专利名称：高密度波分复用器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高密度波分复用器及分离多波长光讯号的方法，特别是关于一种采用高通滤波器(High Pass Filter)或低通滤波器(Low Pass Filter)的高密度波分复用器。
背景技术：
近年来，由于网际网络的快速发展，使用网际网络的族群已经有长足的成长，因此，在网际网络中传输的数据量大增，结果，网络传输的速度已经无法满足许多用户的需求，尤其是网络塞车的问题更是困扰着大部分的网际网络使用者。
在网际网络风行之际，数字数据传输方式从过去传统的双绞铜线进展到光纤，相较于传统使用双绞铜线来传输电气讯号，光纤具有通信容量大、讯号耗损小、不受电磁干扰、原料便宜、重量轻、体积小等优点。
早期在利用光纤传输信息时，乃是利用一特定波长光线来代表一种信息，然而，光纤只能同时通过一束光源，因此，光纤所提供的频宽便显得不足，所以人们又想到利用合波(Wavelength Combination)与分波(Wavelength Division)的概念，让一段光纤当中可以同时通过多道光源，就可以代表多种信息，光纤的频宽也就可以在瞬间扩增数倍。目前，最常见的用于分波的光被动组件之一，就是波分复用器(WDM；Wavelength Division Multiplexer)，其能够在单一的光纤中利用传送不同波长的激光光波来增加可用的频宽，例如使用四个波长来携带讯号，则可使原来可使用的频宽增加四倍。在波分复用器中，高密度波分复用器(DWDM；Dense Wavelength Division Multiplexing)的频道频宽(channel spacing)小，拓展频宽最为方便，例如可以利用高密度波分复用器的技术在一条光纤中载送8个OC-48系统，使得总传输速度可以从OC-48原有的2.5Gbps的频宽增加8倍到20Gbps。
在高密度波分复用器中，将光分成多道不同波长的方式有多种，其中以干涉滤波器(Interference Filter)具有热稳定性高、体积小、插入耗损(insertion-loss)小、串音(cross-talk)低、偏极(polarization)灵敏度低等特性，是一种目前技术发展相当完整的分波方式。干涉滤波器通常为窄频滤波器(narrow band filter)，其用多层(数十层至上百层)的二氧化硅(SiO2)与二氧化钛(TiO2)等介电层所制造而成，而通过干涉滤波器的光讯号只有特定波长可通过，其它波长均被反射。然而，窄频滤波器的制造成本会随着介电层的数量而增加。
请参照图1所示，其显示一种高密度波分复用器中干涉滤波器的应用结构，其中，一输入端101输入一多波长光讯号，多波长光讯号包括一第一波长光讯号81、一第二波长光讯号82、一第三波长光讯号83、及一第四波长光讯号84，另外，一第一滤波器121、一第二滤波器122、一第三滤波器123、及一第四滤波器124皆为窄频滤波器，而且，第一滤波器121只允许第一波长光讯号81通过，并反射其它波长的光讯号，第二滤波器122只允许第二波长光讯号82通过，并反射其它波长的光讯号，第三滤波器123只允许第三波长光讯号83通过，并反射其它波长的光讯号，第四滤波器124只允许第四波长光讯号84通过，因此，第一波长光讯号81会从一第一输出端141输出，第二波长光讯号82会从一第二输出端142输出，第三波长光讯号83会从一第三输出端143输出，第四波长光讯号84会从一第四输出端144输出。
如图2C所示，当具有波长为λ1、λ2与λ3的光通过窄频滤波器时，只有波长为λ2的光能够通过；与窄频滤波器不同，高通滤波器能够允许特定波长以上的光通过，低通滤波器能够允许特定波长以上的光通过，如图2A所示，高通滤波器能够允许波长为λ2与λ3光通过，并反射波长为λ1的光，如图2B所示，低通滤波器能够允许波长为λ1与λ2的光通过，并反射波长为λ3的光。
