可集成于cfp和cfp2标准高速收发器的波分复用器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种可集成于CFP和CFP2标准高速收发器的波分复用器，包括滤波片支架和多块滤波片，多块滤波片依次透射设定波长的光并反射其余光至下一滤波片，所述滤波片支架上设有入射光进口，还包括直角棱镜和平面镜，所有滤波片和所述入射光进口安装在滤波片支架的同一侧，所述直角棱镜和平面镜安装在滤波片支架的另一侧且与所有滤波片相对布置，所述直角棱镜的斜面折射入射光至最近的滤波片上，各滤波片透射设定波长的光并反射其余波长的光至平面镜后所述平面镜反射至下一滤波片上；本发明可以极大的压缩器件尺寸，不仅能够应用于高速收发器中，还可以节约生产成本，减少产品的占地空间，稳定性高于传统的粗波分复用器，应用的范围广。
【专利说明】
可集成于CFP和CFP2标准高速收发器的波分复用器
技术领域
[0001]本发明涉及光纤通信技术领域，特别涉及可集成于CFP和CFP2标准高速收发器的波分复用器。
【背景技术】
[0002]随着光纤通信技术的发展，WDM技术充分利用了光纤低损耗波段的巨大带宽资源，是一根光纤的传输容量比单波段传输增加几倍或者几十倍，降低成本，有很大的应用价值和经济价值。由于光纤的传输波长有限，因此安排光通道时，波长间隔越短，可安排的光通道越多。所以波长间隔越短，波分复用设备造价越高，因此在应用中根据距离的长短可以采用粗波分复用器(CWDM)或者密集波分复用器(DWDM)WDM技术得到了日益广泛的应用。
[0003]目前整个电信业的大环境下，人们希望得到更好的网络服务并且有更低的消费支出，运营商也越来越理智地考虑如何将带宽应用到客户，在投资时非常注意考虑性能价格比。40G/100G高速收发器的标准限定了器件的尺寸，例如IEEE802.3ba标准中最大的收发器的尺寸也只有145mm X 82 X 13.6mm，传统4通道CWDM的尺寸:110 X 80 X I Omm，传统的4通道CWDM装置无法集成到高速收发器。
[0004]波分复用在现代光网络中有效增加带宽容量的有效方案，其中基于介质膜片技术的相关器件具有性能稳定优越等特点，被广泛的使用。单独封装的三端口器件，级联后可以作为多通道多端口的波分复用器件使用，但三端口器件本身入射出射端口一定是在器件两端，串联时需要将光纤多次熔接并且需要较大的空间来完成光纤的绕线。自由空间技术将多个滤波片串联在一起，省去了多次的光纤熔接，减少耦合损耗。为避免绕线，光纤从器件两侧引出。利用反射镜在器件内部将光信号反射多此通过排列在同一平面的滤波片，光纤可以从器件同侧引出，进一步节省了空间。但对于多端口器件，尤其是多于8个输出端口的器件，为了进一步减小器件尺寸，可以利用棱镜，将信号光从一个平面引导到另外一个平面，实现多层复式结构。
[0005]自由空间技术将多个滤波片串联在一起，省去了多次光束从自由空间到光纤纤芯的耦合，也省去了光纤熔接和绕线，降低了器件的损耗，同时可以将器件的体积缩小。但大部分这样的器件，光纤依然是从器件的两端引出，集成到系统中时光纤的绕接仍然需要占有较大的空间，器件的体积可以压缩到三端口级联器件的十分之一，常见的体积在40mmX28mm X 8mm左右。
[0006]所以目前缺乏一种低成本，又可以应用到高速收发器中的波分复用器。由于数据中心规模远远超出我们的想象，减小相关器件的体积，增加单位时间内的传输密度变得极为重要。
【发明内容】
[0007]本发明提供了一种可集成于CFP和CFP2标准高速收发器的波分复用器，结构简单，可以有效减小自身体积以及安装所需的空间。
[0008]一种可集成于CFP和CFP2标准高速收发器的波分复用器，包括滤波片支架和多块滤波片，所述滤波片支架上设有入射光进口，多块滤波片依次透射设定波长的光并反射其余光至下一滤波片，还包括直角棱镜和平面镜，所有滤波片和所述入射光进口安装在滤波片支架的同一侧，所述直角棱镜和平面镜安装在滤波片支架的另一侧且与所有滤波片相对布置，所述直角棱镜的斜面折射入射光至最近的滤波片上，各滤波片透射设定波长的光并反射其余波长的光至平面镜后所述平面镜反射至下一滤波片上。
