CN111458803A - 一种稳定可调的cwdm小模块 - Google Patents

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李立和
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Abstract

本发明公开了一种稳定可调的CWDM小模块，包括分波模块；所述分波模块设有模块输入端与模块输出端，所述模块输入端与模块输出端组成一个光纤阵列，且所述光纤阵列包含一个输入光纤和多个输出光纤。本发明的有益效果是：通过连续调节辅透镜的横向位置实现对光线聚焦点的横向位置连续调节，进而实现将光信号高效率耦合进光纤的目的，能够将激光信号以稳定，高效，快速，可靠的方式耦合进单模光纤。

Description

一种稳定可调的CWDM小模块
技术领域
本发明涉及一种CWDM模块，具体为一种稳定可调的CWDM小模块，属于光信号传输技术领域。
背景技术
传统的无源CWDM模块通过三端口器件级联而成，有着体积大，插损大的缺点，而对于现有三端口器件级联改良的CWDM模块设计，光信号由输入光纤(通常称COM端)进入，用一个输入准直器将输入光纤的出射光准直后入射到第一个滤波片上；光信号透过第一个滤波片并经第一个输出准直器耦合到第一个输出光纤中，分离出光信号；其余光信号经第一个滤波片反射到下一个滤波片进行类似的光信号分离；依此类推，直到分离出所有波长的信号，这类结构有着调节困难，稳定性差，尺寸大成本高的问题。
由于光通讯带宽的不断增长，业界对CWDM无源模块的需求同步增长。而此类模块的综合性能，如插损，尺寸，可靠性和成本，都需要持续改进。一类较有吸引力的方法，是不再使用多个分离的准直器，而代之以耦合透镜阵列和光纤阵列，但如何将激光信号以稳定,高效,快速,可靠的方式耦合进单模光纤，一直是困扰业界的一个难题。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种稳定可调的CWDM小模块。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种稳定可调的CWDM小模块，包括分波模块；所述分波模块包含一个输入光纤和多个输出光纤；所述分波模块中设有一个或多个Z-Block；所述Z-Block的每一束出射光与对应的输出光纤由一个主透镜和一个辅透镜进行耦合；所述辅透镜位于Z-Block与主透镜之间，所述辅透镜的横向位置可连续调节以优化耦合所述出射光进入所述出射光纤。
作为本发明再进一步的方案：所述辅透镜的焦距绝对值在主透镜焦距的2倍和200倍之间，优选为10倍。
作为本发明再进一步的方案：所述主透镜为非球面透镜，所述辅透镜为球面透镜，优选为平凸透镜。
作为本发明再进一步的方案：所述Z-Block一侧镀有高反射膜，另一侧贴有6片CWDM滤波片，滤波片的中心波长优选为1271nm，1291nm，1311nm，1331nm，1351nm，1371nm。
作为本发明再进一步的方案：所述Z-Block一侧贴有6片CWDM滤波片，此6片滤波片的中心波长优选为1271nm，1291nm，1311nm，1331nm，1351nm，1371nm；所述Z-Block另一侧贴有6片CWDM滤波片，此6片滤波片的中心波长优选为1471nm，1491nm，1511nm，1531nm，1551nm，1571nm。
作为本发明再进一步的方案：Z-Block一侧设有一片Edge Filter，另一侧贴有12片CWDM滤波片，所述12片滤波片排成两排，每排6片。所述Edge Filter的工作波长优选为1421nm，12片所述滤波片的中心波长优选为1271nm，1291nm，1311nm，1331nm,1351nm,1371nm，1471nm，1491nm，1511nm，1531nm，1551nm，1571nm。
作为本发明再进一步的方案：所述输入光纤和输出光纤位于模块的同一侧。
本发明的有益效果是：该稳定可调的CWDM小模块设计合理，通过连续调节辅透镜的横向位置实现对光线聚焦点的横向位置连续调节，进而实现将光信号高效率耦合进光纤的目的，能够将激光信号以稳定，高效，快速，可靠的方式耦合进单模光纤。
附图说明
图1为本发明光纤耦合连续调节结构示意图；
