专利名称：光路可纠正的波分复用/解复用器组件的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光通信领域的基本元器件，特别适于DWDM光纤通信网使用。
DWDM光纤通信网需要大量的波分复用/解复用器，目前，大致可分为窄带滤光片型和光珊型两大类。窄带滤光片型可见美国专利4244045，1/1981；5579420，11/1996；5612824，3/1997；5799121，8/1998；和6084994，7/2000。这些专利所描述的系统中的光学元件和结构基本相同，由在光路上依次排列的输入输出双孔光纤插针、第一自聚焦透镜、紧贴于第一自聚焦透镜输出平面的窄带滤光片、第二自聚焦透镜和下载光纤插针组成。由于系统中窄带滤光片的插入和光学元件固有的一定误差，会引起光束传输方向发生一定变化，导致耦合效率降低或器件成品率降低。为此在对系统进行调试过程中，一般可将第二自聚焦透镜和下载光纤插针的光轴相应平移或偏转以获得最佳耦合效率。但窄带滤光片的厚度、平行度、双孔光纤插针的双孔位置和自聚焦透镜都会有一定误差，下载信号光束光轴传输方向的变化是随机的，要达到最佳耦合效率，对系统结构和调整有一定的难度。
本实用新型提出一种光路可纠正的波分复用/解复用器组件，在现有波分复用/解复用器系统中插入光楔对，其目的在于通过简单平移或旋转光楔对中一片光楔，将下载的信号光束传输方向的光轴进行纠正，以保证获得最佳耦合效率。
本实用新型光路可纠正的波分复用/解复用器组件，由在光路上依次排列的输入输出双孔光纤插针、第一自聚焦透镜、紧贴于第一自聚焦透镜输出平面的窄带滤光片、第二自聚焦透镜和下载光纤插针组成，其中第一自聚焦透镜与第二自聚焦透镜完全相同，下载光纤插针中下载光纤位置与输入输出光纤插针中输入、输出光纤位置相对于光轴成完全对称排列，其特征在于所述窄带滤光片和第二自聚焦透镜之间放置一个光楔对，光楔对贴合面与光路垂直，光楔之间可沿贴合面平移或旋转。
所述的光路可纠正的波分复用/解复用器组件，其进一步的特征在于所述光楔对的光楔形状和几何尺寸相同，光楔的角度为1度—20度。
上述的光路可纠正的波分复用/解复用器组件，光路上所述光楔对和第二自聚焦透镜之间也可以放置隔离器。
前述的各种光路可纠正的波分复用/解复用器组件，由N个所述组件并列构成N波长波分复用/解复用器，N个所述组件分别具有λ1、λ2、---λNN个不同中心波长的窄带滤光片，各个组件的输入输出双孔光纤插针的两根光纤与相邻组件双孔光纤插针的两根光纤依次成串形级联熔接，仅留下第一个组件输入输出双光纤插针的第一光纤作为光信号λ1、λ2、---λN的输入输出端口、第N个组件输入输出双光纤插针的第二光纤作为与下一个组件级联熔接的备用端口，各组件下载光纤插针的下载光纤分别作为特定波长信号光的下载端口。
本实用新型的最大优点是组件调试方便，只要简单平移或者旋转光楔对中一片光楔，即可将输出信号光束传输方向的光轴进行纠正，保证获得最佳耦合效率。
图1表示获得最佳耦合效率的理想系统。
图2表示由于窄带滤光片具有一定厚度导致光束传输方向的平移。
图3表示本实用新型的一种方案。
图4表示本实用新型带有隔离器的一种方案。
图5表示本实用新型的调试方法。
图6表示调试并组装完毕的本实用新型组件。
图7表示N个波长光路可纠正的波分复用/解复用器。
为了分析波分复用/解复用器组件中λi波长下载最佳耦合效率，其理想的系统如
