CN1224849A - 一种波分复用的方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
一种实现光波分复用通信的分波和合波方法及其装置,首先让光纤(F1)输出的多个波长的光信号经透镜(L1)进行准直,然后用光学衍射器件将不同波长的光以不同传播方向进行分光,再由透镜(L2)和透镜(L3)对衍射出的光束进行口径变换,最后将在空间分离后的不同波长的光由聚焦透镜引入到相应的光纤中,从而回避了闪耀光栅制造中的困难,降低了制造难度和成本。
Description
本发明属光纤通信技术领域，涉及一种实现光波分复用通信的分波和合波方法及其装置。
波分复用器件是实现波分复用通信的关键器件，依据实现原理，光波分复用器主要可分成四类。第一类是光栅型波分复用器，它采用光栅分光原理实现分、合波；第二类是干涉薄膜型波分复用器，它采用干涉薄膜的滤波原理实现分、合波；第三类是平面波导型波分复用器，它采用光波导中光的干涉原理实现分、合波；第四类是光纤光栅型波分复用器，它采用光纤光栅的滤波原理实现分、合波。在光栅型波分复用器中，为降低插入损耗，普遍采用闪耀光栅作为分光器件，这类器件的主要缺点是闪耀光栅的制造困难，成本高。
本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提出一种波分复用的方法及其装置，采用二元光学技术制造一种闪耀光栅的替代品，以回避闪耀光栅制造中的困难，降低光栅型波分复用器件的制造难度及成本。
本发明的方法是，首先让光纤F1输出的多个波长的光信号经透镜L1进行准直，然后用光学衍射器件将不同波长的光以不同的传播方向进行分光，再由透镜L2和透镜L3对衍射出的光束进行口径变换，最后将在空间分离后的不同波长的光由聚焦透镜引入到相应的光纤中。
实现本发明的装置由光纤F1、准直透镜L1、透射式二元光学衍射器件BOE1或反射式二元光学衍射器件BOE2、透镜L2、透镜L3和带有尾纤F2的自聚焦透镜阵列部件A1构成。光纤F1的中心轴线与准直透镜L1的光轴重合，并且其出射端面位于准直透镜L1的焦点处；准直透镜L1与透镜L2之间配置一二元光学衍射器件；透镜L2和透镜L3焦点重合、光轴重合构成望远系统，对由二元光学衍射器件衍射出的光束进行光束口径变换；经过透镜L3的不同波长的光经一定的自由空间传播后，将在空间分离，分别进入部件A1的不同通道中，每个通道中自聚焦透镜将空间中一束平行光引入到与其相连的尾纤F2中。
图1是透射式二元光学波分复用器件结构原理图。
图2是反射式二元光学波分复用器件结构原理图。
图3为一4台阶二元光学衍射分光器件的局部结构。
参照图1，本发明的透射式二元光学波分复用器件由光纤F1、准直透镜L1、透射式二元光学衍射器件BOE1、透镜L2、透镜L3和带有尾纤F2的自聚焦透镜阵列部件A1构成。光纤F1的中心轴线与准直透镜L1的光轴重合，并且其出射端面位于准直透镜L1的焦点处；准直透镜L1后放置透射式二元光学衍射器件BOE1，使透射式二元光学衍射器件BOE1的法线与准直透镜L1的光轴重合；紧贴透射式二元光学衍射器件BOE1在其后放置透镜L2，再放置透镜L3，使透镜L2和透镜L3焦点重合、光轴重合；再在透镜L3后不同波长的光彼此分离之处放置带有尾纤F2的自聚焦透镜阵列部件A1，使部件A1中各自聚焦透镜的端面应基本与光束垂直。在上述结构中，由光纤F1输出的多个波长的光信号经透镜L1准直后由二元光学衍射器件BOE1将不同波长的光以不同的传播方向分光。透镜L1和二元光学衍射器件BOE1的口径由波分复用器件的信道间距要求决定。由透镜L2和L3组成的望远系统对由二元光学衍射器件BOE1衍射出的光束进行光束口径变换。经过一定的自由空间传播后，不同方向传播的不同波长的光将在空间分离，分别进入部件A1的不同通道中，每个自聚焦透镜将空间中一束平行光引入到与其相连的一根光纤中。利用该器件即可将在一根光纤中传播的不同波长信号，馈送到不同的光纤中，实现光的分波，反向使用即可实现光的合波。
参照图2，本发明的反射式波分复用器件由光纤F1、准直透镜L1、反射式二元光学衍射器件BOE2、透镜L2、透镜L3组成的望远系统和带有尾纤F2的自聚焦透镜阵列部件A1构成。光纤F1的中心轴线与准直透镜L1的光轴重合，并且其出射端面位于准直透镜L1的焦点处；透镜L2和透镜L3焦点重合、光轴重合构成望远系统；透镜L1的光轴、透镜L2的光轴与反射式二元光学衍射器件BOE2之间的夹角由具体的设计参数决定；再在透镜L3后不同波长的光彼此分离之处放置带有尾纤F2的自聚焦透镜阵列部件A1，使部件A1中各自聚焦透镜的端面应基本与光束垂直。在上述结构中，由光纤F1输出的多个波长的光信号经透镜L1准直后由反射式二元光学衍射器件BOE2将不同波长的光以不同的传播方向分光。由透镜L2和L3组成的望远系统对由反射式二元光学衍射器件BOE2衍射出的光束进行光束口径变换。经过一定的自由空间传播后，不同方向传播的不同波长的光将在空间分离，分别进入部件A1的不同通道中，每个自聚焦透镜将空间中一束平行光引入到与其相连的一根光纤中。利用该器件即可将在一根光纤中传播的不同波长信号，馈送到不同的光纤中，实现光的分波，反向使用即可实现光的合波。
