一种单纤四向组件的波分复用滤光棱镜的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种单纤四向组件的波分复用滤光棱镜，其具有复合结构；所述复合结构包括用于透射四信号光的第一面，用于反射第一信号光与第二信号光且透射第三信号光与第四信号光的第二面，用于反射第一信号光与透射第二信号光的第三面，用于透射第一信号光的第四面，用于反射第三信号光与透射第四信号光的第五面，用于透射第三信号光的第六面，以及用于透射第四信号光的第七面。本发明解决了相邻波长的干扰和无法分开的困难，使得密集波长的单纤四向收发模块组件得以实现和有效使用，同时还实现了光器件超小型化。
【专利说明】
一种单纤四向组件的波分复用滤光棱镜
技术领域
[0001]本发明涉及单纤四向组件，尤其涉及的是，一种单纤四向组件的波分复用滤光棱
Ho
【背景技术】
[0002]随着光纤网络的应用越来越普及，尤其是世界各地光纤接入(FTTH，FiberToTheHome)项目逐步实施，以及点对点的数据传输，特别是三网合一的推进，和光纤到户网络从EPON和GPON升级到下一代光纤到户网络(XGP0N)，出现混合组网的情况，市场上对于单纤四向组件的需求也越来越大，尤其是某两个波长间隔很窄的单纤四向组件。例如，随着高带宽业务的蓬勃发展，众多运营商纷纷选择GPON向XG-PONl的升级改造，以应对越来越紧迫的带宽压力。传统的升级方案为外置合波提速方案，即采用外部合波器件，通过此外部合波器件将GPON和XG-PONl的光信号合波到同一个ODN网络中。但外置合波提速方案需要新增多个设备，导致升级方案存在建设成本高，占用机房空间大，光纤布线复杂，运营维护难等系列问题。为了解决上述的难题，就需要把GPON和XG-PONl的光收发模块集成在同一模块中。
[0003]最简单结构的单纤四向光收发模块组件的原理简介如下，第一光信号λ1(λ1同时指代第一光信号的波长，以下λ2、λ3、λ4的表示同此规则)和第二光信号λ2通过光纤由公共端进入光学组件，在光学组件中，第一滤光片与光路呈45度角，第一光信号λ?经过第一滤光片，第一光信号λ?发生90度反射后由第一接收端接收;第二光信号λ2依次经第一滤光片透射、第二滤光片反射后由第二接收端接收。第一接收端和第二接收端可以为一种光探测器，用于光电转换，使光信号转化为电信号。第一发射端和第二发射端可采用激光二极管，第一发射端发出的第三光信号λ3依次经第三滤光片透射、第二滤光片透射和第一滤光片透射后由公共端接收，第二发射端发出的第四光信号λ4依次经过第三滤光片反射、第二滤光片透射和第一滤光片透射后由公共端接收。在上述的现有结构中，光信号入射第一滤波片、第二滤光片和第三滤光片的角度约是45度，在采用此类较大入射角度的前提下，要实现不同波长的透射和反射，收发的四个光信号的波长就必需要有足够宽的间隔，否则就会导致透射波长信号或者反射波长信号无法有效分开。如当公共端发出的第一光信号λ?和第二光信号λ2的波长相隔很近时，第一滤光片和第二滤光片就无法将这两个相邻波长有效的分开。当然在这种应用要求中，把传输的光信号转变为平行光束，可以将四个光信号有效的分开，但是这样的成本很高。另一方面，上述结构中公共端和第二发射端之间的间距较大，不利于器件的小型化。
