CN111812777A - 合波分波装置 - Google Patents

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CN111812777A CN202010712758.3A CN202010712758A CN111812777A CN 111812777 A CN111812777 A CN 111812777A CN 202010712758 A CN202010712758 A CN 202010712758A CN 111812777 A CN111812777 A CN 111812777A
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宁静
刘成刚
肖清明
张武平
邹晖
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Abstract

本申请实施例提供一种合波分波装置，包括两个波分组件、准直器、准直组件、第一光纤、第二光纤以及分光件，多波长光束经所述第一光纤进入所述准直组件，所述准直组件将所述多波长光束准直为准直多波长光束，所述准直多波长光束射向所述分光件，所述分光件将所述准直多波长光束分成第一光束和第二光束，所述第一光束射向其中一个所述波分组件，所述第二光束经所述第二光纤进入准直器，所述准直器将所述第二光束准直为准直第二光束，所述准直第二光束射向其中另一个所述波分组件，所述波分组件能够将所述第一光束和所述准直第二光束分成多路子波长光。本申请实施例提供的合波分波装置结构简单。

Description

合波分波装置
技术领域
本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种合波分波装置。
背景技术
在光通信系统中，随着系统传输的容量越来越大，光器件封装中对波长复用解复用的应用越来越多，特别是在高速光器件中，光发射器件和光接收器件使用合波器和分波器，合波器将多路子波长光合成一路多波长光束，分波器将一路多波长光束分成多路不同波长的子波长光。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例期望提供一种合波分波装置，结构简单，易于装配，为达到上述有益效果，本申请实施例的技术方案是这样实现的：
本申请实施例提供一种合波分波装置，包括：
两个波分组件；
准直器；
准直组件；
第一光纤；
第二光纤；以及
分光件，多波长光束经所述第一光纤进入所述准直组件，所述准直组件将所述多波长光束准直为准直多波长光束，所述准直多波长光束射向所述分光件，所述分光件将所述准直多波长光束分成第一光束和第二光束，所述第一光束射向其中一个所述波分组件，所述第二光束经所述第二光纤进入准直器，所述准直器将所述第二光束准直为准直第二光束，所述准直第二光束射向其中另一个所述波分组件，所述波分组件能够将所述第一光束和所述准直第二光束分成多路子波长光。
进一步地，所述准直组件包括管壳和位于所述管壳内的第一透镜，所述第一透镜将来自所述第一光纤的所述多波长光束准直为所述准直多波长光束。
进一步地，所述准直组件包括位于所述管壳内的基片，所述基片的表面形成有间隔分布的两个V形槽，所述第一光纤的部分和所述第二光纤的部分对应设置于所述V形槽内。
进一步地，所述分光件位于所述管壳外。
进一步地，所述准直组件包括位于所述管壳内的第二透镜，所述第二透镜将所述第二光束会聚至所述第二光纤内。
进一步地，所述分光件位于所述管壳内。
进一步地，所述合波分波装置包括衬底，两个所述波分组件、所述准直器、所述准直组件和所述分光件无源贴装于所述衬底上。
进一步地，所述分光件为第一滤光片；
和/或，两个所述波分组件轴对称设置。
进一步地，所述波分组件包括基板、反射部以及多个第二滤光片，所述基板具有相对的第一端面和第二端面，所述第二端面朝向所述分光件，所述第二滤光片位于所述第一端面上，所述反射部位于所述第二端面上，所述反射部用于将所述第一光束和所述准直第二光束反射至所述第二滤光片，所述第二滤光片将所述第一光束和所述准直第二光束分成多路所述子波长光。
进一步地，所述基板具有连接所述第一端面和所述第二端面的第三端面，两个所述基板的第三端面贴合。
