專利名稱：光波分復(fù)用器及其光纖排列方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖通訊用的密集波分波多任務(wù)模塊(DWDM)和光加取多任務(wù)模塊(OADM)的關(guān)鍵基本組件。
背景技術(shù)：
參照圖1A，所示為常用的光波分復(fù)用器(Optical Wavelength DivisionMultiplexer)11，該光波分復(fù)用器為穿透式光波分復(fù)用器，包含光纖引線111、折射率漸變透鏡112、濾波片113、折射率漸變透鏡119、光纖引線114，彼此的間依序利用結(jié)合劑118相連接，而入射端光纖115與反射端光纖116插于光纖引線111上，穿透端光纖117插于光纖引線114上。首先入射波段，經(jīng)由入射端光纖115再經(jīng)折射率漸變透鏡112，此時(shí)，入射光波段會(huì)入射濾波片113，該濾波片113為只允許一種波段的光通過，其余波段的光會(huì)被反射，因此，入射波段入射濾波片113后，便會(huì)分成穿透波段與反射波段，穿透波段再經(jīng)一折射率漸變透鏡119，而耦合(coupling)到穿透端光纖117，另一反射波段經(jīng)由折射率漸變透鏡112再耦合到反射端光纖116。該入射波段只經(jīng)過一次濾波片，所產(chǎn)生的穿透波段其相鄰波道隔絕度(adjacent channel isolation)并沒有很高，約30dB。
參照圖1B，所示為另一常用的光波分復(fù)用器，該光波分復(fù)用器12為反射式光波分復(fù)用器，包含光纖引線121、中空墊片122、折射率漸變透鏡123、濾波片124與反射鏡125，且所述各組件的間利用結(jié)合劑129相連接，入射端光纖126、反射端光纖127與穿透端光纖128皆插入光纖引線121中。
當(dāng)光波分復(fù)用器12使用時(shí)，至少兩個(gè)以上的不同波段波長的入射波段經(jīng)由光纖引線121的其中一條入射端光纖126導(dǎo)入，經(jīng)過折射率漸變透鏡(GRIN lens)123后，其中某一個(gè)特定波段波長的光訊號(hào)會(huì)通過濾波片124上的多層介電干涉鍍膜(multi-layer dielectric interference coating)，然后利用光學(xué)反射鏡125反射，使得此穿透波段光源再經(jīng)過一次濾波片124，然后再由折射率漸變透鏡123聚光，再由光纖引線121上的穿透端光纖128輸出；其它波長的光訊號(hào)則被濾波片124上的多層干涉鍍膜反射，經(jīng)折射率漸變透鏡123聚焦在光纖引線，再經(jīng)由另一反射端光纖127輸出。
這種架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是利用一片濾波片作兩次濾波的機(jī)制，而達(dá)到很高的相鄰波道隔絕度，且只需要利用一個(gè)透鏡及一個(gè)光纖引線，因此體積很小。
但是，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，穿透波段光源經(jīng)過兩次濾波片，因?yàn)槿肷浣嵌扰c穿透波段的波長范圍成反比，入射角度越大，穿透波長范圍偏短波長，入射角度越小，穿透波長范圍偏長波長，兩次穿透過濾波片后的波段范圍寬度(transmission wavelength bandwidth)必須相同才不會(huì)因互相銷弱而使穿透端光纖傳遞出去的波長寬度太窄而不敷使用，因此，反射式光波分復(fù)用器在設(shè)計(jì)時(shí)就必須注意到使兩次入射角度相同；此外，另一個(gè)考慮的重點(diǎn)是如何從架構(gòu)上使穿透端及反射端的插入損失(insertionloss)最小，穿透端及反射端的插入損失越小，表示光源經(jīng)過組件所損失的光能量越少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明欲解決一般反射式光波分復(fù)用器，必須同時(shí)考慮兩次穿透波段的波長范圍是否相同，及穿透端及反射端的插入損失是否最小等問題。