波分复用器 【技术领域】
本发明一般涉及光学技术。
背景技术
波分复用器和波分分插复用器通常用于光通信系统和光测量系统。在光通信系统中,包含多个单独信号的复合信号可以通过单个光纤进行传输,每个单独信号有各自的波长。波分复用器可用于把复合信号分成多个单独信号,每个单独信号有各自的波长。波分分插复用器可用于从复合信号中分出有第一波长的单独信号,和插入有第二波长的另一个单独信号到该复合信号中。第二波长可以与第一波长相同或与第一波长不相同。波分分插复用器还可用于分出多个(例如,两个)单独信号和插入多个(例如,两个)单独信号。
【发明内容】
一方面,本发明提供一种波分复用器。该波分复用器包括:滤光片,第一透镜,第二透镜,第一夹持器和第二夹持器。滤光片配置成有与光入射到滤光片上的入射角有关的通带。第一透镜放置在滤光片的第一侧。第二透镜放置在滤光片的第二侧。第一夹持器配置成至少夹持紧邻第一透镜的第一光纤,第二光纤,第三光纤和第四光纤。第一夹持器还配置成夹持第二光纤和第四光纤的中心到连接第一光纤和第三光纤中心的直线相对两侧。第二夹持器配置成至少夹持紧邻第二透镜的第五光纤和第六光纤。
另一方面,本发明提供一种波分分插复用器。该波分分插复用器包括:滤光片,第一透镜,第二透镜,第一夹持器和第二夹持器。滤光片配置成有与光入射到滤光片上的入射角有关的通带。第一透镜放置在滤光片的第一侧。第二透镜放置在滤光片的第二侧。第一夹持器配置成至少夹持紧邻第一透镜的第一光纤,第二光纤,第三光纤和第四光纤。第一夹持器还配置成夹持第二光纤和第四光纤的中心到连接第一光纤和第三光纤中心的直线相对两侧。第二夹持器配置成至少夹持紧邻第二透镜的第五光纤,第六光纤,第七光纤和第八光纤。第二夹持器还配置成夹持第六光纤和第八光纤的中心到连接第五光纤和第七光纤中心的直线相对两侧。
另一方面,本发明提供一种制造波分复用器的方法。该方法包括步骤:配置滤光片有与光入射到滤光片上的入射角有关的通带。该方法包括步骤:放置第一透镜在滤光片地第一侧。该方法包括步骤:放置第二透镜在滤光片的第二侧。该方法包括步骤:配置第一夹持器至少夹持紧邻第一透镜的第一光纤,第二光纤,第三光纤和第四光纤。该方法包括步骤:配置第一夹持器夹持第二光纤和第四光纤的中心到连接第一光纤和第三光纤中心的直线相对两侧。该方法包括步骤:配置第二夹持器至少夹持紧邻第二透镜的第五光纤和第六光纤。
另一方面,本发明提供一种制造波分分插复用器的方法。该方法包括步骤:配置滤光片有与光入射到滤光片上的入射角有关的通带。该方法包括步骤:放置第一透镜在滤光片的第一侧。该方法包括步骤:放置第二透镜在滤光片的第二侧。该方法包括步骤:配置第一夹持器至少夹持紧邻第一透镜的第一光纤,第二光纤,第三光纤和第四光纤。该方法包括步骤:配置第一夹持器夹持第二光纤和第四光纤的中心到连接第一光纤和第三光纤中心的直线相对两侧。该方法包括步骤:配置第二夹持器至少夹持紧邻第二透镜的第五光纤,第六光纤,第七光纤和第八光纤。该方法包括步骤:配置第二夹持器夹持第六光纤和第八光纤的中心到连接第五光纤和第七光纤中心的直线相对两侧。
本发明的优点可以包括下列的一个或多个优点。本发明的实施方案可以提供有插入损耗小,体积小和制造成本低的波分复用器和波分分插复用器。该波分复用器和波分分插复用器可以插入和分出多个单独信号,每个信号各自的波长。该波分复用器和波分分插复用器还可以设计成去掉对多个单独信号波长施加的限制。根据以下的描述和附图,其他的一些优点是显而易见的。
【附图说明】
图1a表示波分复用器的实施方案。
图1b表示图1a中波分复用器在yx平面上沿A-A′的剖面图。
图1c表示图1a中波分复用器在yx平面上沿B-B′的剖面图。
图1d表示波长λ1和波长λ2分别与入射角φ1和入射角φ2有关。
图1e表示距离d1与d2之间差值大于图1a中波分复用器实施方案中某个最小距离。
图2a和2b分别表示波分复用器在坐标系统的yz平面和xz平面上的实施方案。
图2c表示图2a和2b中波分复用器在yx平面上沿A-A′的剖面图。
图2d表示图2a和2b中波分复用器在yx平面上沿B-B′的剖面图。
图3a和3b分别表示波分分插复用器在坐标系统的yz平面和xz平面上的实施方案。
图3c表示图3a和3b中波分分插复用器在yx平面上沿A-A′的剖面图。
图3d表示图3a和3b中波分分插复用器在yx平面上沿B-B′的剖面图。
【具体实施方式】