本申请实施例提供的合波分波装置结构简单，光路简单，将准直多波长光束先分成第一光束和第二光束，再将第一光束和准直第二光束分别利用波分组件解复用，能有效减少单个波分组件中不同波长的子波长光的数量，多波长光束中不同波长光的光程较短，插损较小。此外，还能够灵活调整波分组件、准直器、准直组件等的位置，便于设置其他光器件。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种合波分波装置的结构示意图；
图2为图1中合波分波装置另一个视角的结构示意图。
附图标记说明
波分组件10；准直器20；准直组件30；管壳31；第一光纤40；第二光纤50；分光件60；基板11；第一端面11a；第二端面11b；第三端面11c；反射部12；第二滤光片13。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。下面结合附图及具体实施例对本申请再作进一步详细的说明。
请参见图1和图2，本申请实施例提供一种合波分波装置，合波分波装置包括两个波分组件10、准直器20、准直组件30、第一光纤40、第二光纤50以及分光件60。多波长光束A经第一光纤40进入准直组件30，准直组件30将多波长光束A准直为准直多波长光束，准直多波长光束射向分光件60。也就是说，第一光纤40作为多波长光束A的发射或接收端口，准直组件30用于准直多波长光束，且将平行的准直多波长光束投向分光件60。由于，从第一光纤40中射出的多波长光束A为发散光，因此，利用准直组件30使得呈发散状的多波长光束A准直为平行的准直多波长光束。分光件60将准直多波长光束分成第一光束B和第二光束。第一光束B射向其中一个波分组件10。第二光束经第二光纤50进入准直器20，准直器20将第二光束准直为准直第二光束C，准直第二光束C射向其中另一个波分组件10。也就是说，准直器20用于准直第二光束C，且将平行的准直第二光束C投向对应的波分组件10。由于，从第二光纤50中射出的第二光束为发散光，因此，利用准直器20使得呈发散状的第二光束准直为平行的准直第二光束C。波分组件10能够将第一光束B和准直第二光束C分成多路子波长光D。
分波时，具有不同波长光的多波长光束A经第一光纤40进入准直组件30，准直组件30将多波长光束A准直为准直多波长光束，准直多波长光束射向分光件60，分光件60将准直多波长光束分成第一光束B和第二光束，即分光件60将准直多波长光束解复用成第一光束B和第二光束。第一光束B射向其中一个波分组件10，且对应的波分组件10将第一光束B分成多路子波长光D。第二光束经第二光纤50进入准直器20，准直器20将第二光束准直为准直第二光束C。准直第二光束C射向其中另一个波分组件10，且对应的波分组件10将准直第二光束C分成多路子波长光D。如此，利用合波分波装置将多波长光束A解复用成多路子波长光D。
由于光路可逆，合波时，多路子波长光D通过两个波分组件10分别合成第一光束B和第二光束，即多路子波长光D通过两个波分组件10分别复用成第一光束B和准直第二光束C，第一光束B射向分光件60；准直第二光束C经准直器20会聚为第二光束，如此，便于第二光束进入第二光纤50以便在第二光纤50内传播，第二光束经第二光纤50射向分光件60，分光件60将第一光束B和第二光束合成多波长光束A，即通过分光件60第一光束B和第二光束复用成多波长光束A，多波长光束A经准直组件30会聚至第一光纤40内。如此，利用合波分波装置将多路子波长光D复用成多波长光束A。
也就是说，本申请实施例提供的合波分波装置可以根据光通信系统的需要，作为合波器(复用器)或分波器(解复用器)。
本申请实施例提供的合波分波装置结构简单，机械加工要求较低，装配、耦合误差要求较小，尤其适用于多通道波分复用解复用，例如8通道及以上通道的波分复用解复用，光路简单，准直器20、准直组件30、第一光纤40和第二光纤50之间的装配工艺简单，实用性非常高。将准直多波长光束先分成第一光束B和第二光束，再将第一光束B和准直第二光束C分别利用波分组件10解复用，能有效减少单个波分组件10中不同波长的子波长光D的数量，多波长光束A中不同波长光的光程较短，插损较小，还能减少通道间误差积累，光程差较小，同时光路容差较大，抗位移能力强。此外，还能够灵活调整波分组件10、准直器20、准直组件30等的位置，便于设置其他光器件。
可以理解的是，多波长光束A为具有多个不同波长光的光束。不同子波长光D的波长不同。具体的，波分组件10能够将第一光束B和准直第二光束C分成多路不同波长的子波长光D。第一光束B包括的光的波长和第二光束包括的光的波长不同。第一光束B也为准直光束。
在一实施例中，请参见图1和图2，准直组件30包括管壳31和位于管壳31内的第一透镜。第一透镜将来自第一光纤40的多波长光束A准直为准直多波长光束。
