TW200529593A - Optical-waveguide coarse wavelength division multiplexer - Google Patents

Description

200529593 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種光波導波長多工器，特別是指一 種光波導低岔度波長多工器（c〇arse waveieng_^ 5 division multiplexer ;簡稱 CWDM)。 【先前技術】 在網際網路日益普及和高傳輸容量快速成長下，光纖 (optical fiber)通訊架構等傳輸方式，已開始進入時間 多工與波長多工相結合的波長多工通訊系統（Waveiength 10 Division Multiplexing ; WDM)時代。 參閱圖1、圖2及圖3，一種習知Z字形波長分割多 工器（zigzag wavelength division multiplexer)l，又 稱鋸齒形波長分割多工器。該Z字形波長分割多工器1包 含：一中間塊（intermediate block)ll、一 輸入端 12 及 15 複數輸出端13。 該中間塊11是一實心且透明的基板，並具有一第一 側邊111及一相反於該第一側邊111的第二側邊112。 該輸入端12是設置在該中間塊11的第一側邊111 上’並具有一第一套管121，及一設置在該第一套管121 20 内的光學準直器（optical col 1 i mat or) 122。該第一套管 121之一中心軸線是與該第一側邊ill以一角度介於75度 至90度之間的夾角θ，利用熱固化樹脂（thermosetting resin)固著於該第一側邊ill上，並於内部設有一具有一 開口 124的固定物123。該光學準直器122是利用熱固化 200529593 树月曰固著於该固定物123上，並由一玻璃管、至少一設置 在该玻璃官内的折射率漸變透鏡（gradient index iens; 簡稱GRIN lens)、一與該折射率漸變透鏡相間隔設置在該 玻璃官内的玻璃套圈，及一設置在該玻璃套圈内傳輸光纖 所構成（圖未示）。 该等輸出端13分別相間隔地設置在該第一及第二侧 邊111、112上。為便於描述說明此輸出端13的細部結構， 以下以參閱圖3說明之。每一輸出端13具有一第二套管 131、一光學準直器132及一濾波片（futer33。 該第二套管131是藉由熱固性樹脂固著於該第二側邊 112上，並具有一具有一開口 135的固定物134，且由該 固定物134界定出相間隔的一第一管狀部ι36及一第二管 狀部13 7。5亥第一管狀部13 6的一中心軸線l與該第二管 狀部137的一中心軸線L2夾一第二夾角㊀，，且該第二管狀 部137的一開口面與該中心軸線L2呈一垂直角度。 該光學準直器132設置於該第一管狀部136，並利用 熱固性樹脂固著於該固定物134上。該光學準直器132具 有一固著在該固定物134上的折射率漸變透鏡138、一墊 片139、一與該折射率漸變透鏡138相間隔設置的玻璃套 圈140及一設置在該玻璃套圈140内的傳輸光纖141。其 中，该墊片139藉熱固性樹脂將該折射率漸變透鏡1⑽與 該玻璃套圈140相互固著。 該濾波片133設置在該第二管狀部137並藉熱固性樹 脂固著於該固定物134上。 200529593 其中’該輸入端12可傳輸一多波段（multi—channel) 之一次光光束（primary beam ;意即具有λ!、λ2、λ3、λ4的 光束），藉该等輸出端13内所設置的濾波片133使該一次 光光束呈一 ζ字形路徑依序傳遞至各輸出端13，並藉由該 5 等濾波片I33將該一次光光束分別過濾成複數特定頻率範 圍的單波段（single-channel )的二次光光束（secondary beam，意即該等輸出端13分別僅具有該^、人2、λ3及λ4的 單波段之二次光光束），以形成一分光作用。 由於此種Ζ字形波長分割多工器丨是藉由機械加工的 10 方式組裝而成，且在組裝過程中精準度較不易控制。