CN103605188B - 复用/解复用光学设备及实现光路复用/解复用的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复用/解复用光学设备及实现光路复用/解复用的方法。本发明中，设置第一楔形光学块体固定在介质体的第一侧面上，第二楔形光学块体固定在介质体上与第一侧面相对的第二侧面上，第一侧面与第二侧面形成预先设置的角度；在第一楔形光学块体的侧面上部开设入射口；沿第一楔形光学块体的上下方向，将多个相互平行的选择性波长滤波片固定在入射口下方，并使各选择性波长滤波片的中心连线呈一直线且与第一侧面平行；将多个相互平行的选择性波长滤波片沿第二楔形光学块体的上下方向固定，并使各选择性波长滤波片的中心连线呈一直线，且与第二侧面平行。应用本发明，可以提升复用/解复用光学设备的实用性。

Description

复用/解复用光学设备及实现光路复用/解复用的方法

技术领域

本发明涉及波分复用/解复用技术，尤其涉及一种复用/解复用光学设备及实现光路复用/解复用的方法。

背景技术

波分复用(WDM，Wave-lengthDivisionMultiplexing)是将两种以上不同波长的光载波信号在发送端经复用器(Multiplexer)汇合在一起，并将汇合的光载波信号耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术，不同波长的光载波信号携带有不同的信息；在接收端，由解复用器(Demultiplexer)对耦合的各种波长的光载波信号进行分离，分离出不同波长的光载波信号，然后输出至光接收机，由光接收机作进一步处理以恢复原信号。

为了有效降低复用器以及解复用器的成本，现有技术将复用器以及解复用器采用一体化设计并集成在复用/解复用光学设备中，从而通过复用/解复用光学设备，可以实现各波长的光载波信号的耦合和分离。

图1为现有复用/解复用光学设备结构示意图。参见图1，该复用/解复用光学设备包括：双面平行光学块体01以及选择性波长滤波片02。

双面平行光学块体01在平行的两侧面上，分别均匀设置有用于容置选择性波长滤波片02的凹槽；一侧面设置的凹槽与另一侧面设置的凹槽之间相隔预先设置的距离；

选择性波长滤波片02为多个，可根据实际需要进行复用或解复用的光载波信号数量确定。

以解复用为例，耦合的各波长的光载波信号(λ₁,λ₂,...,λ_n)从双面平行光学块体01中预先设置的输入端输入，在双面平行光学块体01内传输至固定在双面平行光学块体01中的第一选择性波长滤波片处，经过第一选择性波长滤波片的选择性滤波后，第一波长(λ₁)的光载波信号发生透射，从第一选择性波长滤波片的输出端输出，实现与其它波长的光载波信号的分离；其它波长(λ₂,...,λ_n)的光载波信号在第一选择性波长滤波片处发生全反射，发生全反射的光载波信号在双面平行光学块体01内传输，传输至双面平行光学块体01另一平行侧面设置的第二选择性波长滤波片处，经过第二选择性波长滤波片的选择性滤波后，第二波长(λ₂)的光载波信号发生透射，从第二选择性波长滤波片的输出端输出，实现与其它波长的光载波信号的分离，其它波长(λ₃,...,λ_n)的光载波信号在第二选择性波长滤波片处发生全反射。如此在双面平行光学块体01内往复传输，每经过一个选择性波长滤波片，可分离出一波长的光载波信号，直至将所有波长的光载波信号分离完。这样，通过在双面平行光学块体01两平行侧面设置均匀间隔的选择性波长滤波片02，使得各波长的光载波信号经过特定波长的滤波片，即选择性波长滤波片后，实现光载波信号的解复用，达到多路光载波信号传输的目的。

根据光路可逆原理，承载有各种信息的、具有不同波长的光载波信号(λ₁,λ₂,...,λ_n)分别从复用/解复用光学设备中的选择性波长滤波片处输入，最后从双面平行光学块体中预先设置的输入端输出，并在同一光纤中单向传输，从而可以实现各光载波信号的复用。

由上述可见，现有的复用/解复用光学设备，通过在双面平行光学块体中设置两组平行的选择性波长滤波片，两平行组的选择性波长滤波片之间间隔预先设置的恒定距离，由于需要在该恒定距离内设置选择性波长滤波片，而要求的恒定距离小，容易使得在双面平行光学块体中设置的选择性波长滤波片相互之间形成干涉，从而导致复用/解复用光学设备的实用性较差。

发明内容

本发明的实施例提供一种复用/解复用光学设备，提升复用/解复用光学设备的实用性。

本发明的实施例还提供一种实现光路复用/解复用的方法，提升复用/解复用光学设备的实用性。

为达到上述目的，本发明实施例提供的一种复用/解复用光学设备，该复用/解复用光学设备包括：

第一楔形光学块体、第一选择性波长滤波片组件、第二选择性波长滤波片组件、第二楔形光学块体以及介质体；

第一楔形光学块体固定在介质体的第一侧面上，第二楔形光学块体固定在介质体上与第一侧面相对的第二侧面上，第一侧面与第二侧面形成预先设置的角度；

第一楔形光学块体的第一侧面上部，开设有将多波长光载波信号射入介质体的入射口；

第一选择性波长滤波片组件包括多个相互平行的选择性波长滤波片，固定在入射口下方，固定的多个选择性波长滤波片的中心连线呈一直线，所述中心连线与第一侧面平行，固定的多个选择性波长滤波片至少从第一楔形光学块体外部延伸至第一楔形光学块体与介质体的接触面；

