CN202025134U - 一种交叉波长波分复用器单元结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种交叉波长波分复用器单元结构，包括：一个基本单元和一个光程差引入单元；所述基本单元包括一个分光部件、一个半波片和一个合光部件；所述分光部件和合光部件均包括两个直角光学块和一平行四边形光学块，三者光胶或胶合成一长方体，其两胶合面镀有PBS膜；所述半波片光胶或胶合在分光部件的输出光面上。本实用新型的交叉波长波分复用器单元结构为基本的干涉单元，由其组成干涉型的交叉波长波分复用器Interleaver，结构简单，扩展性强，温度稳定性好。

Description

一种交叉波长波分复用器单元结构

技术领域

本实用新型涉及光学及光纤通讯中的光无源器件领域，尤其涉及一种交叉波长波分复用器(Interleaver)单元结构。

背景技术

随着光纤通讯的迅猛发展，过去十年里，对信息容量及传输速度的需求以惊人的速度增长。自从1996年DWDM系统应用以来，各种DWDM器件也在不断的研制发展和完善中。Interleaver就是其中一种具有优异性的DWDM分波器件。Interleaver器件是一种用于光纤通讯领域的交叉波长复用器，它能实现的基本功能是：相邻通道频率间隔C的信号从输入端输入后，通过交叉波长波分复用器Interleaver器件分离成频率为2C的奇、偶两组信号，分别从两个端口输出。随着光纤通讯的快速发展，交叉波长波分复用器Interleaver作为DWDM系统的核心器件，人们对其性能提出了更高的要求。目前，光通讯领域使用的交叉波长波分复用器Interleaver器件有三种类型，Mach-Zehnder(马赫曾德)干涉仪、法布里-泊罗干涉仪和晶体型三种。Mach-Zehnder干涉仪需精确控制两根光纤的长度，对其工艺提出了很高的要求；法布里-泊罗干涉仪采用谐振腔来改善线宽，效果有限，由于使用了标准具结构色散差，且对比度同时受到限制；而晶体型利用晶体较多，价格昂贵。

发明内容

为克服上述问题，本实用新型提出一种采用Mach-Zehnder干涉仪玻璃化的交叉波长波分复用器Interleaver单元结构。

为达到上述目的，本实用新型所提出的技术方案为：一种交叉波长波分复用器单元结构，包括：一个基本单元和一个光程差引入单元；所述基本单元包括一个分光部件、一个半波片和一个合光部件；所述分光部件和合光部件均包括两个直角光学块和一平行四边形光学块，三者光胶或胶合成一长方体，其两胶合面镀有PBS膜；所述半波片光胶或胶合在分光部件的输出光面上。

进一步的，所述光程差引入单元包括一对空气隙标准具对，位于其中一光路中；所述空气隙标准具内表面镀有高反射膜；或者，包括两对空气隙标准具对，分别位于两光路中；所述空气隙标准具内表面镀有高反射膜；两空气隙标准具对各自的两反射面间距不相等。

进一步的，所述交叉波长波分复用器单元结构还包括一温度补偿单元，所述温度补偿单元包括一对与分光部件材料相同的平行平板温度补偿片，分别置于两光路中。

进一步的，所述交叉波长波分复用器单元结构，还可以在基本单元的光路中插入一个空气隙标准具作为光程差引入单元，位于其中一个光路中；再在光路中插入一对转折棱镜对，分别置于两光路中，一方面起到转折光路的作用，另一方面起到温度补偿的效果；该单元结构中的合光部件相对于分光部件移动Δh1的高度。

进一步的，所述交叉波长波分复用器单元结构，还可以在基本单元的光路中插入一个空气隙标准具作为光程差引入单元，位于其中一个光路中；再在空气隙标准具之后的光路中插入一个转折棱镜，一方面起到转折光路的作用，另一方面起到温度补偿的效果；该单元结构中的合光部件相对于分光部件，其平行四边形光学块增加Δh2的高度。

