CN1870485B - 离轴式波长分割多工器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种离轴式波长分割多工器，包含：一界定出一容置空间并具有一第一侧部、一相反于第一侧部的第二侧部及两连接第一及第二侧部的第三侧部的壳体、一设置于第一侧部的反射单元、一设置于其中一第三侧部的离轴式的输入单元，及复数分别由输入单元向另一第三侧部方向相互邻设地排列于容置空间内且相对反射单元远离第一侧部的离轴式的输出单元。
Description
技术领域
本发明涉及一种波长分割多工器(wavelength division multiplexer；简称WDM)，特别是指一种离轴式(off-axis)波长分割多工器。
背景技术
在网际网络日益普及和高传输容量快速成长下，利用光纤(optical fiber)通讯架构所构成的WDM系统已成为数字时代不可或缺的必备工具。为了因应未来光纤到家(fiber-to-the-home；简称FTTH)所使用的波分复用(WDM-PON)，则符合于户外使用的多埠(multi-channel)型波长分割多工器必须具备体积小、插入损耗(insertion loss)低且安装容易等条件。
参阅图1，一种现有波长分割多工器1，包含复数沿一方向X相邻地排列的传输单元10，借前述传输单元10及该方向X对该波长分割多工器1界定出一起始侧101及一相反于该起始侧101的终止侧102。每一传输单元10沿一垂直于该方向X的轴向X’依序地设置有：一双光纤导管11、一第一折射率渐变透镜(gradient index lens；简称GRINlens)12、一滤波片13、一第二折射率渐变透镜14及一单光纤导管15。
每一双光纤导管11具有一沿该轴向X’设置的管本体110、一连接该管本体110的输入光纤111及一连接该管本体110的输出光纤112。此外，每一双光纤导管11的输出光纤112与其相邻的双光纤导管11的输入光纤111相互融接。
借此，一多波段(multi-channel)光束(亦即，具有一λ1、一λ2、一λ3、一λ4的光束)自设置于该起始侧101的传输单元10的输入光纤111沿着其轴向X’于其第一折射率渐变透镜12行进，并借前述传输单元10的滤波片13、输入光纤111及输出光纤112依序地被传递至设置于该终止侧102的传输单元10，进而将该多波段光束分别过滤成复数不同频率范围的单波段(single-channel)光束(亦即，该传输单元10分别输出只具有该λ1、该λ2、该λ3及该λ4的单波段光束)，并分别沿着其向X’自前述单光纤导管15被传离前述传输单元10以形成一分光作用，其中，该λ4是由设置于该终止侧102的传输单元10的输出光纤112被传递出去。
此种由复数传输单元10所构成的波长分割多工器1，需融接每一相邻的输入光纤111及输出光纤112，由于两条光纤在本质因素、外在因素及系统因素不易控制的情况下容易产生插入损耗(insertion loss)大等问题，此外，融接每一相邻的输入光纤111及输出光纤112，亦使得该波长分割多工器1的整体体积过大。
参阅图2、图3及图4，一种现有Z字形波长分割多工器(zigzag wavelength divisionmultiplexer)2，包含：一中间块(intermediate block)21、一输入装置22及复数输出装置23。
该中间块21是一实心且透明的基板，并具有一第一侧边211及一相反于该第一侧边211的第二侧边212。
该输入装置22是设置在该中间块21的第一侧边211上，且是由一套管221及一设置在该套管221内的光学准直器(optical collimator)222所构成。该输入装置22的套管221的一中心轴线Y与该第一侧边211两者之间，是呈一θ角的夹角关系，其中，该θ角是介于75度至90度之间。
前述输出装置23是分别相间隔地设置在该第一及第二侧边211、212上。每一输出装置23具有一套管231、一局部地设置在该套管231内且由一折射率渐变透镜232及一单光纤导管233所构成的光学准直器，及一滤波片(filter)234。该套管231具有一连接于该第二侧边212的第一端部235及一相反于该第一端部235的第二端部236。该滤波片234及该折射率渐变透镜232是分别设置于该套管231内，且分别位于该套管231的第一端部235及第二端部236。该单光纤导管233是邻接于该折射率渐变透镜232的一端，并使该折射率渐变透镜232介于该滤波片234及该单光纤导管233之间。
其中，该多波段光束自该输入装置22沿着该光学准直器222的一光轴(optical axis；亦即该中心轴线Y)行进，并借前述滤波片234呈一Z字形路径依序地被传递至前述输出装置23，进而将该多波段光束分别过滤成不同波段的单波段光束，并分别沿着前述折射率渐变透镜232的一光轴Y’被传离前述输出装置23以形成一分光作用。
