CN109375315A - 一种四光路波分复用器件 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种四光路波分复用器件，所述波分复用器件通过设置棱镜对相应通道的入射波长光信号进行折反，起到光路转折的作用，以及在滤光片部件中增加全反射面的方式，扩大了滤光片组的通道间距，可明显减小波分复用器件纵向尺寸；同时应用于CWDM模块或者波分复用光器件中，实现了激光器芯片阵列的大通道间距，从而扩大了透镜组或者准直器相邻通道间距，提高了可靠性同时降低了长度，实现波分复用光器件和CWDM模块的小型化以及高可靠性。
Description
【技术领域】
本发明涉及光通信技术领域，特别是涉及一种四光路波分复用器件。
【背景技术】
在光通信行业中，要求光器件具有高可靠性。传统光器件常采用的TO-CAN、BOX、碟形等封装形式具有高的稳定性和可靠性，其原因之一在于这些封装形式全部是气密封装，气密封装可消除腔体内部水汽并阻止外界水汽侵入，起到保护有源芯片和光路的作用，以获得高可靠性和长寿命。
随着通信技术的不断发展，在新兴起的数据通信市场中，产品迭代更新快，100Gbps光网络已经开始大规模商用，200Gbps、400Gbps光通信系统也逐渐产品化，在光器件提速、扩容的同时，对于光器件低成本以及光器件内部结构可靠性提出了更高要求。出于成本考虑，较多厂家采用非气密封装，由此对光器件内部光路结构的稳定性及可靠性要求更高，尤其对于多通道并行光器件内部光路要求表现更为严苛。
目前用于CFP2、CFP4、QSFP28乃至OSFP、QSFP-DD等模块封装长距离(2KM及以上)应用的多通道并行光器件中，均使用了波分复用/解波分复用结构。波分复用/解波分复用结构包括阵列波导光栅AWG方案(Arrayed Waveguide Grating，简写为AWG)、刻蚀光栅方案、偏振分光棱镜PBS(Polarization Beam Splitter，简写为PBS)方案以及滤光片方案等，其中，滤光片方案因为物料成本低、光路简单、光学指标优秀等优点已被规模化商用。常用波分复用结构滤光片方案如图1所示，以示波分复用光路原理，将四个不同波长光信号λ1、λ2、λ3、λ4经过波分复用器10复用在一起形成一道光信号λ1+λ2+λ3+λ4。常用解波分复用结构滤光片方案如图2所示，以示解波分复用光路原理，将复用在一起的四个不同波长光信号λ1+λ2+λ3+λ4，经过解波分复用器20解复用为四道不同波长光信号λ1、λ2、λ3、λ4，将其中L0为波分复用器10和解波分复用器20的滤光片组件的通道间距。
通常光发射组件结构如图3，包括芯片组31、透镜组32、波分复用/解波分复用结构33、单透镜34、光口35以及管壳36。其中，芯片组通道间距为L1，各个通道透镜组间的间隙为d，波分复用/解复用结构的滤光片通道间距为L0。光发射组件结构在设计中要求芯片组31的通道间距L1与波分复用/解复用结构33λ的通道间距L0一致，即L0＝L1。
在光发射组件结构中，由于激光器LD(Laser Driver，简写为LD)芯片制备工艺以及成本限制，较少光器件厂家能够过得激光器LD阵列芯片，这样就需要将多个单一LD芯片进行贴装实现阵列功能，造成光发射器件的通道间距不会太小，一般至少0.75mm以上，而LD芯片后端的耦合透镜尺寸通过大于0.7mm，且耦合透镜一般为单通道固化，如何耦合透镜间间距太小，相邻通道的耦合头颈肩胶水连接，从而相互影响稳定性。从耦合透镜光路的可靠性出发，要求LD的通道间距尽量大。而通常使用的稀疏波分复用CWDM(Coarse WavelengthDivision Multiplex，简写为CWDM)、密集波分复用DWDM(Dense Wavelength DivisionMultiplexing，简写为DWDM)应用的滤光片，由于带通滤光片的镀膜工艺限制，其工作角度不打，常用入射角有8度和13.5度，如果扩大LD通道间距，就会拉长滤光片组件的纵向长度，从而造成光器件部分长度过长，进而影响柔性电路板FPC(Flexible Printed Circuit，简写为FPC)及模块级印刷电路板PCB(Printed Circuit Board，简写为PCB)布板困难。因此，在使用光发射组件中需要扩大LD芯片间通道间距，同时要求光器件小尺寸。
为了解决上述问题，目前存在的一种波分复用解复用装置，具体结构如图4所示，包括基板41、全反射面411、与全反射面相对设置的滤光片42和折光元件43，当垂直于全反射面411的入射光线射向折光元件43时，折光元件43将入射光线向全反射面411和滤光片42之间弯折一定角度后达到滤光片42并分别经过各个滤光片42后从滤光片42射出。该方案中涉及的波分复用解复用装置，具有光通路通道间距大。滤光片组件纵向尺寸窄的优点，有利于缩小光器件长度，但是光信号在基板内的光程长，反射次数多，对于单透镜光路来说耦合容差更小，光器件制作工艺性更差。
