CN115437068A - 一种多通道wdm模块以及合分波器 - Google Patents

一种多通道wdm模块以及合分波器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多通道WDM模块，属于光纤通讯领域，包括输入光纤、透镜以及反射光栅，透镜位于输入光纤以及反射光栅之间，输入光纤输入不同波长的光，不同波长的光经透镜准直后入射至反射光栅，反射光栅对不同波长的光的衍射角度不同，不同波长的光经反射光栅衍射后，以不同的角度反射，被透镜汇聚聚焦在不同焦点，实现不同波长的光的分离；根据光路可逆的原理，在不同焦点发射不同波长的光，则输入光纤同时接收到不同波长的光，实现不同波长的光的合波，通过上述设计，仅仅需要透镜以及反射光栅就能实现不同波长的光的分离和合波，整个装置体积小、结构简单，成本低，并且降低了加工难度。本发明还涉及包括上述多通道WDM模块的合分波器。

Description

一种多通道WDM模块以及合分波器
技术领域
本发明涉及光纤通讯领域，尤其是涉及多通道WDM模块以及包括多通道WDM模块的合分波器。
背景技术
波分复用WDM(Wavelength Division Multiplexing)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；在接收端，经解复用器(亦称分波器或称去复用器，Demultiplexer)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术，称为波分复用。
市面上常规4通道WDM光学模块架构如附图1所示，它由四个WDM器件10绕线级联而成，四个WDM器件10分别对波长λ1、λ2、λ3、λ4的四种光信号具有选择通过作用。工作时，波长分别为λ1、λ2、λ3、λ4的四种光信号从COM端口输入，然后依次经过四个WDM光器件，波长分别为λ1、λ2、λ3、λ4的四种光信号则分别从与其对应的WDM光器件的输出端口输出，可以看出，这种光模块体积很大，所用部件多。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种体积小、结构简单的多通道WDM模块。
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之二在于提供一种体积小、结构简单的合分波器。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种多通道WDM模块，包括输入光纤、透镜以及反射光栅，所述透镜位于所述输入光纤以及所述反射光栅之间，所述输入光纤输入不同波长的光，不同波长的光经所述透镜准直后入射至所述反射光栅，所述反射光栅对不同波长的光的衍射角度不同，不同波长的光经所述反射光栅衍射后，以不同的角度反射，被所述透镜汇聚聚焦在不同焦点，实现不同波长的光的分离；根据光路可逆的原理，在不同焦点发射不同波长的光，则输入光纤同时接收到不同波长的光，实现不同波长的光的合波。
进一步的，所述透镜为平凸球透镜或非球透镜。
进一步的，所述反射光栅倾斜设置。
进一步的，所述反射光栅的衍射面朝向所述透镜。
进一步的，所述多通道WDM模块还包括多个输出光纤，多个所述输出光纤位于所述不同焦点上接收被分离的不同波长的光。
进一步的，多个所述输出光纤与所述输入光纤位于所述透镜的同一侧。
进一步的，所述多通道WDM模块还包括反射镜，所述反射镜与所述输入光纤位于所述透镜的同一侧，所述反射镜将聚焦后的光束反射，便于有源芯片接收光束。
进一步的，所述反射镜倾斜设置，所述反射镜朝向所述透镜倾斜。
进一步的，所述反射镜反射的光与所述输入光纤输入的光垂直。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
一种合分波器，包括上述任意一种多通道WDM模块。
相比现有技术，本发明多通道WDM模块包括输入光纤、透镜以及反射光栅，透镜位于输入光纤以及反射光栅之间，输入光纤输入不同波长的光，不同波长的光经透镜准直后入射至反射光栅，反射光栅对不同波长的光的衍射角度不同，不同波长的光经反射光栅衍射后，以不同的角度反射，被透镜汇聚聚焦在不同焦点，实现不同波长的光的分离；根据光路可逆的原理，在不同焦点发射不同波长的光，则输入光纤同时接收到不同波长的光，实现不同波长的光的合波，通过上述设计，仅仅需要透镜以及反射光栅就能实现不同波长的光的分离和合波，整个装置体积小、结构简单，成本低，并且降低了加工难度。
附图说明
图1为背景技术中4通道WDM光学模块的结构示意图；
图2为本发明第一实施例的多通道WDM模块的示意图；
图3为本发明第二实施例的多通道WDM模块的示意图；