由于该Z字形波长分割多工器2的光学准直器222需与该中间块21的第一侧边211夹该θ角，才可达恰当的穿透及反射的效果，而其折射率渐变透镜232的使用数量将依照光学设计的需求而增加，且前述输出装置23的光学准直器是采用穿透模式以构成Z字形的传输路径，因此，前述输出装置23的光学准直器无法相互紧靠而造成使用空间大的问题，此外，前述Z字形的传输路径亦使得前述输出装置23必须是分别形成在该中间块21的第一及第二侧边211、212，因此另有组装不易的缺点。
由上所述，如何构成一体积小、组装简便且光功率损耗低的波长分割多工器，是当前开发波长分割多工器相关业者所需克服的一大难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种离轴式波长分割多工器，并且是一种体积小、组装简便且光功率损耗低的离轴式波长分割多工器。
本发明一种离轴式波长分割多工器，包含：一界定出一容置空间的壳体、一反射单元、一输入单元及复数输出单元。
该壳体具有一第一侧部、一相反于该第一侧部的第二侧部及两连接该第一及第二侧部的第三侧部。
该反射单元设置于该壳体的第一侧部。
该输入单元设置于该壳体的其中一第三侧部并具有一外管、一设置于该外管内且相对该反射单元靠近该壳体的第二侧部的离轴式套管、一设置于该离轴式套管内的光纤，及一设置于该外管内并介于该离轴式套管及该反射单元之间的折射率渐变透镜。该输入单元的光纤具有一连接该离轴式套管的第一端部及一穿置出该壳体的第二侧部的第二端部。该输入单元的折射率渐变透镜具有一相邻于该离轴式套管的输入面及一朝向该反射单元的输出面，一多波段光束于该输入单元的光纤中行进，由该折射率渐变透镜的输入面偏离其光轴且自行地偏折行经该输出面。
前述输出单元分别由该输入单元向另一第三侧部的方向排列且相互邻设于该容置空间内。每一输出单元具有一外管、一设置于该外管内且相对该反射单元靠近该壳体的第二侧部的离轴式套管、一设置于该离轴式套管内的光纤、一设置于该外管内并介于该离轴式套管及该反射单元之间的折射率渐变透镜，及一置于该折射率渐变透镜与该反射单元之间的滤波元件。每一输出单元的光纤具有一连接该离轴式套管的第一端部及一穿置出该壳体的第二侧部的第二端部。每一输出单元的折射率渐变透镜具有一朝向该反射单元的输入面及一相邻于该离轴式套管的输出面。每一滤波元件对一对应的单波段呈一穿透性，且对其余波段呈一反射性。
借此，一多波段光束可于该输入单元的光纤中行进，经该反射单元及前述输出单元呈一Z字形路径依序地被传递至前述输出单元，进而将该多波段光束分别过滤成复数不同的单波段光束，并分别地被传离出前述输出单元。所以具有节省空间、安装简便及光功率损耗低的优点。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：
图1是一示意图，说明现有一种波长分割多工器。
图2是一俯视示意图，说明另一种现有的Z字形波长分割多工器图。
图3是一局部剖面示意图，说明该Z字形波长分割多工器的一输入装置的细部结构。
图4是一局部剖面示意图，说明该Z字形波长分割多工器的一输出装置的细部结构。
图5是一剖视示意图，说明本发明离轴式波长分割多工器的一第一较佳实施例。
图6是一剖视示意图，说明本发明离轴式波长分割多工器的一第二较佳实施例。
具体实施方式
参阅图5，本发明离轴式波长分割多工器的一第一较佳实施例，包含：一界定出一容置空间30的壳体3、一反射单元4、一输入单元5及复数输出单元6。
该壳体3具有一第一侧部31、一相反于该第一侧部31的第二侧部32及两连接该第一及第二侧部31、32的第三侧部33。
该反射单元4设置于该壳体3的第一侧部31。在该第一较佳实施例中，该反射单元4是一反射镜。
该输入单元5设置于该壳体3的其中一第三侧部33并具有一外管51、一离轴式套管52、一光纤53及一折射率渐变透镜54。
该离轴式套管52设置于该外管51内且相对该反射单元4靠近该壳体3的第二侧部32。该光纤53设置于该离轴式套管52内并具有一连接该离轴式套管52的第一端部531，及一穿置出该壳体3的第二侧部32的第二端部532。该折射率渐变透镜54设置于该外管51内并介于该离轴式套管52及该反射单元4之间，且该折射率渐变透镜54具有一相邻于该离轴式套管52的输入面541及一朝向该反射单元4的输出面542。
一般而言，当一光线越远离一折射率渐变透镜的一光轴入射时，其所造成的出射角度越大。因此，本发明是利用折射率渐变透镜在不同的入射位置会构成不同出射角度的特性来控制光线入射于滤波元件中的入射角度。由前所述，本发明的该输入单元5使一光线沿着偏离该折射率渐变透镜54的一光轴被引导进入该折射率渐变透镜54中，则该光线可自行预先地产生偏折并入射该反射单元4以产生全反射的作用。
