一種基于光柵的波長(zhǎng)可調(diào)波分復(fù)用器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及光通信領(lǐng)域當(dāng)中的波分復(fù)用技術(shù)，具體涉及一種基于光柵的波長(zhǎng) 可調(diào)波分復(fù)用器件。
【背景技術(shù)】
[0002] 光纖通信是20世紀(jì)人類所取得的最具革命性技術(shù)成就之一。由于光纖通信技術(shù) 具有損耗小、傳輸頻帶寬、抗電磁干擾、體積小、信息容量大等優(yōu)點(diǎn)，自誕生以來(lái)就一直以驚 人的速度向前發(fā)展。至今為止，光纖通信已成為現(xiàn)代通信的主要傳輸手段。
[0003] 隨著互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步應(yīng)用，對(duì)光纖通信技術(shù)的傳輸容量有更大的要求，單一通道 的光纖通信難以滿足應(yīng)用需求，因此擴(kuò)大傳輸容量的方法轉(zhuǎn)向了復(fù)用方式，傳統(tǒng)的復(fù)用方 式時(shí)分復(fù)用極大的提高了傳輸容量，但其受所使用器件和線路的性能限制。波分復(fù)用技術(shù) 一種基于光域的復(fù)用技術(shù)，在一根光纖內(nèi)同時(shí)傳輸以不同波長(zhǎng)為載波的信道。一般波分復(fù) 用器采用的是濾波片，每一信道對(duì)應(yīng)特定信號(hào)波長(zhǎng)且固定不變，這給波分復(fù)用器的實(shí)際使 用帶來(lái)不便。
[0004] 因此，有必要研究出一種基于光柵的波長(zhǎng)可調(diào)波分復(fù)用器件，從而解決現(xiàn)有技術(shù) 當(dāng)中的上述問(wèn)題。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種基于光柵的波長(zhǎng)可調(diào)波分復(fù)用器件。
[0006] 本實(shí)用新型請(qǐng)求保護(hù)一種基于光柵的波長(zhǎng)可調(diào)波分復(fù)用器件，包括外殼，布置在 外殼左端的2個(gè)位置可調(diào)的輸入端口、布置在外殼下端的1個(gè)輸出端口，放置在外殼內(nèi)與輸 入端口相對(duì)的相位變換鏡；放置在相位變換鏡的右側(cè)軸線上，與其距離為相位變換鏡焦距 f處的衍射光柵。
[0007] 進(jìn)一步的，在輸入端口的末端還可以安裝光纖準(zhǔn)直器，以保證單個(gè)端口出射的信 號(hào)光是平行光，同時(shí)各端口出射的光束相互平行。
[0008] 進(jìn)一步的，所述的相位變換鏡可以是柱透鏡。
[0009] 進(jìn)一步的，所述衍射光柵可以采用反射光柵和透射光柵。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011] 圖2是輸入端口位置變化原理圖
【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不 是限定性的，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0013] 本實(shí)用新型的目的是為了克服波分復(fù)用器各信道對(duì)應(yīng)特定波長(zhǎng)的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種 基于衍射光柵的波長(zhǎng)可調(diào)波分復(fù)用器件。該器件根據(jù)實(shí)際使用需求，可以實(shí)用于任意波長(zhǎng) 的信號(hào)復(fù)用。
[0014] 以下通過(guò)圖1對(duì)本實(shí)用新型的波長(zhǎng)可調(diào)波分復(fù)用器件作進(jìn)一步的介紹。
[0015] 本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于光柵的波長(zhǎng)可調(diào)波分復(fù)用器件，包括外殼（1)，布置在 外殼⑴左端的2個(gè)位置可調(diào)的輸入端口（2)、布置在外殼⑴下端的1個(gè)輸出端口（3)， 放置在外殼內(nèi)與輸入端口（2)相對(duì)的相位變換鏡（4)，放置在相位變換鏡（4)的右側(cè)軸線上 距離為相位變換鏡（4)焦距f處的衍射光柵（5)。