如上所述，由于窄频滤波器只允许特定波长的光讯号通过，所以其所提供的频道(channel)数量有限，而且，窄频滤波器是由数十层至上百层的介电层所形成因此，使用窄频滤波器来制造高密度波分复用器的成本亦随之增加。相较之下，高通滤波器与低通滤波器的制造成本能够较低。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种比使用窄频滤波器有更多频道的高密度波分复用器。
本发明的另一目的是提供一种比使用窄频滤波器有更少的制造成本的高密度波分复用器。
为达上述目的，依本发明的高密度波分复用器将一多波长光讯号分离为一第一波长光讯号、一第二波长光讯号及一第三波长光讯号，且包括一第一滤波器以及一第二滤波器。在本发明中，第一滤波器与第二滤波器分别为高通滤波器或低通滤波器，而当多波长光讯号射入第一滤波器时，第一滤波器反射第一波长光讯号并透射第二波长光讯号及第三波长光讯号，当透射(transmit)第一滤波器的第二波长光讯号及第三波长光讯号射入第二滤波器时，第二滤波器反射第三波长光讯号并透射第二波长光讯号。如上所述，使用高通滤波器与低通滤波器能够提供比窄频滤波器多的频道。
依本发明一实施例的高密度波分复用器还包括一第一透光基材与一第二透光基材，以便第一滤波器设置于第一透光基材上，第二滤波器设置于第二透光基材上。
依本发明另一实施例的高密度波分复用器更包括一透光基材，第一滤波器与第二滤波器设置于透光基材中，且第一滤波器位于透光基材的一对角截面上，第二滤波器位于透光基材的另一对角截面上。如上所述，由多个依本实施例的高密度波分复用器的组合能够分波包括三个波长以上的多波长光讯号。
依本发明又一实施例的高密度波分复用器更包括一第三滤波器，且多波长光讯号还包括一第四波长光讯号，因此，当多波长光讯号射入第一滤波器时，第一滤波器反射第一波长光讯号与第四波长光讯号，当第一滤波器反射的第一波长光讯号及第四波长光讯号射入第三滤波器时，第三滤波器反射第四波长光讯号并透射第一波长光讯号。如上所述，第一滤波器、第二滤波器及第三滤波器可以设置于一透光基材。
承上所述，当多波长光讯号射入透光基材时，多波长光讯号的行进方向可以与第一滤波器及第二滤波器形成45度的夹角，而为了减少偏振效应，所以在第一滤波器上设置有一第一相位片，在第二滤波器上设置有一第二相位片，因此，可以使透射第一滤波器与第二滤波器的光讯号为P-偏极光与S-偏极光的平均值，进而减低偏振效果。
本发明的优点是本发明的高密度波分复用器及分离多波长光讯号的方法能够利用高通滤波器与低通滤波器来分波，所以能够获得比使用窄频滤波器多的频道；另外，高通滤波器与低通滤波器的制造成本比窄频滤波器低，所以使用高通滤波器与低通滤波器来组成高密度波分复用器能够降低制造成本。
以下将参照相关附图，说明依本发明较佳实施例的高密度波分复用器，其中相同的组件将沿用前述的参照符号并以相同的参照符号加以说明。
图1为一示意图，显示现有高密度波分复用器的一干涉滤波器的应用结构；图2A为一坐标图，显示一高通滤波器反射与透射的波长范围；图2B为一坐标图，显示一低通滤波器反射与透射的波长范围；图2C为一坐标图，显示一窄频滤波器反射与透射的波长范围；图3为一示意图，显示依本发明较佳实施例的高密度波分复用器的滤波器的应用结构的剖面图；图4为一示意图，显示多个依本发明较佳实施例的高密度波分复用器的组合情形的剖面图；图5为一示意图，显示依本发明较佳实施例的高密度波分复用器的另一滤波器的应用结构的剖面图；图6为一示意图，显示依本发明较佳实施例的高密度波分复用器的又一滤波器的应用结构的剖面图；图7为一流程图，显示依本发明较佳实施例的分波方法的流程图。
图中符号说明101输入端121第一滤波器
122 第二滤波器123 第三滤波器124 第四滤波器141 第一输出端142 第二输出端143 第三输出端144 第四输出端3密度波分复用器31 透光基材31A~31D 透光子基材32 第一滤波器33 第二滤波器34 第一相位片35 第二相位片41 第一高密度波分复用器412 第一滤波器413 第二滤波器42 第二高密度波分复用器422 第一滤波器423 第二滤波器43 第三高密度波分复用器432 第一滤波器433 第二滤波器44 第四高密度波分复用器442 第一滤波器443 第二滤波器5高密度波分复用器51 透光基材52 第一低通滤波器53 第二低通滤波器54 第三低通滤波器