参照图3，在二元光学波分复用器件中，透射式二元光学衍射器件BOE1或反射式二元光学衍射器件BOE2为一台阶数为2n的周期型台阶光栅，n为整数。通过控制周期和台阶高度，可以控制闪耀波长。在反射式利用中，反射式二元光学衍射器件BOE2表面镀有一层反射膜。二元光学衍射器件是由半导体光刻工艺制造的，便于大批量生产，成品率高，成本低。
本发明采用的二元光学衍射器件是光刻工艺制造的，制造中需控制器件中台阶的宽度和深度，目前专用于制造二元光学器件的光刻工艺已成熟，二元光学衍射器件便于大量生产，成本低。利用本发明研制的波分复用器件的信道间隔可以达到ITU-T推荐的波分复用最小间隔100GHz，可以制造出与传统的以闪耀光栅为基础的波分复用器件技术水平相当的器件，制造难度及成本要低些。
实施例
根据上述结构，我们研制了一种反射式二元光学波分复用器件和一种透射式二元光学波分复用器件。
反射式二元光学波分复用器件的技术指标为：信道数：8；信道间距200G；信道宽度40G；信道串扰-28dB；插入损耗：6.5dB；信道中心波长分别为1548.51nm、1550.12nm、1551.72nm、1553.33nm、1554.94nm、1556.55nm、1558.17nm、1559.79nm。该器件中各部件的参数为：透镜L1和L2的焦距为108mm，透镜L3的焦距为5mm，自聚焦透镜阵列中自聚焦透镜的焦距为4mm。二元光学衍射器件的参数为：台阶数：4；周期：8μm；台阶高度：248nm；光波的入射角为30°，出射角为45°。
透射式二元光学波分复用器件的技术指标为：信道数：16；信道间距100G；信道宽度20G；信道串扰-25dB；插入损耗：6.8dB；信道中心波长分别为1548.51nm、1549.32nm、1550.12nm、1550.92、1551.72nm、1552.52、1553.33nm、1554.13nm、1554.94nm、1555.75nm、1556.55nm、1557.36nm、1558.17nm、1558.98nm、1559.79nm、1560.61nm。该器件中各部件的参数为：透镜L1和L2的焦距为108mm，透镜L3的焦距为5mm，自聚焦透镜阵列中自聚焦透镜的焦距为4mm。二元光学衍射器件的参数为：台阶数：4；周期：8μm；台阶高度：839nm。
Claims (5)
1．一种波分复用的方法，首先让光纤(F1)输出的多个波长的光信号经透镜(L1)进行准直，本发明的特征是，然后用光学衍射器件将不同波长的光以不同的传播方向进行分光，再由透镜(L2)和透镜(L3)对衍射出的光束进行口径变换，最后将在空间分离后的不同波长的光由聚焦透镜引入到相应的光纤中。
2．实现权利要求1所述方法的装置，由光纤(F1)、准直透镜(L1)、透镜(L2)、透镜(L3)和带有尾纤(F2)的自聚焦透镜阵列部件(A1)构成，本发明的特征是，光纤(F1)的中心轴线与准直透镜(L1)的光轴重合，并且其出射端面位于准直透镜(L1)的焦点处，准直透镜(L1)与透镜(L2)之间配置一二元光学衍射器件，透镜(L2)和透镜(L3)焦点重合、光轴重合构成望远系统，透镜(L3)后不同波长的光彼此分离之处放置带有尾纤(F2)的自聚焦透镜阵列部件(A1)。
3．根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所说的二元光学衍射器件为透射式结构，其法线与准直透镜(L1)的光轴重合。
4．根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所说的二元光学衍射器件为反射式结构，与透镜(L2)的光轴成一夹角布置。
5．根据权利要求2、4所述的装置，其特征在于，所说的反射式二元光学衍射器件为一台阶数为2n的周期型台阶光栅(n为整数)，其表面镀有一层反射膜。
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1998
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| CN103252575B (zh) * | 2013-05-23 | 2016-06-08 | 纽敦光电科技（上海）有限公司 | 一种用于激光材料加工的光学传输方法及系统 |
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