CN111142190A - 一种透光镜组和波分复用器 - Google Patents
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Abstract
本申请适用于光通信技术领域，提供了一种透光镜组和波分复用器，透光镜组包括主透光镜、多个从透光镜和多个反射滤光片；主透光镜包括用于输入复用光的第一侧面、用于输出解复用光的第二侧面，以及用于供复用光出射的第三侧面，第三侧面的复用光出射位置设置有反射滤光片；从透光镜沿第三侧面的复用光出射方向依次设置，从透光镜包括第一表面和第二表面，第一表面面对第三侧面，第二表面背对第三侧面，且第一表面、第二表面均设置有反射滤光片。能够减少波分复用光在经过的光学表界面数量和在非空气介质中传播的光程，减少光信号在透光镜组中的损失；且从透光镜的数量可以根据波分复用的通道数进行增减，降低了透光镜组的设计制造成本。
Description
技术领域
本申请涉及光通信技术领域，特别涉及一种透光镜组和波分复用器。
背景技术
波分复用器(Coarse Wavelength Division Multiplexing，CWDM)利用光的波分复用原理，发送端用复用器件将不同波长的光载波汇合到一根光纤进行传输，在接收端用解复用器件将各波长光载波分来开来，再由光接收机作进一步处理，可以在链路的发射端将不同波长的光信号耦合至单根光纤进行传输，在链路的接收端也相应地将光纤中的混合信号分解为不同波长的信号，连接到相应的接收设备。
传统的波分复用器包括一入射光耦合器、多个出射光聚焦器以及一分光元件，该分光元件往往包括多个相互独立的滤光片和多个反射棱镜，每一滤光片与一反射棱镜对应，并借由反射棱镜将光信号传输入指定出射光聚焦器，通过多组滤光片和反射棱镜的作用，起到波分复用的目的。这些方案中不管是波分复用光还是解波分复用光，都不可避免地需要经过大量的光学表界面，且在非空气介质中的光程很长，光束在波分复用器内多次反射、折射，能量损耗非常大，对于反光滤光片距离光线入射点更远的波段的光线，其光线经过的光学表界面最多，在玻璃中传播的光程最长，光损最大，容易造成该波段信号强度差、信噪比过低的问题，影响光信息的传输。
发明内容
本申请的目的在于提供一种透光镜组，旨在解决传统的波分复用器中光信号强度损失大，输出的光信号信噪比降低严重的技术问题。
本申请是这样实现的，一种透光镜组，包括主透光镜、多个从透光镜和多个反射滤光片；所述主透光镜包括用于输入复用光的第一侧面、与所述第一侧面呈钝角连接且用于输出解复用光的第二侧面，以及与所述第一侧面相对且用于供复用光出射的第三侧面，所述第三侧面的复用光出射位置设置有所述反射滤光片；所述从透光镜沿所述第三侧面的复用光出射方向依次设置，所述从透光镜包括第一表面和第二表面，所述第一表面面对所述第三侧面，所述第二表面背对所述第三侧面，且所述第一表面、第二表面均设置有所述反射滤光片。
在本申请的一个实施例中，所述主透光镜的第三侧面、所述从透光镜的第一表面和/或所述从透光镜的第二表面包括第一阶面和第二阶面，所述第二阶面凸出所述第一阶面且倾斜于所述第二侧面设置，所述反射滤光片和所述第二阶面平行，所述反射滤光片贴合所述第二阶面且架设于所述第一阶面。
在本申请的一个实施例中，所述从透光镜的第一表面的所述第一阶面包括依次远离所述第二阶面设置的凹槽底面部、倾斜部和平行部，所述平行部平行于所述第二侧面，所述倾斜部与所述第二阶面处于同一空间平面，所述凹槽底面部倾斜于所述第二阶面设置，所述反射滤光片贴合所述第二阶面和所述倾斜部。
在本申请的一个实施例中，所述平行部避让所述第一表面的所述滤光片设置，在复用光的传输方向上，前一级的所述从透光镜避让后一级所述从透光镜的第一表面上设置的所述反射滤光片。
在本申请的一个实施例中，所述第三侧面的第一阶面平行于所述第二侧面设置，所述平行部平行于所述第二侧面设置，且所述第二侧面垂直于解复用光的光路。
在本申请的一个实施例中，所述透光镜组还包括基底，所述主透光镜、所述从透光镜和所述反射滤光片连接所述基底。
在本申请的一个实施例中，所述透光镜组还包括正对所述第一侧面设置的复用光耦合镜，和正对所述第二侧面设置的解复用光耦合镜。