本实用新型的有益效果：本实用新型的交叉波长波分复用器单元结构为基本的干涉单元，由其组成干涉型的交叉波长波分复用器Interleaver，结构简单，扩展性强，温度稳定性好。

附图说明

图1为本实用新型中等光程的一个基本单元；

图2为本实用新型实施例引入光程差的一种形式；

图3为本实用新型实施例引入光程差的另外一种形式；

图4为本实用新型实施例引入光程差及温度补偿的一种形式；

图5为本实用新型实施例引入光程差及温度补偿的另一种形式；

图6为本实用新型实施例引入光程差及温度补偿的又一种形式；

图7为本实用新型实施例引入光程差及温度补偿的再一种形式；

图8为本实用新型中空气隙标准具的制作及使用方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型做进一步说明。

本实用新型中所有实施例都使用到一个基本单元1，如图1所示，包括一个分光部件11、一个半波片13和一个合光部件12；所述分光部件11和合光部件12均包括两个直角光学块111，121，和一平行四边形光学块112，122，三者光胶或胶合成一长方体棱镜对，其两胶合面镀有PBS膜113，123，形成PBS棱镜对；所述半波片13光胶或胶合在分光部件11的输出光面上。其具体光路行进方式为：一束光入射到PBS棱镜对，即分光部件11上，在第一个PBS膜面113上光束发生分离，P偏振光沿着原光路传播，S偏振光反射到第二个PBS膜面113上，被第二个PBS膜面113反射，反射后S偏振光的传播方向与入射光束平行。两路光束射出分光部件11后即入射到半波片13上，经半波片13旋光后，其偏振态发生改变，原来的P偏振光转变为S偏振光，传播到合光部件12的第一个PBS膜面123上，被PBS膜面反射到第二个PBS膜面123，再经其反射后从合光部件12出射；原来的S偏振光经半波片后转变为P偏振光，传播到合光部件的第二个PBS膜面123，并透射过第二个PBS膜面从合光部件12出射。两束光都从合光部件的第二个PBS膜面出射，传播方向相同。

从图1可以看出，光束发生分离到最后重新合束，两光束的光程差为零，不能发生干涉，也就不能作为交叉波长波分复用器的单元结构。因此，需要在这个基本单元1上插入一个光程差引入单元2。如图2所示，在这个基本单元1上其中一光路中插入一对空气隙标准具对211，212，该空气隙标准具对211，212并未起到标准具的作用，而是在其内表面镀高反射膜，用到其两个严格平行的镀膜面，该镀膜面对偏振光没有选择性。S偏振光经半波片13出射后转变为P偏振光，P偏振光入射到空气隙标准具211上，经过其内表面两次反射后出射，然后再入射到空气隙标准具212上，再经两次反射后从空气隙标准具212出射。与图1的光路相比，其中一个光路(上光路)比第二个光路(下光路)的光程多出两个空气隙标准具211，212之间的光程，其光程差ΔL为

$\mathrm{\ΔL}=2\×\frac{l}{\cos \left(\mathrm{\θ}\right)}$

其中l是空气隙标准具211，212两个反射面之间的距离，θ是入射光在空气隙标准具211，212的入射角。

当光程差比较小的时候，仅用一对空气隙标准具时，就会要求这对空气隙标准具的l非常小，同时由于光束的光斑又不能太小，这就会给制作通道间隔较大的器件带来非常大的难度，例如100G/200G交叉波长波分复用器Interleaver，空气隙标准具反射面之间距离最大为0.75mm，如果光束以45°入射，两个反射面间距离为0.53mm，而同时光斑的直径也在0.3～0.5mm之间。

如图3所示，在两光路中分别插入一对空气隙标准具对，其各自空气隙标准具反射面之间的间距不等，则上下两光路的光程差：

$\mathrm{\ΔL}=2\×\frac{l_1-l_2}{\cos \left(\mathrm{\θ}\right)}$

l₁和l₂分别是上下两对空气隙标准具对的两个反射面之间的距离，从式子中可以看出，只要l₁和l₂的差值足够小即可，而不用限制l₁和l₂的大小。该结构克服了上诉问题。