本发明涉及光学技术的改进。以下给出的描述能使本领域普通技术人员利用本发明,而且它是在专利申请及其要求的语境内给出的。本发明的各种改动对于本领域技术人员是显而易见的,此处给出的一般原理可应用于其他的实施例。因此,本发明不受所示实施例的限制,而是在最大范围内与此处描述的原理和特征相一致。
本发明描述波分复用器和波分分插复用器,每种复用器有特定配置的特定元件。类似地,本发明描述有特定关系的各个元件,例如,各个元件之间的距离或夹角。然而,本领域普通技术人员容易明白,此处所描述的装置和系统可以包含有类似性质的其他元件,其他的配置,和各个元件之间的其他关系。
如图1a所示,波分复用器200包括:第一透镜220,滤光片230,和第二透镜240。滤光片230是设计成这样的装置,滤光片230的通带与光入射到滤光片230上的入射角有关。四条光纤202,204,256和258放置在第一透镜220的一侧。第一透镜220配置和放置成准直从光纤202和204末端出射的光信号。第一透镜220还配置和放置成会聚光信号进入光纤256和258的末端。两条光纤252和254放置在第二透镜240的远端。第二透镜240配置和放置成会聚光信号进入光纤252和254的末端。光纤202,204,256和258可以被第一夹持器210固定就位。光纤252和254可以被第二夹持器250固定就位。第一夹持器210和第二夹持器250可以分别是毛细管。
如图1a所示,光纤204与256之间分开的距离为d1,而光纤202与258之间分开的距离为d2。在图1a中,波分复用器200是在坐标系统的yz平面上。图1a所示波分复用器200的剖面图A-A′和B-B′分别是在图1b和1c中的yx平面上。图1b表示光纤204与256的中心之间分开的距离为d1,而光纤202与258的中心之间分开的距离为d2。
在图1a中,从光纤204出射的光信号262被第一透镜220准直,并以入射角φ1入射到滤光片230上。光信号262一般是包含多个单独信号的复合信号,每个单独信号有各自的波长。波长为λ1的单独信号传输通过滤光片230后成为光信号264,而波长不同于λ1的各个信号被滤光片230反射后成为光信号266。光信号264被第二透镜240会聚并进入光纤252。光信号266被第一透镜220会聚并进入光纤256。
在图1a中,从光纤202出射的光信号272被第一透镜220准直,并以入射角φ2入射到滤光片230上。光信号272一般是包含多个单独信号的复合信号,每个信号有各自的波长。波长为λ2的信号传输通过滤光片230后成为光信号274,而波长不同于λ2的各个信号被230反射后成为光信号276。光信号274被第二透镜240会聚并进入光纤254。光信号276被第一透镜220会聚并进入光纤258。
如上所述,波分复用器200可以设计成把波长为λ1的第一信号和波长为λ2的第二信号分开后进入两条光纤。如图1d所示,波长λ1和λ2分别与入射角φ1和φ2有关。入射角φ1和φ2还分别与距离d1和d2有关。若距离d1与d2之间差值被限制成大于某个最小距离,则波长λ1与λ2之间差值一般也被限制成大于某个最小波长差。
图1e说明,在一些波分复用器200的实施方案中,距离d1与d2之间差值大于某个最小距离。更具体地说,光纤202,204,256,和258通常是光缆的形式。光缆可以包括:纤芯,包层,涂层,加强光纤,和光缆护套。纤芯是用于传输光。一般地说,光缆的厚度可以远远大于光缆中纤芯的厚度。图1e说明,在图1a的波分复用器200实施方案中,光纤202,204,256,和258的中心是大致共线的。若光纤202,204,256,和258通常是光缆的形式,每个光缆的外径为D,则光纤204与光纤256的中心之间最小距离为D,而光纤202与光纤258的中心之间最小距离为3D。即,距离d1的最小值为D,而距离d2的最小值为3D。若外径D=125μm,则距离d1的最小值为d1=125μm,而距离d2的最小值为d2=375μm。由于距离d1与d2之间差值限制为大于2D,因此,波长λ1与λ2之间差值限制为大于某个最小波长差。
在某些应用中,优选的波分复用器实施方案不应当对波长λ1与λ2之间差值施加最小值限制。在以下描述的波分复用器实施方案中,对波长λ1与λ2之间差值不施加最小值限制。事实上,在这些实施方案的一些方案中,波长λ1与λ2之间差值可以为零。
