复合式多光纤多波长的大容量光传输模块的制作方法

1.本发明涉及一种光学系统，特别是涉及一种复合式多光纤多波长的大容量光传输模块。


背景技术：

2.参阅图1，以光讯号作为传输讯号的光通讯技术是目前通讯市场上的主流技术，目前，用于传输多种讯号的光通讯波分复用器系统1(wavelength division multiplexer，wdm)包含一个光源产生器11、一个与所述光源产生器11连接的光复用器12、一个单模光纤13，及一个解光复用器14，所述单模光纤13的两端分别连接所述光复用器12与所述解光复用器14。
3.所述光源产生器11包括一个用于产生一个具有预定波长的基础光的光产生组件111，及一个与所述光产生组件111光连接的光调制单元112，所述光调制单元112调变所述基础光成n道个别具有预定波长λ
n
的讯号光，以不同波长λ
n
的光搭载输出信号；所述光复用器12将n道个别具有预定波长λ
n
的讯号光耦合成一道包括有多种波长λ1、λ2、
……
、λ
n
的讯号输出光；讯号输出光经所述单模光纤13的传输后，所述解光复用器14将讯号输出光依波长还原成分别对应原n道个别具有预定波长λ
n
的讯号光的还原讯号光λ
n’，最终，由还原的讯号光的波长λ1’
、λ2’
、
……
、λ
n-1’、λ
n’得到输出信号。
4.上述的光通讯波分复用系统1确实能通过所述光复用器12、所述解光复用器14以透过单一条单模光纤13同时传递多种讯号，但，因为其设计原理是在于「一对一」，也就是通过一个光源产生器11产生n道个别具有预定波长λ
n
的讯号光后，再经由所述光复用器12以及所述解光复用器14的工作，得到分别搭载于波长λ1、λ2、
……
、λ
n
的讯号输出光的输出讯号，也因此，当欲从不同光源产生器11传输讯号时，仅能再通过多设置光纤将来自另一光源产生器产生11的讯号设法再导入原本的解光复用器14令其还原而得到欲传输的讯号，而如此一来，整个系统的架设会更形复杂、且建构成本也会大幅增加。此外，目前的光通讯波分复用系统1也存在当光源产生器11的数量多时，无法将个别光源产生器11所产生的指定波长的讯号光以单一光复用器12耦合后、再以单一光纤传输、所述解光复用器14再还原出输出信号的困扰。因此，如何设计新型态的光传输模块，以解决「一对一」的设计原理的困扰，为本领域的研究重点。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种复合式多光纤多波长的大容量光传输模块，用于自多数个产生端产生的不同光信号传输至预定地接收端后再还原得到欲传递的信号，以改善现行光传输系统地架设问题与光传输容量。
6.本发明复合式多光纤多波长的大容量光传输模块，包含m组光信号产生器、波分复用器、n条单模光纤，及n个解光复用器。每组光信号产生器个别包括用于产生具有预定波长的基础光的光产生组件，及与所述光产生组件光连接的光调制单元，所述光调制单元将所
述基础光分成n道讯号光后向外输出，其中，m、n是不小于2的整数。
7.所述波分复用器与所述m组光信号产生器光连接，并包括m
×
n个输入端、n个输出端，及光连接所述输入端与输出端的波分复用单元，所述m
×
n个输入端分别对应供每一组光信号产生器分出的n道讯号光进入，所述波分复用单元调整每一个光调制单元的其中一道讯号光成一道包含m种波长的讯号光的讯号输出光后自其中一个输出端向外输出。
8.每一条单模光纤的一端光连接所述n个输出端的其中一个。
9.每一个解光复用器光连接所述n条单模光纤的其中一条的另一端，用于接收所光连接的所述单模光纤传输的讯号输出光后，将所述讯号输出光解构成m道分别对应于所述m种基础光的讯号光。
10.本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
