CN109116474A - 波分复用/解复用光纤耦合模组及其光学设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的波分复用/解复用光纤耦合模组，包括第一微透镜阵列及第二微透镜阵列，第一微透镜阵列包括第一衬底及第一微透镜以及与第一微透镜并列排列的若干个微透镜，第二微透镜阵列包括第二衬底及设置于第二衬底上的若干个微透镜，第一衬底及第二衬底相对平行设置，第一微透镜阵列上的微透镜及第二微透镜阵列上的微透镜交错设置，且除第一衬底相对于第一微透镜的位置外，所述第一衬底及二衬底相对于其它若干个微透镜的位置依次对应设置有若干个滤光片，本发明提供的波分复用/解复用光纤耦合模组，采用两片微透镜阵列构成紧凑的耦合模组，提升了模组的集成度。

Description

波分复用/解复用光纤耦合模组及其光学设备
技术领域
本发明涉及一种光学器件，尤其涉及一种波分复用/解复用光纤耦合模组及包含相同波分复用/解复用光纤耦合模组的光学设备。
背景技术
随着光纤通讯技术在过去几十年中的蓬勃发展，光通讯系统的小型化已成为必然趋势。在光通讯中，波分复用/解复用已成为大幅增加信道容量的基本方式之一。光纤直接耦合模组相对于波导阵列光栅(AWG)而言，拥有更高的耦合效率，但传统的波分复用/解复用光纤耦合模组因使用的微透镜的通道数量有限，导致其体积较大，集成度较低，因此越来越难以满足日益增长的光纤数据节点的使用要求。
发明内容
有鉴如此，有必要提供一种波分复用/解复用光纤耦合模组，旨在解决现有技术中提供的波分复用/解复用光纤耦合模组体积较大且集成度较低的缺陷。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案:
一方面，本发明提供的波分复用/解复用光纤耦合模组，所述波分复用/解复用光纤耦合模组包括第一微透镜阵列及第二微透镜阵列，所述第一微透镜阵列包括第一衬底及设置于所述第一衬底上的第一微透镜以及与所述第一微透镜并列排列的若干个微透镜，所述第二微透镜阵列包括第二衬底及设置于所述第二衬底上的并列排列的若干个微透镜，所述第一衬底及所述第二衬底相对平行设置，所述第一微透镜阵列上的微透镜及第二微透镜阵列上的微透镜交错设置，且除所述第一衬底相对于所述第一微透镜的位置外，所述第一衬底及所述第二衬底相对于其它若干个微透镜的位置依次对应设置有若干个滤光片。
在一些较佳实施例中，所述第一微透镜阵列及第二微透镜阵列的材料为硅或光学玻璃。在一些较佳实施例中，所述第一微透镜阵列包括的微透镜以及所述第二微透镜阵列包括的微透镜的结构为曲面或者非球面。
在一些较佳实施例中，所述滤光片可对入射的光束进行选择性透射或者反射。
在一些较佳实施例中，复色光经复用光纤入射至所述第一微透镜后变成平行光，所述平行光中部分光束经若干个所述滤光片依次反射后，在所述第一微透镜阵列及第二微透镜阵列之间形成往复反射的光路；所述平行光中另一部分光束经若干个所述滤光片透射后入射进入对应的所述微透镜，所述微透镜对入射的光束进行聚焦后耦合入对应的波分光纤。
在一些较佳实施例中，不同波长的光经对应的波分光纤入射进入所述第一微透镜阵列或第二微透镜阵列，经所述第一微透镜阵列或第二微透镜阵列中微透镜后形成平行光，所述平行光经若干个所述滤波片依次反射后，并经的所述第一微透镜或所述第二微透镜耦合至复用光纤中。
另一方面，本发明还提了一种包含所述的波分复用/解复用光纤耦合模组的光学设备。
本发明采用上述技术方案，能够实现下述有益效果：
本发明提供的波分复用/解复用光纤耦合模组，包括第一微透镜阵列及第二微透镜阵列，所述第一微透镜阵列包括第一衬底及设置于所述第一衬底上的第一微透镜以及与所述第一微透镜并列排列的若干个微透镜，所述第二微透镜阵列包括第二衬底及设置于所述第二衬底上的并列排列的若干个微透镜，所述第一衬底及所述第二衬底相对平行设置，所述第一微透镜阵列上的微透镜及第二微透镜阵列上的微透镜交错设置，且除所述第一衬底相对于所述第一微透镜的位置外，所述第一衬底或所述第二衬底相对于其它若干个微透镜的位置依次对应设置有若干个滤光片，本发明提供的波分复用/解复用光纤耦合模组，采用两片微透镜阵列构成紧凑的耦合模组，提升了模组的集成度，当外接耦合光纤阵列后，获得的器件体积将显著减小。
