CN1348267A - 光波分复用方法及器件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光波分复用的方法及器件,由至少一个双尾光纤输入端/输出端输出的2个以上波长或波带的光信号经过一球透镜进行准直,然后经滤波片有选择的透射和反射特定波长或波带的光信号;透射过去的光信号经过另一球透镜聚焦引入到单尾光纤输出,反射回的光信号重新经过所述球透镜聚焦引入双尾光纤的反射端/出射端输出。其充分利用了球透镜的球面对称性和易于安装的特点,制造成本低、温度特性好、回波损耗高、结构紧凑。

Description

光波分复用的方法和器件

本发明属光纤通信技术领域，尤其涉及一种实现光波分复用通信的分波和合波方法及其器件。

一般的波分复用器件能在空间上将来自一根光纤的多波长光分配到各波长带中，其中每个波长带通向一单独的光纤、光探测器等等，或者波长多路复用器把分离的单独波长带多路复用至一根公用的光纤或者其他的目的地。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来实现分、合波；第四类是光纤光栅波分复用器，它采用光纤光栅的滤波原理实现分、合波。

在干涉薄膜型波分复用器中，可以用商业上已知的等离子体沉积技术，如离子辅助电子束蒸发、离子束溅射以及反应磁控管溅射制出氧化铌和二氧化硅之类金属氧化物材料的经重大改进的干涉涂层，例如，Scobey等人的美国专利US4851095和美国专利US5525741中所公开的。此类涂覆方法可制得由堆叠的电介质光学涂层形成的干涉腔滤光器，而这些光学涂层十分致密和稳定，具有低的膜散射和低的吸收，且对温度变化和环境湿度不敏感。

较佳的用于各种复用技术的法布里-珀罗型干涉滤光片通常仅对单个波长或波长范围透射。在一个WDM中，例如在一个共用平行四边形棱镜或其他光学块上可以一起采用多个滤光单元。例如，在GB2014752A英国专利多路复用器件中，把多个滤光片连接在一起，对共用光波导传输的不同波长的光进行分离。至少有两个透射干涉滤光片相互邻接附着到透明基底上，每一个能透射不同波长预定波长的光而反射其它波长的光。排列滤光片，使光束被每个滤光片部分反射和部分透射，产生锯齿形的光程。在每个滤光片上减去或增加一个特定波长的光。同样，在OKI电气工业股份有限公司的EP85102054.5欧洲专利多路复用器件中，推荐了一种所谓的混合式光波分复接器-分接器，其中在玻璃的侧面上采用多个具有不同透射率的分立干涉滤光片。

从载运多个信道(即在多个波长或子波段上传输光信号)的主干线中有选择地去除或分出某信道(即选择性波长)的另一种方法，例如Hicks，Jr.在美国专利第4768849号中提出。在该专利中示出了滤光器分接头和各滤光器分接头构成的组的使用方法，每个分接头都应用了高性能的多腔电介质通带滤光器和透镜，以从主干线里移去一连串的子波段或信道。Hicks的滤光器分接头在多信道信号通过所需信道传到分支线路后把多信道信号返回主干线。在Nosu等人的US4244045美国专利中也示出了光学多路复用装置，用于对多信道光信号多路复用或多路去复用。诸如Nosu等人的装置在光路中应用了粘合剂，例如由于把棱镜粘合到准直器与滤光器夹层。这种做法缺点主要是，在这类装置中，粘合剂的长期耐用性或稳定性是不确定的。环氧树脂或其它粘合剂的透明度在承受了热循环等后会改变。而且在光路中使用粘合剂还限制了装置的功率处理能力，因为在某些特定的应用中，较大功率的激光信号在通过粘合剂后会劣化并且使粘合剂的光学特性改变。因此，在光路中少用乃至不用粘合剂一直是渴望解决的问题。

