網絡服務並且有更低的消費支出，運營商也越來越理智地考慮光通信器件的性能與價格。在此基礎上波分復用技術得到越來越多商家的關注。波分復用技術能夠充分利用了光纖低損耗波段的巨大帶寬資源，使一根光纖的傳輸容量比單波段傳輸增加幾倍或者幾十倍，有很大的應用價值和經濟價值。

波分復用技術根據波長間隔的疏密分為粗波分復用和密集波分復用，粗波分復用器的信道間隔約為20nm，密集波分復用器的通道間隔值從0.1nm到1.6nm，由於光纖的傳輸波長有限，因此安排光通道時，波長間隔越短，可安排的光通道越多，波分復用設備造價也越高。隨著光纖通信技術的發展，開發多通道的波分復用器得到越來越多運營者的關注。

目前市場上的多通道波分復用器按照其製造方法的不同可以分為陣列波導型、光纖光柵型、介質薄膜濾波片型等。陣列波導型波分復用器波長間隔小、光通道數目多，但是製作工藝複雜，材料均勻性、加工誤差以及溫度變化都會引起插入損耗的增加，所以在國內的波分復用器市場還沒有產品化，大多應用於實驗室科學研究中。光柵型波分復用器的優點是高分辨的波長選擇作用，可以將特定波長的絕大部分能量與其他波長進行分離，且方向集中。光柵波分復用器在製造上要求較精密，結構複雜，使用的器件數目較多，因此成本較高。介質薄膜型波分復用器的主要特點是設計上可以實現器件的小型化，信號通帶平坦，插入損耗低，且通路間隔度好。介質薄膜型波分復用器因為結構緊湊，適合批量生產等特點，已經成為市場上生產最多的波分復用器。介質薄膜型波分復用器在製造過程中，插入損耗會隨著通道數目的增加而增加，很大程度上限制了介質薄膜型波分復用器的通道數目。

所以目前缺乏一種可以降低介質薄膜型波分復用器的插入損耗技術，製造一種低損耗、低成本並且結構簡單，易於調整的介質薄膜型多通道波分復用器。

技術實現要素：

本發明克服現有技術的不足，提供一種低損耗型多通道波分復用器，結構簡單，可以有效解決多通道波分復用器插入損耗大的問題，緊湊的結構設計減小了多通道波分復用器的體積，可應用於高速收發器中。

一種低損耗型多通道波分復用器，包括凹面鏡、直角稜鏡、平面鏡、玻璃支架、多塊濾波片和多個光纖準直器。所述直角稜鏡折射入射光至第一塊濾波片上，濾光片透射設定波長的光至相應的準直器並且反射其餘波長的光至平面鏡，光線經平面鏡反射至下一個濾波片上。多塊濾光片依次透射設定波長的光至相應的準直器並且反射其餘波長的光至平面鏡或者凹面鏡；所述凹面鏡可以與濾波片安裝在玻璃支架同一側，凹面鏡將光線會聚並且反射光線至平面鏡；所述凹面鏡還可以與濾波片相對分布在玻璃支架兩側，將某塊濾波片反射的光經過凹面鏡反射至下一塊濾波片。

本發明在多通道波分復用的光路中添加凹面鏡，利用凹面鏡對於光信號的會聚和反射作用，減小多通道波分復用器因為光的發散而引起的插入損耗。同時凹面鏡反射光線到下一個部件，保證光信號以相同的角度進入各個濾波片，並不影響光信號在後續光路中的傳播。

為了進一步縮小產品尺寸，優選的，所述凹面鏡和濾波片安裝在同一側，將凹面鏡設置在某個出光端的位置，便於安裝凹面鏡，簡化產品的製造工藝，並且將凹面鏡設置在濾波片的同一側，可以對凹面鏡進行微調，使產品的結構具有一定靈活性易於調節。

為了進一步簡化產品的結構，優選的，所述凹面鏡設置在平面鏡的中間，即在平面鏡的中間設置一個與凹面鏡大小想接近的凹槽，將凹面鏡粘接到凹槽中，得到結構更加簡潔的產品，進一步壓縮產品的體積。