此外，由于習(xí)知的反射式光波分復(fù)用器其反射鏡與濾波片的間具有一傾斜的角度，習(xí)知方法為將反射鏡與濾波片用結(jié)合劑固定，結(jié)合劑容易因溫度變化而發(fā)生膨脹或收縮，而導(dǎo)致反射鏡的位置變動(dòng)，此一變動(dòng)便會(huì)使插入損失變多，本發(fā)明希望同時(shí)解決上述這些問題。
本發(fā)明利用一光纖引線(fiber pigtail)，一柱狀C形透鏡(cylindricalshaped convex lens；C-Lens)，一固定C形透鏡的帽套(cap)，一表面具有多層介電干涉鍍膜的濾波片(thin film filter)，一表面具有反射鍍層(highreflective coating)的光學(xué)反射鏡(HR mirror)，固定透鏡及光纖引線的間相對位置的中空墊片(spacer)，固定濾波片及光學(xué)反射鏡的間相對位置的具有一角度α的傾斜中空墊片，各組件與組件的間皆用結(jié)合劑(adhesives)作黏結(jié)。其中光纖引線包含一套圈與一光纖束，其套圈一端為傾斜端，而光纖束包括入射端光纖、反射端光纖、穿透端光纖與閑置光纖，該光纖束插于光纖引線中。
本發(fā)明的光纖排列方法在光纖引線的套圈端面上，入射端光纖纖核及反射端光纖纖核的中點(diǎn)到入射端光纖纖核的距離，需等于入射端光纖纖核及反射端光纖纖核的中點(diǎn)到穿透端光纖纖核的距離；而穿透端光纖與反射端光纖的纖核位置的聯(lián)機(jī)，須與套圈長邊上的高點(diǎn)及套圈中心點(diǎn)的聯(lián)機(jī)相互垂直。
經(jīng)由此光纖排列方式可使得對濾波片第一次穿透及第二次穿透時(shí)的入射角度相同，所以經(jīng)穿透端光纖傳遞出去的波段波長寬度不會(huì)因互相銷弱而減小，而且反射端插入損失及穿透端插入損失都能同時(shí)耦到最佳值，因此插入損失相當(dāng)小。
經(jīng)由本發(fā)明的改良，其優(yōu)點(diǎn)可歸納如下本發(fā)明利用具有一個(gè)正方形孔洞(square hole)的光纖引線套圈(ferrule)，應(yīng)用在反射式的光波分復(fù)用器，經(jīng)適當(dāng)?shù)倪x擇入射端(commoninput port)、穿透端(transmission output port)、反射端(reflection output port)的光纖位置，可以得到兩次穿透過濾波片的入射角度相同，所以兩次穿透過濾波片的波長波段范圍相同，因此經(jīng)穿透端光纖導(dǎo)引出去的穿透波段范圍不會(huì)被縮減，且具有高相鄰波道隔絕度。
本發(fā)明利用具有一個(gè)正方形孔洞的光纖引線套圈，應(yīng)用在反射式的光波分復(fù)用器，經(jīng)適當(dāng)?shù)倪x擇入射端、穿透端、反射端的光纖位置，可以同時(shí)得到入射端到穿透端及入射端到反射端的插入損失可為最小。
本發(fā)明利用傾斜中空墊片以做為濾波片與光學(xué)反射鏡的連結(jié)件，因?yàn)楫?dāng)入射波段光源與反射波段光源先耦合至最小光插入損失，此時(shí)欲將入射波段光源與穿透波段光源耦合至最小光插入損失時(shí)，此時(shí)濾波片與光學(xué)反射鏡的間必須具有一傾斜角度。一般的反射式光波分復(fù)用器其反射鏡與濾波片的間為利用結(jié)合劑固定，而一般結(jié)合劑因熱膨脹系數(shù)較大容易因溫度變化而產(chǎn)生膨脹或收縮，而造成光學(xué)反射鏡的角度變化，若反射鏡的傾斜角度發(fā)生變化，便會(huì)使穿透波段的耦合不佳，而造成穿透波段光功率變低，故，本發(fā)明利用傾斜中空墊片做為濾波片與光學(xué)反射鏡的連結(jié)件，因所使用的中空墊片其材質(zhì)為低熱膨脹系數(shù)，所以可大幅縮小因溫度變化而造成光學(xué)反射鏡的角度變化，進(jìn)而改善光學(xué)穩(wěn)定性。
