專利名稱：三芯端口光纖回反射濾光器的制作方法
本項發(fā)明是關于應用三芯光纖端口部件制造WDM(波分復用)和解波分復用技術。
發(fā)展中的光通信網(wǎng)絡技術不斷地要求增加光纖通信帶寬。WDM技術應用不同的波長在單根光纜中傳輸若干個光通道，極大地擴大了光纖通信網(wǎng)的傳輸容量。使不同波長通道(頻道)合并于一根光纜的光纖器件稱為光波分復用器；使一根光纜中多通道傳輸?shù)男畔⒎蛛x的光纖器件稱為解波分復用器。現(xiàn)有多種技術被應用于發(fā)展光波分復用器/解波分復用器。其中包括光纖布拉格(Bragg)光柵、集成線路、熔融光纖馬哥日拉(Mach-Zander)干涉器、干涉介質(zhì)膜技術等。ITU(國際光通信聯(lián)合組織)對WDM通道的中心波長已建立了一套國際標準。以往的器件工藝是一種Y型結(jié)構(gòu)，應用三個通常的光纖準直器來調(diào)整濾光器的中心波長使之符合ITU標準。于是這種波分復用器/解波分復用器的中心波長適合ITU波長標準的要求。以往器件工藝的主要缺點是難以減小器件的尺寸而實現(xiàn)緊湊結(jié)構(gòu)。其基本的原理和途徑已在No.09/255,047文件(02/22/99)中說明。以往工藝緊湊結(jié)構(gòu)的光波分復用器/解波分復用器是應用了V型槽端口部件來實現(xiàn)。然而，實際應用中仍需要尺寸更小、同時減少元部件結(jié)構(gòu)的光波分復用器/解波分復用器。相關的工藝可參考美國專利4,464,022；5,204,771；5,574,596；6,629,995；5,712,717；5,748,350；5,764,825；5,786,915；5,799,121；5,808,763。
本項發(fā)明的目的在于提供一種光波分復用器/解波分復用器，其器件結(jié)構(gòu)的尺寸僅為以往所說的器件尺寸的一半，因而新的器件裝配緊湊、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、制造工藝靈便、在惡劣的環(huán)境中具有高度穩(wěn)定性。
本發(fā)明中，其多端口回反射光纖器件包括一個三芯光纖端口部件，它與自聚焦透鏡(GRIN)結(jié)合而與光耦合。具有三根光纖的三芯光纖端口部件被粘結(jié)到自聚焦透鏡(GRIN)帶有角度的面上，WDM濾光片被粘結(jié)到自聚焦透鏡(GRIN)的另一面。一個反射鏡經(jīng)光學調(diào)整后被粘結(jié)到WDM濾光片的另一面上。三芯光纖端口部件用于器件的光耦合輸入、輸出以及調(diào)諧濾光片的中心波長，使之滿足ITU標準。因而從三芯光纖端口部件耦合輸入的光被準直為平行光，再傳輸?shù)絎DM濾光片，可透過WDM帶通濾光片的部分光，然后又被反射鏡反射回來，再一次經(jīng)過WDM帶通濾光片。被反射的帶通光信號被耦合進入三芯光纖端口部件的一根回反射輸出光纖，此為解波分復用通道。另一方面，WDM濾光片透過波長以外的光，不能透過WDM濾光片，不被反射鏡反射，而直接被WDM濾光片反射并耦合進入三芯光纖端口部件中的一根反射輸出光纖并被傳輸?shù)较乱浑A解波分復用通道。
實際上，要求帶通波段能透過的光束和回反射的光束，對于WDM濾光片具有相同的入射角，以達到最佳性能。為保持對于WDM濾光片具有相同的入射角，三芯光纖端口部件中的三根光纖被安置在以輸入光纖和反射輸出光纖為其端點所確定的直徑的圓周上。典型的條件是，這三根光纖被安置在T形的三個頂端。其相對應的圓心與自聚焦透鏡的光軸同軸。為與WDM濾光片相匹配，應選擇三根光纖之間的間距，使得WDM濾光片的中心波長能被調(diào)諧到預先所設定的波長。
