CN112946822B - 高隔离度的多波长收发器件及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高隔离度的多波长收发器件,包括外封金属管及两组纵向排布的光学器件,光学器件包括外管体、单纤准直器、内管体、渐变折射率透镜、滤波片及四纤光纤头,滤波片、渐变折射率透镜、四纤光纤头依次水平同轴连接,四纤光纤头各包括四根光纤,从上往下分别设置有第一输入端口、第二输出端口、第三输入端口、第四输出端口,将两组四纤光纤头的第二输出端口与第三输入端口的尾部熔接,将上方的四纤光纤头的第四输出端口与下方的四纤光纤头的第一输入端口的尾部熔接。本发明还公开了高隔离度的多波长收发器件的制备工艺,本发明制备得到的产品的可靠性高,解决了因滤波片隔离度不够而造成的波长之间的干扰问题。
Description
技术领域
本发明涉及光纤通信技术领域,具体是一种高隔离度的多波长收发器件,以及高隔离度的多波长收发器件的制备工艺。
背景技术
光无源器件为不含光能源的光功能器件的总称,广泛应用于长距离通信、区域网络及光纤到户、视频传输、光纤感测等等。光无源器件有光纤连接器、光开关、光衰减器、光纤耦合器、波分复用器、光调制器、光滤波器、光隔离器、光环行器等。它们在光路中分别实现连接、能量衰减、反向隔离、分路或合路、信号调制、滤波等功能。光无源器件在光路中都要消耗能量,插入损耗是其主要性能指标。光无源器件通过光纤收发器以实现使用。
光纤收发器,是一种将短距离的双绞线电信号和长距离的光信号进行互换的以太网传输媒体转换单元。现有的光纤收发器因滤波片隔离度不够而造成波长之间的干扰,光纤之间的传输损耗大,单次反射无法实现高隔离度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多波长收发器件及其制备工艺,以提高波片的隔离度。为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
本发明公开了高隔离度的多波长收发器件,包括外封金属管及封装在内部的两组纵向排布的光学器件,所述的光学器件包括外管体、单纤准直器、内管体、渐变折射率透镜、滤波片及四纤光纤头,所述的外管体及内管体均为中空两端开口结构,所述的滤波片、渐变折射率透镜、四纤光纤头依次水平同轴连接,且设置于外管体内部,所述的四纤光纤头套接于内管体一端,所述的内管体固定在外管体的一端部,所述的单纤准直器固定在外管体另一端部。
所述的两组光学器件的四纤光纤头各包括四根光纤,从上往下分别设置有第一输入端口、第二输出端口、第三输入端口、第四输出端口,所述的第一输入端口为光源输入端,将两组四纤光纤头的第二输出端口与第三输入端口的尾部熔接,将纵向排布在上方的四纤光纤头的第四输出端口与下方的四纤光纤头的第一输入端口的尾部熔接。
进一步地,所述两组光学器件采用的滤波片分别为透射通道波长为1550nm的滤波片和透射通道波长为1610nm的滤波片。
优选地,所述的渐变折射率透镜为0.25节距的渐变折射率透镜。
其中,所述的第二输出端口与第四输出端口的光耦合插损值小于0.25dB,所述的单纤准直器的光耦合透射插损值小于0.25dB。
优选地,所述的滤波片及四纤光纤头通过3410VM光纤胶与渐变折射率透镜固定连接,所述的四纤光纤头与内管体通过353ND胶固定连接,所述的内管体和单纤维直器通过双固化紫外胶与外管体固定连接。
其中,所述的外封金属管与两组纵向排布的光学器件之间通过软硅胶填充封装。
优选地,所述的内管体和外管体为玻璃管。
本发明还公开了高隔离度的多波长收发器件的制备工艺,其工艺过程如下:
a.反射耦合
将四纤光纤头的四根光纤,分别预先标记为A端口、B端口、C端口和D端口,将点光源输入到A端口和C端口上,将B端口和D端口插入到光功率计上,进行反射插损的耦合,将B端口的插损值通过光耦合控制在预设值以下。
若此时D端口的插损值也在预设值以下,则A端口、B端口、C端口和D端口即按顺序排列为第一输入端口、第二输出端口、第三输入端口、第四输出端口;若此时D端口的插损值大于预设值,则将B端口与D端口对调重新耦合,则将A端口、D端口、C端口和B端口按顺序排列为第一输入端口、第二输出端口、第三输入端口、第四输出端口。