6高密度波分复用器61 透光基材62 第一滤波器63 第二滤波器64 第三滤波器65 第四滤波器7本发明较佳实施例的分波方法71~72本发明较佳实施例的分波方法的流程81~85第一波长光讯号~第五波长光讯号91~99波长为λ1~λ9的光讯号具体实施方式
请参照图3所示，本发明较佳实施例的高密度波分复用器3是将一多波长光讯号分离为一第一波长光讯号81、一第二波长光讯号82及一第三波长光讯号83，且包括一透光基材31、一第一滤波器32、一第二滤波器33、一第一相位片34、及一第二相位片35。
承上所述，透光基材31的横剖面为正方形，而第一滤波器32形成于透光基材31中的一对角截面上，第二滤波器33形成于透光基材31中的另一对角截面上。因此，在透光基材31的剖面图(图3)中，第一滤波器32与第二滤波器33为正交。在本实施例中，透光基材31为玻璃，而第一滤波器32与第二滤波器33分别涂布(coating)于透光基材31上。需注意的是，将滤波器涂布于玻璃上的方式应为本领域技术人员所熟知，例如，如图3所示，可以将第一滤波器32与第二滤波器33分别涂布在透光子基材31A、31B、31C、31D的一侧面上，然后将透光子基材31A、31B、31C、31D组合成为透光基材31，于是便形成如图3所示的高密度波分复用器3。
在本实施例中，第一滤波 32为一高通滤波器，第二滤波 33为一低通滤波器，如图2A所示，第一滤波 32能够允许透射波长为λ2的第二波长光讯号82及波长为λ3的第三波长光讯号83，并反射波长为λ1的第一波长光讯号81，如图2B所示，第二滤波器33能够允许透射波长为λ1的第一波长光讯号81及波长为λ2的第二波长光讯号82，并反射波长为λ3的第三波长光讯号83，因此，假如入射光包括第一波长光讯号81、第二波长光讯号82及第三波长光讯号83，则第一波长光讯号81射入第一滤波器32时会以45度角反射，第三波长光讯号83射入第二滤波器33时会以45度角反射，而第二波长光讯号82会透射过第一滤波器32与第二滤波器33以原行进方向射出。
如上所述，当第一波长光讯号81、第二波长光讯号82及第三波长光讯号83射入本发明较佳实施例的高密度波分复用器3时，第一波长光讯号81、第二波长光讯号82及第三波长光讯号83会分别以不同方向射出，因而得到分波的效果。
另外，在本实施例中，由于多波长光讯号射入第一滤波器32与第二滤波器33的入射角为45度，因此会有偏振效应产生，亦即是，P-偏振光与S-偏振光的反射与穿射分量不同。于是，在第一滤波器32与第二滤波器33上分别设置第一相位片34与第二相位片35，以便能够分别使透射过第一滤波器32与第二滤波器33的光讯号为P-偏振光与S-偏振光的平均值，进而减低偏振效应的影响。
请参照图4所示，其中多波长光讯号包括波长为λ1~λ9的光讯号91~99，其中λ1~λ9波长依序增加，而一第一高密度波分复用器41、一第二高密度波分复用器42、一第三高密度波分复用器43及一第四高密度波分复用器44系依据图4显示的方式排列，需注意的是，该高密度波分复用器分别可以旋转90度、180度或270度而能够达到同样的分光效果。
在第一高密度波分复用器41中，第一滤波器412为高通滤波器以反射波长为λ1~λ3的光讯号91~93，第二滤波器413为低通滤波器以反射波长为λ7~λ9的光讯号97~99；在第二高密度波分复用器42中，第一滤波器422为高通滤波器以反射波长为λ1的光讯号91，第二滤波器423为低通滤波器以反射波长为λ3的光讯号93；在第三高密度波分复用器43中，第一滤波器432为高通滤波器以反射波长为λ4的光讯号94，第二滤波器433为低通滤波器以反射波长为λ6的光讯号96；在第四高密度波分复用器44中，第一滤波器442为高通滤波器以反射波长为λ7的光讯号97，第二滤波器443为低通滤波器以反射波长为λ9的光讯号99。因此，当多波长光讯号射入依本实施例的高密度波分复用器时，波长为λ1~λ9的光讯号能够分别从不同的输出端输出。
