CN110456449B - 一种阵列单模器件和光纤光栅解调仪 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种阵列单模器件和光纤光栅解调仪，包括封装盒、输入单纤、第一光分路芯片和第二光分路芯片，第二光分路芯片和第一光分路芯片均设置在封装盒内，第二光分路芯片为一分八平面光波导分路器，第一光分路芯片设置为八组二合一光纤组，每一组二合一光纤组设置有第一输入端、第一输出端和第三输出端，一分八平面光波导分路器设置有第二输入端和第二输出端，输入单纤进入封装盒内，输入单纤连接第二输入端，第二输出端连接第一输入端，第一输出端穿出封装盒，第三输出端穿出封装盒。由上可见，在封装盒内通过对两个芯片的集成，节省空间，使得阵列单模器件实现小型化设计，进一步提高设备的可靠性。

Description

一种阵列单模器件和光纤光栅解调仪
技术领域
本发明涉及光学器件领域，具体地说，涉及一种阵列单模器件和光纤光栅解调仪。
背景技术
随着光纤通信技术的发展，光纤到户(FTTH)得到了较大规模的商用并呈现出良好的发展势头，其显著特点是其采用无源光网络链路，提供更大的带宽，节省线路资源，增强线路的可靠性，同时对环境和供电要求降低。在FTTH网络中，光分路器是其中的核心器件，特别适用于无源光网(EPON、BPON、GPON等)中连接局端和终端设备，实现光功率的分配。
目前，光分路器的制作工艺已经基本从熔融拉锥式制作转变为采用集成光学技术生产，而平面光波导是集成光学中的基本部件，该技术是采用光蚀刻技术在二氧化硅基片上制作，光功率的分配集成于一片芯片上，一片芯片能实现1分32路以上的功率分配。平面光波导分路器就是采用平面光波导芯片技术，将平面光波导芯片与光纤阵列对准耦合，并用粘结剂粘接而成的产品。该产品拥有优良的均匀分光特性，集成度高，以及工作波长范围宽等特点，全面满足FTTH的使用要求，且支持以后的通信扩容。
但该产品目前存在的问题是制作工艺复杂，对准耦合设备价格昂贵，产品产能不高，从而导致生产成本较高。在光纤光栅解调仪往往需要体积小巧、紧凑且光学性能良好的光分路芯片。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种小型化设计且可靠性较高的阵列单模器件。
本发明的第二目的在于提供一种小型化设计且可靠性较高的光纤光栅解调仪。
为了实现本发明第一目的，本发明提供一种阵列单模器件，包括封装盒、输入单纤、第一光分路芯片和第二光分路芯片，第二光分路芯片和第一光分路芯片均设置在封装盒内，第二光分路芯片为一分八平面光波导分路器，第一光分路芯片设置有波导芯，波导芯设置为八组二合一光纤组，二合一光纤组具有第一端部和第二端部，每一组二合一光纤组设置有第一输入端、第一输出端和第三输出端，第一输入端和第三输出端均设置在第一端部上，第一输出端设置在第二端部上，一分八平面光波导分路器设置有一个第二输入端和八个第二输出端，封装盒在相对的两端上分别设置有第一侧面和第二侧面，输入单纤穿过第一侧面进入封装盒内，输入单纤连接第二输入端，一个第二输出端连接一个第一输入端，第一输出端穿过第二侧面穿出封装盒，第三输出端穿过第一侧面并穿出封装盒。
由上述方案可见，将第二光分路芯片设置为一分八平面光波导分路器，将第一光分路芯片中设置有八组二合一光纤组，二和一光纤组为一分二平面光波导分路器，平面光波导分路器具有工作波长宽、插入损耗低和可靠性高的优点，且具有Y分支波导的具有较大的分支角度，更有利于集成，通过在封装盒内两个芯片的集成，节省空间，使得阵列单模器件实现小型化设计，进一步提高设备的可靠性，通过将第一光分路芯片和第二光分路芯片设置在封装盒内，使得整个光路使用时仅需连接输入单纤和第一输出端，继而提高了工作效率，同时第三输出端穿过第一侧面并穿出封装盒的设计，使得阵列单模器件的体积更为小巧和紧凑。
更进一步的方案是，阵列单模器件还设置有第一光纤阵列和第二光纤阵列，第三输出端与第一光纤阵列耦合，第二光纤阵列与第一输出端耦合。
更进一步的方案是，一分八平面光波导分路器中两端设置有第三光纤阵列和第四光纤阵列，第三光纤阵列与输入单纤耦合，第四光纤阵列分别与第一输入端和第二输出端耦合，第四光纤阵列间距为250微米，第四光纤阵列中V槽端面设置为8°斜角。
由上可见，在阵列单模器件两侧设置有光纤阵列，使得光纤均能固定在光纤阵列上，提高了第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端和第三输出端的固定稳定性，从而进一步提高了阵列单模器件的可靠性。
