一种微型低损耗光波分复用器制造技术

技术编号:14834153 阅读:158 留言:0更新日期:2017-03-16 20:36
本实用新型专利技术公开了一种微型低损耗光波分复用器,双光纤头固定在第一套管内,左边透镜固定在第二套管内,右边透镜固定在第三套管内,单光纤头固定在第四套管内;第一套管的右端面与第二套管左端面相固接,第三套管右端面与第四套管左端面相固接;第一套管、第二套管、第三套管以及第四套管都固定在最外层金属套管内;多层介质膜滤波片分别与第二套管右端面端和第三套管左端面相固接。本实用新型专利技术的插入损耗比较小,体积小。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种光波分复用器,尤其涉及一种微型低损耗光波分复用器,属于光纤通信

技术介绍
现有技术方案的光波分复用器的结构一般类似说明书附图的图l所示:由双光纤头101中的一根光纤发射多通道光信号,经过Grin-Lens(自聚焦透镜)104准直,入射多层介质膜滤波片105;经多层介质膜滤波片105的多光束干涉选择出透射的通道光信号入射透镜106,经透镜106会聚,耦合进单光纤头108;从多层介质膜滤波片105表面反射的其余光信号经自聚焦透镜104会聚,耦合进双光纤头101中的另外一根光纤;完成光波分复用功能。其中,胶110用于固定多层介质膜滤波片105在Grin-Lens(自聚焦透镜)104的平面端,胶111用于固定Grin-Lens(自聚焦透镜)104的斜面端与双光纤头101的斜面端;双光纤准直器组件通过胶固定在第一套管102内,再被用胶103固定在第二套112内,再用胶密封;通过胶把Grin-Lens(自聚焦透镜)106在第三套管107内,单光纤头108通过胶固定在第三套管107内,胶109把第三套管107固定在第二套管112内,再用胶密封。现有技术方案的光波分复用器的缺点在于使用预先固定工作距离和束腰大小的单光纤准直器,当双光纤准直器与单光纤准直器耦合时,除了工作距离和束腰大小的失配特别是对于密集波分复用领域,还会有更严重的耦合失配:由于多层介质膜滤波片105的多光束干涉时所导致的光斑扩束和光斑中心位移的高斯光束参数变化所带来的耦合失配。理论分析如下:一、工作距离和束腰大小的失配:两光纤通过透镜耦合的光路图如说明书附图的图4所示。光纤a发出的束腰半径为ω00,数值孔径为NA1的高斯光束,经过准直透镜、聚焦透镜L,作用后,束腰半径和数值孔径分别为ω01和NA2,再由光纤b接收。而光纤b只接收满足ω01≤ω0b和NA2≤NAb光束,其中ω0b和NAb由光纤b决定。为将光纤a发出的光全部耦合进光纤b,需要确定合适的光纤a物距d1,光纤a像距d2,光纤b像距d3和光纤b物距d4,准直透镜焦距F1和聚焦透镜焦距F2。由于光通信器件内部的各准直器一般采用同一种规格的光纤,而光纤出射光的高斯光束的束腰就在光纤端面,当光纤端面置于透镜焦距为f的透镜的前焦点处时,此时在透镜右边的高斯光束具有最大的束腰值ω01,根据基模高斯光束空间变换,可以得到:其中,光信号的中心波长为λ。当光纤a采用透镜焦距为f的准直透镜得到最大值则光纤b应相应采用透镜焦距为f的准直透镜得到最大值ω01,当两高斯光束在同样大小束腰ω01的位置耦合时,得到最佳耦合,则光纤a出射的光全部祸合进光纤b。考虑到两准直器对调装配相合的各不确定因素,两光纤通过透镜准直的高斯光束的相合失配情况如说明书附图的图5所示。根据模场相合理论,两个单模光纤准直器耦合时,光场分布为E1的高斯光束1与光强分布为E2高斯光束2的耦合效率T为:式中:为E2的共轭复数,x和y为坐标。根据模场耦合理论,运用高斯光束传输理论,经进一步推导,可以分别从模场失配耦合、横向偏离耦合、轴向偏离耦合和偏角耦合这四个方面理论计算出两个单模光纤准直器之间的插入损耗。1)模场失配耦合损耗IL1:式中:Δω=ω1-ω2,即表示Δω为耦合两准直器的束腰半径ω1和ω2之差。2)横向偏离耦合损耗IL2:式中:dx为横向偏离距离。3)轴向偏离耦合损耗IL3:式中:Δz为轴向偏离距离,λ为光波波长。4)偏角耦合损耗IL4:式中:dθ为偏角角度。现有技术方案的光波分复用器使用预先固定工作距离和束腰大小的准直器,由于光波分复用器的光路设计已经固定了双光纤准直器和单光纤准直器的位置,在这样的限制条件下,单光纤准直器与双光纤准直器进行对调时,通过细调调整架的俯仰、升降、旋转、X轴平移和Y轴平移等调节螺杆,只能尽可能地消除单光纤准直器与双光纤准直器耦合时的角度失配损耗,而不能解决束腰失配损耗和轴向失配损耗。这是采用预先固定工作距离和束腰大小的准直器的光波分复用器的固有缺点。二、多层介质膜滤波片的多光束干涉时所导致的光斑扩束和中心光路错位的高斯光束参数变化所带来的耦合失配。当一束光以一定的角度入射到多层介质膜的表面时,光束在多层介质膜内各介质的交界面发生多次反射和折射,总反射光和透射光都是由多光束合成,在空气中就是多次反射光相干叠加的结果。光束的电矢量和磁矢量各分为两个分量,平行于入射面的分量为P波,垂直于入射面的分量为S波。以空气与多次介质膜的第一层介质薄膜的反射光为例:设定φ0为入射角,φ1和φ2为第一层薄膜和第二层薄膜的折射角,n0为空气的折射率,n1为第一层薄膜的折射率,n2为第二层薄膜的折射率。由菲涅尔反射公式,可以给出P波和S波的振幅反射系数(rp,rs)。对于空气与第一层介质薄膜的界面,P波和S波的反射系数分别为:根据折射定律,φ0和φ1应满足下面关系:n0sinφ0=n1sinφ1对于第一层介质薄膜与第二层介质薄膜的界面,同理有上述确定的关系式。进而可以算出,任意两相邻反射光间的光程差L:L=2n1dcosφ1其中d为第一层介质薄膜的厚度。由此光程差引起的相邻两级反射光的位相差为2δ,则:由于第一层介质薄膜上下表面对光多次反射和折射,我们在空气中看到的是多次反射光相干叠加的结果,引入P波、S波的总振幅反射系数:其中:(Ep)反为P波反射振幅,(Ep)入为其入射振幅;(Es)反为S波的反射振幅,(Es)入为其入射振幅。根据多光束干涉理论,我们可以求得总振幅反射系数:其中:r2p表示第二层介质薄膜的P波的反射系数;r2s表示第二层介质薄膜的S波的反射系数;i表示虚数。由于P波的振幅反射系数rp和S波的反射系数rs不等,总振幅反射系数也各不相同;多信道光信号多光束干涉后,各波长的P波和S波的振幅衰减比或相对振幅衰减也各不相同,最终多信道光信号的P波和S波的组合波形就不相同;外在表现就是多信道光信号的反射光斑变大并且光斑中心产生位移。同理分析可以得到多信道光信号的透射光斑变大并且光斑中心产生位移。多层介质膜滤波片105的介质膜层数越多,则上述现象越严重。由于多层介质膜滤波片105的多光束干涉所导致的光斑扩束和光斑中心位移,透射光的高斯光束参数发生变化,从而对预先固定工作距离和束腰大小的准直器带来横向位移耦合损耗和束腰耦合损耗失配。粗波分复用领域的光波分复用器会有上述耦合失配问题,对于密集波分复用领域的光波分复用器,会有更严重的耦合失配问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种微型低损耗光波分复用器,解决现有技术中光波分复用器耦合适配问题严重,插入损耗较大的技术问题。本技术所采用的技术方案是:一种微型低损耗光波分复用器,多层介质膜滤波片205通过胶分别与第二套管203右端面和第三套管206左端面相固接;双光纤头201通过胶固定在第一套管202内,左边第一透镜204通过胶固定在第二套管203内,右边第二透镜209通过胶固定在第三套管206内,单光纤头208通过胶固定在第四套管207内;第一套管202右端面与第二套管203左端面通过胶固接,第三套管206右端面通过胶与第四套管207左端面通过胶相固接,构成光波分复用结构;第一套管202、第二套管203、第三套管206以及第四套管2本文档来自技高网
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一种微型低损耗光波分复用器

