CN103562766B - 紧凑型粗波分复用器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种紧凑型粗波分复用器(100)及其制造方法，该紧凑型粗波分复用器(100)包括：一基板(110)，具有一承载面(111)；一进光准直器(120)，固定于所述承载面(111)上；多个出光准直器(130)，固定于所述承载面(111)上，所述进光准直器(120)及所述多个出光准直器(130)分成两排排列，并相对设置，所述多个出光准直器(130)包括第一出光准直器(131)及第二出光准直器(132)；多个滤光片(140)，固定于所述承载面(111)上，并分别对应所述多个出光准直器(130)的入光口设置，所述多个滤光片(140)呈两排排列，并且位于两排的滤光片(140)的反射面相互平行，所述多个滤光片(140)包括第一滤光片(141)及第二滤光片(142)；其中，所述进光准直器(120)出射的光线传输到所述第一滤光片(141)，其中与所述第一滤光片(141)相对应的波长的光线通过所述第一滤光片(141)并被所述第一出光准直器(131)接收，其他波长的光线被所述第一滤光片(141)反射到所述第二滤光片(142)上，不同波长的光线通过相对应的所述滤光片(140)并被相应的所述出光准直器(130)接收到。上述紧凑型粗波分复用器(100)的结构较为紧凑、体积较小、耦合损耗较小。
Description
技术领域
本发明涉及光通讯器件技术领域，特别是涉及一种紧凑型粗波分复用器。
背景技术
粗波分复用器广泛应用于光纤通讯、城域网、WDM PON、数据传输等领域。波分复用技术分为密集波分复用和粗波分复用，粗波分复用系统被认为是密集波分复用系统的一种低成本替代品，因为它采用低成本、无须制冷的分布反馈（DFB）激光器，同时对波长复用/解复用器件的精度要求较低。城域网在传输距离（小于100km）和吞吐容量方面要求较低，采用粗波分复用系统可以满足要求且降低了成本。
请参阅图1，传统的粗波分复用器10是将多个三端口的滤波器11级联，每一个滤波器11的反射端口连接下一级滤波器的公共端口，滤波器11之间通过光纤12连接，受光纤12的最小弯曲半径的限制，封装盒的尺寸不能做得太小。另外光要经过多次反射准直器的耦合，每次都会有耦合损耗，由于这个原因造成插入损耗较大。
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供一种结构较为紧凑、体积较小、耦合损耗较小的紧凑型粗波分复用器。
一种紧凑型粗波分复用器，包括：
一基板，具有一承载面；
一进光准直器，固定于所述承载面上；
多个出光准直器，固定于所述承载面上，所述进光准直器及所述多个出光准直器分成两排排列，并相对设置，所述多个出光准直器包括第一出光准直器及第二出光准直器；
多个滤光片，固定于所述承载面上，并分别对应所述多个出光准直器的入光口设置，所述多个滤光片呈两排排列，并且位于两排的滤光片的反射面相互平行，所述多个滤光片包括第一滤光片及第二滤光片；
其中，所述进光准直器出射的光线传输到所述第一滤光片，其中与所述第一滤光片相对应的波长的光线通过所述第一滤光片并被所述第一出光准直器接收，其他波长的光线被所述第一滤光片反射到所述第二滤光片上，不同波长的光线通过相对应的所述滤光片并被相应的所述出光准直器接收到。
在其中一个实施例中，所述基板在所述承载面上设有多个安装槽，所述多个滤光片分别部分地收容于所述安装槽内，所述滤光片的侧面与所述安装槽的侧壁通过第一胶水粘接在一起。
在其中一个实施例中，所述滤光片的相对两侧面分别与所述安装槽的相对两侧壁均通过所述第一胶水粘接在一起。
在其中一个实施例中，所述安装槽为矩形槽，所述滤光片为矩形滤光片。
在其中一个实施例中，所述承载面上设有长条状的凸起，所述安装槽开设于所述凸起上。
在其中一个实施例中，所述第一胶水为热固化胶水或紫外线胶水。
在其中一个实施例中，还包括多个定位件，其中每两个定位件分别抵接在所述进光准直器或一个所述出光准直器的相对两侧，所述定位件与所述进光准直器或所述出光准直器之间用第二胶水粘接，所述定位件与所述承载面之间用第二胶水粘接。