在本申请的一个实施例中，所述复用光耦合镜与所述主透光镜一体成型；和/或所述解复用光耦合镜与所述主透光镜一体成型。
本申请的另一目的在于提供一种包括了如上所述的透光镜组的波分复用器。
在本申请的一个实施例中，所述波分复用器还包括外壳，所述外壳的形状与所述透光镜组对应，且所述外壳上与所述复用光耦合镜和所述解复用光耦合镜对应的位置设置有光纤接口。
实施本申请的一种透光镜组，至少具有以下有益效果：
将用于波分复用器的透光镜组分为主透光镜和从透光镜，波分复用光从主透光镜的第一侧面入射，依次经过主透光镜第三侧面上贴设的反射滤光片，以及从透光镜上的第一表面和第二表面上贴设的反射滤光片后实现其解复用，并从主透光镜的第二侧面出射，一个从透光镜的第一表面和第二表面可以分别分出一个波段的光信号，这样，能够减少波分复用光在透光镜组中传播时需要经过的光学表界面数量，也缩短了波分复用光在非空气介质中传播的光程，进而减少了光信号在透光镜组中的损失，提高了透光镜组输出的光信号的强度和信噪比；且从透光镜的数量可以根据波分复用的通道数进行增减，便于根据实际需要对透光镜组进行重新设计，降低了波分复用器在设计、工艺改善和生产制造过程中的所需成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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是本申请的一个实施例提供的透光镜组的外观示意图；
图2是本申请的一个实施例提供的波分复用器的剖面示意图；
图3是本申请的一个实施例提供的透光镜组和波分复用器的工作原理示意图；
图4是图2中A处的局部放大示意图；
图5是本申请的一个实施例提供的主透光镜的剖面示意图；
图6是本申请的一个实施例提供的从透光镜的剖面示意图。
上述附图所涉及的标号明细如下：
1-主透光镜；10-基底；11-第一侧面；12-第二侧面；13-第三侧面；14-第四侧面；2-从透光镜；20-凹槽；201-第一表面；202-第二表面；203-第二阶面；204-第一阶面；2041-凹槽底面部；2042-平行部；2043-倾斜部；21-第一从透光镜；22-第二从透光镜；3-反射滤光片；41-复用光耦合镜；42-解复用光耦合镜；5-外壳。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
为了说明本申请所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。
请参阅图1、图5和图6，本申请是这样实现的，包括主透光镜1、多个从透光镜2和多个反射滤光片3；主透光镜1包括用于输入复用光的第一侧面11、与第一侧面11呈钝角连接且用于输出解复用光的第二侧面12，以及与第一侧面11相对且用于供复用光出射的第三侧面13，第三侧面13的复用光出射位置设置有反射滤光片3；从透光镜2沿第三侧面13的复用光出射方向依次设置，从透光镜2包括第一表面201和第二表面202，第一表面201面对第三侧面13，第二表面202背对第三侧面13，且第一表面201、第二表面202均设置有反射滤光片3。
具体而言，本实施例提供的透光镜组是这样工作的：
请参阅图3，光纤中的波分复用光经解耦合后照射向主透光镜1的第一侧面11，并被第一侧面11折射向第三侧面13上的反射滤光片3，反射滤光片3的作用在于对特定波长的光线进行镜面反射，而其他波长的光线能够通过反射滤光片3继续向前传播，这样即可把特定波长的光从波分复用光中抽取出来；剩下的光照射向从透光镜2，并分别在从透光镜2的第一表面201和第二表面202设置的反射滤光片3处再次分离出一特定波长的解复用光；这样，在主透光镜1和从透光镜2上设置的多个反射滤光片3的共同作用下，波分复用光中的光线经过多次具有波长选择性的反射，最终不同波长的光从第二侧面12的不同位置射出，并被耦合进入不同的光纤，实现波分解复用。
应当理解，本申请中的透光镜组用作解波分解复用的同时，由于光路的可逆性原理，透光镜组同样可以用作波分复用，即本实施例提供的透光镜组可以用来将第一侧面11正对的光纤中的波分复用光解复用的同时，同样也可以用来将从第二侧面12射入的不同波长的光信号复用至第一侧面11正对的光纤中。为避免赘述，以下仅对各实施例提供的透光镜组解复用的原理进行说明，不再对其复用原理进行描述，但下述功能描述并不用以限制本申请。
