專利名稱：梳狀濾波探測器及波長監控器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種波長探測器具，尤其是一種用于光纖網絡波長探測的梳狀濾 波探測器以及具有這種梳狀濾波探測器的波長監控器。
背景技術：
現代的通訊網絡中，尤其在密集波分復用網絡系統中，廣泛應用波長監控器來監 控各通道光信號的波長，判斷被監控光信號的波長是否與預定波長一致，若不一致，還需要 判斷被監控波長與預定波長之間的漂移量，并以電信號的形式給出反饋量，以便發出光信 號的激光發生器根據反饋量做出相應調整，使其發出光信號的波長與預定波長一致。現有的波長監控器設有法布里_珀羅標準具，并應用法布里_珀羅標準具來獲取 被監控光信號的頻譜特性。法布里_珀羅標準具具有兩塊相互平行的玻璃，兩塊玻璃的中 部為空氣或其他透光介質，光入射到法布里-珀羅標準具后在兩塊玻璃之間反復反射與折 射，形成等傾圓環狀干涉條紋。因此，法布里_珀羅標準具的透射光譜呈周期性的多峰結 構，其輸出的頻譜特性圖如圖1所示。透射波峰的間隔可以選擇為100G赫茲、50G赫茲或 25G赫茲，特性公式為 其中， 式1中，T為透射率；R為法布里_珀羅標準具反射面的反射率；入為真空中光波 長；n為法布里_珀羅標準具腔體內介質折射率；d為法布里-珀羅標準具腔體內介質的物 理長度；e為法布里-珀羅標準具中光線與反射面法線的夾角。專利號為US6621580的美國專利公告了一種應用法布里-珀羅標準具的波長監控 器，該波長監控器的結構如圖2所示。波長監控器具有兩個分束器2、3，每一分束器2、3的 橫截面呈正方形，其對角線上鍍有分光膜，分別形成一個分光面12、16。分束器2的入射面11正對激光發生器1，分光面12與入射面11形成45 °的夾角。 分束器2的第一出射面13與入射面11相對設置，第一出射面13外設有分束器3，分束器3 的入射面15與分束器2的第一出射面13對接。與分束器2入射面11鄰接的第二出射面 18外設有一個法布里_珀羅標準具4，法布里-珀羅標準具4外設有第一光電探測器5，用 于接收從法布里_珀羅標準具4出射的光信號。分束器3的出射面17外測設有第二光電 探測器6，用于接收從分束器3出射面17出射的光信號。如圖2所示的，激光發生器1發出的光束L1經分束器2的入射面11入射至分光 面12后形成透射光束L2以及反射光束L3，透射光束L2經過第一透射面13后進入分束器 3，并在分光面16上形成反射光束L4入射至第二光電探測器6中。反射光束L3則經過法 布里_珀羅標準具4后入射至第一光電探測器5中。[0010]第一光電探測器5與第二光電探測器6獲得的光信號頻率響應如圖3所示，圖中 光強度隨頻率呈周期性變化的曲線為第一光電探測器5獲得光信號的頻率特性，光強度恒 定的曲線為第二光電探測器6所獲得光信號的頻率特性，兩條曲線周期性地相交，相交點 在A、A’、B、B’、C以及C’處相等，即第一光電探測器5與第二光電探測器6接收的光信號 強度在頻率點A、A’、B、B’、C、C’處相等。通過選擇光束入射到法布里-珀羅標準具4時適 當的入射角，可使國際電信聯盟(ITU-T)推薦的光纖通信密集波分復用系統各通道的波長 與點A、B、C龐N所對應波長一一對應。這樣，當兩光電探測器接收光信號的強度在每一頻 率點處相等時，表明輸入光波長與預定波長之間無漂移，即與預定波長相等；當第一光電探 測器5接收的光信號比第二光電探測器6接收的光信號強度大時，表明輸入光的頻率向左 漂移；當第一光電探測器接收的光信號比第二光電探測器接收的光信號強度小時，表明輸 入光的頻率向右漂移，漂移量Af由兩光電探測器接收的光信號的強度偏差AA確定。波長監控器將兩光電探測器接收的光信號的漂移量以電信號的形式反饋至激光 發生器1，激光發生器1根據接收的反饋信息調整出射光信號的波長，從而實現波長的監 控。但是，該波長監控器需要使用的分束器對角線上需要鍍上分光膜，鍍膜的工藝難 度大，導致波長監控器的生產成本較高。
