一种波分复用器论文和设计-陈登志

全文摘要

本实用新型提供一种波分复用器，包括：一级滤波器件和M个二级滤波组件，每一所述二级滤波组件包括N个二级滤波器件，M、N均为大于0的正整数；所述一级滤波器件的反射光纤分别与每一所述二级滤波组件中的第一个二级滤波器件的入射光纤熔接；在每一所述二级滤波组件中，所述二级滤波组件中的第n‑1个二级滤波器件的反射光纤与所述二级滤波组件中的第n个二级滤波器件的入射光纤熔接，n=2,3,……N。本实用新型通过设置一级滤波器件对光信号进行初步分拣，再通过二级滤波组件中的每一个二级滤波器件对分拣后的光信号进行精准滤波，有效地减少了光信号的反射节点，降低了光信号的插入损耗值，有利于光纤的长距离传输以及提高后端设备性能的稳定性。

主设计要求

1.一种波分复用器，其特征在于，包括：一级滤波器件和M个二级滤波组件，每一所述二级滤波组件包括N个二级滤波器件，M、N均为大于0的正整数；其中，所述一级滤波器件的反射光纤分别与每一所述二级滤波组件中的第一个二级滤波器件的入射光纤熔接；在每一所述二级滤波组件中，所述二级滤波组件中的第n-1个二级滤波器件的反射光纤与所述二级滤波组件中的第n个二级滤波器件的入射光纤熔接，n=2,3,……N；当所述一级滤波器件的入射光纤接收到光信号时，按照不同波长区间将所述光信号分拣成M段光信号，每一段光信号通过所述一级滤波器件的反射光纤传输到一个二级滤波组件中的第一个二级滤波器件；所述二级滤波组件中的第一个二级滤波器件接收到光信号时，对所述光信号中匹配所述第一个二级滤波器件的波长通道的光信号进行透射，并将所述光信号中未匹配所述第一个二级滤波器件的波长通道的光信号反射至第二个二级滤波器件，以此类推，所述二级滤波组件中的第n-1个二级滤波器件收到光信号时，对所述光信号中匹配所述第n-1个二级滤波器件的波长通道的光信号进行透射，并将所述光信号中未匹配所述第n-1个二级滤波器件的波长通道的光信号反射至第n个二级滤波器件。

设计方案

1.一种波分复用器，其特征在于，包括：一级滤波器件和M个二级滤波组件，每一所述二级滤波组件包括N个二级滤波器件，M、N均为大于0的正整数；

其中，所述一级滤波器件的反射光纤分别与每一所述二级滤波组件中的第一个二级滤波器件的入射光纤熔接；

在每一所述二级滤波组件中，所述二级滤波组件中的第n-1个二级滤波器件的反射光纤与所述二级滤波组件中的第n个二级滤波器件的入射光纤熔接，n=2,3,……N；

当所述一级滤波器件的入射光纤接收到光信号时，按照不同波长区间将所述光信号分拣成M段光信号，每一段光信号通过所述一级滤波器件的反射光纤传输到一个二级滤波组件中的第一个二级滤波器件；

所述二级滤波组件中的第一个二级滤波器件接收到光信号时，对所述光信号中匹配所述第一个二级滤波器件的波长通道的光信号进行透射，并将所述光信号中未匹配所述第一个二级滤波器件的波长通道的光信号反射至第二个二级滤波器件，以此类推，所述二级滤波组件中的第n-1个二级滤波器件收到光信号时，对所述光信号中匹配所述第n-1个二级滤波器件的波长通道的光信号进行透射，并将所述光信号中未匹配所述第n-1个二级滤波器件的波长通道的光信号反射至第n个二级滤波器件。

2.如权利要求1所述的波分复用器，其特征在于，所述一级滤波器件还包括：入射光纤和M根反射光纤；

石英管外壳，设置在所述石英管外壳内部的多通道尾纤头、自聚焦透镜以及闪耀光栅；

所述一级滤波器件的入射光纤和M根反射光纤内置于所述多通道尾纤头，并从所述多通道尾纤头的一端延伸出石英管外壳；

所述多通道尾纤头的另一端与所述自聚焦透镜的一端粘接，以形成光纤通道回路；

所述自聚焦透镜的另一端与所述闪耀光栅粘接；

当所述入射光纤接收到光信号时，所述自聚焦透镜将所述光信号打在闪耀光栅上，所述闪耀光栅对所述光信号进行衍射，按照不同波长区间将所述光信号分拣成M段光信号，并反射到所述自聚焦透镜上，所述自聚焦透镜将每一段光信号分别透射到所述多通道尾纤头内的一根反射光纤内，由所述反射光纤将其内的光信号传输到一个二级滤波组件中的第一个二级滤波器件。