另外，请参照图5所示，其显示依本发明另一较佳实施例的高密度波分复用器5，其包括一透光基材51、一第一低通滤波器52、一第二低通滤波器53、及一第三低通滤波器54，以便用来将一多波长光讯号分离为第一波长光讯号81、第二波长光讯号82、第三波长光讯号83、及第四波长光讯号84，其中第一波长光讯号81的波长＜第二波长光讯号82的波长＜第三波长光讯号83的波长＜第四波长光讯号84的波长。在本实施例中，第一低通滤波器52允许第二波长光讯号82的波长以下的波长光通过，并反射大于第二波长光讯号82的波长光，第二低通滤波器53允许第一波长光讯号81的波长以下的波长光通过，并反射大于第一波长光讯号81的波长光，第三低通滤波器54允许第三波长光讯号83的波长以下的波长光通过，并反射大于第三波长光讯号83的波长光，因此，第一波长光讯号81、第二波长光讯号82、第三波长光讯号83、第四波长光讯号84会分别从不同地方射出。在本实施例中，高密度波分复用器5中所使用的滤波器皆为低通滤波器，另外，高密度波分复用器5中所使用的滤波器亦可以是皆为高通滤波器。
又，请参照图6所示，其显示依本发明又一较佳实施例的高密度波分复用器6，包括一透光基材61、一第一滤波器62、一第二滤波器63、一第三滤波器64、及一第四滤波器65，其中，第一滤波器62、第二滤波器63与第四滤波器65为低通滤波器，第三滤波器64为高通滤波器。因此，高密度波分复用器6能够将一多波长光讯号分离为第一波长光讯号81、第二波长光讯号82、第三波长光讯号83、第四波长光讯号84、及第五波长光讯号85，其中第一波长光讯号81的波长＜第二波长光讯号82的波长＜第三波长光讯号83的波长＜第四波长光讯号84的波长＜第五波长光讯号85的波长，在本实施例中，第一滤波器62允许第三波长光讯号83的波长以下的波长光通过，并反射大于第三波长光讯号83的波长光，第二滤波器63允许第一波长光讯号81的波长以下的波长光通过，并反射大于第一波长光讯号81的波长光，第三滤波器64允许第三波长光讯号83的波长以上的波长光通过，并反射小于第三波长光讯号83的波长光，第四滤波器65允许第四波长光讯号84的波长以下的波长光通过，并反射大于第四波长光讯号84的波长光，因此，第一波长光讯号81、第二波长光讯号82、第三波长光讯号83、第四波长光讯号84、及第五波长光讯号85会分别从不同地方射出。本实施例提供一种不需经过滤波器的胶合工艺便能够完成的高密度波分复用器，而且，在本实施例的高密度波分复用器6中，光讯号行进的方向容易组合。
在本实施例中，由于所使用的该滤波器分别为高通滤波器或低通滤波器，因此其所能够分波的特性如图2A与图2B所示，相较之下，依据现有窄频滤波器的分波特性(如图2C所示)所提供的每一频宽较宽，而光讯号本身为窄波段的光波(例如1310±30nm或1550±30nm)，所以窄频滤波器所提供的频道数较少，高通滤波器与低通滤波器能够从最短波长或是最长波长开始分波，因而能够获得较多的频道。另外，形成高通滤波器与低通滤波器的介电层数少于形成窄频滤波器的介电层数，所以高通滤波器与低通滤波器的制造成本低于窄频滤波器，因此使用高通滤波器与低通滤波器的高密度波分复用器的制造成本低于使用窄频滤波器的高密度波分复用器。
请参照图7所示，在本发明较佳实施例的分波方法7中，步骤71将射入高密度波分复用器3的多波长光讯号分波，其以一特定波长为分野将特定波长以下的光讯号反射，并透射特定波长以上的光讯号，例如，上述的特定波长为第一波长光讯号81的波长，因此，本方法会将第一波长光讯号81反射，并透射第二波长光讯号82及第三波长光讯号83，结果，可以分离第一波长光讯号81。
接着，在步骤72中，将射入高密度波分复用器3的多波长光讯号依据另一特定波长为分野将特定波长以上的光讯号反射，并透射特定波长以下的光讯号，例如，上述的另一特定波长为第三波长光讯号83的波长，因此，本方法会将第三波长光讯号83反射，并透射第一波长光讯号81及第二波长光讯号82，结果，可以分离第三波长光讯号83。