應(yīng)用上，由多個(gè)光波分復(fù)用器經(jīng)模塊化后應(yīng)用在光纖波長多任務(wù)技術(shù)是目前最為經(jīng)濟(jì)而又有效解決頻寬問題的方法。因此需要高波道隔絕度的光加取多任務(wù)器模塊，經(jīng)由本發(fā)明將使得光纖波長多任務(wù)技術(shù)在性能及效益上將有顯著的提升。


圖1是顯示習(xí)知的光波分復(fù)用器示意圖；圖2是顯示本發(fā)明的組合圖；圖3是顯示本發(fā)明光纖引線裝置圖；圖4是顯示本發(fā)明的光纖引線的套圈端面圖；圖5是顯示本發(fā)明的不同光纖排列示意圖；圖6是顯示本發(fā)明的不同光纖排列方式的光損失比較圖；圖7是顯示本發(fā)明的光路圖(一)；圖8是顯示本發(fā)明的光路圖(二)；圖9是顯示本發(fā)明的光纖排列法的不同實(shí)施例；圖10是顯示本發(fā)明的光纖排列方法在不同光纖引線的套圈孔洞型態(tài)的實(shí)施例。
圖中111光纖引線 112折射率漸變透鏡113濾波片114光纖引線115入射端光纖116反射端光纖117穿透端光纖118結(jié)合劑12反射式光波分復(fù)用器 121光纖引線122中空墊片 123透鏡124濾波片125反射鏡126入射端光纖127反射端光纖128穿透端光纖129結(jié)合劑2光波分復(fù)用器21光纖引線
211套圈2111套圈端面2112孔洞 212光纖束2121入射端光纖 21211入射端光纖端面2122反射端光纖 21221反射端光纖端面2123穿透端光纖 21231穿透端光纖端面2124閑置光纖 213結(jié)合劑22C形透鏡 221C形透鏡固定帽套23濾波片 231多層介電干涉鍍膜24光學(xué)反射鏡 241反射鍍層25中空墊片 26傾斜中空墊片A高點(diǎn) C入射端光纖纖核I入射波段 J反射波段K穿透波段O入射端光纖纖核及反射端光纖纖核的距離中點(diǎn)P穿透端光纖纖核R反射端光纖纖核T套圈中心點(diǎn)具體實(shí)施方式
以下配合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式做進(jìn)一步的說明。
參照圖2，所示為本發(fā)明的組合圖，該光波分復(fù)用器2包含一光纖引線21，一柱狀C形透鏡22，一C形透鏡固定帽套(cap)221，一表面具有多層介電干涉鍍膜231的濾波片23，一表面具有反射鍍層241的光學(xué)反射鏡24，固定透鏡及光纖引線21的間相對位置的中空墊片25，固定濾波片23及光學(xué)反射鏡24的間相對位置且具有一角度α的傾斜中空墊片26(spacer)，該光纖引線21包含一套圈211與光纖束212。光纖束212包括入射端光纖2121、反射端光纖2122、穿透端光纖2123。
上述C形透鏡22，亦可用其它具聚焦效果的透鏡來代替，如非球面透鏡(aspheric lens)等。
各組件與組件的間皆用結(jié)合劑213作黏結(jié)，圖面未顯示。而光纖引線21的套圈211及C形透鏡22的相接的一端皆加工成具有一個(gè)相對于YOX平面8度角度的面，此8度角的傾斜面的目的是避免入射光垂直入射C形透鏡22時(shí)，會(huì)有少部份反射的光會(huì)經(jīng)由原路徑回到原來入射的光纖上，而造成光源的信號(hào)干擾。
