專利名稱：一種單纖三向分波/合波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖通訊領(lǐng)域中用于分波/合波元器件領(lǐng)域，更具體的說(shuō)是一種具有消偏振截止的低偏振相關(guān)損耗的單纖三向分波/合波器。
背景技術(shù)：
光纖到戶(FTTH)是最先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，將促進(jìn)國(guó)家生產(chǎn)力的巨大發(fā)展，是國(guó)家信息化程度和競(jìng)爭(zhēng)力的體現(xiàn)，是發(fā)展先進(jìn)文化的需要，F(xiàn)TTH終將到來(lái)。FTTH所基于的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)技術(shù)作為成本最低且功能最全面的接入方法，定位于1.5Mb/s和155Mb/s之間的帶寬提供(而ADSL最大帶寬是8Mb/s)，在用戶端集成傳輸音頻、數(shù)據(jù)、視頻信號(hào)，是覆蓋″最后一公里″的最終解決方案。
隨著用戶端視頻點(diǎn)播、電子商務(wù)、端對(duì)端等新型業(yè)務(wù)的興起，則必然要求在用戶端進(jìn)行集成的音頻、視頻、數(shù)據(jù)傳輸。單纖三向技術(shù)是在無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)的光接入網(wǎng)(OAN)實(shí)現(xiàn)音頻、視頻、數(shù)據(jù)集成傳輸?shù)囊粋€(gè)主要技術(shù)之一，是目前國(guó)際上正在開(kāi)發(fā)的光通訊技術(shù)熱點(diǎn)。重點(diǎn)是一個(gè)光接入網(wǎng)單纖的三向分波合波，現(xiàn)有技術(shù)中光信號(hào)從光線路終端(OLT)傳送到光網(wǎng)絡(luò)終端(ONT)，其中1490nm波段承載數(shù)據(jù)信號(hào)，1550nm承載有線電視信號(hào)，1310nm承載上行反饋信號(hào)，要求在光網(wǎng)絡(luò)終端(ONT)內(nèi)對(duì)這三個(gè)波段實(shí)現(xiàn)分波合波。
通用的技術(shù)是用光學(xué)薄膜實(shí)現(xiàn)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的波分復(fù)用。通過(guò)濾光片來(lái)實(shí)現(xiàn)不同波長(zhǎng)的光線的分離，光接入網(wǎng)系統(tǒng)的接收模塊要求某些濾光片的光線入射角度是45度。而斜入射會(huì)造成S偏振光和P偏振光的特性產(chǎn)生分離，造成自然光從通帶位置到截止位置這一段曲線不平滑、不陡峭。特別是對(duì)第1片的三分波濾光片，在45°大角度入射時(shí)截止位置邊緣的1540nm與通帶位置邊緣的1500nm僅相距40nm，濾光片的光譜特性除了要滿足光接入網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)插損、隔離度等要求外，還要特別要求透過(guò)率曲線非常陡，所以制作難度十分高。目前國(guó)際上只有幾家公司能提供PON濾波器產(chǎn)品，但多存在偏振相關(guān)損耗較大和不穩(wěn)定的問(wèn)題；經(jīng)測(cè)試分析，主要原因是45度TTR濾光片沒(méi)有完全解決偏振截止位置分離的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提高一種具有消偏振截止的低偏振相關(guān)損耗的單纖三向分波/合波器。
本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的。
本發(fā)明公開(kāi)了一種單纖三向分波/合波器，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為在單纖三向分波/合波器上設(shè)有光纖接口、1310波段發(fā)送器接口、1490波段接收器接口和1550波段接收器接口；在光纖接口和1310波段發(fā)送器接口之間安裝有45度TTR濾光片和45度TRR濾光片，45度TTR濾光片反射方向正對(duì)1550波段接收器接口，45度TRR濾光片反射方向正對(duì)1490波段接收器接口；在1490波段接收器接口內(nèi)側(cè)安裝有0度RTR濾光片，在1550波段接收器接口內(nèi)側(cè)安裝有0度RRT濾光片，本發(fā)明的創(chuàng)造點(diǎn)在于所述45度TTR濾光片的鍍膜結(jié)構(gòu)為G(半耦合層反射層 間隔層 反射層 半耦合層)sA，其中G代表基片，A代表空氣，s代表鍍膜周期。改良了膜系結(jié)構(gòu)的TTR濾光片是一種能滿足透過(guò)率曲線非常陡峭、插損低，消除偏振影響的濾光片?？朔嗽诖蠼嵌热肷湎耂分量與P分量截止位置不重合的偏振截止分離問(wèn)題，消除了偏振分離影響，滿足了光接入網(wǎng)單纖三向系統(tǒng)的要求。
