用于解复用的窄带宽分束器件及光模块的制作方法

1.本实用新型涉及光通信技术领域，特别涉及一种用于解复用的窄带宽分束器件及光模块。


背景技术：

2.光模块是实现光电信号相互转换的装置，是光通信领域中的重要设备。为了满足长距传输需求，滤波片中通常会加入光放大器来放大信号。典型的光放大器，如半导体光放大器(soa)的自发辐射在很宽的谱线范围内均存在，这些自发辐射噪声会带来信号的劣化。因此在信号被探测器接收前，需要使用带通滤波片将不属于该探测通道的噪声滤除。假设光信号的波长处于λc
±
δ之间，则希望带通滤波片的中心波长为λc，通带略大于2δ，这样就能最大化地过滤掉光放大器的自发辐射噪声。但在带通滤波片的设计和生产中，要兼顾到温漂、角度偏移量以及镀膜余量，实际的中心波长不会是λc，并且带宽会远大于2δ，大量的自发辐射噪声不会被截止，继而导致信噪比降低。
3.例如解复用器是光模块中实现多通道光信号传输的重要部件。传统常用的四通道解复用器件如图1所示，108为玻璃基底，104~107为带通滤波片，103为镀在108上的增透膜，102为镀在108上的高反膜。宽波长光束101从103入射，到达104后，波长在λ1
±
δ1的光束直接透射，不在此范围的波长则被反射到102上，进一步反射后，到达105。波长在λ2
±
δ2的光束直接透射，不在此范围的光束再次被反射到102上，依此类推，直至λ3
±
δ3、λ4
±
δ4的波长被分解出来。每个被解复用的波长带宽(
±
δx, x=1~4)取决于带通滤波片的性能。受工艺限制，δx并不能做到很小。当入射的101光束光谱较宽时，δx将极大地影响信噪比。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于改善现有技术中存在的上述问题，提供一种用于解复用的窄带宽分束器件及光模块。
5.为了实现上述实用新型目的，本实用新型实施例提供了以下技术方案：
6.一种用于解复用的窄带宽分束器件，包括基底和至少两个带通滤波片，还包括至少两个滤波片，滤波片的个数与带通滤波片的个数相同，且一个滤波片与一个带通滤波片构成一个组合滤波器，所述组合滤波器的整体带宽小于该组合滤波器中带通滤波器的带宽。
7.优选的方案中，所述滤波片为具有边缘波长的滤波片，同一个组合滤波器中，带通滤波片的波长范围为λ
±
δ，滤波片的边缘波长处于λ－δ和λ＋δ之间，且入射光束先经过滤波片再经过带通滤波片；依次经过至少两个组合滤波器后，最终输出的至少两束出射光束的波长依次增大或减小。
8.本方案中，滤波片采用具有边缘波长的滤波片，且限定滤波片的边缘波长处于λ－δ和λ＋δ之间，这样就可以使得组合后的滤波器只允许更小范围的光信号通过，继而实现减小组合后的滤波器的带宽的目的。这样的实现方式简单，且成本低，整体尺寸小。
9.一个方案中，所述至少两个滤波片中包括一个第一滤波片和至少一个第二滤波片，第一滤波片用于将入射光束透射至带通滤波片，第二滤波片用于将光路中上一个组合滤波器的带通滤波片反射的光束，反射至与其属于同一个组合滤波器的带通滤波片，所述第一滤波片为长通滤光片或者长通二向色镜，所述第二滤波片为长反滤光片或者短通二向色镜。
10.另一个方案中，所述至少两个滤波片中包括一个第一滤波片和至少一个第二滤波片，第一滤波片用于将入射光束透射至带通滤波片，第二滤波片用于将光路中上一个组合滤波器的带通滤波片反射的光束，反射至与其属于同一个组合滤波器的带通滤波片，所述第一滤波片为短通滤光片或者短通二向色镜，所述第二滤波片为短反滤光片或者长通二向色镜。
11.另一方面，本实用新型还提供了一种光模块，包括本实用新型任一实施方式所述的用于解复用的窄带宽分束器件。
12.与现有技术相比，本实用新型，通过滤波片和带通滤波片组合使用，利用滤波片进行一次滤波，使得组合滤波器的整体带宽小于该组合滤波器中带通滤波器的带宽，因此，相比于单个带通滤波片可以降低带宽。
附图说明
13.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍， 应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图，但都属于本实用新型保护的范围。