為了合理的利用凹面鏡的會聚作用，優選的，所述凹面鏡放置在第(N/2+1)個出光端位置，光線經過凹面鏡發生會聚並且反射光線至平面鏡，光線再經過平面鏡反射至下一個濾波片；凹面鏡的曲率半徑設置根據產品需求設定，凹面鏡在這個位置將信號光會聚，使信號光能量集中，並且使得會聚後的光信號的數值孔徑滿足準直器數值孔徑，使得經過濾波片透過的光能完全被準直器接收，減少光能的發散損失。

為了使產品結構更加緊湊，優選的，所述濾波片的大小與凹面鏡的大小相近，此時可以會聚信號光降低產品插入損耗的同時，壓縮產品的體積，從而保證出光端濾波片緊密排列。並且減小光程，進一步減少產品的插入損耗，降低產品的生產成本。

上述結構的產品可以減小多通道波分復用器的插入損耗，提高光束質量，降低多通道波分復用器的生產成本。

為了滿足現有的市場需求，優選的，所述濾波片設有N塊。從而具有N個輸出波段分別是λ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ6、λ7、λ8、λ9.......λN-1、λN，N不小於8時，當通道數目增加到一定數目時，凹面鏡對於光信號的會聚效果能夠得到充分的利用。

優選的，所述凹面鏡的數目至少一塊，當通道數目N數目過多時，可以在增加凹面鏡的個數，將凹面鏡均勻的分布在出光端之間。可以充分利用凹面鏡對於光信號的會聚作用，並且避免凹面鏡對於光信號會聚的過度時導致會聚後的光信號的數值孔徑不滿足用於接收的準直器的數值孔徑，防止準直器不能完全接受濾波片透過的光。

優選的，所述凹面鏡的數目大於1時，各個凹面鏡的曲率半徑大小相同，簡化產品的製作工藝，避免凹面鏡曲率半徑不同引起的凹面鏡安裝位置的變化，以及避免不同曲率半徑對於光信號的會聚能力的不一致性引起的會聚能量的不充分利用。

本發明提供的一種低損耗型多通道波分復用器，產品的體積小，可以直接集成到高速收發器中。本發明提供的一種低損耗型多通道波分復用器，具有N個輸出波段分別是λ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ6、λ7、λ8、λ9........λN-2、λN-1、NN。凹面鏡對於信號的會聚，使多通道波分復用器的光能量損失最小。降低多通道波分復用器的插入損耗。

本發明的有益效果是：本發明的低損耗型多通道波分復用器，利用凹面鏡可以會聚並且反射光信號能量的特性，降低信號光在多通道波分復用器中的能量損失，改善傳統的多通道波分復用器的工藝，還可以節約生產成本。濾波片的密集分布縮小了產品的體積，減少產品的佔地空間，使產品能應用於對多通道波分復用器有一定體積要求的高速收發器中，應用的範圍廣，可以實現工業化生產。

附圖說明

圖1為實例1的多通道波分復用器的結構示意圖。

圖2為實例2的多通道波分復用器的結構示意圖。

圖3為實例3的分層的多通道波分復用器立體結構示意圖。

圖中：1.凹面鏡；2.直角稜鏡；3.平面鏡；4.準直器；5.玻璃支架；6.濾波片；7.凹面鏡；8直角稜鏡。

具體實施方式

下面配合附圖詳細說明本發明的實施案例，使熟悉多通道波分復用器裝置相關技術人員，能依本說明書的說明進行實施。

實例1

如圖1所示，本實例的是一種低損耗型18通道波分復用器，本實施例的裝配過程如下：

首先用酒精清洗玻璃支架5、直角稜鏡2、平面鏡3、凹面鏡1以及多塊濾波片6，保證其表面的潔淨，玻璃支架5為不規則五邊形，將直角稜鏡2粘接到玻璃支架5上部分有一個斜邊的表面，將平面鏡3粘接在玻璃支架5平行的兩個面的上表面，將濾波片6粘接到玻璃支架5下表面與平面鏡3相對。本實例中將凹面鏡1與濾波片6放置同一側，並且與平面鏡3相對分布。