一般單模光纖(single mode fiber)的纖衣層(fiber cladding)直徑為125μm，纖核層(fiber core)直徑為8.3μm。請參閱圖3與圖4，所示為本發(fā)明的光纖引線裝置圖與光纖引線的套圈端面圖，是利用一個(gè)具有正方形孔洞的套圈211所制作成的端面具有8度角的光纖引線，套圈內(nèi)孔洞形狀亦可為長方形或其它形狀以容納光纖束212，該光纖束212包含入射端光纖2121、反射端光纖2122、穿透端光纖2123與閑置光纖2124，上述光纖插入光纖引線21中，并在套圈端面2111形成不同端面，分別為入射端光纖端面21211、反射端光纖端面21221與穿透端光纖端面21231，各端面的中，其纖核(Core)位置分別為入射端光纖纖核C、反射端光纖纖核R與穿透端光纖纖核P，當(dāng)各光纖插入套圈211的中央正方形孔洞2112時(shí)，用結(jié)合劑213固定各光纖。
在使用上，閑置光纖2124不作光訊號(hào)的傳遞或接收，所以其后端的光纖會(huì)被剪除。
請參閱圖2、圖3與圖4，當(dāng)該光波分復(fù)用器2操作時(shí)，至少兩個(gè)以上的不同波段波長的光訊號(hào)I(如λ1、λ2、λ3)從入射端光纖2121進(jìn)入，意即光會(huì)從入射端光纖端面21211的入射端光纖纖核C處出射，經(jīng)過C形透鏡22后，非為濾波片23上的多層介電干涉鍍膜231可穿透的光(如λ2、λ3)，在濾波片23時(shí)被反射，再經(jīng)由C形透鏡22聚焦在反射端光纖端面21221的反射端光纖纖核R位置上，由反射端光纖2122引導(dǎo)出去。
可被濾波片23上的多層介電干涉鍍膜231過濾的波長(如λ1)，在穿透濾波片23后到達(dá)其后方的光學(xué)反射鏡24上，此光學(xué)反射鏡24上的反射鍍層241將此波段的光反射回濾波片23，而進(jìn)行第二次的濾波穿透，然后經(jīng)由C形透鏡22聚焦在穿透端光纖端面21231的穿透端光纖纖核P位置上，由穿透端光纖2123引導(dǎo)出去，此穿透波長(λ1)經(jīng)過兩次的濾波行為。
此經(jīng)過兩次濾波作用的光訊號(hào)波段范圍具有相較于一次濾波作用的光訊號(hào)有更高的相鄰波道隔絕度，可達(dá)50dB以上。
由于四條光纖在套圈211的正方形孔洞2112中是緊密排列方式，所以四條光纖相對位置可以被固定在孔洞的四個(gè)角落上，且緊密排列，所以兩兩的間的距離及相對的角度是固定的，再利用結(jié)合劑213將光纖固定在套圈211中，因此并不會(huì)發(fā)生光纖位置松動(dòng)。由于套圈211一端具有8度角傾斜端，若以套圈211的傾斜端的最長邊的尖端點(diǎn)為A點(diǎn)，在圖4中將A點(diǎn)定義在正方形孔洞2112的上方，在本實(shí)施例中所說明的光纖引線21上的光纖配置方式為入射端光纖纖核C在正方形孔洞2112的左下方，反射端光纖纖核R在正方形孔洞2112的右上方，穿透端光纖纖核P在正方形孔洞2112的左上方，而閑置光纖2124則在正方形孔洞2112的右下方；這樣安排的目的在于，使穿透端光纖2123的纖核位置P與反射端光纖2122的纖核位置R的聯(lián)機(jī)，與套圈211長邊上的高點(diǎn)A及套圈中心點(diǎn)T的聯(lián)機(jī)相互垂直。因?yàn)楫?dāng)反射波段J(如λ2、λ3)及穿透波段K(如λ1)經(jīng)過濾波片23及光學(xué)反射鏡24反射后經(jīng)過C形透鏡22須聚光在套圈211的孔洞2112上時(shí)，此時(shí)的光束行為是呈收斂(converging)，此時(shí)反射端光纖纖核R及穿透端光纖纖核P必須同時(shí)位在C形透鏡22后方相同位置上，此位置約在焦點(diǎn)(focus point)附近，才能同時(shí)得到穿透端及反射端最佳光源耦合，因此若穿透端光纖2123的纖核位置P與反射端光纖2122的纖核位置R的聯(lián)機(jī)，與套圈211長邊上的高點(diǎn)A及套圈中心點(diǎn)T的聯(lián)機(jī)相互垂直，則反射波段J光源及穿透波段K光源在透鏡中行進(jìn)的距離相等，我們可以同時(shí)得到反射端光纖端面21221及穿透端光纖端面21231相對于C形透鏡22都同時(shí)聚焦在最佳的距離上，因此反射端及穿透端的插入損失都可以同時(shí)達(dá)到最小值。