在其中一个实施例中，所述定位件为圆管或圆棒，所述定位件平行于所述进光准直器或所述出光准直器的轴向设置，并与所述进光准直器或所述出光准直器的表面相切。
在其中一个实施例中，所述进光准直器的入光口及所述出光准直器的出光口均与光纤连接。
在其中一个实施例中，所述第二胶水为热固化胶水或紫外线胶水。
一种如上述的紧凑型粗波分复用器的制造方法，其包括如下步骤：
在所述基板的承载面形成多个安装槽，将所述多个滤光片分别放置于所述多个安装槽内，并调整所述多个滤光片的角度，使位于两排的所述多个滤光片的反射面相互平行，然后在所述多个滤光片的侧面与所述安装槽的侧壁之间点上第一胶水并固化所述第一胶水；
将所有通道波长的光线通过光纤接入到所述进光准直器，调节所述进光准直器的角度及位置，直至所述进光准直器的出射光入射到所述第一滤光片的中部位置，此时在所述进光准直器的两侧各抵接一个所述定位件，并在所述定位件与所述进光准直器之间点上第二胶水，然后在所述基板与所述定位件之间点上第二胶水并固化所述第二胶水；
将所述第一出光准直器对应所述第一滤光片设置，并将与所述第一出光准直器连接的光纤接入到光功率计，调整所述第一出光准直器的角度及位置，使所述第一出光准直器的光损耗最小，此时在所述第一出光准直器的两侧各抵接一个所述定位件，并在所述定位件与所述第一出光准直器之间点上第二胶水，然后在所述基板与所述定位件之间点上第二胶水并固化所述第二胶水；及
按照固定所述第一出光准直器的步骤固定其他所述出光准直器。
在其中一个实施例中，所述第一胶水及第二胶水通过热固化或紫外线照射的方式固化。
在其中一个实施例中，所述定位件为圆管或圆棒，所述定位件与所述进光准直器及所述基板的承载面均相切；或/及，所述定位件与所述出光准直器及所述基板的承载面均相切。
上述紧凑型粗波分复用器的进光准直器及多个出光准直器分成两排，并相对设置，其之间没有采用弯曲的光线连接，使光线在自由空间内传输，封装盒尺寸不受光纤最小弯曲半径限制，并且，准直器设置的密度较高，因此紧凑型粗波分复用器的尺寸可以做的更小；另外紧凑型粗波分复用器没有反射准直器的耦合损耗，因此插入损耗也更小。因此，上述紧凑型粗波分复用器的结构紧凑、体积较小、耦合损耗较小。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图2至图5，本发明实施方式的紧凑型粗波分复用器100，包括基板110、进光准直器120、出光准直器130及滤光片140。基板110用于承载进光准直器120、出光准直器130及滤光片140等。进光准直器120用于将光纤内的传输光转变成准直光(平行光)，出光准直器130用于将外界平行(近似平行)光耦合至单模光纤内。滤光片140用于对特定波长的光线进行过滤，即，允许特定波长的光线透过该滤光片140。
基板110具有一承载面111。具体在图示的实施方式中，基板110为一矩形平板。当然，在本发明中，基板110不限于为矩形平板，也可为其他结构，例如，壳体结构等。
进光准直器120固定于基板110的承载面111上。出光准直器130为多个，多个出光准直器130均固定于承载面111上。进光准直器120及多个出光准直器130分成两排排列，并相对设置。多个出光准直器130包括第一出光准直器131及第二出光准直器132。换句话说，多个出光准直器130分别设定为第一出光准直器131、第二出光准直器132、…、第N出光准直器（N为自然数）。
滤光片140为多个，多个滤光片140固定于基板110的承载面111上，并分别对应多个出光准直器130的入光口设置。多个滤光片140呈两排排列，并且位于两排的滤光片140的反射面相互平行。多个滤光片140包括第一滤光片141及第二滤光片142。换句话说，多个滤光片140分别设定为第一滤光片141、第二滤光片142、…、第N滤光片（N为自然数）。
其中，进光准直器120出射的光线传输到第一滤光片141，其中与第一滤光片141相对应的波长的光线通过第一滤光片141并被第一出光准直器131接收，其他波长的光线被第一滤光片141反射到第二滤光片142上。如此循环设置，不同波长的光线通过相对应的滤光片140并被相应的出光准直器130接收到，例如，与第N-2滤光片相对应的波长的光线通过第N-2滤光片并被第N-2出光准直器130接收，其他波长的光线被第N-2滤光片反射到第N-1滤光片上。
