一种自由空间高端口密集波分复用器的制作方法

本实用新型涉及光纤通信技术领域，尤其是指一种自由空间高端口密集波分复用器。

背景技术：

波分复用在光网络中可以有效增加带宽容量，光波导光栅（AWG）技术基于光波导技术，可以实现高端口的波分复用。但其存在一些固有的缺点，例如带宽窄，插损大以及温度稳定性差等。基于介质膜片技术的波分复用器件则具有性能稳定和地端口的情况下插损小等特点。单独封装的三端口器件级联后可以实现多通道多端口的波分复用器件，但该级联造成大的损耗, 考虑到光纤的绕线, 无法实现紧凑型波分复用器件。大角度滤波片实现了多级滤波片的直接级联，避免了自由空间到光纤的多次耦合，形成紧凑型波分复用器件。

如图1所示，波分复用器将信号光通过准直器10准直后，多次通过滤波片20将不同频率的信号分离。分离出来的信号需要通过紧密排列的准直器10接收。分立的准直器10单独调节排列，或者透镜阵列加光纤阵列实现该功能。但接收器件的排列需要一定的空间。信号折返于滤波片之间，产生的横向位移与入射到滤波片上的角度和信号传输的距离有关。对于粗波分复用的滤波片，设计角度可以是13.5°，10°或者8°。角度越大，相应器件的体积就越小。

对于密集波分复用器 （200/100/50GHz），滤波片入射角度要设计成大角度在理论上是可能的，但成本很高。通常设置为入射角度小的滤波片，而小角度的滤波片，分离两个相邻通道所需要的光程很长，折返多次后信号逐步发散，插损变大。从而限制了利用该技术实现高端口的密集型波分复用器。前面已经提及利用三端口WDM器件级联，可以实现高端口的WDM器件，但缺点是体积大，插损高。

基于自由空间技术的WDM，当信道间隔小于200GHz时，因为滤波片的设计入射角度小，作为输入输出的准直器的工作距离所限，可以实现的端口数一般小于4。如果要实现1x8, 1x16的密集型波分复用，可以将多个该基础单元（比方说1x4的DWDM）通过传统的光纤耦合方式级联到一起，如图2所示，在两DWDM基础单元（30、40）之间通过光纤50连接到一起，该光纤50将上一DWDM基础单元30准直器10出射的信号光耦合后发送至下一DWDM基础单元40的准直器10，但该级联方式并不能避免绕纤所需要的空间问题，光纤耦合也引入了插损的增加。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种自由空间高端口密集波分复用器，利用中继透镜，将多个低端口DWDM级联成一个高端口的DWDM器件，避免自由空间到光纤的多次耦合，实现低插损；无需光纤缠绕，实现紧凑型结构。

为达成上述目的，本实用新型的解决方案为：

一种自由空间高端口密集波分复用器，包括滤波片、准直器和中继透镜；多个滤波片及与其对应的准直器组成一个DWDM功能单元，入射信号光束在经过第一DWDM功能单元的多个滤波片多次反射后，透过各滤波片的信号光由对应准直器接收，完成多个信道的波分功能，剩余的所有信号光束继续入射到中继透镜上，经中继透镜整形后入射到下一DWDM功能单元。

进一步，经中继透镜整形后的信号光束经反射镜反射后入射到下一DWDM功能单元。

进一步，所述中继透镜包括安装管道、第一凸透镜和第二凸透镜；第一凸透镜和第二凸透镜安装在安装管道中，第一凸透镜和第二凸透镜共焦设置，该公共焦点位于安装管道中。

进一步，安装管道为玻璃管或者金属管。

进一步，所述第一凸透镜和第二凸透镜设置为球面透镜（C-Lens）。

进一步，所述第一凸透镜和第二凸透镜设置为球型透镜。

进一步，所述第一凸透镜和第二凸透镜设置为双凸透镜。

进一步，所述安装管道借助基座安装在安装底板上，基座设置在安装底板上，而安装管道安装在基座上。

进一步，所述基座由两相对设置三角块组成，两三角块之间形成V型槽，安装管道安装在该V型槽中。

采用上述方案后，本实用新型入射信号光束在经过第一DWDM功能单元的多个滤波片多次反射后，透过各滤波片的信号光由对应准直器接收，完成多个信道的波分功能，剩余的所有信号光束继续入射到中继透镜上，经中继透镜整形后入射到下一DWDM功能单元，可以将其工作距离加倍，利于将信号光束分离；利用中继透镜，可以将多个低端口DWDM级联成一个高端口的DWDM器件，避免自由空间到光纤的多次耦合，实现低插损；无需光纤缠绕，实现紧凑型结构。