在研制采用多个对光学块平行安装的滤光片元件，进行4路以上复用的上述WDM，尤其是采用具有选择性透射的滤光片元件的扩展束WDM中，相关的问题是难以对数量较多的滤光片进行“配套”，通常制作任何一个给定通道的滤光片，其通带中心不是精确地在该通道的中心波长上。通过改变扩展束在该滤光片元件上的入射角，能够把滤光片元件的带通调节到更精确地在中心波长上。这可以通过将滤光片相对光束少许倾斜而完成。在这种典型WDM中，多个滤光片元件被并排地安装在WDM光学块一个或多个平表面上。改变中继线光束在公共端口上的入射角，通常是让光学块倾斜，相应的改变WDM中扩展束在不仅一个通道端口而是WDM每个通道端口的滤光片上的入射角。因此，仅在各通道滤光片不偏离中心是在相同方向上而且偏离量相对其各波长子范围大致相同的条件下，通过使光学块倾斜，较精确地对准给定通道的波长子范围中心是有效的。

为此，对WDM的滤光片进行“配套”。即为给定的WDM配一组滤光片。所有滤光片必须具有大致相同的波长偏差，每个滤光片在相同的方向上偏离中心并相对其波长子范围的偏离量大致相同。然后通过是已经安装滤光片的光学块倾斜，能够对组装的WDM进行调谐。这样可以对每个通道端口上的波长偏移作大致相同的校正。由于“配套”的滤光片全都具有基本相同的波长偏差，同时做公共波长校正可以让每个通道端口更精确的位于其波长子范围的中心。然而，对滤光片进行“配套”是一项进行组合的任务。因此把4端口WDM扩大到8端口WDM，收集八个一套滤光片的组装时间、成本、复杂性都是难以接受的。对于16路WDM，这些问题会变得更加糟糕。

此外，用于准直或聚焦的元器件，一般采用GRIN透镜或其它不具有平面(空间)对称性的透镜，使得单个信道的利用成本较高。

本发明的发明目的是提供了一种能充分利用球透镜的球面对称性和易于安装的特点的波分复用方法及器件，其制造成本低、温度特性好、回波损耗高、结构紧凑。

为了实现上述目的，本发明提供了一种光波分复用的方法，将至少2个以上波长或波带的光信号通过透镜准直后由滤光片反射和透射分出不同波长或波带的光信号，所述滤光片安装在所述透镜之间；其特点在于：将至少一个双尾光纤输入端/输出端输出的2个以上波长或波带的光信号经过一球透镜进行准直，然后经滤波片有选择的透射和反射特定波长或波带的光信号；透射过去的光信号经过另一球透镜聚焦引入到单尾光纤输出，反射回的光信号重新经过所述球透镜聚焦引入双尾光纤的反射端/输出端输出。

上述光波分复用的方法，其特点在于：由所述滤波片分离的所述光信号通过平面不同角度或空间的不同方位再次或多次通过同一个球透镜进行准直和/或聚焦后被输出。

上述光波分复用的方法，其特点在于：通过双尾光纤轴心与球透镜轴心之间存在的偏移量或夹角可以调整准直光的不垂直度，所述双尾光纤的出射端面/反射端面位于球透镜的焦球面上；所述单尾光纤的轴心与所述球透镜的轴心之间的距离及夹角可根据光路设计走向进行调整，所述单尾光纤的接收面处于球透镜的焦球面上。

为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种光波分复用器件，包括双尾光纤、透镜、滤波片、单尾光纤，滤波片安装在透镜之间，其特征在于：由所述双尾光纤输入端/输出端输出的2个以上波长或波带的光信号经过球透镜准直，再经所述滤波片有选择的透射和反射特定波长或波带的光信号，透射光信号经过球透镜聚焦至单尾光纤输出，反射光信号再通过球透镜聚焦引入双尾光纤的反射端输出。

上述的光波分复用器件，其特点在于：所述双尾光纤至少为3个，待复分的光信号为包含至少4个波长的光信号，所述球透镜至少为3个且呈三角形设置，所述滤波片至少为3个，所述球透镜分别安装在呈丫形分布的滤波片的三个夹角中，所述单尾光纤至少为3个。