發明內容本實用新型的主要目的是提供一種加工工藝簡單的梳狀濾波探測器；本實用新型的另一目的是提供一種生產成本較低的波長監控器。為實現上述的主要目的，本實用新型提供的梳狀濾波探測器具有雙光纖準直器、 法布里-珀羅標準具以及第一光電探測器，雙光纖準直器具有一輸入光纖以及輸出光纖， 輸出光纖為彎曲半徑小于10毫米的單模光纖或多模光纖，且雙光纖準直器具有一個外端 面以及與所述外端面相對的內端面，法布里-珀羅標準具位于雙光纖準直器的內端面外 側，法布里-珀羅標準具與雙光纖準直器之間設有分光器，法布里-珀羅標準具具有相對的 第一反射面與第二反射面，分光器位于第一反射面外側，第一光電探測器位于法布里-珀 羅標準具的第二反射面外側。輸入光纖入射的光信號經過分光器后形成透射光束及反射光束，反射光束經輸出 光纖輸出，透射光束則經過法布里_珀羅標準具入射至第一光電探測器中。由上述方案可見，用于分光的分光器僅設置在雙孔光纖準直器的一側，反射光束 可經過彎曲損耗較小的光纖輸出，可避免使用在對角線鍍膜的分束器，梳狀濾波探測器的 加工工藝難度大大降低。一個優選的方案是，雙光纖準直器具有雙孔毛細管及位于雙孔毛細管一側的自聚 焦透鏡。這樣，入射光束的入射方向可在自聚焦透鏡內逐漸變化，并聚焦在分光器上，從而 通過自聚焦透鏡改變入射光束的入射角。進一步的方案是，分光器是鍍制在自聚焦透鏡端面上的分光膜。這樣，梳狀濾波探 測器的加工工藝進一步降低，其生產成本也降低。為實現上述的另一目的，本實用新型提供的波長監控器具有梳狀濾波探測器及全 波長探測器，其中梳狀濾波探測器具有雙光纖準直器、法布里-珀羅標準具以及第一光電
5探測器，雙光纖準直器具有一輸入光纖以及輸出光纖，輸出光纖為彎曲半徑小于10毫米的 單模光纖或多模光纖，且雙光纖準直器具有一個外端面以及與所述外端面相對的內端面， 法布里_珀羅標準具位于雙光纖準直器的內端面外側，法布里_珀羅標準具與雙光纖準直 器之間設有分光器，法布里-珀羅標準具具有相對的第一反射面與第二反射面，分光器位 于第一反射面外側，第一光電探測器位于法布里-珀羅標準具的第二反射面外側；全波長 探測器具有具有單孔光纖準直器以及位于單孔光纖準直器一側的第二光電探測器，且單孔 光纖準直器與輸出光纖的輸出端連接。由此可見，輸入光纖入射的光纖經過分光器后形成的反射光束經輸出光纖入射至 全波長探測器中，并經過單孔光纖準直器后進入第二光電探測器，入射光束經分光器形成 的透射光束經法布里-珀羅標準具后入射至第一光電探測器。這樣，波長監控器不需要使 用在對角線上鍍膜的分束器，加工工藝難度較低，從而降低其生產成本，便于波長監控器的
批量生產。本實用新型提供的另一種波長監控器具有梳狀濾波探測器及全波長探測器，其中 全波長探測器具有雙孔光纖準直器以及位于雙孔光纖準直器一側的第一光電探測器，雙孔 光纖準直器與第一光電探測器之間設有分光器，雙孔光纖準直器具有一輸入光纖以及輸出 光纖，該輸出光纖為彎曲半徑小于10毫米的單模光纖或多模光纖；梳狀濾波探測器具有單 孔光纖準直器，其與輸出光纖連接，單孔光纖準直器具有外端面及與外端面相對的內端面， 第二光電探測器位于單孔光纖準直器內端面的外側，第二光電探測器與單孔光纖準直器之 間設有法布里_珀羅標準具。由此可見，輸入光纖入射的光纖經過分光器后形成反射光束及透射光束，反射光 束經輸出光纖入射至法布里-珀羅標準具中，并再入射至第二光電探測器中，透射光束則 直接入射至第一光電探測器。這樣，波長監控器不使用對角線鍍制分光膜的分束器，加工工 藝簡單，生產成本得以降低。
圖1是法布里_珀羅標準具的頻譜特性圖；圖2是現有一種波長監控器的結構原理圖，圖中波長監控器與激光發生器連接；圖3是現有波長監控器的頻率響應圖；圖4是本實用新型波長監控器第一實施例的結構原理圖；圖5是本實用新型波長監控器第二實施例的結構原理圖；圖6是本實用新型波長監控器第三實施例的結構原理圖；圖7是本實用新型波長監控器第四實施例的結構原理圖。
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。