附图说明

图1是现有技术密集型波分复用器的结构示意图；

图2是现有技术高端口密集型波分复用器的结构示意图；

图3a是现有技术两准直器正常工作距离示意图；

图3b是现有技术两准直器工作距所限导致光能损耗的示意图；

图3c是本实用新型安装中继透镜后工作距离加倍的示意图；

图4是本实用新型应用实施例结构示意图；

图5是本实用新型中继透镜第一结构示意图；

图6a是本实用新型中继透镜第二结构示意图；

图6b是本实用新型中继透镜第二结构剖视图；

图7是本实用新型中继透镜第三结构示意图；

图8是本实用新型中继透镜安装结构示意图。

标号说明

准直器10 滤波片20

DWDM基础单元（30、40） 光纤50

滤波片1 准直器2

中继透镜3 安装管道31

第一凸透镜32 第二凸透镜33

反射镜4 基座5

三角块51 第一DWDM功能单元61

下一DWDM功能单元62 安装底板7。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本实用新型做详细描述。

参阅图3c至图8所示，本实用新型揭示的一种自由空间高端口密集波分复用器，包括滤波片1、准直器2和中继透镜3。

如图4所示，多个滤波片1及与其对应的准直器2组成一个DWDM功能单元，入射信号光束在经过第一DWDM功能单元61的多个滤波片1多次反射后，透过各滤波片1的信号光由对应准直器2接收，完成多个信道的波分功能，剩余的所有信号光束继续入射到中继透镜3上，经中继透镜3整形后入射到下一DWDM功能单元62。

本实施例中，经中继透镜3整形后的信号光束经反射镜4反射后入射到下一DWDM功能单元62。

本实用新型入射信号光束在经过第一DWDM功能单元61的多个滤波片1多次反射后，透过各滤波片1的信号光由对应准直器2接收，完成多个信道的波分功能，剩余的所有信号光束继续入射到中继透镜3上，经中继透镜3整形后入射到下一DWDM功能单元63，可以将其工作距离加倍，利于将信号光束分离。

如图3c所示，在两准直器2之间安装中继透镜3，可以将其工作距离加倍，利于将信号光束分离。如图3a所示为两准直器2之间没有安装中继透镜3时的工作距离，其工作距离较短，不利于信号光束分离。如图3b所示，两准直器2置于加倍工作距离示意图，信号光束分散较大。

同时，利用中继透镜，可以将多个低端口DWDM（密集型波分复用器）级联成一个高端口的DWDM器件，避免自由空间到光纤的多次耦合，实现低插损；无需光纤缠绕，实现紧凑型结构，体积小。

所述中继透镜3包括安装管道31、第一凸透镜32和第二凸透镜33；第一凸透镜31和第二凸透镜32安装在安装管道31中，第一凸透镜31和第二凸透镜32共焦设置，该公共焦点位于安装管道31中。安装管道31为玻璃管或者金属管。

如图8所示，所述安装管道31借助基座5安装在安装底板7上，基座5设置在安装底板7上，而安装管道31安装在基座5上。所述基座5由两相对设置三角块51组成，两三角块51之间形成V型槽，安装管道31安装在该V型槽中，便于调节中继透镜3的安装位置和角度。安装管道31可以设置为“U”型，便于安装第一凸透镜31和第二凸透镜32。

如图5所示，所述第一凸透镜32和第二凸透镜33设置为球面透镜，第一凸透镜32设置为圆柱透镜，该圆柱透镜一侧设置球面透镜，该圆柱透镜另一侧设置倾斜8度角的第一平面。第二凸透镜33设置为圆柱透镜，该圆柱透镜一侧设置球面透镜，该圆柱透镜另一侧设置倾斜8度角的第二平面，第一平面与第二平面平行设置，第一凸透镜32和第二凸透镜33共焦设置。从而可以避免回射光反向进入光学系统。凸透镜的曲率半径与两端准直器所用的C-LENS（用于光纤准直器制作的一种球面镜，相对于球面的另外一侧通常有8度的斜切角度））的曲率半径形同，可以将光束还原到中继透镜之前的状态。

如图6a及图6b所示，所述第一凸透镜32和第二凸透镜33设置为球型透镜，该一对球型透镜固定成共焦状态，可以减少中继透镜所占据的空间。考虑到生产工艺，可以将安装管道31玻璃管切成两个半圆柱形，方便调节玻璃透镜的相对距离，达到共焦之后固定。球型透镜的曲率半径可以做到很小。

如图7所示，所述第一凸透镜32和第二凸透镜33设置为圆柱形双凸透镜，在圆柱形透镜两端分别设置凸透镜，固定于安装管道31玻璃管中，形成共焦系统，其长度更短，而耦合的损耗也小。

如图4所示，两个1x4的DWDM通过一个中继透镜3，级联成一个1x8 的DWDM。继续附加一个或者两个中继透镜3可以实现1x12, 1x16DWDM。避免自由空间到光纤的多次耦合，实现低插损；无需光纤缠绕，实现紧凑型结构，体积小。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。