进光准直器120、出光准直器130、滤光片140等可以采用粘接、卡合连接、螺纹连接等固定方式固定于基板110的承载面111上。优选地，进光准直器120、出光准直器130、滤光片140采用粘接的方式固定于基板110的承载面111上。
在图示的实施方式中，基板110在承载面111上设有多个安装槽113，多个滤光片140分别部分地收容于安装槽113内。滤光片140的侧面与安装槽113的侧壁通过第一胶水160粘接在一起。具体的，滤光片140的一侧面与安装槽113的一侧壁通过第一胶水160粘接在一起，滤光片140的另一相对侧面与安装槽113的另一侧壁相抵接。或者，滤光片140的相对两侧面分别与安装槽113的相对两侧壁均通过第一胶水160粘接在一起。当然，滤光片140的相对两侧面分别与安装槽113的相对两侧壁均通过第一胶水160粘接时，其牢固性及稳定性较好。
第一胶水160可以为热固化胶水或紫外线胶水，当然，在本发明中，第一胶水160也可采用在常温下可快速固化的常规胶水。
在图示的实施方式中，承载面111上设有长条状的凸起115，安装槽113开设于凸起115上。安装槽113为矩形槽，滤光片140为矩形滤光片。当然，在本发明中，滤光片140不限于为矩形滤光片，安装槽113也不限于为矩形槽。长条状的凸起115也可省略，此时，安装槽113直接开设于基板110的承载面111上。
由于基板110上放置滤光片140的位置设有安装槽113，并用第一胶水160将滤光片140的侧面与基板110粘接在一起，在温度变化时由于各材料热膨胀系数差异造成的滤光片140角度变化主要是向侧面旋转，而这样对滤光片140反射面的反射角度变化很小，从而达到提高产品温度稳定性的目的。
进一步地，为了方便地固定进光准直器120及出光准直器130，紧凑型粗波分复用器100还包括多个定位件150，其中每两个定位件150分别抵接在进光准直器120或一个出光准直器130的相对两侧，定位件150与进光准直器120或出光准直器130之间用第二胶水(图未示)粘接，定位件150与承载面111之间用第二胶水粘接。即，进光准直器120采用两个定位件150抵接，并通过第二胶水粘接固定；每个出光准直器130均采用两个定位件150抵接，并通过第二胶水粘接固定。第二胶水可以为热固化胶水或紫外线胶水，当然，在本发明中，第二胶水也可采用在常温下可快速固化的常规胶水。进光准直器120及出光准直器130用的第二胶水可以与第一胶水160相同或不同。
具体在图示的实施方式中，定位件150为圆管或圆棒。定位件150平行于进光准直器120或出光准直器130的轴向设置，并与进光准直器120或出光准直器130的表面相切，以使进光准直器120或出光准直器130与定位件150保持平行的线接触，从而提高稳定可靠性。
进光准直器120的入光口及出光准直器130的出光口均与光纤连接，即，进光准直器120及出光准直器130可直接采用常规的光纤准直器。
本发明还提供一种紧凑型粗波分复用器的制造方法，其用于制造上述紧凑型粗波分复用器100。
请参阅图6，该紧凑型粗波分复用器的制造方法，包括步骤S201~步骤S204：
步骤S201，安装多个滤光片：在基板110的承载面111形成多个安装槽113，将多个滤光片140分别放置于多个安装槽113内，并调整多个滤光片140的角度，使位于两排的多个滤光片140的反射面相互平行，然后在多个滤光片140的侧面与安装槽113的侧壁之间点上第一胶水160并固化第一胶水160。
步骤S202，安装进光准直器：将所有通道波长的光线通过光纤接入到进光准直器120，调节进光准直器120的角度及位置，直至进光准直器120的出射光入射到第一滤光片141的中部位置，此时在进光准直器120的两侧各抵接一个定位件150，并在定位件150与进光准直器120之间点上第二胶水，然后在基板110与定位件150之间点上第二胶水并固化第二胶水。
步骤S203，安装第一出光准直器：将第一出光准直器131对应第一滤光片141设置，并将与第一出光准直器131连接的光纤接入到光功率计，调整第一出光准直器131的角度及位置，使第一出光准直器131的光损耗最小，此时在第一出光准直器131的两侧各抵接一个定位件150，并在定位件150与第一出光准直器131之间点上第二胶水，然后在基板110与定位件150之间点上第二胶水并固化第二胶水。
