CN218824813U - 一种光学器件装置及其系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光纤通信系统领域，具体涉及一种光学器件装置。具体涉及一种光学器件装置。光学器件装置包括准直器、光栅、双轴反射机构、光功率监控反馈组件以及与准直器连通的输入端和输出端；输入端输入的光信号经过准直器准直后，入射至双轴反射机构并筛选出特定波长的光，并对其进行反射至光路路径中；光功率监控反馈组件对所需波长的光信号进行功率检测并将结果进行反馈；双轴反射机构对光信号的功率进行均衡与调节与。本实用新型在技术与功能实现的同时，因为将多模块集合在一个光电模块中，减小了分散情况下占据过大的体积，没有了器件与器件之间光纤的熔接与盘纤，节约了成本。

Description

一种光学器件装置及其系统

技术领域

本实用新型涉及光纤通信系统领域，具体涉及一种光学器件装置。

背景技术

近年来，互联网传输以带宽以及智能化的要求越来越高，高速光传输系统已经普及，所以需要可调光源以及可调滤波器对高速调制放大后的光谱进行ASE滤波，同时系统中还会对滤波后的光信号进行合适的衰减，并监控最终输出的功率这样一系列过程来满足高速光传输系统的需求。

现有的滤波器可以通过不同的衍射角度将入射光信号衍射为不同波长的光信号，实现了对光信号的滤波功能，但无法实现对所需波长光的监控与反馈或平衡光的功率等功能，或在此基础上增加独立于滤波器的其他光电器件，但是容易使得整个集成模块过大，占据过多空间，几个器件之间还需要光纤的熔接盘纤，增加了成本。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种光学器件装置及其系统，解决技术冗杂、整体体积过大、占据空间过多、成本过高的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种光学器件装置，其特征在于：光学器件装置包括准直器、光栅、双轴反射机构、光功率监控反馈组件，以及与准直器连通的输入端和输出端；从输入端输入的光信号经过准直器准直后，再传输至可光栅以构成主光路路径；双轴反射机构获包括第一转轴、第二转轴和反射镜，第一转轴与光栅的栅线平行设置，第二转轴与光栅的栅线垂直设置，第一转轴和第二转轴均设置在反射镜上，反射镜接收并反射经过光栅的光信号，反射镜绕着第一转轴转动调节光信号的波长，反射镜绕着第二转轴转动调节光信号的光强；光功率监控反馈组件设置在主光路路径上，并对主光路路径的光信号或反射回的光信号进行波长和功率的检测以及检测后反馈。

其中，较佳方案是：光栅是刻画有多个间隔设置栅线的透光器件。

其中，较佳方案是：所述双轴反射机构包括具有第一转轴和第二转轴的MEMS芯片结构，所述反射镜设置在MEMS芯片结构的端面；反射镜面根据对应光信号的波长，设置第一转轴对应的转动角度将光信号以沿着主光路路径反射回准直器；反射镜面根据对应光信号的光强，设置第二转轴对应的转动角度将光信号以沿着主光路路径反射回准直器。

其中，较佳方案是：光栅的入射面与主光路路径设置为第一角度；反射镜的反射镜面由于转动所形成接收光范围，接收光范围设置在全部或部分从光栅中四散光信号的范围区域内。

其中，较佳方案是：光功率监控反馈组件包括分束器、光阑和光电二极管；光功率监控反馈组件的分束器设置在光路路径中；

分束器对主光路路径的光信号或反射回的对应波长和对应光强的光信号进行分束，部分光信号经过光阑照射在光电二极管上，部分光信号沿主光路路径传输。

其中，较佳方案是：双轴反射机构在第一转轴沿主光路路径方向转动接收到对应波长的光信号后，第二转轴沿垂直于主光路路径方向转动，将对应波长的光信号根据对应光强将光信号反射回准直器。

其中，较佳方案是：光学器件装置还设有壳体，准直器、光栅、双轴反射机构以及光功率监控反馈器件均集成设置在壳体内。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：光学系统包括光学器件装置和控制板；控制板的控制电路分别与光学器件装置的双轴反射机构、光功率监控反馈组件连接；光学器件装置包括电连接端，控制板控制电路通过电连接端与双轴反射机构、光功率监控反馈组件连接。

其中，较佳方案是：双轴反射机构包括MEMS芯片结构上所述反射镜，光功率监控反馈组件包括光电二极管，控制板的控制电路分别与反射镜和光电二极管连接。

本实用新型的有益效果在于，与现有技术相比，本实用新型是满足对光滤波的基础上还整合了对所需波长光的监控与反馈，对光的光强平衡与调节等功能，技术与功能实现的同时，还由于将多模块集合在一个光电模块中，减小了分散情况下占据过大的体积，避免了器件与器件之间设置光纤带来的熔接与盘纤，节省了成本。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型的光路路径输入流程图；