11.较佳地，前述复合式多光纤多波长的大容量光传输模块，其中，所述光调制单元具有光连接所述光产生组件的分光组件，及光连接所述分光组件的光调制组件，所述分光组件用于将所述基础光分成n道讯号光，所述光调制组件调变所述已分光的讯号光。
12.较佳地，前述复合式多光纤多波长的大容量光传输模块，其中，所述波分复用单元以平板波导令进入的所述m
×
n道讯号光产生预定光程差，而使所述m
×
n道讯号光的波前因光程改变而改变后，再令所述m
×
n道讯号光以平板波导汇聚成n道分别包含m种波长的讯号光的讯号输出光个别进入所述n个输出端。
13.较佳地，前述复合式多光纤多波长的大容量光传输模块，其中，所述m
×
n道讯号光产生的预定光程差满足
△
f
fsr
为讯号光的自由光谱范围，c为光速，
△
p为光程差。
14.较佳地，前述复合式多光纤多波长的大容量光传输模块，其中，所述m
×
n道讯号汇聚成n道讯号输出光个别进入所述n个输出端时满足
△
f
fsr
≥n
ch
×△
f
ch
，
△
f
fsr
为讯号光的自由光谱范围，n
ch
为输出端的数量，
△
f
ch
为所述输出端间的距离。
15.本发明的有益的效果在于：提供一种全新的光传输模块，主要透过所述波分复用单元将自其中一个基础光所分出的n道讯号光个别地分配至所述n个输出端，使每一个所述输出端皆收到m道个别来自不同光信号产生器的其中一道讯号光，再透过所述解光复用器还原出讯号输出光的m种不同波长的讯号，以改善系统架构的复杂度，并同时提升了光传输模块的容量。
附图说明
16.图1是一示意图，说明现有的用于传输多种讯号的光通讯的波分复用器系统；
17.图2是一示意图，说明本发明复合式多光纤多波长的大容量光传输模块的一实施例；
18.图3是一示意图，说明所述实施例的实验中，四组光信号产生器产生四道基础光再调变成的十六道讯号光的波长；及
19.图4是一光谱图，说明所述实施例的实验中，四个解光复用器个别解构还原得到的光所包含的波长。
具体实施方式
20.下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
21.参阅图2，本发明复合式多光纤多波长的大容量光传输模块的一实施例，包含m组光信号产生器2、一个波分复用器3、n条单模光纤4，及n个解光复用器5，其中，m、n分别是不小于2的整数。
22.每一组光信号产生器2包括一光产生组件21，及一与所述光产生组件21连接的光调制单元22，所述光产生组件21用于产生一特定波长的基础光，任一光产生组件21产生的基础光与其他光产生组件21所产生的基础光相异，所述光调制单元22具有一分光组件221，及一光调制组件222，所述分光组件221将所述光产生组件21所产生的基础光分成n道讯号光，所述光调制组件222对所述n道讯号光进行讯号调变。为清楚说明起见，所述m组光信号产生器2分别以第一光信号产生器、第二光信号产生器、
……
、第m-1光信号产生器、第m光信号产生器命名表示以作区别；所述这些光信号产生器2的光产生组件21产生的基础光分别以第一基础光λ1、第二基础光λ2、
……
、第m-1基础光λ
m-1
、第m基础光λ
m
表示；所述这些基础光再经过所述光调制组件调变后的所述讯号光以波长λ
mn
的形式表达，例如：所述第一光信号产生器的光调制单元22将第一基础光λ1分成n道波长分别为λ
11
、λ
12
、
……
、λ
1(n-1)
、λ
1n
的讯号光，所述第m基础光λ
m
分成n道波长分别为λ
m1
、λ
m2
、
……
、λ
m(n-1)
、λ
mn
的讯号光，且，自基础光所分成的讯号光的波长不一定与原基础光的波长相等，例如第一基础光λ1所分出讯号光的其波长λ
11
、λ
12
、
……
、λ
1n
不一定必须等于λ1。
23.所述波分复用器3包括m
×
n个输入端31、n个输出端33，及一光连接所述输入端31与所述输出端33的波分复用单元32，所述m
×