目前存在的另一种扩大LD并行光路通道间距的波分复用器，具体结构如图5所示，该波分复用器包括平行放置的全反射面501和全反射面502，平行放置的全反射面503和全反射面504，以及四束平行光信号λ1、λ2、λ3、λ4，滤波片组505，反射片506，出射光口407，波分复用载体508。全反射面503与平行光信号λ3成夹角，平行光信号λ3在全反射面503上发生全反射，平行光信号λ1、λ2、λ3、λ4初始间距为d2，平行光信号λ3通过全反射面503反射后，入射到平行放置的全反射面504上，全反射后射出，射出后与平行光信号λ4的平行间距调整为d1，完成平行光信号的间距变换。同样的原理，平行光信号λ1、λ2通过全反射面501和全反射面502完成平行光信号的间距变换。四束平行光信号λ1、λ2、λ3、λ4间距调整为d1后，然后分别入射到前面复用部分的载体508的一个平行面的滤波片组505，滤波片组505在平行面上等间距排列。四束平行光信号λ1、λ2、λ3、λ4完成复用后，从载体508的出射光口507射出。该方案中支撑CWDM滤光片的玻璃块采用单次反射，即滤光片组505完全采用传统的结构，通过包含全反射面501和全反射面502的棱镜以及包含全反射面503和全反射面504的棱镜进行四个光路的转折，可以实现扩大光路的通道间距，解决可靠性等方面要求的耦合透镜通道间距问题，但是该方案中四束平行光信号λ1、λ2、λ3、λ4全部通过棱镜扩大光路间距，四路LD芯片直接对平面的反射难处理，容易引入光学问题，且光信号λ1、光信号λ4经过棱镜，光信号λ2、光信号λ3经过棱镜折反，导致光器件制作工艺容差小。
鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。
【发明内容】
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种四光路波分复用器件，其能够扩大滤光片组通道间距、减小了波分复用器件纵向尺寸；同时应用于CWDM模块或者波分复用光器件中，实现了激光器芯片阵列的大通道间距，从而扩大了透镜组或者准直器相邻通道间距，提高了高可靠性，降低了长度，实现波分复用光器件和CWDM模块的小型化以及高可靠性。
本发明实施例采用如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种四光路波分复用器件，所述四光路波分复用器件600包括：第一棱镜61、第二棱镜62以及光耦合部件；
所述第一棱镜61设置在光耦合部件的左上方，用于通过折反方式完成第一波长光信号与光耦合部件之间的预设第一光路耦合；
所述第二棱镜62设置在光耦合部件的左下方，用于通过折反方式完成第四波长光信号与光耦合部件之间的预设第四光路耦合；
所述第一棱镜61和所述第二棱镜62，使得所述第一波长光信号传输的第一光路，以及位于第一光路下方的第二波长光信号传输的第二光路，第四波长光信号传输的第四光路，以及位于第四光路上方的第三波长光信号传输的第三光路，在位于所述光耦合部件左侧的各相邻光路起始或者终止位置之间相距预设距离。
优选地，所述第一棱镜61的底部位于第二波长光信号传输的第二光路之上，相距第二预设距离。
优选地，所述第一棱镜61的出射光平面设置有第五滤光片，所述第五滤光片用于透射所述第一波长光信号，对所述第一波长光信号以外的其它波长光信号进行全反射。
优选地，所述光耦合部件包括滤光片组63、玻璃支撑体64、第一全反射面66、透射窗口68，所述滤光片组63具有依次设置的第一滤光片631、第二滤光片632、第三滤光片633以及第四滤光片634；所述第一滤光片631、第二滤光片632、第三滤光片633、第四滤光片634和第一全反射面66构成玻璃支撑体64内部的选择性反射空间；
其中，所述第一棱镜61用于对第一波长光信号进行折反，所述第一波长光信号折反后入射到所述第一滤光片631，从所述透射窗口68出射；所述第二滤光片632用于入射第二波长光信号，所述第二波长光信号在所述玻璃支撑体64内经过第一全反射面66和第一滤光片631的一轮全反射后从所述透射窗口68出射；所述第三滤光片633用于入射第三波长光信号，所述第三波长光信号在所述玻璃支撑体64内经过选择性全反射后从所述透射窗口68出射；所述第二棱镜62用于对第四波长光信号进行折反，所述第四波长光信号在所述玻璃支撑体64内经过选择性全反射后从所述透射窗口68出射。