如上所述，第一波长光讯号81与第三波长光讯号83分别被反射而第二波长光讯号82不会被反射，因此，第一波长光讯号81、第二波长光讯号82与第三波长光讯号83分别以不同方向射出高密度波分复用器3，于是达成分波的效果。
另外，在本实施例中，步骤71与步骤72的顺序可以交换。
综上所述，本发明提供一种比使用窄频滤波器有更多频道，而有更少制造成本的高密度波分复用器及其分波方法。
以上所述仅为举例性，而非为限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本专利的保护范围中。
权利要求
1.一种高密度波分复用器，其将一多波长光讯号分离为一第一波长光讯号、一第二波长光讯号及一第三波长光讯号，包含一第一滤波器，其选自一高通滤波器与一低通滤波器其中之一，而当该光讯号射入该第一滤波器时，该第一滤波器反射该第一波长光讯号并透射该第二波长光讯号及该第三波长光讯号；以及一第二滤波器，其选自一高通滤波器与一低通滤波器其中之一，而当透射该第一滤波器的该第二波长光讯号及该第三波长光讯号射入该第二滤波器时，该第二滤波器反射该第三波长光讯号并透射该第二波长光讯号。
2.根据权利要求1所述的高密度波分复用器，其特征在于还包含一第一透光基材与一第二透光基材，该第一滤波器设置于该第一透光基材上，该第二滤波器设置于该第二透光基材上。
3.根据权利要求1所述的高密度波分复用器，其特征在于该第一透光基材与该第二透光基材为玻璃。
4.根据权利要求1所述的高密度波分复用器，其特征在于还包含一透光基材，该第一滤波器与该第二滤波器设置于该透光基材上，且该第一滤波器位于该透光基材的一对角截面上，该第二滤波器位于该透光基材的另一对角截面上。
5.根据权利要求4所述的高密度波分复用器，其特征在于还包含一第一相位片，其设置于该第一滤波器上；以及一第二相位片，其设置于该第二滤波器上。
6.根据权利要求4所述的高密度波分复用器，其特征在于该透光基材为玻璃。
7.根据权利要求1所述的高密度波分复用器，其特征在于该入射光讯号还包含一第四波长光讯号；该第一滤波器还反射该第四波长光讯号，且该高密度波分复用器还包含一第三滤波器，其接收由该第一滤波器所反射的该第一波长光讯号及该第四波长光讯号，并反射该第四波长光讯号以及透射该第一波长光讯号。
8.根据权利要求7所述的高密度波分复用器，其特征在于还包含一透光基材，该第一滤波器、该第二滤波器及该第三滤波器设置于该透光基材上。
9.根据权利要求8所述的高密度波分复用器，其特征在于该透光基材为玻璃。
10.根据权利要求7所述的高密度波分复用器，其特征在于还包含一第一透光基材以及一第二透光基材，该第一滤波器及该第二滤波器设置于该第一透光基材上，该第三滤波器设置于该第二透光基材上。
11.根据权利要求10所述的高密度波分复用器，其特征在于该第一透光基材与该第二透光基材为玻璃。
12.一种高密度波分复用器组合，其包含多个如权利要求1所述的高密度波分复用器。
全文摘要
一种高密度波分复用器，其将多波长光讯号分离为第一波长光讯号、第二波长光讯号及第三波长光讯号，且包括第一滤波器及第二滤波器。本发明中第一滤波器与第二滤波器分别为高通滤波器或低通滤波器，而当多波长光讯号射入第一滤波器时，第一滤波器反射第一波长光讯号并透射第二及第三波长光讯号，当透射第一滤波器的第二及第三波长光讯号射入第二滤波器时，第二滤波器反射第三波长光讯号并透射第二波长光讯号。本发明能够利用高通滤波器与低通滤波器来分波，所以能够获得比使用窄频滤波器多的频道；另外，高通滤波器与低通滤波器的制造成本比窄频滤波器低，所以使用高通滤波器与低通滤波器来组成高密度波分复用器能够降低制造成本。
文档编号H04B10/02GK1422027SQ0113964
公开日2003年6月4日 申请日期2001年11月30日 优先权日2001年11月30日
发明者陈煌坤, 李卫华 申请人:台达电子工业股份有限公司