[0016] 在輸入端口（2)的末端還可以安裝光纖準(zhǔn)直器，保證單個(gè)端口出射的信號(hào)光是平 行光，同時(shí)各端口出射的光束相互平行。
[0017] 本實(shí)用新型采用的相位變換鏡可以是柱透鏡，焦距f，其平面垂直于輸入端口的出 射光束，中心在中間的輸入端口的光路上。同時(shí)，要求變換鏡有很高的透過(guò)率，一般為99% 以上。
[0018] 本實(shí)用新型的衍射光柵可以采用反射光柵和透射光柵，透射光柵距變換透鏡距離 為變換透鏡的焦距，中心在變換透鏡的光軸上，2個(gè)端口的光束經(jīng)變換透鏡匯聚到光柵上同 一點(diǎn)，擺放的角度滿足中心波長(zhǎng)光束的最大衍射效率，即入射角與利特羅角偏離很小的角 度，一般要求衍射效率在95%以上，光柵的衍射滿足光柵方程：
[0019] d (sin a+sin β ) = m λ (1)
[0020] 其中d是光柵常數(shù)，α是光束在光柵上的入射角，β是衍射角，λ是入射光束的 波長(zhǎng)，m是衍射級(jí)，這里m = -1或m = 1。
[0021] 本實(shí)用新型的輸出端口放置在經(jīng)過(guò)光柵衍射后的光束方向上，端口入口處安裝聚 焦鏡，保證光束可以進(jìn)入光纖。
[0022] 本實(shí)用新型的波分復(fù)用器有一個(gè)中心波長(zhǎng)，其對(duì)應(yīng)輸入光束的光路通過(guò)變換透鏡 的中心，中心波長(zhǎng)光束對(duì)應(yīng)的輸入端口位置為中心位置。
[0023] 波長(zhǎng)不同的2路光信號(hào)，通過(guò)輸入端口，相互平行入射到變換透鏡上，變換透鏡對(duì) 入射光束進(jìn)行傅里葉變換后入射到光柵上同一點(diǎn)，通過(guò)調(diào)節(jié)使不同位置入射的光束以不同 入射角入射到光柵上同一點(diǎn)，各端口光束在光柵上的入射角與各端口布置的位置和變換透 鏡的焦距對(duì)應(yīng)；波長(zhǎng)不同入射角不同的各端口光束入射到光柵上，通過(guò)設(shè)置輸入端口的合 理位置，選取合適的入射角，使個(gè)端口的衍射光束沿同一方向出射，即使各端口的入射角代 入光柵方程（1)，得到相同衍射角；在光柵上沿同一方向輸出的多路信號(hào)進(jìn)入輸出端口，經(jīng) 過(guò)聚焦之后進(jìn)入光纖，完成多路波長(zhǎng)不同的光信號(hào)的波分復(fù)用，耦合進(jìn)同一跟光纖。
[0024] 通過(guò)調(diào)整本波分復(fù)用器輸入端口的位置，可以改變輸入信號(hào)光在光柵上入射角與 變換透鏡光軸對(duì)應(yīng)的入射角間隔，其對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：
[0025] tan Θ = D/f (2)
[0026] 其中Θ為信號(hào)光在光柵的入射角與中心波長(zhǎng)入射角間隔，D為信號(hào)光輸入端口位 置與中心波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的輸入位置的距離，f為變換透鏡的焦距。
[0027] 基于（2)式，可以得到輸入信號(hào)光在光柵上的入射角與其位置對(duì)應(yīng)關(guān)系：
[0029] 其中a 1為信號(hào)光在光柵上的入射角，α為中心波長(zhǎng)的光束對(duì)應(yīng)的入射角，D為信 號(hào)光輸入端口位置與中心波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的輸入位置的距離，f為變換透鏡的焦距。
[0030] 根據(jù)（1)式、（2)式、（3)式，導(dǎo)出輸入端口的設(shè)置位置與輸入信號(hào)的波長(zhǎng)的關(guān)系如 下：