步骤S204，安装其他出光准直器：按照固定第一出光准直器131的步骤固定其他出光准直器130。
下面结合一具体实施例来阐述上述紧凑型粗波分复用器的制造方法。具体实施例如下：
将不同波长的滤光片140分别放置到基板110上对应的安装槽113中，并调整滤光片140的角度，使位于两排的滤光片140的反射面相互平行，然后在所有滤光片140的侧面对应的位置点上第一胶水160，通过紫外光照射或加热的方式使第一胶水160固化；
将所有通道波长的光接入到进光准直器120，调节进光准直器120的角度和位置，直至不同通道波长的光都可以从对应的滤光片140中心附近射出，在进光准直器120的左右两边分别放置一个圆棒或圆管，调整圆棒或圆管的位置使圆棒或圆管与进光准直器120和基板110都相切，在进光准直器120与圆棒或圆管直接点上第二胶水，然后在基板110与圆棒或圆管之间点上第二胶水，通过紫外光照射或加热的方式使第二胶水固化；
将第一出光准直器131的光纤接入到光功率计，调整该第一出光准直器131的角度和位置，使该通道光损耗最小，在第一出光准直器131的左右两边分别放置一个圆棒或圆管，调整圆棒或圆管的位置使圆棒或圆管与第一出光准直器131和基板110都相切，在第一出光准直器131与圆棒或圆管之间点上第二胶水，然后在基板110与圆棒或圆管之间点上第二胶水，通过紫外光照射或加热的方式使第二胶水固化；
按照固定第一出光准直器131的方法固定其他出光准直器130。
相较于传统的粗波分复用器，上述紧凑型粗波分复用器100至少具有以下优点：
（1）紧凑型粗波分复用器100的进光准直器120及多个出光准直器130分成两排，并相对设置，其之间没有采用弯曲的光线连接，使光线在自由空间内传输，封装盒尺寸不受光纤最小弯曲半径限制，并且，准直器设置的密度较高，因此紧凑型粗波分复用器100的尺寸可以做的更小；另外紧凑型粗波分复用器100没有反射准直器的耦合损耗，因此插入损耗也更小。因此，上述紧凑型粗波分复用器100的结构紧凑、体积较小、耦合损耗较小。
（2）传统的紧凑型粗波分复用器已有很多种设计，但存在温度稳定性不好、合格率不高的问题，滤光片、基板、胶水的热膨胀系数有差异温度变化时滤光片140反射面角度会发生变化，从而影响出射光线的角度和位置，并且这个光线角度和位置的变化通过滤光片140会层层叠加到后面的通道会越来越大，这是导致温度稳定性差的主要因素。为克服上述问题，上述紧凑型粗波分复用器100的基板110上放置滤光片140的位置设有安装槽113，并用第一胶水160将滤光片140的侧面与基板110粘接在一起，在温度变化时由于各材料热膨胀系数差异造成的滤光片140角度变化主要是向侧面旋转，而这样对滤光片140反射面的反射角度变化很小，从而达到提高产品温度稳定性的目的。因此，上述紧凑型粗波分复用器100的温度稳定性较好。
（3）上述紧凑型粗波分复用器100采用两个圆棒、圆管等定位件150支撑固定准直器，其操作方便、稳定可靠，且能满足准直器高密度的要求。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种紧凑型粗波分复用器(100)，其特征在于，包括：
一基板(110)，具有一承载面(111)；
一进光准直器(120)，固定于所述承载面(111)上；
多个出光准直器(130)，固定于所述承载面(111)上，所述进光准直器(120)及所述多个出光准直器(130)分成两排排列，并相对设置，所述多个出光准直器(130)包括第一出光准直器(131)及第二出光准直器(132)；
多个滤光片(140)，固定于所述承载面(111)上，并分别对应所述多个出光准直器(130)的入光口设置，所述多个滤光片(140)呈两排排列，并且位于两排的滤光片(140)的反射面相互平行，所述多个滤光片(140)包括第一滤光片(141)及第二滤光片(142)；
其中，所述进光准直器(120)出射的光线传输到所述第一滤光片(141)，其中与所述第一滤光片(141)相对应的波长的光线通过所述第一滤光片(141)并被所述第一出光准直器(131)接收，其他波长的光线被所述第一滤光片(141)反射到所述第二滤光片(142)上，不同波长的光线通过相对应的所述滤光片(140)并被相应的所述出光准直器(130)接收到；