第二选择性波长滤波片组件包括多个相互平行的选择性波长滤波片，固定在所述第二侧面上，固定的选择性波长滤波片的中心连线呈一直线，所述中心连线与第二侧面平行，固定的多个选择性波长滤波片至少从第二楔形光学块体外部延伸至第二楔形光学块体与介质体的接触面；

第二选择性波长滤波片组件中的第一个选择性波长滤波片位于第一选择性波长滤波片组件中的第一个选择性波长滤波片上方；

经由入射口射入介质体的多波长的光载波信号，传输至设置的选择性波长滤波片时，由所述设置的选择性波长滤波片分离出一路波长的光载波信号，并对其它路波长的光载波信号进行全反射。

较佳地，所述第一选择性波长滤波片组件的中心连线、第一侧面中心线与第二选择性波长滤波片组件的中心连线位于同一平面内。

较佳地，所述第一楔形光学块体、第二楔形光学块体以及介质体采用聚酰亚胺或玻璃一体加工成型。

较佳地，所述第一楔形光学块体以及第二楔形光学块体采用聚酰亚胺或玻璃分别成型，介质体为空气管或真空管。

较佳地，进一步包括：第三楔形光学块体以及第三选择性波长滤波片组件；

第三楔形光学块体的第一侧面与第一楔形光学块体的第一侧面成钝角，第三选择性波长滤波片组件设置在第三楔形光学块体的第一侧面上，第三选择性波长滤波片组件的中心连线与第三楔形光学块体的第一侧面平行。

较佳地，所述预先设置的角度范围为大于0度小于80度。

一种实现光路复用/解复用的方法，设置第一楔形光学块体固定在介质体的第一侧面上，第二楔形光学块体固定在介质体上与第一侧面相对的第二侧面上，第一侧面与第二侧面形成预先设置的角度；在第一楔形光学块体的第一侧面上部，开设将多波长光载波信号射入介质体的入射口；将多个平行的选择性波长滤波片固定在入射口下方，并使固定的各选择性波长滤波片的中心连线呈一直线，且该中心连线与第一侧面平行；将多个平行的选择性波长滤波片固定在所述第二侧面上，并使固定的各选择性波长滤波片的中心连线呈一直线，且该中心连线与第二侧面平行；该方法包括：

经由入射口射入介质体的多波长的光载波信号，传输至设置的选择性波长滤波片时，由所述设置的选择性波长滤波片分离出一路波长的光载波信号，并对其它路波长的光载波信号进行全反射。

其中，所述预先设置的间隔距离包括入射口至第二楔形光学块体中的第一个选择性波长滤波片在所述第二楔形光学块体放置方向的距离，利用下述公式确定所述入射口至第二楔形光学块体中的第一个选择性波长滤波片在上下方向的距离：

d_A′B＝d₂tg(p-n)；

式中，d_A′B为入射口至第二楔形光学块体中的第一个选择性波长滤波片在上下方向的距离；

d₂为入射光载波信号点至第二侧面的距离；

p为第一侧面的法线与第二侧面的夹角；

n为介质体的折射角；

利用下述公式确定所述入射光载波信号点至第二侧面的距离：

d₂＝asinθ+d₁；

式中，a为楔形光学块体上表面至光载波信号入射口的距离；

θ为第一侧面与第二侧面的夹角；

d₁为楔形光学块体上表面长度。

其中，所述预先设置的间隔距离包括第二楔形光学块体中的第一个选择性波长滤波片与第二个选择性波长滤波片之间的间隔距离，利用下述公式确定所述第二楔形光学块体中的第一个选择性波长滤波片与第二个选择性波长滤波片之间的间隔距离：

$d_{BD}=\frac{d_{BC}sin2{\mathrm{\θ}}_2}{{\mathrm{cos\θ}}_3};$

式中，d_BD为第二楔形光学块体中的第一个选择性波长滤波片与第二个选择性波长滤波片之间的间隔距离；

d_BC为全反射光载波信号在介质中从第二选择性波长滤波片组件中的第一个选择性波长滤波片传输至第一选择性波长滤波片组件中的第一个选择性波长滤波片的距离；

θ₂为光载波信号经过第一选择性波长滤波片组件中的第一个选择性波长滤波片的全反射后，全反射光载波信号的反射线与第一侧面的法线形成的夹角；

θ₃为光载波信号经过第二选择性波长滤波片组件中的第二个选择性波长滤波片的全反射后，全反射光载波信号的反射线与第二侧面的法线形成的夹角；

θ₂＝90°+θ₁-p；

θ₁＝90°-p+n；

式中，θ₁为光载波信号经过第二选择性波长滤波片组件中的第一个选择性波长滤波片的全反射后，全反射光载波信号的反射线与第二侧面的法线形成的夹角；

θ₃＝90°-p+θ₂。

其中，所述预先设置的间隔距离包括第一楔形光学块体中的第一个选择性波长滤波片与第二个选择性波长滤波片之间的间隔距离，利用下述公式确定所述第一楔形光学块体中的第一个选择性波长滤波片与第二个选择性波长滤波片之间的间隔距离：

