專利名稱：一種波分復用器件的制作方法
技術領域：
本實用新型屬光纖通信技術領域，涉及一種實現光波分復用通信的分波和合波器件。
波分復用器件是實現波分復用通信的關鍵器件，它將不同波長的攜帶信息的光從多根光纖匯合到一根光纖中或從一根光纖分離到多根光纖中。制造波分復用器件的方法很多，其中利用光柵對不同波長進行衍射分光原理的光柵型波分復用器件是已商品化的高密度波分復用器件中極具競爭力的一類器件，這類器件為了降低插入損耗均采用閃耀光柵作為分光器件。閃耀光柵可以采用機械方法制造，也可以采用蝕刻方法制造，但由于需要嚴格的角度控制，制造成品率低，成本高。
本實用新型的目的是提出一種利用二元光學器件制造光柵型波分復用器件的結構，它以二元光學衍射器件替代傳統的閃耀光柵分光器件以回避閃耀光柵制造中的困難，從而提高制造成品率，降低光柵型波分復用器件的成本。
本實用新型由光纖F1、準直透鏡L1、透射式二元光學衍射器件BOE1或反射式二元光學衍射器件BOE2、透鏡L2、透鏡L3和帶有尾纖F2的自聚焦透鏡陣列部件A1構成。光纖F1的中心軸線與準直透鏡L1的光軸重合，并且其出射端面位于準直透鏡L1的焦點處；準直透鏡L1與透鏡L2之間配置一二元光學衍射器件；透鏡L2和透鏡L3焦點重合、光軸重合構成望遠系統，對由二元光學衍射器件衍射出的光束進行光束口徑變換；經過透鏡L3的不同波長的光經一定的自由空間傳播后，將在空間分離，分別進入部件A1的不同通道中，每個通道中自聚焦透鏡將空間中一束平行光引入到與其相連的尾纖F2中。
圖1是透射式二元光學波分復用器件結構原理圖。
圖2是反射式二元光學波分復用器件結構原理圖。
圖3為一4臺階二元光學衍射器件的局部結構。
參照圖1，本實用新型的透射式二元光學波分復用器件由光纖F1、準直透鏡L1、透射式二元光學衍射器件BOE1、透鏡L2、透鏡L3和帶有尾纖F2的自聚焦透鏡陣列部件A1構成。光纖F1的中心軸線與準直透鏡L1的光軸重合，并且其出射端面位于準直透鏡L1的焦點處準直透鏡L1后放置透射式二元光學衍射器件BOE1，使透射式二元光學衍射器件BOE1的法線與準直透鏡L1的光軸重合；緊貼透射式二元光學衍射器件BOE1在其后放置透鏡L2，再放置透鏡L3，使透鏡L2和透鏡L3焦點重合、光軸重合；再在透鏡L3后不同波長的光彼此分離之處放置帶有尾纖F2的自聚焦透鏡陣列部件A1，使部件A1中各自聚焦透鏡的端面應基本與光束垂直。在上述結構中，由光纖F1輸出的多個波長的光信號經透鏡L1準直后由二元光學衍射器件BOE1將不同波長的光以不同的傳播方向分光。透鏡L1和二元光學衍射器件BOE1的口徑由波分復用器件的信道間距要求決定。由透鏡L2和L3組成的望遠系統對由二元光學衍射器件BOE1衍射出的光束進行光束口徑變換。經過一定的自由空間傳播后，不同方向傳播的不同波長的光將在空間分離，分別進入部件A1的不同通道中，每個自聚焦透鏡將空間中一束平行光引入到與其相連的一根光纖中。利用該器件即可將在一根光纖中傳播的不同波長信號，饋送到不同的光纖中，實現光的分波，反向使用即可實現光的合波。
參照圖2，本實用新型的反射式波分復用器件由光纖F1、準直透鏡L1、反射式二元光學衍射器件BOE2、透鏡L2、透鏡L3組成的望遠系統和帶有尾纖F2的自聚焦透鏡陣列部件A1構成。光纖F1的中心軸線與準直透鏡L1的光軸重合，并且其出射端面位于準直透鏡L1的焦點處；透鏡L2和透鏡L3焦點重合、光軸重合構成望遠系統；透鏡L1的光軸、透鏡L2的光軸與反射式二元光學衍射器件BOE2之間的夾角由具體的設計參數決定；再在透鏡L3后不同波長的光彼此分離之處放置帶有尾纖F2的自聚焦透鏡陣列部件A1，使部件A1中各自聚焦透鏡的端面應基本與光束垂直。在上述結構中，由光纖F1輸出的多個波長的光信號經透鏡L1準直后由反射式二元光學衍射器件BOE2將不同波長的光以不同的傳播方向分光。由透鏡L2和L3組成的望遠系統對由反射式二元光學衍射器件BOE2衍射出的光束進行光束口徑變換。經過一定的自由空間傳播后，不同方向傳播的不同波長的光將在空間分離，分別進入部件A1的不同通道中，每個自聚焦透鏡將空間中一束平行光引入到與其相連的一根光纖中。利用該器件即可將在一根光纖中傳播的不同波長信號，饋送到不同的光纖中，實現光的分波，反向使用即可實現光的合波。