优选地，所述第一棱镜61的入射光平面和出射光平面设置有增透膜，用于减少所述第一波长光信号反射；所述第二棱镜62的入射光平面和出射光平面设置有增透膜，用于减少所述第四波长光信号反射。
优选地，所述第一滤光片631用于对所述第一波长光信号进行透射，对其它波长光信号进行全反射；所述第二滤光片632用于对所述第二波长光信号进行透射，对第三波长光信号和第四波长光信号进行全反射；所述第三滤光片633用于对所述第三波长光信号进行透射，对第四波长光信号进行全反射；所述第四滤光片634用于对所述第四波长光信号进行透射。
优选地，所述第二滤光片632与所述第三滤光片633之间设置有第二全反射面65，其中，所述第一滤光片631、所述第二滤光片632、所述第二全反射面65、所述第三滤光片633以及所述第四滤光片634依次设置在所述玻璃支撑体64左侧的选择性反射工作表面。
优选地，所述第二滤光片632替代所述第二全反射面65的工作表面，其中，所述第一滤光片631、所述第二滤光片632、所述第三滤光片633以及所述第四滤光片634依次设置在所述玻璃支撑体64左侧的选择性反射工作表面。
优选的，所述第一全反射面66或所述第二全反射面65为全反射玻璃片，或者为设置在玻璃支撑体64上的全反射膜。
优选的，所述波分复用器件600还包括底板67，所述底板67用于固定所述第一棱镜61、所述第二棱镜62以及所述玻璃支撑体64。
本发明提供的四光路波分复用器件，通过设置棱镜对相应通道的入射波长光信号进行折反，起到光路转折的作用，以及在滤光片部件中增加全反射面的方式，扩大了滤光片组的通道间距，可明显减小波分复用器件纵向尺寸；同时应用于CWDM模块或者波分复用光器件中，实现了激光器芯片阵列的大通道间距，从而扩大了透镜组或者准直器相邻通道间距，提高了可靠性，降低了长度，实现波分复用光器件和CWDM模块的小型化以及高可靠性。
【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，下面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，下面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来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是常用波分复用光路原理示意图；
图2是常用解波分复用光路原理示意图；
图3是现有技术中光发射组件的结构示意图；
图4是现有技术中一种波分复用装置的结构示意图；
图5是现有技术中另一种波分复用解复用装置的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的一种四光路波分复用器件的结构示意图一；
图7是本发明实施例提供的一种四光路波分复用器件的结构示意图二；
图8是本发明实施例提供的棱镜的光路示意图一；
图9是本发明实施例提供的棱镜的光路示意图二；
图10是本发明实施例提供的一种滤光片部件的结构示意图三；
图11是本发明实施例提供的一种四光路波分复用器件光路示意图；
图12是本发明实施例提供的另一种滤光片部件的结构示意图；
图13是本发明实施例提供的另一种四光路波分复用组件光路示意图；
图14是本发明实施例提供的一种四光路波分复用模块的结构示意图；
图15是本发明实施例提供的一种光器件的结构示意图。
【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。
在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例一：
本发明实施例一提供的一种四光路波分复用器件，可应用于CWDM和LWDM的多信道波长同时工作的情形，为了便于陈述，下面以用于CWDM的四信道发射光器件和四信道接收光器件组成的光器件为例进行说明，其中，工作波长采用CWDM的四个常用波长λ1、λ2、λ3、λ4。
请一并参阅图6～图11，本发明实施例提供一种四光路波分复用器件，以该波分复用器件应用于四光路发射光器件为例进行说明，该波分复用器件600包括：第一棱镜61、第二棱镜62以及光耦合部件，光耦合部件包括滤光片组63、玻璃支撑体64、第一全反射面66、第二全反射面65以及透射窗口68。
滤光片组63位于玻璃支撑体64左侧，第一全反射面66位于玻璃支撑体64右侧，其中玻璃支撑体64右侧的第一全反射面66的上方为透射窗口。滤光片组63从视图中从上到下具有依次设置的第一滤光片631、第二滤光片632、第三滤光片633以及第四滤光片634。