另外，對穿透波段K(如λ1)來說，穿透波段K第一次穿透過濾波片23時(shí)的入射角度(incident angle)，及第二次穿透過濾波片23時(shí)的入射角度必須相同；因?yàn)槿肷浣嵌扔绊懘┩腹獾牟ǘ畏秶绻肷浣嵌容^大，穿透光的波段范圍偏短波長波段，如果入射角度較小，穿透光的波段范圍偏長波長波段，如果第一次穿透光及第二次穿透光的入射角度不同，則經(jīng)過兩次穿透過濾波片23后的波段范圍寬度會(huì)互相銷弱而太窄而不敷使用。
因此，為了符合兩次穿透時(shí)的入射角度相同，本發(fā)明的光纖排列方法，入射端光纖2121、反射端光纖2122與穿透端光纖2123在套圈端面2111上的相關(guān)位置為在光纖引線21的套圈端面2111上，入射端光纖纖核C及反射端光纖纖核R的中點(diǎn)O到入射端光纖纖核C的距離，需等于入射端光纖纖核C及反射端光纖纖核R的中點(diǎn)O到穿透端光纖纖核P的距離，即CO距離須等于PO距離。經(jīng)由此排列方式可使得第一次穿透及第二次穿透時(shí)的入射角度相同，所以兩次穿透過濾波片23后的波段范圍相同，所以波段范圍寬度不會(huì)被互相銷弱。
綜上所述，欲使兩次穿透過濾波片23后的波段范圍相同，且反射端與穿透端的插入損失可最小的光纖排列方式為在光纖引線21的套圈端面2111上，入射端光纖纖核C及反射端光纖纖核R的中點(diǎn)O到入射端光纖纖核C的距離，需等于入射端光纖纖核C及反射端光纖纖核R的中點(diǎn)O到穿透端光纖纖核P的距離。而穿透端光纖纖核P與反射端光纖纖核R的聯(lián)機(jī)，與套圈211長邊上的高點(diǎn)A及套圈中心點(diǎn)T的聯(lián)機(jī)相互垂直。
請參閱圖5，所示為不同光纖引線套圈中的孔洞形狀對光纖的編排方式，我們定義光纖引線21的套圈211長邊上的高點(diǎn)A點(diǎn)在圖中的上方；圖5A中的套圈211的孔洞2112形狀為可容納四根光纖的正方形，當(dāng)入射端光纖纖核C、穿透端光纖纖核P、反射端光纖纖核R的位置與圖3中的編排位置不同時(shí)，雖然CO的距離等于PO的距離，即其第一次穿透及第二次穿透時(shí)的入射角度相同；不過由于穿透端光纖纖核P與反射端光纖纖核R的聯(lián)機(jī)，并沒有與套圈長邊上的高點(diǎn)A及套圈中心點(diǎn)T的聯(lián)機(jī)相互垂直，表示反射端光纖纖核R及穿透端光纖纖核P對C形透鏡22在不同的位置聚光，且反射波段J光源及穿透波段K光源在C形透鏡22中行進(jìn)的距離不同，因此當(dāng)反射端耦合到最小插入損失時(shí)，穿透端無法耦合至最佳值，穿透端及反射端無法同時(shí)耦合到最佳值，故穿透端插入損失較大。
圖5B中的套圈的孔洞2112形狀為可容納三根光纖的正三角形孔洞，圖5C中的套圈的孔洞2112形狀為可容納三根光纖的長排孔洞，這兩種套圈211上的光纖束212在孔洞2112位置安排，應(yīng)用在我們的光波分復(fù)用器2的光學(xué)架構(gòu)上時(shí)，一則有反射端光纖272的纖核R與穿透端光纖273的纖核P位置的聯(lián)機(jī)并沒有與套圈211長邊上的高點(diǎn)A及套圈中心點(diǎn)T的聯(lián)機(jī)相互垂直，使得穿透端及反射端無法同時(shí)耦合到最佳值，而造成高插入損失；另一為CO的距離及PO的距離并不相同，穿透波段K第一次穿透過濾波片23及第二次穿透過濾波片23時(shí)的入射角度不會(huì)相同，而造成波段范圍寬度太窄而無法使用的問題，因此在圖5中的這些光纖孔洞2112安排都不是最好的選擇。