$d_{CE}=\frac{d_{CD}sin2{\mathrm{\θ}}_3}{{\mathrm{cos\θ}}_4};$

式中，d_CE为第一楔形光学块体中的第一个选择性波长滤波片与第二个选择性波长滤波片之间的间隔距离；

d_CD为全反射光载波信号在介质中从第一选择性波长滤波片组件中的第一个选择性波长滤波片传输至第二选择性波长滤波片组件中的第二个选择性波长滤波片的距离；

θ₄为光载波信号经过第一选择性波长滤波片组件中的第二个选择性波长滤波片的全反射后，全反射光载波信号的反射线与第一侧面的法线形成的夹角；

θ₄＝90°+θ₃-p；

$d_{CD}=\frac{d_{BD}{\mathrm{cos\α}}_1}{sin2{\mathrm{\θ}}_2};$

式中，α₁为光载波信号经过第二选择性波长滤波片组件中的第一个选择性波长滤波片的全反射后，全反射光载波信号的反射线与第二侧面形成的夹角。

由上述技术方案可见，本发明实施例提供的一种复用/解复用光学设备及实现光路复用/解复用的方法，通过将固定的第一选择性波长滤波片组件的中心线与第二选择性波长滤波片组件的中心线设置成预先设置的角度，使得布设的上下方向的选择性波长滤波片之间，间距逐渐加大，因而，可以有效避免上下方向的选择性波长滤波片之间的干扰，提升了复用/解复用光学设备的实用性；并通过控制光载波信号在介质体内往复传输，每经过一个选择性波长滤波片，可分离出一路波长的光载波信号，直至将所有波长的光载波信号分离完，可以实现光载波信号的解复用，达到多路光载波信号传输的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。

图1为现有复用/解复用光学设备结构示意图。

图2为本发明实施例复用/解复用光学设备结构示意图。

图3为本发明实施例一体加工成型的复用/解复用光学设备结构示意图。

图4为本发明实施例一体加工成型的复用/解复用光学设备另一结构示意图。

图5为本发明实施例介质体为空气的复用/解复用光学设备结构示意图。

图6为本发明实施例介质体为空气的复用/解复用光学设备另一结构示意图。

图7为本发明实施例复用/解复用光学设备工作原理示意图。

图8为本发明实施例实现光路复用/解复用的方法流程示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

现有的复用/解复用光学设备，通过在双面平行光学块体中设置两组平行的选择性波长滤波片，两平行组的选择性波长滤波片之间间隔预先设置的恒定距离，由于要求的恒定距离小，容易使得在双面平行光学块体中设置的选择性波长滤波片相互之间形成干涉，从而导致复用/解复用光学设备的实用性较差；而通过增加双面平行光学块体长度(即立放的光学块体左右方向)的方式，又受制于长度空间的有限，限制了其应用。

对于具有一定厚度的介质，光载波信号在介质中发生全反射传输时，在介质中发生的每一次全反射，传输距离不仅与光载波信号的入射角相关，也与反射的两介质面的角度相关。因而，本发明实施例中，考虑改变反射光载波信号的两介质面的角度，从而改变入射光载波信号与介质面的夹角，使得光载波信号在介质中的传输距离相应发生改变，增大在光学块体中设置的选择性波长滤波片相互之间的间距，避免形成干涉，提升复用/解复用光学设备的实用性。

图2为本发明实施例复用/解复用光学设备结构示意图。参见图2，该复用/解复用光学设备的立放方向为上下方向，左右方向为水平方向，包括：第一楔形光学块体21、第一选择性波长滤波片组件22、第二选择性波长滤波片组件23、第二楔形光学块体24以及介质体25。

第一楔形光学块体21固定在介质体25的第一侧面上，第二楔形光学块体24固定在介质体25上与第一侧面相对的第二侧面上，第一侧面与第二侧面形成预先设置的角度；

本发明实施例中，较佳地，第二侧面为竖直面，第一侧面为斜面。

第一楔形光学块体21的侧面上部，开设有将多波长的光载波信号射入介质体25的入射口；

本发明实施例中，入射口为一个具有多波长的混合光载波信号的入射光口。

第一选择性波长滤波片组件22包括多个选择性波长滤波片，沿第一楔形光学块体21的上下方向，固定在入射口下方的第一楔形光学块体21中，固定的各选择性波长滤波片相互平行，各选择性波长滤波片的中心连线呈一直线，并与第一侧面平行，固定的选择性波长滤波片至少从第一楔形光学块体21外部延伸至第一楔形光学块体21与介质体25的接触面；

第二选择性波长滤波片组件23包括多个选择性波长滤波片，沿第二楔形光学块体24的上下方向固定在第二楔形光学块体24中，固定的各选择性波长滤波片相互平行，各选择性波长滤波片的中心连线呈一直线，并与第二侧面平行，固定的选择性波长滤波片至少从第二楔形光学块体24外部延伸至第二楔形光学块体24与介质体25的接触面；

第二选择性波长滤波片组件23中的第一个选择性波长滤波片位于第一选择性波长滤波片组件22中的第一个选择性波长滤波片上方。

本发明实施例中，相对的两侧面是指介质体的前后侧面或左右侧面。

较佳地，第一选择性波长滤波片组滤波片组件22的中心连线、第一侧面中心线与第二选择性波长滤波片组滤波片组件23的中心连线位于同一平面内。

实际应用中，选择性波长滤波片可以是包括各波段的滤波片，例如，ITUC-bandDWDM100GHzgrid192.2THz，192.3THz波段，滤波片可以实现光载波信号的分波、合波。