14.图1为现有技术中四通道解复用器的分束器件的结构示意图。
15.图2为本实用新型实施例中四通道解复用器的分束器件的结构示意图。
16.图3a为常规带通滤波片带宽示意图，图3b为中心波长平移后的带宽示意图；图3c为具有边缘波长的滤波片与带通滤波片组合过程的带宽变化示意图，图3d为组合滤波器与带通滤波片的带宽对比图。
17.图4a为图2所示结构中四个通道的带宽示意图，图4b为四个通道中组合滤波器与带通滤波片的带宽对比图。
具体实施方式
18.下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
19.在描述本实施例中提供的用于解复用的窄带宽分束器件之前，先简单介绍下涉及的专业术语。
20.长通滤光片：属于边通滤光片。波长长于边缘波长(edge wavelength）时透射，波长比边缘波长短时截止。
21.短通滤光片：属于边通滤光片。波长长于边缘波长(edge wavelength）时截止，波长比边缘波长短时透射。
22.长反滤光片：属于边通滤光片。波长长于边缘波长(edge wavelength）时反射，波长比边缘波长短时截止。
23.短反滤光片：属于边通滤光片。波长长于边缘波长(edge wavelength）时截止，波长比边缘波长短时反射。
24.长通二向色镜：波长比边缘波长长时，透射；波长比边缘波长短时，反射。
25.短通二向色镜：波长比边缘波长长时，反射；波长比边缘波长短时，透射。
26.带通滤光片：某一波长范围内的光透射，其余反射。
27.请参阅图2，本实施例提供了一种用于解复用的窄带宽分束器件200，可将入射的光束（或称为入射光线）分解为至少两束出射光束（或称为出射光线），且出射光束的波长随着光程长度依次增大或者减小。通过边通滤波片或二向色镜和带通滤波片的结合设计，出射光束可实现超窄带宽输出。不同于传统的解复用的分束器件，本实用新型分束器件中的带通滤波片的带宽不需要很窄。
28.如图2所示，图中210为入射的宽光谱光束，211~214为解复用后的出射光束，205~208为带通滤波片。201为第一滤波片，用于将入射光线透射至带通滤波片，202~204为第二滤波片，用于将带通滤波片反射的光线进行再次反射。
29.如果出射光束211~214的中心波长依次增加，则第一滤波片201为长通滤光片或者长通二向色镜，此时第二滤波片202~204为长反滤光片或者短通二向色镜。
30.如果出射光束211~214的中心波长依次减小，则第一滤波片201为短通滤光片或者短通二向色镜， 此时第二滤波片202~204为短反滤光片或者长通二向色镜。
31.需要注意的是，本实用新型的核心是边通滤波片或二向色镜与带通滤波片组合使用，实现窄带宽输出，因此，一个边通滤波片或二向色镜与一个带通滤波片构成一个组合滤波器，组合滤波器的整体带宽相对于单个带通滤波片的带宽有所减小。
32.图2所示结构为适用于四通道的解复用器的窄带宽分束器件，因此需要三个第二滤波片，基于其他多通道应用，第二滤波片的个数对应设置即可。
33.常规的带通滤波片如图3a所示，中心波长为λc，左右1db带宽分别表示为(δ_-1db)和(δ_ 1db)，通常二者的值较宽，且并不相等。如图3b所示，保持带宽不变，将中心波长平移至λc1，则原中心波长λc到 1db带宽处的距离为(δ_ 1db)
ꢀ–ꢀ
(δ_λc)，即λc右侧的1db带宽减小了。
34.边通滤波片的边缘波长λ_edge距离λc为δ_edge, 且δ_edge 《 (δ_-1db)。光束到达边通滤波片时，波长小于δ_edge的光束被截止，即λc左侧的1db带宽减小了。
35.这样的边通滤波片和中心波长平移后的带通滤波片组合后的滤波器的带宽变为：δ_edge (δ_ 1db)
ꢀ‑ꢀ
(δ_λc)，组合过程的示意图如图3c所示。
36.组合滤波器的带宽：δ_edge (δ_ 1db)
ꢀ‑ꢀ
(δ_λc)
37.原始带通滤波片带宽： (δ_-1db) (δ_ 1db)
