一种小型化无源WDM器件制造技术

本发明专利技术公开了一种小型化无源WDM器件，包括：一公共端光纤准直器；一个以上波分复用子组件，波分复用子组件的一侧面上设有若干个传输子面，其中一端的传输子面与公共端光纤准直器相对，其余传输子面上均设有不同工作波长的WDM滤光膜，WDM滤光膜用于接收光信号或对应将公共端光纤准直器输入的光信号波分输出；一组以上非公共端光纤准直器，每组非公共端光纤准直器均对应一个波分复用子组件,用于将光信号输入对应的传输子面或接收传输子面输出的波分光信号；光学基板，用于固定公共端光纤准直器、波分复用子组件和非公共端光纤准直器，该方案结构小型化、无需复杂的光纤绕线、性能优良、成本低，可以满足5G未来大规模商用对无源WDM器件的巨量需求。WDM器件的巨量需求。WDM器件的巨量需求。

【技术实现步骤摘要】
一种小型化无源WDM器件


[0001]本专利技术涉及光通讯和5G领域的无源器件领域，尤其是一种小型化无源WDM器件。

技术介绍

[0002]波分复用（WDM，Wavelength Division Multiplexing)是将两种或多种不同波长的光载波信号（携带各种信息）在发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer，简称MUX)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；在接收端，经解复用器(亦称分波器，Demultiplexer，简称DEMUX)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术，称为波分复用。波分复用技术可以实现单根光纤对多个波长信号的传输，这会成倍提升光纤的传输容量，DWDM和CWDM器件已经被广泛应用在光通讯的中长距离传输和数据中心的互联中。
[0003]随着2019年被确定为5G商用启动的元年，5G时代正在加速到来，5G网络大规模的部署即将展开，5G通信预计在随后几年有望迅速普及。众所周知，在5G的接入和承载网中，前传占用光纤资源非常巨大，因此从节约光纤成本考虑，业界普遍的共识是采用WDM技术，示意图如图1所示，该技术已经被写入5G承载网白皮书中。随着5G在全球的大规模建设，市场对WDM器件每年的需求量预计高达数千万个。
[0004]市场对WDM器件需求量急速上升的同时，目标价格却在持续下降。特别是在5G前传的应用上，要求低成本的同时，还需满足工业级的标准以适应室外严苛的环境要求。WDM器件作为光通讯和5G网络的核心无源光器件，其在满足业内各项标准的同时，追求低成本、小型集成化和同时具备高性能是未来不变的发展趋势。
[0005]目前，常见的WDM器件是采用三端口WDM单元逐级串联的方式来实现，图2是市场上典型的三端口WDM单元，即采用双光纤准直器、单光纤准直器和WDM膜片等装配而成，包括端口1、端口2和公共端；端口1和端口2输入的信号通过准直器的准直，分别经过WDM膜片的透射和反射后，再被准直器耦合复用到公共端的光纤中。图3给出了典型的、逐级串联的WDM器件结构，其中，101、102、103
……
10N为构成WDM器件的WDM单元；该结构的缺点是需要各个WDM单元串联，WDM器件的差损和隔离度等性能指标会受到各个波长通道的相互影响（尤其是要经过多次的准直和耦合，指标影响较大），装配和绕线工序复杂，器件体积较大，成本较高。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的情况，本专利技术的目的在于提供结构小型化、易装配、低成本、高性能和可实现量产自动化的小型化无源WDM器件。
[0007]为了实现上述的技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种小型化无源WDM器件，其包括：一公共端光纤准直器，用于输入或输出光信号；
一个以上波分复用子组件，波分复用子组件的一侧面上设有若干个间隔设置的传输子面，位于其中一端的传输子面与公共端光纤准直器相对，其余传输子面上均设有不同工作波长的WDM滤光膜，设有WDM滤光膜的传输子面用于接收光信号并将其复用到与公共端光纤准直器相对的传输子面输出或对应将与公共端光纤准直器相对的传输子面输入的光信号波分输出；一组以上非公共端光纤准直器，每组非公共端光纤准直器均对应一个波分复用子组件且每组非公共端光纤准直器均包括与波分复用子组件设有WDM滤光膜的传输子面一一相对的光纤准直器，并用于将光信号输入对应的传输子面或接收传输子面输出的波分光信号；光学基板，用于将公共端光纤准直器、一个以上波分复用子组件和一组以上非公共端光纤准直器相对固定。
[0008]进一步，每组非公共端光纤准直器的光纤准直器为相互平行、等间隔设置并与波分复用子组件设有WDM滤光膜的传输子面一一相对。