上述光波分复用器件，其特点在于：所述双尾光纤至少为4个，待复分的光信号为至少包含5个波长的光信号，所述球透镜至少为4个且呈方形设置，所述滤波片至少为4个，所述球透镜分别安装在呈十字形或×字形分布的滤波片的四个象限角中，所述单尾光纤至少为4个。

上述光波分复用器件，其特点在于：所述双尾光纤至少为5个，待复分的光信号为包含至少6个波长的光信号，所述球透镜为4个且呈棱形设置，所述滤波片为5个并将所述球透镜分隔在四个区域中，所述单尾光纤为5个。

上述光波分复用器件，其特点在于：所述双尾光纤为6个，待复分的光信号为包含至少7个波长的光信号，所述球透镜为4个且呈棱形设置，所述滤波片为6个，并呈×字形分布，中心安装有2个方向不同的滤波片，所述单尾光纤为6个。

上述光波分复用器件，其特点在于：多个所述球透镜按平面或立体结构设置，与多个所述双尾光纤、滤波片、单尾光纤组成相应的平面或立体的网状光路。

上述光波分复用器件，其特点在于：所述球透镜上镀有AR-Coating，其中器件中所用的滤波片可以部分或全部是窄带通滤波片也可以是长波通或短波通边缘滤波片。

本发明，充分利用了球透镜的平面和空间对称性，使得光路在平面内不同方向上或空间不同方位上多次通过同一透镜，实现了对球透镜的多次复用，在球透镜中形成立体或平面的十字交叉或星形结构，在整个器件中形成平面或立体的网状光路。

下面结合附图进一步说明本发明的实施例

图1是一种用于2信道光纤通信系统波分复用器的光路示意图

图2是一种尾光纤采用非楔形端面的波分复用器光路示意图。

图3是一种用于5信道光纤通信系统密集信道波分复用器光路俯视图。

图4是一种用于13信道光纤通信系统密集信道波分复用器的结构示意图。

图4A是图4的一个侧面光路示意图

图4B是图4的一个侧面光路示意图

图4C是图4的一个侧面光路示意图

图4D是图4的一个侧面光路示意图

图5A是一种13信道光纤通信系统密集信道波分复用器侧面光路示意图

图5B是图5A所示波分复用器另一个侧面光路示意图

图5C是图5A所示波分复用器另一个侧面光路示意图

图5D是图5A所示波分复用器另一个侧面光路示意图

图6是一种用于6信道光纤通信系统密集信道波分复用器的光路示意图。

图7是一种用于5信道光纤通信系统密集信道波分复用器的结构示意图。

图8是一种7信道光纤通信系统波分复用器的结构示意图。

在图1，本发明的一个实施例是由双尾光纤1的输入端/反射端输出的多个波长的信号光经过球透镜2准直后，由滤波片3透射特定波长(波带)的光并反射特定波长(波带)的光，其中滤波片3和球透镜2以及球透镜4的距离可以根据实际需要在不引起信号不能接受劣化的情况下任意取值。被滤波片3反射的光，经过球透镜2的聚焦引入双尾光纤1的输入端/反射端，然后被传输到合适的目的地。双尾光纤1的输出端面和接收端面全位于球透镜2的焦面(焦球面)上，在双尾光纤1中两个纤芯的距离一定的情况下，两纤芯与球透镜2的轴线的距离可以按一定的比例合理分配。被滤波片2透射的光经过球透镜4的聚焦引入单尾光纤5，再被光纤传输到合适的目的地。其中单尾光纤5的接收端面位于球透镜的焦面(焦球面)上，其轴心线与球透镜4轴心线的距离和夹角根据球透镜的聚焦情况(根据光路走向)在一定范围内调整。

在图2中，本实施例所示装置的结构与图1中所示实施例的结构完全相同，其中所用的尾光纤6、10的端面不再作成楔形，在本发明中由于采用了球透镜7、球透镜9，使得该器件同样有较高的回波损耗。