[0004]申请号为201510821338.8的中国专利，其名称为单纤四向组件及其滤光片配置方法，公开了一种单纤四向组件的滤光片配置方法，所述单纤四向组件包括多个滤光片，所述单纤四向组件传输的信号中包括第一光信号和第二光信号，当所述第一光信号和所述第二光信号的波长差< 20nm，则仅用于透射所述第一光信号以及反射所述第二光信号的滤光片采用小角度滤光片。并且该发明还公开了一种单纤四向组件，通过针对不同的波长间隔的光信号设置不同类型的滤光片，解决了相邻波长的干扰和无法有效分开的困难，使得密集波长的单纤四向收发模块组件得以实现和有效使用，同时还使光信号的传输具有更短的光程，从而获得了较高的耦合效率，利于器件小型化，有效降低了成本。
[0005]但是，该专利具有致命缺陷:滤波片分开设置，组装工艺复杂，角度不好控制，生产成本高，而且难以做到小型化。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种新的单纤四向组件的波分复用滤光棱镜。
[0007]本发明的技术方案如下:一种单纤四向组件的波分复用滤光棱镜，其具有复合结构;所述复合结构包括用于透射四信号光的第一面，用于反射第一信号光与第二信号光且透射第三信号光与第四信号光的第二面，用于反射第一信号光与透射第二信号光的第三面，用于透射第一信号光的第四面，用于反射第三信号光与透射第四信号光的第五面，用于透射第三信号光的第六面，以及用于透射第四信号光的第七面。
[0008]优选的，第一信号光、第二信号光、第三信号光以及第四信号光的波长顺序增大。
[0009]优选的，第一信号光、第二信号光、第三信号光以及第四信号光的波长顺序缩小。
[0010]优选的，第一面还用于接收源于光纤的第一信号光与第二信号光。
[0011]优选的，第五面还用于使第三信号光与第四信号光合波。
[0012]优选的，所述复合结构为复合分光棱镜。
[0013]优选的，所述复合分光棱镜包括若干个棱镜。
[0014]优选的，所述复合分光棱镜至少包括若干个三棱镜。
[0015]优选的，所述复合分光棱镜由若干个棱镜组成。
[0016]优选的，所述复合分光棱镜由若干个三棱镜组成。
[0017]采用上述方案，本发明通过设计复合结构，解决了相邻波长的干扰和无法分开的困难，使得密集波长的单纤四向收发模块组件得以实现和有效使用，同时还实现了光器件超小型化，工艺简单化，有效地大幅度减低了成本，一举解决了 GPON网络向XG-PONl的升级过程中带来的升级成本高、机房占用大、光纤布线复杂及运营维护难等一系列问题。
【附图说明】
[0018]图1是本发明一实施例的不意图。
[0019]图2是本发明又一实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明，下面的实施例可以组合使用，并且，本发明可利用各种形式来实现，不限于本说明书所描述各个具体的实施例，提供这些实施例的目的是对本发明的公开内容更加透彻全面地便于理解。进一步需要说明的是，当某一结构固定于另一个结构，包括将该结构直接或间接固定于该另一个结构，或者将该结构通过一个或多个其它中间结构固定于该另一个结构。当一个结构连接另一个结构，包括将该结构直接或间接连接到该另一个结构，或者将该结构通过一个或多个其它中间结构连接到该另一个结构。并且，所述的“和/或”包括了 “和”与“或”两种可能的实施例。
[0021]本发明的一个例子是，一种单纤四向组件的波分复用滤光棱镜，其具有复合结构；单纤四向光组件的波分复用滤光棱镜就是将GPON和XG-PONl合成同一光模块的核心光组件，非常重要且关键。所述复合结构包括用于透射四信号光的第一面，用于反射第一信号光与第二信号光且透射第三信号光与第四信号光的第二面，用于反射第一信号光与透射第二信号光的第三面，用于透射第一信号光的第四面，用于反射第三信号光与透射第四信号光的第五面，用于透射第三信号光的第六面，以及用于透射第四信号光的第七面。