請參閱圖6，所示為本發(fā)明的光纖排列方式與其它不同光纖排列方式的兩次穿透過濾波片時(shí)的角度差值及光損失比較圖，此為圖5的補(bǔ)充說明。先說明本圖中的光纖排列方式，是皆將套圈211的高點(diǎn)A定義在圖中的上方，由圖中可知，若光纖在套圈211中的排列方式為長排孔洞形狀或是三角形孔洞形狀時(shí)，其第一次入射與第二次入射的角度差異Δα分別為3.67度與1.34度，此角度差異使得兩次穿透濾波片23時(shí)的波段范圍不同，縮減了整體在穿透端光纖2123出射出去的波段范圍寬度；另外因?yàn)榇┩付斯饫w纖核P點(diǎn)及反射端光纖纖核R點(diǎn)的聯(lián)機(jī)，并沒有與套圈211長邊上的高點(diǎn)A及套圈中心點(diǎn)T的聯(lián)機(jī)相互垂直，使得當(dāng)反射端耦合至最佳插入損失時(shí)，穿透端的插入損失與最佳值的差異ΔIL分別為0.25dB與0.10dB；另外，若光纖在套圈211中的排列方式為正方形，如圖6的第三個(gè)排列方式，若未符合本發(fā)明的排列方式，雖然圖上所示其入射端光纖纖核C到距離中點(diǎn)O的距離等于穿透端光纖纖核P到距離中點(diǎn)O的距離，但穿透端光纖纖核P點(diǎn)及反射端光纖纖核R點(diǎn)的聯(lián)機(jī)，并沒有與套圈211長邊上的高點(diǎn)A及套圈中心點(diǎn)T的聯(lián)機(jī)相互垂直，所以反射端與穿透端無法同時(shí)在最佳耦合狀態(tài)下，而造成額外的高插入損失，穿透端的插入損失與最佳值的差異ΔIL為0.25dB；若光纖在套圈211中的排列方式為正方形時(shí)，且按照本發(fā)明的光纖排列方式時(shí)，Δα為0，而ΔIL亦為0，表示經(jīng)由本發(fā)明的光纖排列方式在使用上相當(dāng)良好。
我們按照圖4中的光纖位置排列方式，在組裝如圖2的光波分復(fù)用器2時(shí)，入射波段I光源從入射端光纖2121進(jìn)入后，先耦合反射波段J光源的插入損失，當(dāng)反射波段J的插入損失耦合至最小值時(shí)，先將濾波片23、C形透鏡22及光纖引線21的間的相對位置以結(jié)合劑213固定，然后接下來要耦合穿透波段K光源到穿透端光纖2123上時(shí)，此時(shí)，要能夠使穿透波段K耦合到穿透端光纖2123上，則光學(xué)反射鏡24必須傾斜一個(gè)固定角度α，此傾斜角度多寡與光纖排列的方式及所使用的透鏡類型及透鏡參數(shù)有關(guān)，角度α可為0.5度到4.0度，當(dāng)傾斜此一角度時(shí)，才能將穿透波段K光源導(dǎo)引到穿透端光纖纖核P中，而得到穿透端的最小插入損失。
請參閱圖7與圖8，所示為本發(fā)明的光路圖(一)與光路圖(二)，光路圖(二)是為光路圖(一)的另一視角。當(dāng)入射波段I(如λ1、λ2、λ3)入射濾波片23時(shí)，穿透波段K(如λ1)通過濾波片23上的干涉鍍膜231一次，而后在光學(xué)反射鏡24的反射鍍膜241上被反射，再通過一次濾波片23的干涉鍍膜，而反射波段J(如λ2、λ3)為無法通過濾波片23上的干涉鍍膜231的波段，在干涉鍍膜231被反射。
在圖中的傾斜中空墊片26就是一個(gè)具有角度α的墊片環(huán)，墊片的材質(zhì)最好選擇熱膨脹系數(shù)越小越好，可在0×10-6/℃到25×10-6/℃的間，以避免溫度變化時(shí)的影響。圖7及圖8分別是俯視圖(若由卡式坐標(biāo)來定義為由原點(diǎn)往+Y方向所視的視圖)與正視圖(若由卡式坐標(biāo)來定義為由+X往原點(diǎn)方向所視的視圖)，從圖7的方向來看，可以看到圖中的傾斜中空墊片26角度α；若光學(xué)反射鏡24及濾波片23的間利用紫外光硬化樹脂(UV curing adhesive)或環(huán)氧樹脂(epoxy)一類的結(jié)合劑213作黏結(jié)時(shí)，由于一般的結(jié)合劑213的熱膨脹系數(shù)(thermal expansion