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N通道(1×N或2×N)寬帶耦合器和N個窄帶濾光器串接組成，這N個窄帶濾光器的中心波長不同，依次串接在寬帶耦合器的N個分支通道中。這種高密度波分復(fù)用器的缺點是插入損耗大，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個中心波長不同的窄帶干涉濾光膜和N+1個光纖準(zhǔn)直器組成，最新的設(shè)計是將N個窄帶干涉濾光膜鍍在同一塊透光窗口的二個通光表面上，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個光纖準(zhǔn)直器收集后在N個分支通道中傳輸。這種器件對光難度較大。
3、全息光柵分光高密度波分復(fù)用器，它是全息光柵和會聚透鏡組成，一束由出光端面放在焦點上的光纖出射的光經(jīng)會聚透鏡變換為平行光，投射到全息光柵后被分成多束波長不同的光，以不同角度出射，并由會聚透鏡依次會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，其缺點是對溫度靈敏，實用中尚有一定困難。
本發(fā)明的目的是提供一種易于實施、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，每個分路通道只有一個通光窗口，即每一個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或二個以上窗口，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的。描述多窗波分復(fù)用器的主要指標(biāo)有窗口中心波長，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1×2或2×2的多窗波分復(fù)用器，它們按窗口中心波長間隔周期倍率依次波分級聯(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間隔周期倍率是1，2，3，……m，m為正整數(shù)。
本發(fā)明的特點還在于多窗波分復(fù)用器之間以二分支級聯(lián)，其同級分支的多窗波分復(fù)用器的窗口互補，即每一個多窗波分復(fù)用器的兩個分支通道各與一個多窗波分復(fù)用器相連接，而且該兩個分支通道所接的波分復(fù)用器，其窗口中心波長間隔周期相同，但窗口位置互補。
本發(fā)明的多窗波分復(fù)用器為熔錐型結(jié)構(gòu)，它包括對稱雙錐耦合區(qū)，窗口中心波長間隔周期在2～40納米范圍。
進一步，所說的多窗波分復(fù)用器包括一級多窗波分復(fù)用器或由一級多窗波分復(fù)用器的二分支與二只互補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窗口中心波長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)點是1、制造工藝簡單，易于實施；2、插入損耗小，全光纖結(jié)構(gòu)，其環(huán)境溫度、濕度影響小；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2.5千兆比特擴大到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)明的最佳實施例，并結(jié)合對實施例的描述，進一步提供本發(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，從而實現(xiàn)了將4個單窗口光束合并到一根光纖中傳輸?shù)哪康?，反之，一根光纖10中傳輸?shù)?窗口信號，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1×2或2×2多窗波分復(fù)用器和2個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個分支通道的中心波長λ1，λ3，λ5……λ2n-1與高密度波分復(fù)用器305的N個分支通道的中心波長λ2，λ4，λ6……λ2n互補，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)重新進入纖芯時，光能按波長在二根纖芯42和43中重新分配，當(dāng)一根纖芯42中功率達極大的波長位置，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套，用刻蝕方法或單纖熔融預(yù)拉技術(shù)對包層厚度進行調(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行監(jiān)測。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，在光纖上二個不同部位剝?nèi)ニ芰献o套，進行預(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，即制成一個多窗口光纖濾光器，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中是一個在分支通道中串接多窗口濾光器的二級復(fù)合多窗波分復(fù)用器，分支通道隔離度比單級多窗波分復(fù)用器高出一倍，圖中互補的多窗口光纖濾光器51和52，由一個1×2或2×2多窗波分復(fù)用器作為濾波器使用，此時作為一個二端器件使用，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，或更高級的復(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窗口中心波長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1×2或2×2的多窗波分復(fù)用器，它們按窗口中心波長間隔周期倍率依次波分級聯(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聯(lián)，其同級分支的多窗波分復(fù)用器的窗口互補。
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)，其包括對稱雙錐耦合區(qū)，窗口中心波長間隔周期在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)用器包括一級多窗波分復(fù)用器或由一級多窗波分復(fù)用器的二個分支通道分別與二只互補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窗口中心波長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1×2或2×2的多窗波分復(fù)用器，它們按窗口中心波長間隔周期倍率依次波分級聯(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)明由于制造工藝簡單，易于實施，且插入損耗小，為全光纖結(jié)構(gòu)，對環(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H04J14/02GK1151529SQ9611657
公開日1997年6月11日 申請日期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 申請人:陳祖培