CN110501788A - 一种双集成的五端口光器件及其制作方法 - Google Patents

一种双集成的五端口光器件及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光通讯技术领域，具体涉及一种双集成的五端口光器件及其制作方法，其中五端口光器件包括第一集成器件、第二集成器件、双口支架和法拉第旋转片；第一集成器件用于集成隔离器与光电探测器的功能于一体，第二集成器件用于集成隔离器与波分复用器的功能于一体；双口支架的第一端设有第一开孔和第二开孔，第二端设有开槽，且所述开槽与两个开孔连通；第一集成器件与所述第一开孔耦合，第二集成器件与所述第二开孔耦合，所述法拉第旋转片设置于所述开槽内。本发明利用双口支架实现了第一集成器件和第二集成器件的集成安装，整个装置封装体积小、功能丰富，可满足更高的小型化、集成化要求，更容易满足光通信的应用。

Description

一种双集成的五端口光器件及其制作方法
【技术领域】
本发明涉及光通讯技术领域，具体涉及一种双集成的五端口光器件及其制作方法。
【背景技术】
光电探测器是一种将光电效应辐射能转换成电信号的器件，具有体积小巧、重量轻、快速响应、高灵敏度的优点，且容易与其它器件进行集成，是极其理想的光源光电探测器，广泛应用于光通信的信号处理、传感系统、测量系统等。光隔离器是一种只允许单向光通过的无源光器件，其工作原理是基于法拉第旋转的非互易性，主要利用磁光晶体的法拉第效应，通过光纤回波反射的光能够被光隔离器很好的隔离。光隔离器的作用是对光的方向进行限制，使光只能单方向传输，通过光纤回波反射的光能够被光隔离器很好的隔离，提高光波传输效率。波分复用(Wavelength Division Multiplexing，简写为WDM)是将一系列载有信息、但波长不同的光信号合成一束，沿着单根光纤传输；在接收端再用某种方法，将各个不同波长的光信号分开的通信技术。波分复用器采用的就是这个技术。
随着科技的不断发展，集成化、小型化、低成本成为光通讯领域的必然趋势，更小的体积、更多的功能是光通信模块的唯一发展之路。尤其在WDM模块、光可调波分复用器(Variable OpticalAttenuator+Multiplexer，简写为VMUX)、光放大器等各种光通信模块都向着微型化的方向发展过程中，就向隔离器、光电探测器、波分复用器等光器件提出了小型化、集成化的更高要求，而目前的光器件结构已经难以满足更高的小型化、集成化的要求，也就难以满足光通信的应用。
鉴于此，克服上述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】
本发明需要解决的技术问题是：
在各种光通信模块都向着微型化发展过程中，向隔离器、光电探测器、波分复用器等光器件提出了更高要求，而目前的光器件结构已经难以满足更高的小型化、集成化的要求，难以满足光通信的应用。
本发明通过如下技术方案达到上述目的：
第一方面，本发明提供了一种双集成的五端口光器件，包括第一集成器件、第二集成器件、双口支架11和法拉第旋转片12；其中，所述第一集成器件用于集成隔离器与光电探测器的功能于一体，所述第二集成器件用于集成隔离器与波分复用器的功能于一体；
所述双口支架11的第一端设有第一开孔11-1和第二开孔11-2，第二端设有开槽11-3，且所述开槽11-3与两个开孔连通；
所述第一集成器件与所述第一开孔11-1耦合，所述第二集成器件与所述第二开孔11-2耦合，所述法拉第旋转片12设置于所述开槽11-3内。
优选的，还包括磁环9，所述磁环9套接在所述双口支架11外侧，以便固定所述第一集成器件、所述第二集成器件和所述法拉第旋转片12。
优选的，所述第一集成器件包括顺次连接设置的双芯插针1、第一起偏分束器3、第一半波片5、第一准直光透镜7、第一楔角片13和探测装置15；
所述第一准直光透镜7设置在所述双口支架11的第一开孔11-1内，所述第一楔角片13连接设置在所述双口支架11第二端面上的第一端面粘接区域11-4。
优选的，所述双芯插针1包括第一双芯光纤1-1、第二双芯光纤1-2和双芯毛细管1-3；所述双芯毛细管1-3的第一端与两个双芯光纤连接，第二端与所述第一起偏分束器3连接；