coefficient)都很大，所以對產(chǎn)品的性能(performance)來說，其插入損失對溫度的敏感度會(huì)很大；故，我們選擇利用具有角度α且其熱膨脹系數(shù)小，而且其厚度也不會(huì)很厚的傾斜中空墊片26，組裝時(shí)將光腰(beam waist)位置設(shè)定在濾波片23上的多層介電干涉鍍膜231與光學(xué)反射鏡24上的高反射鍍層241的中間，此乃由于入射波段I從入射端光纖纖核C入射，而入射端光纖纖核C位置在近似于C形透鏡22的焦點(diǎn)上，入射波段I經(jīng)過C形透鏡22后，此時(shí)光源以近似于平行光的型態(tài)投射在濾波片23及光學(xué)反射鏡24上，此時(shí)，我們將濾波片23上的多層介電干涉鍍膜231置于光腰上時(shí)，則可以耦合得到反射端的最佳插入損失；若將光學(xué)反射鏡24上的反射鍍層241置于光腰上時(shí)，則可以得到穿透端的最佳插入損失。不過，由于此處的光源呈近似于平行光的型態(tài)，因此不管是多層介電干涉鍍膜231或反射鍍層241在OZ軸的位置偏移對插入損失來說，其影響極小，如此對穿透端及反射端的插入損失來說其影響極小。另外，因?yàn)榇司呓嵌戎锌諌|片26的熱膨脹系數(shù)很小，使得濾波片23與光學(xué)反射鏡24的間的角度在溫度變化時(shí)不會(huì)變化太大，其插入損失對溫度的敏感度可以相當(dāng)小。
請參閱圖9，圖9中A、B、C與D為光纖引線21的套圈端面2111上不同的光纖排列方式，其中套圈211的高點(diǎn)A示意在圖中的上方，圖中可看到符合本發(fā)明的光纖排列方法的不同實(shí)施例。
另外要說明的是，當(dāng)使用不同的光纖引線21時(shí)，只要此光纖引線21的套圈211中央孔洞2112的形狀及大小足以容納至少包括入射端光纖2121、反射端光纖2122及穿透端光纖2123等三條光纖位置，同時(shí)符合本發(fā)明所述的光纖排列方式，亦可應(yīng)用于本發(fā)明的實(shí)施范圍。
請參閱圖10，所示為不同的光纖引線21的套圈211中央孔洞2112的形狀及大小容納至少包括入射端光纖2121、反射端光纖2122及穿透端光纖2123的不同實(shí)施例，圖10A的套圈211其孔洞2112形狀為雙長方形，圖10B的套圈211其孔洞2112形狀為橢圓形，圖10C的套圈211其孔洞2112形狀為長方形，圖10D的套圈211其孔洞2112形狀為直角三角形，圖10E的套圈211其孔洞2112形狀為雙卵形。
由圖10中可知，不同套圈211的孔洞2112型態(tài)，只要能符合本發(fā)明的光纖排列法，都能應(yīng)用于本發(fā)明所述的光波分復(fù)用器2，符合本發(fā)明的光纖排列方法尚有許多的排列方式未列出。
以上的描述，分析了光波分復(fù)用器2的部分光學(xué)組件的特性，包括光纖引線21中光纖的排列方式，還有穿透波段I及反射波段J在光加取濾波器2中行進(jìn)行為，還有在濾波片23及光學(xué)反射鏡24的間置入一個(gè)具角度α的傾斜中空墊片26對產(chǎn)品性能的改善。但以上所述僅為用以解釋本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非企圖據(jù)以對本發(fā)明作任何形式上的限制。因而凡在相同的創(chuàng)作精神下所作有關(guān)本發(fā)明的任何修飾或變更，皆為本發(fā)明申請專利范圍所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種光波分復(fù)用器，其特征在于，光學(xué)器件包含一光纖引線，包含套圈與光纖束；該套圈一端具有傾斜角度的端面；該套圈的傾斜端連接一中空墊片，該中空墊片另一端連接一透鏡；在所述透鏡的另一端經(jīng)透鏡固定帽套連接一濾波片；該濾波片另一端連接傾斜中空墊片，該傾斜中空墊片再連接一光學(xué)反射鏡；該光纖引線的光纖束至少包含入射端光纖、穿透端光