專利名稱：熔錐型高密度波分復(fù)用器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于光纖通信的波分復(fù)用器(WDM)，更具體地說，是一種提高單根光纖通信容量的多窗組合分光高密度波分復(fù)用器。
高密度波分復(fù)用器(DWDM)已廣泛應(yīng)用于各種光纖系統(tǒng)，它將光纖中傳輸?shù)墓獍床煌ǘ芜M(jìn)行分束或合并后重新在光纖中傳輸。目前的技術(shù)有以下幾種1、濾光器和寬帶耦合器組合分光高密度波分復(fù)用器，它是由一個(gè)N通道(1×N或2×N)寬帶耦合器和N個(gè)窄帶濾光器串接組成，這N個(gè)窄帶濾光器的中心波長(zhǎng)不同，依次串接在寬帶耦合器的N個(gè)分支通道中。這種高密度波分復(fù)用器的缺點(diǎn)是插入損耗大，而且插入損耗隨著通道數(shù)目N的增大而增大。
2、多層介質(zhì)干涉濾光膜分光高密度波分復(fù)用器，它是由N個(gè)中心波長(zhǎng)不同的窄帶干涉濾光膜和N+1個(gè)光纖準(zhǔn)直器組成，最新的設(shè)計(jì)是將N個(gè)窄帶干涉濾光膜鍍?cè)谕粔K透光窗口的二個(gè)通光表面上，準(zhǔn)直光束在窗口材料內(nèi)傳輸，并依次在各干涉濾光膜的透光窗口內(nèi)側(cè)反射，每一干涉濾光膜的透射光，由N個(gè)光纖準(zhǔn)直器收集后在N個(gè)分支通道中傳輸。這種器件對(duì)光難度較大。
3、全息光柵分光高密度波分復(fù)用器，它是全息光柵和會(huì)聚透鏡組成，一束由出光端面放在焦點(diǎn)上的光纖出射的光經(jīng)會(huì)聚透鏡變換為平行光，投射到全息光柵后被分成多束波長(zhǎng)不同的光，以不同角度出射，并由會(huì)聚透鏡依次會(huì)聚到端面位于焦平面內(nèi)的N根光纖中。這種器件通道數(shù)可以很大，而插入損耗仍然很小，隔離度也可以很高，其缺點(diǎn)是對(duì)溫度靈敏，實(shí)用中尚有一定困難。
本發(fā)明的目的是提供一種易于實(shí)施、插入損耗小而溫度穩(wěn)定性好的高密度波分復(fù)用器。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是采用一種多窗波分復(fù)用器(MWDM)技術(shù)。在詳細(xì)描述本發(fā)明之前，先對(duì)多窗波分復(fù)用器說明如下通常所說的波分復(fù)用器，每個(gè)分路通道只有一個(gè)通光窗口，即每一個(gè)分路通道的光在光譜上位于同一波段內(nèi)。本發(fā)明所說的多窗波分復(fù)用器則不同，每一分路通道有二個(gè)或二個(gè)以上窗口，這些窗口在光譜上呈周期分布，各分支通道中的窗口在光譜上互不重迭，互不交叉。亦就是說，任一分支通道中窗口位置，在其余分支通道中位于截止波段，因而各分支通道在光譜上是互補(bǔ)的。描述多窗波分復(fù)用器的主要指標(biāo)有窗口中心波長(zhǎng)，窗口帶寬，窗口內(nèi)光插入損耗及其均勻性，窗口間中心波長(zhǎng)間隔周期和窗口相鄰?fù)ǖ赖母綦x度，和偏振相關(guān)度等。顯然，上述多窗波分復(fù)用器還可以作為多窗口濾光器使用。
如上所述，本發(fā)明包括若干個(gè)1×2或2×2的多窗波分復(fù)用器，它們按窗口中心波長(zhǎng)間隔周期倍率依次波分級(jí)聯(lián)構(gòu)成1×N通光窗口的波分復(fù)用器，N為≥3的正整數(shù)。
所說的窗口中心波長(zhǎng)間隔周期倍率是1，2，3，……m，m為正整數(shù)。
