专利名称：波分复用／解复用器的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于一种波分复用/解复用器，尤指一种应用于光通信的波分复用/解复用器。
背景技术：
由于光纤通信发展迅速，随着传输容量需求的提升(如传输视频影像等)，系统直接要求最大利用光纤的频宽。光波分复用系统是最大利用光纤频宽的有效方案之一，构成波分复用系统的波分复用/解复用器能将多个波长的光信号复合至一根光纤中传输，也可以将一根光纤中的多个波长光信号分离至多根光纤。
一种现有的波分复用/解复用器如图1所示，该波分复用/解复用器包括第一准直装置10′、第二准直装置20′、滤波片30′及套管50′。第一准直装置10′包括光纤111′和112′、双光纤插针12′、自聚焦透镜(Graded Index Lens，GRIN Lens)13′、石英套管14′以及金属套管15′，该光纤111′和112′用于输入/输出光信号。该双光纤插针12′大致呈圆柱状以便于与自聚焦透镜13′对准固定，其内部具有一通孔121′用于收容固持光纤111′和112′，该通孔121′端部设有一锥形开口123′以便于光纤111′和112′插入。该自聚焦透镜13′是一种折射率沿径向渐变的光学透镜，节距一般为0.23或0.25，其对准双光纤插针12′并与双光纤插针12′一并固设于石英套管14′中；该金属套管15′套封于石英套管14′的外部以增强第一光纤准直装置10′的机械强度且便于与套管50′焊接。为增加回波损耗，双光纤插针12′和自聚焦透镜13′的相对端面(未标示)均磨成一特定角度(通常为6至8度)，并于该等端面镀抗反射膜，以提高波分复用/解复用器的整体性能。第二准直装置20′包括光纤21′、单光纤插针22′、自聚焦透镜23′、石英套管24′以及金属套管25′，其结构与第一准直装置10′基本相似。该滤波片30′是由环氧树脂粘贴于第一准直装置10′的自聚焦透镜13′的端面，它仅允许特定波长的光信号通过且反射其它波长的光信号。该套管50′收容固持该第一准直装置10′和第二准直装置20′，它是由金属材料制成，内径略大于第一准直装置10′和第二准直装置20′的金属套管15′和25′的外径，在套管50′内调整第一准直装置10′和第二准直装置20′的相对位置后通过焊孔51′焊接固定于套管50′。
复合光信号自光纤111′输入至该波分复用/解复用器，经自聚焦透镜13′准直至滤波片30′，特定波长的光信号通过滤波片30′，自光纤21′输出，其它波长的光信号被滤波片30′反射并经自聚焦透镜13′聚焦至光纤112′输出，实现分波。相反，特定波长的光信号自光纤21′和112′输入可复合至光纤111′输出，实现合波。
但是该波分复用/解复用器使用自聚焦透镜准直(聚焦)输入(输出)光信号，因自聚焦透镜通常采用离子扩散等方法制成，其将玻璃基体置于高温熔盐中，通过熔盐中的离子取代玻璃中的不同离子而改变基体的折射率，再对基体进行切割、端面研磨加工等。所以它的外形精度不高，工序复杂，生产周期长，进而使得波分复用/解复用器成本较高，且离子扩散过程中使用一些有毒的化学材料，容易产生环境污染，生产过程亦容易对操作人员的身体产生伤害。此外，为提高波分复用/解复用器的整体性能，光学组件的表面经常需镀覆抗反射物质，因为自聚焦透镜的径向折射率不等，各点反射率不一致，增大镀膜难度。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种加工简单、精度高且成本低的波分复用/解复用器。
本实用新型采用如下技术方案实现上述目的，提供一种波分复用/解复用器包括第一准直装置、第二准直装置、滤波元件及连接套管。该第一准直装置包括二光纤、一双光纤插针及一模铸透镜(Molding Lens)，该双光纤插针用于收容固持该二光纤，该模铸透镜通过铸造成型，用于准直输入光信号或聚焦输出光信号。该第二准直装置包括一光纤、一单光纤插针及一模铸透镜，该单光纤插针用于收容固持该光纤，该模铸透镜通过铸造成型，用于准直输入光信号或聚焦输出光信号。该滤波元件位于第一准直装置与第二准直装置之间，它与第一准直装置的模铸透镜相对固定。该连接套管用于把该滤波元件固定于第一准直装置的模铸透镜。
与现有波分复用/解复用器相比较，本实用新型采用模铸透镜来准直输入光信号或聚焦输出光信号，因其端面无需研磨加工，使得其制造工序较简单，生产周期短，成本较低，另外，该模铸透镜折射率恒定，无需采用离子扩散等化学方法，更不需有毒的化学材料，有利于环保和工作人员的健康。