固定在楔形光学块体内的选择性波长滤波片数量可根据实际需要进行复用或解复用的光载波信号路数确定。每一选择性波长滤波片对应一路光载波信号，且选择性波长滤波片的参数根据需要滤波的光载波信号设置。关于选择性波长滤波片的结构及其工作原理，为公知技术，在此略去详述。

本发明实施例中，第一楔形光学块体21、第二楔形光学块体24以及介质体25可以采用一体加工成型，材料可以为聚酰亚胺、玻璃等。当然，实际应用中，第一楔形光学块体21以及第二楔形光学块体24可以采用聚酰亚胺、玻璃等材料分别成型，介质体25为空气管或真空管。

图3为本发明实施例一体加工成型的复用/解复用光学设备结构示意图。参见图3，包括：楔形光学块体31、第一选择性波长滤波片组件22以及第二选择性波长滤波片组件23。

第一选择性波长滤波片组件22设置在楔形光学块体31的一斜面侧面上，第二选择性波长滤波片组件23设置在与楔形光学块体31的一斜面侧面相对的另一侧面上。形成的中心连线分别是oo1以及o2o3。

图4为本发明实施例一体加工成型的复用/解复用光学设备另一结构示意图。参见图4，包括：第一楔形光学块体41、第一选择性波长滤波片组件42、第二选择性波长滤波片组件43、第二楔形光学块体44、第三选择性波长滤波片组件45以及第四选择性波长滤波片组件46。

第二楔形光学块体44位于第一楔形光学块体41下方，第一楔形光学块体41的第二侧面与第二楔形光学块体44的第二侧面在同一平面内；第一楔形光学块体41的第一侧面与第二楔形光学块体44的第一侧面相交；

第一选择性波长滤波片组件42设置在第一楔形光学块体41的第一侧面上，第一选择性波长滤波片组件42的中心连线与第一侧面平行，第二选择性波长滤波片组件43设置在第一楔形光学块体41的第二侧面上，第二选择性波长滤波片组件43的中心连线与第二侧面平行；

第三选择性波长滤波片组件45设置在第二楔形光学块体44的第一侧面上，第三选择性波长滤波片组件45的中心连线与第二楔形光学块体44的第一侧面平行，第四选择性波长滤波片组件46设置在第二楔形光学块体44的第二侧面上，第四选择性波长滤波片组件46的中心连线与第二楔形光学块体44的第二侧面平行。

图5为本发明实施例介质体为空气的复用/解复用光学设备结构示意图。参见图5，包括：第一选择性波长滤波片组件22以及第二选择性波长滤波片组件23。

第一选择性波长滤波片组件22设置在一斜侧面上，第二选择性波长滤波片组件23设置在竖直侧面上。

图6为本发明实施例介质体为空气的复用/解复用光学设备另一结构示意图。参见图6，包括：第一选择性波长滤波片组件61、第二选择性波长滤波片组件62、第三选择性波长滤波片组件63以及第四选择性波长滤波片组件64。

第三选择性波长滤波片组件63位于第一选择性波长滤波片组件61下方，第四选择性波长滤波片组件64位于第二选择性波长滤波片组件62下方，第一选择性波长滤波片组件61与第三选择性波长滤波片组件63成钝角，第四选择性波长滤波片组件64与第二选择性波长滤波片组件62位于同一平面内；

第一选择性波长滤波片组件61的中心连线为一直线，第三选择性波长滤波片组件63的中心连线为一直线。

较佳地，第一楔形光学块体21以及第二楔形光学块体24设置为薄块体，在每一薄块体内，沿级联光路方向(上下方向)，开设用于容置选择性波长滤波片的多个通孔，孔之间形成有规则的间距，各具有确定波长的选择性波长滤波片通过粘接方式固定在通孔中，并延伸出或平齐两端的通孔面，使得光载波信号可以在空气或者真空中传播。

本发明实施例中，将介质体25的折射率设置为1～2.5。其中，1为介质体25内的光路传输通道为空气或真空对应的折射率。较佳地，对应于1550nm的波长，介质体25的折射率可以设置为1.43。

实际应用中，介质体25可以设置为一侧面与相对的另一侧面呈角度的四边形块体，也可以设置为对称五边形块体。还可以根据实际需要，设置为其它多边形块体，只要保障第一选择性波长滤波片组件与第二选择性波长滤波片组件形成预先设置的角度即可。

本发明实施例中，预先设置的角度范围可以为0°～80°。即用于光路光载波信号反射、透射的平面(第一侧面与第二侧面)之间的夹角范围为0°～80°(不包含0°)。

实际应用中，也可以在楔形光学块体(第一楔形光学块体21以及第二楔形光学块体24)内设置多组选择性波长滤波片组件，多组选择性波长滤波片组件中的每个选择性波长滤波片对应的选择性波长滤波片光口具有相同或相似的功能，根据实际设置，对特定波长范围的光载波信号进行滤波。也就是说，特定波长范围内的光载波信号可以透过楔形光学块体内一侧设置的该选择性波长滤波片光口，从复用/解复用光学设备输出；而在特定波长范围外的其他波长的光载波信号，则被该选择性波长滤波片光口反射，再次进入楔形光学块体内传输，从而到达楔形光学块体内相对的另一侧设置的选择性波长滤波片光口，如此循环，每经过一选择性波长滤波片光口，输出一光载波信号。