本發(fā)明的特點(diǎn)還在于多窗波分復(fù)用器之間以二分支級(jí)聯(lián)，其同級(jí)分支的多窗波分復(fù)用器的窗口互補(bǔ)，即每一個(gè)多窗波分復(fù)用器的兩個(gè)分支通道各與一個(gè)多窗波分復(fù)用器相連接，而且該兩個(gè)分支通道所接的波分復(fù)用器，其窗口中心波長(zhǎng)間隔周期相同，但窗口位置互補(bǔ)。
本發(fā)明的多窗波分復(fù)用器為熔錐型結(jié)構(gòu)，它包括對(duì)稱雙錐耦合區(qū)，窗口中心波長(zhǎng)間隔周期在2～40納米范圍。
進(jìn)一步，所說的多窗波分復(fù)用器包括一級(jí)多窗波分復(fù)用器或由一級(jí)多窗波分復(fù)用器的二分支與二只互補(bǔ)多窗口濾光器連接構(gòu)成的復(fù)合多窗波分復(fù)用器。
所說的多窗口濾光器是多窗1×2或2×2波分復(fù)用器的任兩個(gè)端口相連接構(gòu)成的二端光纖器件，或由其二側(cè)端中各取一個(gè)端口構(gòu)成的二端光纖器件。
最后本發(fā)明的高密度波分復(fù)用器其每一分支通道中接有多個(gè)窗口中心波長(zhǎng)間隔周期不同的多窗口光纖濾光器或隔離度更高的光纖光柵濾光器。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、制造工藝簡(jiǎn)單，易于實(shí)施；2、插入損耗小，全光纖結(jié)構(gòu)，其環(huán)境溫度、濕度影響??；3、用于單根光纖多窗口通信，使單根光纖的容量由目前最大容量2.5千兆比特?cái)U(kuò)大到10千兆比特，甚至更大；4、用于高功率寬帶光源，可以使單模光纖光源在600納米帶寬內(nèi)的光功率密度由目前最大值小于1微瓦/納米提高到30微瓦/納米或60微瓦/納米，甚至更高。
本發(fā)明的附圖簡(jiǎn)單說明如下

圖1是本發(fā)明的4通道高密度波分復(fù)用器的光路連接示意圖。
圖2是圖1所示的全光纖器件的通道傳輸特性示意圖。
圖3是本發(fā)明的N通道高密度波分復(fù)用器光路連接示意圖。
圖4是本發(fā)明的熔錐型多窗波分復(fù)用器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本發(fā)明的熔錐型多窗波分復(fù)用器耦合區(qū)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6和圖7分別是本發(fā)明的多窗波分復(fù)用濾光器示意圖。
圖8是本發(fā)明的復(fù)合多窗波分復(fù)用器光路連接示意圖。
下面根據(jù)圖1～圖8給出本發(fā)明的最佳實(shí)施例，并結(jié)合對(duì)實(shí)施例的描述，進(jìn)一步提供本發(fā)明的技術(shù)細(xì)節(jié)。
如圖1所示，熔錐型高密度波分復(fù)用器包括光纖10、11、12、13、14、15、16和多窗2×2波分復(fù)用器17、18、19系采用熔錐技術(shù)制造。圖1所示4通道高密度波分復(fù)用器為全光纖器件，該多窗波分復(fù)用器18將光纖11和光纖13中光束合并到光纖15中，以雙窗口傳輸，窗口中心波長(zhǎng)間隔為Δλ，該多窗波分復(fù)用器19將光纖12和14中的光束合并到光纖16中，以雙窗口傳輸，窗口中心波長(zhǎng)間隔與多窗波分復(fù)用器18相同或相近為Δλ，該多窗波分復(fù)用器17將光纖15和16中雙窗口光束合并到光纖10中，以4窗口傳輸，窗口中心波長(zhǎng)間隔周期是多窗波分復(fù)用器18、19的二分之一，即為(Δλ)/2，從而實(shí)現(xiàn)了將4個(gè)單窗口光束合并到一根光纖中傳輸?shù)哪康模粗?，一根光纖10中傳輸?shù)?窗口信號(hào)，λ1、λ2、λ3、λ4亦可為所述4窗口的高密度波分復(fù)用器分束后分別在四個(gè)分支通道光纖11、12、13、14中傳輸，圖2中給出了這一器件的通道傳輸特性，其中，Δλ為窗口中心波長(zhǎng)間隔周期，δλ為通道帶寬。