为了增大自由空间封装中四路平行光光通道间距，第一棱镜61设置在光耦合部件的左上方，用于通过折反方式完成第一波长光信号与光耦合部件之间的预设第一光路耦合；与第二棱镜62设置在光耦合部件的左下方，用于通过折反方式完成第四波长光信号与光耦合部件之间的预设第四光路耦合；第一棱镜61和第二棱镜62，使得所述第一波长光信号传输的第一光路，以及位于第一光路下方的第二波长光信号传输的第二光路，第四波长光信号传输的第四光路，以及位于第四光路上方的第三波长光信号传输的第三光路，在位于所述光耦合部件左侧的各相邻光路起始或者终止位置之间相距预设距离。第一滤光片631、第二滤光片632、第三滤光片633、第四滤光片634和第一全反射面66构成玻璃支撑体64内部的选择性反射空间。第一波长光信号λ1经过第一棱镜61折反后入射第一滤光片631，从透射窗口68出射；第二波长光信号λ2直接从第二滤光片632入射，在玻璃支撑体64内经过第一全反射面66和第一滤光片631的一轮全反射后从透射窗口68出射，与第一波长光信号λ1形成复用；第三波长光信号λ3从第三滤光片633入射，在玻璃支撑体64内在第一全反射面66与第二全反射面65、第一全反射面66与第二滤光片632、第一全反射面66与第一滤光片631三轮全反射后从透射窗口68出射，与第一波长光信号λ1和第二波长光信号λ2形成复用；第二棱镜62用于对第四波长光信号λ4进行折反，起到光路转折的作用，第四波长光信号λ4从第四滤光片634入射，在玻璃支撑体64内经过第一全反射面66与第三滤光片633、第一全反射面66与第二全反射面65、第一全反射面66与第二滤光片632、第一全反射面66与第一滤光片631四轮全反射后从透射窗口68出射，与第一波长光信号λ1、第二波长光信号λ2和第三波长光信号λ3形成复用。
在本发明实施例一中，第一棱镜61用于对第一波长光信号λ1光路进行折反，起到光路转折的作用，第二棱镜62用于对第四波长光信号λ4光路进行折反，起到光路转折的作用。第一棱镜61和第二棱镜62可以是两个完全一样的棱镜，也可以是不同的棱镜，只需要能够实现分别对第一波长光信号λ1以及第四波长光信号λ4的光路进行折反即可。
以第一棱镜61为例进行说明，第一棱镜61包含四个工作表面，第一工作表面611、第二工作表面612、第三工作表面613以及第四工作表面614，第一工作表面611和第二工作表面612平行，第三工作表面613和第四工作表面614平行，第一棱镜61的入射光方向与出射光方向平行，第一棱镜61可选为平行四边形结构，在沿入射光光轴615方向，第一棱镜61对入射光进行折反的入射光光路的偏折距离为第一距离D1。第一工作表面611和第二工作表面612为进光面，可以镀增透膜，减少入射光反射，第三工作表面613和第四工作表面614为全反射面发生全反射。第二工作表面612和第四工作表面614夹角为Ф1，Ф1＝45°，第一棱镜61的长边，即第三工作表面613和第四工作表面614与入射光光轴615方向为Ф2，Ф2＝45±5°。为了解决第一波长光信号λ1垂直平面入射第一棱镜61第一工作表面611时，第一波长光信号λ1的反射光信号对对应的激光器芯片、透镜的反射影响，优选Ф2为40°或者50°，如图9所示，优选Ф2为Ф2＝50°时的第一棱镜61内的光路示意图，第一波长光信号λ1从第一棱镜61第一工作表面611入射时，反射光信号的光路是向左上方反射的，不仅能够避免对第一波长光信号λ1对应的激光器芯片、透镜的反射影响，也能够进一步的避免对第二波长光信号λ2、第三波长光信号λ3、第四波长光信号λ4对应的激光器芯片、透镜的反射影响。其中，棱镜材质可选BK7、N-SF11、N-ZK11等。
为了进一步防止发射第一波长光信号λ1的激光器，被入射到滤光片组63的其它波长光信号发生反射造成的激光器干扰问题，当第二工作表面612为出射光平面时，可以在第一棱镜61的第二工作表面612增加第五滤光片616，第五滤光片616用于透射第一波长光信号λ1，对其它波长光信号进行全吸收，例如对第二波长光信号λ2、第三波长光信号λ3以及第四波长光信号λ4的反射光进行全吸收。为了进一步防止光信号被反射造成的激光器干扰问题，第一棱镜61的底部位于第二波长光信号λ2传输的第二光路之上，相距第二预设距离，其中，第二预设距离为一经验参数，以第一棱镜61底部不遮挡第二波长光信号λ2的第二光路，同时第二波长光束λ2入射到第二滤光片632的反射光能够被第五滤光片全吸收。其中，本发明实施例一以图6所示的光耦合部件的倾斜方向为例进行说明的，此时，第二棱镜62的第二工作表面不设置第五滤光片。当然，本发明实施例一光耦合部件也能够以图7的方式实现，即第一棱镜61的第二工作表面612不设置第五滤光片616，第二棱镜的第二工作设置滤光片，且，透射窗口68在玻璃支撑体64的右下方。