具體實施方式
波長監控器第一實施例參見圖4，本實施例由梳狀濾波探測器20及全波長探測器40組成，梳狀濾波探測 器20具有一個雙孔光纖準直器21、分光器28、法布里-珀羅標準具31以及第一光電探測 器36，全波長探測器40具有一個單孔光纖準直器41以及第二光電探測器42。[0034]梳狀濾波探測器20中，雙孔光纖準直器21具有一個雙孔毛細管22以及位于雙孔 毛細管22 —側的聚焦透鏡，該聚焦透鏡為自聚焦透鏡23，光束入射至自聚焦透鏡23后，其 折射率將逐漸改變，從而調節光束的出射角度。雙孔光纖準直器21具有一個外端面24以及與外端面24相對的內端面25，外端 面24朝向梳狀濾波探測器20外側設置。在內端面25的一側設有一個分光器28，本實施例 中，分光器28為鍍制在自聚焦透鏡23端面上的分光膜。雙孔光纖準直器21內設有一根輸入光纖26以及一根輸出光纖27，輸入光纖26及 輸出光纖27的一端延伸至雙孔光纖準直器21的外端面24外，其中，輸出光纖27為彎曲直 徑小于10毫米的單模光纖或多模光纖，這種光纖具有極小的彎曲損耗，光信號在光纖內傳 播損耗較少，有利于光信號的傳播。在雙孔光纖準直器21內端面25的外側設有法布里_珀羅標準具31，法布里-珀 羅標準具31具有第一反射面32以及與第一反射面32相對的第二反射面33，其中第一反射 面32正對分光器28設置。在第二反射面33外側設有第一光電探測器36，接收法布里-珀 羅標準具31出射的光束。全波長探測器40具有單孔光纖準直器41，輸出光纖27的輸出端連接至單孔光纖 準直器41中。單孔光纖準直器41的一端設有第二光電探測器42，用于接收從單孔光纖準 直器41出射的光束。輸入光纖26出射的光束L11經過自聚焦透鏡23的聚焦后，以小于5°的角度入射 至分光器28中，形成反射光束L12以及透射光束L13，其中反射光束L12進入輸出光束27， 并經過全波長探測器40的單孔光纖準直器41后入射至第二光電探測器42中。透射光束 L13則入射至法布里-珀羅標準具31中，從法布里-珀羅標準具31出射的光束入射至第一 光電探測器36。這樣，在第一光電探測器36以及第二光電探測器42將輸出各自的頻率特 性曲線，該曲線如圖3所示，通過調節透射光束L13入射至法布里-珀羅標準具31的入射 角，可使得兩曲線的相交點在特定頻率點上，這樣通過判斷兩曲線的漂移量即可判斷激光 發生器出射光信號的波長是否與預定波長一致。由于波長監控器使用的分光器為鍍制在自聚焦透鏡端面上的分光膜，加工工藝簡 單，能大大降低波長監控器的生產成本。并且，使用彎曲半徑小于10毫米的單模光纖或多 模光纖，光束傳播的彎曲損耗較小，有利于光信號的傳播。同時，輸出光纖27能彎曲封裝， 也有利于波長監控器的小型化，減小波長監控器的體積。 波長監控器第二實施例參見圖5，與第一實施例相同的是，本實施例具有梳狀濾波探測器20及全波長探 測器40，其中梳狀濾波探測器20具有雙孔光纖準直器21、法布里-珀羅標準具31以及第 一光電探測器36，雙孔光纖準直器21具有輸入光纖26以及輸出光纖27，輸出光纖27為彎 曲半徑小于10毫米的單模光纖或多模光纖。全波長探測器40具有單孔光纖準直器41以 及第二光電探測器42，這些與第一實施例相同，在此不再贅述。本實施例中，雙孔光纖準直器21具有雙孔毛細管22以及位于雙孔毛細管22 —側 的聚焦透鏡，該聚焦透鏡為平凸透鏡51，即透鏡的一端為平面，另一端為外凸弧面。由圖5 可見，平凸透鏡51靠近雙孔毛細管22 —端為平面，與平面相對的另一端面為弧面。在雙孔 光纖準直器21的內端面25外設有分光器52，本實施例的分光器52與平凸透鏡51分離，且獨立設置在梳狀濾波探測器20內。從輸入光纖26入射的光束L21經過平凸透鏡51后傳播方向發生改變，并入射到 分光器52上，形成反射光束L22以及透射光束L23，反射光束L22經過輸出光纖27后進入 單孔光纖準直器41，并入射至第二光電探測器42中。