CN212749311U - 紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器，其中所述的光纤波分复用器中的输入端双光纤尾纤与输出端双光纤尾纤的抛光度为8±0.03度，所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens与输出端径向渐变自聚焦透镜Glens一端面为平面，另一端面的抛光度为9.815±0.03度，且聚焦常数为0.596±0.0005，且周节pitch为0.247±0.001，其中，所有的双光纤尾纤、径向渐变自聚焦透镜Glens及滤光片的直径均为1.0±0.05mm。采用该种结构的光纤波分复用器可有效避免较大的横向及角向失准损耗，结构的可靠性更高，更加容易通过严苛的环境可靠性试验，同轴度更高，在线性更强。

Description

紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器

技术领域

本实用新型涉及光学领域，尤其涉及光传输技术领域，具体是指一种紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器。

背景技术

目前四端口光纤波分复用器(比如MWDM+TAP、CWDM+TAP、DWDM+TAP、WTIH、二端反射2x2 MWDM或CWDM或DWDM等)其构造均由二个部分组成，二个部分构成其器件的二端，其二端都为双光纤准直器加不同的滤波片或是滤光片(波分复用滤波片比如为全波C波段100GDWDM滤波片；Tap滤光片比如为总功率5％反射的1550nm Tap滤光片)；其结构可参阅图1。其制作工艺是波分复用滤波片或是滤光片加径向渐变自聚焦透镜构成组件并和双光纤尾纤再次拼接合成，双光纤尾纤部分由玻璃管封装，其拼接合成是通过光学调试方法中的反射准直法进行整合完成。

径向渐变自聚焦透镜一般为聚焦常数为0.326@1550nm、中心折射率为1.590@1550nm、周节pitch为0.248，一面为平面，一面进行8度抛光镀相应增透膜层。

双光纤尾纤的间距一般选择在125～250um(双光纤尾纤由一双光纤毛细管和二根光纤组成，双光纤毛细管中的二孔中心连线距离为双光纤尾纤的间距；不同的滤波片或是滤光片需要的双光纤尾纤的间距不同，比如：全波C波段100G DWDM滤波片透射波长带宽只有 0.4nm@0.2dB左右，一般根据中心波长的偏移量进行择选125～250um间距之间的双光纤尾纤，1550nm Tap滤光片透射工作波长带宽一般都在1550nm±50nm或是更宽，对使用在125～250um之间的任何间距尾纤并不敏感，一般都使用常规的125um间距双光纤尾纤，普通光纤包层直径一般都在125um，所以常规的125um间距双光纤尾纤也就是两根光纤并拢排列)，其端面进行8度抛光镀相应增透膜层。其两端的透射工作距离一般在1～2mm。通过透射耦合调整相对位置，消除横向及角向失准损耗；所以如要保证两端的模式耦合效率，需要在横向方向上增加一定空间；按理论计算，不涉及封装带来的误差，此结构在全波C波段100GDWDM器件中一般须补偿0.09188mm的横向偏离和1.11131度的轴向角度偏差；这样就降低了器件整体的在线性程度。参阅图1所示(图中中间的线条为光路)，现有技术中采用端面抛光8度的双光纤尾纤构成输入端双光纤尾纤，光束从公共端出射，两个光纤的间距约为200 μm，由一端面为0度，另一端面抛光度为8度的

的径向渐变自聚焦透镜Glens构成输入端径向渐变自聚焦透镜Glens，其聚焦常数为0.326，周节pitch为0.248；并采用了两个滤光片，其中一个滤光片可以采用全波C波段100GDWDM滤光片构成，另一滤光片可由5％反射的TAP滤光片构成，由一端面为0度，另一端面抛光8度的

的径向渐变自聚焦透镜Glens构成输出端径向渐变自聚焦透镜Glens其聚焦常数为0.326，周节pitch为0.248，且由端面抛光8度的双光纤尾纤，间距为125μm，光束由透射端接收。一般两端的径向渐变自聚焦透镜和双光纤尾纤的直径为1.8mm，并使用2.78mm外径的小玻璃管进行内封装，再使用2.99mm内径、24mm长的大玻璃管里进行外封装。由于两端的滤波片或是滤光片的反射波长不同，且都是在反射波长下通过反射准直法调试至反射端插入损耗最小，这样导致忽略透射波长下的透射端的插入损耗考量，使得透射波长下的透射模式耦合效率降低，透射端的插入损耗变大。比如常用器件有：全波C波段100G DWDM器件反射波长段的边带点在1260nm 和1620nm、940反/1550透WTIH反射中心波长点在940nm、1310反/1550透MWDM的反射中心波长点在1310nm，反射波长和透射波长都相隔较远。如上可以发现，目前四端口光纤波分复用器有几个问题：一是设计上出现了较大的横向及角向失准损耗，使得必须通过空间补偿提高模式耦合效率，增加了器件的整体尺寸；二是光学调试上忽略了透射端的插入损耗考量，使得透射端的插入损耗较大。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种在线性强、性能佳的紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器。