38.由于δ_edge 《 (δ_-1db) ， (δ_λc) 》0，所以组合滤波器的带宽 《 原始滤波器的
带宽，如图3d所示，实线为组合滤波器的带宽，虚线为单独的带通滤波片的带宽。因此，本实用新型通过将边通滤波片与带通滤波片结合使用，在不需要降低带通滤波片的带宽的情况下，也能够减小整体的带宽，继而消除光放大器中自发辐射噪声。通过设计δ_edge 和(δ_λc)就能得到期望的带宽。
39.需要理解的是，本文提及的窄带宽或超窄带宽等描述，都是相对概念，不是绝对概念，表示滤波片与带通滤波片组合之后的组合滤波器的整体带宽，小于单独的带通滤波片的带宽，继而在现有工艺的基础上也能实现降低带宽的目的，继而满足信噪比要求。
40.请参考图2，此处以出射光束的中心波长依次增大为例，对本实用新型的原理做进一步详细阐述。
41.210为宽光谱的入射光束。211~214为解复用后的输出光束，中心波长分别为λ1~λ4，四个中心波长依次增大。
42.本示例中，第一滤波片201为长通滤光片，其与基底209相接的面为功能面，入射光束210入射的面镀增透膜。其边缘波长到中心波长λ1的距离为δ1_edge。带通滤波片205的1db带宽表示为(δ1_-1db) (δ1_ 1db)，且带通滤波片205的中心波长相对λ1有(δ1_λ1)的平移。第一滤波片201和带通滤波片205的组合后，等效于：中心波长为λ1，带宽为(δ1_edge) [(δ1_ 1db)
ꢀ‑ꢀ
(δ1_λ1)] 的窄带滤波器。
[0043]
第二滤波片202~204为长反滤光片，与基底209相接的面为功能面。同样的，第二滤波片202和带通滤波片206的组合，等效于：中心波长为λ2，带宽为(δ2_edge) [(δ2_ 1db)
ꢀ‑ꢀ
(δ2_λ2)] 的窄带滤波器。
[0044]
第二滤波片203和带通滤波片207的组合，等效于：中心波长为λ3，带宽为(δ3_edge) [(δ3_ 1db)
ꢀ‑ꢀ
(δ3_λ3)] 的窄带滤波器。
[0045]
第二滤波片204和带通滤波片208的组合，等效于：中心波长为λ4，带宽为(δ4_edge) [(δ4_ 1db)
ꢀ‑ꢀ
(δ4_λ4) ]的窄带滤波器。
[0046]
当入射光束210依次经过第一滤波片201和带通滤波片205后，具有以下效果：
[0047]
波长小于λ1
‑ꢀ
δ1_edge的光束被截止；波长在(λ1
‑ꢀ
δ1_edge)《λ 《λ1 (δ1_ 1db)
ꢀ‑ꢀ
(δ1_λ1)范围的光束透射输出，即，出射光束211的波长范围为(λ1
‑ꢀ
δ1_edge)《λ 《λ1 (δ1_ 1db)
ꢀ‑ꢀ
(δ1_λ1)，波长大于λ1 (δ1_ 1db)
ꢀ‑ꢀ
(δ1_λ1)的光被反射到第二滤波片202。
[0048]
当光束依次经过第二滤波片202和带通滤波片206后，具有以下效果：
[0049]
波长小于λ2-δ2_edge的光束被截止；(λ2
‑ꢀ
δ2_edge)《λ《λ2 (δ2_ 1db)
ꢀ‑ꢀ
(δ2_λ2)的光束透射输出，即出射光束212的波长范围为(λ2
‑ꢀ
δ2_edge)《λ《λ2 (δ2_ 1db)
ꢀ‑ꢀ
(δ2_λ2)，波长大于λ2 (δ2_ 1db)
ꢀ‑ꢀ
(δ2_λ2)的光被反射到第二滤波片203。
[0050]
当光束依次经过第二滤波片203和带通滤波片207后，具有以下效果：
[0051]
波长小于λ3
‑ꢀ
δ3_edge的光束被截止；(λ3
‑ꢀ
δ3_edge) 《 λ 《 λ3 (δ3_ 1db)
ꢀ‑ꢀ
(δ3_λ3)的光束透射输出，即出射光束213的波长为(λ3
‑ꢀ
δ3_edge) 《 λ 《 λ3 (δ3_ 1db)
ꢀ‑ꢀ
(δ3_λ3)，波长大于λ3 (δ3_ 1db)
ꢀ‑ꢀ
(δ3_λ3)的光被反射到第二滤波片204。
[0052]
当光束依次经过第二滤波片204和带通滤波片208后，具有以下效果：
[0053]
波长小于λ4
‑ꢀ
δ4_edge的光束被截止；(λ4
‑ꢀ
δ4_edge) 《 λ 《 λ4 (δ4_ 1db)
ꢀ‑ꢀ
(δ4_λ4)的光束透射输出，即输出光束214的波长为(λ4
‑ꢀ
