CN103901548B - 光学器件和光组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光学器件和光组件，光学器件包括：二维光纤阵列和补偿块；二维光纤阵列的端面被整体斜抛；二维光纤阵列的一端面被整体斜抛；补偿块设置在二维光纤阵列和另一光学器件之间；任意两束光经过二维光纤阵列的被斜抛后的一端面射出的光相互平行入射到补偿块的一端面，经过补偿块的另一端面折射后平行射到另一光学器件的一端面，并且，第一入射光束从二维光纤阵列的被斜抛的一端面射出，经过补偿块，到达另一光学器件的一端面之间的距离λ1与第二入射光束从二维光纤阵列的被斜抛的一端面射出，经过补偿块，到达另一光学器件的一端面之间的距离λ2相等。本发明提供的光学器件和光组件工艺简单和生产成本较低，便于批量生产。

Description

光学器件和光组件
技术领域
本发明涉及通信技术，尤其涉及一种光学器件和光组件。
背景技术
随着光通信技术的发展，在光交换、动态光分插复用（reconfigurableoptical add/drop multiplexer，简称ROADM）和在线监控等领域，对大容量高性能光开关的需求日益增强。但由于目前光开关中的重要组件二维光纤阵列(Fiber Array，简称FA)的关键参数回波损耗或回损（Return Loss，简称RL）一般仅能达到30dB～40dB，造成系统中噪音偏大，限制了光开关的应用范围。
目前，主要通过以下方法提高二维FA的RL。平抛FA端面，在FA与待组合元器件（如光学玻璃）之间填充与光纤折射率一致的匹配液。采用这种方法设计的二维FA的RL可以达到60dB以上。但是，很难获得折射率与光纤的折射率完全匹配的材料；并且，将匹配液有效封装在两者之间的难度极高，成本高，难以实现规模化生产。
发明内容
本发明提供一种光学器件和光组件，用于提高二维FA的RL同时降低工艺难度和生产成本。
第一方面，本发明提供的一种光学器件包括：二维光纤阵列和补偿块；
所述二维光纤阵列的一端面被整体斜抛；所述补偿块设置在所述二维光纤阵列和另一光学器件之间；
任意两束光经过所述二维光纤阵列的被斜抛后的一端面射出的光相互平行入射到所述补偿块的一端面，经过所述补偿块的另一端面折射后平行射到所述另一光学器件的一端面，并且，第一入射光束从所述二维光纤阵列的被斜抛的一端面射出，经过所述补偿块，到达所述另一光学器件的一端面之间的距离λ1与第二入射光束从所述二维光纤阵列的被斜抛的一端面射出，经过所述补偿块，到达所述另一光学器件的一端面之间的距离λ2相等。
结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，任意一束光从所述二维光纤阵列的被斜抛的一端面射出，经过所述补偿块，到达所述另一光学器件的一端面之间的距离λ通过λ=L1+(L2/n)+L3计算获得；其中，L1为所述二维光纤阵列的被斜抛的一端面的任意一条出射光束从所述被斜抛的一端面入射到所述补偿块的一端面的距离，L2为所述一条出射光束在所述补偿块内穿过的距离，L3为所述一条出射光束从所述补偿块的另一端面入射到所述另一光学器件的距离，n为所述补偿块的折射率。
结合第一方面，或，第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述补偿块为一种光学器件，所述补偿块的形状为楔形。
结合第一方面，或，第一方面的第一种和第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述二维光纤阵列的端面镀有增透膜。
结合第一方面，或，第一方面的第一种至第三种可能的实现方式中，在第四种可能的实现方式中，所述二维光纤阵列的端面被整体斜抛8度。
