專利名稱：一種波分復(fù)用器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光纖通信領(lǐng)域，具體地說是一種用于高速光纖通信網(wǎng)絡(luò)中的光纖到戶(Fiber to the home——英文縮寫為FTTH)的波分復(fù)用器。
背景技術(shù)：
目前光纖通信中使用的波分復(fù)用器有三大類①、密集波分復(fù)用器——DWDM，它主要用于遠(yuǎn)距離傳輸?shù)闹鞲删W(wǎng)，其通信激光的波長間隔一般為1.6、或0.8、或0.4納米(nm)等，信道數(shù)為16、32、80等等；②、粗波分復(fù)用器——CWDM，它主要用于城域網(wǎng)，其波長間隔一般為20nm，信道數(shù)為4或8等；③、波分復(fù)用器——WDM，它主要用于光纖到戶，目前的光纖到戶方案主要有兩個(gè)波長的方案或三個(gè)波長的方案，其中上行激光的波長為1310nm，下行激光的波長為1490和1550nm。
FTTH是大容量高速信息傳輸?shù)闹匾脩艚尤敕绞?。各種光纖接入技術(shù)都可能用作FTTH的解決方案，包括有源光網(wǎng)絡(luò)和無源光網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)在廣泛將波分復(fù)用(WDM)技術(shù)用于光接入網(wǎng)。無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)從承載的內(nèi)容來分類，主要包括A/BPON(ATM PON)、EPON(Ethernet PON)以及GPON(Gigabit PON)等。與同類基于光纖的競爭技術(shù)相比，無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)擁有眾多優(yōu)勢。首先，由于PON屬于無源光學(xué)網(wǎng)，因而環(huán)路中沒有有源電子器件，這意味著維護(hù)成本(OPEX)將顯著降低。由于網(wǎng)絡(luò)組件數(shù)量更少，因此故障點(diǎn)也將相應(yīng)減少，進(jìn)而運(yùn)營支出(OPEX)與要求也會(huì)最大程度地降低。其次，PON架構(gòu)是一種面向未來的架構(gòu)，既能處理現(xiàn)在的語音、視頻及數(shù)據(jù)應(yīng)用，而且對未來新興應(yīng)用的處理能力也將毫不遜色。因此，擁有PON就不必?fù)?dān)心未來昂貴的升級與功能增強(qiáng)費(fèi)用了。PON使電信運(yùn)營商可以推出更多種類的服務(wù)，進(jìn)而增加收入。此外，借助PON架構(gòu)，運(yùn)營商還可提供各種利潤較高的產(chǎn)品。因此，PON無疑是實(shí)現(xiàn)FTTH的最佳選擇。因此，WDM技術(shù)在FTTH中是關(guān)鍵技術(shù)。
根據(jù)現(xiàn)在的發(fā)展趨勢和運(yùn)營商機(jī)制的不同，F(xiàn)TTH在有些國家使用的是“雙網(wǎng)合一”、即IP(電話網(wǎng))和PSTN(計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)網(wǎng))合一，而有些國家是“三網(wǎng)合一”、即IP(電話網(wǎng))和PSTN(計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)網(wǎng))以及CATV(模擬和數(shù)字電視網(wǎng))合一。當(dāng)用“雙網(wǎng)合一”時(shí)，WDM采用兩向(兩個(gè)方向)的器件(BIPLEXER)，其中一個(gè)方向上行、波長為1310納米，一個(gè)方向下行、波長為1490或1550納米；當(dāng)用“三網(wǎng)合一”時(shí)，WDM采用三向(三個(gè)方向)的器件(TRIPLEXER)，其中一個(gè)方向上行、波長為1310nm，兩個(gè)方向下行、波長為1490nm和1550nm。
在目前的兩向和三向WDM器件中，兩向的基本方案布局結(jié)構(gòu)是(A)、(F)、(N)是光纖準(zhǔn)直器，(C)、(I)、(U)、是激光發(fā)射管，(B)、(G)、(H)、(Q)、(T)是45度放置、短波通過、長波反射的濾光片，(D)、(J)、(L)、(P)、(R)是帶通濾光片，(E)、(K)、(M)、(O)、(S)光電接收管(PD)?