在图3中，本发明的另一个实施例：从双尾光纤11的输入端/反射端输出的包含λ₁、λ₂、λ₃、λ₄、λ₅五个信道的光，经过球透镜12准直后，λ₁波长的光信号被滤波片13透射，而λ₂、λ₃、λ₄、λ₅波长的光信号被选择反射。透射的λ₁波长的光经过球透镜14聚焦引入单尾光纤15传输到合适的目的地。被反射的λ₂、λ₃、λ₄、λ₅波长的光，再次经过球透镜12被聚焦引入到双尾光纤11的输入端/反射端，然后被传输到双尾光纤16的输入端/反射端输出，输出的包含四个波长的光信号经过球透镜14的准直后，λ₂波长的光信号被滤波片17透射，然后被球透镜18聚焦引入单尾光纤19，传输到合适的目的地。被滤波片17反射的含有λ₃、λ₄、λ₅波长的光信号被球透镜14聚焦引入双尾光纤16的输入端/反射端，然后被传输到双尾光纤20的输入端/反射端输出，输出光被球透镜18准直，λ₃波长的光信号被滤波片21透射后被球透镜22聚焦引入单尾光纤23，然后被传输到合适的目的地。被滤波片21反射的光信号含有λ₄、λ₅两个波长，这束光又被球透镜18聚焦引入到双尾光纤20的输入端/反射端，然后被传输到双尾光纤24的输入端/反射端输出，然后被球透镜22准直，准直后的光信号中波长为λ₄的光被滤波片25透射后被球透镜12聚焦引入到单尾光纤26，然后被传输到合适的目的地。波长为λ₅光信号被滤波片25反射后，被球透镜22聚焦引入到双尾光纤24的输入端/反射端，后被传输到合适的目的地。

在图4、图4A、图4B、图4C、图4D中，本发明的一个实施例是一个13信道光纤通信系统密集信道波分复用器的结构示意图，它采用了立体结构的网状光路。从双尾光纤26的输入端/反射端输出的包含了从λ₁—λ₁₃的13个波长的光信号，首先被球透镜27准直，然后其中波长为λ₁的光信号被滤波片28透射，然后被球透镜29聚焦引入到单尾光纤30中输出。从λ₂—λ₁₃波长的光被滤波片28反射后被球透镜27聚焦引入到双尾光纤26的输入端/反射端，然后传输到双尾光纤31的输入端/反射端输出，然后被球透镜27准直，其中波长为λ₂的光信号被滤波片32透射后被球透镜33聚焦引入到单尾光纤34中输出。从λ₃—λ₁₃波长的光被滤波片32反射后，被球透镜27聚焦引入到双尾光纤31的输入端/反射端，然后被传输到双尾光纤35的输入端/反射端输出，然后被球透镜29准直，其中波长为λ₃的光信号被滤波片36透射后被球透镜37聚焦引入单尾光纤38输出。从λ₄—λ₁₃波长的光信号被滤波片36反射后被球透镜29聚焦引入双尾光纤35的输入端/反射端，然后传输到双尾光纤39的输入端/反射端输出，然后被球透镜37准直，其中波长为λ₄的光信号被滤波片40透射后被球透镜33聚焦引入单尾光纤41输出。从λ₅—λ₁₃波长的光信号被滤波片40反射后，被球透镜37聚焦引入双尾光纤39的输入端/反射端传输到双尾光纤42的输入端/反射端输出，然后被球透镜43准直，其中波长为λ₅的光信号被滤波片44透射后被球透镜45聚焦引入单尾光纤46输出。从λ₆—λ₁₃波长的光信号被滤波片44反射后，被球透镜43聚焦引入双尾光纤42的输入端/反射端传输到双尾光纤47的输入端/反射端输出。然后被球透镜43准直，其中波长为λ₆的光信号被滤波片48透射后被球透镜49聚焦引入单尾光纤50输出。从λ₇—λ₁₃波长的光信号被滤波片48反射后，被球透镜43聚焦引入双尾光纤47的输入端/反射端传输到双尾光纤51的输入端/反射端输出，然后被球透镜45准直，其中波长为λ₇的光信号被滤波片52透射后被球透镜53聚焦引入单尾光纤54输出。从λ₈—λ₁₃波长的光信号被滤波片52反射后，被球透镜45聚焦引入双尾光纤51的输入端/反射端传输到双尾光纤55的输入端/反射端输出，然后被球透镜53准直，其中波长为λ₈的光信号被滤波片56透射后被球透镜49聚焦引入单尾光纤57输出。从λ₉—λ₁₃波长的光信号被滤波片56反射后，被球透镜53聚焦引入双尾光纤55的输入端/反射端传输到双尾光纤58的输入端/反射端输出，然后被球透镜45准直，其中波长为λ₉的光信号被滤波片59透射后被球透镜29聚焦引入单尾光纤60输出。从λ₁₀—λ₁₃波长的光信号被滤波片59反射后，被球透镜45聚焦引入双尾光纤58的输入端/反射端传输到双尾光纤61的输入端/反射端输出，然后被球透镜43准直，其中波长为λ₁₀的光信号被滤波片62透射后被球透镜27聚焦引入单尾光纤63输出。从λ₁₁—λ₁₃波长的光信号被滤波片62反射后，被球透镜43聚焦引入双尾光纤61的输入端/反射端传输到双尾光纤64的输入端/反射端输出，然后被球透镜53准直，其中波长为λ₁₁的光信号被滤波片65透射后被球透镜37聚焦引入单尾光纤66输出。从λ₁₂—λ₁₃波长的光信号被滤波片65反射后，被球透镜53聚焦引入双尾光纤64的输入端/反射端传输到双尾光纤67的输入端/反射端输出后被球透镜49准直，其中波长为λ₁₂的光信号被滤波片68透射后，被球透镜33聚焦引入单尾光纤69输出。λ₁₃波长的光信号被滤波片68反射后，被球透镜49聚焦引入双尾光纤67的输入端/反射端输出到合适的目的地。此结构的特点是既利用了球透镜的平面对称性，又利用了球透镜的空间对称性。