本发明实施例中，通过在包括第一楔形光学块体以及第二楔形光学块体的楔形光学块体内设置两组选择性波长滤波片组件，一方面，可以实现将多波长的混合光载波信号解复用或滤波，经过解复用或滤波得到的光载波信号，输入预先设置的波段/通道，从而可以根据实际需要，对特定波段的光载波信号进行筛选；另一方面，可以通过光路的逆光路，将相应波段/通道的光载波信号进行复用或合波，使得多个不同波段/通道的光载波信号复用形成一路多波长的混合光载波信号。从而使得选择性波长滤波片不仅能够实现单路通信波长的光载波信号透射，反射其他路通信波长的光载波信号，也可根据需要，实现多路通信波段的光载波信号滤波和其余波段的光载波信号反射。对比现有各侧面相互平行的长方块体设计，本发明实施例中，采用一侧面与相对的另一侧面呈预设角度的楔形光学块体，还有对称五边形块体，这样，一侧面用于对齐固定选择性波长滤波片，成角度的另一侧面利于缩短光学块体长度，实现有限长度空间下的选择性波长滤波片及光探测器疏密间隔排列，提升了复用/解复用光学设备的实用性。预先设置的角度可以使得光载波信号在传输过程中，不会在楔形光学块体内发生全反射。

图7为本发明实施例复用/解复用光学设备工作原理示意图。参见图7，本发明实施例中，A为入射口，B为第二选择性波长滤波片组件中的第一选择性波长滤波片，C为第一选择性波长滤波片组件中的第一选择性波长滤波片，D为第二选择性波长滤波片组件中的第二选择性波长滤波片，E为第一选择性波长滤波片组件中的第二选择性波长滤波片，如此类推。

设楔形光学块体的第一侧面与第二侧面的夹角为θ，即AC与BD形成的夹角为θ；楔形光学块体上表面长度为d₁，上表面至光载波信号入射口A的距离为a，入射的光载波信号与入射面法线的夹角为m，楔形光学块体内介质对应的折射角为n。

设经过第二选择性波长滤波片组件中的第i个选择性波长滤波片的全反射后，全反射光载波信号的反射线与第二侧面(BD面)形成的夹角为α_i；该全反射光载波信号的反射线与第二侧面(BD面)的法线形成的夹角为θ_2i-1，该全反射光载波信号经过第一选择性波长滤波片组件中的第i个选择性波长滤波片的全反射后，全反射光载波信号的反射线与第一侧面(AC面)的法线形成的夹角为θ_2i。其中，i为自然数。

设第一侧面(AC面)的法线与第二侧面(BD面)的夹角为p，具有：

p+θ＝90°，n+θ＝θ₁，即：p＝90°-θ；θ₁＝90°-p+n。

令n＝θ₀，则θ₁＝90°-p+θ₀。

α₁＝90°-θ₁。

在三角形BCB′中，具有如下关系：

θ₂＝∠BCB′＝180°-α₁-p＝90°+θ₁-p

在三角形B′CD中，具有如下关系：

θ₃＝90°-∠CDB′

∠CDB′＝p-θ₂

因而，θ₃＝90°-p+θ₂。

α₂＝90°-θ₃。

同理，在三角形DED′中，按照与三角形BCB′相类似的关系，具有如下关系：

θ₄＝∠DED′＝180°-α₂-p＝90°+θ₃-p

同理，在三角形FED′中，按照与三角形B′CD相类似的关系，具有如下关系：

θ₅＝90°-∠EFD′

∠EFD′＝p-θ₄

因而，θ₅＝90°-p+θ₄。

α₃＝90°-θ₅。

……

如此类推，可得到：

α_i＝90°-θ_2i-1；

θ_i＝90°+θ_i-1-p。

入射光载波信号点至第二侧面的距离计算公式为：

d₂＝asinθ+d₁

式中，d₂为入射光载波信号点至第二侧面的距离。

这样，在三角形ABA′中，入射光载波信号在介质中的传输距离，即直线AB的距离可通过下式计算：

$d_{AB}=\frac{d_2}{cos(p-n)}$

式中，d_AB为入射光载波信号在介质中的传输距离。

在三角形ABC中，根据正弦定理，满足如下公式：

$\frac{d_{AB}}{{\mathrm{cos\θ}}_2}=\frac{d_{AC}}{\sin 2{\mathrm{\θ}}_1}=\frac{d_{BC}}{cos(2{\mathrm{\θ}}_1-{\mathrm{\θ}}_2)}$

式中，d_AC为入射光载波信号点与第一选择性波长滤波片组件中的第一个选择性波长滤波片的距离，即直线AC的距离；

d_BC为全反射光载波信号在介质中从第二选择性波长滤波片组件中的第一个选择性波长滤波片传输至第一选择性波长滤波片组件中的第一个选择性波长滤波片的距离，即直线BC的距离。

由于θ₁,θ₂,d_AB为已知量，因而，通过上述正弦定理公式，可得到d_AC以及d_BC的长度，即直线BC和AC的长度。

同理，对于三角形BCD，应用正弦定理，有：

$\frac{d_{BC}}{{\mathrm{cos\θ}}_3}=\frac{d_{BD}}{\sin 2{\mathrm{\θ}}_2}=\frac{d_{CD}}{{\mathrm{cos\α}}_1}$