3.如权利要求2所述的波分复用器，其特征在于，所述多通道尾纤头的另一端呈斜面与所述自聚焦透镜的一端粘接。

4.如权利要求1所述的波分复用器，其特征在于，所述二级滤波器件包括：

入射光纤、反射光纤和透射光纤；

石英管外壳；

设置在所述石英管外壳内部前端的双通道尾纤头、自聚焦透镜、滤光片，所述二级滤波器件的入射光纤和反射光纤内置于所述双通道尾纤头，并从所述双通道尾纤头的一端延伸出石英管外壳，所述双通道尾纤头的另一端与所述自聚焦透镜的一端粘接，以形成光纤通道回路，所述自聚焦透镜的另一端与所述滤光片粘接；

设置在所述石英管外壳内部后端的单通道尾纤头、准直器，所述二级滤波器件的透射光纤内置于所述单通道尾纤头，并从所述单通道尾纤头的一端延伸出石英管外壳，所述单通道尾纤头的另一端与所述准直器粘接；

当所述二级滤波器件的入射光纤接收到光信号时，所述自聚焦透镜将所述光信号打在滤光片上，所述滤光片将所述光信号中匹配指定波长的光信号透射到准直器，所述准直器对接收到的光信号进行耦合，然后传输到所述单通道尾纤头上的透射光纤内，由所述透射光纤传输出去；

所述滤光片将所述光信号中未匹配指定波长的光信号反射到所述自聚焦透镜上，所述自聚焦透镜将所述光信号透射到所述双通道尾纤头上的反射光纤内，由所述反射光纤将所述光信号传输到下一个二级滤波器件。

5.如权利要求4所述的波分复用器，其特征在于，所述双通道尾纤头的另一端呈斜面与所述自聚焦透镜的一端粘接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及信号处理技术领域，尤其涉及的是一种波分复用器。

背景技术

现有的粗波分复用器（CWDM）主要采用滤波片来实现波长的复用与解复用。图1为现有的粗波分复用器示意图。一个滤波器件可以透射匹配该滤波器件的波长通道的光信号，从图中可以知道多个具有不同波长通道的滤波器件是并联的排列结构，滤波器件接收到光信号时，若光信号匹配该滤波器件的波长则透射出去，若未匹配该滤波器件的波长则反射到下一个滤波器件。

通过并联多个（比如K个）滤波器件的方式，光信号每经过一个滤波器件进行反射后，产生一定量的插入损耗值。若某个波长的光信号需要通过第k（k=1,2,3,…，K）个滤波器件才能透射出去时，其插入损耗值为k个滤波器件的插入损耗值之和。光信号经过的滤波器件越多，其插入损耗值越大，严重影响了光纤的长距离传输以及后端设备性能的稳定性。