更进一步的方案是，封装盒设置有第一胶塞和第二胶塞，第一胶塞设置有第一侧面，第二胶塞设置有第二侧面，输入单纤和第三输出端穿过第一胶塞，第一输出端穿过第二胶塞。
更进一步的方案是，封装盒由不锈钢制成。
由上可见，封装盒由不锈钢制成，不锈钢设计采用冲压成型，具有设计简单易于生产、结实耐用且成本较低，进一步降低了阵列单模器件的生产成本，封装盒上还设置有胶塞，对封装盒内的两个芯片起到防尘和保护作用，进一步提高了阵列单模器件的使用寿命。
更进一步的方案是，第三输出端连接光电探测器。
更进一步的方案是，第三输出端位于第二光分路芯片的光路方向的侧部。
由上可见，第三输出端可连接光电探测器，可实现检测光纤光栅的光谱从而计算中心波长，且第三输出端位于第二光分路芯片的光路方向侧部，进一步的将第三输出端限定在第二光分路芯片旁边，继而实现了阵列单模器件布局紧凑、体积小巧的设计。
为了实现本发明第二目的，本发明提供一种光纤光栅解调仪，包括上述阵列单模器件。
由上述方案可见，将第二光分路芯片设置为一分八平面光波导分路器，将第一光分路芯片中设置有八组二合一光纤组，二和一光纤组为一分二平面光波导分路器，平面光波导分路器具有工作波长宽、插入损耗低和可靠性高的优点，且具有Y分支波导的具有较大的分支角度，更有利于集成，通过在封装盒内两个芯片的集成，节省空间，使得阵列单模器件实现小型化设计，进一步提高设备的可靠性，通过将第一光分路芯片和第二光分路芯片设置在封装盒内，使得整个光路使用时仅需连接输入单纤和第一输出端，继而提高了工作效率，同时第三输出端穿过第一侧面并穿出封装盒的设计，使得阵列单模器件的体积更为小巧和紧凑。
附图说明
图1是本发明第一光分路芯片实施例的示意图。
图2是本发明第一光分路芯片实施例的结构图。
图3是本发明阵列单模器件实施例第一示意图。
图4是本发明阵列单模器件实施例第二示意图。
图5是本发明阵列单模器件实施例的光路示意图。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
第一光分路芯片实施例：
参照图1至图2，第一光分路芯片1包括盖片11、基片12、胶层13和波导芯14。波导芯14由八组15构成，八组二合一光纤组15并排布置在基片12和盖片之间，胶层13位于盖片11和基片12之间，八组二合一光纤组15通过胶层13粘在基片12上，盖片11通过胶层13粘在八组二合一光纤组15上，盖片11、胶层13、波导芯14和基片12形成一整块芯片。
八组二合一光纤组15等间隔布置在基片12上，二合一光纤组15在两端分别设置有第一端部151和两个第二端部152，八组二合一光纤组15的第一端部151同侧设置，八组二合一光纤组15的第二端部152同侧设置，基片12在二合一光纤组15的端部一侧设置有第一侧面，盖片11在二合一光纤组15的端部一侧设置有第二侧面，第一侧面和第二侧面位于同一侧上，第一侧面与第二侧面平行；第一侧面与波导芯14的光路方向的夹角呈80度至85度布置。二合一光纤组15呈Y型布置，二合一光纤组15包括两根光纤，两根光纤熔接，继而使得二合一光纤组15具有第一输入端141、第一输出端142和第三输出端143，第一输入端141和第三输出端143均设置在第二端部152上，第一输入端设置在第一端部151上。
基片12的厚度为1.2毫米，盖片11的厚度为1.0毫米，胶层13的厚度为0.01毫米至0.1毫米，光分路芯片的长度为：10.4毫米±0.3毫米，光分路芯片的宽度为：2.2毫米±0.1毫米，光分路芯片高度为：2.3毫米±0.1毫米。第一光分路芯片1的工作波长1527－1568nm，每个单元插入损耗≤4.0dB，均匀性≤0.6dB，指向性≥55dB，回波损耗≥55dB；工作温度为－40摄氏度－85摄氏度。
本发明阵列单模器件实施例：
参照图3和图4，一种阵列单模器件3包括第一光分路芯片1、第二光分路芯片2、封装盒31、输入单纤32、第一光纤阵列33、第二光纤阵列34、第三光纤阵列35和第四光纤阵列36。
第一光分路芯片1、第二光分路芯片2、第一光纤阵列33、第二光纤阵列34、第三光纤阵列35和第四光纤阵列36均设置在封装盒31中，封装盒31采用不锈钢制成，在本实施例中封装盒31设置为不锈钢方管，在封装盒的两端分别设置有第一胶塞311和第二胶塞312，第一胶塞311和第二胶塞312将封装盒31密封，第一胶塞311设置有第一侧面321，第二塞312设置有第二侧面322。