光耦合部件由滤光片组63、玻璃支撑体64、第一全反射面66、第二全反射面65以及透射窗口68，滤光片部件左侧的选择性反射工作表面依次设置第一滤光片631、第二滤光片632、第二全反射面65、第三滤光片633以及第四滤光片634。滤光片组63为CWDM应用的滤光片组，第一滤光片631、第二滤光片632、第三滤光片633以及第四滤光片634分别对相应通道光起滤波作用，且，第一滤光片631、第二滤光片632、第三滤光片633以及第四滤光片634镀不一样的滤光膜，即：第一滤光片631对第一波长光信号λ1进行透射，对其它波长光信号进行全反射；第二滤光片632对第二波长光信号λ2进行透射，对第三波长光信号λ3和第三波长光信号λ4进行全反射；第三滤光片633对第三波长光信号λ3进行透射，对第四波长光信号λ4进行全反射；第四滤光片634对第四波长光信号λ4进行透射，对其它波长光信号进行全反射。其中，第一滤光片631、第二滤光片632、第三滤光片633以及第四滤光片634的入射光角度，可同时选为8°，或者同时选为13.5°。
在本发明实施例一中，上述玻璃支撑体64为玻璃材质，第一全反射面66和第二全反射面65可以为在玻璃支撑体64上通过镀全反射膜实现，也可以为通过在玻璃支撑体64上贴装全反射片实现。
在本发明实施例一中，第一滤光片631、第二滤光片632、第二全反射面65、第三滤光片633以及第四滤光片634依次设置在玻璃支撑体64左侧的选择性反射工作表面，即设置在玻璃支撑体64内的反射光路与玻璃支撑体64左侧边界的交汇处即可，此时，第一滤光片631、第二滤光片632、第二全反射面65、第三滤光片633以及第四滤光片634的可以是长度相同的且等间距的设置在玻璃支撑体64的左侧，例如，第二全反射面65的宽度与滤光片组63的宽度一致；也可以是长度不同的非等间距的设置在玻璃支撑体64的左侧。其中，滤光片组63与玻璃支撑体64之间压平贴装，通过精密夹具定位，采用结构UV胶水或者折射率与对应滤光片匹配的胶水进行粘接固定，组成滤光片组63。
第一全反射面66贴装在玻璃支撑体64右侧从下至上占据五分之四左右长度，第一全反射面66可以为在玻璃支撑体64上镀全反射膜实现，也可以为贴装全反射玻璃片，玻璃支撑体64右侧与第一滤光片631对应的剩余五分之一左右的表面为透射窗口。
在本发明实施例一中，该波分复用器件还包括底板67，用于支撑固定第一棱镜61、第二棱镜62和玻璃支撑体64，底板67优选为玻璃材质，也可以为陶瓷、硅片等材质，在此不做过多限定。其中，第一棱镜61、第二棱镜62、玻璃支撑体64与底板67之间的粘接，通过在底板67上制作标识点，例如利用刻线或镀金等方式实现制作标识点，然后通过高精度贴片设备进行对准贴装，实现精准装配，再通过胶水固定，固定胶水可选为紫外UV胶水、结构胶水等。
在波分复用器件光路示意图中，第一通道的第一波长光信号λ1，通过第一棱镜61进行折反，然后经过第一滤光片631透射入玻璃支撑体64，再通过透射窗口68出射；第二通道的第二波长光信号λ2，直接经过第二滤光片632透射入玻璃支撑体64，在第一全反射面66进行全反射，在经过第一滤光片631进行全反射，再通过玻璃支撑体64透射窗口68出射；第三通道的第三波长光信号λ3，直接经过第三滤光片633透射入玻璃支撑体64，依次经过第一全反射面66、第二全反射面65、第一全反射面66、第二滤光片632、第一全反射面66、第一滤光片631进行全反射，再通过玻璃支撑体64透射窗口68出射；第四通道的第四波长光信号λ4，经过第二棱镜62进行折反，然后经过第四滤光片634透射入玻璃支撑体64，依次经过第一全反射面66、第三滤光片633、第一全反射面66、第二全反射面65、第一全反射面66、第二滤光片632、第一全反射面66、第一滤光片631进行全反射，再通过玻璃支撑体64透射窗口68出射。其中，四路入射光信号的通道间距为第二间距L3，即，第一波长光信号λ1与第二波长光信号λ2、第二波长光信号λ2与第三波长光信号λ3、第三波长光信号λ3第四波长光信号λ4之间的通道间距为第二间距L3；第一滤光片631与第二滤光片632的通道间距为第三间距L2，第二滤光片632与第三滤光片633的通道间距为第二间距L3，第三滤光片633与第四滤光片634的通道间距为第三间距L2，第二间距L3等于第一间距D1加上第三间距L2，即，L3＝L2+D1。
本发明实施例一提供了一种四光路波分复用器件，通过设置第一棱镜和第二棱镜分别对相应通道的入射波长光信号进行折反，起到光路转折的作用，以及入射波长光信号在滤光片部件中在滤光片组和第一全反射面之间进行全反射的方式，扩大了滤光片组的通道间距，可明显减小波分复用器件纵向尺寸；同时应用于CWDM模块或者波分复用光器件中，实现了激光器芯片阵列的大通道间距，从而扩大了透镜组或者准直器相邻通道间距，提高了高可靠性，降低了长度，实现波分复用光器件和CWDM模块的小型化以及高可靠性。