为了实现上述的目的，本实用新型的紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器具有如下构成：

该紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器，其主要特点是，所述的光纤波分复用器包括输入端双光纤尾纤、输出端双光纤尾纤、输入端径向渐变自聚焦透镜Glens、输出端径向渐变自聚焦透镜Glens、输入端滤光片及输出端滤光片；

其中，所述的输入端双光纤尾纤、输出端双光纤尾纤、输入端径向渐变自聚焦透镜Glens、输出端径向渐变自聚焦透镜Glens、输入端滤光片及输出端滤光片的直径均在1.0±0.05mm范围内；

所述的输入端双光纤尾纤中与所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens相邻的端面的抛光角度为8±0.03度，所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens中与所述的输入端双光纤尾纤相邻的端面的抛光角度为9.815±0.03度，所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens中与所述的输入端滤光片相邻的端面的抛光角度为0度；所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens的聚焦常数为0.596±0.0005，且周节pitch为0.247±0.001；

所述的输入端滤光片与所述的输出端滤光片相邻且相对设置；

所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glens中与所述的输出端滤光片相邻的端面的抛光角度为0度，所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glens中与所述的输出端双光纤尾纤相邻的端面的抛光角度为9.815±0.03度，所述的输出端双光纤尾纤中与所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glens相邻的端面的抛光角度为8±0.03度；所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glens的聚焦常数为0.596±0.0005，且周节pitch为0.247±0.001。

较佳地，所述的输入端双光纤尾纤与所述的输出端双光纤尾纤均由双光纤尾纤构成；

所述的双光纤尾纤包括双光纤毛细管和两根光纤，两根所述的光纤分别设于所述的双光纤毛细管中的两个孔中，其中，所述的双光纤毛细管中的两个孔的中心的距离就是两根所述的光纤的间距；

所述的输入端双光纤尾纤中的两根所述的光纤之间的间距与所述的输出端双光纤尾纤中的两根所述的光纤之间的间距相同，且所述的双光纤尾纤中的两根所述的光纤之间的间距范围在125～250μm之间；

所述的输入端双光纤尾纤中的两根所述的光纤分别作为所述的光纤波分复用器的公共端与第一反射端使用；所述的输入端双光纤尾纤中的两根所述的光纤分别作为所述的光纤波分复用器的透射端和第二反射端使用。

较佳地，所述的输入端双光纤尾纤中与所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens相邻的端面与所述的输出端双光纤尾纤中与所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glens相邻的端面均镀有增透膜层。

较佳地，所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens中与所述的输入端双光纤尾纤相邻的端面上及所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glens中与所述的输出端双光纤尾纤相邻的端面上均设有一高0.15～0.25mm的长平台。

较佳地，所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens中与所述的输入端双光纤尾纤相邻的端面上及所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glens中与所述的输出端双光纤尾纤相邻的端面上均设有增透膜层。

较佳地，所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens与所述的输入端滤光片之间设有第一垫片；所述的第一垫片中与所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens相邻的端面的倾斜角度为1度，且所述的第一垫片的中心厚度为0.04±0.01mm；

所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glens与所述的输出端滤光片之间设有第二垫片；所述的第二垫片中与所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glens相邻的端面的倾斜角度为1度，且所述的第二垫片的中心厚度为0.04±0.01mm。

较佳地，所述的光纤波分复用器还包括第一玻璃管，所述的第一玻璃管套设于所述的输入端双光纤尾纤、输出端双光纤尾纤、输入端径向渐变自聚焦透镜Glens、输出端径向渐变自聚焦透镜Glens、输入端滤光片及输出端滤光片外侧；

所述的输入端双光纤尾纤与所述的第一玻璃管之间以及所述的输出端双光纤尾纤与所述的第一玻璃管之间分别设有一第二玻璃管；

所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens与所述的第一玻璃管之间以及所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glens与所述的第一玻璃管之间分别设有一第三玻璃管。

更佳地，所述的第一玻璃管的外径为

内径为

长度为13 ±0.1mm；

所述的第二玻璃管的外径为

内径为

长度为2.6±0.1mm；

所述的第三玻璃管的外径为

内径为

长度为2.2±0.1mm；

所述的第一玻璃管与所述的第二玻璃管及所述的第三玻璃管之间通过紫外胶水进行固定。

更佳地，所述的输入端双光纤尾纤与所述的第二玻璃管之间、所述的输出端双光纤尾纤与所述的第二玻璃管之间、所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens与所述的第三玻璃管之间以及所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glens与所述的第三玻璃管之间均通过环氧树脂胶固定。