发明内容

本实用新型提供一种波分复用器，通过改变波分复用器内部滤波器件的排列结构，降低插入损耗值。

本实用新型是这样实现的，一种波分复用器，包括：

一级滤波器件和M个二级滤波组件，每一所述二级滤波组件包括N个二级滤波器件，M、N均为大于0的正整数；

其中，所述一级滤波器件的反射光纤分别与每一所述二级滤波组件中的第一个二级滤波器件的入射光纤熔接；

进一步地，所述一级滤波器件还包括：入射光纤和M根反射光纤；

石英管外壳，设置在所述石英管外壳内部的多通道尾纤头、自聚焦透镜以及闪耀光栅；

所述一级滤波器件的入射光纤和M根反射光纤内置于所述多通道尾纤头，并从所述多通道尾纤头的一端延伸出石英管外壳；

所述多通道尾纤头的另一端与所述自聚焦透镜的一端粘接，以形成光纤通道回路；

所述自聚焦透镜的另一端与所述闪耀光栅粘接；

进一步地，所述多通道尾纤头的另一端呈斜面与所述自聚焦透镜的一端粘接。

进一步地，所述二级滤波器件包括：

入射光纤、反射光纤和透射光纤；

石英管外壳；

进一步地，所述双通道尾纤头的另一端呈斜面与所述自聚焦透镜的一端粘接。

本实用新型提供一种波分复用器，包括一级滤波器件和M个二级滤波组件，每一所述二级滤波组件包括N个二级滤波器件，M、N均为大于0的正整数；其中，所述一级滤波器件的反射光纤分别与每一所述二级滤波组件中的第一个二级滤波器件的入射光纤熔接；在每一所述二级滤波组件中，所述二级滤波组件中的第n-1个二级滤波器件的反射光纤与所述二级滤波组件中的第n个二级滤波器件的入射光纤熔接，n=2,3,……N；当所述一级滤波器件的入射光纤接收到光信号时，按照不同波长区间将所述光信号分拣成M段光信号，每一段光信号通过所述一级滤波器件的反射光纤传输到一个二级滤波组件中的第一个二级滤波器件；所述二级滤波组件中的第一个二级滤波器件接收到光信号时，对所述光信号中匹配所述第一个二级滤波器件的波长通道的光信号进行透射，对所述光信号中未匹配所述第一个二级滤波器件的波长通道的光信号反射至第二个二级滤波器件，以此类推，所述二级滤波组件中的第n-1个二级滤波器件收到光信号时，对所述光信号中匹配所述第n-1个二级滤波器件的波长通道的光信号进行透射，对所述光信号中未匹配所述第n-1个二级滤波器件的波长通道的光信号反射至第n个二级滤波器件，由所述第n个二级滤波器件进行透射。本实用新型通过设置一级滤波器件对光信号进行初步分拣，再通过二级滤波组件中的每一个二级滤波器件对分拣后的光信号进行精准滤波，有效地减少了光信号的反射节点，降低了光信号的插入损耗值，有利于光纤的长距离传输以及提高后端设备性能的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有的粗波分复用器的结构示意图；

图2是本实用新型一种实施例提供的一种波分复用器的电路结构图；

图3是本实用新型一种实施例提供的一级滤波器件的结构图；

图4是本实用新型一种实施例提供的二级滤波器件的结构图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供一种波分复用器的结构示意图，如图2所示，包括：一级滤波器件1和M个二级滤波组件2；每一所述二级滤波组件2包括N个二级滤波器件21，M、N均为大于0的正整数。

其中，所述一级滤波器件1的反射光纤分别与每一所述二级滤波组件2中的第一个二级滤波器件21的入射光纤熔接。

在每一所述二级滤波组件2中，所述二级滤波组件2中的第n-1个二级滤波器件21的反射光纤与所述二级滤波组件2中的第n个二级滤波器件21的入射光纤熔接，n=2,3,……N。

当所述一级滤波器件1的入射光纤接收到光信号时，按照不同波长区间将所述光信号分拣成M段光信号，每一段光信号通过所述一级滤波器件1的反射光纤传输到一个二级滤波组件2中的第一个二级滤波器件21。

所述二级滤波组件2中的第一个二级滤波器件21接收到光信号时，对所述光信号中匹配所述第一个二级滤波器件21的波长通道的光信号进行透射，并将所述光信号中未匹配所述第一个二级滤波器件21的波长通道的光信号反射至第二个二级滤波器件21；以此类推，所述二级滤波组件2中的第n-1个二级滤波器件21收到光信号时，对所述光信号中匹配所述第n-1个二级滤波器件21的波长通道的光信号进行透射，并将所述光信号中未匹配所述第n-1个二级滤波器件21的波长通道的光信号反射至第n个二级滤波器件21。

在本实施例中，所述波分复用器由一级滤波器件1和二级滤波组件2组成。所述一级滤波器件1与二级滤波组件2之间呈矩阵式排列组合，一级滤波器件1下面并联多个二级滤波组件2，每一个二级滤波组件2又从另一个轴向并联多个具有不同波长通道的二级滤波器件21。其中，所述一级滤波器件1用于按照预设的波长区间对光信号进行反射，使不同波长区间的光信号进入到对应的反射光纤内，并传输到二级滤波组件2，完成对光信号的初步分拣。分拣后的每一段光信号包括对应波长区间内的光信号。所述二级滤波组件2位于所述一级滤波器件1后端，包括多个二级滤波器件21，其个数与一级滤波器件1分拣后的一段光信号的波长区间相关。通常情况下，一个二级滤波器件21包括一个波长通道，对匹配所述波长通道的光信号进行过滤；所述二级滤波组件2中的二级滤波器件21的个数与分拣后的一段波长信号所覆盖的波长通道的个数相同。排列在首位的第一个二级滤波器件21与所述一级滤波器件1连接，排列在第二位的第二个二级滤波器件21与所述第一个二级滤波器件21连接，以此类推。所述二级滤波组件2通过每一个二级滤波器件21对分拣后的每一段光信号进行精准滤波。