例如，所述复合结构为若干棱镜组合体，整体具有至少七个面，其中，每个面可以是棱镜的某一面，即单一面，也可以是一个复合面，例如为某一棱镜与另一棱镜的相贴合面，即包括有两个贴合在一起的表面，整体形成一个面;复合面的两个贴合在一起的表面紧密接触，整体为一个透射面或者反射面。例如，第一面至第七面中，选自单一面或复合面;优选的，第二面及第五面为复合面;其余各面为单一面，即第一面、第三面、第四面、第六面及第七面为单一面;例如，所述面，包括表面，均为棱镜的侧面。例如，所述复合结构为四个形状相同的三棱镜贴合形成的所述复合分光棱镜，其具有6个外表面以及3个内表面，每一内表面均包括有两个贴合在一起的表面。为了增强对第一信号光及第二信号光的分光作用，优选的，所述复合结构设置用于透射第一信号光且反射第二信号光的第四面。为了便于使得波长相近的两信号光分开，优选的，用于反射第一信号光的第三面，其相对于第一信号光的反射角不大于12度，优选的，该反射角小于12度，例如，如图1所示，第一信号光λ?在第三面S3的反射角Θ不大于12度，这样，可以把波长间隔不大于1nm的两信号光分开，反向操作的话，还可以将这两信号光合并，从而能够应用于单纤四向组件，使得密集波长的单纤四向收发模块组件得以实现和有效使用。
[0022]优选的，第一信号光、第二信号光、第三信号光以及第四信号光的波长顺序增大；例如，第一信号光、第二信号光、第三信号光以及第四信号光的波长顺序增大且形成一个等差数列，优选的，所述等差数列的差值小于1纳米；例如该差值为I nm、2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm或8nm。或者，第一信号光、第二信号光、第三信号光以及第四信号光的波长顺序缩小；例如，第一信号光、第二信号光、第三信号光以及第四信号光的波长顺序缩小且形成一个等差数列，优选的，所述等差数列的差值小于1纳米；例如该差值为I nm、2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm或8nm。例如，各信号光之间的波长差值小于10纳米。优选的，| λ2_λ1 |小于10nm，S卩λ2-λ1的绝对值小于10纳米。优选的，任意两信号光之间的波长差值小于10纳米，也就是说，任意两信号光之间的波长差值的绝对值小于10纳米;例如，第一信号光、第二信号光、第三信号光以及第四信号光的波长顺序增大且形成一个等差数列，所述等差数列的差值小于2.5nm;又如，第一信号光、第二信号光、第三信号光以及第四信号光的波长顺序缩小且形成一个等差数列，所述等差数列的差值小于2.5nm。
[0023]优选的，第一面还用于接收源于光纤的第一信号光与第二信号光。优选的，第五面还用于使第三信号光与第四信号光合波。例如，第三信号光与第四信号光在第五面合波后直接从第一面透射;优选的，第三信号光与第四信号光在第五面合波后至少经过一中间面，然后从第一面透射;例如，如图1所示，第三信号光λ3与第四信号光λ4在第五面S5合波后经过第二面S2，然后从第一面SI透射，例如发射到光纤100;又如，如图2所示，第三信号光λ3与第四信号光λ4在第五面S5合波后经过第二面S2，在经过一中间面，然后从第一面SI透射，例如发射到光纤100。
[0024]优选的，所述复合结构为复合分光棱镜。优选的，所述复合分光棱镜包括若干个棱镜。例如，所述复合分光棱镜至少包括若干个三棱镜;又如，所述复合分光棱镜为若干个三棱镜与至少一个N棱镜的组合，其中N为4、5或6 ;或者，所述复合分光棱镜由若干个棱镜组成。优选的，所述复合分光棱镜由若干个三棱镜组成，又如，所述复合分光棱镜由若干个三棱镜与至少一个N棱镜组成，其中N为4、5或6。例如，如图1所不，所述复合分光棱镜为两个三棱镜与一个五棱镜的组合；又如，如图2所不，所述复合分光棱镜为四个三棱镜的组合。又如，所述复合分光棱镜由若干个棱镜相互贴合组成。又如，所述复合分光棱镜由若干个棱镜相互胶粘贴合组成。