透射光束L23入射至法布里-珀羅標 準具31后再入射至第一光電探測器36，波長監控器可通過計算兩光電探測器接收光信號 的頻率響應來判斷激光發生器出射的光信號波長是否與預定波長一致。波長監控器第三實施例參見圖6，與第一、第二實施例相同的，本實施例的有梳狀濾波探測器20及全波長 探測器40組成，梳狀濾波探測器20設有雙孔光纖準直器21、分光器62、法布里-珀羅標準 具31以及第一光電探測器36，雙孔光纖準直器21設有一根輸入光纖26以及輸出光纖27， 輸出光纖27為彎曲半徑小于10毫米的單模光纖或多模光纖。全波長探測器40具有單孔 光纖準直器41以及第二光電探測器42。本實施例的雙孔光纖準直器21具有雙孔毛細管22以及位于雙孔毛細管一側作為 聚焦透鏡的雙凸透鏡61，雙凸透鏡61的兩個端面均為外凸弧面，分光器62位于雙凸透光鏡 61的外側。輸入光纖26入射的光束L31經過雙凸透鏡61后以小于5°的入射角度入射至分 光器62上，形成的反射光束L32經輸出光纖27輸出。透射光束L33則經過法布里-珀羅 標準具31后入射至第一光電探測器36。波長監控器第四實施例參見圖7，本實施例由全波長探測器70及梳狀濾波探測器80組成，其中全波長探 測器70具有雙孔光纖準直器71，雙孔光纖準直器71由雙孔毛細管72以及位于雙孔毛細管 72 一端的自聚焦透鏡73組成，自聚焦透鏡73的外端設有分光器78，分光器78為鍍制在自 聚焦透鏡73端面上的分光膜。雙孔光纖準直器71還設有一根輸入光纖76以及一根輸出 光纖77，輸出光纖77為彎曲半徑小于10毫米的單模光纖或多模光纖，輸出光纖77的輸出 端與梳狀濾波探測器80連接。在雙孔光纖準直器71的外端面75外側設有第一光電探測器79，用于接收從分光 器78出射的透射光束。梳狀濾波探測器80具有單孔光纖準直器81，單孔光纖準直器81與輸出光纖77的 輸出端連接。在單孔光纖準直器81的外端設有法布里-珀羅標準具82，法布里-珀羅標準 具82具有第一反射面83以及與第一反射面83相對的第二反射面84，單孔光纖準直器81 位于法布里_珀羅標準具82的第一反射面83外。法布里-珀羅標準具82的第二反射面 84外設有第二光電探測器85，用于接收從法布里-珀羅標準具82出射的光束。從輸入光纖76入射的光束L41經過自聚焦透鏡73后以小于5°的入射角入射至 分光器78，形成反射光束L42以及透射光束L43，反射光束L42入射至輸出光纖77并經過 單孔光纖準直器81后入射至法布里-珀羅標準具82，形成的光束L44入射至第二光電探測 器85中。這樣，第一光電探測器79及第二光電探測器85接收兩束光束后分別形成頻率響 應圖，通過計算兩束光束的頻率響應即可獲得激光發生器輸出光束波長與預定波長之間的 漂移量，并以電信號的形式反饋至激光發生器，從而實現對波長的監控。由上述方案可見，本實施例的波長監控器不使用在對角線上鍍膜的分束器，使波長監控器的加工難度大大降低，從而降低波長監控器的生產成本，有利于波長監控器的批 量生產。同時，作為全波長探測器70與梳狀濾波探測器80的連接光纖77，其彎曲損耗較 小，有利于反射光束L42的傳播。 當然，上述實施例是本實用新型較佳的實施方案，實際應用時還可以有更多的變 化，例如，第四實施例中，可使用平凸透鏡或雙凸透鏡替代自聚焦透鏡作為聚焦透鏡使用， 使用平凸透鏡或雙凸透鏡時，分光器需要與聚焦透鏡分離地獨立設置在全波長探測器內； 或者，使用自聚焦透鏡作為聚焦透鏡時，分光器也是與自聚焦透鏡分離地獨立設置；又或 者，法布里_珀羅標準具選用空氣隙法布里_珀羅標準具或固體腔法布里_珀羅標準具等， 也可以實現本實用新型的目的，這些變化也應該包括在本實用新型權利要求的保護范圍 內。
權利要求梳狀濾波探測器，其特征在于包括雙光纖準直器(21)，其具有一輸入光纖(26)以及輸出光纖(27)，所述輸出光纖(27)為彎曲半徑小于10毫米的單模光纖或多模光纖；所述雙光纖準直器(21)具有一個外端面以及與所述外端面相對的內端面；法布里 珀羅標準具(31)，其位于所述雙光纖準直器(21)的內端面外側，所述法布里 珀羅標準具(31)與所述雙光纖準直器(21)之間設有分光器(28)；所述法布里 珀羅標準具(28)具有相對的第一反射面與第二反射面，所述分光器(28)位于所述第一反射面外側；第一光電探測器(36)，其位于所述法布里 珀羅標準具(31)的第二反射面外側。