图2a和2b分别表示波分复用器500在坐标系统的yz平面和xz平面上的实施方案。波分复用器500包括:第一透镜220,滤光片230,和第二透镜240。滤光片230是设计成这样的装置,滤光片230的通带与光入射到滤光片上的入射角有关。四条光纤202,204,256和258放置在第一透镜220的一侧。第一透镜220配置和放置成准直从光纤202和204末端出射的光信号。第一透镜220还配置和放置成会聚光信号进入光纤256和258的末端。两条光纤252和254放置在第二透镜240的远端。第二透镜240配置和放置成会聚光信号进入光纤252和254的末端。光纤202,204,256和258可以被第一夹持器210固定就位。光纤252和254可以被第二夹持器250固定就位。第一夹持器210和第二夹持器250可以分别是毛细管。
在图2a中,所示的波分复用器500是在yz平面上,而光纤202与258之间分开的距离为d2。在图2b中,所示的波分复用器500是在xz平面上,而光纤204与256之间分开的距离为d1。图2a和2b中波分复用器500的剖面图A-A′展示在图2c的yx平面上。图2a和2b中波分复用器500的剖面图B-B′展示在图2d的yx平面上。图2c说明光纤204与256的中心之间分开距离为d1,而光纤202与258的中心之间分开距离为d2。光纤204和256的中心位置是在连接光纤202和258中心的直线101相对两侧。
在图2a和2b中,从光纤202出射的光信号272被第一透镜220准直,并以入射角φ2入射到滤光片230上。光信号272一般是包含多个单独信号的复合信号,每个单独信号有各自的波长。波长为λ2的信号传输通过滤光片230后成为光信号274,而波长不同于λ2的各个信号被滤光片230反射后成为光信号276。光信号274被第二透镜240会聚并进入光纤254。光信号276被第一透镜220会聚并进入光纤258。
在图2a和2b中,从光纤204出射的光信号262被第一透镜220准直,并以入射角φ1入射到滤光片230上。光信号262一般是包含多个单独信号的复合信号,每个单独信号有各自的波长。波长为λ1的信号传输通过滤光片230后成为光信号264,而波长不同于λ1的各个信号被滤光片230反射后成为光信号266。光信号264被第二透镜240会聚并进入光纤252。光信号266被第一透镜220会聚并进入光纤256。
如上所述,波分复用器500可以设计成把波长为λ1的第一信号和波长为λ2的第二信号分开后进入两条光纤。图2a和2b中波分复用器500的实施方案至少具有这样的优点,距离d1与d2之间差值可以小至为零。因此,波长λ1与λ2之间差值也可以小至为零。
图3a-3d表示图2a-2d中的波分复用器500可以改变成波分分插复用器600。按照这样的方式改变第二夹持器250以改变波分复用器500,两个添加的光纤251和253可以固定到第二透镜240的远端。光纤251和253的位置是这样的,从光纤251和253出射的光信号被第二透镜240准直。
图3a和3b中波分分插复用器600的剖面图A-A′展示在图3c的yx平面上。图3a和3b中波分分插复用器600的剖面图B-B′展示在图3d的yx平面上。如图3d所示,光纤251和252的中心位置是在连接光纤253和254中心的直线102相对两侧。
如图3a-3b所示,从光纤253出射的波长为λ2′的光信号273被第二透镜240准直,并入射到滤光片230上。波长为λ2′的光信号273传输通过滤光片230,并插入到光信号276。光信号276被第一透镜220会聚并进入光纤258。
如图3a-3b所示,从光纤251出射的波长为λ1′的光信号263被第二透镜240准直,并入射到滤光片230上。波长为λ1′的光信号263传输通过滤光片230,并插入到光信号266。光信号266被第一透镜220会聚并进入光纤256。
波分复用器500的实施方案至少具有这样的优点,距离d1与d2之间差值可以小至为零。因此,波长λ1与λ2之间差值也可以小至为零。
在图2a和2b中,波分复用器500可以设计成把波长为λ1的第一信号和波长为λ2的第二信号分开后进入两条光纤。若滤光片230的通带覆盖多个单独信号的波长,则波分复用器500可以设计成把第一组单独信号和第二组单独信号分开后进入两条光纤。类似地,若滤光片230的通带覆盖多个单独信号的波长,则图3a和3b中的波分分插复用器600可以设计成插入多组单独信号和分出多组单独信号。
已经公开了提供波分复用器和波分分插复用器的方法和系统。虽然本发明的描述是按照所展示的实施方案,但本领域普通技术人员容易明白,这些实施方案可以有各种变化,而这些变化是在本发明的精神和范围内。例如,在图2a-2d所示的波分复用器500或图3a-3d所示的波分分插复用器600中,光隔离器可以放置在滤光片230与第二透镜之间。因此,在不偏离所附权利要求书的精神和范围内,本领域普通专业人员可以作出许多改动。