，F(xiàn)以三向器件的布局和工作過程，當(dāng)光纖上的信號(hào)由主干網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)營商的局端設(shè)備(OLT)下來以后由光纖準(zhǔn)直器(F)傳輸?shù)綖V光片(G)時(shí)，下行的光有1490nm和1550nm兩個(gè)波長，(G)的功能是透過1310nm、1490nm的光，反射1550nm的光，因此，反射光(1550nm，一般攜帶CATV信號(hào))就進(jìn)入帶通濾光片(J)并最終進(jìn)入光電接收管(K)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；透過的1490nm的光繼續(xù)前進(jìn)至濾光片(H)，(H)的功能是透過1310nm、反射1490nm的光，因此，(H)的反射光(1490nm，一般攜帶IP和PSTN的數(shù)據(jù)信號(hào))就進(jìn)入帶通濾光片(L)并最終進(jìn)入光電接收管(M)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；網(wǎng)絡(luò)是要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的，因此、用戶產(chǎn)生的上行數(shù)據(jù)由激光發(fā)射管(I)向反方向通過濾光片(H)、(G)和光纖準(zhǔn)直器(F)耦合到光纖上形成上行的數(shù)據(jù)光信號(hào)。目前的方案的共同缺點(diǎn)是透過短波長和反射長波長的光的分光濾光片均采用45度放置(入射光與濾光片法線的夾角——入射角是45度)，其信道隔離度在設(shè)計(jì)上就只能達(dá)到15到25分貝(dB)，這意味著有一部分光必然跑到不該去的信道，導(dǎo)致隔離度低，插入損耗也大；為了提高信道隔離度，只好在分光后又進(jìn)行濾光，增加帶通濾光片，實(shí)質(zhì)上又增加了插入損耗、增加了元件、同時(shí)也增加了裝配時(shí)間和難度，結(jié)果是提高了成本、降低了可靠性、降低了質(zhì)量。此外，目前的方案由于濾光片45度放置，此時(shí)的性能對角度變化十分敏感，角度稍有變化性能相差很大，整個(gè)器件受溫度、振動(dòng)、材料性能等等的變化影響較大。

發(fā)明內(nèi)容
針對原有產(chǎn)品的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的是提供一種高隔離度、低損耗、低成本的波分復(fù)用器。其基本原理是將分光濾光片放置在入射角不大于30度的位置以提高信道隔離度、降低插入損耗從而實(shí)現(xiàn)高性能的波分復(fù)用器。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了如下的技術(shù)方案。這種高隔離度、低損耗、低成本的波分復(fù)用器包括準(zhǔn)直鏡、濾光片、PIN光電管或雪崩光電管(簡稱PD)、激光管(LD)。在準(zhǔn)直器1的后置方向，先后布置了濾光片2和光電管3，其中濾光片2的法線與準(zhǔn)直器1的法線呈15°夾角，在與準(zhǔn)直器1的法線小于30°的下行方向，先后布置了濾光片5和光電管4在與濾光片5的法線呈15°夾角的方向布置了光電管6。本實(shí)用新型中一個(gè)三向WDM器件的具體原理(見附圖1)。結(jié)合附圖1，下面進(jìn)一步描述本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)和工作原理。當(dāng)由主干網(wǎng)絡(luò)在局端設(shè)備(OLT)和終端用戶(家庭)之間，采用1根光纖進(jìn)行連接。上行信號(hào)采用1310nm的波長，下行信號(hào)采用1490nm的波長。OLT的PON口所出的光纖通過合波器將1550nm的模擬或數(shù)字的CATV光信號(hào)合波到光纖上，經(jīng)光耦合器分路后，連接終端用戶設(shè)備ONU。ONU將1550nm的CATV信號(hào)分離出來，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換，還原成為普通電視機(jī)可以接收的射頻信號(hào)。本實(shí)用新型是當(dāng)局端設(shè)備送入用戶的信號(hào)到達(dá)光纖準(zhǔn)直器1后，入射光通過濾光片2(透過1310±50nm，即透過1260-1360nm的光)將下行的在光纖中從左到右的方向，即用戶需要的1490nm和1550nm的信號(hào)光反射至濾光片5，(透過1555±10nm)其中讓1550nm的光全部透過(插入損耗小于0.1dB)而進(jìn)入光電管4，最終還原成電視信號(hào)，當(dāng)然還原過程包括解碼過程；同時(shí)濾光片5讓其中1490nm的光全部反射(濾光片對1490±10nm的光的反射損耗小于0.1dB)到光電管6，最終還原成IP網(wǎng)絡(luò)和PSTN網(wǎng)絡(luò)信號(hào)(實(shí)際上是電話網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)互連網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)信號(hào))；而用戶需要與互連網(wǎng)交換的信號(hào)，即上行的信號(hào)(附圖4中光纖從右到左的方向)則經(jīng)過編碼產(chǎn)生后控制激光器3發(fā)出上行信號(hào)(波長為1310±50nm)，上行信號(hào)全部通過濾光片2，插入損耗小于0.1dB；上述過程是完整的高速數(shù)據(jù)交換的過程，目前的速度可以達(dá)到10G/S、即10000M/S，每個(gè)用戶真正獨(dú)享1000M以上帶寬，輕松支持可視電話、視頻點(diǎn)播、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教育等高寬帶業(yè)務(wù)。