图1所示，它是由两个完全相同的输入输出双孔光纤插针1和下载光纤插针4、两个完全相同的第一自聚焦透镜2、第二自聚焦透镜3和窄带滤光片5组成。作为波长信号光下载的下载光纤插针仅用双孔光纤插针其中一条光纤，该光纤与第一光纤插中输入输出信号光纤位置，相对于光轴成完全对称排列。双孔光纤插针中的双孔相对插针的光轴成对称分布，间距为d，若系统内两个自聚焦透镜的直径为d0，则0＜d＜d0；由λ1、λ2…λn组成的输入信号光从带微小斜角的双孔光纤插针1中的一条光纤A输入，由于光纤A离光轴距离为d/2放置，入射光束经过第一自聚焦透镜2，其光束的光轴应通过第一自聚焦透镜2输出表面的光轴中心位置，其信号光束的光轴与窄带滤光片5膜层表面的法线，成一定的入射角φ，如果窄带滤光片5的厚度为0，下载λi信号光束光轴才能入射在第二自聚焦透镜3输入表面的中心即光轴上。经过第二自聚焦透镜3后，如果下载光纤插针4中下载光纤位置严格与输入输出双孔光纤插针1中入射光纤对称，下载λi信号光束才能严格聚焦在下载光纤插针4的下载光纤C端口，并以最佳耦合效率耦合到输出光纤中去。
如果窄带滤波片的平行度误差为0，仅有一定的厚度，下载λi信号光束光轴会偏离系统光轴，而与理想传输路径仅发生平移，见图2。这时可将第二自聚焦透镜3和输出光纤插针4组件的光轴，相应的平移获得最佳偶合效率。但一般来说窄带滤光片的平行度，双孔光纤插针的双孔位置和自聚焦透镜都会有一定的误差，导致下载λi信号光束光轴传输方向的变化是随机的。为了获得最佳耦合效率，会导致系统结构较难适应。本实用新型引入的光楔对，可对由于窄带滤光片厚度和平行度，双孔光纤插针的双孔位置和自聚焦透镜的误差，所引入的下载λi信号光束光轴传输方向误差进行全面的纠正，获得最佳耦合效率，见图3。由λ1λ2…λN组成的输入信号光，从带微小斜角的输入输出双孔光纤插针1中的一条光纤A输入，经过带微小斜角的第一自聚焦微透镜2，其光束的光轴通过第一自聚焦透镜2输出平面的中心。在第一自聚焦微透镜2输出平面上，紧贴合一片下载波长为λi的窄带滤光片5，则波长λi直接透过窄带滤光片，其它波长信号光全部全反射。其全反射光束的光轴与入射光束光轴，相对于第一自聚焦透镜2的光轴完全对称传输，并且聚焦在输入输出双孔光纤插针另一根光纤B的端口，从光纤B耦合输出。λi波长信号光直接穿过窄带滤波片，光束的光轴与系统光轴成一小角度，又由于窄带滤光有一定的厚度，并且平行度也有一定的误差，会导致λi波长信号光束的光轴入射到第二自聚焦透镜3端面的位置相对于理想位置有一定的变化。平行度的误差会导致光束光轴的传输方向随机变化。为此本专利加一个可调的光楔对，其中一片光楔固定，另一片可沿贴合面进行平移或旋转调试，可将下载λi信号光的传输方向的光轴进行纠正，调整到理想状态，沿着第二自聚焦透镜3和下载光纤插针4组件的理想传输方向传输，聚焦在下载光纤插针的下载光纤C端口，以最佳的耦合效率输出。这种结构和调试方式简单而有效。光楔的角度和下载光束穿过光楔对的厚度与窄带滤光片的厚度及元件误差有关。一般情况下，窄带滤光片的厚度为2mm，造成光路大约40μm左右移位，光楔角度可以为5—10度左右。在平行移动光楔对的相对位置时，下载光束穿过光楔对的厚度是可变的，大约在0.5mm-2.0mm左右变化，大致可以进行光路纠正。
为了获得极低反射的复用/解复用器，在由第二自聚焦透镜3和输出光纤插针4组成的第二组件前，放置一个隔离器7，如图4所示，它构成了一个波长信号光下、上载极低反射的波分复用/解复用组件。
本专利提出的波分复用/解复用器调试方法较简单，首先调整由输入输出双孔光纤插针，第一自聚焦微透镜和窄带滤光片组成的第一组件。由下载光纤插针，第二自聚焦微透镜组成的第二组件的调整方法与第一组件完全相同。第一组件调整方法如下，首先将输入输出双孔光纤插针1和第一自聚焦透镜2一起置于一条光滑平行度很好的套管之中，二者相互完全贴合。一束波长为λj的入射光从光纤A输入，经过光纤A和第一自聚焦透镜2，光束光轴通过第一自聚焦透镜2的输出端面中心，入射在波长为λi的窄带滤光片上，经窄带滤光片表面全反射，波长为λj的光束第二次通过第一自聚焦透镜2，聚焦并耦合到输入输出双孔光纤插针的第二条光纤B，调整双孔光纤插针1和第一自聚焦透镜2的相对位置，必须使得从光纤B输出的光功率为最大，胶合固定双孔光纤插针1和第一自聚焦透镜2，研制成第一组件，如图5所示。由第二自聚焦微透镜3和下载光纤插针4组成的第二组件，它的调整的方法与第一组件完全相同。调试时，首先在自聚焦透镜端面贴合一面全反射镜，一束光从一条光纤输入时，调整第二自聚焦透镜3和下载光纤插针4的相对位置，必须使从另一条光纤C的输出功率为最大。然后胶合固定第二自聚焦透镜3和下载光纤插针4，取掉全反射镜片，并且将其中一条光纤截断，研制成第二组件。