[0009]本发明将多块滤波片设置在滤波片支架的同一侧，结合布置在另一侧的直角棱镜和平面镜的反射功能，实现入射光进口以及各滤波片的透射的出射光在滤波片支架的同一侦L并且通过设置直角棱镜的斜面使入射光改变180°后达到最近的滤波片上，即最先透射和反射的滤波片上，此时可以得到夹角较小的入射光和透射光，并且使得直角棱镜的入射光与滤波片的透射光平行，从而外接设备时各光通道排布更紧凑。
[0010]上述结构压缩波分复用器以及外接设备的体积，实现小型化和微型化，从而可以有效的减少库房面积和安装空间，进而大大降低房地产投入，降低经济成本。
[0011]为了进一步缩小产品结构尺寸，应使进入直角棱镜的入射光与滤波片的出射光平行，这样输入准直器与4个输出准直器平行放置，在所述滤波片支架上安装了底面通光口径2mm X 4mm的直角棱镜，直角棱镜的尺寸可以根据需要设定，直角棱镜可以将入射光折转180°，投射到第一滤波片(最先接收入射光的滤波片)；设置直角棱镜的斜面与平面镜夹角Δ与滤波片的设计角度α有关，具体关系为△ = 180° -α，其中α为滤波片的设计入射角度。保持反射镜与滤波片的间距满足一定的条件，使光束往返一次所造成的光斑位移与接收的准直器的直径相当，从而保证承接出射光的四个准直器可以紧密排列；出光准直器抵近滤波片表面安装，不但缩小光程减少光能损失，而且也缩小尺寸。
[0012]为了适用于现有技术的收发器中，优选的，所述滤波片设有四块。从而具有四个输出波段分别是入1、入2、入3、入40
[0013]优选的，所述直角棱镜的侧棱边相对任意两个滤波片的出射光光轴所构成的平面的夹角为0°或接近0°。输入准直器在4个输出准直器的上方或者下方，整体光学部件结构与夹角为90°时结构相比更紧凑，尺寸更小。所述直角棱镜的侧棱边是指直角棱镜作为三角棱柱的侧棱边。
[0014]优选的，所述直角棱镜的侧棱边相对任意两个滤波片的出射光光轴所构成的平面的夹角为90°或接近90°。所述直角棱镜的侧棱边相对任意两个输出准直器光轴所构成的平面的夹角为90°时，5个准直器在同一平面上，结构更简洁。
[0015]所述滤波片支架为中空结构的玻璃或金属底座，所述底座的相对两侧面开设有与中空结构连通的开口，所有滤波片安装在一侧开口上，所述直角棱镜和平面镜安装在另一侧的开口上，入射光和反射光在中空结构内传播，实现通光面无胶水结构。具体的，所述玻璃或者金属底座为具有比滤波片高度更高的厚度，垂直厚度方向上开设有光通道，即中空结构，使玻璃或者金属板在厚度方向上具有上下两个薄壁。
[0016]为了便于制造和安装，优选的，所有滤波片处于同一平面内，平面镜采用在梯形棱镜的底面镀全反射膜。
[0017]优选的，所有滤波片与平面镜的反射面平行设置。从而保证信号光以相同的角度入射到滤波片上，保证每个通道的中心波长满足要求。
[0018]所述直角棱镜的斜面与平面镜的反射面形成的夹角△=180° _α，其中α为滤波片的设计入射角度。入射光垂直的入射到直角棱镜的镀增透膜的斜面上，且在直角棱镜两直角边上全反射，光能量损耗最小。使用直角棱镜放松了棱镜粘接的公差要求，其信号光通过直角棱镜总是沿着入射光的相反方向出射。
[0019]为了提高设备的可靠性，优选的，所述滤波片支架、直角棱镜、平面镜以及滤波片的热膨胀系数相同或者相近。直角棱镜、平面镜、滤波片材质是选择同种牌号的玻璃，滤波片支架可采用金属或者玻璃，在温度变化时，部件的膨胀系数相同或者相近，避免器件大小变化引起的光路变化，提尚设备稳定性。
[0020]为了保证损失光功率最小，优选的，所述滤波片的出光端以及入射光进口分别安装有准直器。准直器可以逐一分别调节。避免了使用阵列透镜和光纤所造成的通道间插损的不一致性。