本发明提供的光学器件中二维光纤阵列的端面被整体斜抛，并且二维光纤阵列与另一光学器件之间设置有补偿块，减少了被反射回二维光纤阵列的光束，因此，有效改善了光学器件中二维光纤阵列的回损，回损可以达到60dB以上，本发明提供的光学器件工艺简单和生产成本较低，便于批量生产。
第二方面，本发明提供一种光组件，包括：二维光纤阵列、补偿块和光学器件；
其中，所述二维光纤阵列的一端面被整体斜抛；所述补偿块设置在所述二维光纤阵列和所述光学器件之间；
任意两束光经过所述二维光纤阵列的被斜抛后的一端面射出的光相互平行入射到所述补偿块的一端面，经过所述补偿块的另一端面折射后平行射到所述光学器件的一端面，并且，第一入射光束从所述二维光纤阵列的被斜抛的一端面射出，经过所述补偿块，到达所述光学器件的一端面之间的距离λ1与第二入射光束从所述二维光纤阵列的被斜抛的一端面射出，经过所述补偿块，到达所述光学器件的一端面之间的距离λ2相等。
结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，任意一束光从所述二维光纤阵列的被斜抛的一端面射出，经过所述补偿块，到达所述光学器件的一端面之间的距离λ通过λ=L1+(L2/n)+L3计算获得；其中，L1为所述二维光纤阵列的被斜抛的一端面的任意一条出射光束从所述被斜抛的一端面入射到所述补偿块的一端面的距离，L2为所述一条出射光束在所述补偿块内穿过的距离，L3为所述一条出射光束从所述补偿块的另一端面入射到所述光学器件的距离，n为所述补偿块的折射率。
结合第二方面，或者，第二方面的第一种可能实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述光学器件偏转后的中心光轴与所述光学器件的原中心光轴的有一定的夹角α，所述夹角α的大小与所述补偿块的出射光与所述二维光纤阵列的中心光轴的夹角的大小相同。
结合第二方面，或者，第二方面的第一种和第二种可能实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述补偿块为一种光学器件，所述补偿块的形状为楔形。
结合第二方面，或者，第二方面的第一种至第三种可能实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述二维光纤阵列的端面镀有增透膜。
本发明提供的光组件中二维光纤阵列的端面被整体斜抛，并且二维光纤阵列与光组件中光学器件之间设置有补偿块，减少了被反射回二维光纤阵列的光束，因此，有效改善了光组件中二维光纤阵列的回损，回损可以达到60dB以上，本发明提供的光组件工艺简单和生产成本较低，便于批量生产。
附图说明
图1为本发明提供的一种光学器件结构示意图；
图2为计算λ时依据的各参数示意图；
图3为本发明提供的一种光组件结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明提供的一种光学器件结构示意图。如图1所示，本发明提供的光学器件包括：二维光纤阵列11和补偿块12。
二维光纤阵列11的端面被整体斜抛。而不是将每层光纤单独抛出角度，因此降低了工艺难度。理论上，端面被斜抛的角度越大，回损越大，为了同时兼顾耦合效率，建议将二维光纤阵列11的端面整体斜抛8度。
二维光纤阵列11的端面被斜抛后，会减少从二维光纤阵列的端面射出的光束被反射回端面的光束量，从而改善了从二维光纤阵列的端面的出射光束的回损。但斜抛后各层光纤与另一光学器件13的光程不一致，导致光学性能恶化；因此为了有效减少被反射回二维光纤阵列11的光束并保持光学性能，本实施例在二维光纤阵列和另一光学器件13之间增加了补偿块12。另一光学器件13可以是透镜或准则器等。
二维光纤阵列的端面的出射光射到补偿块的斜面后，被反射回端面的光束进一步得到了减少，从而有效改善了二维光纤阵列11的回耗。补偿块采用的光学玻璃的折射率越高，补偿块的体积越小，补偿块的厚度越薄。补偿块的形状可以是楔形，进一步可以是直角梯形。