式中，d_BD为第二选择性波长滤波片组件中的第一个选择性波长滤波片与第二个选择性波长滤波片的距离，即直线BD的距离；

d_CD为全反射光载波信号在介质中从第一选择性波长滤波片组件中的第一个选择性波长滤波片传输至第二选择性波长滤波片组件中的第二个选择性波长滤波片的距离，即直线CD的距离。

由于θ₂,θ₃,α₁,d_BC为已知量，因而，通过上述正弦定理公式，可得到d_BD以及d_CD的长度，即直线BD和CD的长度。

相应地，对于三角形CDE，应用正弦定理，有：

$\frac{d_{CD}}{{\mathrm{cos\θ}}_4}=\frac{d_{CE}}{\sin 2{\mathrm{\θ}}_3}=\frac{d_{DE}}{cos(2{\mathrm{\θ}}_3-{\mathrm{\θ}}_4)}$

式中，d_CE为第一选择性波长滤波片组件中的第一个选择性波长滤波片与第二个选择性波长滤波片的距离，即直线CE的距离；

d_DE为全反射光载波信号在介质中从第二选择性波长滤波片组件中的第二个选择性波长滤波片传输至第一选择性波长滤波片组件中的第二个选择性波长滤波片的距离，即直线DE的距离。

由于θ₃,θ₄,d_CD为已知量，因而，通过上述正弦定理公式，可得到d_CE以及d_DE的长度，即直线CE和DE的长度。

相应地，对于三角形DEF，应用正弦定理，有：

$\frac{d_{DE}}{{\mathrm{cos\θ}}_5}=\frac{d_{DF}}{\sin 2{\mathrm{\θ}}_4}=\frac{d_{EF}}{{\mathrm{cos\α}}_2}$

式中，d_DF为第二选择性波长滤波片组件中的第二个选择性波长滤波片与第三个选择性波长滤波片的距离，即直线DF的距离；

d_EF为全反射光载波信号在介质中从第一选择性波长滤波片组件中的第二个选择性波长滤波片传输至第二选择性波长滤波片组件中的第三个选择性波长滤波片的距离，即直线EF的距离。

由于θ₄,θ₅,α₂,d_DE为已知量，因而，通过上述正弦定理公式，可得到d_DF以及d_EF的长度，即直线DF和EF的长度。

这样，依据与上述相类似的方法，可以得到第一选择性波长滤波片组件中的各选择性波长滤波片之间的距离、第二选择性波长滤波片组件中的各选择性波长滤波片之间的距离、以及，入射光载波信号与第二选择性波长滤波片组件中的第一个选择性波长滤波片之间的距离。

本发明实施例中，对于入射口处的入射光载波信号，要求发生全内反射，因而，要求：m>n。

由光路可逆原理，可分别将对应不同光口入射的相邻波段的光载波信号经过相应光路后汇集一起，形成复用。

本发明实施例中，以解复用为例，耦合的各波长的光载波信号(λ₁,λ₂,…,λ_n)从第一楔形光学块体中预先设置的入射口输入介质体，并经由介质体传输至固定在第二楔形光学块体的第二选择性波长滤波片组件中的第一个选择性波长滤波片，经过该第一个选择性波长滤波片的选择性滤波后，第一波长(λ₁)的光载波信号发生透射，从该第一选择性波长滤波片的输出端输出，实现与其它波长的光载波信号的分离。其它波长(λ₂,…,λ_n)的光载波信号在该第一选择性波长滤波片处发生全反射，发生全反射的光载波信号在介质体内传输，传输至固定在第一楔形光学块体的第一选择性波长滤波片组件中的第一个选择性波长滤波片，经过第一选择性波长滤波片组件中的第一个选择性波长滤波片的选择性滤波后，第二波长(λ₂)的光载波信号发生透射，从第一选择性波长滤波片组件中的第一个选择性波长滤波片的输出端输出，实现与其它波长的光载波信号的分离，其它波长(λ₃,…,λ_n)的光载波信号在第一选择性波长滤波片组件中的第一个选择性波长滤波片发生全反射。这样，通过控制光载波信号在介质体内往复传输，每经过一个选择性波长滤波片，可分离出一路波长的光载波信号，直至将所有波长的光载波信号分离完，从而使得各波长的光载波信号经过特定波长的选择性波长滤波片，可以实现光载波信号的解复用，达到多路光载波信号传输的目的。

根据光路可逆原理，承载有各种信息的、具有不同波长的光载波信号(λ₁,λ₂,…,λ_n)分别从复用/解复用光学设备中的每一选择性波长滤波片处输入，最后从第一楔形光学块体中预先设置的入射口输出，可以实现多路光载波信号在同一光纤中单向传输，从而可以实现各路光载波信号的复用。

本发明实施例中，由于固定的第一选择性波长滤波片组件的中心线与第二选择性波长滤波片组件的中心线成预先设置的角度，因而，在布设的上下选择性波长滤波片之间，间距逐渐加大，因而，可以有效避免上下选择性波长滤波片之间的干扰，提升了复用/解复用光学设备的实用性。

