CN102624462A - 波分复用单纤双向光器件 - Google Patents

Abstract

本发明揭露了一种波分复用单纤双向光器件，包括双光纤毛细管、第一准直透镜、第二准直透镜和滤光片完成光信号的复用和解复用功能，波分复用单纤双向光器件还包括分光片和第三准直透镜，分光片设置在第二准直透镜和滤光片之间，滤光片与第三准直透镜分别设置在经过分光片的光信号的入射方向和反射方向上；当波分复用单线双向光器件完成解复用功能时，第三准直透镜汇聚从分光片反射出的光信号；当波分复用单线双向光器件完成复用功能时，部分被第二准直透镜准直后的输入光信号通过分光片抵达所述滤光片。

Description

波分复用单纤双向光器件

技术领域

本发明涉及波分复用的光纤通信传输器件，特别涉及波分复用单纤双向光器件。 

背景技术

随着光传输研究的发展，波分复用技术（Wavelength Division Multiplexing）对网络的扩容升级，发展宽带业务，挖掘光纤带宽能力，实现超高速通信等均具有十分重要的意义。 其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用），并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将这些组合在一起的不同波长的信号分开（解复用），并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端。 

如图1所示的现有技术中，在光信号发射的传输中，发送端的复用功能通常用MUX（复用器，Multiplexer）来实现，接收端的解复用功能通过DMUX（解复用器，De-Multiplexer）来实现。双方的通讯模块均需包含至少一个MUX和DMUX以及相关的通讯模块，为了实现光信号的双向传输，各方的通讯模块均包含一个MUX和DMUX，一方的MUX和对方的DMUX之间要建立连接需要设置两根光纤。由于采用了昂贵的MUX和DMUX部件，整体方案成本太高，不利于大规模的市场应用。光信号在双光纤中双向传输也增加了整体方案的成本。 

发明内容

针对现有技术中波分复用中MUX和DMUX器件成本高的原因，本发明提出一种利用成本低廉的波分复用单纤双向光器件，可以在一根光纤内进行光信号的双向传输。 

本发明揭露了一种一种波分复用单纤双向光器件，包括双光纤毛细管、第一准直透镜、第二准直透镜和滤光片完成光信号的复用和解复用功能，波分复用单纤双向光器件还包括分光片和第三准直透镜，分光片设置在第二准直透镜和滤光片之间，滤光片与第三准直透镜分别设置在经过分光片的光信号的入射方向和反射方向上；当波分复用单线双向光器件完成解复用功能时，第三准直透镜汇聚从分光片反射出的光信号；当波分复用单线双向光器件完成复用功能时，部分被第二准直透镜准直后的输入光信号通过分光片抵达所述滤光片。 

附图说明

图1是现有技术中波分复用双纤双向光器件的原理图。 

图2是本发明所揭露的波分复用单纤双向光器件的原理图。 

图3为图2所示原理生成复用成具有3个波长信号的合成信号的原理图。 

具体实施方式

图2是本发明所揭露的波分复用单纤双向光器件的原理图。光发射器包括分光片101、具有A端和B端的双光纤毛细管102、第一准直透镜103、滤光片104和第二准直透镜105、第三准直透镜106和反光斜面107。在本实施例中，复用功能的光信号走向用实线表示，解复用功能的光信号走向用虚线表示。选择可通过滤光片104的光波长的参数范围，使得只有特定光波长的光信号通过；选择分光片101的透光率，使得抵达分光片101的光信号一部分能够通过该分光片101，另一部分被该分光片101反射出去。滤光片104准许通过波长为λ2的光信号通过，而反射其他波长的光信号。 

首先通过实线表示的光信号走向阐述本实施例中的波分复用双纤双向光器件怎样完成光信号的复用功能。光信号λ1经由双光纤毛细管102的A端和第一准直透镜103准直后抵达滤光片104，由于滤光片104只能通过光波长为λ2的光信号，因此，抵达滤光片104的光信号λ1被反射回来，再经由第一准直透镜103汇聚后经过双光纤毛细管102的B端输出。另一路波长为λ2的光信号经过第二准直透镜105准直后抵达分光片101，一部分波长为λ2的光信号通过分光片101抵达滤光片104后，再经由第一准直透镜103汇聚后，也经过双光纤毛细管102的B端输出，而被分光片101反射出去的串扰光信号则通过反光斜面107反射出去，防止同波信号对有效光信号的串扰。从原理图上可看出，从两个不同输入端输入的单波长信号λ1和λ2经过简单的光学元件的反射和透射，从输出端B输出的光信号为具有光波长λ1+λ2的合波信号，实现了两个不同波长光信号的复用。 

