CN111929769A - 一种结构紧凑的多通道波分复用模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光纤通信技术领域，具体是一种结构紧凑的多通道波分复用模块，包括光纤阵列和设置在光纤阵列端部的反射元件，还包括：设置在光纤阵列与反射元件之间的微透镜阵列，所述微透镜阵列与光纤阵列错位设置，所述微透镜阵列用于折射光纤阵列或反射元件射出的光；以及设置在反射元件靠近光纤阵列一侧表面的滤波片阵列，所述滤波片阵列包括的滤波片依次过滤反射元件反射的设定波长光至微透镜阵列，并反射其余波长光至反射元件；本发明的有益效果是：光纤阵列、微透镜阵列、滤波片阵列相对应设置，不需要逐一调节对光，安装调配工艺简单，且结构紧凑尺寸小，稳定性高。

Description

一种结构紧凑的多通道波分复用模块
技术领域
本发明涉及光纤通信技术领域，具体是一种结构紧凑的多通道波分复用模块。
背景技术
光纤通信的发展趋势是向着高精度化小型化方向发展；行业内生产相应的器件的体积越小，就可以适用更多应用场景，其使用价值和市场前景越好。
现有技术中，如图8-12所示，多通道波分复用模块有以下几种：方案一、由多个三端口的WDM（波分复用技术）器件1级联而成，优点是生产工艺简单，缺点是因级联对末端输出端口产生的损耗大，且模块尺寸大。方案二、在一个玻璃板3上贴装多个滤波片，以多个准直器作为输入/输出端口，优点是尺寸比方案一减小，缺点是准直器需要逐个调节，工艺复杂。方案三、如图12，在棱镜5上贴装多个滤波片4，以多个准直器2作为输入/输出端口，从公共端准直器2输入的多波长光束，经棱镜5反射之后，各个波长透过不同滤波片，从相应准直器输出，逐个调节好准直器之后，分别贴装在石英基板6的上下表面。优点是尺寸比方案二进一步减小，缺点是准直器需要逐个调节，且装配工艺更加复杂；准直器贴装在石英基板上，四周胶水不均匀，存在热应力，模块的温度稳定性不好。
综上所述，以上结构的缺点：末端输出端口产生的损耗大，且模块尺寸大，体积无法进一步缩小；准直器需要逐个调节，工艺复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构紧凑的多通道波分复用模块，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种结构紧凑的多通道波分复用模块，包括光纤阵列和设置在光纤阵列端部的反射元件，还包括：设置在光纤阵列与反射元件之间的微透镜阵列，所述微透镜阵列与光纤阵列错位设置，所述微透镜阵列用于折射光纤阵列或反射元件射出的光；以及设置在反射元件靠近光纤阵列一侧表面的滤波片阵列，滤波片阵列包括的滤波片依次过滤反射元件反射的设定波长光至微透镜阵列，并反射其余波长光至反射元件。
作为本发明进一步的方案：所述光纤阵列包括一个合波光纤和多个分波光纤，依次间隔第二间距的分波光纤与合波光纤间隔第一间距。
作为本发明再进一步的方案：所述微透镜阵列包括若干线性阵列的微透镜，相邻的所述微透镜的光轴之间的距离为第二间距。
作为本发明再进一步的方案：所述微透镜的焦距与折射角的积等于第一间距与第二间距的差值的二分之一。
作为本发明再进一步的方案：与合波光纤相对应的微透镜的光轴位于所述合波光纤靠近分波光纤的一侧，剩余微透镜的光轴位于其相对应的分波光纤靠近所述合波光纤的一侧。
作为本发明再进一步的方案：所述分波光纤与滤波片阵列相对应。
作为本发明再进一步的方案：所述滤波片阵列包括若干具有不同折射率的滤波片。
作为本发明再进一步的方案：所述反射元件包括反射镜，所述反射镜的第一表面镀有增透膜、第二表面镀有高反膜。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：光纤阵列、微透镜阵列、滤波片阵列相对应设置，不需要逐一调节对光，安装调配工艺简单，且结构紧凑尺寸小，稳定性高。
附图说明
图1为本发明实施例中结构紧凑的多通道波分复用模块的结构示意图。
图2为本发明实施例中光纤阵列的结构示意图。
图3为本发明实施例中微透镜阵列的结构示意图。
图4为本发明实施例中光纤阵列与微透镜阵列的装配示意图。
图5为本发明实施例中滤波片阵列的结构示意图。
图6为本发明实施例中滤波片阵列的俯视示意图。
图7为图6中A向的结构示意图。
图8为现有技术中方案一的结构示意图。