[0021]采用小尺寸的滤波片。但最终受限的还是作为入射和接收的准直器的直径。为了缩小器件的尺寸，准直器之间密集排列。滤波片与反射镜之间的距离以及选择的滤波片的设计角度共同决定了信号光折返一次所造成的光束位移。
[0022]所述入射光与接收直角棱镜折射光的滤波片之间的夹角为滤波片的设计角度，保证滤波片透射出去的光波波长符合波长选择要求。
[0023]本发明提供的4通道(即设置四个滤波片)微型波分复用器可以将尺寸缩小到20mmX8_X6mm，是传统器件尺寸的五十分之一，可以直接集成到收发器中。本发明还提供的一种应用于高速收发器的4通道微型波分复用器WDM装置，具有四个输出波段分别是&八2、&、入4，有严格地尺寸要求和特定的角度设计，使直角棱镜折射后的光进入滤波片，采用自由空间技术，将多个滤波片串联在一起，省去了多次的光纤熔接，减少耦合损耗。滤波片和平面镜严格的平行，利用平面镜在器件内部将光信号反射并且通过排列在同一平面的滤波片，中空光束在自由空间传播，光纤可以从器件同侧引出。压缩波分复用设备的体积，还可以有效的减少库房面积，可以大大降低房地产投入，降低经济成本。此外，降低能耗，减少无源器件体积，增加空气流通空间，减少发热也是必要途径，可以提高器件的温度稳定性，从而降低制冷能耗，节约资源。
[0024]各部件采用紧密的封装技术，提高了产品的稳定性，便于储存和运输。
[0025]本发明的有益效果:
[0026]本发明的可集成于CFP和CFP2标准高速收发器的波分复用器，采用的自由空间TFF技术，可以极大的压缩器件尺寸，是传统的波分复用器的五十分之一，不仅能够应用于高速收发器中，还可以节约生产成本，减少产品的占地空间，可以在-40 0C?85 0C工作，稳定性高于传统的粗波分复用器，应用的范围广，可以实现工业化生产。
【附图说明】
[0027]图1为实施例1的波分复用器的部分结构示意图。
[0028]图2为实施例1的滤波片支架的立体结构示意图。
[0029]图3为实施例1的波分复用器的立体结构示意图。
[0030]图4为实施例2的波分复用器的立体结构示意图。
[0031 ]图中，1:滤波片支架;2:直角棱镜;3:平面镜;4:滤波片;5:滤波片;6:滤波片;7:滤波片;8:折射光;9:入射光；10:滤波片支架粘接棱镜面；11:滤波片支架粘接平面镜面；12:滤波片支架粘接滤波片面;13入射光进口； 14:输入准直器;15:底板;16:中空结构；17:输出准直器；
【具体实施方式】
[0032]下面配合附图详细说明本发明的实施案例，使熟悉4通道微型波分复用器WDM装置相关技术人员，能依本说明书的说明进行实施。
[0033]实施例1
[0034]如图1和2所示，本实施例的装配过程如下:
[0035]首先用酒精清洗滤波片支架I，保证表面的洁净，滤波片支架I为中空结构16的玻璃底座，相对的两侧面开设有与中空结构16连通的开口，其中一个设有开口的侧面由滤波片支架粘接平面镜面11和滤波片支架粘接滤波片面12组成，滤波片支架粘接平面镜面11和滤波片支架粘接滤波片面12形成的夹角为167°，本实施例中直角棱镜2的侧棱边相对任意两个滤波片的出射光光轴所构成的平面的夹角为90°。
[0036]将直角棱镜2粘接到滤波片支架粘接滤波片面12上使直角棱镜2对准该侧面上的开口，将平面镜3粘接在滤波片支架粘接平面镜面11使平面镜3反射面对准该侧面上的开口，将滤波片4、滤波片5、滤波片6、滤波片7粘接到玻璃底座I另一侧面的开口上与平面镜3相对布置，该侧的开口还包括入射光进口 13。入射光9进入本实施例的4通道微型波分复用器，经过直角棱镜2折射后光路方向改变180°，折射光8折射到滤波片4，滤波片4允许波长在&波段内的光透过，其他波长的光反射到平面镜3上，再经过平面镜3反射，使光射到滤波片5上，滤波片5允许波长在λ2波段的光透过，其他波长的光反射到平面镜3，再经过平面镜3反射，光反射到滤波片6上，允许波长在λ3波段的光透过，其他波长的光反射到平面镜3，经过平面镜3反射，将光射到滤波片7上，允许波长在λ4波段的光透过，将其他波长的光反射回去。在出光端得到&、&、\3山波段的光。所述方案采用的是自由空间TTF技术，压缩了器件的尺寸，提高产品的集成度，降低能耗，进而降低生产成本。
