一種新型的折衍混合波分復用結構的製作方法

2023-09-18 04:55:20 3

專利名稱：一種新型的折衍混合波分復用結構的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於光纖通信技術領域，涉及一種實現波分復用的結構。
背景技術：
波分復用是不同波長的光載波同在一根光纖上傳輸，它的本質就是光纖頻分復用技術，即每個通路通過頻域的分割實現復用，每個通路佔用光纖的一段帶寬。波分復用/解復用器件是波分復用系統的重要組成部分，是實現波分復用通信的關鍵器件，它將攜帶不同波長信息的光從多根光纖匯合到一根光纖中或從一根光纖分離到多根光纖中。依據實現原理，光波分復用器主要可分成四類第一類是光柵型波分復用器，它採用光柵分光原理實現分、合波；第二類是幹涉薄膜型波分復用器，它採用幹涉薄膜的濾波原理實現分、合波；第三類是平面波導型波分復用器，它採用光波導中光的幹涉原理實現分、合波；第四類是光纖光柵型波分復用器，它採用光纖光柵的濾波原理實現分、合波。如圖1所示在傳統的光柵型波分復用器中，主要是由輸入光纖陣列1、準直/聚焦透鏡2、閃耀光柵3和輸出光纖陣列4構成。為降低插入損耗，普遍才用閃耀光柵作為分光器件，這類器件的主要缺點是閃耀光柵的製造困難，分光系統結構複雜，成本高。
本實用新型的詳細內容本實用新型的目的是克服上述現有技術中閃耀光柵製造困難，分光系統結構複雜，成本高的缺點，為此本實用新型提出一種結構簡單、容易製造、成本低的波分復用結構。
本實用新型是由輸入光纖、輸入光纖耦合裝置、折衍混合光學元件、透鏡、自聚焦透鏡陣列和尾纖構成，輸入光纖和輸入光纖耦合裝置的中心軸線與折衍混合光學元件的光軸重合，並且光纖的出射端面位於折衍混合光學元件中平凸透鏡的焦點處；折衍混合光學元件中平凸折射透鏡與透鏡的焦點、光軸重合構成望遠系統；望遠系統對摺衍混合光學元件衍射出的光束進行光束口徑變換，形成不同波長的光經一定的自由空間傳播後，在空間分離並分別進入自聚焦透鏡陣列，每個自聚焦透鏡將空間中不同波長的光引入到與其相連的尾纖中。折衍混合光學元件是由平凸折射透鏡，二元光學衍射光柵和像差校正部分組成，二元光學衍射光柵和像差校正部分與平凸折射透鏡的平面固定連接。
本實用新型的動態工作過程是當複合光信號進入光纖經輸入光纖耦合裝置入射到折衍混合光學元件進行準直、分光，再經透鏡進行光束口徑變換、然後自由傳播到自聚焦透鏡陣列導入到尾纖中實現光的分波，反向使用即可實現光的合波。
本實用新型的優點是二元光學衍射光柵採用光刻工藝製造，製造中需控制二元光學衍射光柵中臺階的寬度和深度，目前專用於製造二元光學衍射光柵的光刻工藝已成熟，二元光學衍射光柵便於大量生產，成品率高，成本低。本實用新型在一個基片上製備了平凸折射透鏡、二元光學衍射光柵和像差校正組合成折衍混合光學元件，解決了背景技術中系統結構複雜的問題，簡化系統結構，減小器件尺寸；並利用二元光學製造技術製造二元光學衍射光柵，以迴避閃耀光柵製造中的困難，降低光柵型波分復用結構的製造難度及成本。
利用本實用新型研製的波分復用器件的信道間隔可以達到ITU-T推薦的波分復用最小間隔100GHz，可以製造出與傳統的以閃耀光柵為基礎的波分復用器件技術水平相當的器件。本實用新型主要用於光通訊、光譜儀器等領域。


圖1是背景技術的結構示意圖圖2是本實用新型的結構示意圖圖3是本實用新型折衍元件的結構示意圖具體實施方式
如圖2、圖3所示
本實用新型的結構由光纖1、輸入光纖耦合裝置2、折衍混合光學元件3、透鏡4、自聚集透鏡陣列部件5和尾纖6構成。整個系統工作在紅外區(1.55μm波長附近)，光纖1、輸入光纖耦合裝置2、透鏡4、自聚集透鏡陣列部件5和尾纖6可根據系統設計參數的要求確定其型號直接購買。
參照圖2，系統中的折衍混合光學元件3宜選用1.55μm波長紅外光透過率大的材料製作，如丙烯酸、苯乙烯、聚碳酸脂塑料等聚合物材料，並鍍增透膜。折衍混合光學元件3是由平凸折射透鏡7，二元光學衍射光柵8和像差校正部分9組成，其中二元光學衍射光柵8採用臺階數為2n的周期型光柵，n為整數，根據實際使用要求設計周期和臺階高度，用於控制二元光學衍射光柵8的閃耀波長。二元光學衍射光柵8是採用半導體光刻工藝製造。
本實用新型首先讓輸入光纖經光纖耦合裝置輸出多個波長的光信號經折衍混合元件進行準直、衍射分光，再由透鏡對衍射出的光束進行口徑變換，最後將空間分離的不同波長的光由聚焦透鏡引入到相應的光纖中，實現多波長光信號的波、分復用。
權利要求1.一種新型的折衍混合波分復用結構，包括輸入光纖1、尾纖6，其特徵在於還包括輸入光纖耦合裝置2、折衍混合光學元件3、透鏡4、自聚焦透鏡陣列5，輸入光纖1和輸入光纖耦合裝置2的中心軸線與折衍混合光學元件3的光軸重合，並且光纖1的出射端面位於折衍混合光學元件3中平凸透鏡的焦點處；折衍混合光學元件3中平凸折射透鏡7與透鏡4的焦點、光軸重合構成望遠系統；望遠系統對摺衍混合光學元件3衍射出的光束進行光束口徑變換，形成不同波長的光經一定的自由空間傳播後，在空間分離並分別進入自聚焦透鏡陣列5，每個自聚焦透鏡將空間中不同波長的光引入到與其相連的尾纖6中。
2.根據權利要求1所述的折衍混合波分復用結構，其特徵在於折衍混合光學元件3是由平凸折射透鏡7，二元光學衍射光柵8和像差校正部分9組成，二元光學衍射光柵8和像差校正部分9與平凸折射透鏡7的平面固定連接。
專利摘要本實用新型屬於光纖通信技術領域，涉及一種新型的折衍混合波分復用結構。為解決閃耀光柵製造困難，分光系統結構複雜，成本高的問題，本實用新型採用輸入光纖1、輸入光纖耦合裝置2、折衍混合光學元件3、透鏡4、自聚焦透鏡陣列5、尾纖6。首先讓輸入光纖經光纖耦合裝置輸出多個波長的光信號經折衍元件進行準直、分光，再由透鏡對衍射光束進行口徑變換，最後將不同波長的光引入到相應的光纖中，實現多波長光信號的波、分復用。本實用新型利用二元光學光刻工藝製造技術製造二元光學衍射光柵，便於大量生產，成品率高。迴避了閃耀光柵製造的困難，降低光柵型波分復用器件的製造難度及成本。本實用新型主要用於光通訊、光譜儀器等領域。
文檔編號H04J14/02GK2588391SQ02280468
公開日2003年11月26日 申請日期2002年10月10日 優先權日2002年10月10日
發明者于斌, 於秉熙 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所