光信号从所述第一双芯光纤1-1输入后，依次经过双芯毛细管1-3、第一起偏分束器3、第一半波片5、第一准直光透镜7和法拉第旋转片12，再经第一楔角片13分光，一部分光信号进入探测装置15，另一部分光信号反射回法拉第旋转片12，并原路返回直至由所述第二双芯光纤1-2输出，达到隔离器与光电探测器集成的功能。
优选的，所述双芯插针1还包括第一玻璃套管1-4，所述第一玻璃套管1-4套接在所述双芯毛细管1-3外侧。
优选的，所述第二集成器件包括顺次连接设置的四芯插针2、第二起偏分束器4、第二半波片6、第二准直光透镜8、滤波片10和第二楔角片14；
所述第二准直光透镜8和所述滤波片10设置在所述双口支架11的第二开孔11-2内，所述第二楔角片14连接设置在所述双口支架11第二端面上的第二端面粘接区域11-5。
优选的，所述四芯插针2包括第一四芯光纤2-1、第二四芯光纤2-2、第三四芯光纤2-3、第四四芯光纤2-4和四芯毛细管2-5；所述四芯毛细管2-5的第一端与四个四芯光纤连接，第二端与所述第二起偏分束器4连接；
光信号从所述第二四芯光纤2-2输入后，依次经过四芯毛细管2-5、第二起偏分束器4、第二半玻片6、第二准直光透镜8、滤波片10和法拉第旋转片12；所述滤波片10对光信号进行滤波后分成两部分的光信号，再经第二楔角片14反射后，一部分光信号返回到所述第三四芯光纤2-3输出，另一部分光信号返回到所述第四四芯光纤2-4输出，达到隔离器与波分复用器集成的功能。
优选的，所述四芯插针2还包括第二玻璃套管2-6，所述第二玻璃套管2-6套接在所述四芯毛细管2-5外侧。
优选的，还包括第一封装管16和第二封装管17，所述第一封装管16和第二封装管17同轴连接设置，用于将所述第一集成器件、所述第二集成器件和所述双口支架11集成封装在两个封装管内部。
第二方面，本发明提供了一种双集成的五端口光器件的制作方法，用于制作第一方面所述的五端口光器件，所述制作方法包括：
组装第一集成器件和第二集成器件，并分别将第一集成器件、第二集成器件和法拉第旋转片12耦合安装在双口支架11上；
将组装好的结构集成封装在第一封装管16和第二封装管17内。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的双集成的五端口光器件中，利用双口支架实现了第一集成器件和第二集成器件的集成安装，其中，第一集成器件实现了隔离器与光电探测器的集成，第二集成器件实现了隔离器与波分复用器的集成，即实现了双集成功能，功能丰富，且整个装置封装体积小，可满足更高的小型化、集成化的要求，从而更容易满足光通信的应用。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述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他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种双集成的五端口光器件的整体结构图；
图2是本发明实施例提供的一种五端口光器件中双口支架的结构图；
图3是本发明实施例提供的一种五端口光器件中磁环的结构图；
图4是本发明实施例提供的一种五端口光器件主要装配关系的立体结构图；
图5是本发明实施例提供的一种五端口光器件磁环装配的立体结构图；
图6是本发明实施例提供的第一集成器件中双芯插针的结构图；
图7是本发明实施例提供的第二集成器件中四芯插针的结构图；
图8是本发明实施例提供的一种双集成的五端口光器件的制作方法流程图；
其中，附图标记如下：
双芯插针1，四芯插针2，第一起偏分束器3，第二起偏分束器4，第一半波片5，第二半波片6，第一准直光透镜7，第二准直光透镜8，磁环9，滤波片10，双口支架11，法拉第旋转片12，第一楔角片13，第二楔角片14，探测装置15；
第一开孔11-1，第二开孔11-2，开槽11-3，第一端面粘接区域11-4，第二端面粘接区域11-5；
第一双芯光纤1-1，第二双芯光纤1-2，双芯毛细管1-3，第一玻璃套管1-4；
第一四芯光纤2-1，第二四芯光纤2-2，第三四芯光纤2-3，第四四芯光纤2-4，四芯毛细管2-5，第二玻璃套管2-6。