b.透射耦合
将滤波片粘接在渐变折射率透镜上,将反射耦合好的四纤光纤头粘结在渐变折射率透镜的另一端,四纤光纤头套于内管体,四根光纤穿过内管体伸出,将点光源输入到四纤光纤头的第一输入端口,单纤准直器的准直器端与滤波片对接,光纤端接入光功率计上,进行对光耦合,通过单纤准直器的角度和位置变化控制透射插损值在预设值以下,用外管体封套于单纤准直器、滤波片、渐变折射率透镜、四纤光纤头及内管体外部,制成一组光学器件。
c.重复以上制备过程a、b,制作两组光学器件。
d.将两组光学器件纵向排列,外部通过外封金属管封装固定。
e.将两组四纤光纤头的第二输出端口与第三输入端口的尾部熔接,上方的四纤光纤头的第四输端口与下方的四纤光纤头的第一输入端口的尾部熔接。
优选地,过程a及过程b中插损值的预设值为0.25dB。
由于采用了上述结构,本发明具有如下有益效果:
1、本发明采用波分准直滤波技术,可精确的将所需要和不需要的光分离。将所有的光学器件集成到外封金属管上,增加了产品的可靠性。
2、本发明通过二次反射耦合增加了产品的反射隔离度,可实现一次反射耦合的两倍以上的隔离度,单次反射能达到反射隔离度30dB以上,解决了因滤波片隔离度不够而造成的波长之间的干扰问题。
3、本发明单次的透射耦合减少了因多级反射耦合带来的损耗,而将透射耦合的损耗值降低到最低。
4、光纤端口通过光纤熔接实现串联,使光纤之间的传输损耗大大降低。
附图说明
图1是滤波片与渐变折射率透镜连接的结构示意图。
图2是滤波片、渐变折射率透镜、四纤光纤头、内管体的连接结构示意图。
图3是一组光学器件的结构示意图。
图4是两组光学器件纵向排列封装后的结构示意图。
图5是本发明收发器件的结构示意图。
图6是本发明的光谱测试图。
主要组件符号说明:
1:外封金属管,2:外管体,3:单纤准直器,4:内管体,5:渐变折射率透镜,6:滤波片,7:四纤光纤头,71:第一输入端口,72:第二输出端口,73:第三输入端口,74:第四输出端口。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述。
如图4、图5所示,本发明公开了一种高隔离度的多波长收发器件,包括外封金属管1及封装在内部的两组纵向排布的光学器件。
结合图3所示,所述的光学器件包括外管体2、单纤准直器3、内管体4、渐变折射率透镜5、滤波片6及四纤光纤头7。外管体2及内管体4均为中空两端开口结构的玻璃管。滤波片6、渐变折射率透镜5、四纤光纤头7依次水平同轴设置于外管体2内部,渐变折射率透镜5与滤波片6及四纤光纤头7通过3410VM光纤胶固定连接。四纤光纤头7通过353ND胶固定在内管体4一端。内管体4固定在外管体2的一端部,单纤准直器3固定在外管体2另一端部。内管体4和单纤维直器3通过双固化紫外胶与外管体2固定连接。
两组光学器件的滤波片6分别选用透射通道波长为1550nm的滤波片和透射通道波长为1610nm的滤波片,渐变折射率透镜5采用0.25节距的渐变折射率透镜。采用该两种滤波片6可以制成6波长收发器件。根据不同光无源器件的需要,可以更换不同型号的滤波片6以制成其它波长收发器件。
两组光学器件的四纤光纤头7各包括四根光纤,从上往下分别设置有第一输入端口71、第二输出端口72、第三输入端口73、第四输出端口74。第一输入端口71为光源输入端,将两组四纤光纤头7的第二输出端口72与第三输入端口73的尾部熔接,将上方的四纤光纤头7的第四输出端口与下方的四纤光纤头7的第一输入端口71的尾部熔接。如图4中两组光学器件的四根光纤的端口自上而下依次标号为01端口、02端口、03端口、04端口、05端口、06端口、07端口、08端口,将两组单纤准直器3的光纤端从上往下标号为09端口、10端口,则如图5所示,将02端口与03端口的尾部、04端口与05端口的尾部、06端口与07端口的尾部分别用光纤熔接技术将各端口串联在一起,从而实现光从01端口输入,08端口输出,以及01端口输入,09端口输出,以及01端口输入,10端口输出。