实施本实施例提供的透光镜组，至少能够达到以下有益技术效果：
请参阅图2至图3，将用于波分复用器的透光镜组分为主透光镜1和从透光镜2，波分复用光从主透光镜1的第一侧面11入射，依次经过主透光镜1第三侧面13上贴设的反射滤光片3，以及从透光镜2上的第一表面201和第二表面202上贴设的反射滤光片3后实现其解复用，并从主透光镜1的第二侧面12出射，一个从透光镜2的第一表面201和第二表面202可以分别分出一个波段的光信号，这样，能够减少波分复用光在透光镜组中传播时需要经过的光学表界面数量，也缩短了波分复用光在非空气介质中传播的光程，进而减少了光信号在透光镜组中的损失，提高了透光镜组输出的光信号的强度和信噪比；且从透光镜2的数量可以根据波分复用的通道数进行增减，便于根据实际需要对透光镜组进行重新设计，降低了波分复用器在设计、工艺改善和生产制造过程中的所需成本。
请参阅图5，作为本实施例的一个优选方案，主透光镜1还包括用于校准透光镜组的位置与姿态的第四侧面14，第四侧面14用于贴合抵接在外壳侧面，或者抵接在支架上，在安装过程中只需要通过第四侧面14与外壳或者支架的配合实现主透光镜1的固定，反射滤光片3贴设在主透光镜1的第三侧面13，这样反射滤光片3的位置与姿态也随之被固定，这样的设计能极大地方便透光镜组的安装工作，提高了透光镜组的良品率。
请参阅图5和图6，在本申请的一个实施例中，主透光镜1的第三侧面13、从透光镜2的第一表面201和/或从透光镜2的第二表面202包括第一阶面204和第二阶面203，第二阶面203凸出第一阶面204且倾斜于第二侧面12设置，反射滤光片3和第二阶面203平行，反射滤光片3贴合第二阶面203且架设于第一阶面204。
请参阅图4至图6，在本申请的一个实施例中，从透光镜2的第一表面201的第一阶面204包括依次远离第二阶面203设置的凹槽底面部2041、倾斜部2043和平行部2042，平行部2042平行于第二侧面12，倾斜部2043与第二阶面203处于同一空间平面，凹槽底面部2041倾斜于第二阶面203设置，反射滤光片3贴合第二阶面203和倾斜部2043。这样，反射滤光片3和主透光镜1之间，或者反射滤光片3和从透光镜2之间有一部分被架空，可以确保波分复用光是从空气射向反射滤光片3的，而非是由主透光镜1或者从透光镜2射向反射滤光片3的，能够提高反射滤光片3对特定波段的光线的反射率，在全波段的光能损失不变的情况下，提高该特定波段的解复用光的信号强度；另外，第一阶面204包括设置于凹槽底面部2041和平行部2042之间的倾斜部2043，倾斜部2043与第二阶面203处于同一空间平面，这样做的好处在于，反射滤光片3可以同时贴合在第二阶面203和倾斜部2043上，能够使得反射滤光片3与主透光镜1或者从透光镜2的连接更加牢固。
请参阅图3，作为本实施例的一个具体方案，经反射滤光片3解波分复用的光被反射至主透光镜1的第二侧面12上相应的出光位置。
作为本实施例的一个具体方案，第二阶面203与第二侧面12的夹角在5°～15°的范围内，这样可以避免夹角过大导致的解波分复用的过程中，光线在各个光学表界面处发生过多的反射，影响透光镜组出光的信号强度；同时透光镜组有足够的空间用于布置光路，可以通过各从透光镜2之间的错位与避让，减少解复用光需要经过的光学表界面数量，以及解复用光在非空气介质中传播的长度，进而减少了光强度的损失，提高出光的信号强度。作为本实施例的一个具体方案，第二阶面203与第二侧面12之间的夹角为8°或者13.5°
请参阅图2和图4，在本申请的一个实施例中，平行部2042避让第一表面201的滤光片设置，在复用光的传输方向上，前一级的从透光镜2避让后一级从透光镜2的第一表面201上设置的反射滤光片3设置。这样可以减少后一级透光镜分出的解复用光需要经过的光学表界面数量，也减少了解复用光在非空气介质中传播的长度，进而减少了光强度的损失。
