波分复用器的制作方法

本实用新型属于光通信网络中实现信号上行/下行、波分复用/解复用功能的元器件波分复用器。

背景技术：

波分复用器是将一系列载有信息、但波长不同的光信号合成一束，沿着单根光纤传输；在接收端再用某种方法，将各个不同波长的光信号分开的通信技术。这种技术可以同时在一根光纤上传输多路信号，每一路信号都由某种特定波长的光来传送，这就是一个波长信道。波分复用器就是将不同波长的光信号合成一束或将一根光纤上的多个波长的光信号分解开来的光纤通信元器件，根据通道间隔距离大小通常可分为粗波分复用器和密集波分复用器。它是光纤通信系统中的重要无源器件，在光信号传输的各个环节被广泛应用。目前几乎全世界都在进行5g光网络建设，5g光网络相比前几代光纤通信系统拥有更高的传输频率，因此可以满足更高的带宽需求，但也因为传输频率的增高导致需要更大基站密度。而基站和接入网之间的传输过程需要铺设大批量的波分复用系统。考虑到光纤色散特性和更高的带宽需求许多国家的5g系统在信号前传环节更是采用密集波分复用系统，例如韩日。因为5g基站的密度较大，考虑到基站的经济性和美观性基站的物理结构较以往偏小，因此也需要其内部的波分复用系统结构更加紧凑，相应的对波分复用器元件的尺寸提出了更高的要求。

通常的波分复用系统分为两个环节：复用及解复用环节。复用环节是把多个不同波长的载波信号通过波分复用器合并到一根光纤内进行传输；解复用环节是将一根光纤中包含的多个波长载波信号通过波分复用器分解开来。以上的合光/分光即是波分复用器的一个基本功能。除此之外，在复用和解复用过程中还要考虑信号的噪声及各个不同波长信号的干扰问题，尤其是解复用环节必须保证分解出来的信号无其他波长噪声混入。通常的办法是利用薄膜滤光片型波分复用器进行信号过滤，受镀膜工艺限制薄膜滤光片型波分复用器只有透射光路具有较好的滤波特性，因此当对两个不同波长光信号进行解复用时需要级联两个对应波长的波分复用器进行分光和滤波，占用体积较大。

技术实现要素：

基于以上问题，本实用新型的目的在于提供一种波分复用器件。为了实现以上目的，本实用新型采用的技术方案为：包括外玻璃套管、双通道准直器，以及分列在双通道准直器两端的第一、第二单纤准直器；双通道准直器包括双头尾纤，所述双头尾纤一侧的双光纤尾纤依次连接第一透镜、第一滤光片，第一滤光片与第一单纤准直器相对；所述双头尾纤另一侧的单光纤尾纤依次连接第二透镜、第二滤光片，第二滤光片与第二单纤准直器相对，单光纤尾纤、第二透镜套固于第二套筒内；双光纤尾纤套固于第一套筒内；第一外套筒其两端分别与第一套筒和第一单纤准直器的第三套筒粘接固定；第二外套筒其两端分别与第二套筒和第二单纤准直器的第四套筒粘接固定；金属套管两端分别与第一外套筒、第二外套筒固连；外玻璃套管两端套固于第一外套筒、第二外套管外侧。

采用上述结构的波分复用器，通过玻璃套管将两段波分复用器封装成一个双通道波分复用器，保证从器件公共端输入光纤输入所有波长光信号，通过器件后透射端光纤输出某一特定密集波分复用波长的光信号，其他波长的信号全部隔离；同时从反射端输出光纤通过器件后透射端光纤输出另一密集波分复用波长的光信号，其他波长的光信号全部隔离。从而在一个独立器件内实现了对两个不同标准密集波分复用波长的分光/合光功能，同时在每个透射输出端口的滤光片使器件兼具滤波功能。

本实用新型通过双通道准直器，实现按波长分光、滤波及光束准直的功能。单光纤尾纤、球面透镜及玻璃套管依次组合在一起，组成单光纤准直器，实现光束准直的功能。双通道准直器和单光纤准直器借助玻璃套管组合在一起，同时实现两路光信号的分光及滤波功能。最后使用金属套管将整个部件封装为一体，制成一个独立的双通道密集波分复用器器件。

更进一步的是，所述第一透镜为自聚焦透镜，第二透镜为球面透镜。特别是所述每个透镜的焦点位于距自聚焦透镜、球面透镜端面的1/4节处。

更进一步的是，所述第一、第二滤光片分别粘接在第一、第二透镜平面上。特别是所述滤光片为薄膜滤光片。

更进一步的是，还包括楔形玻璃管，所述楔形玻璃管的平面端套在球面透镜的球面端，第二滤光片与楔形玻璃管斜面粘接。

使用首尾相连的双头尾纤、焦点位于端面的1/4节距自聚焦透镜和球面透镜、以镀膜方式实现密集波分复用信号的分离功能的薄膜滤光片、一侧带倾角的楔形玻璃管组成双通道准直器，以其独立光纤作为传输所有信号的公共端，所有信号通过准直器后将符合某一特定密集波分复用通道波长的信号变为准直光束从一侧输出，另一密集波分复用波长信号变为准直光束从另一侧输出，