较佳地，所述的光纤波分复用器还包括第一玻璃管，所述的第一玻璃管套设于所述的输入端双光纤尾纤、输出端双光纤尾纤、输入端径向渐变自聚焦透镜Glens、输出端径向渐变自聚焦透镜Glens、输入端滤光片及输出端滤光片外侧；

所述的输入端双光纤尾纤与所述的第一玻璃管之间以及所述的输出端双光纤尾纤与所述的第一玻璃管之间分别设有一第二玻璃管；

所述的第一玻璃管的外径为

内径为

长度为13±0.1mm；

所述的第二玻璃管的外径为

内径为

长度为2.6±0.1mm。

较佳地，所述的输入端双光纤尾纤、输出端双光纤尾纤、输入端径向渐变自聚焦透镜Glens、输出端径向渐变自聚焦透镜Glens、输入端滤光片及输出端滤光片的直径均为1.0mm；

所述的输入端双光纤尾纤中与所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens相邻的端面的抛光角度为8度，所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens中与所述的输入端双光纤尾纤相邻的端面的抛光角度为9.815度，所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens中与所述的输入端滤光片相邻的端面的抛光角度为0度；所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens的聚焦常数为0.596，且周节pitch为0.247；

所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glens中与所述的输出端滤光片相邻的端面的抛光角度为0度，所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glens中与所述的输出端双光纤尾纤相邻的端面的抛光角度为9.815度，所述的输出端双光纤尾纤中与所述的输出端径向渐变自聚焦透镜 Glens相邻的端面的抛光角度为8度；所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glens的聚焦常数为 0.596，且周节pitch为0.247。

较佳地，所述的输入端双光纤尾纤与所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens之间通过紫外胶水固定；所述的输入端双光纤尾纤与所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens之间的紫外胶水的厚度为0.2±0.02mm，宽度为0.25～0.35mm；

所述的输出端双光纤尾纤与所述的出端径向渐变自聚焦透镜Glens之间通过紫外胶水固定；所述的输出端双光纤尾纤与所述的出端径向渐变自聚焦透镜Glens之间的紫外胶水的厚度为0.2±0.02mm，宽度为0.25～0.35mm。

采用该实施例中的紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器可有效避免较大的横向及角向失准损耗，结构的可靠性更高，更加容易通过严苛的环境可靠性试验，同轴度更高，在线性更强。

附图说明

图1为现有技术中的四端口光纤波分复用器的光路示意图。

图2为一实施例中本发明的紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器的光路示意图。

图3为一实施例中本发明的紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器的封装结构示意图。

图4为一实施例中本发明的紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器的中心光线经过各面的透射端光线追迹示意图。

图5为一实施例中本发明的紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器的第一反射端光线追迹示意图。

图6为一实施例中本发明的紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器的第二反射端光线追迹示意图。

图7-1为一实施例中的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens或输出端径向渐变自聚焦透镜 Glens的侧视图。

图7-2为一实施例中的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens或输出端径向渐变自聚焦透镜 Glens的结构示意图。

图8-1为一实施例中的第一垫片或第二垫片的侧视图。

图8-2为一实施例中的第一垫片或第二垫片的结构示意图。

图9为另一实施例中本发明的紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器的封装结构示意图。

附图标记

a1 输入端双光纤尾纤

a2 输出端双光纤尾纤

a3 输入端径向渐变自聚焦透镜Glens

a4 输出端径向渐变自聚焦透镜Glens

a5 输入端滤光片

a6 输出端滤光片

a7 公共端

a8 第一反射端

a9 透射端

a10 第二反射端

a11 第一垫片

a12 第二垫片

a13 第一玻璃管

a14 第二玻璃管

a15 第三玻璃管

a16 点胶

a17 长平台

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，特举以下实施例详细说明。

如图1至8-2所示，该实施例中的紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器包括输入端双光纤尾纤a1、输出端双光纤尾纤a2、输入端径向渐变自聚焦透镜Glensa3、输出端径向渐变自聚焦透镜Glensa4、输入端滤光片a5及输出端滤光片a6；

其中，所述的输入端双光纤尾纤a1、输出端双光纤尾纤a2、输入端径向渐变自聚焦透镜 Glensa3、输出端径向渐变自聚焦透镜Glensa4、输入端滤光片a5及输出端滤光片a6的直径均在1.0±0.05mm范围内；

所述的输入端双光纤尾纤a1中与所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glensa3相邻的端面的抛光角度为8±0.03度，所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glensa3中与所述的输入端双光纤尾纤a1相邻的端面的抛光角度为9.815±0.03度，所述的输入端径向渐变自聚焦透镜 Glensa3中与所述的输入端滤光片a5相邻的端面的抛光角度为0度；所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glensa3的聚焦常数为0.596±0.0005，且周节pitch为0.247±0.001；