请参阅图2至图4，在本申请的一个实施例中，第三侧面13的第一阶面204平行于第二侧面12设置，平行部2042平行于第二侧面12设置，且第二侧面12垂直于解复用光的光路。这样可以使得解复用光在由从透光镜2的平行部2042出射时、从第三侧面13的平行部2042入射主透光镜1时，以及从第二侧面12射出主透光镜1时，都是以0°的入射角穿过各个光学表界面的，能够最大程度上减小解复用光在各个光学表界面上的光能损失，提高主透光镜1输出的解复用光的信号强度。
请参阅图2至图4，作为本实施例的一个具体方案，透光镜组包括在正对第三侧面13的一侧依次设置的第一从透光镜21和第二从透光镜22，这时第一从透光镜21为第二从透光镜22的前一级透光镜，第二从透光镜22为第一从透光镜21的后一级透光镜。第一从透光镜21的第一表面201和第二表面202分别均被分为第二阶面203和第一阶面204，第一表面201的第一阶面204进一步分为凹槽底面部2041和平行部2042，第一表面201的平行部2042、第二表面202的第一阶面204、主透光镜1第三表面的第一阶面204以及主透光镜1的第二表面202平行，这样，各个反射滤光片3反射的光经过多个光学表界面最终从第二侧面12出射的过程中，在各个光学表界面上的入射角都是0°，能够减小解复用光在各个光学表界面上的光能损失，提高主透光镜1输出的解复用光的信号强度；
请参阅图2至图3，第二从透光镜22的第一表面201上架设的反射滤光片3避让第一从透光镜21设置，这样，位于后级的第二从透光镜22反射的解复用光不必再次经过前级的第一从透光镜21或者主透光镜1的反射滤光片3，也不必再次经过前级的第一从透光镜21，而是直接从空气介质中传播进入主透光镜1，减少了其经过的光学表界面的数量和在非空气介质中传播的距离，进而减少了光强度的损失，这对于透光镜数量较多的情形下，提高解复用光的光强度具有十分重要的意义。
请参阅图2和图3，作为本实施例的一个优选的方案，最后一级从透光镜2仅在第一表面201设置反射滤光片3，且该反射滤光片3可以替换为用于反射所有波长的光的反光片。反射滤光片3的作用在于镜面反射特定波段的光线，同时透过其他波段的光线，光线依次穿过主透光镜1、多个从透光镜2以及多个反射滤光片3，不可避免地存在衰减，尤其在反射滤光片3上存在较大幅度的光能衰减，在最后一级的从透光镜2上采用反光片代替反射滤光片3，能够提高对最后一个波段的光线的反射率，提高该波段的信号从透光镜2组出射时的信号强度。应当理解，当最后一级从透光镜2只需要设置一个反射滤光片3时，该反射滤光片3可以设置在最后一级从透光镜2的第一表面201，同时该从透光镜2的结构也可以进一步简化为一个长方体，仅起到架设反射滤光片3的作用即可，不必考虑避让后级从透光镜2的反射滤光片3，也不必考虑第二表面202架设的反射滤光片3反射的光信号在其第一表面201的入射角的问题。
请参阅图1、图2和图3，在本申请的一个实施例中，透光镜组还包括基底10，主透光镜1、从透光镜2和反射滤光片3连接基底10。基底10的作用在于对主透光镜1和从透光镜2进行定位，且能够避免透光镜组在安装在外壳或者支架上后发生晃动，影响其正常工作。
请参阅图1，作为本实施例的一个优选方案，基底10、主透光镜1和从透光镜2是一体成型的。生产制造透光镜组时，仅需在一体成型的基底10、主透光镜1和从透光镜2上安装反射滤光片3即可，而反射滤光片3的位置和姿态则可以根据第二阶面203的位置和朝向确定，因此能够大大简化透光镜组的加工工艺流程，降低透光镜组大规模生产制造的成本，提高透光镜组的良品率。
请参阅图1、图2、图3和图5，在本申请的一个实施例中，透光镜组还包括正对第一侧面11设置的复用光耦合镜41，和正对第二侧面12设置的解复用光耦合镜42。复用光耦合镜41的作用在于将入射光纤中的复用光转化为平行光线，解复用光耦合镜42的作用在于将入射光纤中的解复用后的平行光线聚焦至出射光纤中。
具体的，复用光耦合镜41用于耦合入射光纤中的复用光并将其引导至第一侧面11；解复用光耦合镜42用于将解耦合并分解后的解复用光耦合进入出射光纤，其数量等于波分复用光的通道数，解复用光耦合镜42正对解复用光从第二侧面12出射的位置设置。
请参阅图1、图2、图3和图5，在本申请的一个实施例中，复用光耦合镜41与主透光镜1一体成型；和/或解复用光耦合镜42与主透光镜1一体成型。