本实施例提供的波分复用器通过一级滤波器件按照预设波长区间对光信号进行初步的分拣，得多段光信号，每一段光信号覆盖多个二级滤波器件的波长通道。然后通过二级滤波组件中的每一个二级滤波器件对分拣后的光信号进行精准的滤波，通过二级滤波器件将匹配该二级滤波器件的波长通道的光信号透射出去。相比于现有的波分复用器，可以有效地减少了光信号的反射节点，进而降低了光信号的插入损耗值，尤其是最大插入损耗值，且减小了不同波长通道之间的插入损耗值差异，有利于光纤的长距离传输以及提高后端设备性能的稳定性。

具体地，作为一种实施方式，如图3所示，所述一级滤波器件1包括：入射光纤11和M根反射光纤12；

石英管外壳13，设置在所述石英管外壳13内部的多通道尾纤头14、自聚焦透镜15以及闪耀光栅16；

所述一级滤波器件1的入射光纤11和M根反射光纤12内置于所述多通道尾纤头14，并从所述多通道尾纤头14的一端延伸出石英管外壳13；

所述多通道尾纤头14的另一端与所述自聚焦透镜15的一端粘接，以形成光纤通道回路；

所述自聚焦透镜15的另一端与所述闪耀光栅16粘接；

当所述入射光纤11接收到光信号时，所述自聚焦透镜15将所述光信号打在闪耀光栅16上，所述闪耀光栅16对所述光信号进行衍射，按照不同波长区间将所述光信号分拣成M段光信号，并反射到所述自聚焦透镜15上，所述自聚焦透镜15将每一段光信号分别透射到所述多通道尾纤头14内的一根反射光纤12内，由所述反射光纤12将其内的光信号传输到一个二级滤波组件2中的第一个二级滤波器件21。

在本实施例中，所述多通道尾纤头14用于在石英管外壳13内整合所述入射光纤11和输出光纤12，并与自聚焦透镜15对接。可选地，所述多通道尾纤头14的另一端呈斜面与所述自聚焦透镜15的一端粘接，以增大接触面积。所述入射光纤11用于接收光信号并通过多通道尾纤头14传输到自聚焦透镜15。所述自聚焦透镜15对所述光信号进行收敛，并将收敛后的光信号打在闪耀光栅16上。所述闪耀光栅16对来自自聚焦透镜15的所述光信号进行衍射，使得不同波长区间的光信号沿不同的角度返回至自聚焦透镜15，初步将所述光信号分拣为多段光信号。每一段光信号再经过自聚焦透镜15的透射进入到对应的反射光纤12内。最后由每一根所述反射光纤12将其中一段光信号传输到一个二级滤波组件2中的第一个二级滤波器件21。

具体地，作为一种实施方式，如图4所示，所述二级滤波器件21包括：入射光纤211、反射光纤212和透射光纤213；

石英管外壳214；

设置在所述石英管外壳214内部前端的双通道尾纤头215、自聚焦透镜216、滤光片217，所述二级滤波器件21的入射光纤211和反射光纤212内置于所述双通道尾纤头215，并从所述双通道尾纤头215的一端延伸出石英管外壳214，所述双通道尾纤头215的另一端与所述自聚焦透镜216的一端粘接，以形成光纤通道回路，所述自聚焦透镜216的另一端与所述滤光片217粘接；

设置在所述石英管外壳214内部后端的单通道尾纤头218、准直器219，所述二级滤波器件21的透射光纤213内置于所述单通道尾纤头218，并从所述单通道尾纤头218的一端延伸出石英管外壳214，所述单通道尾纤头218的另一端与所述准直器219粘接；