[0025]为了便于生产制造波分复用滤光棱镜，例如，所述复合结构的第二面设置反射第一信号光与第二信号光且透射第三信号光与第四信号光的滤波膜;所述复合结构的第三面设置反射第一信号光与透射第二信号光的滤波膜;所述复合结构的第五面设置反射第三信号光与透射第四信号光的滤波膜;优选的，所述复合结构的第一面设置透射第一信号光至第四信号光的增透膜;优选的，所述复合结构的第四面设置透射第一信号光的增透膜;优选的，所述复合结构的第六面设置透射第三信号光的增透膜;优选的，所述复合结构的第七面设置透射第四信号光的增透膜。一个例子是，所述复合结构的第一面设置透射第一信号光至第四信号光的增透膜;所述复合结构的第二面设置反射第一信号光与第二信号光且透射第三信号光与第四信号光的滤波膜;所述复合结构的第三面设置反射第一信号光与透射第二信号光的滤波膜;所述复合结构的第四面设置透射第一信号光的增透膜;所述复合结构的第五面设置反射第三信号光与透射第四信号光的滤波膜;所述复合结构的第六面设置透射第三信号光的增透膜;所述复合结构的第七面设置透射第四信号光的增透膜。例如，所述复合结构的第二面设置反射第一信号光与第二信号光且透射第三信号光与第四信号光的高通滤波膜;或者，所述复合结构的第二面设置反射第一信号光与第二信号光且透射第三信号光与第四信号光的低通滤波膜。又如，所述复合结构的第三面设置反射第一信号光与透射第二信号光的高通滤波膜;或者，所述复合结构的第三面设置反射第一信号光与透射第二信号光的低通滤波膜。优选的，所述复合结构的第四面设置透射第一信号光且反射第二信号光的滤波膜;例如，所述复合结构的第四面设置透射第一信号光且反射第二信号光的高通滤波膜;或者，所述复合结构的第四面设置透射第一信号光且反射第二信号光的低通滤波膜。又如，所述复合结构的第五面设置反射第三信号光与透射第四信号光的高通滤波膜;或者，所述复合结构的第五面设置反射第三信号光与透射第四信号光的低通滤波膜。又如，采用粘性透射膜及粘性滤波膜，一次粘合形成所述复合面。
[0026]又如，所述复合分光棱镜由若干个棱镜组成，其镀设若干膜层，例如，所述复合结构的第二面镀设反射第一信号光与第二信号光且透射第三信号光与第四信号光的滤波膜；所述复合结构的第三面镀设反射第一信号光与透射第二信号光的滤波膜;所述复合结构的第五面镀设反射第三信号光与透射第四信号光的滤波膜;优选的，所述复合结构的第一面镀设透射第一信号光至第四信号光的增透膜;优选的，所述复合结构的第四面镀设透射第一信号光的增透膜;优选的，所述复合结构的第六面镀设透射第三信号光的增透膜;优选的，所述复合结构的第七面镀设透射第四信号光的增透膜。一个例子是，所述复合结构的第一面镀设透射第一信号光至第四信号光的增透膜;所述复合结构的第二面镀设反射第一信号光与第二信号光且透射第三信号光与第四信号光的滤波膜;所述复合结构的第三面镀设反射第一信号光与透射第二信号光的滤波膜;所述复合结构的第四面镀设透射第一信号光的增透膜;所述复合结构的第五面镀设反射第三信号光与透射第四信号光的滤波膜;所述复合结构的第六面镀设透射第三信号光的增透膜;所述复合结构的第七面镀设透射第四信号光的增透膜。例如，所述复合结构的第二面镀设反射第一信号光与第二信号光且透射第三信号光与第四信号光的高通滤波膜;或者，所述复合结构的第二面镀设反射第一信号光与第二信号光且透射第三信号光与第四信号光的低通滤波膜。