所述的输入端滤光片a5与所述的输出端滤光片a6相邻且相对设置；

所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glensa4中与所述的输出端滤光片a6相邻的端面的抛光角度为0度，所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glensa4中与所述的输出端双光纤尾纤a2 相邻的端面的抛光角度为9.815±0.03度，所述的输出端双光纤尾纤a2中与所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glensa4相邻的端面的抛光角度为8±0.03度；所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glensa4的聚焦常数为0.596±0.0005，且周节pitch为0.247±0.001。

如图2所示(图中位于四端口光纤波分复用器中间的线条代表光路)，在该实施例中，所述的输入端双光纤尾纤a1、输出端双光纤尾纤a2、输入端径向渐变自聚焦透镜Glensa3、输出端径向渐变自聚焦透镜Glensa4、输入端滤光片a5及输出端滤光片a6的直径均为1.0mm；

所述的输入端双光纤尾纤a1中与所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glensa3相邻的端面的抛光角度为8度，所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glensa3中与所述的输入端双光纤尾纤a1相邻的端面的抛光角度为9.815度，所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glensa3中与所述的输入端滤光片a5相邻的端面的抛光角度为0度；所述的输入端径向渐变自聚焦透镜 Glensa3的聚焦常数为0.596，且周节pitch为0.247；

所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glensa4中与所述的输出端滤光片a6相邻的端面的抛光角度为0度，所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glensa4中与所述的输出端双光纤尾纤a2 相邻的端面的抛光角度为9.815度，所述的输出端双光纤尾纤a2中与所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glensa4相邻的端面的抛光角度为8度；所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glensa4的聚焦常数为0.596，且周节pitch为0.247。

从图2可以看出采用本实用新型的紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器，线性度更好，在线性强。

光束从公共端a7出射，并由透射端a9接收。可采用全波C波段100GDWDM滤光片及5％反射的TAP滤光片构成所述的输入端滤光片a5及输出端滤光片a6。

的双光纤尾纤和

的径向渐变自聚焦透镜Glens之间间隙保持一致，且大小满足四端口光纤波分复用器件中二款滤波片透射和反射波长的耦合效率要求。

在该实施例中，所述的输入端双光纤尾纤a1与所述的输出端双光纤尾纤a2均由双光纤尾纤构成；

所述的双光纤尾纤包括双光纤毛细管和两根光纤，两根所述的光纤分别设于所述的双光纤毛细管中的两个孔中，其中，所述的双光纤毛细管中的两个孔的中心的距离就是两根所述的光纤的间距；

所述的输入端双光纤尾纤中的两根所述的光纤之间的间距与所述的输出端双光纤尾纤中的两根所述的光纤之间的间距相同，且所述的双光纤尾纤中的两根所述的光纤之间的间距范围在125～250μm之间；

所述的输入端双光纤尾纤a1中的两根所述的光纤分别作为所述的光纤波分复用器的公共端a7与第一反射端使用；所述的输入端双光纤尾纤a1中的两根所述的光纤分别作为所述的光纤波分复用器的透射端a9和第二反射端a10使用。

在该实施例中，所述的输入端双光纤尾纤a1中与所述的输入端径向渐变自聚焦透镜 Glensa3相邻的端面与所述的输出端双光纤尾纤a2中与所述的输出端径向渐变自聚焦透镜 Glensa4相邻的端面均镀有增透膜层。

在该实施例中，所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glensa3中与所述的输入端双光纤尾纤a1相邻的端面上及所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glensa4中与所述的输出端双光纤尾纤a2相邻的端面上均设有一高0.15～0.25mm的长平台a17，其结构可参阅图7-1及图7-2所示。

在该实施例中，所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glensa3中与所述的输入端双光纤尾纤a1相邻的端面上及所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glensa4中与所述的输出端双光纤尾纤a2相邻的端面上均设有增透膜层。

在该实施例中，所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glensa3与所述的输入端滤光片a5之间设有第一垫片a11；所述的第一垫片a11中与所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glensa3相邻的端面的倾斜角度为1度，且所述的第一垫片a11的中心厚度为0.04±0.01mm；

所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glensa4与所述的输出端滤光片a6之间设有第二垫片 a12；所述的第二垫片a12中与所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glensa4相邻的端面的倾斜角度为1度，且所述的第二垫片a12的中心厚度为0.04±0.01mm。垫片的结构可参阅图8-1 及图8-2所示。

在该实施例中，所述的光纤波分复用器还包括第一玻璃管a13，所述的第一玻璃管a13套设于所述的输入端双光纤尾纤a1、输出端双光纤尾纤a2、输入端径向渐变自聚焦透镜Glensa3、输出端径向渐变自聚焦透镜Glensa4、输入端滤光片a5及输出端滤光片a6外侧；