【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”、“左”、“右”、“前”、“后”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。
在本发明各实施例中，符号“/”表示同时具有两种功能的含义，而对于符号“A和/或B”则表明由该符号连接的前后对象之间的组合包括“A”、“B”、“A和B”三种情况。
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。下面就参考附图和实施例结合来详细说明本发明。
实施例1：
本发明实施例提供了一种双集成的五端口光器件，如图1所示，包括第一集成器件、第二集成器件、双口支架11和法拉第旋转片12；其中，所述第一集成器件用于集成隔离器与光电探测器的功能于一体，所述第二集成器件用于集成隔离器与波分复用器的功能于一体，且两个集成器件可共用1个法拉第旋转片12；
结合图1和图2，为满足所述第一集成器件、所述第二集成器件和所述法拉第旋转片12的集成安装需求，所述双口支架11的第一端(即左图和右图中的左端)设有第一开孔11-1和第二开孔11-2，第二端(即左图和右图中的右端)设有开槽11-3，且所述开槽11-3与两个开孔连通，所述第一开孔11-1和所述第二开孔11-2优选地为对称设置。其中，所述第一集成器件与所述第一开孔11-1耦合，所述第二集成器件与所述第二开孔11-2耦合，所述法拉第旋转片12设置于所述开槽11-3内。
进一步地，为方便所述第一集成器件和所述第二集成器件中其他结构件的安装，所述双口支架11的第二端面还设有第一端面粘接区域11-4和第二端面粘接区域11-5，具体连接结构将在下文介绍。
本发明提供的双集成的五端口光器件中，利用双口支架实现了第一集成器件和第二集成器件的集成安装，其中，第一集成器件实现了隔离器与光电探测器的集成，第二集成器件实现了隔离器与波分复用器的集成，即实现了双集成功能，功能丰富，且整个装置封装体积小，可满足更高的小型化、集成化的要求，从而更容易满足光通信的应用。
在本实施例中，所述五端口光器件通常还包括磁环9，所述磁环9的结构如图3所示，其形状、尺寸均与所述双口支架11耦合，安装时套接在所述双口支架11外侧，以便固定所述第一集成器件、所述第二集成器件和所述法拉第旋转片12，如图1和图5。
下面结合附图，对第一集成器件和第二集成器件的结构展开具体介绍：
结合图1和图4，所述第一集成器件包括顺次连接设置(即图中从左到右设置)的双芯插针1、第一起偏分束器3、第一半波片5、第一准直光透镜7、第一楔角片13和探测装置15。其中，所述第一准直光透镜7设置在所述双口支架11的第一开孔11-1内，所述第一楔角片13连接设置在所述双口支架11的第一端面粘接区域11-4。所述探测装置15具体可由PD探测组件构成。
进一步参考图6，所述双芯插针1包括第一双芯光纤1-1、第二双芯光纤1-2、双芯毛细管1-3和第一玻璃套管1-4。其中，所述双芯毛细管1-3的第一端(即图中左端)与两个双芯光纤连接，第二端(即图中右端)与所述第一起偏分束器3连接；所述第一玻璃套管1-4套接在所述双芯毛细管1-3外侧，以便起到一定的保护作用。
基于所述第一集成器件的上述结构，其隔离器与光电探测器的集成工作过程具体如下：
光信号从所述第一双芯光纤1-1输入后，依次经过所述双芯毛细管1-3、所述第一起偏分束器3、所述第一半波片5、所述第一准直光透镜7和所述法拉第旋转片12，再经过所述第一楔角片13进行分光；分光之后，一部分光信号进入所述探测装置15，完成光电探测，另一部分光信号反射回法拉第旋转片12，并原路返回直至耦合进入所述第二双芯光纤1-2输出，从而达到隔离器与光电探测器集成的功能。
继续结合图1和图4，所述第二集成器件包括顺次连接设置(即图中从左到右设置)的四芯插针2、第二起偏分束器4、第二半波片6、第二准直光透镜8、滤波片10和第二楔角片14。其中，所述第二准直光透镜8和所述滤波片10均设置在所述双口支架11的第二开孔11-2内，所述第二楔角片14连接设置在所述双口支架11的第二端面粘接区域11-5。
进一步参考图7，所述四芯插针2包括第一四芯光纤2-1、第二四芯光纤2-2、第三四芯光纤2-3、第四四芯光纤2-4、四芯毛细管2-5和第二玻璃套管2-6。其中，所述四芯毛细管2-5的第一端(即图中左端)与四个四芯光纤连接，第二端(即图中右端)与所述第二起偏分束器4连接；所述第二玻璃套管2-6套接在所述四芯毛细管2-5外侧，以便起到一定的保护作用。