又如，所述复合结构的第三面镀设反射第一信号光与透射第二信号光的高通滤波膜;或者，所述复合结构的第三面镀设反射第一信号光与透射第二信号光的低通滤波膜。优选的，所述复合结构的第四面镀设透射第一信号光且反射第二信号光的滤波膜;例如，所述复合结构的第四面镀设透射第一信号光且反射第二信号光的高通滤波膜;或者，所述复合结构的第四面镀设透射第一信号光且反射第二信号光的低通滤波膜。又如，所述复合结构的第五面镀设反射第三信号光与透射第四信号光的高通滤波膜;或者，所述复合结构的第五面镀设反射第三信号光与透射第四信号光的低通滤波膜。例如，所述复合分光棱镜由多个棱镜粘合而成，在各入光、分光及出光面分别镀上不同的膜，例如，如图1所示，第一面SI镀第一信号光λ??第四信号光λ4透射的增透膜;第二面S2镀第一信号光λ??第二信号光λ2且反射第三信号光λ3?第四信号光λ4透射的高通滤波膜或低通滤波膜;第三面S3镀第一信号光λ?反射且第二信号光λ2透射的高通滤波膜或低通滤波膜;第四面S4镀第一信号光λ?透射的增透膜，或镀第二信号光λ2反射且第一信号光λ?透射的高通滤波膜或低通滤波膜;第五面S5镀第三信号光λ3反射且第四信号光λ4透射的高通滤波膜或低通滤波膜;第六面S6面镀第三信号光λ3透射的增透膜;第七面S7面镀第四信号光λ4透射的增透膜。如图1所示，这样，就实现了单纤四向组件的光路分配，从而能够把GPON和XG-PONl的光收发模块集成在同一模块中。例如，如图1所示，信号激光包括第一信号光X1、第二信号光λ2从光纤100出射，经SI面透射，S2面反射，S3面分波，通过S3面分波使第二信号光λ2透射进入接收器，第一信号光λ?反射后透过S4面进入接收器；激光λ3(第三信号光)从发射器发射，经S6面透射，S5面反射;激光λ4(第四信号光)从发射器发射，经S7面透射，S5面透射;第三信号光λ3、第四信号光λ4经S5面合波，再经S2、SI面透射后进入光纤;至此，第一信号光λ?、第二信号光λ2、第三信号光λ3、第四信号光λ4达到分光和合光的目的。例如，其中λ1>λ2>λ3>λ4或λ1〈λ2〈λ3〈λ4。又如，如图2所示，从光纤100出射的第一信号光λ?及第二信号光λ2经SI面透射后，在SI面所在的三棱镜反射第一信号光λ?经S4面透射，第二信号光λ2经S2面反射后，在S2面所在的三棱镜经S3面透射，第三信号光λ3经S6面透射，S5面反射后，与经S7面透射，S5面透射的第四信号光λ4合波，再经S2、SI面透射后进入光纤。以此类推。又如，如图2所示，所述第二面包括有两个分离面，一个分离面用于反射第一信号光，另一个分离面用于反射第二信号光;也就是说，第二面包括多个面，或者第二面有多个面组成，其整体用于反射第一信号光与第二信号光且透射第三信号光与第四信号光，如图2所示，一个分离面为SI面所在的三棱镜与S3面所在的三棱镜的相贴合面，S卩SI面所在的三棱镜与S3面所在的三棱镜的复合面，用于反射第一信号光且透射第三信号光与第四信号光，另一个分离面为S3面所在的三棱镜与S6面所在的三棱镜的相贴合面，S卩S3面所在的三棱镜与S6面所在的三棱镜的复合面，用于反射第二信号光且透射第三信号光与第四信号光。这样，所述复合结构整体可以形成一个四棱镜，结构规则，应用方便，便于整合其他元素共同设计单纤四向组件，也有利于发射光和接收光。
[0027]需要说明的是，本发明及其各实施例的光路是可逆的，λ1、λ2、λ3、λ4既可以流向接收器，也可以是从发射器射出，应用非常方便。