进一步地，准直组件30可以采用气密性封装。
具体的，第一透镜可以为球面透镜。球面透镜具有较大的工作距离，如此，便于定位装配第一光纤40和分光件60。第一透镜也可以为非球面透镜，例如，第一透镜为格林透镜。
在一实施例中，请参见图1和图2，准直组件30包括位于管壳31内的基片，基片的表面形成有间隔分布的两个V形槽，第一光纤40的部分和第二光纤50的部分对应设置于V形槽内。如此，便于定位装配第一光纤40和第二光纤50。
在一实施例中，第二光纤50可以与准直器20采用斜端面插针耦合。具体的，第二光纤50的端部具有毛细管和位于毛细管外部的套管，准直器20包括玻璃管和外壳，第一透镜固定于玻璃管内，第二光纤50的套管和准直器20的玻璃管均位于外壳内。进一步地，第一透镜与玻璃管的内壁采用胶体粘接，玻璃管与外壳采用胶体粘接。在另一实施例中，第二光纤50的端部具有光纤耦合端子，光纤耦合端子与准直器20的外壳采用胶体粘接。
具体的，胶体包括但不限于紫外胶。
在一实施例中，请参见图1和图2，分光件60位于管壳31外。也就是说，分光件60与准直组件30分立设置。
在一实施例中，请参见图1和图2，准直组件30包括位于管壳31内的第二透镜。第二透镜将第二光束会聚至第二光纤50内。由于分光件60解复用的第二光束为平行光，利用第二透镜将平行的第二光束会聚成会聚光，以便会聚的第二光束进入第二光纤50内。
具体的，第二透镜可以为球面透镜。球面透镜具有较大的工作距离，如此，便于定位装配第二光纤50和分光件60。第二透镜也可以为非球面透镜，例如，第二透镜可以为格林透镜。
在一实施例中，分光件60位于管壳31内。如此，将分光件60集成至准直组件30内，将分光件60和准直组件30制作成一体结构，便于进一步简化合波分波装置的装配工艺。
在一实施例中，请参见图1和图2，合波分波装置包括衬底，两个波分组件10、准直器20、准直组件30和分光件60无源贴装于衬底上。如此，进一步降低合波分波装置的封装难度，降低了工艺复杂度，有效降低了成本。
可以理解的是，当分光件60位于管壳31内的情况下，两个波分组件10、准直器20和准直组件30可以无源贴装于衬底上。
在一实施例中，请参见图1和图2，分光件60为第一滤光片。第一滤光片将准直多波长光束的部分光透射形成第一光束，且将准直多波长光束的另一部分光反射形成第二光束。如此，分光件60的结构简单，成本较低，不易受温度影响。具体的，第一滤光片为带通滤光片。带通滤光片的通带与其透射和反射的波长相对应。
在一实施例中，请参见图1和图2，两个波分组件10轴对称设置。如此，使得多路子波长光D的光路对称、平行，减小波分组件10的装配难度，也便于在设置好两个波分组件10后设置用于准直子波长光D的准直结构。合波分波装置的结构也更加紧凑，尺寸更小，占据的空间更小，便于高密度集成。示例性的，两个波分组件10贴装于衬底上，在衬底上设定好其中一个波分组件10的位置后，另一个波分组件10可以根据需求在一维方向上调整位置。这样，既可以满足避让其他光学结构，调整波分组件10的需求，又可以减小波分组件10的装配难度，快速定位装配波分组件10，能够在装配过程中较少的进行有源耦合，此外，由于多路子波长光D的光路对称、平行，可以快速定位、装配用于准直子波长光D的准直器20，降低了工艺复杂度，有效降低了成本。
在一实施例中，请参见图1和图2，波分组件10包括基板11、反射部12以及多个第二滤光片13。基板11具有相对的第一端面11a和第二端面11b。即第一端面11a和第二端面11b为基板11相对的两个端面。第二端面11b朝向分光件60。第二滤光片13位于第一端面11a上。反射部12位于第二端面11b上。反射部12用于将第一光束B和准直第二光束C反射至第二滤光片13，第二滤光片13将第一光束B和准直第二光束C分成多路子波长光D。如此，能有效减少单个波分组件10中不同波长的子波长光D的数量，减少多波长光束A中部分不同波长光的反射次数，插损较小，还能减少通道间误差积累，光程差较小，同时光路容差较大，抗位移能力强，机械加工要求较低，装配、耦合误差要求较小。
以8路不同波长的子波长光D为例，请参见图1，8路不同波长的子波长光D分别为λ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ6、λ7和λ8，由于为八通道波分复用解复用，对应的每个波分组件10可以包括四个第二滤光片13。