基于所述第二集成器件的上述结构，其隔离器与波分复用器的集成工作过程具体如下：
所述第一四芯光纤2-1不参与光路，因此可视为无此光纤。光信号从所述第二四芯光纤2-2输入后，依次经过所述四芯毛细管2-5、所述第二起偏分束器4、所述第二半玻片6、所述第二准直光透镜8、所述滤波片10和所述法拉第旋转片12；其中，所述滤波片10对光信号进行滤波，滤波后分成两部分的光信号，再经所述第二楔角片14反射后，一部分光信号反射返回到所述第三四芯光纤2-3输出，另一部分光信号反射返回到所述第四四芯光纤2-4输出，从而达到隔离器与波分复用器集成的功能。
进一步地，所述五端口光器件还包括第一封装管16和第二封装管17，如图1所示。所述第一封装管16和第二封装管17同轴连接设置，用于将所述第一集成器件、所述第二集成器件、所述双口支架11和所述磁环9等结构集成封装在两个封装管内部。其中，所述第一封装管16的第一端(即图中左端)分别与所述双芯插针1和所述四芯插针2耦合，第二端(即图中右端)与所述第二封装管17连接；所述第二封装管17的第二端(即图中右端)与所述探测装置15耦合。
结合以上描述，集成的隔离器与光探测器(即第一集成器件)有两个光纤端口，集成的隔离器与波分复用器(即第二集成器件)有三个光纤端口，如此就形成了一种双集成的五端口光器件。
综上所述，所述五端口光器件能够集成的结构重点在于所述双口支架11的设置；其中，所述双口支架11上第一开孔11-1、第二开孔11-2、开槽11-3、第一端面粘接区域11-4和第二端面粘接区域11-5的设计，使得所述双口支架11可以同时固定多个结构件，还能实现两个集成器件共用一个法拉第旋转片12，使得整个装置封装体积小、功能丰富，可满足更高的小型化、集成化的要求，从而更容易满足光通信的应用。
实施例2：
在上述实施例1的基础上，本发明实施例进一步提供了一种双集成的五端口光器件的制作方法，用于制作实施例1中的五端口光器件。如图8所示，所述制作方法主要包括以下步骤：
步骤201，组装第一集成器件和第二集成器件，并分别将第一集成器件、第二集成器件和法拉第旋转片12耦合安装在双口支架11上。
首先，设计规划好光路后，按照光路结构分别组装两个集成器件。在组装所述第一集成器件时，可先按照顺序依次连接好双芯插针1、第一起偏分束器3和第一半波片5；在组装所述第二集成器件时，可先按照顺序依次连接好四芯插针2、第二起偏分束器4和第二半波片6。
然后，按照光路结构设计，将所述第一集成器件的第一准直光透镜7安装在所述双口支架11的第一开孔11-1内，将所述第二集成器件的第二准直光透镜8和滤波片10依次安装在所述双口支架11的第二开孔11-2内，将法拉第旋转片12安装在所述双口支架11的开槽11-3内；随后将所述第一集成器件的第一楔角片13连接设置在所述双口支架11的第一端面粘接区域11-4，将所述第二集成器件的第二楔角片14连接设置在所述双口支架11的第二端面粘接区域11-5。
最后，将磁环9套接在所述双口支架11外侧，进一步将所述第一准直光透镜7、所述第二准直光透镜8、所述滤波片10和所述法拉第旋转片12固定在所述双口支架11上，如图5所示。
步骤202，将组装好的结构集成封装在第一封装管16和第二封装管17内。
如图1所示，所述第一封装管16的第一端(即图中左端)分别与所述双芯插针1和所述四芯插针2耦合，第二端(即图中右端)与所述第二封装管17连接；所述第二封装管17的第二端(即图中右端)与所述第一集成器件的探测装置15耦合。
按照上述步骤组装完成后，得到的五端口光器件一方面集成了隔离器与光电探测器的功能，另一方面又同时集成了隔离器与波分复用器的功能，整个制作过程工艺简单、成本低，而且制作完成后的光器件封装体积小、功能丰富，可满足更高的小型化、集成化的要求，从而更容易满足光通信的应用。
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 (10)

1.一种双集成的五端口光器件，其特征在于，包括第一集成器件、第二集成器件、双口支架(11)和法拉第旋转片(12)；其中，所述第一集成器件用于集成隔离器与光电探测器的功能于一体，所述第二集成器件用于集成隔离器与波分复用器的功能于一体；