任何分支通道數(shù)大于4的N通道高密度波分復(fù)用器，可以用一個(gè)1×2或2×2多窗波分復(fù)用器和2個(gè)n通道高密度波分復(fù)用器組合而成，n為正整數(shù)，n＝N/2，如圖3所示，其中多窗波分復(fù)用器303，N通道的高密度波分復(fù)用器304的n個(gè)分支通道的中心波長(zhǎng)λ1，λ3，λ5……λ2n-1與高密度波分復(fù)用器305的N個(gè)分支通道的中心波長(zhǎng)λ2，λ4，λ6……λ2n互補(bǔ)，依其數(shù)值大小排列，依次為λ1，λ2，λ3，λ4，λ5，λ6，……λ2n-1，λ2n。光纖熔錐型高密度波分復(fù)用器中使用的多窗波分復(fù)用器的結(jié)構(gòu)如圖4所示。該多窗波分復(fù)用器包括光纖40、41和石英槽410，光纖40和光纖41在中央部位經(jīng)熔融拉錐成錐形結(jié)構(gòu)(如圖5所示)。其纖芯分別用纖芯47和纖芯48表示，其包層分別用包層46和包層49表示。錐形結(jié)構(gòu)部位為耦合區(qū)，耦合區(qū)外光纖的纖芯分別用纖芯42和纖芯43表示，耦合區(qū)外光纖的包層分別用包層44和包層45表示。來自纖芯42、43的光束進(jìn)入錐型耦合區(qū)后已離開纖芯47和纖芯48。在包層46和包層49內(nèi)以多模形式傳輸，各模式之光束互相干涉，在離開耦合區(qū)重新進(jìn)入纖芯時(shí)，光能按波長(zhǎng)在二根纖芯42和43中重新分配，當(dāng)一根纖芯42中功率達(dá)極大的波長(zhǎng)位置，另一根光纖43則為功率極小值，從而在二根纖芯42和43中形成互補(bǔ)多窗口傳輸特性。
錐形耦合區(qū)采用熔融拉錐法形成，具體工藝過程與普通熔錐型光纖耦合器大致相同，將二根光纖中央部位剝?nèi)ニ芰献o(hù)套，用刻蝕方法或單纖熔融預(yù)拉技術(shù)對(duì)包層厚度進(jìn)行調(diào)整，然后將二根光纖中央部位并擾靠緊，并加熱至熔融狀態(tài)拉伸，直至在二根光纖中出現(xiàn)多窗口波分復(fù)用特性。所述刻蝕方法可以采用化學(xué)腐蝕，激光刻蝕或噴砂刻蝕等現(xiàn)成工藝，所述加熱方法可以采用燃燒加熱，放電電弧加熱，或激光加熱等任何一種加熱方法，并擾靠緊可以采用平行安置光纖二端夾緊后拉緊的方法，也可采用將二根光纖絞緊的方法。多窗口波分復(fù)用特性可采用快速光譜儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)。本發(fā)明還采用一根光纖上制作錐形耦合區(qū)的工藝。即將一根光纖一端與寬帶光纖光源相接，另一端接入快速光譜儀監(jiān)測(cè)，在光纖上二個(gè)不同部位剝?nèi)ニ芰献o(hù)套，進(jìn)行預(yù)拉或刻蝕后，再將它們并擾靠緊，然后加熱拉伸，直至光譜儀顯示出設(shè)計(jì)所期望的多窗口濾光器特性為止，停止加熱拉伸并在冷卻后再用石英槽和不銹鋼管密封保護(hù)，即制成一個(gè)多窗口光纖濾光器，如圖6和圖7所示，圖6中光纖411，光纖412和環(huán)路系同一根光纖的不同部位，416為石英槽，圖7中光纖413、414和環(huán)路亦系同一根光纖的不同部位，415為石英槽。如果將原光纖中央部位環(huán)路切斷，便形成四端(2×2)多窗波分復(fù)用器。圖8中是一個(gè)在分支通道中串接多窗口濾光器的二級(jí)復(fù)合多窗波分復(fù)用器，分支通道隔離度比單級(jí)多窗波分復(fù)用器高出一倍，圖中互補(bǔ)的多窗口光纖濾光器51和52，由一個(gè)1×2或2×2多窗波分復(fù)用器作為濾波器使用，此時(shí)作為一個(gè)二端器件使用，它也可直接采用圖6和圖7所示的多窗口光纖濾光器。