因 此，當該一次光光束的一入射角產生偏差時，將造成該等 濾波片133在分別過濾形成該等二次光光束時的頻率改變 及偏振依賴損失（polarization dependent losses;簡稱 PDL)等問題。另外，由於上面所提及的各光學準直器的折 15 射率漸變透鏡將依造光學設計的需求而增加，因此相形之 下也增加使用空間。 綜上所述，如何解決Z字形波長分割多工器在組裝過 程中造成光損耗並節省使用空間等問題，是當前開發Z字 形波長分割多工器相關業者所需克服的一大難題。 2〇 【發明内容】 因此，本發明之目的，即在提供一種光波導低密度波 長多工器。 本發明之光波導低密度波長多工器，包含：一波導晶 片（wave-guide chipset)、一輸入單元、一第一傳輸裝置 200529593 及一第二傳輸裝置。 該波導晶片具有一第一側面，及一與該第一側面對立 設置的第二側面，且該波導晶片上形成有一光學迴路。較 佳地，該第一侧面可平行於該第二側面。 5 該輸入單元設置於該波導晶片的第一側面上，且具有 一輸入接頭（glass ferrule)及一設置在該輸入接頭内並 傳輸一多波段的一次光光束的輸入光纖。該輸入接頭之一 中心軸線是與該第一側面夾一第一夾角。 5亥第一傳輸裝置與該輸入單元相間隔地設置在該第 10 一側面上，並呈現有一反射性。 "亥第二傳輸裝置具有複數相間隔地設置在該第二側 面上的傳輸單元。每一傳輸單元具有一傳輸接頭、一形成 在。亥傳輸接頭上的濾膜，及一設置在該傳輸接頭内的傳輸 光義，且每一傳輸接頭的一中心軸線是與該第二側面夾- 第一夾角。该等濾膜分別對一對應的特定波長範圍的光呈 見有穿透性，且對其餘波長範圍呈現有一反射性。該一 次光光束藉該波導晶片、該第一及第二傳輸裝置的反射 性，以一 Z字形路徑依序傳遞至該等傳輸裝置，並藉該第 、—傳，裝置的穿透性將該—次光光束過濾、形成複數特定 波長耗圍的二次光光束，經由該等傳輸光纖分別輸出以形 成一分光作用。 發$之功效在於’藉由利用半導體製程巾的微影餘 Photoi ithography)等方式製作而成的該波導晶片取 所使用的折射率漸變透鏡，以節省多工器的使用空 200529593 間並提高光學路徑的精準度。 【實施方式】 有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效，在 以下配合參考圖式之兩個較佳實施例的詳細說明中，將可 清楚的明白。 在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說 明中’類似的元件是以相同的編號來表示。 ίο 15 參閱圖4，本發明之光波導低密度波長多工器的一第 一較佳實施例，包含··一波導晶片2、_輸入單元3、一 第一傳輸裝置4及一第二傳輸裝置5。 δ亥波導晶片2具有一第一側面21，及一與該第一側面 21對立设置的第二側面22。該波導晶片2上形成有一利 用微影餘刻所製成的光學迴路（圖未示）。較佳地，該第一 側面21可平行於該第二側面22。 該輸入單元3設置於該波導晶片2的第一侧面21上， 且具有一輸入接頭31、一形成在該輸入接頭31上的抗反 射膜（anti-reflective coating;簡稱 AR c〇ating)32& 一設置在該輸入接頭31内並傳輸一多波段的一次光光束 (λ〇)的輸入光纖33。該輸入接頭31之一中心軸線是與該 第一側面21夾一第一夾角⑻。一般而言，該第一失角範 圍大約介於82度至84度。 該第一傳輸裝置4與該輸入單元3設置在該第一側面 21上，且該第一傳輸裝置4是一呈j見古 ^ ^ ^ Λ 壬说有一反射性的反射膜 41 〇 20 200529593 4第一傳輸裝置5具有複數相間隔地設置在該第二側 面22上的傳輸單元5〇。每一傳輸單元5〇具有一傳輸接頭 51、一形成在該傳輸接頭51上的濾膜52，及一設置在該 傳輸接頭51内的傳輸光纖53，且每一傳輸接頭51的一中 5 :軸線是與該第二侧面22夾-第二夾角(β)。該等濾膜52 刀別對胃應的特定波長圍的光呈現有一穿透性，及對 其餘波長範圍呈現有一反射性。 