在图5A、图5B、图5C、图5D中，本实施例的结构与图4中所示波分复用器的结构一致。从双尾光纤70的输入端/反射端输出的包含了从λ₁—λ₁₃的13个波长的光信号，首先被球透镜71准直，然后其中波长为λ₇—λ₁₃的光信号被滤波片72透射，然后被球透镜73聚焦引入到单尾光纤74中传输到双尾光纤86的输入端/反射端输出，然后被球透镜87准直，其中波长为λ₇的光信号被滤波片88透射后被球透镜89聚焦引入单尾光纤90输出。从λ₈—λ₁₃波长的光信号被滤波片88反射后，被球透镜87聚焦引入双尾光纤86的输入端/反射端传输到双尾光纤91的输入端/反射端输出，然后被球透镜87准直，其中波长为λ₈的光信号被滤波片92透射后被球透镜93聚焦引入单尾光纤94输出。从λ₉—λ₁₃波长的光信号被滤波片92反射后，被球透镜87聚焦引入双尾光纤91的输入端/反射端传输到双尾光纤95的输入端/反射端输出，然后被球透镜89准直，其中波长为λ₉的光信号被滤波片96透射后被球透镜97聚焦引入单尾光纤98输出。从λ₁₀—λ₁₃波长的光信号被滤波片96反射后，被球透镜89聚焦引入双尾光纤95的输入端/反射端传输到双尾光纤99的输入端/反射端输出，然后被球透镜97准直，其中波长为λ₁₀的光信号被滤波片100透射后被球透镜93聚焦引入单尾光纤101输出。从λ₁₁—λ₁₃波长的光信号被滤波片100反射后，被球透镜97聚焦引入双尾光纤99的输入端/反射端传输到双尾光纤108的输入端/反射端输出，然后被球透镜97准直，其中波长为λ₁₁的光信号被滤波片109透射后被球透镜81聚焦引入单尾光纤110输出。λ₁₂、λ₁₃波长的光信号被滤波片109反射后，被球透镜97聚焦引入双尾光纤108的输入端/反射端传输到双尾光纤111的输入端/反射端输出后被球透镜93准直，其中波长为λ₁₂的光信号被滤波片112透射，后被球透镜77聚焦引入单尾光纤113输出。λ₁₃波长的光信号被滤波片113反射，后被球透镜93聚焦引入双尾光纤111的输入端/反射端输出到合适的目的地。从λ₁—λ₆波长的光被滤波片72反射后被球透镜71聚焦引入到双尾光纤70的输入端/反射端，然后传输到双尾光纤75的输入端/反射端输出，然后被球透镜71准直，其中波长为λ₁的光信号被滤波片76透射后被球透镜77聚焦引入到单尾光纤78中输出。从λ₂—λ₆波长的光被滤波片76反射后，被球透镜71聚焦引入到双尾光纤75的输入端/反射端，然后被传输到双尾光纤79的输入端/反射端输出，然后被球透镜73准直，其中波长为λ₂的光信号被滤波片80透射后被球透镜81聚焦引入单尾光纤82输出。从λ₃—λ₆波长的光信号被滤波片80反射后被球透镜73聚焦引入双尾光纤79的输入端/反射端，然后传输到双尾光纤83的输入端/反射端输出，然后被球透镜81准直，其中波长为λ₃的光信号被滤波片84透射后被球透镜77聚焦引入单尾光纤85输出。从λ₄—λ₆波长的光信号被滤波片84反射后，被球透镜81聚焦引入双尾光纤83的输入端/反射端传输到双尾光纤102的输入端/反射端输出，然后被球透镜89准直，其中波长为λ₄的光信号被滤波片103透射后被球透镜73聚焦引入单尾光纤104输出。λ₅、λ₁₃波长的光信号被滤波片103反射后，被球透镜89聚焦引入双尾光纤102的输入端/反射端传输到双尾光纤105的输入端/反射端输出。然后被球透镜87准直，其中波长为λ₅的光信号被滤波片106透射后被球透镜71聚焦引入单尾光纤107输出。λ₆波长的光信号被滤波片106反射后，被球透镜87聚焦引入双尾光纤105的输入端/反射端输出。此结构的特点是既利用了球透镜的平面对称性，又利用了球透镜的空间对称性，并且避免了插入损耗过大。