所述的输入端双光纤尾纤a1与所述的第一玻璃管a13之间以及所述的输出端双光纤尾纤 a2与所述的第一玻璃管a13之间分别设有一第二玻璃管a14；

所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glensa3与所述的第一玻璃管a13之间以及所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glensa4与所述的第一玻璃管a13之间分别设有一第三玻璃管a15。

在该实施例中，所述的第一玻璃管的外径为

内径为

长度为13±0.1mm；

所述的第二玻璃管的外径为

内径为

长度为2.6±0.1mm；

所述的第三玻璃管的外径为

内径为

长度为2.2±0.1mm；

所述的第一玻璃管a13与所述的第二玻璃管a14及所述的第三玻璃管a15之间通过紫外胶水进行固定。

在具体实施时，所述的输入端双光纤尾纤与所述的第二玻璃管之间、所述的输出端双光纤尾纤与所述的第二玻璃管之间、所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens与所述的第三玻璃管之间以及所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glens与所述的第三玻璃管之间还可通过环氧树脂胶固定。

如图3所示，该实施例中通过两个第二玻璃管a14和两个第三玻璃管a15来对二端进行内封装，通过一种环氧树脂胶进行永久固化，来强化该波分复用器的可靠性能，进行内封装后的二端进行外封装，套有

第一玻璃管a13，并通过一种紫外胶水进行永久固化，使整体的在线式四端口光纤波分复用器件物理封装尺寸在15mm以下。

在该实施例中，所述的输入端双光纤尾纤a1与所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glensa3 之间通过紫外胶水固定；所述的输入端双光纤尾纤与所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens 之间的紫外胶水的厚度为0.2±0.02mm，宽度为0.25～0.35mm。

所述的输出端双光纤尾纤与所述的出端径向渐变自聚焦透镜Glens之间通过紫外胶水固定；所述的输出端双光纤尾纤与所述的出端径向渐变自聚焦透镜Glens之间的紫外胶水的厚度为0.2±0.02mm，宽度为0.25～0.35mm。

其中，如图3所示紫外胶水需覆盖整个一圈的间隙，图3中的黑色半圆点的位置即为设有点胶a16(即紫外胶水)的位置。

在另一实施例中所述的光纤波分复用器包括第一玻璃管，所述的第一玻璃管套设于所述的输入端双光纤尾纤、输出端双光纤尾纤、输入端径向渐变自聚焦透镜Glens、输出端径向渐变自聚焦透镜Glens、输入端滤光片及输出端滤光片外侧；

所述的输入端双光纤尾纤与所述的第一玻璃管之间以及所述的输出端双光纤尾纤与所述的第一玻璃管之间分别设有一第二玻璃管；

所述的第一玻璃管的外径为

内径为

长度为13±0.1mm；

所述的第二玻璃管的外径为

内径为

长度为2.6±0.1mm。

实施时，所述的输入端双光纤尾纤与所述的第二玻璃管之间、所述的输出端双光纤尾纤与所述的第二玻璃管之间、所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens与所述的第三玻璃管之间以及所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glens与所述的第三玻璃管之间也是通过环氧树脂胶固定。

具体结构可参阅图9所示，即在该实施例中，不设有第三玻璃管，同时使得第一玻璃管与第二玻璃管的尺寸更紧凑，可以更好地压缩器件的整体空间，更加迷你，从而使得该紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器结构更为紧凑。

该实施例中的紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器，它的光学元件固定方式不仅仅有通过玻璃管，还有通过直接固定在其光学元件

双光纤尾纤和

径向渐变自聚焦透镜Glens的间隙处。整体的横向偏移量较小，整体的轴向角度偏差较小。

其光学元件

双光纤尾纤(包括输入端双光纤尾纤a1与输出端双光纤尾纤a2)和

径向渐变自聚焦透镜Glens(包括对应的输入端径向渐变自聚焦透镜Glensa3与输出端径向渐变自聚焦透镜Glensa4)都在空间上自由对准，通过调整透镜+滤波片或是滤光片组件(即输入端滤光片a5及输出端滤光片a6)端面发射出的光束的光斑大小等调试参数从而来控制器件左右端的间隙大小。其光学元件

双光纤尾纤和

径向渐变自聚焦透镜Glens都在空间上自由对准，使其封装更精准，间接提升了整体的光束质量。

上述实施例中的紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器可以用于对空间要求特别严苛的光路系统中、光纤无源、或是有源机箱或是模块中。可广泛使用于光网络系统、多通道光信号监控、光交换连接系统、光纤调试与测量系统等领域。