图2是本实用新型的光路路径输出流程图；

图3是本实用新型的光纤及双轴反射机构输入流程示意图；

图4是本实用新型的光纤及双轴反射机构输出流程示意图；

图5是本实用新型的光功率监控反馈组件输入流程示意图；

图6是本实用新型的光功率监控反馈组件输出流程示意图；

图7是本实用新型的光栅及双轴反射机构工作示意图；

图8是本实用新型的光学系统流程输入示意图；

图9是本实用新型的光学系统流程输出示意图。

具体实施方式

现结合附图，对本实用新型的较佳实例做详细说明。

如图1和图2所示，所述光学器件装置包括准直器1、光栅2、双轴反射机构3、光功率监控反馈组件4，以及与准直器1连通的输入端51和输出端52；从所述输入端51输入的光信号经过准直器1准直后，再传输至所述可光栅以构成主光路路径；所述双轴反射机构3获包括第一转轴31、第二转轴32和反射镜331，所述第一转轴31与光栅2的栅线平行设置，所述第二转轴32与光栅2的栅线垂直设置，所述第一转轴31和第二转轴32均设置在反射镜331上，所述反射镜331接收并反射经过光栅2的光信号，所述反射镜331绕着第一转轴31转动调节光信号的波长，所述反射镜3311绕着第二转轴转32动调节光信号的光强；所述光功率监控反馈组件4设置在主光路路径上，并对主光路路径的光信号或反射回的光信号进行波长和功率的检测以及检测后反馈。

具体地，双轴反射机构3包括第一转轴31、第二转轴32以及反射镜331，从输入端输入的光信号经过准直器1准直后，再经过光栅2入射至反射镜331；入射至光栅2的光信号被根据不同的波长衍射成不同出射角度，并照射在反射镜331上；反射镜331是设在第一转轴和第二转轴的MEMS芯片结构33端面上，反射镜3311根据对应波长的光信号，设置对应转动角度将光信号以沿着主光路路径反射回准直器1以此来实现基本的可调光滤波功能。总体上从所述输51入端输入的光信号经过准直器1准直后，再传输至所述可光栅2以构成主光路路径；双轴反射机构3获包括第一转轴31、第二转轴32和反射镜331，所述第一转轴31与光栅2的栅线平行设置，第二转轴32与光栅2的栅线垂直设置，所述第一转轴31和第二转轴32均设置在反射镜331上，所述反射镜331接收并反射经过光栅2的光信号，所述反射镜331绕着第一转轴转动调节光信号的波长，反射镜331绕着第二转轴32转动调节光信号的光强所述光功率监控反馈组件设置在主光路路径上，并对主光路路径的光信号或反射回的光信号进行波长和功率的检测以及检测后反馈。

在一个实施例中，准直器1属于光纤通信的器件中用于输入输出的一个光学器件，光纤传出的发散光信号通过前置的类似凸透镜变成平行光信号。它的优点是使光信号的最大效率的耦合进入所需的器件中或使最大效率的接受光信号，光信号从输入端51进入可调光滤波模块2将平行光信号

在一个实施例中，光栅2与双轴反射机构3组成一种衍射光栅滤波器(TOF)，光栅滤波器的原理是利用入射光入射到光栅表面时，每个波长分量朝着空间内不同的点衍射，从而把不同波长光分开，实现滤波功能，光栅滤波器包括传统的衍射光栅形式、光纤光栅形式和波导光栅形式等多种形式。结合反射镜331技术，这种衍射光栅滤波器更适合光纤通讯系统中使用，有利于器件的小型化和精确控制。

在一个实施例中，光功率监控模块4是指光功率监控反馈器件(Tap-PD)，其作用是将准直器1输出的平行光信号以及双轴反射机构所反射回光路路径中的光信号中的部分光信号进行监控和反馈。

在一个实施例中，可调衰减器(VOA)其作为一种光无源器件或结构，用于光通信系统当中的调试光功率性能、调试光纤仪表的定标校正，光纤信号衰减，在光纤通信中，需要在不损坏光纤衰减器的前提下，使用较低的光功率。本新型使用中是双轴反射机构3的第一转轴31和第二转轴32在不同情况下的运动来实现了对光信号波长及强度的调节衰减功能，所以将双轴反射机构3来看做可调节衰减器(VOA)