此外，本发明提供的波分复用/解复用光纤耦合模组，在不增加单片微透镜阵列通道数的情况下，通过微透镜阵列片数的扩展大幅增加了波分复用的通道数；且波分通道和复用通道所使用的微透镜面型参数一致，因此整个光纤耦合模组的光路简单，对微透镜阵列没有特殊要求，易于制备，成本低。
附图说明
图1为本实施例一提供的波分复用/解复用光纤耦合模组的截面图。
图2为图1中提供的第一微透镜阵列的结构示意图。
图3为图1中提供的第二微透镜阵列的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：
实施例一：
请参阅图1、图2及图3，分别为本实施例一提供的波分复用/解复用光纤耦合模组的结构示意图，图2为图1中提供的第一微透镜阵列11的结构示意图，图3为图1中提供的第二微透镜阵列12的结构示意图。
在本实施例中，波分复用/解复用光纤耦合模组包括第一微透镜阵列11及第二微透镜阵列12。
在一些较佳的实施例中，所述第一微透镜阵列11及第二微透镜阵列12的材料为硅。可以理解，所述第一微透镜阵列11及第二微透镜阵列12的材料还可以为光学玻璃。
所述第一微透镜阵列11包括第一衬底111及设置于所述第一衬底111上的第一微透镜112以及与所述第一微透镜112并列排列的若干个微透镜113。
所述第二微透镜阵列12包括第二衬底121及设置于所述第二衬底121上并列排列的若干个微透镜122。
在本实施例中，所述第一微透镜阵列11及所述第二微透镜阵列12包括的单片微透镜阵列的数量为5，且单个微透镜的曲率半径为1.87mm，口径为700um，相邻微透镜的间隔为50um。
所述第一衬底111及所述第二衬底121相对平行设置，所述第一微透镜阵列11上的微透镜(112和113)及第二微透镜阵列12上的微透镜122交错设置。
在本实施例中，所述第一衬底111及所述第二衬底121的间距为350um。可以理解，所述第一衬底111及所述第二衬底121的间距与相邻微透镜的距离相关，经所述第一微透镜阵列11上的滤光片反射的光可顺利进入第二微透镜阵列12相邻微透镜的工作区域。
除所述第一衬底111相对于所述第一微透镜112的位置外，所述第一衬底111及所述第二衬底121相对于其它若干个微透镜的位置依次对应设置有若干个滤光片13。
在本实施例中，所述滤光片13可对入射的光束进行选择性透射或者反射。
在本实施例中，不同规格的滤光片将波长为1525-1580nm范围分成7个波段，分别对应如图2所示的3个波分通道和如图3所示的4个波分通道。
本实施例提供的波分复用/解复用光纤耦合模组，其工作方式如下：
请再参阅图1、2及3，在解复用过程中，复色光从复用光纤14输入，经微透镜112准直后进入所述第一微透镜阵列11，变成45°平行光25，平行光25由于滤波片13的反射作用在所述第一微透镜阵列11及所述第二微透镜阵列12之间形成如图1中13所示来回反射的光路，可以理解，由于所述滤光片13还可对入射的光束进行选择性透射或者反射，部分的光束经若干个所述滤光片13透射后入射进入对应的所述微透镜(113和122)，所述微透镜对入射的光束进行聚焦后耦合入对应的波分光纤。
请再参阅图2和图3，图2中26为被滤光片13反射的光，27为透过滤光片13的光，35为被滤光片13反射的光，36为透过滤光片13的光。
可以理解，每一个通道透射的波长与其滤光片13对应，经微透镜聚焦后耦合入波分光纤，实现解复用过程。
请再参阅图1、2及3，在复用过程中，各波段的光分别经各自的光纤(15或16)入射，经相应的微透镜(123或113)准直后进入所述第一微透镜阵列11或所述第二微透镜阵列12，以与解复用相反的过程最终全部进入复用光纤14。
可以理解，本实施例1提供的波分复用/解复用光纤耦合模组，仅采用4通道微透镜即实现了7波段的波分复用，大幅提升了波分复用/解复用光纤耦合模组的集成度，当外接耦合光纤阵列后，获得的器件体积将显著减小。
此外，本发明提供的波分复用/解复用光纤耦合模组，在不增加单片微透镜阵列通道数的情况下，通过微透镜阵列片数的扩展大幅增加了波分复用的通道数；且波分通道和复用通道所使用的微透镜面型参数一致，因此整个光纤耦合模组的光路简单，对微透镜阵列没有特殊要求，易于制备，成本低。