前述输出单元6分别由该输入单元5向另一第三侧部33的方向(亦即，沿一L方向)排列，且相互邻设于该容置空间30内。每一输出单元6具有一外管61、一离轴式套管62、一光纤63、一折射率渐变透镜64及一滤波元件。
每一输出单元6的离轴式套管62设置于该外管61内且相对该反射单元4靠近该壳体3的第二侧部32。
每一输出单元6的光纤63设置于该离轴式套管62内并具有一连接该离轴式套管62的第一端部631及一穿置出该壳体3的第二侧部32的第二端部632。
每一输出单元6的折射率渐变透镜64设置于该外管61内并介于该离轴式套管62及该反射单元4之间，且具有一朝向该反射单元4的输入面641及一相邻于该离轴式套管62的输出面642。
在该第一较佳实施例中，每一输出单元6的滤波元件是一滤波片65，且每一外管61具有一嵌置该滤波元件的环座611，其中，该环座611是环设于该外管61内，且与其折射率渐变透镜64的输入面641相间隔设置。
每一滤波元件对一对应的单波段呈一穿透性，且对其余波段呈一反射性。借此，一多波段光束(亦即，具有一λ1’、一λ2’、一λ3’、一λ4’、一λ5’的光束)可于该输入单元5的光纤53中行进，由该折射率渐变透镜54的输入面541偏离其光轴且自行地偏折一预定夹角行经该输出面542，以该预定夹角入射于该反射单元4并经反射后以该预定夹角被传递至前述输出单元6的滤波片65，使该多波段光束呈一Z字形路径依序地被传递至前述输出单元6，进而将该多波段光束分别过滤成复数不同的单波段光束，并分别地由前述折射率渐变透镜64的输入面641偏离其光轴地行经前述输出面642被传离出前述输出单元6。
参阅图6，本发明离轴式波长分割多工器的一第二较佳实施例，大致上是与该第一较佳实施例相同。其不同处在于，每一输出单元6的滤波元件是一形成在其折射率渐变透镜64的输入面641上的滤波镀膜65’，并省略环设于该外管61内部的环座611。
与该现有Z字形波长分割多工器2相比较，该多波段的一次光光束在此种离轴式的波长分割多工器中行进，可借由该输入单元5的折射率渐变透镜54直接地产生角度的偏折，致使行进于该输入单元5内的多波段的一次光光束可自行地与该反射单元4夹该预定角度入射该反射单元4以达成恰当的反射作用，然而，后续进入前述输出单元6的滤波元件的光束亦如前所述，因此，前述的输入及输出单元5、6可平行地相互紧靠在一起，进而达到缩小体积且节省空间的特点，此外，此种反射式的设计亦使得前述光纤53、63的输入及输出可设置在同一边(亦即，该壳体3的第二侧部32)，因此，组件安装亦较为简便。
再者，与该现有波长分割多工器1相比较，亦不会产生因融接每一相邻的输入光纤111及输出112所构成的插入损耗的问题。
归纳上述，本发明的离轴式波长分割多工器具有体积小、节省使用空间、安装简便及插入损耗低等特点，所以确实能达到本发明的目的。
Claims (3)
1.一种离轴式波长分割多工器，其特征在于其包含：
一界定出一容置空间的壳体，具有一第一侧部、一相反于该第一侧部的第二侧部及两连接该第一及第二侧部的第三侧部；
一设置于该壳体的第一侧部的反射单元；
一输入单元，设置于该壳体的其中一第三侧部并具有一外管、一设置于该外管内且相对该反射单元靠近该壳体的第二侧部的离轴式套管、一设置于该离轴式套管内的光纤，及一设置于该外管内并介于该离轴式套管及该反射单元之间的折射率渐变透镜，该输入单元的光纤具有一连接该离轴式套管的第一端部及一穿置出该壳体的第二侧部的第二端部，该折射率渐变透镜具有一相邻于该离轴式套管的输入面及一朝向该反射单元的输出面，一多波段光束于该输入单元的光纤中行进，由该折射率渐变透镜的输入面偏离其光轴且自行地偏折行经该输出面；及
复数输出单元，分别由该输入单元向另一第三侧部的方向排列且相互邻设于该容置空间内，每一输出单元具有一外管、一设置于该外管内且相对该反射单元靠近该壳体的第二侧部的离轴式套管、一设置于该离轴式套管内的光纤、一设置于该外管内并介于该离轴式套管及该反射单元之间的折射率渐变透镜，及一置于该折射率渐变透镜与该反射单元之间的滤波元件，每一输出单元的光纤具有一连接该离轴式套管的第一端部及一穿置出该壳体的第二侧部的第二端部，每一折射率渐变透镜具有一朝向该反射单元的输入面及一相邻于该离轴式套管的输出面，每一滤波元件对一对应的单波段呈一穿透性，且对其余波段呈一反射性。
2.如权利要求1所述的离轴式波长分割多工器，其特征在于：每一输出单元的滤波元件是一滤波片，每一输出单元的外管具有一嵌置该滤波元件的环座，该环座是环设于该外管内且与其折射率渐变透镜的输入面相间隔设置。
3.如权利要求1所述的离轴式波长分割多工器，其特征在于：每一输出单元的滤波元件是一形成在其折射率渐变透镜的输入面上的滤波镀膜。
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