δ4_edge) 《 λ 《 λ4 (δ4_ 1db)
ꢀ‑ꢀ
(δ4_λ4)。至此，光束解复用完毕，光谱如图4a所示，图中的ch1-ch4表示信号通道1-4。
[0054]
在一个应用示例中，假设入射光束210为1260nm~1300nm的宽光束，要解复用出1295nm、1300nm、1304nm和1309nm的波长，四个波长的光束分别对应211~214。第一滤波片201为长通滤光片，其边缘波长为1294nm。第二滤波片202~204为短通二向色镜，其边缘波长分别为1299nm、1303nm、1308nm。带通滤光片205~208的1db带宽均为
±
2nm，中心波长分别为1294nm、1299nm、1303nm、1308nm。
[0055]
入射光束210入射到第一滤波片201后，波长小于1294nm的光束被截止，大于1294nm的光束继续入射到带通滤波片205后，1294nm~1296nm的出射光束211从带通滤波片205透过输出，出射光束211的中心波长为1295nm，带宽为
±
1nm，比起带通滤波片205的原始带宽小了1倍。
[0056]
波长大于1296nm的光束被反射到第二滤波片202，第二滤波片202的边缘波长为1299nm，因此波长小于1299nm的光束透过，大于1299nm的光束被继续反射到带通滤波片206。带通滤波片206的中心波长为1299nm，所以1299nm~1301nm的出射光束212从带通滤波片206透过输出，此光束中心波长为1300，带宽为
±
1nm。
[0057]
波长大于1301nm的光束被反射第二滤波片203后，小于1303nm的光束透过，大于1303nm的光束被反射到带通滤波片207。波长为1303~1305nm的出射光束213从带通滤波片207透过输出，此光束中心波长为1304nm，带宽为
±
1nm。
[0058]
波长大于1305nm的光束继续被反射到第二滤波片204后，小于1308nm的光束透过，大于1308nm的光被反射到带通滤波片208后，1308nm~1310nm的出射光束214从diatribe滤波片208透过输出，此光束中心波长为1309nm，带宽为
±
1nm。
[0059]
组合滤波器的光谱曲线和仅使用带通滤波片的光谱曲线对比如图4b所示。可见本实用新型能极大地压缩出射光束的带宽，降低通道间的串扰，降低噪声能量。
[0060]
本实施例中，采用的是边通滤波片或二向色镜与带通滤波片组合，实现组合后的组合滤波器的整体带宽小于该组合滤波器中带通滤波器的带宽，边通滤波片或二向色镜都属于具有边缘波长的滤波片，本实施例方案中，通过限定滤波片的边缘波长处于λ－δ和λ＋δ之间（针对于同组的组合滤波器中带通滤波片的波长范围为λ
±
δ而言），这样就可以使得组合后的滤波器只允许更小范围的光信号通过，继而实现减小组合后的滤波器的带宽的目的。这样的实现方式简单，且成本低，整体尺寸小，但是本实用新型也不排除其他可实施方式。
[0061]
本方案中，一个滤波片与一个带通滤波片构成一个组合滤波器的目的是，在带通滤波片滤波的基础上，利用滤波片进行滤波，使得组合滤波器的整体带宽小于该组合滤波器中带通滤波器的带宽。基于不同的实施方式，滤波片与一个带通滤波片的布置方式不同。
[0062]
优选的实施方式是，滤波片采用具有边缘波长的滤波片，同一个组合滤波器中，带通滤波片的波长范围为λ
±
δ，滤波片的边缘波长处于λ－δ和λ＋δ之间，此种情况下，滤波片与带通滤波片的布置方式是，入射光束经过组合滤波器时，先经过滤波片再经过带通滤波片。
[0063]
例如参考图2，为了方便描述，定义至少两个滤波片中的一个滤波片为第一滤波片，其余的为第二滤波片，第一滤波片布置在光路的前端，用于将入射光束透射至带通滤波片，所有的第二滤波片沿光路依次布置，用于将光路中上一个组合滤波器的带通滤波片反射的光束，反射至与其属于同一个组合滤波器的带通滤波片，这样，从每一个带通滤波片输
出的出射光束的波长依次增大或依次减小。
[0064]
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。