实施例二：
本发明实施例二提供了另一四光路种波分复用器件，请一并参阅图8、图9、图12与图13，本发明实施例二相比于本发明实施例一区别在于，本发明实施例二滤光片部件中没有设置第二全反射面65，采用将第二滤光片632替代实施例一的第二全反射面65，覆盖住本发明实施例一中第二全反射面65的选择性反射工作表面。由于本发明实施例一中，第二全反射面65的作用是对第三波长光信号λ3和第四波长光信号λ4进行全反射，而第二滤光片632的作用之一也是能够对第三波长光信号λ3和第四波长光信号λ4进行全反射，因此，将第二滤光片632的工作表面长度增加替代第二全反射面65的工作表面，也可以很好的实现对第三波长光信号λ3和第四波长光信号λ4进行全反射的功能。可选的，将第二滤光片632的工作表面长度增加到原来2倍，即第二滤光片632的工作表面长度是第一滤光片631、第三滤光片633以及第四滤光片634的两倍，也可以很好的实现对第三波长光信号λ3和第四波长光信号λ4进行全反射的功能。
在本发明实施二中滤光片组63位于玻璃支撑体64左侧，第一全反射面66位于玻璃支撑体64右侧，第一棱镜61与第二棱镜62位于滤光片部件左侧，其中玻璃支撑体64右侧的第一全反射面66的上方为透射窗口。滤光片组63从视图中从上到下具有依次设置的第一滤光片631、第二滤光片632、第三滤光片633以及第四滤光片634。
在本发明实施例二中，第一棱镜61用于对第一波长光信号λ1光路进行折反，起到光路转折的作用，第二棱镜62用于对第四波长光信号λ4光路进行折反，起到光路转折的作用。第一棱镜61和第二棱镜62可以是两个完全一样的棱镜，也可以是不同的棱镜，只需要能够实现分别对第一波长光信号λ1以及第四波长光信号λ4的光路进行折反即可。
以第一棱镜61为例进行说明，第一棱镜61包含四个工作表面，第一工作表面611、第二工作表面612、第三工作表面613以及第四工作表面614，第一工作表面611和第二工作表面612平行，第三工作表面613和第四工作表面614平行，第一棱镜61的入射光方向与出射光方向平行，第一棱镜61可选为平行四边形结构，在沿入射光光轴615方向，第一棱镜61的对入射光进行折反的入射光光路的偏折距离为第一距离D1。第一工作表面611和第二工作表面612为进光面，可以镀增透膜，减少入射光反射，第三工作表面613和第四工作表面614为全反射面发生全反射。第二工作表面612和第四工作表面614夹角为Ф1，Ф1＝45°，第一棱镜61的长边，即第三工作表面613和第四工作表面614与入射光光路615方向为Ф2，Ф2＝45±5°。为了解决第一波长光信号λ1垂直平面入射第一棱镜61第一工作表面611时，第一波长光信号λ1的反射光信号对对应的激光器芯片、透镜的反射影响，优选Ф2为40°或者50°，如图9所示，优选Ф2为Ф2＝50°时的第一棱镜61内的光路示意图，第一波长光信号λ1从第一棱镜61第一工作表面611入射时，反射光信号的光路是向左上方反射的，不仅能够避免对第一波长光信号λ1对应的激光器芯片、透镜的反射影响，也能够进一步的避免对第二波长光信号λ2、第三波长光信号λ3、第四波长光信号λ4对应的激光器芯片、透镜的反射影响。其中，棱镜材质可选BK7、N-SF11、N-ZK11等。
为了进一步防止发射第一波长光信号λ1的激光器，被入射到滤光片组63的其它波长光信号发生反射造成的激光器干扰问题，当第二工作表面612为出射光平面时，可以在第一棱镜61的第二工作表面612增加第五滤光片616，第五滤光片616用于透射第一波长光信号λ1，对其它波长光信号进行全吸收，例如对第二波长光信号λ2、第三波长光信号λ3以及第四波长光信号λ4的反射光进行全吸收。为了进一步防止光信号被反射造成的激光器干扰问题，第一棱镜61的底部位于第二波长光信号λ2传输的第二光路之上，相距第二预设距离，其中，第二预设距离为一经验参数，以第一棱镜61底部不遮挡第二波长光信号λ2的第二光路，同时第二波长光束λ2入射到第二滤光片632的反射光能够被第五滤光片全吸收。
光耦合部件由滤光片组63、玻璃支撑体64、第一全反射面66以及透射窗口68，滤光片部件左侧依次设置第一滤光片631、第二滤光片632第三滤光片633以及第四滤光片634。滤光片组63为CWDM应用的滤光片组，第一滤光片631、第二滤光片632、第三滤光片633以及第四滤光片634分别对相应通道光起滤波作用，且，第一滤光片631、第二滤光片632、第三滤光片633以及第四滤光片634镀不一样的滤光膜，即：第一滤光片631对第一波长光信号λ1进行透射，对其它波长光信号进行全反射；第二滤光片632对第二波长光信号λ2进行透射，对第三波长光信号λ3和第四波长光信号λ4进行全反射；第三滤光片633对第三波长光信号λ3进行透射，对第四波长光信号λ4进行全反射；第四滤光片634对第四波长光信号λ4进行透射，对其它波长光信号进行全反射。其中，第一滤光片631、第二滤光片632、第三滤光片633以及第四滤光片634的入射光角度，可同时选为8°，或者同时选为13.5°。
