[发明专利]菲涅尔全息型密集波分复用器及其制造方法和装置

说明书

本发明涉及一种密集波分复用器，尤其是一种菲涅尔全息型密集波分复用器及其制造方法和装置。

在光通讯领域，近年来世界上的各公司都把目光定在密集波分复用DWDM(WavelengthDivision Multiplexing)技术上。这是由于DWDM技术具有以下优点：(1)不需要安装新光纤就可以扩容，降低了网络费用。(2)网络可随时升级扩容，以满足用户及未来新业务的要求。

目前已有的DWDM有光栅型波分复用器、介质薄膜型波分复用器、熔锥型波分复用器、集成光波导波分复用器等。

1、光栅型波分复用器：

它属于角色散型器件，是利用角色散元件来分离和合并不同波长的光信号。最流行的衍射光栅，是在玻璃衬底上沉积环氧树脂，然后再在环氧树脂上制造光栅线，构成所谓反射型闪烁光栅。入射光照射到光栅上后，由于光栅的角色散作用，不同波长的光信号以不同的角度反射，然后经透镜会聚到不同的输出光纤，从而完成波长选择功能；反过程也可行。闪烁光栅的优点是高分辨的波长选择作用，可以将特定波长的绝大部分能量与其他波长进行分离，且方向集中。闪烁光栅型滤波器具有优良的波长选择性，可以使波长的间隔缩小到数nm甚至0.5nm左右。另外，光栅型器件是并联工作的，插入损耗不会随复用通路波长数的增加而增加，因而可以获得较多的复用通路数，已能实现131个波长间距O.5nm的复用。其隔离度也较好，当波长间隔为1nm时可以高达55dB。它的缺点是插入损耗较大，通常有3～8dB，对极化很敏感，光通路带宽/通路间隔比尚不很理想，使光谱利用率不够高，对光源和WDM器件的波长容差要求较高。此外，其温度漂移随所用材料的热膨胀系数和折射率变化而变化，典型器件的温度漂移大约为0.012nm/℃，比较大。若采用温度控制措施，则温度漂移可以减少至0.0004nm/℃。因此，对于DWDM器件采用温控措施是可行和必要的。这类光栅在制造上要求较精密，不适合于大批量生产，因此往往在实验室的科学研究中应用较多。除上述传统的光纤器件外，布拉格光纤光栅滤波器的制造技术逐渐成熟起来，它的制造方法是利用高功率紫外光波束干涉在光纤芯区中形成周期性的折射率变化，精细度可达每厘米1000线。布拉格光纤光栅的设计和制造比较快捷方便，成本较低，插入损耗很小，温度特性稳定，其滤波特性带内平坦，而带外十分陡峭(滚降斜率优于150dB/nm，带外抑制比高达50dB)，整个器件可以与系统中光纤熔为一体，它具有理想的滤光特性、便于设计制造、效率高等优点，因此可以制作成信道间隔非常小的带通、带阻滤波器，目前在DWDM系统中得到了广泛的应用。然而这类光纤光栅滤波器的波长适用范围较窄，只适用于单个波长；带来的好处是可以随着使用的波长数变化增减滤波器，应用比较灵活。

2、介质薄膜型波分复用器：

它是山介质薄膜(DTF)构成的一类芯 交互型WDM器件。DTF干涉滤波器是由几十层不同材料、不同折射率和不同厚度的介质膜，按照设计要求组合起来的，每层的厚度为1/4波长(90°)，一层为高折射率，一层为低折射率，交替迭合而成。当光入射到高折射层时，反射光没有相移；当光入射到低折射层时，反射光经历180°相移。由于层厚1/4波长(90°)，因而经低折射率层反射的光经历360°相移后与经高折射率层的反射光同相叠加。这样在中心波长附近，各层反射光叠加，在滤波器前端面形成很强的反射光。在这高反射区之外，反射光突然降低，大部分光成为透射光。据此可以使之对一定波长范围呈通带，而对另外波长范围呈阻带，形成所要求的滤波特性。介质薄膜型波分复用器的主要特点是，设计上可以实现结构稳定的小型化器件，信号通带平坦，且与极化无关，插入损耗低，通路间隔度好。缺点是通路数不会很多。具体特点还与结构有关，例如，薄膜滤波器型波分复用器在采用软型材料的时候，由于滤波器容易吸潮，受环境的影响而改变波长；采用硬介质薄膜时材料的温度稳定性优于O.0005nm/℃。另外，这种器件的设计和制造过程较长，产量较低，光路中使用环氧树脂时隔离度不宜很高，带宽不宜很窄。在DWDM系统中，当只有4至8个波长波分复用时，使用该型的波分复用器件，是比较理想的。