忒一次光光束（λο)藉該波導晶片2上的光學迴路(圖 第-及第二傳輸裝置4、5的反射性，以一 ζ字 1路&依序傳遞至_等傳輸裝置4、5,並藉該第二傳輸裝 置5的遽膜52的穿透性將該一次光光束（λ。）過渡形成複數 特定波長範圍的二次光光束（意即λι ”、λ2，，、λ3，，、ν，）， 由該等傳輸光纖53分別輸出以形成一分光作用。 參閱圖5,本發明之光波導低密度波長多工器的一第 y車又佳實施例，大致上是與該第一較佳實施例相同。其不 7處在於’ 4第—傳輸裝置4的細部結構，及該第二傳輸 裝置5的每一傳輸單元5〇所過濾的特定波長範圍。 。亥第-傳輸裝置4更呈現有一穿透性。該第一傳輸裝 置4是具有複數相間隔地設置在該第一側φ 21上的傳輸 丨0 U 40 °該第一傳輸裝置4的每一傳輸單元40具有一傳 輸接頭42、一形成在該傳輸接頭42上的濾膜“及一設置 在該傳輸接頭42内的傳輸光纖44。該第一傳輸裝置4的 每一傳輸接頭42的一中心軸線是與該第一側面21夾一第 二夾角(β)。由此，該第-傳輸裝置4的該等濾M43分別 10 200529593 對一對應的特定波長範圍的光呈現有一穿透性且對其餘 波長範圍呈現有'反射性。 該一次光光束（λ〇藉該波導晶片2及該等傳輸裝置 4、5的遽膜43、52的反射性，以一 ζ字形路徑依序傳遞 至該等傳輸裝置4、5,並藉該等傳輸裝置4、5的濾膜43、 52的穿透性將該-次光光束㈤韻形成複數特^波長範 圍的二次光光束（意即λ】，、λ2，、λ3，、λ4,、入5，、h,、^,、 入8’），由該等傳輸裝置4、5的傳輸光纖44、53分別輪出 以形成一分光作用。 由上面所述，本發明之光波導低密度波長多工器具有 下列數項特點： 一、 利用具有光學迴路的該波導晶片2可取代並節省 習知的折射率漸變透鏡之使用量。另外，由於該波導晶片 2元件微小化，相形之下也節省使用空間。 二、 該波導晶片2上的光學迴路是利用微影蝕刻的精 袷製程方式所形成。因此，該一次光光束（λ〇)在一入射角 偏差上的問題，將遠低於習知利用機械加工組裝時所產生 的問題，可有效降低如偏振依賴損失等所帶來的光損耗。 本發明之光波導低密度波長多工器具有元件微小 化、使用空間小、光學精準度高及光損耗低等特點，確實 達到本發明之目的。 惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不 能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利 範圍及發明說明書内容所作之簡單的等效變化與修飾，皆 200529593 應仍屬本發明專利涵蓋之範圍内。 【圓式簡單說明】 圖1是一俯視示意圖，說明一種習知之2字形波長分 割多工器； 圖2是一局部剖面示意圖，說明該習知之一輸入端的 細部結構； 圖3是一局部剖面示意圖，說明該習知之一輸出端的 細部結構； 圖4是一俯視示意圖，說明本發明之光波導低密度波 長多工器的一第一較佳實施例；及 圖5是一俯視示意圖，說明本發明之光波導低密度波 長多工器的一第二較佳實施例。 12 200529593 【圖式之主要元件代表符號簡單說明】 ***«*»***♦ *…波導晶片 41…… ……反射膜 1 «V «隹 …*第一側面 42*…" ……傳輸接頭 22 …·第二側面 43…… ……濾膜 0 «*«««華蝽食·《 ….輸入單元 44*…·, ……傳輸光纖 31…"… …·輸入接頭 5·"…" •…··第二傳輸裝置 32·……. …·抗反射膜 50…… ……傳輸單元 33........ —輸入光纖 51…… ……傳輸接頭 4-.…… •…第一傳輸裝置 52…… ……濾膜 40……·‘ -…傳輸單元 53…… ……傳輸光纖 13

Claims (1)