图8为本发明实施例实现光路复用/解复用的方法流程示意图。参见图8，该流程包括：

步骤801，设置第一楔形光学块体固定在介质体的第一侧面上，第二楔形光学块体固定在介质体上与第一侧面相对的第二侧面上，第一侧面与第二侧面形成预先设置的角度；

本步骤中，通过复用/解复用光学设备实现光路的复用/解复用。

步骤802，在第一楔形光学块体的侧面上部，开设将多波长的光载波信号射入介质体的入射口；

步骤803，沿第一楔形光学块体的上下方向，将多个选择性波长滤波片固定在入射口下方，固定的各选择性波长滤波片相互平行，并使固定的各选择性波长滤波片的中心连线呈一直线且与第一侧面平行；

本步骤中，在第一楔形光学块体内固定的选择性波长滤波片至少从第一楔形光学块体外部延伸至第一楔形光学块体与介质体的接触面。

本发明实施例中，复用/解复用光学设备包括：第一楔形光学块体、第二楔形光学块体、介质体、设置在第一楔形光学块体中的多个选择性波长滤波片以及设置在第二楔形光学块体中的多个选择性波长滤波片。

较佳地，第二侧面为竖直面，第一侧面为斜面。预先设置的角度范围可以为0°～80°。

步骤804，将多个选择性波长滤波片沿第二楔形光学块体的上下方向固定，固定的各选择性波长滤波片相互平行，并使固定的各选择性波长滤波片的中心连线呈一直线，且与第二侧面平行；

本步骤中，在第二楔形光学块体内固定的选择性波长滤波片至少从第二楔形光学块体外部延伸至第二楔形光学块体与介质体的接触面。

所应说明的是，步骤803与步骤804并没有先后之分，步骤804也可以在步骤803之前执行，也可与步骤803同时执行。

步骤805，设置第二楔形光学块体中的第一个选择性波长滤波片位于第一楔形光学块体中的第一个选择性波长滤波片上方，各选择性波长滤波片按照预先设置的间隔距离设置；

本步骤中，第一楔形光学块体中的多个选择性波长滤波片的中心连线、第一侧面中心线与第二楔形光学块体中的多个选择性波长滤波片的中心连线位于同一平面内。

预先设置的间隔距离的计算公式如下：

d_A′B＝d₂tg(p-n)

式中，d_A′B为入射口至第二楔形光学块体中的第一个选择性波长滤波片在上下方向的距离；

d₂为入射光载波信号点至第二侧面的距离；

p为第一侧面的法线与第二侧面的夹角；

n为介质体的折射角。

入射光载波信号点至第二侧面的距离计算公式为：

d₂＝asinθ+d₁

式中，a为楔形光学块体上表面至光载波信号入射口的距离；

θ为第一侧面与第二侧面的夹角；

d₁为楔形光学块体上表面长度。

第二楔形光学块体中的第一个选择性波长滤波片与第二个选择性波长滤波片之间的间隔距离的计算公式为：

$d_{BD}=\frac{d_{BC}sin2{\mathrm{\θ}}_2}{{\mathrm{cos\θ}}_3}$

式中，d_BD为第二选择性波长滤波片组件中的第一个选择性波长滤波片与第二个选择性波长滤波片的距离，即第二楔形光学块体中的第一个选择性波长滤波片与第二个选择性波长滤波片之间的间隔距离；

d_BC为全反射光载波信号在介质中从第二选择性波长滤波片组件中的第一个选择性波长滤波片传输至第一选择性波长滤波片组件中的第一个选择性波长滤波片的距离；

θ₂为光载波信号经过第一选择性波长滤波片组件中的第一个选择性波长滤波片的全反射后，全反射光载波信号的反射线与第一侧面的法线形成的夹角；

θ₃为光载波信号经过第二选择性波长滤波片组件中的第二个选择性波长滤波片的全反射后，全反射光载波信号的反射线与第二侧面的法线形成的夹角。

θ₂＝90°+θ₁-p；

θ₁＝90°-p+n。

式中，θ₁为光载波信号经过第二选择性波长滤波片组件中的第一个选择性波长滤波片的全反射后，全反射光载波信号的反射线与第二侧面的法线形成的夹角。

θ₃＝90°-p+θ₂。

第一楔形光学块体中的第一个选择性波长滤波片与第二个选择性波长滤波片之间的间隔距离的计算公式为：

$d_{CE}=\frac{d_{CD}sin2{\mathrm{\θ}}_3}{{\mathrm{cos\θ}}_4}$

式中，d_CE为第一选择性波长滤波片组件中的第一个选择性波长滤波片与第二个选择性波长滤波片的距离，即第一楔形光学块体中的第一个选择性波长滤波片与第二个选择性波长滤波片之间的间隔距离；

d_CD为全反射光载波信号在介质中从第一选择性波长滤波片组件中的第一个选择性波长滤波片传输至第二选择性波长滤波片组件中的第二个选择性波长滤波片的距离；

θ₄为光载波信号经过第一选择性波长滤波片组件中的第二个选择性波长滤波片的全反射后，全反射光载波信号的反射线与第一侧面的法线形成的夹角。

θ₄＝90°+θ₃-p；

$d_{CD}=\frac{d_{BD}{\mathrm{cos\α}}_1}{sin2{\mathrm{\θ}}_2};$

式中，α₁为光载波信号经过第二选择性波长滤波片组件中的第一个选择性波长滤波片的全反射后，全反射光载波信号的反射线与第二侧面形成的夹角。

第二楔形光学块体中的第二个选择性波长滤波片与第三个选择性波长滤波片之间的间隔距离的计算公式为：

$d_{DF}=\frac{d_{DE}sin2{\mathrm{\θ}}_4}{{\mathrm{cos\θ}}_5}$

式中，d_DF为第二选择性波长滤波片组件中的第二个选择性波长滤波片与第三个选择性波长滤波片的距离，即第二楔形光学块体中的第二个选择性波长滤波片与第三个选择性波长滤波片之间的间隔距离；