再通过虚线表示的光信号走向阐述本实施例中的波分复用双纤双向光器件怎样完成光信号的解复用功能，该解复用过程其实为实线走向的逆向过程。双光纤毛细管102的A端和B端此时分别被用作输出端和输入端，滤光片104只能透过光波长为λ2的光信号。合波信号λ1+λ2从B端输入后，其中波长为λ1的光信号经过第一准直透镜103准直、滤光片104反射回来后，再被准直透镜103汇聚后抵达双光纤毛细管102的A端输出，而波长为λ2的光信号通过滤光片104后抵达分光片101，其中一部分被反射的光信号λ2经过第三准直透镜106汇聚后输出；另一部分通过分光片101的光信号λ2则抵达第二准直透镜105，由于这一部分的光信号λ2不会对输出端输入的光信号产生串扰的影响，因此在本实施例中，并没有将该透过的光信号标示。合波信号λ1+λ2解复用成从双光纤毛细管102的A端输出的光信号λ1和从第三准直透镜106汇聚后输出的λ2。 

图3表示通过两组如图2所示的波分复用单纤双向光器件完成具有3个波长的光信号的复用和解复用功能。把图2中的分光片101、具有A端和B端的双光纤毛细管102、第一准直透镜103、滤光片104和第二准直透镜105、第三准直透镜105和反光斜面107作为一组光器件串联使用，前一组的双光纤毛细管102的B端连接到后一组双光纤毛细管202的A端。选择后一组滤光片204准许通过波长范围的参数，使得波长为λ3的光信号能过通过滤光片204，而其他波长的光信号被发射回去。光信号λ3从第二准直透镜205输入后经过分光片201的部分光信号抵达滤光片204，再经过第一准直透镜203汇聚后抵达双光纤毛细管202的B端，并与从双光纤毛细管102的A端输入的合波信号λ1+λ2经过第一准直透镜203和滤光片204准直又被反射回来后抵达双光纤毛细管202 B端的合波信号λ1+λ2相汇合，形成具有多个波长有λ1+λ2+λ3的合波信号。 

与图2中合波信号λ1+λ2从解复用成从双光纤毛细管102的A端输出的光信号λ1和从第三准直透镜106汇聚后输出的λ2相同的是，在具有3个信号的合波信号λ1+λ2+λ3从双光纤毛细管202的B端输入后，由于滤光片204可通过波长为λ3的光信号，因此，从第三准直透镜输出波长为λ3的光信号。从双光纤毛细管202的A端输出波长为λ1+λ2的合波信号。 

依此类推，通过多组分光片、具有A端和B端的双光纤毛细管、第一准直透镜、滤光片和第二准直透镜、第三准直透镜和反光斜面的组合应用，还可以形成λ1+λ2+λ3+λ4、λ1+λ2+λ3+λ4+λ5 ……的合波信号；以及将具有多个波长的合波信号解复用成单个单波信号的解复用功能。 

由于波分复用单纤双向光器件将光信号的复用与解复用功能集成在一个模块中，因此在传输过程中，两个模块的光传输功能可以通过一根光纤实现，进一步节约成本。 

图4所示是图2中光学元件第一准直透镜103和滤光片104的三种形式。第一种方式为，准直透镜403和滤光片404位置上分开，光信号经过准直透镜403后到达滤光片404，滤光片404只允许特定波长范围的光信号通过，其他波长的光信号反射回去；此方案中准直透镜403和滤光片404的相对位置可以调整，得到最佳的光耦合效率。第二种方式为准直透镜503和滤光片504组合在一起，光信号经过准直透镜503后到达滤光片504，滤光片504只允许特定波长范围的光透过，其他波长的光反射回去；此方案不能调整透镜和滤光片的相对位置，但结构和工艺较简单。第三种方式将滤光片简化滤光膜604，直接镀在准直透镜603的后表面，光信号经过透镜后到达滤光膜，滤光膜只允许特定波长范围的光透过，其他波长的光反射回去；此方案直接在透镜上镀膜，不需要滤光片，进一步降低成本。 