在本发明实施例二中，上述玻璃支撑体64为玻璃材质，第一全反射面66可以为在玻璃支撑体64上通过镀全反射膜实现，也可以为通过在玻璃支撑体64上贴装全反射片实现。
在本发明实施例二中，滤光片组63与玻璃支撑体64之间压平贴装，通过精密夹具定位，采用结构UV胶水或者折射率与对应滤光片匹配的胶水进行粘接固定。
第一全反射面66贴装在玻璃支撑体64右侧从下至上占据五分之四左右长度，第一全反射面66可以为在玻璃支撑体64上镀全反射膜实现，也可以为贴装全反射玻璃片，玻璃支撑体64右侧与第一滤光片631对应的剩余五分之一左右的表面为透射窗口。
在本发明实施例二中，该波分复用器件还包括底板67，用于支撑固定第一棱镜61、第二棱镜62和玻璃支撑体64，底板67优选为玻璃材质，也可以为陶瓷、硅片等材质，在此不做过多限定。其中，第一棱镜61、第二棱镜62、玻璃支撑体64与底板67之间的粘接，通过在底板67上制作标识点，例如利用刻线或镀金等方式实现制作标识点，然后通过高精度贴片设备进行对准贴装，实现精准装配，再通过胶水固定，固定胶水可选为紫外UV胶水、结构胶水等。
在波分复用器件光路示意图中，第一通道的第一波长光信号λ1，通过第一棱镜61进行折反，然后经过第一滤光片631透射入玻璃支撑体64，再通过透射窗口68出射；第二通道的第二波长光信号λ2，直接经过第二滤光片632透射入玻璃支撑体64，在第一全反射面66进行全反射，在经过第一滤光片631进行全反射，再通过玻璃支撑体64透射窗口68出射；第三通道的第三波长光信号λ3，直接经过第三滤光片633透射入玻璃支撑体64，依次经过第一全反射面66、第二二滤光片632、第一全反射面66、第二滤光片632、第一全反射面66、第一滤光片631进行全反射，再通过玻璃支撑体64透射窗口68出射；第四通道的第四波长光信号λ4，经过第二棱镜62进行折反，然后经过第四滤光片634透射入玻璃支撑体64，依次经过第一全反射面66、第三滤光片633、第一全反射面66、第二滤光片632、第一全反射面66、第二滤光片632、第一全反射面66、第一滤光片631进行全反射，再通过玻璃支撑体64透射窗口68出射。其中，四路入射光信号的通道间距为第二间距L3，即，第一波长光信号λ1与第二波长光信号λ2、第二波长光信号λ2与第三波长光信号λ3、第三波长光信号λ3第四波长光信号λ4之间的通道间距为第二间距L3；第一滤光片631与第二滤光片632的通道间距为第三间距L2，第二滤光片632与第三滤光片633的通道间距为第二间距L3，第三滤光片633与第四滤光片634的通道间距为第三间距L2，第二间距L3等于第一间距D1加上第三间距L2，即，L3＝L2+D1。
实施例三：
本发明实施例三提供了一种四光路波分复用模块，如图14所示，该波分复用模块包括第一准直器601、第二准直器602、第三准直器603、第四准直器604、第五准直器605、模块盒606以及波分复用器件600，需要说明的是该波分复用器件600可以是上述本发明实施例一提供的波分复用器件，也可以是本发明实施例二提供的波分复用器件，以实现波分复用功能。关于波分复用器件600的结构以及工作原理请参照本发明实施例一和本发明实施例二描述，在此不再赘述。
实施例四：
本发明实施例四提供了一种光器件，如图15所示，该光器件包括芯片组701、透镜组702、后透镜703、隔离器704、光口705、管壳706以及波分复用器件600，需要说明的是该波分复用器件600可以是上述本发明实施例一提供的波分复用器件，也可以是本发明实施例二提供的波分复用器件，以实现波分复用功能。关于波分复用器件600的结构以及工作原理请参照本发明实施例一和本发明实施例二描述，在此不再赘述。
芯片组701为激光器芯片，可选CWDM或者LWDM波段；透镜组702，可为单透镜或者双透镜，可为非球透镜或者C-lens，可为玻璃透镜也可为硅透镜等；后透镜703可为非球透镜或者C-lens，可为玻璃透镜也可为硅透镜等；隔离器704需要覆盖芯片组701涉及波段范围即可；所述光口705可为单光口，或者两件式光口；管壳706可为陶瓷管壳，也可为机加工管壳。
由于光路可逆原理，上述本发明实施例一、实施例二、实施例三以及实施例四也适用于波分复用解复用光器件设计。