[0037]入射光9和反射光在中空结构内传播，所有滤波片处于同一平面内，所有滤波片与平面镜3的反射面平行设置，任一滤波片与平面镜的距离相等，这一距离使得光纤折返一次造成的横向位移至少是一个准直器直径。入射光与接收直角棱镜2折射光的滤波片4之间的夹角为滤波片的设计角度。
[0038]如图3所示，同时在4个滤波片的出光端安装输出准直器17，入射光进口13安装输入准直器14，保证损失光功率最小，在封装产品时，采用紧密的封装技术，产品易于运输和存储，可以工业化生产。为了更好地固定准直器，还设有固定滤波片支架I和准直器的底板15ο
[0039]实施例2
[0040]如图4所示，本实施例中除了直角棱镜2和入射光进口13的布置方式与实施例1不同以外，其余结构与实施例1相同。
[0041]本实施例中，直角棱镜2与图3相比转90度的方向，既直角棱镜2的侧棱边相对任意两个滤波片的出射光光轴所构成的平面的夹角为0°，使直角棱镜2的输入口 21位于滤波片4和滤波片支架I的下方，即输入准直器14在4个输出准直器17的下方，使整体光学部件结构与图3结构相比更紧凑，尺寸更小。
[0042]以上所述仅为本发明的较佳实施举例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种可集成于CFP和CFP2标准高速收发器的波分复用器，包括滤波片支架和多块滤波片，所述滤波片支架上设有入射光进口，多块滤波片依次透射设定波长的光并反射其余光至下一滤波片，其特征在于，还包括直角棱镜和平面镜，所有滤波片和所述入射光进口安装在滤波片支架的同一侧，所述直角棱镜和平面镜安装在滤波片支架的另一侧且与所有滤波片相对布置，所述直角棱镜的斜面折射入射光至最近的滤波片上，各滤波片透射设定波长的光并反射其余波长的光至平面镜后所述平面镜反射至下一滤波片上。2.如权利要求1所述的可集成于CFP和CFP2标准高速收发器的波分复用器，其特征在于，所述滤波片设有四块。3.如权利要求1所述的可集成于CFP和CFP2标准高速收发器的波分复用器，其特征在于，所述滤波片支架为中空结构的玻璃底座，所述玻璃底座的相对两侧面开设有与中空结构连通的开口，所有滤波片安装在一侧开口上，所述直角棱镜和平面镜安装在另一侧的开口上，入射光和反射光在中空结构内传播。4.如权利要求1所述的可集成于CFP和CFP2标准高速收发器的波分复用器，其特征在于，所有滤波片处于同一平面内。5.如权利要求1或4所述的可集成于CFP和CFP2标准高速收发器的波分复用器，其特征在于，所有滤波片与平面镜的反射面平行设置。6.如权利要求1所述的可集成于CFP和CFP2标准高速收发器的波分复用器，其特征在于，所述直角棱镜的侧棱边相对任意两个滤波片的出射光光轴所构成的平面的夹角为0°或接近O。O7.如权利要求1所述的可集成于CFP和CFP2标准高速收发器的波分复用器，其特征在于，所述直角棱镜的侧棱边相对任意两个滤波片的出射光光轴所构成的平面的夹角为90°或接近90°。8.如权利要求1所述的可集成于CFP和CFP2标准高速收发器的波分复用器，其特征在于，所述滤波片支架、直角棱镜、平面镜以及滤波片的热膨胀系数相同或者相近。9.如权利要求1所述的可集成于CFP和CFP2标准高速收发器的波分复用器，其特征在于，所述滤波片的出光端以及入射光进口分别安装有准直器。
【文档编号】G02B6/42GK106019484SQ201511023811
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年12月30日
【发明人】岳学锋, 徐永明, 张明月, 余桂英, 胡帆, 胡一帆
【申请人】杭州埃戈光电科技有限公司