如图2、3所示，上述实施例中的紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器通过对称改变二端的结构和制作工艺，使其两端聚焦透镜使用直径1.0径向渐变自聚焦透镜(即输入端径向渐变自聚焦透镜Glensa3和输出端径向渐变自聚焦透镜Glensa4)，其聚焦常数为 0.5962@1550nm、中心折射率为1.590@1550nm，其周节pitch 0.247，一面为平面，一面进行 9.815度抛光镀相应增透膜层，且有一0.25mm长平台a17；滤波片(输入端滤光片a5及输出端滤光片a6)和

径向渐变自聚焦透镜(输入端径向渐变自聚焦透镜Glensa3和输出端径向渐变自聚焦透镜Glensa4)之间使用一面为1度角的0.04毫米厚的垫片(分别为第一垫片 a11及第二垫片a12)；二端尾纤使用直径1.0同间距双光纤尾纤，端面保留8度抛光角度并镀相应增透膜层；二端透射耦合工作距离控制在0.5mm，且两端尾纤部分加直径1.4mm外径的小玻璃管(即第二玻璃管a14)进行内封装，并使用1.5mm内径、2.3mm外径、13mm长的第一玻璃管a13进行外封装；此结构的可靠性更高，更加容易通过严苛的环境可靠性试验；在输入端滤光片a5及输出端滤光片a6分别采用全波C波段100G DWDM器件+5％反1550nmTap滤光片的四端口光纤波分复用器件中，按理论计算，不涉及封装带来的误差，只出现0.00312毫米横向偏离和0.00166度轴向角度偏差，同轴度更高，在线性更强。采用本实施例中的紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器在保证耦合效率情况下，横向偏离和轴向角度偏差更小，同轴度更高，在线性更强，尺寸紧凑，封装精准可广泛应用于光纤通讯领域中。

为了更好地进行说明，下面以应用于全波C波段100G DWDM滤波片+5％反1550nmTap 滤光片的紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器为例进行说明，全波C波段100G DWDM滤波片的透射波长1550.34nm，主要反射波长1310nm，5％反1550nm Tap滤光片的透射和反射波长1550nm，光纤为单模光纤为

光纤，双光纤尾纤的间距为0.2mm(即其中两根光纤的间距为0.2mm)，其透射端a9耦合效率计算如下：

设已知C波段100G DWDM器件的滤波片透射调试波长：1550.34nm；主要反射调试波长：1310nm；5％反1550nm Tap滤光片透射和反射调试波长：1550nm；公共端a7、透射端a9 和反射端光纤的本征模场半径为：5.25um@1550nm,4.6um@1310nm，且为单模传播模式；双光纤尾纤的间距(即输入端双光纤尾纤a1及输出端双光纤尾纤a2中的两根光纤的间距)为0.2mm。二端

双光纤尾纤(即输入端双光纤尾纤a1及输出端双光纤尾纤a2)和

径向渐变自聚焦透镜Glens(输入端径向渐变自聚焦透镜Glensa3和输出端径向渐变自聚焦透镜 Glensa4)之间的间隙控制在0.023mm。对左端部分进行向下0.00312毫米横向偏离和逆时针 0.00166度轴向角度偏差补偿。

其中心光线透射端a9的追迹参数数据如下表1所示，光线的路径可参阅图4至7所示在图4至7中标注了光线经过的表面的序号：

表1

光束在光纤中以单模模式传输，并在光学元件中传输变换，其径向光束强度分布近似为高斯分布，并其光束用复数q参量表示，变换方式遵守光学元件传输矩阵A、B、C、D法则。其光束在透射端路线上变化参量可参阅下表2所示：

表2

根据如上透射端光路路线追迹的二表进行表面序号10处的耦合效率计算，光束到达并进入表面序号10处时的状态是光束从空气进入到光纤表面；此时在光束作高斯光束近似下，可归结为两高斯模之间的耦合；一为到达并进入表面序号10处的高斯光束1和在光纤中以基模模式直线传输近似为平行光的高斯光束2；其两高斯光束束腰靠得很近，即其波面曲率半径 R1和R2很大(R1为5978.19um，R2为无穷大)，因此有

ω1为表面序号10处的光斑半径大小5.25um、ω2为光纤的本征的模场半径5.25um、θ为表面序号10处光线与光轴角度0.0000378度(约等于0.00000066弧度)、χ0为表面序号10处横向偏移量0.0007mm：表面序号10处光纤孔的位置-0.10312mm(由于双光纤尾纤间距0.2mm，且左端部分下移0.00312mm，轴向角度0.00166度补偿，所以双光纤尾纤0.1+0.00312＝0.10312mm)减去表面序号8处的光线离光轴距离-0.10305mm就等于 0.00007mm；η为归一化耦合效率，公式和计算结果如下；

