[发明专利]一种基于多波长光子筛阵列的光纤耦合器

说明书

本发明公开了一种基于多波长光子筛阵列的光纤耦合器，将一种全新的多波长光子筛阵列应用于光纤耦合器中，由于光子筛器件本身对波长十分敏感，只有设计中心波长的入射光才能通过光子筛聚焦成像，其余波长的入射光都无法通过光子筛聚焦，更不会产生反射现象，故不会存在反射和串扰等问题，有效解决了现有光纤耦合器不同传输通道之间存在反射和串扰的问题。与烧结制作工艺相比，本发明中光子筛器件的制作工艺已比较成熟，在精度要求不高的情况下，量产成本低，而且不存在人工检测和封装导致的工艺不一致问题，故附加插入损耗小。此外，本发明中的光子筛器件可以制作成膜层结构，焦距可以设计成微米数量级，因此结构紧凑，易于集成。

技术领域

本发明属于光被动元件技术领域，具体涉及一种基于多波长光子筛阵列的光纤耦合器的设计。

背景技术

光纤耦合器是光纤与光纤之间进行可拆卸连接的器件，也可用于延长光纤链路，它是把光纤的两个端面精密对接起来，以使发射光纤输出的光能量可以最大限度地耦合到接收光纤中，并使其介入光链路从而将其对系统造成的影响降到最小。光纤耦合器是光被动元件领域应用最广泛的元件之一，在诸多领域有广泛的应用，如：电信网络、有线电视网络、用户回路系统、区域网络等。

通常，按结构分类，光纤耦合器可分为标准耦合器、星状/树状耦合器、定向耦合器以及波分复用器/解复用器等。按制作方式分类，光纤耦合器又可分为烧结式、光波导式、微光学器件式等。上述制作方式中，烧结方式占比超过90％，它是将两根或多根光纤并在一起烧熔拉伸，使核芯聚合在一起，从而达到光耦合的目的，虽然烧结过程本身可由熔烧机完成，但烧结后仍须人工进行检测和封装，这样会导致两个问题，一是人工成本高，约占10～15％左右；二是很难保证品质的一致性，从而给量产带来一定的困难。对于波导式光纤耦合器，一般采用Y型分支或其演变结构，当耦合器分支路的开角增大时，向包层中泄漏的光能量将增多，从而导致损耗增加。为解决这个问题，开角一般控制在30°以内，因此波导式光纤耦合器的长度不可能太短。此外，对于微光学器件式光纤耦合器，一般由自聚焦透镜、分光片、滤光片、光栅等组成，结构复杂，也不利于集成，而且会存在反射和串扰等问题。综上所述，现有光纤耦合器普遍存在不同传输通道之间的反射和串扰等问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有光纤耦合器不同传输通道之间存在反射和串扰的问题，提出了一种基于多波长光子筛阵列的光纤耦合器。

本发明的技术方案为：一种基于多波长光子筛阵列的光纤耦合器，包括输入端、多波长光子筛阵列和输出端，多波长光子筛阵列通过输入端与多条输入光纤连接，多波长光子筛阵列通过输出端与一条输出光纤连接。

优选地，多波长光子筛阵列为圆形阵列，其包括n×m个扇形区域，每个扇形区域的角度相同，均为其中n为输入端连接的输入光纤数量，m为大于或等于2的整数，每个扇形区域内均包括多个光子筛。

优选地，每个扇形区域内的每个光子筛的焦距均相同。

优选地，多波长光子筛阵列中的光子筛共有n种不同的类型，同一扇形区域内的光子筛类型均相同，相邻扇形区域内的光子筛类型不同。

优选地，多波长光子筛阵列中扇形区域的排布顺序为：扇形区域11，扇形区域21，扇形区域31，...，扇形区域n1，扇形区域12，扇形区域22，扇形区域32，...，扇形区域n2，...，扇形区域1m，扇形区域2m，扇形区域3m，...，扇形区域nm；其中扇形区域i1，扇形区域i2，扇形区域i3，...，扇形区域im内的所有光子筛类型均相同，其入射波长设计值均为λ_i，对应于输入端连接的第i条输入光纤，i＝1,2,3,...,n。

优选地，多波长光子筛阵列中的光子筛为振幅型光子筛、位相型光子筛、分形光子筛或变趾光子筛。