所述基板(110)在所述承载面(111)上设有多个安装槽(113)，所述多个滤光片(140)分别部分地收容于所述安装槽(113)内，所述滤光片(140)的侧面与所述安装槽(113)的侧壁通过第一胶水(160)粘接在一起；
所述承载面(111)上设有长条状的凸起(115)，所述安装槽(113)开设于所述凸起(115)上；
所述紧凑型粗波分复用器(100)还包括多个定位件(150)，其中每两个定位件(150)分别抵接在所述进光准直器(120)或一个所述出光准直器(130)的相对两侧，所述定位件(150)与所述进光准直器(120)或所述出光准直器(130)之间用第二胶水粘接，所述定位件(150)与所述承载面(111)之间用第二胶水粘接。
2.如权利要求1所述的紧凑型粗波分复用器(100)，其特征在于，所述滤光片(140)的相对两侧面分别与所述安装槽(113)的相对两侧壁均通过所述第一胶水(160)粘接在一起。
3.如权利要求1所述的紧凑型粗波分复用器(100)，其特征在于，所述安装槽(113)为矩形槽，所述滤光片(140)为矩形滤光片。
4.如权利要求1所述的紧凑型粗波分复用器(100)，其特征在于，所述第一胶水(160)为热固化胶水或紫外线胶水。
5.如权利要求1所述的紧凑型粗波分复用器(100)，其特征在于，所述定位件(150)为圆管或圆棒，所述定位件(150)平行于所述进光准直器(120)或所述出光准直器(130)的轴向设置，并与所述进光准直器(120)或所述出光准直器(130)的表面相切。
6.如权利要求1所述的紧凑型粗波分复用器(100)，其特征在于，所述第二胶水为热固化胶水或紫外线胶水。
7.如权利要求1所述的紧凑型粗波分复用器(100)，其特征在于，所述进光准直器(120)的入光口及所述出光准直器(130)的出光口均与光纤连接。
8.一种如权利要求1所述的紧凑型粗波分复用器(100)的制造方法，其包括如下步骤：
在所述基板(110)的承载面(111)形成多个安装槽(113)，将所述多个滤光片(140)分别放置于所述多个安装槽(113)内，并调整所述多个滤光片(140)的角度，使位于两排的所述多个滤光片(140)的反射面相互平行，然后在所述多个滤光片(140)的侧面与所述安装槽(113)的侧壁之间点上第一胶水(160)并固化所述第一胶水(160)；
将所有通道波长的光线通过光纤接入到所述进光准直器(120)，调节所述进光准直器(120)的角度及位置，直至所述进光准直器(120)的出射光入射到所述第一滤光片(141)的中部位置，此时在所述进光准直器(120)的两侧各抵接一个所述定位件(150)，并在所述定位件(150)与所述进光准直器(120)之间点上第二胶水，然后在所述基板(110)与所述定位件(150)之间点上第二胶水并固化所述第二胶水；
将所述第一出光准直器(131)对应所述第一滤光片(141)设置，并将与所述第一出光准直器(131)连接的光纤接入到光功率计，调整所述第一出光准直器(131)的角度及位置，使所述第一出光准直器(131)的光损耗最小，此时在所述第一出光准直器(131)的两侧各抵接一个所述定位件(150)，并在所述定位件(150)与所述第一出光准直器(131)之间点上所述第二胶水，然后在所述基板(110)与所述定位件(150)之间点上所述第二胶水并固化所述第二胶水；及
按照固定所述第一出光准直器(131)的步骤固定其他所述出光准直器(130)。
9.如权利要求8所述的紧凑型粗波分复用器(100)的制造方法，其特征在于，所述第一胶水(160)及第二胶水通过热固化或紫外线照射的方式固化。
10.如权利要求8所述的紧凑型粗波分复用器(100)的制造方法，其特征在于，所述定位件(150)为圆管或圆棒，所述定位件(150)与所述进光准直器(120)及所述基板(110)的承载面(111)均相切；或/及，所述定位件(150)与所述出光准直器(130)及所述基板(110)的承载面(111)均相切。
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