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。本发明可应用于CWDM、LWDM波段，可封装于CFP、CFP2、CFP4、QSFP+、QSFP28等模块中。
Claims (10)
1.一种四光路波分复用器件，其特征在于，所述波分复用器件(600)包括：第一棱镜(61)、第二棱镜(62)以及光耦合部件；
所述第一棱镜(61)设置在光耦合部件的左上方，用于通过折反方式完成第一波长光信号与光耦合部件之间的预设第一光路耦合；
所述第二棱镜(62)设置在光耦合部件的左下方，用于通过折反方式完成第四波长光信号与光耦合部件之间的预设第四光路耦合；
所述第一棱镜(61)和所述第二棱镜(62)，使得所述第一波长光信号传输的第一光路，以及位于第一光路下方的第二波长光信号传输的第二光路，第四波长光信号传输的第四光路，以及位于第四光路上方的第三波长光信号传输的第三光路，在位于所述光耦合部件左侧的各相邻光路起始或者终止位置之间相距预设距离。
2.根据权利要求1所述的四光路波分复用器件，其特征在于，所述第一棱镜(61)的底部位于第二波长光信号传输的第二光路之上，相距第二预设距离。
3.根据权利要求1所述的四光路波分复用器件，其特征在于，所述第一棱镜(61)的出射光平面设置有第五滤光片，所述第五滤光片用于透射所述第一波长光信号，对所述第一波长光信号以外的其它波长光信号进行全反射。
4.根据权利要求1所述的四光路波分复用器件，其特征在于，所述光耦合部件包括滤光片组(63)、玻璃支撑体(64)、第一全反射面(66)、透射窗口(68)，所述滤光片组(63)具有依次设置的第一滤光片(631)、第二滤光片(632)、第三滤光片(633)以及第四滤光片(634)；所述第一滤光片(631)、第二滤光片(632)、第三滤光片(633)、第四滤光片(634)和第一全反射面(66)构成玻璃支撑体(64)内部的选择性反射空间；
其中，所述第一棱镜(61)用于对第一波长光信号进行折反，所述第一波长光信号折反后入射到所述第一滤光片(631)，从所述透射窗口(68)出射；所述第二滤光片(632)用于入射第二波长光信号，所述第二波长光信号在所述玻璃支撑体(64)内经过第一全反射面(66)和第一滤光片(631)的一轮全反射后从所述透射窗口(68)出射；所述第三滤光片(633)用于入射第三波长光信号，所述第三波长光信号在所述玻璃支撑体(64)内经过选择性全反射后从所述透射窗口(68)出射；所述第二棱镜(62)用于对第四波长光信号进行折反，所述第四波长光信号在所述玻璃支撑体(64)内经过选择性全反射后从所述透射窗口(68)出射。
5.根据权利要求1所述的四光路波分复用器件，其特征在于，所述第一棱镜(61)的入射光平面和出射光平面设置有增透膜，用于减少所述第一波长光信号反射；
所述第二棱镜(62)的入射光平面和出射光平面设置有增透膜，用于减少所述第四波长光信号反射。
6.根据权利要求1所述的四光路波分复用器件，其特征在于，所述第一滤光片(631)用于对所述第一波长光信号进行透射，对其它波长光信号进行全反射；
所述第二滤光片(632)用于对所述第二波长光信号进行透射，对第三波长光信号和第四波长光信号进行全反射；
所述第三滤光片(633)用于对所述第三波长光信号进行透射，对第四波长光信号进行全反射；
所述第四滤光片(634)用于对所述第四波长光信号进行透射。
7.根据权利要求4所述的四光路波分复用器件，其特征在于，所述第二滤光片(632)与所述第三滤光片(633)之间设置有第二全反射面(65)，其中，所述第一滤光片(631)、所述第二滤光片(632)、所述第二全反射面(65)、所述第三滤光片(633)以及所述第四滤光片(634)依次设置在所述玻璃支撑体(64)左侧的选择性反射工作表面。
8.根据权利要求7所述的四光路波分复用器件，其特征在于，所述第二滤光片(632)替代所述第二全反射面(65)的工作表面，其中，所述第一滤光片(631)、所述第二滤光片(632)、所述第三滤光片(633)以及所述第四滤光片(634)依次设置在所述玻璃支撑体(64)左侧的选择性反射工作表面。
9.根据权利要求1或7所述的四光路波分复用器件，其特征在于，所述第一全反射面(66)或所述第二全反射面(65)为全反射玻璃片，或者为设置在玻璃支撑体(64)上的全反射膜。
10.根据权利要求4所述的四光路波分复用器件，其特征在于，所述波分复用器件还(600)包括底板(67)，所述底板(67)用于固定所述第一棱镜(61)、所述第二棱镜(62)以及所述玻璃支撑体(64)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190222 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |