CN212586586U

CN212586586U - 一种基于微透镜的单边阵列式wdm结构

Info

Publication number: CN212586586U
Application number: CN202021222759.1U
Authority: CN
Inventors: 杨栋; 孔祥君; 白永杰
Original assignee: Sindi Technologies Co ltd
Current assignee: Sindi Technologies Co ltd
Priority date: 2020-06-28
Filing date: 2020-06-28
Publication date: 2021-02-23
Anticipated expiration: 2030-06-28

Abstract

本实用新型公开了一种基于微透镜的单边阵列式WDM结构，所述基于微透镜的单边阵列式WDM结构包括光纤阵列、微透镜阵列，光纤阵列与玻璃基底座设有滤波片的一侧对向设置；其中，光纤阵列由多根单纤均匀排列而成；微透镜阵列由玻璃基底座、微透镜和滤波片组成，微透镜和滤波片分列玻璃基底座的两侧。本实用新型提供的基于微透镜的单边阵列式WDM结构，基于集成化的思想，将多次对光整合为一次对光，大大降低了人工成本；同时，相较于传统的膜片式WDM器件，该结构将准直器代替为成本更低的单纤阵列和微透镜阵列，并完全省去准直器，大大降低了材料成本，节省了器件的占用空间。

Description

一种基于微透镜的单边阵列式WDM结构

技术领域

本实用新型涉及光纤通信领域，尤其是一种基于微透镜的单边阵列式WDM结构。

背景技术

WDM(Wavelength Division Multiplexing)，即波分复用，是将多种不同波长的光载波信号在发送端经复用器汇合在一起后耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术。

现有的WDM器件多是由三端口器件级联而成，其中每个三端口器件主要由准直器，滤波片所组成。WDM器件在实现方案上通常采用两种方式，其一是在级联前需要对每个三端口器件进行人工对光操作，但人工成本极高；其二是弃用玻璃管结构，而直接通过滤波片将反射光对准下一级准直器，但对操作人员有着极高的操作要求，且对光效率也十分低下。因此，上述方案在人员成本和对光效率上均存在问题，同时，上述方案都离不开准直器的大量使用，增加了原材料成本。

实用新型内容

为克服现有技术的缺点，本实用新型提供一种基于微透镜的单边阵列式WDM结构，该结构基于集成化的思想，将多次对光整合为一次对光，大大降低了人工成本；同时，相较于传统的膜片式WDM器件，该结构将准直器代替为成本更低的单纤阵列和微透镜阵列，并完全省去准直器，大大降低了材料成本，节省了器件的占用空间。

一种基于微透镜的单边阵列式WDM结构，其特征在于，包括：

光纤阵列，所述光纤阵列由多根单纤均匀排列而成，相邻两个单纤之间的间距均为第一预设值；

微透镜阵列，所述微透镜阵列包括玻璃基底座，所述玻璃基底座的一侧设有多个均匀排列的滤波片，相邻两个滤波片之间的间距均为第二预设值；所述玻璃基底座的另一侧设有多个均匀排列的微透镜，相邻两个微透镜之间的间距均为第三预设值；在所述微透镜表面覆盖有反射膜；

所述光纤阵列与所述玻璃基底座设有滤波片的一侧对向设置。

可选的，所述微透镜呈半球形。

可选的，所述微透镜的折射率高于所述玻璃基底座，且所述微透镜的焦距与所述玻璃基底座的厚度一致。

可选的，所述第一预设值、第二预设值、第三预设值均相等。

可选的，所述玻璃基底座呈矩形。

可选的，所述光纤阵列中单纤的射光角度与水平线呈预设角度。

可选的，所述单纤、滤波片、微透镜的数量相同。

可选的，所述玻璃基底座的厚度为预设厚度，所述微透镜的曲率为预设曲率；经过所述玻璃基底座和微透镜的入射光，与经过所述玻璃基底座和微透镜的反射光位于同一焦平面上。

可选的，所述滤波片和所述微透镜交错排列分布。

可选的，所述反射膜为单张整层覆盖在所述玻璃基底座表面且位于所述微透镜所在的一侧。

本实用新型提供的基于微透镜的单边阵列式WDM结构，包括两个阵列结构，光纤阵列和微透镜阵列带滤波片的一侧对向放置；由于光纤阵列中单纤角度一致、间隔均匀，可以根据该角度和间隔距离得到与之相对设置的微透镜阵列；在对光过程中，光纤阵列内的单纤与微透镜阵列的滤波片一一对应，基于两个阵列的对应结构，通过一次对光即可完成所有单纤的对光，同时，微透镜所在的一侧贴有反射膜，反射膜具有反射光线的作用，基于单纤入射光角度、滤波片和微透镜设置的位置和彼此形成的夹角，并借由反射膜的反射作用即可完成整个WDM结构的对光过程。

本实用新型提供的WDM结构采用集成化的思想，将对光过程中重复的结构关系整合在对光前，且利用阵列结构将多次对光过程整合为一次对光，极大的加快了对光速度和准确度，使对光员工一次对光即可完成整个器件的对光工作。同时，创新性地引入了微透镜阵列结构，完全代替了准直器，在提高器件分光效果的同时极大的减少器件的体积，大大降低了器件的材料成本。

本实用新型提供的WDM结构成功实现对不同波长入射光的分离作用，使得各波长光分别进入不同光纤。同时，无论是进入耦合器还是单纤，都是经过透镜的汇聚作用来进行耦合，极大地提高了耦合效率，降低了器件插入损耗。

附图说明

图1为本实用新型实施例中基于微透镜的单边阵列式WDM结构的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中微透镜阵列的俯视图；

图3为本实用新型实施例中入射光的反射路径示意图；

说明书附图中的标记如下：

1、光纤阵列；11、单纤；2、微透镜阵列；21、玻璃基底座；22、滤波片；23微透镜；3、反射膜；4、入射光单纤。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

一种基于微透镜的单边阵列式WDM结构，如图1至3所示。基于微透镜的单边阵列式WDM结构包括：

光纤阵列1，光纤阵列由多根单纤11均匀排列而成，相邻两个单纤之间的间距均为第一预设值；

微透镜阵列2，微透镜阵列包括玻璃基底座21，玻璃基底座的一侧设有多个均匀排列的滤波片22，相邻两个滤波片之间的间距均为第二预设值；玻璃基底座的另一侧设有多个均匀排列的微透镜23，相邻两个微透镜之间的间距均为第三预设值；在微透镜表面覆盖有反射膜3；

光纤阵列与玻璃基底座设有滤波片的一侧对向设置。

其中，光纤阵列内的单纤均匀间隔排列，彼此间距相同，且为可灵活设置的第一预设值；根据单纤的数量和间距，微透镜间距可以通过计算得到，制作为微透镜阵列。优选地，单纤、滤波片、微透镜的数量相同，第一预设值、第二预设值、第三预设值均相等，便于标准化制作阵列结构。

微透镜阵列优选呈矩形，且垂直放置。

微透镜优选为在基底座上加工而成的半球形结构，其折射率高于玻璃基底，且焦距与基底座的玻璃厚度一致，即平行光经微透镜所成焦点刚好位于玻璃的后表面，使微透镜的性能类似于凸透镜，对光线有较强汇聚效果。

入射光单纤4作为待波分复用的输入光源，位于微透镜阵列的左侧，近似为有固定发散角的点光源，入射光倾斜角度入射到微透镜阵列内，即入射光与水平线有一定倾斜角度，在实际应用中也可针对对光需求进行调整。

在对光过程中，光源到微透镜的横向距离与微透镜焦距相同，即位于微透镜焦平面上；由于滤波片起到滤光波的作用，微透镜起到聚光作用，反射膜具有反射效果，因此，在反射膜位置固定情况下，调整滤波片和微透镜的位置可以形成不同夹角的光反射路径，从而以实现光的反射或透出。优选地，反射膜为单张整层覆盖在玻璃基底座微透镜所在的一侧，以便于制作。