該作濾光器使用的多窗波分復(fù)用器或多窗口光纖濾光器的窗口中心波長(zhǎng)間隔周期與多窗波分復(fù)用器50完全一樣，如需要更高隔離度，可增加串接的濾光器數(shù)目，形成3級(jí)，或更高級(jí)的復(fù)合多窗波分復(fù)用器。為了更好濾除邊帶波，可在高密度波分復(fù)用器分支通道中接入多個(gè)窗口中心波長(zhǎng)間隔周期不同的多窗口光纖濾光器，也可接入隔離度更高的光纖光柵濾光器。
權(quán)利要求
1.一種熔錐型高密度波分復(fù)用器，包括若干個(gè)1×2或2×2的多窗波分復(fù)用器，它們按窗口中心波長(zhǎng)間隔周期倍率依次波分級(jí)聯(lián)構(gòu)成1×N通光窗口的波分復(fù)用器，N為≥3的正整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔錐型高密度波分復(fù)用器，其特征在于所說的窗口中心波長(zhǎng)間隔周期倍率是1，2，3，……m，m為正整數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔錐型高密度波分復(fù)用器，其特征在于多窗波分復(fù)用器之間以二分支級(jí)聯(lián)，其同級(jí)分支的多窗波分復(fù)用器的窗口互補(bǔ)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔錐型高密度波分復(fù)用器，其特征在于多窗波分復(fù)用器為多窗型熔錐結(jié)構(gòu)，其包括對(duì)稱雙錐耦合區(qū)，窗口中心波長(zhǎng)間隔周期在2～40納米范圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的熔錐型高密度波分復(fù)用器，其特征在于多窗波分復(fù)用器包括一級(jí)多窗波分復(fù)用器或由一級(jí)多窗波分復(fù)用器的二個(gè)分支通道分別與二只互補(bǔ)多窗口濾光器連接構(gòu)成的復(fù)合多窗波分復(fù)用器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熔錐型高密度波分復(fù)用器，其特征在于多窗口濾光器是多窗1×2或2×2波分復(fù)用器的任兩個(gè)端口相連接構(gòu)成的二端光纖器件，或由其二側(cè)端中各取一個(gè)端口構(gòu)成的二端光纖器件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的熔錐型高密度波分復(fù)用器，其特征在于在其每一分支通道中接有多個(gè)窗口中心波長(zhǎng)間隔周期不同的多窗口光纖濾光器或隔離度更高的光纖光柵濾光器。
全文摘要
一種熔錐型高密度波分復(fù)用器，包括若干個(gè)1×2或2×2的多窗波分復(fù)用器，它們按窗口中心波長(zhǎng)間隔周期倍率依次波分級(jí)聯(lián)構(gòu)成1×N通道的波分復(fù)用器，N為≥3的正整數(shù)。本發(fā)明由于制造工藝簡(jiǎn)單，易于實(shí)施，且插入損耗小，為全光纖結(jié)構(gòu)，對(duì)環(huán)境溫度、溫度敏感度低，可明顯提高單根光纖的通信容量、也明顯提高光功率密度。
文檔編號(hào)H04J14/02GK1151529SQ9611657
公開日1997年6月11日 申請(qǐng)日期1996年11月13日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月13日
發(fā)明者陳祖培 申請(qǐng)人:陳祖培