合波时，λ1、λ2、λ3和λ4从一个波分组件10的四个第二滤光片13进入对应的波分组件10的基板11内，在该波分组件10中，λ1经反射部12反射后和λ2复用成λ1+λ2，λ1+λ2经反射部12反射后和λ3复用成λ1+λ2+λ3，λ1+λ2+λ3经反射部12反射后和λ4复用成λ1+λ2+λ3+λ4，λ1+λ2+λ3+λ4即为第一光束B；第一光束Bλ1+λ2+λ3+λ4射出至分光件60。λ5、λ6、λ7和λ8从另一个波分组件10的四个第二滤光片13进入对应的波分组件10的基板11内，在该波分组件10中，λ5经反射部12反射后和λ6复用成λ5+λ6，λ5+λ6经反射部12反射后和λ7复用成λ5+λ6+λ7，λ5+λ6+λ7经反射部12反射后和λ8复用成λ5+λ6+λ7+λ8，λ5+λ6+λ7+λ8即为准直第二光束C。准直第二光束Cλ5+λ6+λ7+λ8射出至准直器20，准直器20将准直第二光束Cλ5+λ6+λ7+λ8会聚至第二光纤50内，第二光纤50将第二光束λ5+λ6+λ7+λ8传播至分光件60，分光件60将第一光束Bλ1+λ2+λ3+λ4和第二光束λ5+λ6+λ7+λ8复用成多波长光束Aλ1+λ2+λ3+λ4+λ5+λ6+λ7+λ8，多波长光束Aλ1+λ2+λ3+λ4+λ5+λ6+λ7+λ8经过准直组件30会聚至第一光纤40内。
分波时，多波长光束Aλ1+λ2+λ3+λ4+λ5+λ6+λ7+λ8经第一光纤40进入准直组件30，准直组件30将多波长光束Aλ1+λ2+λ3+λ4+λ5+λ6+λ7+λ8准直为准直多波长光束λ1+λ2+λ3+λ4+λ5+λ6+λ7+λ8，准直多波长光束λ1+λ2+λ3+λ4+λ5+λ6+λ7+λ8射向分光件60，分光件60将准直多波长光束λ1+λ2+λ3+λ4+λ5+λ6+λ7+λ8解复用为第一光束Bλ1+λ2+λ3+λ4和第二光束λ5+λ6+λ7+λ8。第一光束Bλ1+λ2+λ3+λ4进入其中一个波分组件10，在该波分组件10中，λ1+λ2+λ3+λ4经对应的第二滤光片13解复用成λ1+λ2+λ3和λ4，λ4从对应的第二滤光片13透射出去，λ1+λ2+λ3被对应的第二滤光片13投向反射部12，反射部12将λ1+λ2+λ3反射至对应的第二滤光片13；对应的第二滤光片13将λ1+λ2+λ3解复用成λ1+λ2和λ3，λ3从对应的第二滤光片13透射出去，λ1+λ2被对应的第二滤光片13投向反射部12，反射部12将λ1+λ2反射至对应的第二滤光片13；对应的第二滤光片13将λ1+λ2解复用成λ1和λ2，λ2从对应的第二滤光片13透射出去，λ1被对应的第二滤光片13投向反射部12，反射部12将λ1反射至对应的第二滤光片13，对应的第二滤光片13将λ1透射出去。第二光束λ5+λ6+λ7+λ8经第二光纤50进入准直器20，准直器20将第二光束λ5+λ6+λ7+λ8准直为准直第二光束Cλ5+λ6+λ7+λ8，准直第二光束Cλ5+λ6+λ7+λ8进入其中另一个波分组件10，在该波分组件10中，λ5+λ6+λ7+λ8经四个第二滤光片13解复用成λ5、λ6、λ7和λ8分别从四个对应的第二滤光片13透射出去，准直第二光束Cλ5+λ6+λ7+λ8通过波分组件10解复用的原理与前述第一光束Bλ1+λ2+λ3+λ4解复用的原理相同，在此不再赘述。
需要说明的是，可以通过改变基板11上的第二滤光片13的数量，以实现不同通道的波分复用解复用。多个第二滤光片13是指第二滤光片13的数量为两个或两个以上，例如，第二滤光片13的数量可以为2个、3个、4个、5个、8个、9个、10个、14个、16个等。
具体的，第二滤光片13为带通滤光片，带通滤光片的通带和截止带与其透射和反射的波长相对应。进一步地，基板11在衬底上的投影呈平行四边形，例如长方形或正方向等，换句话说，基板11可以为六面体结构。具体的，基板11包括但不限于玻璃板、树脂板等。
波分组件10的装配通过无源贴装代替有源耦合，有效的降低了工艺难度和成本。具体的，多个第二滤光片13可以依次间隔贴装于基板11的第一端面11a上。即，多个第二滤光片13可以呈一维阵列分布。在一些实施例中，多个第二滤光片13均可以大致位于平行于衬底所在的平面内。在另一些实施例中，多个第二滤光片13均可以大致位于垂直于衬底所在的平面内。
在一些实施例中，第一光束B进入对应的波分组件10的基板11的入射角小于30°。
在一些实施例中，准直第二光束C进入对应的波分组件10的基板11的入射角小于30°。
在一些实施例中，准直多波长光束进入分光件的入射角小于30°。