在图6中，本发明的另一个实施例是一种用于6信道光纤通信系统密集信道波分复用器的光路。在图6所示的结构中，从双尾光纤114的输入端/反射端输出的包含了从λ₁—λ₆的6个波长的光信号，首先被球透镜115准直，然后其中波长为λ₁的光信号被滤波片116透射，然后被球透镜117聚焦引入到单尾光纤118中输出。从λ₂—λ₆波长的光被滤波片116反射后被球透镜115聚焦引入到双尾光纤114的输入端/反射端，然后传输到双尾光纤119的输入端/反射端输出，然后被球透镜120准直，其中波长为λ₂的光信号被滤波片121透射后被球透镜122聚焦引入到单尾光纤123中输出。从λ₃—λ₆波长的光被滤波片121反射后，被球透镜120聚焦引入到双尾光纤119的输入端/反射端，然后被传输到双尾光纤124的输入端/反射端输出，然后被球透镜120准直，其中波长为λ₃的光信号被滤波片125透射后被球透镜115聚焦引入单尾光纤126输出。从λ₄—λ₆波长的光被滤波片125反射后被球透镜120聚焦引入到双尾光纤124的输入端/反射端，然后传输到双尾光纤127的输入端/反射端输出，然后被球透镜122准直，其中波长为λ₄的光信号被滤波片128透射后被球透镜117聚焦引入到单尾光纤129中输出。从λ₅、λ₆波长的光被滤波片128反射后，被球透镜122聚焦引入到双尾光纤127的输入端/反射端，然后被传输到双尾光纤130的输入端/反射端输出，然后被球透镜122准直，其中波长为λ₅的光信号被滤波片131透射后被球透镜115聚焦引入单尾光纤132输出，波长为λ₆的光信号被滤波片131反射后被球透镜122聚焦引入到双尾光纤130的输入端/反射端输出。在这种结构的装置中，还可以再在合适的空间位置增加球球透镜、滤波片以及尾纤，并且随着这些元件的增加，对于球透镜的复用程度也将随之增加。