图4为本发明第三实施例的多通道WDM模块的一示意图；
图5为本发明第三实施例的多通道WDM模块的另一示意图。
图中：10、WDM器件；20、输入光纤；30、透镜；40、反射光栅；50、第一焦点；60、第二焦点；70、第一输出光纤；80、第二输出光纤；90、反射镜。
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。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在另一中间组件，通过中间组件固定。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在另一中间组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在另一中间组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
图2为本发明多通道WDM模块第一实施例的结构示意图，在第一实施例中，多通道WDM模块包括输入光纤20、透镜30以及反射光栅40。
输入光纤20能够输入不同波长的光。在本实施例中，输入光纤20输出两种波长的光，分别为波长λ1、λ2的光信号。
透镜30为准直透镜。透镜30位于输入光纤20以及反射光栅40之间。透镜30为平凸球透镜或非球透镜。透镜30的作用既作为输入光纤20出光的准直作用，同时也起到了收光作用。
反射光栅40上反射的光，不同波长的光，其衍射角度不同，经过反射光栅40衍射后，不同波长的光将会以不同的角度反射。反射光栅40倾斜设置，反射光栅40的反射面朝向透镜30，便于透镜30射出的光落在反射面上。
安装多通道WDM模块时，透镜30位于输入光纤20以及反射光栅40之间。
使用多通道WDM模块时，输入光纤20包含有多种波长的光信号。在本实施例中，输入光纤20包含两种波长的光信号，分别为波长λ1、λ2的光信号。在其他实施例中，输入光纤20也可以包含3、4或4种以上波长的光信号。信号光从输入光纤20出射后，经过透镜30准直，入射到反射光栅40的表面。由于反射光栅40被设计成不同波长的光，其衍射角度不同，经过反射光栅40衍射后，不同波长的光将会以不同的角度反射，被透镜30重新接收。不同角度的入射光，在同一个透镜30汇聚下，将聚焦在不同位置(第一焦点50和第二焦点60)，从而使得波长λ1、λ2信号被分开。
根据光路可逆的原理，在第一焦点50和第二焦点60分别发射λ1、λ2的信号光，则通过本专利结构可以实现，输入光纤20同时接收到λ1、λ2的信号光，进而实现合波的功能。
图3为本发明多通道WDM模块第二实施例的结构示意图，在第二实施例中，多通道WDM模块包括输入光纤20、透镜30、反射光栅40、第一输出光纤70以及第二输出光纤80。
输入光纤20能够输入不同波长的光。在本实施例中，输入光纤20输出两种波长的光，分别为波长λ1、λ2的光信号。
透镜30为准直透镜。透镜30位于输入光纤20以及反射光栅40之间。透镜30为平凸球透镜或非球透镜。透镜30的作用既作为输入光纤20出光的准直作用，同时也起到了收光作用。
反射光栅40上反射的光，不同波长的光，其衍射角度不同，经过反射光栅40衍射后，不同波长的光将会以不同的角度反射。反射光栅40倾斜设置，反射光栅40的反射面朝向透镜30，便于透镜30射出的光落在反射面上。
第一输出光纤70以及第二输出光纤80分别位于第一焦点50和第二焦点60处，第一输出光纤70以及第二输出光纤80用于接收被分离的信号光。
安装多通道WDM模块时，透镜30位于输入光纤20以及反射光栅40之间。第一输出光纤70以及第二输出光纤80与输入光纤20位于透镜30的同一侧，第一输出光纤70以及第二输出光纤80分别位于第一焦点50和第二焦点60处。
使用多通道WDM模块时，输入光纤20包含有多种波长的光信号。在本实施例中，输入光纤20包含两种波长的光信号，分别为波长λ1、λ2的光信号。在其他实施例中，输入光纤20也可以包含3、4或4种以上波长的光信号。信号光从输入光纤20出射后，经过透镜30准直，入射到反射光栅40的表面。由于反射光栅40被设计成不同波长的光，其衍射角度不同，经过反射光栅40衍射后，不同波长的光将会以不同的角度反射，被透镜30重新接收。不同角度的入射光，在同一个透镜30汇聚下，将聚焦在不同位置(第一焦点50和第二焦点60)，从而使得波长λ1、λ2信号被分开。被分离的λ1被置于与输入光纤20同侧的第一输出光纤70接收，λ2被置于与输入光纤20同侧的第二输出光纤80接收。考虑到焦点位置不同，第一输出光纤70与第二输出光纤80被分别置于不同的焦点位置，可以降低耦合损耗。