所以两高斯模耦合效率的理论结果η＝0.9999999998，对应插入损耗0.0000000010dB。

第一反射端对应全波C波段100G DWDM滤波片一端(图4中左端)，使用主要反射调试波长1310nm进行主要调试，其

的输入端双光纤尾纤a1和

的输入端径向渐变自聚焦透镜Glensa3之间的间隙不可完全按主要反射调试波长1310nm把反射插入损耗调试到最小，适当加大其间隙大小至0.023mm，这个间隙大小不仅可以满足第一反射端主要反射调试波长1310nm的插入损耗要求，也就是第一反射端的模式耦合效率要求，而且提高透射端调试波长1550.34nm的插入损耗。其

的输入端径向渐变自聚焦透镜Glensa3需径向偏移 0.01595mm，来增加其第一反射端的模式耦合效率，具体可参阅图4、5所示。

第二反射端a10对应5％反1550nm Tap滤光片一端(图4中右端)，使用反射调试波长 1550nm进行调试，

的输出端双光纤尾纤a2和

的输出端径向渐变自聚焦透镜Glensa4之间的间隙和右端的间隙大小保持一致，也为0.023mm。其

的输出端径向渐变自聚焦透镜Glensa4需径向偏移0.01592mm，来增加其第二反射端a10的模式耦合效率，具体可参阅图4、6。

如上左、右端的间隙大小控制可通过自由空间上对准调试来进行完成；通过调整透镜+滤波片或是滤光片组件端面发射出的光束的光斑大小等调试参数从而来控制如上左右端的间隙大小，且保持一致。采用该实施例中的紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器其整体的横向偏移量较小、整体的轴向角度偏差较小，模式耦合效率较高、同轴度高、在线性强、回损较高、尺寸紧凑，封装精准可广泛应用于光纤通讯领域中。

从下表3中可以更清楚地看出现有技术中的光纤波分复用器与本实用新型的光纤波分复用器在采用全波C波段100G DWDM滤波片+5％反1550nm Tap滤光片时的参数对比：

表3

从上表3可看出本实用新型的紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器1、在保证耦合效率情况下，横向偏离和轴向角度偏差更小，同轴度更高，在线性更强，尺寸紧凑，封装精准可广泛应用于光纤通讯领域中。

采用该实施例中的紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器可有效避免较大的横向及角向失准损耗，结构的可靠性更高，更加容易通过严苛的环境可靠性试验，同轴度更高，在线性更强。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (12)

1.一种紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器，其特征在于，所述的光纤波分复用器包括输入端双光纤尾纤、输出端双光纤尾纤、输入端径向渐变自聚焦透镜Glens、输出端径向渐变自聚焦透镜Glens、输入端滤光片及输出端滤光片；

其中，所述的输入端双光纤尾纤、输出端双光纤尾纤、输入端径向渐变自聚焦透镜Glens、输出端径向渐变自聚焦透镜Glens、输入端滤光片及输出端滤光片的直径均在1.0±0.05mm范围内；

所述的输入端双光纤尾纤中与所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens相邻的端面的抛光角度为8±0.03度，所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens中与所述的输入端双光纤尾纤相邻的端面的抛光角度为9.815±0.03度，所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens中与所述的输入端滤光片相邻的端面的抛光角度为0度；所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens的聚焦常数为0.596±0.0005，且周节pitch为0.247±0.001；

所述的输入端滤光片与所述的输出端滤光片相邻且相对设置；

所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glens中与所述的输出端滤光片相邻的端面的抛光角度为0度，所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glens中与所述的输出端双光纤尾纤相邻的端面的抛光角度为9.815±0.03度，所述的输出端双光纤尾纤中与所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glens相邻的端面的抛光角度为8±0.03度；所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glens的聚焦常数为0.596±0.0005，且周节pitch为0.247±0.001。

2.根据权利要求1所述的紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器，其特征在于，所述的输入端双光纤尾纤与所述的输出端双光纤尾纤均由双光纤尾纤构成；

所述的双光纤尾纤包括双光纤毛细管和两根光纤，两根所述的光纤分别设于所述的双光纤毛细管中的两个孔中，其中，所述的双光纤毛细管中的两个孔的中心的距离就是两根所述的光纤的间距；

所述的输入端双光纤尾纤中的两根所述的光纤之间的间距与所述的输出端双光纤尾纤中的两根所述的光纤之间的间距相同，且所述的双光纤尾纤中的两根所述的光纤之间的间距范围在125～250μm之间；

所述的输入端双光纤尾纤中的两根所述的光纤分别作为所述的光纤波分复用器的公共端与第一反射端使用；所述的输入端双光纤尾纤中的两根所述的光纤分别作为所述的光纤波分复用器的透射端和第二反射端使用。

3.根据权利要求1或2所述的紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器，其特征在于，所述的输入端双光纤尾纤中与所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens相邻的端面与所述的输出端双光纤尾纤中与所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glens相邻的端面均镀有增透膜层。