在具體的鍍膜中，本發(fā)明所述45度TTR濾光片的具體鍍膜結(jié)構(gòu)為前層G|2.65H 1.65L 1.28H 0.39L 0.8H 1.63L 1.55H 1.64L 0.31H L 1.62H0.5L(0.5LH4L0.5L)^310.39L 1.57H 0.9L 0.17H 1.86L 1.61H 2.17L 2.36H 2.08L0.44H 1.83L|A，后層G|0.43L 2.88H 2.05L 3.12H 1.45L 0.74H 0.8L 1.27H 2.03L|A，其中H代表高折射率材料，L代表低折射率材料，鍍膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的中心波長(zhǎng)λ0＝986nm，所述高折射率材料的折射率nh＝2.135，材料為T(mén)a2O5，低折射率材料的折射率n1＝1.456，材料為SiO2。
其他的三片濾光片也采用了不同于現(xiàn)有技術(shù)的膜系設(shè)計(jì)所述45度TRR濾光片的具體鍍膜結(jié)構(gòu)為前層G|2H1.5L(2HL)^132H1.4L1.6H0.8L|A，后層G|0.4H1.6L|A，鍍膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的中心波長(zhǎng)λ0＝1130nm，材料與45度TTR濾光片相同。
0度RTR濾光片的具體鍍膜結(jié)構(gòu)為
前層G|H4LHLHLH2LHLHL(HLH4LHLHL)^4HLH2LHLHLH4L0.636H0.703H|A后層G|H L|A，鍍膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的中心波長(zhǎng)λ0＝1460nm，材料與45度TTR濾光片相同。
0度RRT濾光片(8)的具體鍍膜結(jié)構(gòu)為前層G|0.36H 1.18 L 1.16 H 1.21L(0.5H L 0.5H)^22L H L 2H|A后層G|2H 2L H 3.5L|A鍍膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的中心波長(zhǎng)λ0＝1358nm，材料與45度TTR濾光片相同。
本發(fā)明器件能夠很好地在接入網(wǎng)光纖到家這一段實(shí)現(xiàn)上行傳輸1490nm、1550nm波段的光信息，并下行傳輸1310nm波段光波作為反饋信息，將可廣泛應(yīng)用于光接入網(wǎng)建設(shè)中鋪開(kāi)的光線路終端、光網(wǎng)絡(luò)終端中。


圖1為無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為單纖三向分波/合波器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為45TTR濾光片的消偏振截止設(shè)計(jì)曲線；圖4為0度RTR濾光片0度入射光譜設(shè)計(jì)曲線；圖5為0度RRT濾光片0度入射光譜設(shè)計(jì)曲線；圖6為45度TRR濾光片45度入射光譜設(shè)計(jì)曲線；圖7A為45度TTR45度入射下的偏振光透射測(cè)量曲線；圖7B為0度RTR0度入射透射測(cè)量曲線；圖7C為0度RRT0度入射透射測(cè)量曲線；圖7D為45度TRR45度入射透射測(cè)量曲線。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)民做進(jìn)一步的說(shuō)明。
FTTH所基于的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)技術(shù)作為成本最低且功能最全面的接入方法，定位于1.5Mb/s和155Mb/s之間的帶寬提供(而ADSL最大帶寬是8Mb/s)，在用戶端集成傳輸音頻、數(shù)據(jù)、視頻信號(hào)，是覆蓋″最后一公里″的最終解決方案。圖1是PON的示意圖。光纖到戶后，PON將對(duì)用戶提供集成的音頻、視頻、數(shù)據(jù)輸出，PON要對(duì)1550nm、1490nm、1310nm的波段實(shí)現(xiàn)分波/合波。其中的一種分波/合波器的示意圖如圖2所示，在單纖三向分波/合波器上設(shè)有光纖接口1、1310波段發(fā)送器接口2、1490波段接收器接口3和1550波段接收器接口4；在光纖接口1和1310波段發(fā)送器接口2之間安裝有45度TTR濾光片5和45度TRR濾光片6，45度TTR濾光片5反射方向正對(duì)1550波段接收器接口4，45度TRR濾光片6反射方向正對(duì)1490波段接收器接口3；在1490波段接收器接口3內(nèi)側(cè)安裝有0度RTR濾光片7，在1550波段接收器接口4內(nèi)側(cè)安裝有0度RRT濾光片8。
下表是各款濾光片的光譜特性要求

以下結(jié)合圖1和圖2說(shuō)明光信號(hào)的傳送過(guò)程。