進光端準直器4經過玻璃支架5的入射。入射光進入本實施例的多通道波分復用器，經過直角稜鏡2折射後光路方向改變180°，折射光到第一塊濾波片，第一塊濾波片允許波長在λ1波段內的光透過，其他波長的光反射到平面鏡3上，再經過平面鏡3反射，使光反射到第二塊濾波片上。第二塊濾波片允許波長在λ2波段的光透過，其他波長的光反射到平面鏡3上，經過平面鏡3光反射至第三塊濾波片上。第三塊濾波片允許波長在λ3波段的光透過，其他波長的光反射到平面鏡3上，經過平面鏡3光反射到第四塊濾波片上。第四塊濾波片允許波長在λ4波段的光透過，其他波長的光反射到平面鏡3上，經過平面鏡3光反射到第五塊濾波片上。第五塊濾波片允許波長在λ5波段的光透過，其他波長的光反射到平面鏡3上，經過平面鏡3光反射到第六塊濾波片上。第六塊濾波片允許波長在λ6波段的光透過，其他波長的光反射到平面鏡3上，經過平面鏡3光反射到第七塊濾波片上。第七塊濾波片允許波長在λ7波段的光透過，其他波長的光反射到平面鏡3上，經過平面鏡3光反射到第八塊濾波片上。第八塊濾波片允許波長在λ8波段的光透過，其他波長的光反射到平面鏡3上，再經過平面鏡3反射，光反射到在第九個出光端位置放置的凹面鏡1上，將光線會聚並且反射平面鏡3上，再經過平面鏡3反射，將光反射到第九塊濾波片上，允許波長在λ9波段的光透過。其他波長的光反射到平面鏡3上，經過平面鏡3光反射到下一個濾波片上，第十塊濾波片允許波長在λ10波段的光透過，其他波長的光反射到平面鏡3上，再經過平面鏡3反射至下一個濾波片；依此類推，最後將光反射到第N塊濾波片上，允許波長在λN波段的光透過，將其他波長的光反射回去。在出光端得到λ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ6、λ7、λ8、λ9........λ16、λ17、λ18波段的光。所述方案利用凹面鏡會聚多通道波分復用發器中發散的光信號，降低插入損耗，濾波片緊湊排列壓縮了器件的尺寸，進而降低生產成本。

實例2

如圖2所示，本實例是一種低損耗型18通道波分復用器，本實施例中除了凹面鏡安裝方式與實施例1不同以外，其餘結構與實施例1相同。

本實施例中，在平面鏡3的中心設置一個與凹面鏡體積相接近的凹槽，將凹面鏡7粘接到凹槽中，當光線傳輸至第八塊濾波片，第八塊濾波片允許波長在λ8波段的光透過，其他波長的光反射至凹面鏡7，將光線會聚並且反射到第九塊濾波片上，允許波長在λ9波段的光透過。其他波長的光反射到平面鏡3上，經過平面鏡3光反射到下一個濾波片上。整體結構與實例1相比所用光學部件少，結構簡潔。

實例3

如圖3所示，本實例是一種低損耗型18通道波分復用器，本實施例中採用第二塊直角稜鏡8將光路摺疊與實施例1不同以外，其餘結構與實施例1相同。

本實施例中，光線在多通道波分復用器傳輸過程中，當光線反射到第八塊濾波片上，允許波長在λ8波段的光透過。其他波長的光反射到直角稜鏡8上，經過直角稜鏡光折射到凹面鏡1，光折射到凹面鏡1上，將光線會聚並且反射至平面鏡3上，再經過平面3反射至下一個濾波片上；本結構利用直角稜鏡將光路進行摺疊，將濾波片分層放置，整體結構與實例1相比更加緊湊，尺寸更加小巧。

以上所述僅為本發明的較佳實施舉例，並不用於限制本發明，凡在本發明精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。