入射光的反射路径如图3所示，其中，A为包含多个波长的入射光；当A进入微透镜阵列射到第一个微透镜及覆盖在该微透镜后的反射膜时，经过反射膜的反射后直接射向下一级滤波片(该滤波片具有反射和透射不同波长的功能)；透射得到特定波长的A1并将其余波长的A2反射到下一级微透镜；同理可知，A2经过反射膜的反射后射向下一级滤波片，透射得到特定波长的A3并将其余波长的A4反射到下一级微透镜，依此类推。

举例来说，若入射光同时包含λ1，λ2，λ3三种波长，玻璃基底座上设有三个滤波片，每个滤波片的作用分别是透射λ1，λ2，λ3，并反射其他波长的光。因此，将三个滤波片依次排列，即可分别得到特定波长的光线，实现分波功能。

可以理解地，重复该结构，根据实际分波需要而在微透镜阵列左侧依次设置好可过滤特定波长的滤波片，即能方便的实现对光。

进一步地，在一实施例中，玻璃基底座的厚度为预设厚度，微透镜的曲率为预设曲率；经过玻璃基底座和微透镜的入射光，与经过该玻璃基底座和微透镜的反射光位于同一焦平面上。即，入射光和反射光在同一焦平面(如图3中入射光A和反射光A位于同一焦平面上)，可以防止反射光靠前或靠后，避免影响对光效果。焦平面的控制主要依赖于微透镜的曲率，同时，通过微透镜的曲率可以计算得出玻璃基底座的厚度。具体地，通过选择不同曲率的微透镜可以调节焦平面到微透镜的距离(即焦平面位置)，同时，根据焦平面到微透镜的距离等于玻璃基底座的厚度，即可确定玻璃基底座所应采取的厚度。

相应的，在实践中针对厚度确定的玻璃基底座，可以根据上述微透镜曲率、焦平面距离、玻璃基底座厚度之间的映射关系反推出应采用的微透镜曲率。

由于多级结构中，左侧单纤角度一致，平行排列，故可以通过计算得出其相邻间隔，提前制作为光纤阵列。同样，微透镜间距也可以通过计算得到，制作为微透镜阵列。即，改变了现有技术中多次对光的过程，以两个阵列的一次对光即可实现了整个器件的对光过程。

以上是对本实用新型基于微透镜的单边阵列式WDM结构进行的阐述，用于帮助理解本实用新型，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本实用新型原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种基于微透镜的单边阵列式WDM结构，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于微透镜的单边阵列式WDM结构，其特征在于，所述微透镜呈半球形。

3.如权利要求1所述的基于微透镜的单边阵列式WDM结构，其特征在于，所述微透镜的折射率高于所述玻璃基底座，且所述微透镜的焦距与所述玻璃基底座的厚度一致。

4.如权利要求1所述的基于微透镜的单边阵列式WDM结构，其特征在于，所述第一预设值、第二预设值、第三预设值均相等。

5.如权利要求1所述的基于微透镜的单边阵列式WDM结构，其特征在于，所述玻璃基底座呈矩形。

6.如权利要求1所述的基于微透镜的单边阵列式WDM结构，其特征在于，所述光纤阵列中单纤的射光角度与水平线呈预设角度。

7.如权利要求1所述的基于微透镜的单边阵列式WDM结构，其特征在于，所述单纤、滤波片、微透镜的数量相同。

8.如权利要求1所述的基于微透镜的单边阵列式WDM结构，其特征在于，所述玻璃基底座的厚度为预设厚度，所述微透镜的曲率为预设曲率；经过所述玻璃基底座和微透镜的入射光，与经过所述玻璃基底座和微透镜的反射光位于同一焦平面上。

9.如权利要求8所述的基于微透镜的单边阵列式WDM结构，其特征在于，所述滤波片和所述微透镜交错排列分布。

10.如权利要求1至9任一项所述的基于微透镜的单边阵列式WDM结构，其特征在于，所述反射膜为单张整层覆盖在所述玻璃基底座表面且位于所述微透镜所在的一侧。