專利名稱：新型四端口光節(jié)點分插復用器件的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于光纖通信領域中的無源光電子器件，尤其是能對通 信業(yè)務量進行分插復用的功能性器件，適用于對通信業(yè)務量進行全光傳 輸和交換的光纖通信網(wǎng)絡節(jié)點、局、站等場合。
(二)
背景技術：
近年來，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務、多媒體業(yè)務和數(shù)字移動通信業(yè)務飛速發(fā)展， 給現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡造成極大的壓力。發(fā)展波分復用全光網(wǎng)絡成為光傳送 網(wǎng)絡建設的首選方案。全光網(wǎng)絡中所有的光節(jié)點處，都需要能對通信業(yè)
務量進行分插復用的功能性器件，包括光學分插復用器(0ADM)和光學 交叉互聯(lián)器(0XC)。這樣的功能性器件可以讓通信業(yè)務量不經(jīng)過光/電/ 光轉換和電學處理，就能實現(xiàn)波分復用信道的分插和互連功能，具有對 信號制式和速率的透明性，是克服傳統(tǒng)網(wǎng)絡中節(jié)點的電子瓶頸問題的關 鍵技術之一。
光節(jié)點分插復用器件實現(xiàn)從傳輸設備中有選擇地下路通往本地的 光信號，同時上路本地用戶發(fā)往另一節(jié)點用戶的光信號。從功能上看， 它有非可重配置型(fixed)和可重配置型(reconfigurable)兩類。前者 只能上下固定的一個或多個波長，也就是說節(jié)點的路由是確定的。后者 則能動態(tài)調節(jié)網(wǎng)絡節(jié)點上路/下路的波長，從而達到光網(wǎng)絡動態(tài)重構的 能力，使光網(wǎng)絡具有更大的組網(wǎng)靈活性和生存性，同時可以降低光網(wǎng)絡組網(wǎng)成本。從器件技術上看，它可以被分為基于集成器件技術和基于分 立器件技術兩大類。前者有集成度高、器件結構尺寸小等優(yōu)點，但造價 很高，且工藝上實現(xiàn)難度大，國內(nèi)尚無產(chǎn)業(yè)化的集成型光節(jié)點分插復用 器件。后者有器件制作技術成熟、性能穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點。
目前基于分立器件技術在光節(jié)點實現(xiàn)分插復用功能，多采用分立的 透鏡、棱鏡、光學晶體、反射鏡等，通過調整光束出射方向來達到分插 復用功能。基本結構主要有三端口和四端口兩種類型，大多數(shù)為不可重 配置型，只能實現(xiàn)固定波長的分插復用。其次，單個器件不能同時實現(xiàn) 插入和分下功能，若要同時實現(xiàn)插入和分下功能，必須將兩個或更多個 器件組合起來。最后，工作端口大多分布在兩側，器件結構尺寸較大， 操作不方便，而且用到的光學器件多(比如由于工作端口分布在兩側， 每一側要用至少一個準直器件)，造價高。
與本實用新型相關或相近的專利技術主要有中國專利CN
1514563A、 CN 1481101A和美國專利US 7184620 Bl 。中國專利CN 1514563A和CN1481101A披露的分插復用器件，端口均位于器件的兩側， 因此器件結構尺寸偏大、造價高。其中CN 1481101A是一種不可重配置 器件，采用自聚焦透鏡和固定波長濾波器實現(xiàn)分插濾波功能。CN 1514563A中單個分插濾波單元只能實現(xiàn)一個固定波長的分下/插入功 能，不可重配置，必須通過將多個單元按照一定順序連接起來才能實現(xiàn) 可重配置功能；每個分插濾波單元有直通或者分下/插入兩種工作狀態(tài)， 通過繼電器或伺服電機控制濾波器件的移入移出來實現(xiàn)兩種工作狀態(tài) 的轉換，使用的端口數(shù)目和光學器件數(shù)量多，插入損耗大且造價高。