[发明专利]基于8×1模式耦合接收器的光分路器系统

摘要

本发明公开了基于8×1模式耦合接收器的光分路器系统，属于利用光学元器件进行光信号处理的光通信技术领域。包括光放大器、1×8模式光分束器、波分复用器、光纤阵列和8×1模式耦合接收器；外界光线路终端与一光放大器输入端连接，光放大器输出端通过1×8模式光分束器与波分复用器一输入端连接，外界的光网络单元与波分复用器另一输入端连接，波分复用器输出端与光纤阵列输入端连接，光纤阵列输出端与8×1模式耦合接收器输入端连接，8×1模式耦合接收器输出端通过另一光放大器与外界的光线路终端连接。通过将不同模块的功能结合起来，快速实现分光和合光，可对传输过程中衰减的光信号进行放大，实现光信号在传输过程中功率不损耗的目的。

主权项

1.一种基于8×1模式耦合接收器的光分路器系统，其特征在于：包括光放大器、1×8模式光分束器、波分复用器、光纤阵列和8×1模式耦合接收器；外界的光线路终端与一光放大器输入端连接，光放大器输出端通过1×8模式光分束器与波分复用器一输入端连接，外界的光网络单元与波分复用器另一输入端连接，波分复用器输出端与光纤阵列输入端连接，光纤阵列输出端与8×1模式耦合接收器输入端连接，8×1模式耦合接收器输出端通过另一光放大器与外界的光线路终端连接；所述的8×1模式耦合接收器，包括输出多模光纤，固化胶层，单条锥形输入多模波导，8条矩形输入单模波导，其中固化胶层位于输出多模光纤和单条锥形输入多模波导之间，所述单条锥形输入多模波导与8条矩形输入单模波导连接；所述输出多模光纤包括位于内部的芯层和设置在芯层外围的包层，所述包层和芯层的材料均为二氧化硅；所述8条矩形输入单模波导包括位于内部的芯层和设置在芯层外围的包层；所述的8×1模式耦合接收器参数具体设计方法，步骤如下：步骤1、当输入光波波长为1310nm时，固化胶层内的折射率为1.462，所述输出多模光纤的包层的折射率为1.4444，所述输出多模光纤的芯层的折射率比包层的折射率高0.0123，所述输出多模光纤的芯层的直径为62.5μm，所述输出多模光纤的长度为2m；所述8条矩形输入单模波导的芯层宽度和高度均为8μm，所述8条矩形输入单模波导和单条锥形输入多模波导边缘的距离为3μm，所述8×1模式耦合接收器的长度为1cm，所述8×1模式耦合接收器的宽度为0.5cm，所述8×1模式耦合接收器的深度为2cm；若所述固化胶层的厚度为bμm，所述单条锥形输入多模波导的深度为aμm，所述8条矩形输入单模波导中的相邻两条矩形波导之间的距离为cμm，所述单条锥形输入多模波导中心上边缘与固化胶层的距离为dμm；步骤2、8条矩形输入单模波导的8个光信号输入端口对称，在确定参数时只用计算1，2，3，4号光输入端口的相关参数，当光从1，2号端口输入时，参数a的变化范围为0～800μm，输出光的归一化功率大于0.8，当光从3，4号端口输入时，参数a的变化范围为250～700μm，输出光的归一化功率大于0.8，综合上述情况，取参数a的最优值为a＝700μm；步骤3、光从1，2，3，4号端口输入时，当参数b和d发生变化时，输出光的功率可获得，同时也可以得到参数b和d的值；当光从1号端口输入时，输出光功率最大时，固化胶层的厚度在0～10μm内，参数d的变化范围为15～20μm；当光从2号端口输入时，输出光功率最大时，固化胶层的厚度在0～5μm内，参数d的变化范围为18～20μm；当光从3号端口输入时，在输出光功率最大时，固化胶层的厚度在0～10μm内，参数d的变化范围为15～20μm或者0～5μm；当光从4号端口输入时，输出光功率最大时固化胶层的厚度在0～20μm内，参数b的变化范围为0～8μm，经分析发现前两组数据有交集，后两组数据也有交集，但四组数据之间并无交集，为了得到输出光的最大功率值，取参数b和d的最优值为b＝d＝5μm；步骤4、光从1，2，3，4号端口输入时，参数c发生变化时，光波的方向性可以确定，从而可以得到参数c的最优值：当光从1号端口输入时，其他三个端口光的方向性可以确定，当参数c变化超过10μm时，输入光的方向性大于50dB；当光从2号端口输入时，其他三个端口光的方向性可以确定，当参数c变化超过10μm时，输入光的方向性大于50dB；当光从3号端口输入时，其他三个端口光的方向性可以确定，当参数c变化超过10μm时，输入光的方向性也大于50dB；当光从4号端口输入时，其他三个端口光的方向性可以确定，当参数c变化超过10μm时，输入光的方向性依然大于50dB，综合以上四种情况，当光的方向性最好时，根据递归规律取参数c的值为12μm。