更进一步的是，双光纤尾纤包括双光纤毛细玻璃管，公共端输入光纤和反射端输出光纤的一端分别置于双光纤毛细玻璃管的两个毛细孔内，其端面抛光镀膜；单光纤尾纤包括单纤毛细玻璃管，反射端输出光纤的另一端置于单纤毛细玻璃管的毛细孔内。

使用双孔结构的双光纤毛细管、一个单光纤毛细管及两根光纤，组合成一侧为单纤尾纤一侧为双纤尾纤且首位相连的双头尾纤，保证独立光纤输入的光纤号从双纤尾纤输入，经过其他结构处理过后的光信号从双线尾纤的另一根光纤输出并进入单纤尾纤，实现两侧不同的信号处理结构彼此相连，构成一个新的整体结构。

本实用新型的薄膜滤光片型双通道波分复用器使用一个器件同时完成了两个不同信号通道的分光/合光及滤波功能，相比传统产品节省了一半的物理空间，同时省略掉了一次级联操作，即节省了系统空间又简化了建网过程。

附图说明

图1为本实用新型的双通道密集波分复用器件的整体结构示意图,

图2为本实用新型的双头尾纤的分解结构示意图,

图3、图4为本实用新型的单纤尾纤的分解结构示意图,

图5为本实用新型的双通道准直器的结构示意图，

图6、图7为本实用新型的单光纤准直器的结构示意图.

*图纸中主要部分的符号说明*

100:金属套管200、300:玻璃套筒

401、402、501、601:光纤404:双光纤毛细玻璃管

403、502、602:单光纤毛细玻璃管406:自聚焦透镜

405、503、603:球面透镜

407、408:密集波分复用薄膜滤光片

410、411、504、604:准直器玻璃套筒409:楔形玻璃管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型整体结构示意图，图2、图3、图4为本实用新型的双头尾纤和两个单光纤尾纤组装示意图,图5图6及图7为双通道准直器及左右两个单光纤准直器结构示意图。

参考附图,本实例的密集波分复用器件包括金属套管（100）外玻璃套筒(200、300)、双通道准直器(图5)、单光纤准直器(图6、图7)。

双通道准直器（图5）其中的独立光纤（401）作为信号输入公共端，通过准直器后使符合某一特定密集波分复用通道波长的信号从薄膜滤光片（408）前端以准直光的形式输出，其他剩余波长信号从双通道准直器另外一侧的薄膜滤光片（407）前端以准直光的形式输出。从薄膜滤光片（408）前端发出的光信号打在单光纤准直器（图7）的球透镜（603）的球形端面上，再经过机械调节使此路光信号从单光纤准直器（图7）的光纤（601）输出。外玻璃套管（300）套于双通道准直器（图5）和单光纤准直器（图7）外侧，在外玻璃套筒（300）两端内壁涂胶，使其两端分别与双通道准直器（图5）的玻璃套筒（411）和单光纤准直器（图7）的玻璃套筒（604）粘接固定，起到固定双通道准直器（图5）和单光纤准直器（图7）的相对位置的同时密封保护该密集波分复用器件的光信号传输路径，避免灰尘、水汽等污染物影响光信号传输。从薄膜滤光片（407）前端发出的光信号打在单光纤准直器（图6）的球透镜（503）的球形端面上，再经过机械调节使此路光信号从单光纤准直器（图6）的光纤（501）输出。外玻璃套管（200）套于双通道准直器（图5）和单光纤准直器（图6）外侧，在外玻璃套筒（200）两端内壁涂胶，使其两端分别与双通道准直器（图5）的玻璃套筒（410）和单光纤准直器（图6）的玻璃套筒（504）粘接固定，起到固定双通道准直器（图5）和单光纤准直器（图6）的相对位置的同时密封保护该密集波分复用器件的光信号传输路径，避免灰尘、水汽等污染物影响光信号传输。

本实用新型中的双通道准直器（图5）包含双头尾纤（图2）、自聚焦透镜（406）、球面透镜（405）、薄膜滤光片（407、408）、楔形玻璃管（409）及玻璃套筒（410、411）。