在图7中，本发明的另一个实施例是一种用于5信道光纤通信系统密集信道波分复用器，为了清晰起见，器件以及器件之间的距离未按比例画出。从双尾光纤133的输入端/反射端输出的包含λ₁—λ₅的光信号，首先被球透镜134准直，然后其中波长为λ₁的光信号被滤波片135透射，然后被球透镜136聚焦引入到单尾光纤137中输出。从λ₂—λ₅波长的光被滤波片135反射后被球透镜134聚焦引入到双尾光纤133的输入端/反射端，然后传输到双尾光纤138的输入端/反射端输出，然后被球透镜134准直，其中波长为λ₂的光信号被滤波片139透射后被球透镜140聚焦引入到单尾光纤141中输出。从λ₃—λ₅波长的光被滤波片139反射后，被球透镜134聚焦引入到双尾光纤138的输入端/反射端，然后被传输到双尾光纤142的输入端/反射端输出，然后被球透镜143准直，其中波长为λ₃的光信号被滤波片144透射后被球透镜140聚焦引入单尾光纤145输出。其中由球透镜143、球透镜140、的轴心所构成的直线与球透镜134、球透镜136、球透镜140的轴线所构成的平面之间，有一合适的夹角。这主要取决于球透镜和尾纤的尺寸。从λ₄—λ₅波长的光被滤波片144反射后被球透镜143聚焦引入到双尾光纤142的输入端/反射端，然后传输到双尾光纤146的输入端/反射端输出，然后被球透镜143准直，其中波长为λ₄的光信号被滤波片147透射后被球透镜148聚焦引入到单尾光纤149中输出。λ₅波长的光被滤波片147反射后，被球透镜143聚焦引入到双尾光纤146的输入端/反射端输出。其中由球透镜143、球透镜148的轴心所构成的直线和球透镜134、球透镜140、球透镜143所构成的平面之间有一合适的夹角。在该结构的装置中，可以继续增加尾纤、球透镜、滤波片等光学元件来增加信道数，并进一步增加对球透镜的复用。

在图8中，在本发明的实施例中，4个球透镜的球心构成一个正四面体，为了清晰起见，器件以及器件之间的距离的比例未按照实际器件的比例画出。从双尾光纤150的输入端/反射端输出的包含了从λ₁—λ₇的7个波长的光信号，首先被球透镜151准直，然后其中波长为λ₁的光信号被滤波片152透射，然后被球透镜153聚焦引入到单尾光纤154中输出。从λ₂—λ₇波长的光被滤波片152反射后被球透镜151聚焦引入到双尾光纤150的输入端/反射端，然后传输到双尾光纤155的输入端/反射端输出，然后被球透镜151准直，其中波长为λ₂的光信号被滤波片156透射后被球透镜157聚焦引入到单尾光纤158中输出。从λ₃—λ₇波长的光被滤波片156反射后，被球透镜151聚焦引入到双尾光纤155的输入端/反射端，然后被传输到双尾光纤159的输入端/反射端输出，然后被球透镜151准直，其中波长为λ₃的光信号被滤波片160透射后被球透镜161聚焦引入单尾光纤162输出。从λ₄—λ₇波长的光被滤波片160反射后被球透镜151聚焦引入到双尾光纤159的输入端/反射端，然后传输到双尾光纤163的输入端/反射端输出，然后被球透镜157准直，其中波长为λ₄的光信号被滤波片164透射后被球透镜161聚焦引入到单尾光纤165中输出。从λ₅—λ₇波长的光被滤波片164反射后，被球透镜157聚焦引入到双尾光纤163的输入端/反射端，然后被传输到双尾光纤166的输入端/反射端输出，然后被球透镜157准直，其中波长为λ₅的光信号被滤波片167透射后被球透镜153聚焦引入单尾光纤168输出，波长为λ₆、λ₇的光信号被滤波片167反射后被球透镜157聚焦引入到双尾光纤166的输入端/反射端，然后传输到双尾光纤169的输入端/反射端输出，然后被球透镜161准直，其中波长为λ₆的光信号被滤波片170透射后被球透镜153聚焦引入到单尾光纤171中输出。波长为λ₇的光信号被滤波片170反射后，被球透镜161聚焦引入双尾光纤169的输入端/反射端输出到合适的目的地。当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，器件的结构可以经过进一步的改进，例如，无论是平面结构中或空间立体结构中都可以利用直径大小不同的球透镜之间的合理组合来实现对球透镜的复用。在上述实施例中，经本发明改进的复用器特别适合于光纤通信系统的密集信道波分复用系统(DWDM)。