图2为本发明CWDM 6波小模块方案一结构示意图；
图3为本发明CWDM 6波小模块方案二结构示意图；
图4为本发明CWDM 6波小模块方案三结构示意图；
图5为本发明CWDM 6波小模块方案四结构示意图；
图6为本发明CWDM 12波小模块方案一结构示意图；
图7为本发明CWDM 12波小模块方案二结构示意图。
图中：100、入射准直光，101、主透镜，102、光纤，103、光信号和104、辅透镜。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种稳定可调的CWDM小模块，包括分波模块；其特征在于：所述分波模块设有模块输入端与模块输出端，所述模块输入端与模块输出端组成一个光纤阵列，且所述光纤阵列包含一个输入光纤和多个输出光纤。
进一步的，在本发明实施例中，所述分波模块中设有一个或多个Z-Block。
进一步的，在本发明实施例中，所述Z-Block的出射光与光纤阵列中的出射光纤由非球透镜阵列和一组球面透镜进行耦合，且非球透镜阵列的间距与光纤阵列一致。
其中，光纤耦合的聚焦镜头由主透镜101和辅透镜104组成，所述主透镜101为非球透镜，所述主透镜101靠近光纤102的端面，所述辅透镜104为球面透镜，所述辅透镜104的曲率半径绝对值大于主透镜101的曲率半径，所述聚焦镜头的入射准直光100沿中轴线110传播，所述光纤102的纤芯内传播有光信号103，所述入射准直光100为束腰等于330um的高斯光，波长1310nm，所述光纤102为ZBL单模通讯光纤。
进一步的，在本发明实施例中，所述非球透镜阵列的一侧位于最靠近光纤阵列端面的位置，非球透镜阵列的另一侧靠近球面透镜阵列。
进一步的，在本发明实施例中，所述辅透镜104的焦距绝对值在主透镜101焦距的2倍和200倍之间，优选为10倍。
进一步的，在本发明实施例中，所述辅透镜104位于Z-Block与主透镜101之间，其横向位置可连续调节以达到优化耦合Z-Block的出射光进入光纤阵列中的出射光纤。
请参阅图2，在本发明提供的另一个实施例中，一种稳定可调的CWDM小模块，模块内设有CWDM Z-Block250，Z-Block块体正面贴有6片滤波片251-256分别对应于1271nm-1371nm区间的6个中心波长，Z-Block块体的背面镀有高反射率膜层259，滤片251-256也可以直接镀在Z-Block的块体上。
模块内含有主透镜阵列由7片非球透镜210-216组成，辅透镜组由7片球面透镜240-246组成，光纤阵列由7根单模光纤220-226组成；优选情形下，主透镜阵列为一体化的元件，即阵列中的每个透镜都已固定在同一块基板上，光纤阵列也是一体化元件，其间隔与主透镜阵列的间隔高度一致；7个辅透镜在开始组装上图的CWDM模块时并不是一个一体化元件，只是在每个辅透镜单独调节完成并固定后才成为一个阵列，很明显辅透镜阵列的间距可能与主透镜和光纤阵列的间距有稍大的偏差；多波段入射光信号由COM端进入入射光纤220，经主透镜210和辅透镜240准直并调偏角后，成为入射光200，再经由棱镜260反射，通过Z-Block背面的通光窗口258进入Z-Block块体内，多波段入射光在Z-Block中传播，由高反膜259和滤波片251-256多次反射透射后，分离成单波段出射光201-206，每个单波段出射光20x(x代表1-6)由对应的辅透镜24x和主透镜21x调节和聚焦，耦合进入对应的出射光纤22x，通过辅透镜24x与主透镜21x的组合，对出射光20x既聚焦又连续调节偏角以实现高效稳定耦合。
请参阅图3，在本发明提供的另一个实施例中，一种稳定可调的CWDM小模块，与图2方案相比，反射镜360取代棱镜260，入射光通过光学楔角片361折射进入Z-Block块体内。
请参阅图4，在本发明提供的另一个实施例中，一种稳定可调的CWDM小模块，与图2方案相比，从COM端出来的入射光经过主，辅透镜准直和调偏角后，不经反射直接入射到Z-Block块体内。
请参阅图5，在本发明提供的另一个实施例中，一种稳定可调的CWDM小模块，与图2方案相比，对CWDM滤波片排放次序做了改变，相应改变了输出波段的排列顺序，短波段(1271nm)光输出在最高端的光纤，而作为比较，图2中，长波段(1371nm)光输出在最高端的光纤。