根据光路可逆的原理，在第一输出光纤70和第二输出光纤80分别发射λ1、λ2的信号光，则通过本专利结构可以实现，输入光纤20同时接收到λ1、λ2的信号光，进而实现合波的功能。
图4以及图5为本发明多通道WDM模块第三实施例的结构示意图，在第三实施例中，多通道WDM模块包括输入光纤20、透镜30、反射光栅40以及反射镜90。
输入光纤20能够输入不同波长的光。在本实施例中，输入光纤20输出两种波长的光，分别为波长λ1、λ2的光信号。
透镜30为准直透镜。透镜30位于输入光纤20以及反射光栅40之间。透镜30为平凸球透镜或非球透镜。透镜30的作用既作为输入光纤20出光的准直作用，同时也起到了收光作用。
反射光栅40上反射的光，不同波长的光，其衍射角度不同，经过反射光栅40衍射后，不同波长的光将会以不同的角度反射。反射光栅40倾斜设置，反射光栅40的反射面朝向透镜30，便于透镜30射出的光落在反射面上。
反射镜90作用是使得聚焦后的光束向下折射。折射后的光分别聚焦在第一焦点50和第二焦点60处。被折射的光更容易被有源芯片所接收。例如水平放置的PD接收芯片等。
安装多通道WDM模块时，透镜30位于输入光纤20以及反射光栅40之间。反射镜90与输入光纤20位于透镜30的同一侧。反射镜90倾斜设置，反射镜90的反射面朝向透镜30。
使用多通道WDM模块时，输入光纤20包含有多种波长的光信号。在本实施例中，输入光纤20包含两种波长的光信号，分别为波长λ1、λ2的光信号。在其他实施例中，输入光纤20也可以包含3、4或4种以上波长的光信号。信号光从输入光纤20出射后，经过透镜30准直，入射到反射光栅40的表面。由于反射光栅40被设计成不同波长的光，其衍射角度不同，经过反射光栅40衍射后，不同波长的光将会以不同的角度反射，被透镜30重新接收。不同角度的入射光，在同一个透镜30汇聚至反射镜90，反射镜90使得聚焦后的光束向下折射。折射后的光分别聚焦在第一焦点50和第二焦点60处。被折射的光更容易被有源芯片所接收。例如水平放置的PD接收芯片等。
根据光路可逆的原理，在第一焦点50和第二焦点60分别发射λ1、λ2的信号光，则通过本专利结构可以实现，输入光纤20同时接收到λ1、λ2的信号光，进而实现合波的功能。
对比常规的光学模块，本专利技术只用一个光纤阵列+透镜30形成的准直系统，就解决了传统光学模块需要4个准直系统才能解决的问题，原料成本上有极大的优势，从体积上来看，本专利的体积大约只有常规光学模块的1/4，能方便客户在集成化程度很高的系统中使用。
本发明还涉及包括上述多通道WDM模块的合分波器。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进演变，都是依据本发明实质技术对以上实施例做的等同修饰与演变，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多通道WDM模块，包括输入光纤，其特征在于：所述多通道WDM模块还包括透镜以及反射光栅，所述透镜位于所述输入光纤以及所述反射光栅之间，所述输入光纤输入不同波长的光，不同波长的光经所述透镜准直后入射至所述反射光栅，所述反射光栅对不同波长的光的衍射角度不同，不同波长的光经所述反射光栅衍射后，以不同的角度反射，被所述透镜汇聚聚焦在不同焦点，实现不同波长的光的分离；根据光路可逆的原理，在不同焦点发射不同波长的光，则输入光纤同时接收到不同波长的光，实现不同波长的光的合波。
2.根据权利要求1所述的多通道WDM模块，其特征在于：所述透镜为平凸球透镜或非球透镜。
3.根据权利要求1所述的多通道WDM模块，其特征在于：所述反射光栅倾斜设置。
4.根据权利要求3所述的多通道WDM模块，其特征在于：所述反射光栅的衍射面朝向所述透镜。
5.根据权利要求1所述的多通道WDM模块，其特征在于：所述多通道WDM模块还包括多个输出光纤，多个所述输出光纤位于所述不同焦点上接收被分离的不同波长的光。
6.根据权利要求5所述的多通道WDM模块，其特征在于：多个所述输出光纤与所述输入光纤位于所述透镜的同一侧。
7.根据权利要求1所述的多通道WDM模块，其特征在于：所述多通道WDM模块还包括反射镜，所述反射镜与所述输入光纤位于所述透镜的同一侧，所述反射镜将聚焦后的光束反射，便于有源芯片接收光束。
8.根据权利要求7所述的多通道WDM模块，其特征在于：所述反射镜倾斜设置，所述反射镜朝向所述透镜倾斜。
9.根据权利要求7所述的多通道WDM模块，其特征在于：所述反射镜反射的光与所述输入光纤输入的光垂直。
10.一种合分波器，其特征在于：包括如权利要求1-9任意一项所述的多通道WDM模块。
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