在支持高速數(shù)據(jù)應(yīng)用的同時(shí)，可以提供多種接口，使原本需要獨(dú)立布線的多種業(yè)務(wù)通過一根光纖全部解決。WDM的速度是電纜網(wǎng)絡(luò)(ADSL)速度的許多倍。本實(shí)用新型方案中關(guān)鍵的是WDM器件中的下行入射光與濾光片2法線的夾角(即入射角)小于30度而不是45度，本實(shí)用新型的下行入射光與濾光片2法線的夾角設(shè)計(jì)為15度。因?yàn)槿肷浣菫?5度，所有的器件容易進(jìn)行空間布置，更重要的是此時(shí)WDM中的關(guān)鍵元件——濾光片的制造質(zhì)量會(huì)大大提高，濾光片是通過光學(xué)鍍膜的辦法制造的元件，在光學(xué)薄膜的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中公知的技術(shù)是入射角越大，設(shè)計(jì)和制造的濾光片的隔離度越小、損耗越大、制造過程越復(fù)雜；入射角越小，設(shè)計(jì)和制造的濾光片的隔離度越大、損耗越小、制造過程越簡單、成本越低。本實(shí)用新型中的入射角為15度時(shí)所用的濾光片的隔離度比較容易達(dá)到45dB以上而插入損耗在0.1dB以下，使所組成的WDM器件很容易滿足通信系統(tǒng)的指標(biāo)要求。濾光片的質(zhì)量的提高又導(dǎo)致所使用濾光片數(shù)量減少。
本實(shí)用新型的優(yōu)越性在于，這種WDM器件所用的濾光片數(shù)量減少，而且隔離度高、損耗低、性能穩(wěn)定、容易滿足通信系統(tǒng)的指標(biāo)要求、成本低，減少了裝配的難度和時(shí)間，特別適合大規(guī)模生產(chǎn)。


圖1，本實(shí)用新型波分復(fù)用器三向結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2，本實(shí)用新型波分復(fù)用器三向入射角15度的實(shí)例示意圖。
圖中，(1)準(zhǔn)直器，(2)濾光片、(3)激光器、(4)光電管、(5)濾光片(6)光電管(7)WDM器件底盤。
具體實(shí)施方式
下面介紹一個(gè)具體的實(shí)施例子，如附圖2，這是一個(gè)入射角為15度的三向WDM器件。
如附圖2所示，(7)為WDM器件的底盤，所有的其它元件都粘接或焊接安裝在底盤上。(1)為準(zhǔn)直器，(2)為濾光片(透過1260-1360nm的光)，(3)為激光器，(4)為光電管，(5)為濾光片(透過1555±10nm的光)，(6)為光電管。
權(quán)利要求1.一種波分復(fù)用器，包括準(zhǔn)直鏡、濾光片、PIN光電管或雪崩光電管和激光管，其特征是準(zhǔn)直器(1)的后置方向，先后布置了濾光片(2)和光電管(3)，其中濾光片(2)的法線與準(zhǔn)直器(1)的法線呈15°夾角，在與準(zhǔn)直器(1的法線小于30°的下行方向，先后布置了濾光片(5)和光電管4在與濾光片(5)的法線呈15°夾角的方向布置了光電管(6)。
專利摘要本實(shí)用新型一種波分復(fù)用器屬于光纖通信領(lǐng)域，具體地說是一種用于高速光纖通信網(wǎng)絡(luò)中的光纖到戶的波分復(fù)用器。本實(shí)用新型的目的是提供一種高隔離度，低損耗、低成本的波分復(fù)用器。本實(shí)用新型波分復(fù)用器包括準(zhǔn)直鏡、濾光片、PIN光電管或雪崩光電管、激光管。當(dāng)局端設(shè)備送入用戶的信號(hào)到達(dá)光纖準(zhǔn)直器1后，入射光通過濾光片2將下行的信號(hào)光反射至濾光片5，而進(jìn)入光電管4，同時(shí)濾光片5讓其中1490nm的光全部反射到光電管6，上行的信號(hào)則經(jīng)過編碼產(chǎn)生后控制激光器3發(fā)出上行信號(hào)。本實(shí)用新型下行入射光與濾光片2法線的夾角小于30度。本實(shí)用新型的優(yōu)越性在于，這種WDM器件所用的濾光片數(shù)量減少，而且隔離度高、損耗低、性能穩(wěn)定、容易滿足通信系統(tǒng)的指標(biāo)要求。
文檔編號(hào)G02B6/26GK2884703SQ20052009533
公開日2007年3月28日 申請日期2005年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月28日
發(fā)明者陳清明 申請人:武漢金石凱激光技術(shù)有限公司