美 國專利US 7184620 Bl披露的是一種三端口、且三個端口位于同側的分 插復用器件，不可重配置；采用濾波器、反射鏡和透鏡準直器實現(xiàn)分插濾波功能，插入和分下信號共用一個端口，因此單個器件無法同時插入、 分下波長，若要同時插入、分下波長，必須把兩個三端口分插復用器件 連接起來工作，器件成本高且插入損耗大。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有技術中光節(jié)點分插復用器件不可重新配置，或者單個 器件不能實現(xiàn)波長重新配置，而必須把多個器件或單元連接起來才能實 現(xiàn)波長的重新配置；單個器件不能同時插入、分下波長，同一器件結構 從執(zhí)行分下功能轉換為執(zhí)行插入功能時，必須變換工作端口；以及器件
工作端口位于器件兩側，結構尺寸大、操作不方便、造價高等缺點，本 實用新型提出一種四端口位于同側、可重配置、單個器件同時實現(xiàn)插入 和分下功能的新型四端口光節(jié)點分插復用器件。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是 一種新型四端口光節(jié)點分插復用器件，包括位于器件同一側的四個 工作端口、四根工作光纖、 一個光纖緊固件、 一個梯度折射率光纖準直 器、 一個濾波反射模塊組成，所述四根工作光纖固定于光纖緊固件上， 與四個工作端口相連，分別用于輸入、分下、插入和直通信號；所述光 纖緊固件為一機械圓盤，用于固定四根工作光纖；所述梯度折射率光纖 準直器是一個內(nèi)部的折射率分布不均勻的光纖器件，用于控制和調整輸 入、直通、分下和插入信號的光線傳播軌跡，并將其引導到各自對應的 工作光纖；所述濾波反射模塊是一個利用電學控制實現(xiàn)光信號的濾波和反射功能的單元，所述濾波反射模塊通過對光波的濾波和反射，調整和 控制傳播進入所述梯度折射率光纖準直器的光波的傳播方向和入射位 置。
所述四根工作光纖在所述光纖緊固件上的位置排布，根據(jù)其執(zhí)行的 功能，按照輸入、分下、直通、插入順序排布。
所述光纖緊固件上有四個圓孔，用于固定四根工作光纖，四個圓孔 呈中心對稱分布，兩兩圓孔圓心之間距離相等，具體數(shù)值由光波在梯度 折射率光纖準直器中的傳播軌跡決定。
所述梯度折射率光纖準直器是一段梯度折射率光纖，其折射率從光 纖的中心軸到光纖芯與包層的分界面單調下降，且折射率呈軸對稱分 布，折射率按照拋物線型分布，在所述梯度折射率光纖準直器中傳播的 子午光線的路徑軌跡是正弦曲線。
所述濾波反射模塊的濾波和反射功能可以采用棱鏡、光學晶體、透 射鏡、反射鏡等光學器件實現(xiàn)，所述濾波反射模塊的控制功能可以利用 繼電器或單片機控制電機實現(xiàn)。
本實用新型的有益效果主要表現(xiàn)在1、 一個四端口的單個器件就 能實現(xiàn)波長的重新配置；2、使用單個器件同時實現(xiàn)插入和分下功能， 且輸入、直通、分下、插入端口一經(jīng)確定，在使用過程中無需調整；3、 輸入、直通、分下和插入端口均位于同一側，不僅增強了器件的功能， 還減小了器件結構尺寸；4、構建本實用新型新型四端口光節(jié)點分插復用器件，用到的光學器件少(比如處理輸入、直通、分下和插入信號， 只使用了一個梯度折射率光纖準直器)，不僅造價低而且插入損耗也比 較小。


圖1是本實用新型新型四端口光節(jié)點分插復用器件的示意圖
圖2a、圖2b和圖2c是傳輸光線軌跡示意圖 圖3是四根工作光纖在光纖緊固件上的位置排布圖 l-工作端口 1、 2-工作端口 2、 3-工作端口 3、 4-工作端口 4、 5-光纖緊固件、6-梯度折射率光纖準直器、7-濾波反射模塊、8-梯度折 射率光纖準直器套管、9-光纖緊固件套管、10-外套管、100-工作光纖 100、 200-工作光纖200、 300-工作光纖300、 400-工作光纖400、 IIO-光線傳播軌跡IIO、 210-光線傳播軌跡210、 310-光線傳播軌跡310、 410-光線傳播軌跡410。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步描述。