1. 200529593 拾、申請專利範圍： 1. 一種光波導低密度波長多工器，包含： 一波導晶片，具有一第一側面及一與該第一側面對 立設置的第二側面，且該波導晶片上形成有一光學迴路； 一輸入單元，設置於該波導晶片的第一側面上，該 輸入單元具有一輸入接頭及一設置在該輸入接頭内並傳 輸一多波段的一次光光束的輸入光纖，該輸入接頭之一 中心軸線是與該第一側面夾一第一夾角； 一第一傳輸裝置，與該輸入單元相間隔地設置在該 第一側面上並呈現有一反射性；及 一第二傳輸裝置，具有複數相間隔地設置在該第二 側面上的傳輸單元，每一傳輸單元具有一傳輸接頭、一 形成在該傳輸接頭上的濾膜，及一設置在該傳輸接頭内 的傳輸光纖，且每一傳輸接頭的一中心軸線是與該第二 側面夾一第二夾角，該等濾膜分別對一對應的特定波長 範圍的光呈現有一穿透性，且對其餘波長範圍呈現有一 反射〖生人光光束藉該波導晶片、該第一及第二傳 7農置的反射性，以一 z字形路徑依序傳遞至該等傳輸 裝置，並藉該第二傳輸裝置的穿透性將該一次光光束過 慮形成複數特定波長範圍的二次光光束，由該等傳輸光 纖分別輸出以形成一分光作用。 2·依據中請專利範圍第！項之光波導低密度波長多工器， 其中’該第-傳輸裝置是一形成在該第_側面上的反射 膜。 14 200529593 3. 4. 對其餘波長範圍呈現有一反射性。 依據申請專利範圍第丨項之光波導低密度波長多工器， 其中，該輸人單元更具有—形成在該輸人接頭上的抗反 依據申請專利範圍第【項之光波導低密度波長多工写， 其中’該第—傳輸裝置更呈現有_穿透性，並具有複數 相間隔地設置在該第一側面上傳輪單元，該第一傳輸裝 置的每一傳輸單元具有一傳輸接頭、一形成在該傳輸接 頭上的«及-設置在該傳輸接頭内的傳輸光纖，且該 第-傳輸裝置的每-傳輸接頭的ϋ線是與該第一 侧面夾一第二失角，由此’該第一傳輸裝置的該等濾膜 分別對一對應的特定波長範圍的光呈現有一穿透性，且 射膜。 5· 一種光波導低密度波長多工器，包含： 一波導晶片，具有一第一側面及一與該第一側面對 立設置的第二側面，且該波導晶片上形成有一光學迴路·, 一輸入單元，設置於該波導晶片的第一側面上，該 輸入單元具有一輸入接頭及一設置在該輸入接頭内並傳 輸夕波段的一久光光束的輸入光纖，該輸入接頭之一 中心車由線是與該第一側面炎一第一炎角； 一與該輸入單元相間隔地形成在該第一側面上的 反射膜；及 複數相間隔地設置在該第二側面上的傳輸單元，每 一傳輸單元具有一傳輸接頭、一形成在該傳輸接頭上的 渡膜及一設置在該傳輸接頭内的傳輸光纖，且每一傳輸 15 200529593 接頭的一中心軸線是與該第二側面夾一第二夾角，該等 濾膜分別對一對應的特定波長範圍的光呈現有一穿透 f生且對其餘波長範圍呈現有一反射性，該一次光光束 藉该波導晶片、該反射膜及該等濾膜的反射性，以一 z 字形路徑依序傳遞至該反射膜及該等傳輸單元，並藉該 等=輸單s的穿透性將該—次光光束過據形成複數定波 長犯圍的二次光光束，由該等傳輸光纖分別輸出以形成 一分光作用。 6·依據申請專利範圍第5項之光波導低密度波長多工器， 其中，該輸入單元更具有一形成在該輪入接頭上的抗反 射膜。 7. 一種光波導低密度波長多工器，包含： 波導片，具有一第一側面及一與該第一側面對 立設置的第二側面，且該波導晶片上形成有一光學迴路； 一輸入單元，設置於該波導晶片的第一側面上，該 輸入單元具有—輸人接頭及—設置在該輸人接頭内並傳 輸一多波段的-次光光束的輸入光纖，該輸入接頭之一 中心軸線是與該第一側面夾一第一夾角； 一第一傳輸裝置，具有複數相間隔地設置在該第一 側面上傳輸單元，每一傳輸單元具有一傳輸接頭、一形 成在該傳輸接頭上的濾膜及—設置在該傳輸接頭内的傳 輸光纖’且每-傳輸接頭的—中心轴線是與該第一側面 夾一第二夾角，該等濾膜分別對一對應的特定波長範圍 的光呈現有一穿透性，且對其餘波長範圍呈現有一反射 16 200529593 性； ， 二傳輸裝置，具有複數分別相間隔地設置在該 第二側面上傳輪蕈开 人 母一傳輸單元具有一傳輸接頭、 :::在該傳輸接頭上的濾膜及-設置在該傳輸接頭内 、雨光纖’且每一傳輸接頭的一中心軸線是與該第二 ==第二夾角，該等濾膜分別對一對應的特定波： 呈現有—穿透性，且對其餘波長範圍呈現有— 反射性’該—次光光束藉該波導晶片及該等傳輸裝置的 ^ '的=射11 ’以—z字形路徑依序傳遞至該等傳輪裝 1 X等傳輸裝置的穿透性將該一次光光束過濾形 =數特定波長範圍的二次光光束，由該等傳輸裝置的 傳輸光纖分別輪出以形成一分光作用。 8·=據中請專利範圍第7項之光波導低密度波長多工器， 其中，該輪入單元更具有一形成在該輸入接頭上的抗反 射膜。 17