Claims (10)

1.一种波分复用单纤双向光器件，包括双光纤毛细管、第一准直透镜、第二准直透镜和滤光片完成光信号的复用和解复用功能，其特征在于，所述波分复用单纤双向光器件还包括分光片和第三准直透镜，所述分光片设置在第二准直透镜和滤光片之间，滤光片与第三准直透镜分别设置在经过分光片的光信号的入射方向和反射方向上；当所述波分复用单线双向光器件完成解复用功能时，所述第三准直透镜汇聚从分光片反射出的光信号；当所述波分复用单线双向光器件完成复用功能时，部分被所述第二准直透镜准直后的输入光信号通过分光片抵达所述滤光片。

2.如权利要求1所述的波分复用单纤双向光器件，其特征在于，还包括一反光斜面，用于将被所述第二准直透镜准直后的输入光信号中被分光片反射出的部分串扰光信号反射出去。

3.如权利要求1或2所述的波分复用单纤双向光器件，其特征在于，所述滤光片允许波长在特定范围内的光信号通过；所述从双光纤毛细管的A端输入的光信号经过第一准直透镜后抵达滤光片，其中波长范围属于不能从滤光片通过的部分光信号被滤光片反射回来后经过第一准直透镜汇聚后从双光纤毛细管的B端输出，能被滤光片通过的部分光信号被分光片反射后经过第三准直透镜汇聚后输出；从第二准直透镜输入的光信号抵达分光片后，通过分光片的部分光信号抵达滤光片后，波长范围属于能通过滤光片的部分光信号经过第一准直透镜的汇聚后从双光纤毛细管B输出。

4.如权利要求3所述的波分复用单纤双向光器件，其特征在于，所述从双光纤毛细管B端进入的光信号经过第一准直透镜抵达滤光片后，其中能通过滤光片的部分光信号被分光片反射后经过第三准直透镜汇聚后输出；不能透过滤光片的部分光信号经滤光片反射回来后从所述第一准直透镜汇聚后经过双光纤毛细管的A端输出。

5.如权利要求4所述的波分复用单纤双向光器件，其特征在于，所述分光片、双光纤毛细管、第一准直透镜、第二准直透镜、滤光片和第三准直透镜作为一组光器件串联使用时候，前一组的双光纤毛细管的B端连接到后一组双光纤毛细管的A端；选择每一组光器件中可通过滤光片波长范围的参数，可以完成将多个单波光信号的输入复用成具有多个波长信号的合波信号，或者完成将具有多个波长信号的合波信号解复用成多个单波长的光信号。

6.如权利要求5所述的波分复用单纤双向光器件，其特征在于，将多个不同波长的单波光信号从第一组光器件的双光纤毛细管的A端、以及每组第二准直透镜输入时，选择可通过每一组光器件中滤光片波长范围与该组中从第二准直透镜输入的光信号的波长范围相匹配，从最后一组的B端输出一个具有上述多个波长信号的合波信号。

7.如权利要求6所述的波分复用单纤双向光器件，其特征在于，将具有多个波长的合波信号从最后一组光器件的双光纤毛细管的B端输入，其中一组光器件的第三准直透镜输出的光信号为该组中滤光片所允许通过的波长范围的光信号。

8.如权利要求7所述的波分复用单纤双向光器件，其特征在于，所述从第一准直透镜和滤光片为相对独立的两个部分，其相对位置可以调整，以便得到最佳光耦合效率。

9.如权利要求7所述的波分复用单纤双向光器件，其特征在于，所述第一准直透镜和滤光片为组合在一起，两者之间的位置不能调整。

10.如权利要求7所述的波分复用单纤双向光器件，其特征在于，所述滤光片简化成滤光膜镀在第一准直透镜的后表面。