在一实施例中，请参见图1，反射部12为第一反射膜或第一反射膜片。也就是说，可以直接在基板11上镀膜以形成反射部12，也可以是将第一反射膜片贴装于基板11上。具体的，反射部12可以为一体成型也可以为多个子反射部12组合。具体的第一反射膜为高反射膜。
需要说明的是，可以是基板11的第二端面11b的部分空置，即未设置反射部12，使得多波长光束A能够从基板11的第二端面11b的空置部分入射进入第二滤光片13。
在一实施例中，请参见图1和图2，基板11具有连接第一端面11a和第二端面11b的第三端面11c。即，第三端面11c的相对的两端分别连接第一端面11a和第二端面11b。两个基板11的第三端面11c贴合。可以理解的是，由于有两个波分组件10，每个波分组件10的基板11均具有第三端面11c，则第三端面11c为两个。如此，两个波分组件10装配成一个整体，可以进一步降低装配难度，结构更加紧凑，尺寸更小，占据的空间更小，便于高密度集成。示例性的，在封装时，将两个贴合到一起的波分组件10贴装于衬底上。
具体的，基板11在衬底上的投影呈平行四边形，基板11为六面体结构，基板11的一个侧面贴装于衬底上，第三端面11c与基板11贴装于衬底的侧面连接。
在一些实施例中，可以将波分组件10在流水线上制作成标准件，如此，可以进一步减小合波分波装置的制作难度和装配难度，降低装配成本。第一光纤40的一端和第二光纤50的一端封装于准直组件30的管壳31内，第二光纤50的另一端与准直器20连接，在装配时，可以在衬底的设定位置直接贴装波分组件10、准直器20、准直组件30和分光件60即可。还可以在生产准直组件30时将分光件60封装于准直组件30的管壳31内，如此，可以进一步地节约贴装分光件60的步骤，进一步简化装配合波分波装置的步骤。本申请实施例提供的合波分波装置，工艺简单、易于加工，大大提高了操作效率。有利于降低成本能够大规模应用于波分复用解复用系统中，实用性非常高。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不仅限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种合波分波装置，其特征在于，包括：
两个波分组件；
准直器；
准直组件；
第一光纤；
第二光纤；以及
分光件，多波长光束经所述第一光纤进入所述准直组件，所述准直组件将所述多波长光束准直为准直多波长光束，所述准直多波长光束射向所述分光件，所述分光件将所述准直多波长光束分成第一光束和第二光束，所述第一光束射向其中一个所述波分组件，所述第二光束经所述第二光纤进入准直器，所述准直器将所述第二光束准直为准直第二光束，所述准直第二光束射向其中另一个所述波分组件，所述波分组件能够将所述第一光束和所述准直第二光束分成多路子波长光。
2.根据权利要求1所述的合波分波装置，其特征在于，所述准直组件包括管壳和位于所述管壳内的第一透镜，所述第一透镜将来自所述第一光纤的所述多波长光束准直为所述准直多波长光束。
3.根据权利要求2所述的合波分波装置，其特征在于，所述准直组件包括位于所述管壳内的基片，所述基片的表面形成有间隔分布的两个V形槽，所述第一光纤的部分和所述第二光纤的部分对应设置于所述V形槽内。
4.根据权利要求2所述的合波分波装置，其特征在于，所述分光件位于所述管壳外。
5.根据权利要求2所述的合波分波装置，其特征在于，所述准直组件包括位于所述管壳内的第二透镜，所述第二透镜将所述第二光束会聚至所述第二光纤内。
6.根据权利要求2所述的合波分波装置，其特征在于，所述分光件位于所述管壳内。
7.根据权利要求1～5任意一项所述的合波分波装置，其特征在于，所述合波分波装置包括衬底，两个所述波分组件、所述准直器、所述准直组件和所述分光件无源贴装于所述衬底上。
8.根据权利要求1～6任意一项所述的合波分波装置，其特征在于，所述分光件为第一滤光片；
和/或，两个所述波分组件轴对称设置。
9.根据权利要求1～6任意一项所述的合波分波装置，其特征在于，所述波分组件包括基板、反射部以及多个第二滤光片，所述基板具有相对的第一端面和第二端面，所述第二端面朝向所述分光件，所述第二滤光片位于所述第一端面上，所述反射部位于所述第二端面上，所述反射部用于将所述第一光束和所述准直第二光束反射至所述第二滤光片，所述第二滤光片将所述第一光束和所述准直第二光束分成多路所述子波长光。
10.根据权利要求9所述的合波分波装置，其特征在于，所述基板具有连接所述第一端面和所述第二端面的第三端面，两个所述基板的第三端面贴合。
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