本項發(fā)明，由于可應用選擇一系列不同的光纖間距，來調(diào)諧WDM濾光片帶通波段的中心波長，使其符合ITU標準，尤其使器件的成本降低，制造工藝靈便。
下面結(jié)合附圖和實施例來進一步說明本發(fā)明。


圖1是本項發(fā)明三芯端口光纖回反射WDM器件的具體裝置側(cè)視圖；圖2是圖1器件的功能說明簡圖，表示器件的光路；圖3是圖1沿著3—3線的剖面圖；圖4是圖3器件的部分放大剖面圖；圖5是本項發(fā)明具體設計另一個側(cè)視圖，圖中附加了一個間隙環(huán)。
現(xiàn)在詳細地介紹本項發(fā)明優(yōu)選的具體裝置作為參考。本項發(fā)明是以一個具體的例子來加以說明的，但并不作為對本項發(fā)明的限制。應用該項工藝技術，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍，如后面權(quán)利要求中所述，對于本項發(fā)明的各種變更，都能制造出優(yōu)先的具體裝置。
為更好地理解本項發(fā)明裝置，請注意到裝置圖中數(shù)碼。請看圖1至圖5。圖1是本項發(fā)明多端口光纖回反射器件的具體裝置100的側(cè)視圖。它包括一個三芯光纖端口部件10，自聚焦透鏡(GRIN)12，帶通WDM濾光片14，以及帶有反射層70的反射鏡16，這些部件相繼安繼安置在三芯光纖端口部件10的同一側(cè)。所有這些部件三芯光纖端口部件10、自聚焦透鏡12、WDM濾光片14以及反射鏡16經(jīng)過光路校準并用膠粘劑膠合為一體。
第一，輸入光纖18以A為中心；第二，反射輸出光纖20以B為中心；第三，回反射輸出光纖22以C為中心。這三根光纖在光纖端口部件10中延伸至端面外。這三根光纖18、20、22的中心A、B、C被安置在以輸入光纖18和反射輸出光纖20為其端點所確定的直徑的同一圓周上。用膠結(jié)劑將光纖18、20和22密封在套筒24中。圓心O實際上與自聚焦透鏡12為同一光軸。應注意的是，在該項設計中，回反射輸出光纖22與輸入光纖18、反射輸出光纖20被等距離的安置，它們形成一個相對于圓心O的T形結(jié)構(gòu)。
在這一結(jié)構(gòu)下，波分復用WDM信號，通過輸入光纖18，耦合輸入多端口部件。其中，可透過WDM濾光片的部分光，先為自聚焦透鏡12準直為平行光，再第一次以確定的入射角透過濾光片14，而后被反射鏡16反射，并以與第一次同樣確定的入射角第二次透過濾光片14。此后，波分復用信號被耦合進入回反射輸出光纖22，完成解波分復用過程。另一方面，濾光片帶通波長以外的光，通過自聚焦透鏡12，不能透過濾光片14而達到反射鏡16，它將被濾光片14直接反射耦合進入三芯光纖端口部件10中的反射輸出光纖20，并被傳輸?shù)较乱浑A解波分復用通道。
值得注意的是，要選擇光纖的間距與濾光片14相匹配，使得輸入光束，在這一確定的對于濾光片14的入射角下，濾光片的中心波長，能與所設計的ITU標準一致。