图9为现有技术中方案二的结构示意图。
图10为现有技术中方案三的结构示意图。
图11为图10中C向的结构示意图。
图12为图10中B向的结构示意图。
附图中：1、WDM器件，2、准直器，3、玻璃板，4、滤波片，5、棱镜，6、石英基板，7、光纤阵列，8、微透镜阵列，9、滤波片阵列，10、反射镜，101、平板玻璃，102、增透膜，103、高反膜；λ1，λ2，λ3，……，λn，表示不同波长的光。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实施例公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
请参阅图1-3，本发明实施例中，一种结构紧凑的多通道波分复用模块，包括光纤阵列7和设置在光纤阵列7端部的反射元件，还包括：设置在光纤阵列7与反射元件之间的微透镜阵列8，所述微透镜阵列8与光纤阵列7错位设置，所述微透镜阵列8用于折射光纤阵列7或反射元件射出的光；以及设置在反射元件靠近光纤阵列一侧表面的滤波片阵列9，滤波片阵列9包括的滤波片依次过滤反射元件反射的设定波长光至微透镜阵列8，并反射其余波长光至反射元件。
具体的，所述光纤阵列7包括一个合波光纤和多个分波光纤，依次间隔第二间距P2的分波光纤与合波光纤间隔第一间距P1，所述微透镜阵列包括若干线性阵列的微透镜，相邻的所述微透镜的光轴之间的距离为第二间距P2。即第一光纤71作为合波光纤，第二光纤72、第三光纤73、第四光纤74及第五光纤75作为分波光纤，第一光纤71与第二光纤72的间距为第一间距P1，第二光纤72、第三光纤73、第四光纤74及第五光纤75之间的间距为第二间距P2；五个所述微透镜分别为第一微透镜81、第二微透镜82、第三微透镜83、第四微透镜84、第五微透镜85。
多通道波分复用的分波过程：含有多个波长光的混合光（λ1，λ2，λ3，λ4）经过第一光纤71射入第一微透镜81折射后被反射元件反射至滤波片阵列9的滤波片一91，滤波片一91对第一波长光λ1进行过滤，第一波长光λ1进入第二微透镜82，经过第二微透镜82折射后从第二光纤72射出，其余光被反射至反射元件再被反射；反射元件反射的光进入滤波片阵列9的滤波片二92，滤波片阵列9的滤波片二92对第二波长光λ2进行过滤，第二波长光λ2进入第三微透镜83，经过第三微透镜83折射后从第三光纤73射出，其余光被反射至反射元件再被反射；反射元件反射的光进入滤波片阵列9的滤波片三93，滤波片三93对第三波长光λ3进行过滤，第三波长光λ3进入第四微透镜84，经过第四微透镜84折射后从第四光纤74射出，其余光被反射至反射元件再被反射；反射元件反射的光进入滤波片阵列9的滤波片四94，滤波片四94对第四波长光λ4进行过滤，第四波长光λ4进入第五微透镜85，经过第五微透镜85折射后从第五光纤75射出。
本发明实施例的另一种应用，多通道波分复用的合波过程：光束从第二光纤72射入第二微透镜82，第二微透镜82对光束折射后射入滤波片阵列9的滤波片一91，滤波片一91过滤出第一波长光λ1；第一波长光λ1经反射元件反射后射入第一光纤71；光束从第三光纤73射入第三微透镜83，第三微透镜83对光束折射后射入滤波片阵列9的滤波片二92，滤波片二92过滤出第二波长光λ2；第二波长光λ2经反射元件和滤波片一91反射后射入第一光纤71；光束从第四光纤74射入第四微透镜84，第四微透镜84对光束折射后射入滤波片阵列9的滤波片三93，滤波片三93过滤出第三波长光λ3，第三波长光λ3经反射元件、滤波片一91、滤波片二92反射后射入第一光纤71。光束从第五光纤75射入第五微透镜85，第五微透镜85对光束折射后射入滤波片阵列9的滤波片四94，滤波片四94过滤出第四波长光λ4，第四波长光λ4经反射元件、滤波片一91、滤波片二92、滤波片三93反复反射后射入第一光纤71，如此，从第一光纤71末端射出的光是含有的第一波长、第二波长、第三波长及第四波长混合光。因此，所述的结构紧凑的多通道波分复用模块功能丰富，应用场景广泛。
另外，光纤阵列、微透镜阵列与滤波片阵列各自包含的部件数量可以是三个及以上，其数量的改变，各自的连接方式、工作原理与上述相同，受篇幅所限，在此不再详述。
综上所述，本发明采用的光纤阵列与微透镜阵列错位对准，微透镜阵列与滤波片阵列相对应设置，不需要逐一调节对光，只需要对第一光纤71射入第一微透镜81进行错位对准，安装调配工艺简单，且结构紧凑尺寸小，稳定性高。