4.根据权利要求1所述的紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器，其特征在于，所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens中与所述的输入端双光纤尾纤相邻的端面上及所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glens中与所述的输出端双光纤尾纤相邻的端面上均设有一高0.15～0.25mm的长平台。

5.根据权利要求1或4所述的紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器，其特征在于，所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens中与所述的输入端双光纤尾纤相邻的端面上及所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glens中与所述的输出端双光纤尾纤相邻的端面上均设有增透膜层。

6.根据权利要求1所述的紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器，其特征在于，

所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens与所述的输入端滤光片之间设有第一垫片；所述的第一垫片中与所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens相邻的端面的倾斜角度为1度，且所述的第一垫片的中心厚度为0.04±0.01mm；

所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glens与所述的输出端滤光片之间设有第二垫片；所述的第二垫片中与所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glens相邻的端面的倾斜角度为1度，且所述的第二垫片的中心厚度为0.04±0.01mm。

7.根据权利要求1所述的紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器，其特征在于，所述的光纤波分复用器还包括第一玻璃管，所述的第一玻璃管套设于所述的输入端双光纤尾纤、输出端双光纤尾纤、输入端径向渐变自聚焦透镜Glens、输出端径向渐变自聚焦透镜Glens、输入端滤光片及输出端滤光片外侧；

所述的输入端双光纤尾纤与所述的第一玻璃管之间以及所述的输出端双光纤尾纤与所述的第一玻璃管之间分别设有一第二玻璃管；

所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens与所述的第一玻璃管之间以及所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glens与所述的第一玻璃管之间分别设有一第三玻璃管。

8.根据权利要求7所述的紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器，其特征在于，

所述的第一玻璃管的外径为

内径为

长度为13±0.1mm；

所述的第二玻璃管的外径为

内径为

长度为2.6±0.1mm；

所述的第三玻璃管的外径为

内径为

长度为2.2±0.1mm；

所述的第一玻璃管与所述的第二玻璃管及所述的第三玻璃管之间通过紫外胶水进行固定。

9.根据权利要求7所述的紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器，其特征在于，

所述的输入端双光纤尾纤与所述的第二玻璃管之间、所述的输出端双光纤尾纤与所述的第二玻璃管之间、所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens与所述的第三玻璃管之间以及所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glens与所述的第三玻璃管之间均通过环氧树脂胶固定。

10.根据权利要求1所述的紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器，其特征在于，所述的光纤波分复用器还包括第一玻璃管，所述的第一玻璃管套设于所述的输入端双光纤尾纤、输出端双光纤尾纤、输入端径向渐变自聚焦透镜Glens、输出端径向渐变自聚焦透镜Glens、输入端滤光片及输出端滤光片外侧；

所述的输入端双光纤尾纤与所述的第一玻璃管之间以及所述的输出端双光纤尾纤与所述的第一玻璃管之间分别设有一第二玻璃管；

所述的第一玻璃管的外径为

内径为

长度为13±0.1mm；

所述的第二玻璃管的外径为

内径为

长度为2.6±0.1mm。

11.根据权利要求1所述的紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器，其特征在于，

所述的输入端双光纤尾纤、输出端双光纤尾纤、输入端径向渐变自聚焦透镜Glens、输出端径向渐变自聚焦透镜Glens、输入端滤光片及输出端滤光片的直径均为1.0mm；

所述的输入端双光纤尾纤中与所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens相邻的端面的抛光角度为8度，所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens中与所述的输入端双光纤尾纤相邻的端面的抛光角度为9.815度，所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens中与所述的输入端滤光片相邻的端面的抛光角度为0度；所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens的聚焦常数为0.596，且周节pitch为0.247；

所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glens中与所述的输出端滤光片相邻的端面的抛光角度为0度，所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glens中与所述的输出端双光纤尾纤相邻的端面的抛光角度为9.815度，所述的输出端双光纤尾纤中与所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glens相邻的端面的抛光角度为8度；所述的输出端径向渐变自聚焦透镜Glens的聚焦常数为0.596，且周节pitch为0.247。

12.根据权利要求1所述的紧凑型同轴度高的在线式四端口光纤波分复用器，其特征在于，所述的输入端双光纤尾纤与所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens之间通过紫外胶水固定；所述的输入端双光纤尾纤与所述的输入端径向渐变自聚焦透镜Glens之间的紫外胶水的厚度为0.2±0.02mm，宽度为0.25～0.35mm；

所述的输出端双光纤尾纤与所述的出端径向渐变自聚焦透镜Glens之间通过紫外胶水固定；所述的输出端双光纤尾纤与所述的出端径向渐变自聚焦透镜Glens之间的紫外胶水的厚度为0.2±0.02mm，宽度为0.25～0.35mm。

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