三芯光纖端口部件10的端面是一個圓形端面，被光學拋光，鍍有抗反射涂層，并帶有一個相對于光軸的角度，以減小器件100所不希望有的后向反射。如上所述，光纖端口部件10和自聚焦透鏡12以其帶角的端面相對而進行光學校準。在自聚焦透鏡12和濾光片14之間的相對位置經(jīng)過光學校準以后，用膠粘劑50，將濾光片14黏結(jié)到與光纖端口部件10相對的自聚焦透鏡12的另一個端面。自聚焦透鏡12和光纖端口部件10也用膠粘劑50黏結(jié)在一起。如上所述，當輸入光纖18被準直的光束光腰落在濾光片14上，光纖18、20的插入損耗將達到最小值。
這是可以理解的，因為，濾光片帶通波長的光將兩次通過濾光片14，也就是說，一次是向前傳輸，另一次是向后返回，器件100的隔離度分貝數(shù)的性能與通常的單次透過結(jié)構(gòu)相比增加了一倍。這要取決于反射鏡16對濾光片14的光學校準，使得由光纖18發(fā)射的光束能以最小的插入損耗反向耦合到光纖22。
如上所述，自聚焦透鏡12具有代表性的是折射率梯度變化的棒透鏡(GRIN)，它有一個相對于其光軸帶角度的端面，以為減小器件100所不希望有的后向反射。
應注意到，本項發(fā)明與以往的早期解密的器件不同之處。早期器件濾光片的涂層60面向自聚焦透鏡安裝；而本項發(fā)明中，其涂層是在濾光片的另一表面上，它遠離自聚焦透鏡，并且與附加的反射鏡16的距離盡可能靠近。在這種情況下，在自聚焦透鏡12和光纖端口部件10相對的端面之間安置了一個間隙環(huán)26，以便調(diào)整光纖端口部件10的端面能處于在自聚焦透鏡12的焦平面上。另一方面，濾光片14的涂層與反射鏡16被安裝與自聚焦透鏡12相應的焦平面重合。
可以預期到，因為反射鏡16非?？拷匕惭b在濾光片14的后面，濾光片14上的反射點R與反射鏡16上的反射點P非常靠近，幾乎是同一個點。在這種情況下，濾光片帶通波長以外光束的路徑是AR線加上RB線；而濾光片帶通波長光束的路徑是AP線加上PC線。通?？梢源_定一個想象的錐體結(jié)構(gòu)其頂點是R(P)，三個點A、B、C分散在以0為圓心的底面上。線AB是底面圓的直徑，線0C連同線AB形成一個T形結(jié)構(gòu)。因而可以理解，點C可以安置在錐體底面圓的圓周上任一位置。在這同樣原理下，可實現(xiàn)不同的結(jié)構(gòu)?？芍圃煲幌盗胁煌叽?或直徑)的T形三芯光纖端口部件，以調(diào)整光束的入射角，使之與WDM濾光片相匹配。由此可見，通常首選的是光纖間隔排列的T形結(jié)構(gòu)。進一步可以理解，由線AR和線RB所確定的平面與由線AP和線PC所確定的平面相互成一個角度，典型的情況是，它們既不平行也不垂直。此外，線AR和線RB之間的角度大于線AP和線PC之間的角度。因為線AB線是錐體底面圓的直徑，而線AC僅是圓的弦。
本項發(fā)明的特點和優(yōu)點是(1)本項發(fā)明應用了一種三芯光纖端口部件，以實現(xiàn)了對濾光片帶通波長光束的透射和對濾光片帶通波長以外的光束的反射。這三根光纖的中心被安置在以輸入光纖和反射輸出光纖為其端點所確定的直徑的同一圓周上。？回反射透過光纖，三根光纖的中心和圓周中心形成一個T形結(jié)構(gòu)排列。
(2)尤其是選擇光纖的間距使之與每一個WDM濾光片相匹配。應用一系列不同的光纖間距，調(diào)整WDM濾光片的帶通波長，來滿足ITU標準。因而，本項發(fā)明器件裝配緊湊、結(jié)構(gòu)簡單，尤其是制造成本低廉、工藝靈便。
(3)本發(fā)明的回反射結(jié)構(gòu)，幾乎可使器件減少一半材料成本，與以往的器件相比，還可將器件的尺寸減小一半。