2.根據權利要求1所述的梳狀濾波探測器，其特征在于所述雙光纖準直器(21)具有雙孔毛細管(22)及位于所述雙孔毛細管(22) —側的聚 焦透鏡。
3.根據權利要求2所述的梳狀濾波探測器，其特征在于所述聚焦透鏡為自聚焦透鏡(23)。
4.根據權利要求3所述的梳狀濾波探測器，其特征在于所述分光器(28)為鍍制在所述自聚焦透鏡(23)端面上的分光膜。
5.根據權利要求2所述的梳狀濾波探測器，其特征在于所述聚焦透光鏡為平凸透鏡或雙凸透鏡。
6.波長監控器，其特征在于包括梳狀濾波探測器(20)，其具有雙光纖準直器(21)，其具有一輸入光纖(26)以及輸出光纖(27)，所述輸出光纖(27) 為彎曲半徑小于10毫米的單模光纖或多模光纖；所述雙光纖準直器(21)具有一個外端面 以及與所述外端面相對的內端面；法布里-珀羅標準具(31)，其位于所述雙光纖準直器(21)的內端面外側，所述法布 里-珀羅標準具(31)與所述雙光纖準直器(21)之間設有分光器(28)；所述法布里珀羅標 準具(28)具有相對的第一反射面與第二反射面，所述分光器(28)位于所述第一反射面外 側；第一光電探測器(36)，其位于所述法布里-珀羅標準具(31)的第二反射面外側；全波長探測器(40)，其具有單孔光纖準直器(41)以及位于所述單孔光纖準直器(41) 一側的第二光電探測器(42)，所述單孔光纖準直器(41)與所述輸出光纖(27)的輸出端連接。
7.根據權利要求6所述的波長監控器，其特征在于所述雙光纖準直器(21)具有雙孔毛細管(22)及位于所述雙孔毛細管(22) —側的聚 焦透鏡。
8.根據權利要求7所述的波長監控器，其特征在于所述聚焦透鏡為自聚焦透鏡(23)，所述分光器(28)為鍍制在所述自聚焦透鏡(23)端 面上的分光膜。
9.波長監控器，其特征在于包括全波長探測器(70)，其具有雙孔光纖準直器(71)以及位于所述雙孔光纖準直器(71)一側的第一光電探測器(79)，所述雙孔光纖準直器(71)與所述第一光電探測器(79)之間 設有分光器(78)；所述雙孔光纖準直器(71)具有一輸入光纖(76)以及輸出光纖(77)，所 述輸出光纖為彎曲半徑小于10毫米的單模光纖或多模光纖； 梳狀濾波探測器(80)，其具有單孔光纖準直器(81)，其與所述輸出光纖(77)連接，所述單孔光纖準直器(81)具有外 端面及與所述外端面相對的內端面；第二光電探測器(85)，其位于所述單孔光纖準直器(81)內端面的外側，所述第二光電 探測器(85)與所述單孔光纖準直器(81)之間設有法布里-珀羅標準具(82)。
10.根據權利要求9所述的波長監控器，其特征在于所述雙孔光纖準直器(71)具有一自聚焦透鏡(73)，所述分光器(78)為鍍制在所述自 聚焦透鏡(73)端面上的分光膜。
專利摘要本實用新型提供一種梳狀波長探測器及波長監控器，該梳狀波長探測器具有雙光纖準直器、法布里-珀羅標準具以及第一光電探測器，雙光纖準直器具有一輸入光纖以及輸出光纖，輸出光纖為彎曲半徑小于10毫米的單模光纖或多模光纖，且雙光纖準直器具有一個外端面以及與所述外端面相對的內端面，法布里-珀羅標準具位于雙光纖準直器的內端面外側，法布里-珀羅標準具與雙光纖準直器之間設有分光器，法布里-珀羅標準具具有相對的第一反射面與第二反射面，分光器位于第一反射面外側，第一光電探測器位于法布里-珀羅標準具的第二反射面外側。本實用新型能降低工藝加工難度，從而能降低波長監控器的生產成本。
文檔編號H04B10/08GK201653556SQ201020300730
公開日2010年11月24日 申請日期2010年1月15日 優先權日2010年1月15日
發明者趙澤雄, 魏晶 申請人:珠海保稅區光聯通訊技術有限公司