n个输入端31连接所述m组光信号产生器2的所述光调制组件222，供透过经每一所述分光调制单元22分光并调变而成的所述m
×
n道讯号光λ
11
、λ
12
、
……
、λ
m(n-1)
、λ
mn
进入所述波分复用单元32。
24.在本实施例中，所述波分复用单元32具有两个平板波导，及一组光连接于所述两个平板波导间的通道波导，图未示出，所述两个平板波导彼此几何结构对称，所述λ
11
、λ
12
、
……
、λ
m(n-1)
、λ
mn
讯号光个别经所述m
×
n输入端31进入所述其中一平板波导时，依色散原理均匀且等相位地散开并进入所述通道波导中，并在不同的通道波导行进过程中使来自同一基础光所分成的所述n道讯号光间产生预定光程差，其中，光程差满足其中，
△
f
fsr
为自由光谱范围，c为光速，
△
p为光程差。
25.以由第一基础光λ1分出的n道讯号光λ
11
、λ
12
、
……
、λ
1n
为例，所述n道讯号光λ
11
、λ
12
、
……
、λ
1n
自其中n个输入端31进入所述平板波导后，透过所述通道波导在彼此间产生光程差，随后所述n道产生光程差的讯号光进入另一平板波导中，基于波的多狭缝原理干涉，使所述讯号光λ
11
、λ
12
、
……
、λ
1n
各自分别在所述n个输出端33的位置得到最大的建设性干涉，亦即，所述n道讯号光λ
11
、λ
12
、
……
、λ
1n
分别对应汇聚在所述n个输出端33，由每一输出端33进入其中一道来自第一基础光λ1所分出的讯号光；其中，所述n道讯号光各自汇聚在所述输出端33的过程满足
△
f
fsr
≥n
ch
×△
f
ch
，
△
f
fsr
为讯号光的自由光谱范围，n
ch
为输出端33的数量，
△
f
ch
为所述输出端33间的距离，因此，由所述第一基础光λ1透过所述第一信号生产器的光调制单元22所分成的所述n道λ
11
、λ
12
、
……
、λ
1n
讯号光各自分配至其中一输出端33。类似地，其他基础光所分出的n道讯号光各自对应汇聚其中一道至每一输出端33中，例如第m
基础光所分成的n道讯号光λ
m1
、λ
m2
、
……
、λ
m(n-1)
、λ
mn
透过所述波分复用单元32而进入其中一输出端33，因此，在每一输出端33汇聚m道讯号光，且所述m道讯号光分别来自每一个光信号产生器2所分出的其中一道讯号光。
26.每一所述输出端33将汇聚的m道讯号光形成一道讯号输出光，所述n道讯号输出光分别以第一讯号输出光、第二讯号输出光、
……
、第n-1讯号输出光、第n讯号输出光表示，例如，所述第一讯号输出光由m道分别来自不同光信号产生器2产生的讯号光λ
11
、λ
21
、
……
、λ
(m-1)1
、λ
m1
组成，第n讯号输出光则是由m道来自不同光信号产生器2产生的讯号光λ
1n
、λ
2n
、
……
、λ
(m-1)n
、λ
mn
组成。
27.每一单模光纤4的其中一端连接其中一输出端33，用于将具有m种波长讯号光的讯号输出光传输至所述其中一解光复用器5，随后所述解光复用器5将所述讯号输出光解构成m道分解讯号光；即，当由m种不同波长且分别来自不同光信号产生器2所产生的讯号光所组成的讯号输出光通过所述解光复用器5时，因不同波长的讯号光间产生光程差而分解成m道分解讯号光λ
mn
，在本例中，所述解光复用器5是数组波导光栅，当具有m道不同波长讯号光的讯号输出光通过所述解光复用器5，不同波长的讯号光间因行进路程的差异而生相位差，使具有不同波长的讯号输出光解构出m道分解讯号光，例如，所述第一讯号输出光由m道来自不同光信号产生器2产生的讯号光λ
11
、λ
21
、
……
、λ
(m-1)1
、λ
m1
组成，当所述解光复用器5接收到所述第一讯号输出光时，不同波长的讯号光λ
11
、λ
21
、
……
、λ
(m-1)1
、λ
m1
通过所述解光复用器5后彼此间产生相位差，因此，所述第一讯号输出光分解成m道分解讯号光λ
11’、λ
21’、