薄膜滤光片（408）通过胶水与自聚焦透镜（406）平面紧密粘接，相当于在自聚焦透镜（406）平面位置形成了一个密集波分复用透反膜，当有光信号通过该膜面时符合某一特殊密集波分复用通道波长的光信号通过该膜层，其他波长光信号全部形成反射无法通过膜层。之后将粘接好薄膜滤光片（408）的自聚焦透镜（406）的斜面与双头尾纤（图2）的双光纤毛细玻璃管（404）的斜面相对，调节二者相对位置，使其满足当双头尾纤（图2）的独立光纤（401）有光信号输入时，信号通过自聚焦透镜（406）到达滤光片（408）后，特定波长信号穿过滤光片准直输出，其他波长光信号反射而回从光纤（402）输出，之后使用胶水粘接自聚焦透镜（406）和双光纤毛细玻璃管（404）斜面位置，使二者相对位置固定。玻璃套筒（411）套于双光纤毛细玻璃管（404）外侧，并粘接牢固。将球面透镜（405）与双头尾纤（图2）的单纤毛细管（403）的斜面彼此相对同事放入玻璃套筒（410）内，调节球面透镜（405）和单纤毛细管（403）之间的距离，保证单纤毛细管（403）的斜面中心点位于球面透镜（405）的焦点上，通过胶水将球面透镜（405）和单纤毛细管（403）固定在玻璃套筒（410）内。薄膜滤光片（407）通过胶水与楔形玻璃管（409）斜面面紧密粘接，并将楔形玻璃管（409）的平面端套在球面透镜（405）的球面端。当光纤（402）有光信号输入时，信号通过球面透镜（405）准直后到达薄膜滤光片（407）表面，旋转楔形玻璃管（409），使其满足符合某一特殊密集波分复用通道波长的光信号通过该膜层准直输出，其他波长光信号全部隔离过滤，之后将楔形玻璃管（409）与球面透镜（405）使用胶水固定，并粘接牢固。

本实用新型中的单光纤准直器（图6、图7）包含单光纤尾纤（图3、图4）、球透镜（503、603）及玻璃套筒（504、604）。

单光纤准直器（图6、图7）的作用是接收双通道准直器（图5）发出的两束不同波长的准直光信号，且需要满足同时低损耗接收。为满足以上功能，需要使单光纤准直器（图6、图7）的两束光信号光斑尺寸及发散角角与双通道准直器（图5）从滤光片（407、408）透射出的两束光信号完全相同。为达到该要求将球透镜（503、603）与单光纤毛细玻璃管（502、602）斜面相对同时置于玻璃套筒（504、604）内，调节相对位置，使其光束性质与双通道准直器（图5）从滤光片（407、408）透射出的两束光信号完全一致，并用胶水密封固定。

本实用新型双头尾纤（图2）包含双光纤毛细玻璃管（404）、单光纤毛细管（403）及两根光纤（401、402）。光纤（401、402）分别置于双光纤毛细玻璃管（404）的两个毛细孔内，并用胶水粘接固定，将端面抛光镀膜；将光纤（402）的另一端置于单纤毛细玻璃管（403）的毛细孔内，并用胶水粘接固定，将端面抛光镀膜，即组成了双头尾纤（图2）。

双头尾纤（图2）的作用有两点。其一是固定光纤，便于后续操作，由于光纤细且脆，如果直接对其操作极其容易损坏且不易固定，使用毛细玻璃管（403、404）对其固定后会更加方便对其进行研磨、镀膜、调节等后续操作；第二个作用是固定两根个光纤（401、402）的相对位置，使经过薄膜滤光片（408）反射的特定波长光信号可以准确的导入光纤（402）。

本实用新型单光纤尾纤（图3、图4）包含单光纤毛细玻璃管（502、602）及光纤（501、601）。光纤（501、601）分别置于单光纤毛细玻璃管（502、602）的毛细孔内，并用胶水粘接固定，将端面抛光镀膜，即组成了单光纤尾纤。其作用主要是固定光纤，便于对光纤进行研磨、镀膜、调节等后续操作。

双通道准直器包含密集波分复用滤光片、自聚焦透镜、球面透镜、双头尾纤、单光纤尾纤、玻璃套管、金属套管、楔形玻璃管。自聚焦透镜与双头尾纤中的双光纤尾纤组合实现光束的准直并汇聚于自聚焦透镜端面；滤光片与以上部分组合实现不同波长的光信号的上下行功能；安装玻璃套管便于后续操作。球面透镜与双头尾纤中的单光纤尾纤通过玻璃套筒组合在一起实现光束的准直；滤光片通过楔形玻璃管与以上部分组合实现特定通道的滤波功能。单光纤准直器包含球透镜、单光纤尾纤、玻璃套管。球透镜与单光纤尾纤通过玻璃套管组合在一起，实现光束的准直并汇聚于球透镜前方。双通道准直器和单纤准直器按光路对正通过玻璃套管组合在一起，使两路光信号按照波长不同分别从左右两个单光纤准直器端口输出角。

如上所述,本实用新型实现了光信号按照密集波分复用波长选择，分别从不同端口输出或输入对应波长光信号，且同时实现了对输出信号的滤波功能。使用一个器件同时满足了密集波分复用系统中的分光/合光和滤波功能。使系统中的解复用模块体积缩小一半，且可以降低系统成本。

本实用新型的上述实施例仅仅是为说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本实用新型的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。