第二光分路芯片2为一分八平面光波导分路器，第二光分路芯片2设置有一个第二输入端21和八个第二输出端22，第三光纤阵列35和第四光纤阵列36设置在第二光分路芯片2的两侧，第四光纤阵列36间距为250微米，第四光纤阵列36中V槽端面设置为8°斜角，第一光纤阵列33和第二光纤阵列34分别设置在第一光分路芯片1的两侧，第三输出端143与第一光纤阵列33耦合，第一输出端141和第二光纤阵列34耦合，输入单纤32和第三光纤阵列35耦合，第二输出端22和第一输入端141分别与第四光纤阵列36耦合。
输入单纤32穿过第一侧面321进入封装盒31内，输入单纤32连接第二输入端22，一个第二输出端22连接一个第一输入端141，第一输出端141穿过第二侧面322穿出封装盒31，第三输出端143位于第二光分路芯片2的光路方向的侧部，在本实施例中八个第三输出端143均位于第二光分路芯片2的同一侧，且位于第二光分路芯片2的上部，第三输出端143穿过第一侧面321继而穿出封装盒31。除此之外，八个第三输出端143也可分别位于第二光分路芯片2的相对两侧，例如一侧四个第三输出端，另一侧四个第三输出端。
参照图5，光源向阵列单模器件的输入单纤32发送光信号，输入单纤32将该光信号通过一分八平面光波导分路器分成多路，光信号通过第二输出端22传输至对应的第一输入端141，经过第一输出端142传输至光纤光栅，反射的光信号通过第三输出端143传输至光电探测器(PD阵列)37，从而通过光电探测器37来检测光纤光栅的中心波长。
光纤光栅解调仪实施例：
光纤光栅解调仪包括上述的阵列单模器件。
由上述方案可见，将第二光分路芯片设置为一分八平面光波导分路器，将第一光分路芯片中设置有八组二合一光纤组，平面光波导分路器具有工作波长宽、插入损耗低和可靠性高的优点，且具有Y分支波导的具有较大的分支角度，更有利于集成，通过在封装盒内两个芯片的集成，节省空间，使得阵列单模器件实现小型化设计，进一步提高设备的可靠性，通过将第一光分路芯片和第二光分路芯片设置在封装盒内，使得整个光路使用时仅需连接输入单纤和第一输出端，继而提高了工作效率，同时第三输出端穿过第一侧面并穿出封装盒的设计，使得阵列单模器件的体积更为小巧和紧凑。

Claims (8)

1.一种阵列单模器件，其特征在于，包括封装盒、输入单纤、第一光分路芯片和第二光分路芯片；
所述第二光分路芯片和所述第一光分路芯片均设置在所述封装盒内，所述第二光分路芯片为一分八平面光波导分路器，所述第一光分路芯片设置有波导芯，所述波导芯设置为八组二合一光纤组，所述二合一光纤组具有第一端部和第二端部，每一组所述二合一光纤组设置有第一输入端、第一输出端和第三输出端，所述第一输入端和所述第三输出端均设置在所述第一端部上，所述第一输出端设置在所述第二端部上，所述一分八平面光波导分路器设置有一个第二输入端和八个第二输出端；
所述封装盒在相对的两端上分别设置有第一侧面和第二侧面，所述输入单纤穿过所述第一侧面进入所述封装盒内，所述输入单纤连接所述第二输入端，一个所述第二输出端连接一个所述第一输入端，所述第一输出端穿过所述第二侧面穿出所述封装盒，所述第三输出端穿过所述第一侧面并穿出所述封装盒。
2.根据权利要求1所述的阵列单模器件，其特征在于：
所述阵列单模器件还设置有第一光纤阵列和第二光纤阵列，所述第三输出端与所述第一光纤阵列耦合，所述第二光纤阵列与所述第一输出端耦合。
3.根据权利要求2所述的阵列单模器件，其特征在于：
所述一分八平面光波导分路器中两端设置有第三光纤阵列和第四光纤阵列，所述第三光纤阵列与所述输入单纤耦合，所述第四光纤阵列分别与所述第二输出端和所述第一输入端耦合，所述第四光纤阵列间距为250微米，所述第四光纤阵列中V槽端面设置为8°斜角。
4.根据权利要求1所述的阵列单模器件，其特征在于：
所述封装盒设置有第一胶塞和第二胶塞，所述第一胶塞设置有所述第一侧面，所述第二胶塞设置有所述第二侧面，所述输入单纤和所述第三输出端穿过所述第一胶塞，所述第一输出端穿过所述第二胶塞。
5.根据权利要求1所述的阵列单模器件，其特征在于：
所述封装盒由不锈钢制成。
6.根据权利要求1所述的阵列单模器件，其特征在于：
所述第三输出端连接光电探测器。
7.根据权利要求1至6任一项所述的阵列单模器件，其特征在于：
所述第三输出端位于所述第二光分路芯片的光路方向的侧部。
8.光纤光栅解调仪，其特征在于：包括上述权利要求1至7任一项所述的阵列单模器件。
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