新型四端口光節(jié)點分插復用器件，包括位于器件同一側的四個工作 端口、四根工作光纖、 一個光纖緊固件、 一個梯度折射率光纖準直器、 一個濾波反射模塊組成，所述四根工作光纖固定于光纖緊固件上，與四 個工作端口相連，分別用于輸入、分下、插入和直通信號；所述光纖緊 固件為一機械圓盤，用于固定四根工作光纖；所述梯度折射率光纖準直器是一個內(nèi)部的折射率分布不均勻的光纖器件，用于控制和調整輸入、 直通、分下和插入信號的光線傳播軌跡，并將其引導到各自對應的工作 光纖；所述濾波反射模塊是一個利用電學控制實現(xiàn)光信號的濾波和反射 功能的單元，所述濾波反射模塊通過對光波的濾波和反射，調整和控制 傳播進入所述梯度折射率光纖準直器的光波的傳播方向和入射位置。
所述四根工作光纖在所述光纖緊固件上的位置排布，根據(jù)其執(zhí)行的 功能，按照輸入、分下、直通、插入順序排布。
所述光纖緊固件上有四個圓？L，用于固定四根工作光纖，四個圓孔 呈中心對稱分布，兩兩圓孔圓心之間距離相等，具體數(shù)值由光波在梯度 折射率光纖準直器中的傳播軌跡決定。
所述梯度折射率光纖準直器是一段梯度折射率光纖，其折射率從光 纖的中心軸到光纖芯與包層的分界面單調下降，且折射率呈軸對稱分 布，折射率按照拋物線型分布，在所述梯度折射率光纖準直器中傳播的 子午光線的路徑軌跡是正弦曲線。
所述濾波反射模塊的濾波和反射功能可以采用棱鏡、光學晶體、透 射鏡、反射鏡等光學器件實現(xiàn)，所述濾波反射模塊的控制功能可以利用 繼電器或單片機控制電機實現(xiàn)。
參照圖1~3， 一種新型四端口光節(jié)點分插復用器件，包括位于同一 側的四個工作端口 1、 2、 3、 4，所述四個工作端口分別與四根工作光 纖100、 200、 300、 400相連，用以接收處理輸入、分下、插入和直通的光信號。所述四根工作光纖固定于光纖緊固件5之上，用以傳輸送入
和來自梯度折射率光纖準直器6的光信號。所述光纖緊固件5安置在光 纖緊固件套管9內(nèi)，所述梯度折射率光纖準直器6安置在梯度折射率光 纖準直器套管8內(nèi)，所述光纖緊固件套管9與所述梯度折射率光纖準直 器套管8在光軸校準之后連接并用膠加固，之后整體固定在外套管10 上。所述梯度折射率光纖準直器6利用其特殊設計的折射率分布，決定 光波在其內(nèi)部傳輸?shù)能壽E，以便導引輸入信號射向濾波反射模塊7的特 定區(qū)域，并將直通、分下和插入信號引導到各自對應的工作光纖。當所 述濾波反射模塊被調整到一個特定位置時，照射在濾波反射模塊上的光 波經(jīng)其執(zhí)行濾波功能的光學器件直接反射的部分作為直通信號，以特定 角度反射入所述的梯度折射率光纖準直器傳播，直至傳播進入執(zhí)行直通 功能的光纖端口；而經(jīng)所述濾波反射模塊中執(zhí)行濾波功能的光學器件透 射的光波或者作為分下信號，再經(jīng)所述濾波反射模塊中執(zhí)行反射功能的 光學器件反射后，以特定角度射入所述的梯度折射率光纖準直器傳播， 直至傳播進入執(zhí)行分下功能的光纖端口；或者作為插入信號，經(jīng)所述濾 波反射模塊中執(zhí)行反射功能的光學器件反射后，進入所述的梯度折射率 光纖準直器傳播，直至傳入執(zhí)行直通功能的光纖端口 ，與直通信號匯合。 參照圖1~3， 一束包含^^3義4四個波長的復用信號經(jīng)工作端口 1輸 入本實用新型一種新型四端口光節(jié)點分插復用器件，經(jīng)固定在光纖緊固 件5上的、與工作端口 1相連的工作光纖100，傳輸進入梯度折射率光纖準直器6，并沿著光路軌跡110在梯度折射率光纖準直器6中向前傳