……
、λ
m1’，所述m道讯号分解光各自对应每一光信号产生器2所产生的讯号光λ
11
、λ
21
、
……
、λ
(m-1)1
、λ
m1
。
28.以上述本发明的实施例传输信号时，第一光信号产生器、第二光信号产生器、
……
、第m-1光信号产生器、第m光信号产生器分别产生第一基础光λ1、第二基础光λ2、
……
、第m-1基础光λ
m-1
、第m基础光λ
m
，所述些基础光再分别经过所述光调制单元22分光并调变成n道用于搭载不同信号的讯号光，随后所述m组光信号产生器2所产生共m
×
n道讯号光各自经由其中一所述输入端进入所述波分复用单元32中；所述m
×
n道讯号光在波分复用单元32中先被等相位地色散，并因行径路程不同而产生光程差后，随着再个别的汇聚在每一所述输出端33，即，来自第一光信号产生器的n道讯号光λ
11
、λ
12
、
……
、λ
1(n-1)
、λ
1n
通过所述分光复用单元分别对应汇聚在每一输出端33，来自第m光信号产生器的n道讯号光λ
m1
、λ
m2
、
……
、λ
m(n-1)
、λ
mn
，类似地，经由所述波分复用单元32分别汇聚在每一输出端33，因此，每一所述输出端33分别汇聚来自m道分别来自不同的光信号产生器2所产生的其中一道讯号光并合成一道讯号输出光；随后，再通过所述单模光纤4的传输，与其中一解光复用器5的还原，而解构得到分别对应来自每一光信号产生器2的其中一道讯号光。
29.由此，本发明提供一种新型态的光通讯系统，透过所述波分复用器3分配使每一所述解光复用器5皆能自单一条单模光纤4接收到具有m道分别由不同光信号产生器2产生的讯号光所组成的讯号输出光，进而还原得到m道分解讯号光，而从中取得欲传输的信号。
30.另外，要特别说明的是，上述实施例中，所述光信号产生器2可以是由n道发出相同波长的激光二极管组成的激光组列，由所述激光二极管发出波长一致的光，并减去分光及讯号调变的过程，进而达到简化组件使用数量、并减少光损耗的发生。
31.以下以四组光信号产生器2、一个波分复用器3、四条单模光纤4，及四个解光复用
器5组成的系统做验证。参阅图3、图4，所述四组光信号产生器2的光产生组件21个别产生波长分别为1270nm、1290nm、1310nm及1330nm的基础光i、ii、iii、iv，后续再经过所述光调制单元22再分成四道讯号光，亦即共十六道讯号光。
32.所述波分复用器3包括十六个输入端31和四个分别连接所述四条单模光纤4的输出端33。所述十六道讯号光依序自所述十六个输入端31进入后经过产生光程差和再被汇聚，而由所述四个输出端33进入所述四个单模光纤4中被传输，其中，依序定义四条单模光纤4中被传输的光为第一讯号输出光i、第二讯号输出光ii、第三讯号输出光iii及第四讯号输出光iv。
33.所述四个解光复用器5分别与四条单模光纤4光连接，并依序命名为第一解光复用器、第二解光复用器、第三解光复用器、第四解光复用器；第一讯号输出光i、第二讯号输出光ii、第三讯号输出光iii，及第四讯号输出光iv对应进入第一解光复用器、第二解光复用器、第三解光复用器、第四解光复用器后被还原得到成四道分解讯号光。
34.参阅图4，所述四道分解讯号光依序对应第一讯号输出光i、第二讯号输出光ii、第三讯号输出光iii，及第四讯号输出光iv，且，对应第一讯号输出光i的分解讯号光共有四种波长，分别是1270nm、1290nm、1310nm，及1330nm，同样地，对应所述第二讯号输出光ii、所述第三讯号输出光iii，及所述第四讯号输出光iv的分解讯号光皆各自有1270nm、1290nm、1310nm，及1330nm的光，证明所述四组光信号产生器2的十六道光，经过波分复用器3后被个别汇聚由四个输出端33向外输出，进而于每个解光复用器5均还原得到分别来所述四组光信号产生器2的波长分别为1270nm、1290nm、1310nm，及1330nm的光。