Claims (10)

1、一种光波分复用的方法，将至少2个以上波长或波带的光信号通过透镜准直后由滤光片反射和透射分出不同波长或波带的光信号，所述滤光片安装在所述透镜之间；其特征在于：将至少一个双尾光纤输入端/输出端输出的2个以上波长或波带的光信号经过一球透镜进行准直，然后经滤波片有选择的透射和反射特定波长或波带的光信号；透射过去的光信号经过另一球透镜聚焦引入到单尾光纤输出，反射回的光信号重新经过所述球透镜聚焦引入双尾光纤的反射端/出射端输出。

2、根据权利要求1所述光波分复用的方法，其特征在于：由所述滤波片分离的所述光信号通过平面不同角度或空间的不同方位再次或多次通过同一个球透镜进行准直和/或聚焦后被输出。

3、根据权利要求1或2所述光波分复用的方法，其特征在于：通过双尾光纤轴心与球透镜轴心之间存在的偏移量或夹角可以调整准直光的不垂直度，所述双尾光纤的出射端/反射端面位于球透镜的焦球面上；所述单尾光纤的轴心与所述球透镜的轴心之间的距离及夹角可根据光路设计走向进行调整，所述单尾光纤的接收面处于球透镜的焦球面上。

4、一种利用权利要求1所述方法的光波分复用器件，包括双尾光纤、透镜、滤波片、单尾光纤，滤波片安装在透镜之间，其特征在于：由所述双尾光纤输入端/输出端输出的2个以上波长或波带的光信号经过球透镜准直，再经所述滤波片有选择的透射和反射特定波长或波带的光信号，透射光信号经过球透镜聚焦至单尾光纤输出，反射光信号再通过球透镜聚焦引入双尾光纤的反射端输出。

5、根据权利要求4所述光波分复用器件，其特征在于：所述双尾光纤至少为3个，待复分的光信号为包含至少4个波长的光信号，所述球透镜至少为3个且呈三角形设置，所述滤波片至少为3个，所述球透镜分别安装在呈丫形分布的滤波片的三个夹角中，所述单尾光纤至少为3个。

6、根据权利要求4所述光波分复用器件，其特征在于：所述双尾光纤至少为4个，待复分的光信号为至少包含5个波长的光信号，所述球透镜至少为4个且呈方形设置，所述滤波片至少为4个，所述球透镜分别安装在呈十字形或×字形分布的滤波片的四个象限角中，所述单尾光纤至少为4个。

7、根据权利要求4所述光波分复用器件，其特征在于：所述双尾光纤为至少5个，待复分的光信号为包含至少6个波长的光信号，所述球透镜为4个且呈棱形设置，所述滤波片为5个并将所述球透镜分隔在四个区域中，所述单尾光纤为5个。

8、根据权利要求4所述光波分复用器件，其特征在于：所述双尾光纤为6个，待复分的光信号为包含至少7个波长的光信号，所述球透镜为4个且按正四面体设置，所述滤波片为6个，并呈×字形分布，中心安装有2个方向不同的滤波片，所述单尾光纤为6个。

9、根据权利要求4所述光波分复用器件，其特征在于：多个所述球透镜按平面或立体结构设置，与多个所述双尾光纤、滤波片、单尾光纤组成相应的平面或立体的网状光路。

10、根据权利要求4所述光波分复用器件，其特征在于：所述球透镜上镀有AR-Coating。

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