[0028]为了便于生产制造，且避免镀膜或者有膜区域的光线透射反射被胶水干扰，优选的，在每一所述复合面设置有嵌合部，所述镀膜位置或者设置膜层的位置，与所述嵌合部的位置相异设置;其中，膜层包括增透膜或滤波膜。例如，在所述复合分光棱镜的各棱镜的两端位置处设置若干嵌合部，使得每一所述复合面通过若干嵌合部嵌合设置，无需胶水;或者在嵌合部设置胶水胶粘，使得每一所述复合面通过若干嵌合部嵌合且胶粘设置，以避免所述镀膜位置或者设置膜层的位置被胶水影响。优选的，每一所述嵌合部为自身对称结构，即其能够与另一嵌合部对称嵌合，例如，自身对称结构类似于L字形或者己字形或者部分凹凸形，一对嵌合部能够完整嵌合在一起，形成一个规则形状，例如矩形。优选的，所述嵌合部部分凸出于其所在的棱镜且部分凹入于其所在的棱镜，这样，两个棱镜相互贴合时能够形成一个平整的复合面，结构精巧，制造简单，且具有体积小的特点。
[0029]例如，所述波分复用滤光棱镜，应用于单纤四向组件，所述单纤四向组件传输的信号中包含四信号光，其中两信号光的波长差< 10nm，本发明精心设计，通过精确控制棱镜角度、镀膜等，使光的入射反射角Θ < 12°，从而把波长间隔< 1nm的两光(λ1/λ2)分开或合并。解决了相邻波长的干扰和无法分开的困难，使得密集波长的单纤四向收发模块组件得以实现和有效使用，同时还使器件小型化，工艺简单化，有效地减低了成本。
[0030]进一步地，本发明的实施例还包括，上述各实施例的各技术特征，相互组合形成的单纤四向组件的波分复用滤光棱镜，滤波片整合设计，解决了相邻波长的干扰和无法分开的困难，使得密集波长的单纤四向收发模块组件得以实现和有效使用，同时还实现了光器件超小型化，工艺简单化，有效地大幅度减低了成本，一举解决了 GPON网络向XG-PONl的升级过程中带来的升级成本高、机房占用大、光纤布线复杂及运营维护难等一系列问题。
[0031 ]需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种单纤四向组件的波分复用滤光棱镜，其特征在于，具有复合结构； 所述复合结构包括用于透射四信号光的第一面，用于反射第一信号光与第二信号光且透射第三信号光与第四信号光的第二面，用于反射第一信号光与透射第二信号光的第三面，用于透射第一信号光的第四面，用于反射第三信号光与透射第四信号光的第五面，用于透射第三信号光的第六面，以及用于透射第四信号光的第七面。2.根据权利要求1所述波分复用滤光棱镜，其特征在于，第一信号光、第二信号光、第三信号光以及第四信号光的波长顺序增大。3.根据权利要求1所述波分复用滤光棱镜，其特征在于，第一信号光、第二信号光、第三信号光以及第四信号光的波长顺序缩小。4.根据权利要求1所述波分复用滤光棱镜，其特征在于，第一面还用于接收源于光纤的第一信号光与第二信号光。5.根据权利要求1所述波分复用滤光棱镜，其特征在于，第五面还用于使第三信号光与第四信号光合波。6.根据权利要求1所述波分复用滤光棱镜，其特征在于，所述复合结构为复合分光棱Ho7.根据权利要求6所述波分复用滤光棱镜，其特征在于，所述复合分光棱镜包括若干个棱镜。8.根据权利要求7所述波分复用滤光棱镜，其特征在于，所述复合分光棱镜至少包括若干个三棱镜。9.根据权利要求6所述波分复用滤光棱镜，其特征在于，所述复合分光棱镜由若干个棱镜组成。10.根据权利要求9所述波分复用滤光棱镜，其特征在于，所述复合分光棱镜由若干个三棱镜组成。
【文档编号】G02B6/293GK105824078SQ201610274122
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】莫今瑜, 钟庆源
【申请人】深圳市新波光子技术有限公司