图1是现有波分复用/解复用器的剖面图。
图2是本实用新型波分复用/解复用器第一实施例的剖面图。
图3是本实用新型波分复用/解复用器第一实施例的模铸透镜的剖面图。
图4是本实用新型波分复用/解复用器第一实施例模铸透镜与光纤插针和滤波元件的配合示意图。
图5是本实用新型波分复用/解复用器第一实施例部分复用装置的光路示意图。
图6是本实用新型波分复用/解复用器第二实施例的模铸透镜的剖面图。
图7是本实用新型波分复用/解复用器第三实施例的模铸透镜的剖面图。
具体实施方式请参阅图2，该波分复用/解复用器包括第一准直装置10、第二准直装置20、滤波元件30、连接套管40及金属套管50。
请配合参阅图3和图4，第一准直装置10包括光纤111和112、一双光纤插针12、一模铸透镜13、一内套管14及一外套管15。
光纤111和112分别用于输入、输出光信号至该波分复用/解复用器，该双光纤插针12大致呈圆柱状，一般采用陶瓷或石英材料等与光纤热膨胀系数相当的材料制成，其中心开设一通孔121用于固持收容光纤111和112，该通孔121的一端设有一锥形开口123，光纤111和112通过该锥形开口123插入光纤插针12并由环氧树脂粘贴固定，在光纤111和112插入后，把相对于该锥形开口123的另一端面122研磨成一6至8度的斜面并镀覆抗反射物质以提高波分复用/解复用器的整体性能。
模铸透镜13包括二端面，其中一端面为一非球曲面131，该曲面131的各点具有特定的曲率半径，通过该曲面131可将该透镜焦面(未标示)上一点发出的光信号准直为平行光，也可以将特定方向的平行光信号聚焦至焦面的特定位置，与其相对的另一端面为一6至8度的斜面132，用于提高该波分复用/解复用器的回波损耗。曲面131的底面直径略小于模铸透镜13的直径，其间形成一台阶133，该模铸透镜13的曲面131、斜面132及台阶133是由单一透明材料一体模铸成型，该材料可为玻璃或塑料等。
内套管14固持双光纤插针12，它的内径与双光纤插针12的外径相等，一般由陶瓷或石英材料制造，热膨胀系数与双光纤插针12相当，以保证该波分复用/解复用器具较高的环境稳定性。外套管15内径与内套管14的外径相等，一般以金属材料制成，其套封于内套管14的外侧并由环氧树脂(图未示)固定，其收容保护第一光纤准直装置10且便于与金属套管50焊接固定。
第二准直装置20包括一光纤21、一单光纤插针22、一模铸透镜23、一内套管24及一外套管25。它的结构与第一准直装置10基本相同，但是它采用单光纤插针22，并且该内套管24与外套管25长度相等。
滤波元件30位于第一准直装置10与第二准直装置20之间，其允许特定波长的光信号通过而反射其它波长的光信号，可为多层介质薄膜型滤波片、绕射光栅等。
连接套管40是用于把滤波元件30安装固定于模铸透镜13，大致为一中空管体，一般由与模铸透镜13和滤波元件30的膨胀系数相近的石英或玻璃等材料制造。该连接套管40包括一第一端部41和第二端部42，该第一端部41的内径略大于模铸透镜13的曲面131的直径，该第二端部42的内径与模铸透镜13的底面直径相等。滤波元件30粘贴于该连接套管40的第一端部41，将该第二端部42与模铸透镜13的台阶133相套接，从而固定滤波元件30与第一准直装置10的相对位置。
该金属套管50两端具有多个焊接孔51，其收容第一准直装置10、第二准直装置20、固定于第一准直装置10的滤波元件30及连接套管40。该金属套管50的内径略大于第一准直装置10和第二准直装置20的外套管15与25的外径，以便于把该第一准直装置10与第二准直装置20调节至最佳相对位置。通过多个焊接孔51可将第一准直装置10和第二准直装置20焊接于金属套管50内部。
请参阅图5，经由光纤112输入的复合光信号经模铸透镜13准直至滤波元件30，滤波元件30允许特定波长的光信号通过，其它波长的光信号被滤波元件30反射。通过滤波元件30的光信号由模铸透镜23聚焦至光纤21输出，反射的光信号经模铸透镜13聚焦至光纤111，实现其分波功能。特定波长的光信号从光纤21输入，通过滤波元件30后进入光纤112，非特定波长的光信号自光纤111输入，经滤波元件反射后也进入光纤112，实现其合波功能。合理选择滤波元件30的通带波长和输入/输出光纤即可实现任意波长的分波和合波。
本实用新型波分复用/解复用器采用的模铸透镜13与23是通过铸造成型，其外形精度及产品一致性比业界常用的自聚焦透镜和其它通过机械加工的光学透镜高，一般可达μm级，同时，它的端面无需研磨加工，使得其制造工序较简单，生产周期短，成本较低。模具设计完成后，易实现高效率的大规模量产，有利于进一步降低成本。另外，本实用新型所采用的模铸透镜13与23的折射率恒定，无需采用离子扩散等化学方法，更不需有毒的化学材料，有利于环保和工作人员的健康。