本发明还公开了上述高隔离度的多波长收发器件的制备工艺,其工艺过程如下详述。
a.反射耦合
将四纤光纤头7的四根光纤,分别预先标记为A端口、B端口、C端口和D端口。将点光源输入到A端口和C端口上,将B端口和D端口插入到光功率计上,进行反射插损的耦合。将B端口的插损值通过光耦合控制在预设值以下,设定预设值为0.25dB,即B端口的插损值控制在0.25dB以下。
若此时D端口的插损值也在0.25dB以下,则A端口、B端口、C端口和D端口即按顺序排列为第一输入端口71、第二输出端口72、第三输入端口73、第四输出端口74。若此时D端口的插损值大于0.25dB,则将B端口与D端口对调重新耦合,则将A端口、D端口、C端口和B端口按顺序排列为第一输入端口71、第二输出端口72、第三输入端口73、第四输出端口74。由于四纤光纤头7只有相邻的两个光纤孔才能同时将两路的插损值调下来,根据光的可逆原理,所以最多只需要多调整一次光路就可以将四个端口确定下来。
b.透射耦合
如图1所示,将滤波片6粘接在渐变折射率透镜5一端。然后如图2所示将反射耦合好的四纤光纤头7粘结在渐变折射率透镜5的另一端,四纤光纤头7套于内管体4,四根光纤穿过内管体4伸出。
如图3所示,单纤准直器3一端为准直器端,另一端为光纤端。将准直器端与滤波片6对接,光纤端接入光功率计上,将点光源输入到四纤光纤头7的第一输入端口,进行对光耦合,通过单纤准直器3的角度和位置变化控制透射插损值在0.25dB以下,用外管体2封套于单纤准直器3、滤波片6、渐变折射率透镜5、四纤光纤头7及内管体4外部,制成一组光学器件。
c.重复以上制备过程a、b,制作两组光学器件。
d.如图4所示,将两组光学器件纵向排列,两组光学器件的外部通过外封金属管1封装固定,光学器件与外封金属管内部填充软硅胶,采用软硅胶填充,使得光学器件被封装至内部,具有防震,防水的作用,可靠性强。
e.将两组四纤光纤头的第二输出端口与第三输入端口的尾部熔接,上方的四纤光纤头的第四输端口与下方的四纤光纤头的第一输入端口的尾部熔接。即如图5所示,两组光学器件的四根光纤的端口从上往下依次标号为01端口、02端口、03端口、04端口、05端口、06端口、07端口、08端口,两组单纤准直器3的光纤端从上往下标号为09端口、10端口,将02端口与03端口的尾部、04端口与05端口的尾部、06端口与07端口的尾部分别用光纤熔接技术将各端口串联在一起,从而实现光从01端口输入,08端口输出,以及01端口输入,09端口输出,以及01端口输入,10端口输出。
以采用透射通道波长为1610nm的滤波片为例,将所需要的光通过滤波片将光透射到透射端(即09端口),即09端口只能接收透射通道波长为1610nm附近的光,其他光将通过反射反射到02端口。由于一个滤波片的一次反射隔离度最多只能达到18dB,即透射通道波长为1610nm的光大部分会通过滤波片透射到09端口,但是还是会有存在一部分微弱的光进入02端口,这时1610nm的光的反射隔离度最大只有18dB。通过将02端口和03端口的串联,让反射的1610nm光再次经过滤波片反射,那么反射隔离度将会从18dB增加到36dB以上。控制每路耦合产生的损耗,那么从01端口到08端口的损耗可以控制在1.0dB以下,01端口到09端口的损耗可以控制在0.3dB以下,01端口到10端口的损耗可以控制在0.8dB以下。
如图6所示,采用AQ6370D型号的光谱分析仪进行实验测试,图中双横线波形为光源直接输出到光谱仪形成的曲线,是一个波浪形;细实线的波形为光源经过本发明收发器件接到光源上产生的通过和截止的光谱图;虚线为两者相减的差值,也即是重复部分是插损,分开部分为隔离度。从测试结果可知,两个滤波片从01端口到10端口的插损值为0.42dB、0.46dB,隔离度为51.34dB、38.85dB。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.高隔离度的多波长收发器件,其特征在于:包括外封金属管及封装在内部的两组纵向排布的光学器件,