如图3图4所示，本实用新型提供光栅的优选实施例。

在一个实施例中，光栅2是指大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学器件，其是利用多缝衍射原理使光发生色散，它是一块刻有大量平行等宽、等距狭缝的平面玻璃或金属片，当单色平行光信号通过时光栅每个缝的衍射和各缝间的干涉，使光信号形成暗条纹很宽、明条纹很细的图样，这些锐细而明亮的条纹称作谱线，不同波长的谱线在不同的位置出现而形成光谱。光栅2衍射的好处在于光谱的排列比较均匀，不同波长区中同样波长差的两根谱线之间的距离变化不太大。光栅光谱的匀排性不但使光谱更加整齐、匀称，而且对定性分析时初步判断、估计谱线的波长值等比较方便。

在一个实施例中，双轴反射机构3中MEMS芯片结构33是一种由微型马达驱动的一维或二维小型固态反射镜。从光栅2射向反射面的光信号被MEMS芯片33端面上反射镜331精确地偏转和转向，以在特定时间到达目标点，也就是将特定的光信号反射回光路路径中；同时在接收到控制板6对所需波长及强度的需求的电信号后，利用MEMS芯片结构33的双轴对从光栅2衍射后的光信号进行波长和强度的区分及反射；先进的控制电路和算法对反射镜运动进行连续的严密控制，确保最高的精度，重复性和温度稳定性。

在一个实施例中，光栅2的入射面与主光路路径设置为第一角度，反射镜331由于转动所形成接收光范围，接收光范围设置在全部或部分从光栅2中四散光信号的范围区域内，反射镜331的转动方向与光栅2的光信号折射角度处于同一平面。

如图5图6所示，本实用新型提供光功率监控反馈组件的较佳实施例。

光功率监控反馈组件4设置在主光路路径上，并对主光路路径的光信号或反射回的对应波长的光信号进行光功率检测；光功率监控反馈组件包括分束器41、光阑42和PIN光电二极管43；光功率监控反馈组件的分束器41设置在光路路径中；在一种路径中，分束器41对从输入端51到准直器1准直后的部分平行光信号分束，将其余部分沿光路路径传输至光栅2；在另一种路径中；分束器41对主光路路径的光信号或从光栅2反射回的对应波长的光信号进行分束，部分光信号经过光阑42照射在光电二极管上43，部分光信号沿主光路路径至输出端52；控制板6通过电连接端7监控PIN光电二极管43并根据光电二极管43的反馈去调节双轴反射机构3中第一转轴31和第二转轴32来实现对光信号波长及强度的检测和反馈。

具体地，PIN光电二极管43接收到被分束器41分束后的光信号后，将反馈电信号通过电连接端7传输至控制板6，控制板6再根据所需光信号波长及强度向双轴反射系统2中MEMS芯片机构33反馈电信号，MEMS芯片机构33根据电信号及时调整第一转轴31和第二转轴32的偏转角度，从而达到对光信号波长以及强度的调节衰减。

在一个实施例中，PIN光电二极管43是一种在P型半导体和N型半导体之间夹着一层本征半导体，就是在光电二极管的PN结中间掺入一层浓度很低的I型半导体，就可以增大耗尽区的宽度，达到减小扩散运动的影响，提高响应速度的目的；由于这一掺入层的掺杂浓度低，近乎本征(Intrinsic)半导体，故称I层，因此这种结构称为PIN光电二极管；其I层较厚，几乎占据了整个耗尽区，而P层和N层很薄，吸收入射光的比例很小，因而光产生电流中漂移分量占了主导地位，这就大大加快了响应速度。

如图7所示，本实用新型提供调双轴反射机构的较佳实施例。

所述双轴反射机构3获包括第一转轴31、第二转轴32和反射镜331，所述第一转轴31与光栅2的栅线平行设置，所述第二转轴32与光栅2的栅线垂直设置，所述第一转轴31和第二转轴32均设置在反射镜331上，所述反射镜接收并反射经过光栅2的光信号，所述反射镜331绕着第一转轴31转动调节光信号的波长，所述反射镜331绕着第二转轴32转动调节光信号的光强。所述反射镜331在第一转轴31和所述第二转轴32之间设有反射镜面331；入射至所述光栅2的光信号根据不同的波长被衍射成不同的出射角度，并照射在所述反射镜面331上；反射镜面331根据对应光信号的波长，设置第一转轴31对应的转动角度将所述光信号以沿着主光路路径反射回准直器1；反射镜面331根据对应光信号的光强，设置第二转轴32对应的转动角度将光信号以沿着主光路路径反射回准直器1。

在一个实施例中，双轴反射机构3上第一转轴31、第二转轴32以及反射镜331实际上相当于一个可调衰减器(VOA)，光纤系统中衰减器是能降低光信号能量的一种光学器件，它通过对输入光功率的衰减，达到使用要求，避免了由于输入光功率过强而使接收元件损坏；具体地，PIN光电二极管43接收到被分束器41分束后的光信号后，将反馈电信号通过电连接端7传输至控制板6，控制板6再根据所需光信号波长及强度向双轴反射系统2中MEMS芯片机构33反馈电信号，MEMS芯片机构33根据电信号及时调整第一转轴31和第二转轴32的偏转角度，从而达到对光信号波长以及强度的调节衰减。