播(參照圖2a)，到達梯度折射率光纖準直器6端面后，以一定角度出 射并射向濾波反射模塊7上的特定區(qū)域，假設為工作波長^的分下區(qū) 域，出射角度的量值由折射定律確定；參照圖2a，入射光束A^^A中 的XA入經(jīng)濾波反射模塊中執(zhí)行濾波功能的光學器件以一定角度反射， 反射角度的量值由反射定律確定，^X人光束反向傳播并射入梯度折射 率光纖準直器6，沿光路軌跡410傳播入執(zhí)行直通功能的工作光纖400， 直至工作端口4;參照圖2b，經(jīng)濾波反射模塊中執(zhí)行濾波功能的光學器 件透射的光束、正向傳播，并經(jīng)濾波反射模塊中執(zhí)行反射功能的光學器 件反射后，再次透過濾波反射模塊中執(zhí)行濾波功能的光學器件射入梯度 折射率光纖準直器6，沿光路軌跡210傳播入執(zhí)行分下功能的工作光纖 200，直至工作端口2;參照圖2c，插入光束A從工作端口 3輸入進入 執(zhí)行插入功能的工作光纖300，沿光路軌跡310在梯度折射率光纖準直 器6中傳播，同時濾波反射模塊被調整到工作波長4的插入?yún)^(qū)域，從梯 度折射率光纖準直器6出射的光線照射在濾波反射模塊該區(qū)域表面，經(jīng) 濾波反射模塊中執(zhí)行濾波功能的光學器件透射后，再經(jīng)濾波反射模塊中 執(zhí)行反射功能的光學器件反射，并再次透過濾波反射模塊中執(zhí)行濾波功 能的光學器件，射入梯度折射率光纖準直器6，沿光路軌跡410傳播入 執(zhí)行直通功能的工作光纖400，與直通信號匯合，直至工作端口4。完 成了單個器件對復用信號A^i^中的^^A4執(zhí)行直通功能，對A執(zhí)行分下和插入功能。
權利要求1、 新型四端口光節(jié)點分插復用器件，其特征在于包括位于器件 同一側的四個工作端口、四根工作光纖、 一個光纖緊固件、 一個梯度折 射率光纖準直器、 一個濾波反射模塊組成，所述四根工作光纖固定于光 纖緊固件上，與四個工作端口相連，分別用于輸入、分下、插入和直通 信號；所述光纖緊固件為一機械圓盤，用于固定四根工作光纖；所述梯 度折射率光纖準直器是一個內(nèi)部的折射率分布不均勻的光纖器件，用于 控制和調整輸入、直通、分下和插入信號的光線傳播軌跡，并將其引導 到各自對應的工作光纖；所述濾波反射模塊是一個利用電學控制實現(xiàn)光 信號的濾波和反射功能的單元，所述濾波反射模塊通過對光波的濾波和 反射，調整和控制傳播進入所述梯度折射率光纖準直器的光波的傳播方 向和入射位置。
2、 如權利要求l所述的新型四端口光節(jié)點分插復用器件，其特征 在于所述四根工作光纖在所述光纖緊固件上的位置排布，根據(jù)其執(zhí)行 的功能，按照輸入、分下、直通、插入順序排布。
3、 如權利要求2所述的新型四端口光節(jié)點分插復用器件，其特征 在于所述光纖緊固件上有四個圓孔，用于固定四根工作光纖，四個圓 孔呈中心對稱分布，兩兩圓孔圓心之間距離相等，所述距離的數(shù)值由光 波在梯度折射率光纖準直器中的傳播軌跡決定。
4、 如權利要求1或3所述的新型四端口光節(jié)點分插復用器件，其 特征在于所述梯度折射率光纖準直器是一段梯度折射率光纖，其折射 率從光纖的中心軸到光纖芯與包層的分界面單調下降，且折射率呈軸對 稱分布，折射率按照拋物線型分布，在所述梯度折射率光纖準直器中傳 播的子午光線的路徑軌跡是正弦曲線。
5、 如權利要求4所述的新型四端口光節(jié)點分插復用器件，其特征在于所述濾波反射模塊的濾波和反射功能可以采用棱鏡、或光學晶體、 或透射鏡、或反射鏡實現(xiàn)，所述濾波反射模塊的控制功能可以利用繼電 器或單片機控制電機實現(xiàn)。
專利摘要新型四端口光節(jié)點分插復用器件，包括位于器件同一側的四個工作端口、四根工作光纖、一個光纖緊固件、一個梯度折射率光纖準直器、一個濾波反射模塊組成，所述四根工作光纖固定于光纖緊固件上，與四個工作端口相連，分別用于輸入、分下、插入和直通信號；所述光纖緊固件為一機械圓盤，用于固定四根工作光纖；所述梯度折射率光纖準直器是一個內(nèi)部的折射率分布不均勻的光纖器件，用于控制和調整信號的光線傳播軌跡，并將其引導到各自對應的工作光纖；所述濾波反射模塊是一個利用電學控制實現(xiàn)光信號的濾波和反射功能的單元，所述濾波反射模塊通過對光波的濾波和反射，調整和控制傳播進入所述梯度折射率光纖準直器的光波的傳播方向和入射位置。
文檔編號H04B10/12GK201156739SQ20072030298
公開日2008年11月26日 申請日期2007年12月25日 優(yōu)先權日2007年12月25日
發(fā)明者樂孜純, 文 董 申請人:浙江工業(yè)大學