请参阅图6，在本发明提供的另一个实施例中，一种稳定可调的CWDM小模块，与图5方案相比，Z-Block的背面不镀高反膜，改为贴1471-1571nm波段的滤片，作为12波分波模块，多波段信号光从COM端入射，分离成12个不同波段的光并由各自的主透镜和辅透镜调节并耦合到12根输出光纤；反向使用，此器件也可作为12波合波模块。
请参阅图7，在本发明提供的另一个实施例中，一种稳定可调的CWDM小模块，Z-Block贴有12个滤波片在块体的同一侧，排成上下两排，每排6片，块体的另一侧镀有高反膜；COM端多波段入射光进入Z-Block块体上半部分后，首先由Edge Filter702反射1271nm-1371nm波段的光，在Z-Block上半部分传播后，分离成6个单波段出射光由上排的主，辅透镜阵列耦合进入上排光纤阵列；入射光透过EdgeFilter702的部分，含有1471-1571波段的信号光，经由直角棱镜701反射，透过胶合层703，进入Z-Block块体下半部分；这个光信号在Z-Block下半部分传播后，分离成6个单波段出射光由下排的主，辅透镜阵列耦合进入下排光纤阵列；这样模块输出的12个波段的光信号耦合进两排光纤阵列，上一排7根光纤(含COM光纤和1271-1371nm输出)，下排6根光纤(含1471-1571nm输出)；同样的，主，辅透镜阵列也排成高低两排，耦合并调整各自波段的光进入相应光纤。
工作原理：在使用该稳定可调的CWDM小模块时，正常情况下，入射准直光100沿中轴线110传播，耦合透镜101和104的光轴也都与110重合。光纤102的端面与110重合时，入射光100经过耦合透镜104和101后，可以高效率聚焦进入光纤102，成为在纤芯内传播的光信号103；当光纤102的横向位置偏离入射中轴线110时，通过连续调节辅透镜104的横向位置可以对光线聚焦点的横向位置连续调节，实现将光信号100高效率耦合进光纤102的目的，主透镜101不参与调节，主透镜101的光轴保持与入射光的中轴线110重合。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种稳定可调的CWDM小模块，包括分波模块；其特征在于：所述分波模块包含一个输入光纤和多个输出光纤；所述分波模块中设有一个或多个Z-Block；所述Z-Block的每一束出射光与对应的输出光纤由一个主透镜和一个辅透镜进行耦合；所述辅透镜位于Z-Block与主透镜之间，所述辅透镜的横向位置可连续调节以优化耦合所述出射光进入所述出射光纤。
2.根据权利要求1所述的一种稳定可调的CWDM小模块，其特征在于：所述辅透镜的焦距绝对值在主透镜焦距的2倍和200倍之间，优选为10倍。
3.根据权利要求1所述的一种稳定可调的CWDM小模块，其特征在于：所述主透镜为非球面透镜，所述辅透镜为球面透镜，优选为平凸透镜。
4.根据权利要求1所述的一种稳定可调的CWDM小模块，其特征在于：所述Z-Block一侧镀有高反射膜，另一侧贴有6片CWDM滤波片，滤波片的中心波长优选为1271nm，1291nm，1311nm，1331nm，1351nm，1371nm。
5.根据权利要求1所述的一种稳定可调的CWDM小模块，其特征在于：所述Z-Block一侧贴有6片CWDM滤波片，此6片滤波片的中心波长优选为1271nm，1291nm，1311nm，1331nm，1351nm，1371nm；所述Z-Block另一侧贴有6片CWDM滤波片，此6片滤波片的中心波长优选为1471nm，1491nm，1511nm，1531nm，1551nm，1571nm。
6.根据权利要求1所述的一种稳定可调的CWDM小模块，其特征在于：Z-Block一侧设有一片Edge Filter，另一侧贴有12片CWDM滤波片，所述12片滤波片排成两排，每排6片。所述Edge Filter的工作波长优选为1421nm，12片所述滤波片的中心波长优选为1271nm，1291nm，1311nm，1331nm,1351nm,1371nm，1471nm，1491nm，1511nm，1531nm，1551nm，1571nm。
7.根据权利要求1所述的一种稳定可调的CWDM小模块，其特征在于：所述输入光纤和输出光纤位于模块的同一侧。
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