(4)由于兩次通過WDM濾光片，這樣的WDM波分復用器/解波分復用器關鍵的隔離度分貝數(shù)的性能，與通常的單次透過濾光片結(jié)構(gòu)相比，幾乎可增加了一倍。
(5)器件中所有的尾光纖都從器件的一邊引出，這樣便于應用。
(6)所有的元部件，包括三芯光纖端口部件、GLIN棒透鏡、WDM濾光片和反射鏡都被相繼膠合成一體，于是簡化了器件的裝配，降低器件成本，因而其整體的尺寸較小，緊湊、結(jié)構(gòu)簡單。
(7)濾光片涂層被安置在濾光片的另一個遠離自聚焦透鏡的表面，于是在三芯光纖端口部件和棒透鏡之間選擇加入一個間隙環(huán)，按照三芯光纖端口部件端面的焦平面，來補償濾光片的厚度。
以上參照具體的設計裝置，已闡述了本項發(fā)明。它是以一個具體例子來加以說明的，但并不作為對本項發(fā)明的限制。應用該項工藝技術，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍，如后面權(quán)利要求中所述，對于本項發(fā)明的各種變更，都能制造優(yōu)先的具體裝置。
因而，這一領域的原設計人認為，所有這些等同的結(jié)構(gòu)，都被包括在本申請的權(quán)利要求之中。
權(quán)利要求
1.本光纖器件包括一個三芯光纖端口部件并包括一個共同的輸入光纖，一個反射輸出光纖和一個回反射輸出光纖；一個WDM濾光片，它放置在與三芯光纖端口部件相對的自聚焦透鏡的另一面；一個反射鏡，它放置在與自聚焦透鏡相對的濾光片的另一面；帶通波段透過的光束經(jīng)由共用的輸入光纖進入器件，經(jīng)由回反射輸出光纖而離開器件；帶通波段不透過的光束，經(jīng)由共用的輸入光纖進入器件，經(jīng)由反射輸出光纖而離開器件；
2.如權(quán)利要求1中所確定的器件，輸入光纖和兩根輸出光纖于同一側(cè)延伸出光纖端口；
3.如權(quán)利要求1中所確定的器件，三根光纖中心被安置在同一圓周上；輸入光纖的中心和反射輸出光纖的中心被分別安置在上述圓周對應直徑的兩端。
4.如權(quán)利要求3中所確定的裝置，其圓周確定一個圓的中心，上述三根光纖的中心與所述的圓心構(gòu)成T形結(jié)構(gòu)；
5.如權(quán)利要求4中所確定的裝置，所述的圓心實質(zhì)上與光軸重合；
6.如權(quán)利要求1中所確定的器件，三芯光纖端口部件與自聚焦透鏡之間放置了一個間隙環(huán)；
7.如權(quán)利要求1中所確定的器件，其中作解波分復用的WDM膜層被加到濾光片遠離自聚焦透鏡的表面，以便容易連接靠近濾光片的另一個元件；
8.光纖的裝置如下一個三芯光纖端口部件；至少一根輸入光纖和一根回反射輸出光纖安放在光纖端口部件中；一個自聚焦透鏡靠近光纖端口部件安裝；WDM濾光片與光纖端口部件相對，靠近自聚焦透鏡安裝；反射鏡靠近濾光片安裝；帶通波段透過的光束經(jīng)由共用的輸入光纖進入器件，通過濾光片到達反射鏡，又經(jīng)反射而返回濾光片，再進入回反射輸出光纖，作為解波分復用通道而離開器件。這里，所說的光在離開器件之前兩次穿過濾光片。
9.如權(quán)利要求8中所確定的器件，輸入光纖和回反射輸出光纖都位于器件的同一側(cè)；
10.光纖裝置包括一個三芯光纖端口部件；三根光纖放置在光纖端口部件中；包括一共同的輸入光纖，一根反射輸出光纖和一根回反射輸出光纖；自聚焦透鏡靠近光纖端口部件安裝；WDM濾光片與光纖端口部件相對，靠近自聚焦透鏡安裝；帶通波段的光束反射返回濾光片；輸入光纖和兩根輸出光纖于同一側(cè)延伸出光纖端口；