复用光耦合镜41和/或解复用光耦合镜42与主透光镜1一体成型的意义在于：其一，通过设置模具形状，一次铸模成型即可完成主透光镜1与复用光耦合镜41和/或解复用光耦合镜42的制造，大大简化了透光镜组的制造和安装流程，降低了其生产成本；其二，复用光耦合镜41和/或解复用光耦合镜42与主透光镜1的一体成型减少了整个透光镜组的表界面数量，避免了光在主透光镜1与复用光耦合镜41和/或解复用光耦合镜42之间的表界面处发生的反射，减少了光能的损失，提高了透光镜组输出端的信号强度。
作为本实施例的一个优选方案，复用光耦合镜41和解复用光耦合镜42与主透光镜1一体成型。在复用光从第一侧面11入射的位置，以及每个通道的解复用光从第二侧面12出射的位置对应设置与主透光镜1一体成型的球冠状凸起，每个球冠状凸起即作为一个复用光耦合镜41或解复用光耦合镜42，解复用光耦合镜42的数量可以根据波分复用的通道数增减。
本申请的另一目的在于提供一种包括了如上所述的透光镜组的波分复用器。
请参阅图2，在本申请的一个实施例中，波分复用器还包括外壳5，外壳5的形状与透光镜组对应，且外壳5上与复用光耦合镜41和解复用光耦合镜42对应的位置设置有光纤接口。
以上所述仅为本申请的可选实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种透光镜组，其特征在于，包括主透光镜、多个从透光镜和多个反射滤光片；所述主透光镜包括用于输入复用光的第一侧面、与所述第一侧面呈钝角连接且用于输出解复用光的第二侧面，以及与所述第一侧面相对且用于供复用光出射的第三侧面，所述第三侧面的复用光出射位置设置有所述反射滤光片；所述从透光镜沿所述第三侧面的复用光出射方向依次设置，所述从透光镜包括第一表面和第二表面，所述第一表面面对所述第三侧面，所述第二表面背对所述第三侧面，且所述第一表面、第二表面均设置有所述反射滤光片。
2.如权利要求1所述的透光镜组，其特征在于，所述主透光镜的第三侧面、所述从透光镜的第一表面和/或第二表面包括第一阶面和第二阶面，所述第二阶面凸出所述第一阶面且倾斜于所述第二侧面设置，所述反射滤光片和所述第二阶面平行，所述反射滤光片贴合所述第二阶面且架设于所述第一阶面。
3.如权利要求2所述的透光镜组，其特征在于，所述从透光镜的第一表面的所述第一阶面包括依次远离所述第二阶面设置的凹槽底面部、倾斜部和平行部，所述平行部平行于所述第二侧面，所述倾斜部与所述第二阶面处于同一空间平面，所述凹槽底面部倾斜于所述第二阶面设置，所述反射滤光片贴合所述第二阶面和所述倾斜部。
4.如权利要求3所述的透光镜组，其特征在于，所述平行部避让所述第一表面的所述滤光片设置，在复用光的传输方向上，前一级的所述从透光镜避让后一级所述从透光镜的第一表面上设置的所述反射滤光片。
5.如权利要求3所述的透光镜组，其特征在于，所述第三侧面的第一阶面平行于所述第二侧面设置，所述平行部平行于所述第二侧面设置，且所述第二侧面垂直于解复用光的光路。
6.如权利要求1所述的透光镜组，其特征在于，所述透光镜组还包括基底，所述主透光镜、所述从透光镜和所述反射滤光片连接所述基底。
7.如权利要求1所述的透光镜组，其特征在于，所述透光镜组还包括正对所述第一侧面设置的复用光耦合镜，和正对所述第二侧面设置的解复用光耦合镜。
8.如权利要求7所述的透光镜组，其特征在于，所述复用光耦合镜与所述主透光镜一体成型；和/或所述解复用光耦合镜与所述主透光镜一体成型。
9.一种波分复用器，其特征在于，所述波分复用器包括如权利要求1-8任一项所述的透光镜组。
10.如权利要求9所述的波分复用器，其特征在于，所述波分复用器还包括外壳，所述外壳的形状与所述透光镜组对应，且所述外壳上与所述复用光耦合镜和所述解复用光耦合镜对应的位置设置有光纤接口。
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- 2020-01-15 CN CN202010043521.0A patent/CN111142190A/zh active Pending
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