【技术保护点】
一种微型低损耗光波分复用器,其特征在于:多层介质膜滤波片(205)通过胶分别与第二套管(203)右端面和第三套管(206)左端面相固接;双光纤头(201)通过胶固定在第一套管(202)内,第一透镜(204)通过胶固定在第二套管(203)内,第二透镜(209)通过胶固定在第三套管(206)内,单光纤头(208)通过胶固定在第四套管(207)内;第一套管(202)右端面与第二套管(203)左端面通过胶固接,第三套管(206)右端面通过胶与第四套管(207)左端面通过胶相固接,构成光波分复用结构;第一套管(202)、第二套管(203)、第三套管(206)以及第四套管(207)都通过胶固定在最外层金属套管(210)内;第二套管(203)的右端和第三套管(206)的左端均设置有台阶。

【技术特征摘要】
1.一种微型低损耗光波分复用器,其特征在于:多层介质膜滤波片(205)通过胶分别与第二套管(203)右端面和第三套管(206)左端面相固接;双光纤头(201)通过胶固定在第一套管(202)内,第一透镜(204)通过胶固定在第二套管(203)内,第二透镜(209)通过胶固定在第三套管(206)内,单光纤头(208)通过胶固定在第四套管(207)内;第一套管(202)右端面与第二套管(203)左端面通过胶固接,第三套管(206)右端面通过胶与第四套管(207)左端面通过胶相固接,构成光波分复用结构;第一套管(202)、第二套管(203)、第三套管(206)以及第四套管(207)都通过胶固...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘贤平毕延文余新文
申请(专利权)人:苏州伽蓝致远电子科技股份有限公司
类型:新型
国别省市:江苏;32

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