如图8图9所示，本实用新型提供光学系统的较佳实施例。

光学系统包括光学器件装置和控制板6，控制板6的控制电路分别与光学器件装置的双轴反射机构3、光功率监控反馈组件4连接，光学器件装置包括电连接端7，控制板6的控制电路通过电连接端7与双轴反射机构3、光功率监控反馈组件4连接。双轴反射机构包括反射镜面331，光功率监控反馈组件包括PIN光电二极管43，控制板6的控制电路分别与反射镜面331和PIN光电二极管连接43。光学器件装置还设有壳体8，双轴反射机构3、光功率监控反馈组件4以及准直器1均集成设置在壳体8内。

控制板6包括控制芯片或控制逻辑电路，不管是控制芯片或控制逻辑电路均是控制电路，主要是用于接收光功率监控反馈组件4所含的PIN光电二极管43所接收到部分光信号后的反馈信号，控制根据反馈信号的情况去控制光栅2以及双轴反射机构3中反射镜面331的转动角度，从而控制光栅反射对应波长的光信号以及控制反射镜331反射对应波长和强度的光信号，实现了光栅2对光信号的衍射，以及对光信号的调节衰减；控制板6通过电连接端7根据PIN光电二极管43的反馈去控制MEMS芯片结构33，使之改变反射角度，满足所需，实现了对光信号的监控与反馈。

以上者，仅为本实用新型最佳实施例而已，并非用于限制本实用新型的范围，凡依本实用新型申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本实用新型所涵盖。

Claims (8)

1.一种光学器件装置，其特征在于：所述光学器件装置包括准直器、光栅、双轴反射机构、光功率监控反馈组件，以及与准直器连通的输入端和输出端；

从所述输入端输入的光信号经过准直器准直后，再传输至所述光栅以构成主光路路径；

所述双轴反射机构获包括第一转轴、第二转轴和反射镜，所述第一转轴与光栅的栅线平行设置，所述第二转轴与光栅的栅线垂直设置，所述第一转轴和第二转轴均设置在反射镜上，所述反射镜接收并反射经过光栅的光信号，所述反射镜以第一转轴为转动轴调节光信号的波长，所述反射镜以第二转轴为转动轴调节光信号的光强；

所述光功率监控反馈组件设置在主光路路径上，并对主光路路径的光信号或反射回的光信号进行波长和功率的检测以及检测后反馈。

2.根据权利要求1所述的一种光学器件装置，其特征在于：所述光栅是刻蚀有多个间隔设置栅线的透光器件。

3.根据权利要求1所述的一种光学器件装置，其特征在于：从所述输入端输入的光信号经过准直器准直后，再经过光栅入射至反射镜；

所述双轴反射机构包括具有第一转轴和第二转轴的MEMS芯片结构，所述反射镜设置在MEMS芯片结构的端面；

所述反射镜根据对应光信号的波长，设置第一转轴对应的转动角度将所述光信号以沿着主光路路径反射回准直器；

所述反射镜根据对应光信号的光强，设置第二转轴对应的转动角度将所述光信号以沿着主光路路径反射回准直器。

4.根据权利要求2所述的一种光学器件装置，其特征在于：所述光栅的入射面与主光路路径设置为第一角度；

所述反射镜发生转动后形成接收光波长范围，所述接收光波长范围设置在全部或部分的光栅色散光信号的波长范围区域内。

5.根据权利要求1所述的一种光学器件装置，其特征在于：所述光功率监控反馈组件包括分束器、光阑和光电二极管；

所述光功率监控反馈组件的分束器设置在光路路径中；

所述分束器对主光路路径的光信号或反射回的对应波长和对应光强的光信号进行分束，部分光信号经过光阑照射在光电二极管上，剩余部分光信号沿主光路路径传输。

6.根据权利要求1至5任一所述的光学器件装置，其特征在于：所述光学器件装置还设有壳体，所述准直器、光栅、双轴反射机构以及光功率监控反馈器件均集成设置在壳体内。

7.一种光学系统，其特征在于：光学系统包括如权利要求1至6任一的光学器件装置和控制板；控制板的控制电路分别与光学器件装置的所述双轴反射机构、所述光功率监控反馈组件连接；

光学器件装置包括电连接端，控制板控制电路通过电连接端与所述双轴反射机构、所述光功率监控反馈组件连接。

8.根据权利要求7所述的光学系统，其特征在于：所述双轴反射机构包括MEMS芯片端面上所设的反射镜，所述光功率监控反馈组件包括光电二极管，控制板的控制电路分别与反射镜和光电二极管连接。

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