纖與反射端光纖，該光纖束插入所述的套圈而固定，所述各光纖插入套圈的位置，從套圈端面來看為入射端光纖纖核及反射端光纖纖核的中點(diǎn)到入射端光纖纖核的距離，等于入射端光纖纖核及反射端光纖纖核的中點(diǎn)到穿透端光纖纖核的距離；穿透端光纖與反射端光纖的纖核位置的聯(lián)機(jī)，與套圈長邊上的高點(diǎn)及套圈中心點(diǎn)的聯(lián)機(jī)相互垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波分復(fù)用器，其特征在于其中該光纖引線所使用的套圈的中央設(shè)一孔洞，該孔洞為正方形，而其中的正方形孔洞中空范圍僅可容納4條光纖。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光波分復(fù)用器，其特征在于該光纖引線的套圈的中央設(shè)一孔洞，該孔洞系由圓形、長方形、橢圓形、雙長方形、雙卵形或三角形所組成族群的一種，而所述孔洞大小足以容納三條以上光纖。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波分復(fù)用器，其特征在于該透鏡為柱狀C型透鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波分復(fù)用器，其特征在于該透鏡為非球面透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波分復(fù)用器，其特征在于該光學(xué)反射鏡的適用光波長范圍在500nm到1800nm的間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波分復(fù)用器，其特征在于該傾斜中空墊片的兩平面，一平面具有一個(gè)傾斜的角度，傾斜的角度范圍在0.5度到4.0度的間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的光波分復(fù)用器，其特征在于該傾斜中空墊片熱膨脹系數(shù)范圍在0×10-6/℃到25×10-6/℃的間。
9.一種光波分復(fù)用器的光纖引線的光纖排列法，光纖束插入光纖引線的套圈中，該光纖束至少包含入射端光纖、穿透端光纖與反射端光纖，從套圈端面來看該光纖束的排列法為入射端光纖纖核及反射端光纖纖核的中點(diǎn)到入射端光纖纖核的距離，需等于入射端光纖纖核及反射端光纖纖核的中點(diǎn)到穿透端光纖纖核的距離；穿透端光纖與反射端光纖的纖核位置的聯(lián)機(jī)，與套圈長邊上的高點(diǎn)及套圈中心點(diǎn)的聯(lián)機(jī)相互垂直。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光波分復(fù)用器及其光纖排列方法。穿透波段的光源經(jīng)過第一次穿透過濾波片濾波后，可以通過光學(xué)反射鏡的反射，使此一穿透波段的光源再穿透過濾波片第二次濾波，而達(dá)到很高的相鄰波道隔絕度；特別的是，光波分復(fù)用器的光纖排列方法，所使用的光纖引線經(jīng)適當(dāng)?shù)倪x擇入射端光纖、穿透端光纖、反射端光纖的位置，可以得到兩次穿透過濾波片的波長波段范圍相同且穿透端及反射端的插入損失可為最小。兩次穿透過濾波片的波長波段范圍相同，則經(jīng)穿透端光纖傳遞出去的波段波長寬度不會(huì)因兩次穿透過濾波片后互相銷弱而減??；穿透端及反射端的插入損失為最小，則光波分復(fù)用器的功能可達(dá)最佳化。
文檔編號(hào)G02B6/26GK1704780SQ20041004283
公開日2005年12月7日 申請日期2004年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月26日
發(fā)明者黃裕文, 陳君萍, 黃智偉 申請人:波若威科技股份有限公司