d_DE为全反射光载波信号在介质中从第二选择性波长滤波片组件中的第二个选择性波长滤波片传输至第一选择性波长滤波片组件中的第二个选择性波长滤波片的距离；

θ₅为光载波信号经过第二选择性波长滤波片组件中的第三个选择性波长滤波片的全反射后，全反射光载波信号的反射线与第二侧面的法线形成的夹角。

θ₅＝90°+θ₄-p；

$d_{DE}=\frac{d_{CD}cos(2{\mathrm{\θ}}_3-{\mathrm{\θ}}_4)}{{\mathrm{cos\θ}}_4}.$

步骤806，经由入射口射入介质体的多波长的光载波信号，传输至设置的选择性波长滤波片时，由所述设置的选择性波长滤波片分离出一路波长的光载波信号，并对其它路波长的光载波信号进行全反射。

显然，本领域技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种复用/解复用光学设备，其特征在于，该复用/解复用光学设备包括：第一楔形光学块体、第一选择性波长滤波片组件、第二选择性波长滤波片组件、第二楔形光学块体以及介质体；

第一楔形光学块体固定在介质体的第一侧面上，第二楔形光学块体固定在介质体上与第一侧面相对的第二侧面上，第一侧面与第二侧面形成预先设置的角度；

第一楔形光学块体的第一侧面上部，开设有将多波长光载波信号射入介质体的入射口；

第一选择性波长滤波片组件包括多个相互平行的选择性波长滤波片，固定在入射口下方，固定的多个选择性波长滤波片的中心连线呈一直线，所述中心连线与第一侧面平行，固定的多个选择性波长滤波片至少从第一楔形光学块体外部延伸至第一楔形光学块体与介质体的接触面；

第二选择性波长滤波片组件包括多个相互平行的选择性波长滤波片，固定在所述第二侧面上，固定的选择性波长滤波片的中心连线呈一直线，所述中心连线与第二侧面平行，固定的多个选择性波长滤波片至少从第二楔形光学块体外部延伸至第二楔形光学块体与介质体的接触面；

第二选择性波长滤波片组件中的第一个选择性波长滤波片位于第一选择性波长滤波片组件中的第一个选择性波长滤波片上方；

经由入射口射入介质体的多波长的光载波信号，传输至设置的选择性波长滤波片时，由所述设置的选择性波长滤波片分离出一路波长的光载波信号，并对其它路波长的光载波信号进行全反射；

所述预先设置的角度范围为大于0度小于80度；所述介质体为空气管或真空管；

所述设备进一步包括：第三楔形光学块体以及第三选择性波长滤波片组件；

第三楔形光学块体的第一侧面与第一楔形光学块体的第一侧面成钝角，第三选择性波长滤波片组件设置在第三楔形光学块体的第一侧面上，第三选择性波长滤波片组件的中心连线与第三楔形光学块体的第一侧面平行。

2.根据权利要求1所述的复用/解复用光学设备，其特征在于，所述第一选择性波长滤波片组件的中心连线、第一侧面中心线与第二选择性波长滤波片组件的中心连线位于同一平面内。

3.根据权利要求2所述的复用/解复用光学设备，其特征在于，所述第一楔形光学块体、第二楔形光学块体以及介质体采用聚酰亚胺或玻璃一体加工成型。

4.根据权利要求2所述的复用/解复用光学设备，其特征在于，所述第一楔形光学块体以及第二楔形光学块体采用聚酰亚胺或玻璃分别成型。

5.一种实现光路复用/解复用的方法，其特征在于，设置第一楔形光学块体固定在介质体的第一侧面上，第二楔形光学块体固定在介质体上与第一侧面相对的第二侧面上，第一侧面与第二侧面形成预先设置的角度；在第一楔形光学块体的第一侧面上部，开设将多波长光载波信号射入介质体的入射口；将多个平行的选择性波长滤波片固定在入射口下方，并使固定的各选择性波长滤波片的中心连线呈一直线，且该中心连线与第一侧面平行；将多个平行的选择性波长滤波片固定在所述第二侧面上，并使固定的各选择性波长滤波片的中心连线呈一直线，且该中心连线与第二侧面平行；该方法包括：

经由入射口射入介质体的多波长的光载波信号，传输至设置的选择性波长滤波片时，由所述设置的选择性波长滤波片分离出一路波长的光载波信号，并对其它路波长的光载波信号进行全反射；

所述预先设置的角度范围为大于0度小于80度；所述介质体为空气管或真空管；

所述方法进一步包括：设置第三楔形光学块体以及第三选择性波长滤波片组件；

第三楔形光学块体的第一侧面与第一楔形光学块体的第一侧面成钝角，第三选择性波长滤波片组件设置在第三楔形光学块体的第一侧面上，第三选择性波长滤波片组件的中心连线与第三楔形光学块体的第一侧面平行。