为使二维光纤阵列11的光学性能不受影响，二维光纤阵列11与补偿块12的位置关系和补偿块的形状需满足以下条件：
任意两束光经过所述二维光纤阵列11的被斜抛后的一端面射出的光相互平行入射到所述补偿块12的一端面，经过所述补偿块12的另一端面折射后平行射到所述另一光学器件13的一端面。也就是说，二维光纤阵列输出的光束经所述补偿块折射后的中心光线相互平行。
并且，第一入射光束从所述二维光纤阵列11的被斜抛的一端面射出，经过所述补偿块，到达所述另一光器件的一端面之间的距离λ1与第二入射光束从所述二维光纤阵列11的被斜抛的一端面射出，经过所述补偿块12，到达所述另一光学器件13的一端面之间的距离λ2相等。
进一步，任意一束光从所述二维光纤阵列的被斜抛的一端面射出，经过所述补偿块12，到达所述另一光学器件13的一端面之间的距离λ通过λ=L1+(L2/n)+L3计算获得。如图2所示，L1为所述二维光纤阵列的被斜抛的一端面的任意一条出射光束从所述被斜抛的一端面入射到所述补偿块的一端面的距离；L2为所述一条出射光束在所述补偿块内穿过的距离，从补偿块的一端面入射到补偿块的另一端面射出之间的距离。L3为所述一条出射光束从所述补偿块的另一端面入射到所述另一光学器件13的距离，n为所述补偿块的折射率。
根据以上条件，结合补偿块采用的材料，可计算出补偿块与所述二维光纤阵列的相对位置L、所述补偿块的上底长度d以及所述补偿块的下底与斜边的夹角θ。
本发明提供的光学器件中二维光纤阵列的端面被整体斜抛，并且二维光纤阵列与另一光学器件之间设置有补偿块，减少了被反射回二维光纤阵列的光束，因此，有效改善了光学器件中二维光纤阵列的回损，回损可以达到60dB以上，本发明提供的光学器件工艺简单和生产成本较低，便于批量生产。
在上述实施例的基础上，为了进一步改善二维光纤阵列11的回损，对斜抛后的二维光纤阵列11的端面进行研磨后，在二维光纤阵列11的端面上镀增透膜，减少了从补偿块12反射回到二维光纤阵列11的端面的光束。
如图3所示，本发明还提供一种光组件，包括：二维光纤阵列21、补偿块22和光学器件23。
其中，所述二维光纤阵列的一端面被整体斜抛；为了同时兼顾耦合效率，建议将二维光纤阵列21的端面整体斜抛8度。光学器件23可以是透镜或准则器等
所述补偿块22设置在二维光纤阵列21和光学器件23之间。补偿块采用的光学玻璃的折射率越高，补偿块的体积越小，补偿块的厚度越薄。补偿块的形状可以是楔形，进一步可以是直角梯形。
任意两束光经过所述二维光纤阵列21的被斜抛后的一端面射出的光相互平行入射到所述补偿块22的一端面，经过所述补偿块22的另一端面折射后平行射到光学器件23的一端面。也就是说，二维光纤阵列输出的光束经所述补偿块折射后的中心光线相互平行。
并且，第一入射光束从所述二维光纤阵列21的被斜抛的一端面射出，经过所述补偿块，到达所述另一光器件的一端面之间的距离λ1与第二入射光束从所述二维光纤阵列21的被斜抛的一端面射出，经过所述补偿块22，到达光学器件23的一端面之间的距离λ2相等。
进一步，任意一束光从所述二维光纤阵列的被斜抛的一端面射出，经过所述补偿块22，到达光学器件23的一端面之间的距离λ通过λ=L1+(L2/n)+L3计算获得。如图2所示，L1为所述二维光纤阵列的被斜抛的一端面的任意一条出射光束从所述被斜抛的一端面入射到所述补偿块的一端面的距离；L2为所述一条出射光束在所述补偿块内穿过的距离，从补偿块的一端面入射到补偿块的另一端面射出之间的距离。L3为所述一条出射光束从所述补偿块的另一端面入射到光学器件23的距离，n为所述补偿块的折射率。
本发明提供的光组件中二维光纤阵列的端面被整体斜抛，并且二维光纤阵列与光组件中光学器件之间设置有补偿块，减少了被反射回二维光纤阵列的光束，因此，有效改善了光组件中二维光纤阵列的回损，回损可以达到60dB以上，本发明提供的光组件工艺简单和生产成本较低，便于批量生产。
