[发明专利]熔锥型高密度波分复用器

说明书

本发明涉及一种用于光纤通信的波分复用器(WDM)，更具体地说，是一种提高单根光纤通信容量的多窗组合分光高密度波分复用器。

高密度波分复用器(DWDM)已广泛应用于各种光纤系统，它将光纤中传输的光按不同波段进行分束或合并后重新在光纤中传输。目前的技术有以下几种：

1、滤光器和宽带耦合器组合分光高密度波分复用器，它是由一个N通道(1×N或2×N)宽带耦合器和N个窄带滤光器串接组成，这N个窄带滤光器的中心波长不同，依次串接在宽带耦合器的N个分支通道中。这种高密度波分复用器的缺点是插入损耗大，而且插入损耗随着通道数目N的增大而增大。

2、多层介质干涉滤光膜分光高密度波分复用器，它是由N个中心波长不同的窄带干涉滤光膜和N+1个光纤准直器组成，最新的设计是将N个窄带干涉滤光膜镀在同一块透光窗口的二个通光表面上，准直光束在窗口材料内传输，并依次在各干涉滤光膜的透光窗口内侧反射，每一干涉滤光膜的透射光，由N个光纤准直器收集后在N个分支通道中传输。这种器件对光难度较大。

3、全息光栅分光高密度波分复用器，它是全息光栅和会聚透镜组成，一束由出光端面放在焦点上的光纤出射的光经会聚透镜变换为平行光，投射到全息光栅后被分成多束波长不同的光，以不同角度出射，并由会聚透镜依次会聚到端面位于焦平面内的N根光纤中。这种器件通道数可以很大，而插入损耗仍然很小，隔离度也可以很高，其缺点是对温度灵敏，实用中尚有一定困难。

本发明的目的是提供一种易于实施、插入损耗小而温度稳定性好的高密度波分复用器。

本发明的技术解决方案是采用一种多窗波分复用器(MWDM)技术。在详细描述本发明之前，先对多窗波分复用器说明如下：通常所说的波分复用器，每个分路通道只有一个通光窗口，即每一个分路通道的光在光谱上位于同一波段内。本发明所说的多窗波分复用器则不同，每一分路通道有二个或二个以上窗口，这些窗口在光谱上呈周期分布，各分支通道中的窗口在光谱上互不重迭，互不交叉。亦就是说，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谱上是互补的。描述多窗波分复用器的主要指标有窗口中心波长，窗口带宽，窗口内光插入损耗及其均匀性，窗口间中心波长间隔周期和窗口相邻通道的隔离度，和偏振相关度等。显然，上述多窗波分复用器还可以作为多窗口滤光器使用。

如上所述，本发明包括若干个1×2或2×2的多窗波分复用器，它们按窗口中心波长间隔周期倍率依次波分级联构成1×N通光窗口的波分复用器，N为≥3的正整数。

所说的窗口中心波长间隔周期倍率是1，2，3，……m，m为正整数。

本发明的特点还在于多窗波分复用器之间以二分支级联，其同级分支的多窗波分复用器的窗口互补，即每一个多窗波分复用器的两个分支通道各与一个多窗波分复用器相连接，而且该两个分支通道所接的波分复用器，其窗口中心波长间隔周期相同，但窗口位置互补。

本发明的多窗波分复用器为熔锥型结构，它包括对称双锥耦合区，窗口中心波长间隔周期在2～40纳米范围。

进一步，所说的多窗波分复用器包括一级多窗波分复用器或由一级多窗波分复用器的二分支与二只互补多窗口滤光器连接构成的复合多窗波分复用器。

所说的多窗口滤光器是多窗1×2或2×2波分复用器的任两个端口相连接构成的二端光纤器件，或由其二侧端中各取一个端口构成的二端光纤器件。

最后本发明的高密度波分复用器其每一分支通道中接有多个窗口中心波长间隔周期不同的多窗口光纤滤光器或隔离度更高的光纤光栅滤光器。

本发明的优点是：1、制造工艺简单，易于实施；2、插入损耗小，全光纤结构，其环境温度、湿度影响小；3、用于单根光纤多窗口通信，使单根光纤的容量由目前最大容量2．5千兆比特扩大到10千兆比特，甚至更大；4、用于高功率宽带光源，可以使单模光纤光源在600纳米带宽内的光功率密度由目前最大值小于1微瓦／纳米提高到30微瓦／纳米或60微瓦／纳米，甚至更高。

本发明的附图简单说明如下：

图1是本发明的4通道高密度波分复用器的光路连接示意图。

图2是图1所示的全光纤器件的通道传输特性示意图。

图3是本发明的N通道高密度波分复用器光路连接示意图。

图4是本发明的熔锥型多窗波分复用器结构示意图。

图5是本发明的熔锥型多窗波分复用器耦合区结构示意图。

图6和图7分别是本发明的多窗波分复用滤光器示意图。

图8是本发明的复合多窗波分复用器光路连接示意图。