当所述二级滤波器件21的入射光纤211接收到光信号时，所述自聚焦透镜216将所述光信号打在滤光片217上，所述滤光片217将所述光信号中匹配指定波长的光信号透射到准直器218，所述准直器218对接收到的光信号进行耦合，然后传输到所述单通道尾纤头219上的透射光纤213内，由所述透射光纤213传输出去；

所述滤光片217将所述光信号中未匹配指定波长的光信号反射到所述自聚焦透镜216上，所述自聚焦透镜216将所述光信号透射到所述双通道尾纤头215上的反射光纤212内，由所述反射光纤212将所述光信号传输到下一个二级滤波器件21。

在本实施例中，所述双通道尾纤头215用于在石英管外壳214内整合所述入射光纤211和反射光纤212，并与自聚焦透镜216对接。可选地，所述双通道尾纤头215的另一端呈斜面与所述自聚焦透镜216的一端粘接，以增大接触面积。所述入射光纤211用于接收光信号并通过双通道尾纤头215传输到自聚焦透镜216。所述自聚焦透镜216用于对所述光信号进行收敛，并将收敛后的光信号打在滤光片217上。所述滤光片217对匹配该滤光片指定波长的光信号进行透射，传输到准直器218。所述准直器218用于对透射过来的光信号进行耦合，使得光信号更加集中后通过透射光纤213传输出去。所述滤光片217还用于对未匹配指定波长通道的光信号进行反射，使其通过自聚焦透镜216进入到反射光纤212内，由所述反射光纤212传输到下一个二级滤波器件21。

本实施例通过设置一级滤波器件按照预设波长区间对光信号进行初步分拣，得多段光信号，每一段光信号覆盖多个二级滤波器件的波长通道。然后通过二级滤波组件中的每一个二级滤波器件对分拣后的光信号进行精准滤波，通过二级滤波器件将匹配该二级滤波器件的波长通道的光信号透射出去。相比于现有的波分复用器，可以有效地减少了光信号的反射节点，进而降低了光信号的插入损耗值，尤其是最大插入损耗值，且减小了不同波长通道之间的插入损耗值差异，有利于光纤的长距离传输以及提高后端设备性能的稳定性。

示例性地，现有的波分复用器内部的滤波器件排列方式如图1，以12个波长通道为例，包括12个滤波器件。假设光信号每经过一个滤波器件的反射或透射后的插入损耗为0.3dB，那么匹配第1个滤波器件的波长通道的光信号的插入损耗值为0.3dB，匹配第2个滤波器件的波长通道的光信号的插入损耗值为2*0.3=0.6dB，以此类推，匹配最后一个滤波器件的波长通道的光信号的插入损耗值为12*0.3=3.6dB。

本实施例提供的波分复用器内部的滤波器件排列方式如图2，同样以12个波长通道为例，包括一个一级滤波器件和3个二级滤波组件，每个二级滤波组件又包括4个二级滤波器件。假设光信号每经过一个滤波器件的反射或透射后的插入损耗为0.3dB，那么每一个波长通道上的光信号的插入损耗值为一级滤波器件的反射损耗值和所经过的二级滤波器件的反射及透射损耗值之和。具体地，在第一个二级滤波组件中，匹配第1个二级滤波器件的波长通道的光信号的插入损耗值为，0.3+0.3*1=0.6dB；匹配第2个二级滤波器件的波长通道的光信号的插入损耗值为0.3+0.3*2=0.9dB；匹配第3个二级滤波器件的波长通道的光信号的插入损耗值为0.3+0.3*3=1.2dB；匹配第4个二级滤波器件的波长通道的光信号的插入损耗值为0.3+0.3*4=1.5dB；以此类推，在第三个二级滤波组件中，匹配第9个二级滤波器件的波长通道的光信号的插入损耗值为0.3+0.3*1=0.6dB；匹配第10个二级滤波器件的波长通道的光信号的插入损耗值为0.3+0.3*2=0.9dB；匹配第11个二级滤波器件的波长通道的光信号的插入损耗值为0.3+0.3*3=1.2dB；匹配第12个二级滤波器件的波长通道的光信号的插入损耗值为0.3+0.3*4=1.5dB。

通过比对，本实施例中波分复用器的最大插入损耗值为1.5dB，小于现有的波分复用器的最大插入损耗值3.6dB，且不同波长通道之间的差异也变小，波长通道之间的均匀性更好。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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