如图4和5所示，分别在图2和3的基础上插入了一对温度补偿片311，312，该温度补偿片311，312与分光部件11、合光部件12的材料相同。由于制作公差、入射光角度和操作误差等多方面原因，两路光束在分光部件11和合光部件12中走过的光程，一般情况下不会相等，当外界温度变化时，干涉波形的中心波长就会随温度的变化而变化，并且这个变化量会超出通讯标准对器件的要求。在上下两光路中引入温度补偿片，可以根据需要调整温度补偿片的厚度，对上述光在玻璃中引入的微小光程差进行补偿。

如图6为本实用新型的另外一种实现形式，在基本单元1中的一个光路中只插入一个空气隙标准具211，同时在两光路中分别插入一对转折棱镜321，322。因为仅使用一个空气隙标准具211，从标准具出射的光束和入射光束不在同一高度上，假设高度差为2Δh1，则需要将合光部件12的位置相对于分光部件11向上移动一段距离；考虑到还需要温度补偿，在上下两光路中分别插入一个转折棱镜321，322，使得光束高度偏离Δh1，再把合光部件12的位置相对于分光部件11向上移动Δh1。转折棱镜321，322一方面起到转折光路的作用，另一方面起到温度补偿的效果。

如图7所示，是相对图6的另外一种变化形式。只在光路中插入一个空气隙标准具211，和一个使光束高度变化Δh的转折棱镜322，再增加其合光部件12A的高度，如图7中的平行四边形光学块122A高度相对与分光部件，增高了Δh2。由此，该平行四边形光学块122A增加的高度Δh2与转折棱镜322组成了一个相当于温度补偿块对的结构。

如图8所示为制作本实用新型中的空气隙标准具的方法示意图，首先用制作标准具的工艺制作需要的适合高度差的空气隙标准具，不同的是其两个内表面要镀上高反射膜，然后按照需要的入射角度进行切割；一般情况下，是沿着45°的方向切割；切割完成后，其光路传播方向如图8中所示。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上对本实用新型做出的各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种交叉波长波分复用器单元结构，其特征在于，包括：一个基本单元和一个光程差引入单元；所述基本单元包括一个分光部件、一个半波片和一个合光部件；所述分光部件和合光部件均包括两个直角光学块和一平行四边形光学块，三者光胶或胶合成一长方体，其两胶合面镀有PBS膜；所述半波片光胶或胶合在分光部件的输出光面上。

2.如权利要求1所述的一种交叉波长波分复用器单元结构，其特征在于：所述光程差引入单元包括一对空气隙标准具对，位于其中一光路中；所述空气隙标准具内表面镀有高反射膜。

3.如权利要求1所述的一种交叉波长波分复用器单元结构，其特征在于：所述光程差引入单元包括两对空气隙标准具对，分别位于两光路中；所述空气隙标准具内表面镀有高反射膜；两空气隙标准具对各自的两反射面间距不相等。

4.如权利要求2或3所述的一种交叉波长波分复用器单元结构，其特征在于：还包括一温度补偿单元。

5.如权利要求4所述的一种交叉波长波分复用器单元结构，其特征在于：所述温度补偿单元包括一对与分光部件材料相同的平行平板温度补偿片，分别置于两光路中。

6.如权利要求1所述的一种交叉波长波分复用器单元结构，其特征在于：还包括一温度补偿单元；所述光程差引入单元包括一个空气隙标准具，位于其中一个光路中；所述温度补偿单元包括一对转折棱镜对，分别置于两光路中；所述合光部件相对于分光部件移动Δh1的高度。

7.如权利要求1所述的一种交叉波长波分复用器单元结构，其特征在于：还包括一温度补偿单元；所述光程差引入单元包括一个空气隙标准具，位于其中一个光路中；所述温度补偿单元包括一个转折棱镜，位于所述空气隙标准具后面的光路中；所述合光部件相对于分光部件，其平行四边形光学块增加Δh2的高度。

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