[0009]作为实施之一，优选的，所述的公共端光纤准直器和非公共端光纤准直器均包括光纤头、准直透镜和套管，所述的准直透镜设于套管一端，所述的光纤头由套管另一端穿入并与准直透镜相对。
[0010]作为实施之一，优选的，每组非公共端光纤准直器的光纤准直器均为节距光纤阵列和透镜阵列贴合而成。
[0011]其中，光纤头可以是玻璃光纤头或陶瓷光纤头，其端面经过研磨和抛光加工，为了提升回损（RL）指标，可以选择加工成4度到9度的角度，端面可以选择镀增透膜；准直透镜是平凸玻璃透镜，为了提升RL指标，平面端可以选择加工成4度到9度的角度以便与光纤头角度匹配，平面和凸面都镀有增透膜；套管是玻璃套管或金属套管；光纤头和准直透镜通过胶水被装配在同一套管内，形成准直器；通过缩小光纤头外径和长度，缩小准直透镜和玻璃管的外径，准直器的外径尺寸可以做到1mm以内，长度短于4mm。
[0012]进一步，所述的波分波分复用子组件为Z-BLOCK型结构，其包括前后两面抛光的平行四边形玻璃平板，玻璃平板的后侧抛光面镀有高反膜，其前侧抛光面设有若干个间隔设置的传输子面，其中一端的传输子面镀设有增透膜，其余传输子面镀设有不同工作波长的WDM滤光膜。
[0013]另外，可通过设计入射到Z-BLOCK的入射角度和出射节距（pitch）来实现Z-BLOCK尺寸的小型化和性能的最优化。
[0014]优选的，所述公共端光纤准直器与波分复用子组件相对形成的夹角范围为2～45度，其节距范围为0.25～2 mm。
[0015]进一步，所述的WDM滤光膜包括CWDM、LANWDM、DWDM、SWDM、MWDM中的一种或几种混合。
[0016]进一步，所述的光学基板为光学材料或陶瓷材料，至少包括玻璃、硅和陶瓷等材料中的一种，通过激光打标或光刻掩模的方法可在基板上按照设计制作出一系列高精度位置对位线。
[0017]进一步，所述的公共端光纤准直器、一个以上波分复用子组件和一组以上非公共端光纤准直器通过紫外固化胶或热固化胶胶合固定在光学基板上，具体可以与光学基板上所设计的位置对位线精确对齐或对齐后微调，最后采用胶水将各个分件直接固定在基板上
并成为一个整体。
[0018]进一步，所述的小型化无源WDM器件还包括将公共端光纤准直器、一个以上波分复用子组件、一组以上非公共端光纤准直器和光学基板封装其中的金属外壳。
[0019]上述方案实现了以光纤为接口的输入/输出WDM信号的波分解复用或复用功能。
[0020]采用上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，其具有的有益效果为：本专利技术可以通过优化装配布局做到结构紧凑且小型化，通过优化设计准直器参数提升组件的性能指标，通过在基板上做出一系列的对位标记大大降低了组件对位和装配的难度，并可实现自动化装配和大规模的量产。相比现有技术下采用三端口逐级串联方式制作的波分复用器件，本专利技术具有结构小型化、装配简单、无需复杂的光纤绕线、性能优良、成本低等优点，产品完全满足行业内工业级要求标准。本专利技术器件可以满足5G前传应用场景对无源光器件工业级环境条件的苛刻要求和5G未来大规模商用对无源WDM器件的巨量需求。
附图说明
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小型化无源WDM器件，其特征在于：其包括：一公共端光纤准直器，用于输入或输出光信号；一个以上波分复用子组件，波分复用子组件的一侧面上设有若干个间隔设置的传输子面，位于其中一端的传输子面与公共端光纤准直器相对，其余传输子面上均设有不同工作波长的WDM滤光膜，设有WDM滤光膜的传输子面用于接收光信号并将其复用到与公共端光纤准直器相对的传输子面输出或对应将与公共端光纤准直器相对的传输子面输入的光信号波分输出；一组以上非公共端光纤准直器，每组非公共端光纤准直器均对应一个波分复用子组件且每组非公共端光纤准直器均包括与波分复用子组件设有WDM滤光膜的传输子面一一相对的光纤准直器，并用于将光信号输入对应的传输子面或接收传输子面输出的波分光信号；光学基板，用于将公共端光纤准直器、一个以上波分复用子组件和一组以上非公共端光纤准直器相对固定。2.根据权利要求1所述的一种小型化无源WDM器件，其特征在于：每组非公共端光纤准直器的光纤准直器为相互平行、等间隔设置并与波分复用子组件设有WDM滤光膜的传输子面一一相对。3.根据权利要求1或2所述的一种小型化无源WDM器件，其特征在于：所述的公共端光纤准直器和非公共端光纤准直器均包括光纤头、准直透镜和套管，所述的准直透镜设于套管一端，所述的光纤头由套管另一端穿入并与准直透镜相对。4.根据权利要求2所述的一种小型化无源WDM器件，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾旭，于光龙，林应龙，郑熙，刘哲，罗良涛，陈俊杰，
申请(专利权)人：福州高意光学有限公司，
类型：发明
国别省市：