參照圖3，在二元光學波分復用器件中，透射式二元光學衍射器件BOE1或反射式二元光學衍射器件BOE2為一臺階數為2n的周期型臺階光柵，n為整數。通過控制周期和臺階高度，可以控制閃耀波長。在反射式利用中，反射式二元光學衍射器件BOE2表面鍍有一層反射膜。二元光學衍射器件是由半導體光刻工藝制造的，便于大批量生產，成品率高，成本低。
本實用新型采用的二元光學衍射器件是光刻工藝制造的，制造中需控制器件中臺階的寬度和深度，目前專用于制造二元光學器件的光刻工藝已成熟，二元光學衍射器件便于大量生產，成本低。利用本實用新型研制的波分復用器件的信道間隔可以達到ITU-T推薦的波分復用最小間隔100GHz，可以制造出與傳統的以閃耀光柵為基礎的波分復用器件技術水平相當的器件，制造難度及成本要低些。
實施例根據上述結構，我們研制了一種反射式二元光學波分復用器件和一種透射式二元光學波分復用器件。
反射式二元光學波分復用器件的技術指標為信道數8；信道間距200G；信道寬度40G；信道串擾-28dB；插入損耗6.5dB；信道中心波長分別為1548.51nm、1550.12nm、1551.72nm、1553.33nm、1554.94nm、1556.55nm、1558.17nm、1559.79nm。該器件中各部件的參數為透鏡L1和L2的焦距為108mm，透鏡L3的焦距為5mm，自聚焦透鏡陣列中自聚焦透鏡的焦距為4mm。二元光學衍射器件的參數為臺階數4；周期8μm；臺階高度248nm；光波的入射角為30°，出射角為45°。
透射式二元光學波分復用器件的技術指標為信道數16；信道間距100G；信道寬度20G；信道串擾-25dB；插入損耗6.8dB；信道中心波長分別為1548.51nm、1549.32nm、1550.12nm、1550.92、1551.72nm、1552.52、1553.33nm、1554.13nm、1554.94nm、1555.75nm、1556.55nm、1557.36nm、1558.17nm、1558.98nm、1559.79nm、1560.61nm。該器件中各部件的參數為透鏡L1和L2的焦距為108mm，透鏡L3的焦距為5mm，自聚焦透鏡陣列中自聚焦透鏡的焦距為4mm。二元光學衍射器件的參數為臺階數4；周期8μm；臺階高度839nm。
權利要求1.一種波分復用器件，由光纖(F1)、準直透鏡(L1)、透鏡(L2)、透鏡(L3)和帶有尾纖(F2)的自聚焦透鏡陣列部件(A1)構成，本實用新型的特征是，光纖(F1)的中心軸線與準直透鏡(L1)的光軸重合，并且其出射端面位于準直透鏡(L1)的焦點處，準直透鏡(L1)與透鏡(L2)之間配置一二元光學衍射器件，透鏡(L2)和透鏡(L3)焦點重合、光軸重合構成望遠系統，透鏡(L3)后不同波長的光彼此分離之處放置帶有尾纖(F2)的自聚焦透鏡陣列部件(A1)。
2.根據權利要求1所述的波分復用器件，其特征在于，所說的二元光學衍射器件為透射式結構，其法線與準直透鏡(L1)的光軸重合。
3.根據權利要求1所述的波分復用器件，其特征在于，所說的二元光學衍射器件為反射式結構，與透鏡(L2)的光軸成一夾角布置。
4.根據權利要求1、3所述的波分復用器件，其特征在于，所說的反射式二元光學衍射器件為一臺階數為2n的周期型臺階光柵(n為整數)，其表面鍍有一層反射膜。
專利摘要一種實現光波分復用通信的分波和合波器件,由光纖(F1)、準直透鏡(L1)、二元光學衍射器件、透鏡(L2)、透鏡(L3)和帶有尾纖(F2)的自聚焦透鏡陣列部件(A1)構成,回避了現有技術中閃耀光柵制造的困難,從而提高了制造成品率,降低了制造成本。
文檔編號H04J14/02GK2340129SQ98233030
公開日1999年9月22日 申請日期1998年9月23日 優先權日1998年9月23日
發明者方強, 鞏稼民, 梁猛 申請人:西安郵電學院