一个波长信号光下、上载波分复用组件，如图6所示。将两个组件置于同一光滑平行度很好的套管中，让两个组件的光轴置于同一条直线上，四条尾纤位于同一平面。插入光楔对，下、上移动和旋转调整其中一片光楔，使得下载的λi波长信号光束聚焦并耦合到双尾纤玻璃插针4的光纤C中，而且耦合输出为最大。将光楔胶合固定。
N个波长光路可纠正的波分复用/解复用组件，由N个如图3或图4所示的一个波长信号光下、上载波分复用/解复用组件构成。前一个组件中的输入输出光纤插针中的光纤B要与下一个组件中的输入输出光纤插针的光纤A熔接。每一组件中的窄带滤光片的中心波长λi是不同的，仅能下载一个相应的波长为λi的信号光，N个组件下、上载N个波长信号光，构成了N个波长波分复用/解复用器，如图7所示。
权利要求1.一种光路可纠正的波分复用/解复用器组件，由在光路上依次排列的输入输出双孔光纤插针、第一自聚焦透镜、紧贴于第一自聚焦透镜输出平面的窄带滤光片、第二自聚焦透镜和下载光纤插针组成，其中第一自聚焦透镜与第二自聚焦透镜完全相同，下载光纤插针中下载光纤位置与输入输出光纤插针中输入、输出光纤位置相对于光轴成完全对称排列，其特征在于所述窄带滤光片和第二自聚焦透镜之间放置一个光楔对，光楔对贴合面与光路垂直，光楔之间可沿贴合面平移或旋转。
2.如权利要求1所述的光路可纠正的波分复用/解复用器组件，其特征在于所述光楔对的光楔形状和几何尺寸相同，光楔的角度为1度—20度。
3.如权利要求1或2所述的光路可纠正的波分复用/解复用器组件，其特征在于光路上所述光楔对和第二自聚焦透镜之间放置隔离器。
4.如权利要求1或2所述的光路可纠正的波分复用/解复用器组件，其特征在于由N个所述组件并列构成N波长波分复用/解复用器，N个所述组件分别具有λ1、λ2、---λNN个不同中心波长的窄带滤光片，各个组件的输入输出双孔光纤插针的两根光纤与相邻组件输入输出双孔光纤插针的两根光纤依次成串形级联熔接，仅留下第一个组件输入输出双孔光纤插针的第一光纤作为λ1、λ2、---λN光信号输入或输出端、第N个组件输入输出双孔光纤插针的第二光纤作为与下一个组件级联熔接备用端口，各组件下载光纤插针的下载光纤分别作为特定波长光信号的下载端口。如权利要求3所述的光路可纠正的波分复用/解复用器组件，其特征在于由N个所述组件并列构成N波长波分复用/解复用器，N个所述组件分别具有λ1、λ2、---λNN个不同中心波长的窄带滤光片，各个组件的输入输出双孔光纤插针的两根光纤与相邻组件输入输出双孔光纤插针的两根光纤依次成串形级联熔接，仅留下第一个组件输入输出双孔光纤插针的第一光纤作为光信号λ1、λ2、---λN输入或输出端、第N个组件输入输出双孔光纤插针的第二光纤作为与下一个组件级联熔接的备用端口，各组件下载光纤插针的下载光纤分别作为特定波长光信号的下载端口。
专利摘要光路可纠正的波分复用/解复用器组件,由在光路上依次排列的输入输出双孔光纤插针、第一自聚焦透镜、窄带滤光片、光楔对、第二自聚焦透镜和下载光纤插针组成,光楔对和第二自聚焦透镜之间也可放置隔离器。N个分别具有λ
文档编号G02B6/26GK2465196SQ01212490
公开日2001年12月12日 申请日期2001年2月21日 优先权日2001年2月21日
发明者曹明翠 申请人:华中科技大学