所述的光学器件包括外管体(2)、单纤准直器(3)、内管体(4)、渐变折射率透镜(5)、滤波片(6)及四纤光纤头(7);外管体(2)及内管体(4)均为中空两端开口结构的玻璃管;滤波片(6)、渐变折射率透镜(5)、四纤光纤头(7)依次水平同轴设置于外管体(2)内部,渐变折射率透镜(5)与滤波片(6)及四纤光纤头(7)通过3410VM光纤胶固定连接;四纤光纤头(7)通过353ND胶固定在内管体(4)一端;内管体(4)固定在外管体(2)的一端部,单纤准直器(3)固定在外管体(2)另一端部;内管体(4)和单纤准直器(3)通过双固化紫外胶与外管体(2)固定连接;
两组光学器件的滤波片(6)分别选用透射通道波长为1550nm的滤波片和透射通道波长为1610nm的滤波片,渐变折射率透镜(5)采用0.25节距的渐变折射率透镜;
两组光学器件的四纤光纤头(7)各包括四根光纤,从上往下分别设置有第一输入端口(71)、第二输出端口(72)、第三输入端口(73)、第四输出端口(74);第一输入端口(71)为光源输入端,将两组四纤光纤头(7)的第二输出端口(72)与第三输入端口(73)的尾部熔接,将上方的四纤光纤头(7)的第四输出端口(74)与下方的四纤光纤头(7)的第一输入端口(71)的尾部熔接;
两组光学器件的四根光纤的端口,将二号端口(02)与三号端口(03)的尾部、四号端口(04)与五号端口(05)的尾部、六号端口(06)与七号端口(07)的尾部分别用光纤熔接技术将各端口串联在一起,实现光从一号端口(01)输入,八号端口(08)输出,以及一号端口(01)输入,九号端口(09)输出,以及一号端口(01)输入,十号端口(10)输出;
其中,高隔离度的多波长收发器件其制备工艺过程如下:
a.反射耦合
将四纤光纤头(7)的四根光纤,分别预先标记为A端口、B端口、C端口和D端口;将点光源输入到A端口和C端口上,将B端口和D端口插入到光功率计上,进行反射插损的耦合;将B端口的插损值通过光耦合控制在预设值以下,设定预设值为0.25dB;
当D端口的插损值小于0.25dB,则A端口、B端口、C端口和D端口即按顺序排列为第一输入端口(71)、第二输出端口(72)、第三输入端口(73)、第四输出端口(74);
当D端口的插损值大于0.25dB,则将B端口与D端口对调重新耦合,则将A端口、D端口、C端口和B端口按顺序排列为第一输入端口(71)、第二输出端口(72)、第三输入端口(73)、第四输出端口(74);
b.透射耦合
将滤波片(6)粘接在渐变折射率透镜(5)一端;然后将反射耦合好的四纤光纤头(7)粘结在渐变折射率透镜(5)的另一端,四纤光纤头(7)套于内管体(4),四根光纤穿过内管体(4)伸出;
单纤准直器(3)一端为准直器端,另一端为光纤端;将准直器端与滤波片(6)对接,光纤端接入光功率计上,将点光源输入到四纤光纤头(7)的第一输入端口,进行对光耦合,通过单纤准直器(3)的角度和位置变化控制透射插损值在0.25dB以下,用外管体(2)封套于单纤准直器(3)、滤波片(6)、渐变折射率透镜(5)、四纤光纤头(7)及内管体(4)外部,制成一组光学器件;
c.重复以上制备过程a、b,制作两组光学器件;
d.将两组光学器件纵向排列,两组光学器件的外部通过外封金属管(1)封装固定,光学器件与外封金属管内部填充软硅胶,使得光学器件被封装至内部;
e.将两组四纤光纤头的第二输出端口与第三输入端口的尾部熔接,上方的四纤光纤头的第四输端口与下方的四纤光纤头的第一输入端口的尾部熔接;
即将两组光学器件的二号端口(02)与三号端口(03)的尾部、四号端口(04)与五号端口(05)的尾部、六号端口(06)与七号端口(07)的尾部分别用光纤熔接技术将各端口串联在一起,实现光从一号端口(01)输入,八号端口(08)输出,以及一号端口(01)输入,九号端口(09)输出,以及一号端口(01)输入,十号端口(10)输出。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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