实施例二：
本发明实施例二提供的波分复用/解复用光纤耦合模组，其结构可以参照实施例一，工作原理与实施例一相同，以下仅描述与实施例一区别特征。
与本实施例一不同之处在于，所述第一微透镜阵列及第二微透镜阵列的材料为玻璃D-ZK3。
与本实施例一不同之处在于，所述第一微透镜阵列及所述第二微透镜阵列包括的单片微透镜阵列的数量为，且单个微透镜的曲率半径为1.87mm，口径为700um，相邻微透镜的间隔为50um。
与本实施例一不同之处在于，所述第一衬底及所述第二衬底的间距为1mm。
与本实施例一不同之处在于，不同规格的滤光片将波长为1525-1580nm范围分成23个波段。
本实施例提供的波分复用/解复用光纤耦合模组，其工作方式如下：
在解复用过程中，复色光从复用光纤输入，经微透镜准直后进入所述第一微透镜阵列，变成19.3℃平行光，平行光由于滤波片的反射作用在所述第一微透镜阵列及所述第二微透镜阵列之间形成来回反射的光路，可以理解，由于所述滤光片还可对入射的光束进行选择性透射或者反射，部分的光束经若干个所述滤光片透射后入射进入对应的所述微透镜，所述微透镜对入射的光束进行聚焦后耦合入对应的波分光纤。
在复用过程中，各波段的光分别经各自的光纤入射，经相应的微透镜准直后进入所述第一微透镜阵列或所述第二微透镜阵列，以与解复用相反的过程最终全部进入复用光纤。
可以理解，本实施例2提供的波分复用/解复用光纤耦合模组，仅采用12通道微透镜即实现了23波段的波分复用，大幅提升了波分复用/解复用光纤耦合模组的集成度，当外接耦合光纤阵列后，获得的器件体积将显著减小。
此外，本发明提供的波分复用/解复用光纤耦合模组，在不增加单片微透镜阵列通道数的情况下，通过微透镜阵列片数的扩展大幅增加了波分复用的通道数；且波分通道和复用通道所使用的微透镜面型参数一致，因此整个光纤耦合模组的光路简单，对微透镜阵列没有特殊要求，易于制备，成本低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种波分复用/解复用光纤耦合模组，其特征在于，所述波分复用/解复用光纤耦合模组包括第一微透镜阵列及第二微透镜阵列，所述第一微透镜阵列包括第一衬底及设置于所述第一衬底上的第一微透镜以及与所述第一微透镜并列排列的若干个微透镜，所述第二微透镜阵列包括第二衬底及设置于所述第二衬底上的并列排列的若干个微透镜，所述第一衬底及所述第二衬底相对平行设置，所述第一微透镜阵列上的微透镜及第二微透镜阵列上的微透镜交错设置，且除所述第一衬底相对于所述第一微透镜的位置外，所述第一衬底及所述第二衬底相对于其它若干个微透镜的位置依次对应设置有若干个滤光片。
2.根据权利要求1所述的波分复用/解复用光纤耦合模组，其特征在于，所述第一微透镜阵列及第二微透镜阵列的材料为硅或光学玻璃。
3.根据权利要求1所述的波分复用/解复用光纤耦合模组，其特征在于，所述第一微透镜阵列包括的微透镜以及所述第二微透镜阵列包括的微透镜的结构为曲面或者非球面。
4.根据权利要求1所述的波分复用/解复用光纤耦合模组，其特征在于，所述滤光片可对入射的光束进行选择性透射或者反射。
5.根据权利要求4所述的波分复用/解复用光纤耦合模组，其特征在于，复色光经复用光纤入射至所述第一微透镜变成平行光，所述平行光中部分光束经若干个所述滤光片依次反射后，在所述第一微透镜阵列及第二微透镜阵列之间形成往复反射的光路；所述平行光中另一部分光束经若干个所述滤光片透射后入射进入对应的所述微透镜，所述微透镜对入射的光束进行聚焦后耦合入对应的波分光纤。
6.根据权利要求4所述的波分复用/解复用光纤耦合模组，其特征在于，不同波长的光经对应的波分光纤入射进入所述第一微透镜阵列或第二微透镜阵列，经所述第一微透镜阵列或第二微透镜阵列中微透镜后形成平行光，所述平行光经若干个所述滤波片依次反射后，并经的所述第一微透镜或所述第二微透镜耦合至复用光纤中。
7.一种包含根据权利要求1所述的波分复用/解复用光纤耦合模组的光学设备。
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