[0032] 其中D是輸入端口偏離中心波長(zhǎng)輸入位置的距離，d是光柵常數(shù)，Θ是中心波長(zhǎng)對(duì) 應(yīng)的入射角，f是變換透鏡的焦距，λ 1是輸入端口輸入信號(hào)光的波長(zhǎng)，λ是中心波長(zhǎng)，是輸 入端口的光信號(hào)的波長(zhǎng)與中心波長(zhǎng)之差。
[0033] 根據(jù)（4)式可以發(fā)現(xiàn)輸入信號(hào)波長(zhǎng)與輸入端口的位置有關(guān)，針對(duì)任意波長(zhǎng)的輸入 信號(hào)光，通過(guò)調(diào)節(jié)輸入端口的位置可以滿足（4)式，使信號(hào)光可以沿正確方向衍射，進(jìn)入輸 出端口，親合進(jìn)入輸出光纖。
[0034] 這種波分復(fù)用器件，利用光柵的色散特性進(jìn)行波分復(fù)用，各路信號(hào)光束的傳輸嚴(yán) 格滿足光柵方程（1)，因此不存在各路信號(hào)光的串?dāng)_。該波分服用器件有很高隔離度。
[0035] 該波分復(fù)用器件，利用的是光柵的1級(jí)衍射輸出，透射光柵利用的是-1級(jí)衍射輸 出，光柵的衍射效率可以達(dá)到95 %以上，整個(gè)器件的損耗很小。
[0036] 根據(jù)（4)式，通過(guò)選用變換透鏡的焦距和光柵的常數(shù)，可以改變輸入端口的位置 與輸入信號(hào)波長(zhǎng)的關(guān)系，基于此可以改變可調(diào)波長(zhǎng)的范圍。
[0037] 這種波分復(fù)用器件是雙向復(fù)用器件，可以作為解復(fù)用器件實(shí)用。
[0038] 應(yīng)當(dāng)理解的是，本實(shí)用新型的應(yīng)用不限于上述的舉例，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái) 說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附權(quán) 利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于光柵的波長(zhǎng)可調(diào)波分復(fù)用器件，包括外殼，布置在外殼左端的2個(gè)位置可 調(diào)的輸入端口、布置在外殼下端的1個(gè)輸出端口，放置在外殼內(nèi)與輸入端口相對(duì)的相位變 換鏡；放置在相位變換鏡的右側(cè)軸線上，與其距離為相位變換鏡焦距f處的衍射光柵。2. 如權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，在輸入端口的末端還可以安裝光纖準(zhǔn)直器， 以保證單個(gè)端口出射的信號(hào)光是平行光，同時(shí)各端口出射的光束相互平行。3. 如權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，所述的相位變換鏡可以是柱透鏡。4. 如權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，所述衍射光柵可以采用反射光柵和透射光 柵。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于光柵的波長(zhǎng)可調(diào)波分復(fù)用器件，包括外殼，布置在外殼左端的2個(gè)位置可調(diào)的輸入端口、布置在外殼下端的1個(gè)輸出端口，放置在外殼內(nèi)與輸入端口相對(duì)的相位變換鏡；放置在相位變換鏡的右側(cè)軸線上，與其距離為相位變換鏡焦距f處的衍射光柵。
【IPC分類】G02B6/34, G02B6/293
【公開(kāi)號(hào)】CN205015504
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520650058
【發(fā)明人】緱龍, 周曉旭, 白磊, 張佳鵬, 曹桂芳, 邵利軍, 劉志英, 楊瑩, 郭曉澎
【申請(qǐng)人】山西省交通科學(xué)研究院
【公開(kāi)日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2015年8月26日