本实用新型波分复用/解复用器第二实施例与第一实施例结构基本相同，但是第一准直装置所采用的模铸透镜的外形不同。请参阅图6，第二实施例的模铸透镜63同样包括曲面631与斜面632，但曲面631的边缘延伸出一安装环633，该安装环633的端面634为一环面且凸伸出曲面631中心一定距离，以便于在安装环633上直接粘贴滤波元件30，而无需第一实施例波分复用/解复用器的连接套管40(参照图2)。该模铸透镜63的曲面631、斜面632、安装环633和其端面634是由单一材料一体模铸成型。
本实用新型波分复用/解复用器第三实施例与第二实施例结构基本相同，但是第一准直装置所采用的模铸透镜的外形不同。请参阅图7，第三实施例的模铸透镜73同样包括曲面731与斜面732和安装环733，并且根据滤波元件和安装环的尺寸可以将滤波元件置于安装环733的端面或置于安装环733内。然而斜面732的边缘向外延伸出套管734，该套管734用于安装配合光纤插针(图未示)。该模铸透镜73的曲面731、斜面732、安装环733和套管734是由单一材料一体模铸成型。
权利要求1.一种波分复用/解复用器，其包括一第一准直装置、一第二准直装置及一滤波元件，该第一准直装置包括二光纤和一光纤插针，该光纤插针用于收容固持该二光纤，该第二准直装置包括一光纤和一光纤插针，该光纤插针用于收容固持该光纤，该滤波元件位于第一准直装置与第二准直装置之间，其特征在于该第一准直装置和第二准直装置分别包括一模铸透镜，该模铸透镜用于准直输入光信号或聚焦输出光信号，该滤波元件与第一准直装置的模铸透镜相对固定。
2.如权利要求1所述的波分复用/解复用器，其特征在于该第一准直装置和第二准直装置的模铸透镜均包括至少一曲面，该曲面为一非球曲面，其各点具特定的曲率半径。
3.如权利要求1所述的波分复用/解复用器，其特征在于该波分复用/解复用器进一步包括一连接套管，其是固定连接滤波元件于第一准直装置上。
4.如权利要求2所述的波分复用/解复用器，其特征在于该第一准直装置的曲面的边缘进一步延伸一安装环，且该安装环具有一环面，该环面凸伸出曲面中心一定距离以便于安装滤波元件。
5.如权利要求4所述的波分复用/解复用器，其特征在于该安装环是与模铸透镜一体成型。
6.如权利要求1所述的波分复用/解复用器，其特征在于该第一准直装置和第二准直装置的模铸透镜均包括一倾角约为6至8度斜面，该斜面的边缘向外延伸出一套管用于安装配合光纤插针。
7.如权利要求6所述的波分复用/解复用器，其特征在于该套管是与模铸透镜一体铸造成型。
8.如权利要求7所述的波分复用/解复用器，其特征在于该模铸透镜进一步包括一安装环，它是与该模铸透镜一体铸造成型用于安装滤波元件。
9.如权利要求1所述的波分复用/解复用器，其特征在于该第一准直装置进一步包括一内套管，用于收容固持第一准直装置的光纤插针，该第二准直装置进一步包括一内套管，用于对准固定第二准直装置的单光纤插针和模铸透镜。
10.如权利要求9所述的波分复用/解复用器，其特征在于该第一准直装置和第二准直装置进一步包括一外套管，其均是由金属材料制成。
11.如权利要求1所述的波分复用/解复用器，其特征在于该波分复用/解复用器进一步包括一金属套管用于收容固定第一准直装置和第二准直装置，其两端具有多个通孔，通过该多个通孔将第一准直装置和第二准直装置焊接固定于该金属套管内。
专利摘要一种波分复用/解复用器包括第一准直装置、第二准直装置、滤波元件及一连接套管。该第一准直装置包括二光纤、一双光纤插针及一模铸透镜，该双光纤插针用于收容固持该二光纤，该模铸透镜通过铸造成型，用于准直输入光信号或聚焦输出光信号。该第二准直装置包括一光纤、一单光纤插针和一模铸透镜，该单光纤插针用于收容固持该光纤，该模铸透镜通过铸造成型，用于准直输入光信号或聚焦输出光信号。该滤波元件位于第一准直装置与第二准直装置之间，其与第一准直装置的模铸透镜相对固定。该连接套管用于将滤波元件固定于第一准直装置的模铸透镜。
文档编号H04B10/12GK2523121SQ0222544
公开日2002年11月27日 申请日期2002年1月26日 优先权日2002年1月26日
发明者周明宝, 杨志合, 刘庆 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司