所述双口支架(11)的第一端设有第一开孔(11-1)和第二开孔(11-2)，第二端设有开槽(11-3)，且所述开槽(11-3)与两个开孔连通；
所述第一集成器件与所述第一开孔(11-1)耦合，所述第二集成器件与所述第二开孔(11-2)耦合，所述法拉第旋转片(12)设置于所述开槽(11-3)内。
2.根据权利要求1所述的双集成的五端口光器件，其特征在于，还包括磁环(9)，所述磁环(9)套接在所述双口支架(11)外侧，以便固定所述第一集成器件、所述第二集成器件和所述法拉第旋转片(12)。
3.根据权利要求1所述的双集成的五端口光器件，其特征在于，所述第一集成器件包括顺次连接设置的双芯插针(1)、第一起偏分束器(3)、第一半波片(5)、第一准直光透镜(7)、第一楔角片(13)和探测装置(15)；
所述第一准直光透镜(7)设置在所述双口支架(11)的第一开孔(11-1)内，所述第一楔角片(13)连接设置在所述双口支架(11)第二端面上的第一端面粘接区域(11-4)。
4.根据权利要求3所述的双集成的五端口光器件，其特征在于，所述双芯插针(1)包括第一双芯光纤(1-1)、第二双芯光纤(1-2)和双芯毛细管(1-3)；所述双芯毛细管(1-3)的第一端与两个双芯光纤连接，第二端与所述第一起偏分束器(3)连接；
光信号从所述第一双芯光纤(1-1)输入后，依次经过双芯毛细管(1-3)、第一起偏分束器(3)、第一半波片(5)、第一准直光透镜(7)和法拉第旋转片(12)，再经第一楔角片(13)分光，一部分光信号进入探测装置(15)，另一部分光信号反射回法拉第旋转片(12)，并原路返回直至由所述第二双芯光纤(1-2)输出，达到隔离器与光电探测器集成的功能。
5.根据权利要求4所述的双集成的五端口光器件，其特征在于，所述双芯插针(1)还包括第一玻璃套管(1-4)，所述第一玻璃套管(1-4)套接在所述双芯毛细管(1-3)外侧。
6.根据权利要求1所述的双集成的五端口光器件，其特征在于，所述第二集成器件包括顺次连接设置的四芯插针(2)、第二起偏分束器(4)、第二半波片(6)、第二准直光透镜(8)、滤波片(10)和第二楔角片(14)；
所述第二准直光透镜(8)和所述滤波片(10)设置在所述双口支架(11)的第二开孔(11-2)内，所述第二楔角片(14)连接设置在所述双口支架(11)第二端面上的第二端面粘接区域(11-5)。
7.根据权利要求6所述的双集成的五端口光器件，其特征在于，所述四芯插针(2)包括第一四芯光纤(2-1)、第二四芯光纤(2-2)、第三四芯光纤(2-3)、第四四芯光纤(2-4)和四芯毛细管(2-5)；所述四芯毛细管(2-5)的第一端与四个四芯光纤连接，第二端与所述第二起偏分束器(4)连接；
光信号从所述第二四芯光纤(2-2)输入后，依次经过四芯毛细管(2-5)、第二起偏分束器(4)、第二半玻片(6)、第二准直光透镜(8)、滤波片(10)和法拉第旋转片(12)；所述滤波片(10)对光信号进行滤波后分成两部分的光信号，再经第二楔角片(14)反射后，一部分光信号返回到所述第三四芯光纤(2-3)输出，另一部分光信号返回到所述第四四芯光纤(2-4)输出，达到隔离器与波分复用器集成的功能。
8.根据权利要求7所述的双集成的五端口光器件，其特征在于，所述四芯插针(2)还包括第二玻璃套管(2-6)，所述第二玻璃套管(2-6)套接在所述四芯毛细管(2-5)外侧。
9.根据权利要求1-8任一所述的双集成的五端口光器件，其特征在于，还包括第一封装管(16)和第二封装管(17)，所述第一封装管(16)和第二封装管(17)同轴连接设置，用于将所述第一集成器件、所述第二集成器件和所述双口支架(11)集成封装在两个封装管内部。
10.一种双集成的五端口光器件的制作方法，其特征在于，用于制作如权利要求1-9任一所述的双集成的五端口光器件，所述制作方法包括：
组装第一集成器件和第二集成器件，并分别将第一集成器件、第二集成器件和法拉第旋转片(12)耦合安装在双口支架(11)上；
将组装好的结构集成封装在第一封装管(16)和第二封装管(17)内。
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