11.光纖裝置包括一個光纖端口部件；至少一根光纖安置在光纖端口部件中；WDM濾光片與光纖端口部件相對，靠近自聚焦透鏡安裝；濾光片有兩個相對的表面；WDM鍍層膜作為作解波分復用而被加到濾光片遠離自聚焦透鏡的表面，以便容易連接靠近濾光片的另一個元件；
12.如權(quán)利要求11中所確定的器件，光纖間隙裝置被置于自聚焦透鏡和光纖端口部件之間；
13.帶有兩個光纖反射的裝置包括一個光纖端口部件；多重光纖安裝于光纖端口部件；一個自聚焦透鏡靠近光纖端口部件安裝；WDM濾光片與光纖端口部件相對，靠近自聚焦透鏡安裝；一個反射鏡與自聚焦透鏡相對，靠近濾光片安裝；帶通波段透過的光束透過濾光片，被反射鏡反射返回；帶通波段不透過的光束，被WDM濾光片鍍層直接反射回去。
14.光纖裝置包括一個光纖端口部件；三根光纖放置在光纖端口部件中；包括一個共同的輸入光纖，一根反射輸出光纖和一根回反射透過輸出光纖；WDM濾光片與光纖端口部件相對，靠近自聚焦透鏡安裝；帶通波段透過的光束經(jīng)由共用的輸入光纖進入器件，經(jīng)由回反射透過輸出光纖而離開器件；帶通波段不透過的光束，經(jīng)共同輸入光纖進入器件，經(jīng)反射光纖而離開器件；兩光束沿著同一方向，離開濾光片，而進入相應的光纖。
15.如權(quán)利要求14中所確定的裝置，一個反射鏡與自聚焦透鏡相對，靠近WDM濾光片安裝；
16.光纖系統(tǒng)包括一個光纖端口部件；三根光纖放置在光纖端口部件中；包括一個共同的輸入光纖，一根反射輸出光纖和一根回反射透過輸出光纖；一個反射鏡與自聚焦透鏡相對，靠近濾光片安裝；WDM濾光片與光纖端口部件相對，靠近自聚焦透鏡安裝；帶通波段透過的光束經(jīng)由共用的輸入光纖進入器件，經(jīng)由回反射透過輸出光纖而離開器件；帶通波段不透過的光束，經(jīng)共同輸入光纖進入器件，經(jīng)反射光纖而離開器件；其中，帶通波段不透過光束在濾光片上的一個反射點所形成的角大于帶通波段透過的光束所形成的角；
17.如權(quán)利要求16中所確定的系統(tǒng)，一個反射鏡與自聚焦透鏡相對，靠近WDM濾光片安裝。
全文摘要
本發(fā)明是關于應用三芯光纖端口部件制造波分復用器和解波分復用器的技術。器件由新設計的三芯光纖端口部件10、WDM濾光片14和反射鏡16組成。器件的光路行程如下:從三芯光纖端口部件10輸入的光,經(jīng)自聚焦透鏡12準直后,可透過濾光片14的部分光,被反射鏡16反射返回,再一次經(jīng)過濾光片14,耦合進入三芯光纖端口部件10的回反射輸出光纖22,此為解波分復用通道;不能透過濾光片14的光,直接被濾光片14反射,進入三芯光纖端口部件14中的反射輸出光纖20,傳輸?shù)较乱浑A精密解波分復用通道。本發(fā)明的目的是提供尺寸僅為通常器件一半、裝配緊湊、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、制造工藝靈便、在惡劣環(huán)境中具有高度穩(wěn)定性的光波分復用器/解波分復用器。
文檔編號G02B6/293GK1327163SQ01119760
公開日2001年12月19日 申請日期2001年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月23日
發(fā)明者劉玉橋, 章彼得 申請人:安聯(lián)光纖產(chǎn)品有限公司