请参阅图3、4，本发明的另一个实施例中，所述微透镜阵列与光纤阵列错位设置，与合波光纤相对应的微透镜的光轴位于所述合波光纤靠近分波光纤的一侧，剩余微透镜的光轴位于其相对应的分波光纤靠近所述合波光纤的一侧；所述分波光纤与滤波片阵列相对应。
非等间距的光纤阵列与等间距的微透镜阵列耦合，各光纤与微透镜之间均为错位对准；其中第一光纤相对于第一微透镜轴线向左侧错位Δ；其他光纤均相对于对应微透镜的轴线向右侧错位Δ，其中Δ=(P1-P2)/2；所述微透镜的焦距与折射角的积等于第一间距与第二间距的差值的二分之一。即倾角δ=Δ/f（以弧度记，其中f为微透镜的焦距）。
请参阅图5-7，本发明的另一个实施例中，所述滤波片阵列9包括若干具有不同折射率的滤波片。
所述滤波片阵列9包括紧密排列的滤波片一91、滤波片二92、滤波片三93、滤波片四94，所述的滤波片一91、滤波片二92、滤波片三93、滤波片四94具有不同的折射率，用来过滤不同波长光。
请参阅图5，本发明的另一个实施例中，所述反射元件包括反射镜10，所述反射镜10的第一表面镀有增透膜102、第二表面镀有高反膜103。
所述反射镜的基板是平板玻璃101，平板玻璃101设有第一表面、第二表面，在第一表面镀有增透膜102、第二表面镀有高反膜103，所述增透膜102和高反膜103增加光束利用率，减少衰减，提高了光信号的完整度。
本发明的工作原理：含有多个波长光的混合光经过第一光纤71射入第一微透镜81折射后被反射元件反射至滤波片阵列9的滤波片一91，滤波片一91对第一波长光λ1进行过滤，第一波长光λ1进入第二微透镜82，经过第二微透镜82折射后从第二光纤72射出，其余光被反射至反射元件再被反射；反射元件反射的光进入滤波片阵列9的滤波片二92，滤波片阵列9的滤波片二92对第二波长光λ2进行过滤，第二波长光λ2进入第三微透镜83，经过第三微透镜83折射后从第三光纤73射出，其余光被反射至反射元件再被反射；反射元件反射的光进入滤波片阵列9的滤波片三93，滤波片三93对第三波长光λ3进行过滤，第三波长光λ3进入第四微透镜84，经过第四微透镜84折射后从第四光纤74射出，其余光被反射至反射元件再被反射；反射元件反射的光进入滤波片阵列9的滤波片四94，滤波片四94对第四波长光λ4进行过滤，第四波长光λ4进入第五微透镜85，经过第五微透镜85折射后从第五光纤75射出。
本领域技术人员在考虑说明书及实施例处的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种结构紧凑的多通道波分复用模块，包括光纤阵列和设置在光纤阵列端部的反射元件，其特征在于，还包括：
设置在光纤阵列与反射元件之间的微透镜阵列，所述微透镜阵列与光纤阵列错位设置，所述微透镜阵列用于折射光纤阵列或反射元件射出的光；以及设置在反射元件靠近光纤阵列一侧表面的滤波片阵列，滤波片阵列包括的滤波片依次过滤反射元件反射的设定波长光至微透镜阵列，并反射其余波长光至反射元件。
2.根据权利要求1所述的结构紧凑的多通道波分复用模块，其特征在于，所述光纤阵列包括一个合波光纤和多个分波光纤，依次间隔第二间距的分波光纤与合波光纤间隔第一间距。
3.根据权利要求2所述的结构紧凑的多通道波分复用模块，其特征在于，所述微透镜阵列包括若干线性阵列的微透镜，相邻的所述微透镜的光轴之间的距离为第二间距。
4.根据权利要求3所述的结构紧凑的多通道波分复用模块，其特征在于，所述微透镜的焦距与折射角的积等于第一间距与第二间距的差值的二分之一。
5.根据权利要求3所述的结构紧凑的多通道波分复用模块，其特征在于，与合波光纤相对应的微透镜的光轴位于所述合波光纤靠近分波光纤的一侧，剩余微透镜的光轴位于其相对应的分波光纤靠近所述合波光纤的一侧。
6.根据权利要求2所述的结构紧凑的多通道波分复用模块，其特征在于，所述分波光纤与滤波片阵列相对应。
7.根据权利要求1所述的结构紧凑的多通道波分复用模块，其特征在于，所述滤波片阵列包括若干具有不同折射率的滤波片。
8.根据权利要求1所述的结构紧凑的多通道波分复用模块，其特征在于，所述反射元件包括反射镜，所述反射镜的第一表面镀有增透膜、第二表面镀有高反膜。
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