为了进一步改善二维光纤阵列21的回损，对斜抛后的二维光纤阵列21的端面进行研磨后，在二维光纤阵列21的端面上镀增透膜，减少了从补偿块22反射回到二维光纤阵列21的端面的光束。
补偿块22对二维光纤阵列11的出射光有偏转作用，为了弥补补偿块22对二维光纤阵列21的出射光的偏转，在上述实施例的基础上，如图3所示，需要将光学器件23的中心光轴进行偏转。光学器件23偏转后的中心光轴与光学器件23的原中心光轴的夹角α，夹角α的大小与所述补偿块22的出射光与所述二维光纤阵列21的中心光轴的夹角的大小相同。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种光学器件，其特征在于，包括：二维光纤阵列和补偿块；
所述二维光纤阵列的一端面被整体斜抛；所述补偿块设置在所述二维光纤阵列和另一光学器件之间；
任意两束光经过所述二维光纤阵列的被斜抛后的一端面射出的光相互平行入射到所述补偿块的一端面，经过所述补偿块的另一端面折射后平行射到所述另一光学器件的一端面，并且，第一入射光束从所述二维光纤阵列的被斜抛的一端面射出，经过所述补偿块，到达所述另一光学器件的一端面之间的距离λ1与第二入射光束从所述二维光纤阵列的被斜抛的一端面射出，经过所述补偿块，到达所述另一光学器件的一端面之间的距离λ2相等；
任意一束光从所述二维光纤阵列的被斜抛的一端面射出，经过所述补偿块，到达所述另一光学器件的一端面之间的距离λ通过λ＝L1+(L2/n)+L3计算获得；其中，L1为所述二维光纤阵列的被斜抛的一端面的任意一条出射光束从所述被斜抛的一端面入射到所述补偿块的一端面的距离，L2为所述一条出射光束在所述补偿块内穿过的距离，L3为所述一条出射光束从所述补偿块的另一端面入射到所述另一光学器件的距离，n为所述补偿块的折射率。
2.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，所述补偿块为一种光学器件，所述补偿块的形状为楔形。
3.根据权利要求1或2所述的光学器件，其特征在于，所述二维光纤阵列的端面镀有增透膜。
4.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，所述二维光纤阵列的端面被整体斜抛8度。
5.一种光组件，其特征在于，包括：二维光纤阵列、补偿块和光学器件；
其中，所述二维光纤阵列的一端面被整体斜抛；所述补偿块设置在所述二维光纤阵列和所述光学器件之间；
任意两束光经过所述二维光纤阵列的被斜抛后的一端面射出的光相互平行入射到所述补偿块的一端面，经过所述补偿块的另一端面折射后平行射到所述光学器件的一端面，并且，第一入射光束从所述二维光纤阵列的被斜抛的一端面射出，经过所述补偿块，到达所述光学器件的一端面之间的距离λ1与第二入射光束从所述二维光纤阵列的被斜抛的一端面射出，经过所述补偿块，到达所述光学器件的一端面之间的距离λ2相等；
任意一束光从所述二维光纤阵列的被斜抛的一端面射出，经过所述补偿块，到达所述光学器件的一端面之间的距离λ通过λ＝L1+(L2/n)+L3计算获得；其中，L1为所述二维光纤阵列的被斜抛的一端面的任意一条出射光束从所述被斜抛的一端面入射到所述补偿块的一端面的距离，L2为所述一条出射光束在所述补偿块内穿过的距离，L3为所述一条出射光束从所述补偿块的另一端面入射到所述光学器件的距离，n为所述补偿块的折射率。
6.根据权利要求5所述的光组件，其特征在于，所述光学器件偏转后的中心光轴与所述光学器件的原中心光轴的有一定的夹角α，所述夹角α的大小与所述补偿块的出射光与所述二维光纤阵列的中心光轴的夹角的大小相同。
7.根据权利要求6所述的光组件，其特征在于，所述补偿块为一种光学器件，所述补偿块的形状为楔形。
8.根据权利要求6所述的光组件，其特征在于，所述二维光纤阵列的端面镀有增透膜。
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