如圖1所示1490nm波段承載數(shù)據(jù)信號(hào)，1550nm波段承載有線電視信號(hào)，1310nm波段承載上行反饋信號(hào)，光信號(hào)從光線路終端(OLT)傳送到光網(wǎng)絡(luò)終端(ONT)，要求在光網(wǎng)絡(luò)終端(ONT)通過(guò)波分復(fù)用器對(duì)這三個(gè)波段實(shí)現(xiàn)分波合波，由光分配網(wǎng)絡(luò)(ODN)傳送到光網(wǎng)絡(luò)終端(ONT)再通過(guò)波分復(fù)用器對(duì)這三個(gè)波段實(shí)現(xiàn)分波合波，其中波分復(fù)用器的核心就是本發(fā)明所述的單纖三向分波/合波器。如圖2所示，以光網(wǎng)絡(luò)終端(ONT)的波分復(fù)用器為例，1490nm波段和1550nm波段的光信號(hào)由光纖從光纖接口1引入，光信號(hào)在45度TTR濾光片5上1550nm波段被反射，由安裝在1550波段接收器接口4上的接收器接收。1490nm波段的信號(hào)透過(guò)45度TTR濾光片5繼續(xù)傳播，由45度TRR濾光片6反射進(jìn)入安裝在1490波段接收器接口3上的接收器接收。1310nm波段由安裝在1310波段發(fā)送器接口2上的發(fā)送器發(fā)送，依次透過(guò)45度TRR濾光片6和45度TTR濾光片5進(jìn)入光纖。在1490波段接收器接口3內(nèi)側(cè)安裝0度RTR濾光片7和在1550波段接收器接口4內(nèi)側(cè)安裝0度RRT濾光片8能夠進(jìn)一步過(guò)濾干擾信號(hào)，提高信噪比。
在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)光線斜入射時(shí)，由于光學(xué)薄膜膜系的p偏振態(tài)等效折射率ηp與s偏振態(tài)的等效折射率ηs不同，光學(xué)干涉薄膜濾光片便產(chǎn)生偏振效應(yīng)。在很多種情況下，特別是在一些光通信波分復(fù)用系統(tǒng)和液晶投影顯示系統(tǒng)里，這種偏振效應(yīng)是必須消除和減少的。如圖2中的45度TTR濾光片5，由于入射角度很大，P光和S光在通帶向截止過(guò)渡的波段(1500-1540nm)發(fā)生很大的分離，造成S光和P光所合成的自然光在1500-1540波段的透射曲線不平滑、不陡峭。
為克服以上缺點(diǎn)，本發(fā)明對(duì)45度TTR濾光片5采用全新的鍍膜層結(jié)構(gòu)。
其具體結(jié)構(gòu)如下前層G|2.65H 1.65L 1.28H 0.39L 0.8H 1.63L 1.55H 1.64L 0.31H L 1.62H0.5L(0.5LH4L0.5L)^310.39L 1.57H 0.9L 0.17H 1.86L 1.61H 2.17L 2.36H 2.08L0.44H 1.83L|A.
后層G|0.43L 2.88H 2.05L 3.12H 1.45L 0.74H 0.8L 1.27H 2.03L|A.
其中H代表高折射率材料，采用Ta2O5，折射率nh＝2.135；L代表低折射率材料，采用SiO2，折射率nl＝1.456，鍍膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的中心波長(zhǎng)λ0＝986nm。圖3為45TTR濾光片5的消偏振截止設(shè)計(jì)曲線，圖7A為在萊寶機(jī)器上進(jìn)行鍍制，將制備后的濾光片曲線用分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)試，對(duì)比兩幅圖可以看出測(cè)試曲線十分接近理論曲線，并且在1500-1540波段的透射曲線平滑、陡峭。
本發(fā)明還進(jìn)一步改良0度RTR濾光片7的具體鍍膜結(jié)構(gòu)為前層G|H4LHLHLH2LHLHL(HLH4LHLHL)^4HLH2LHLHLH4L0.636H0.703H|A后層G|H L|A，材料與45度TTR濾光片5相同，鍍膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的中心波長(zhǎng)λ0＝1460nm。
0度RRT濾光片8的具體鍍膜結(jié)構(gòu)為前層G|0.36H 1.18L 1.16H 1.21L(0.5H L 0.5H)^22L H L 2H|A后層G|2H 2L H 3.5L|A材料與45度TTR濾光片5相同，鍍膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的中心波長(zhǎng)λ0＝1358nm。
45度TRR濾光片6的鍍膜結(jié)構(gòu)為前層G|2H1.5L(2HL)^132H1.4L1.6H0.8L|A，
后層G|0.4H1.6L|A，材料與45度TTR濾光片5相同，鍍膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的中心波長(zhǎng)λ0＝1130nm。
此三片濾光片的理論設(shè)計(jì)曲線分別如圖4、5、6所示，在萊寶機(jī)器上進(jìn)行鍍制之后分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)試的曲線如圖7B、7C、7D所示，可以看出鍍膜的效果十分接近理論值。
本發(fā)明進(jìn)一步對(duì)分波/合波器進(jìn)行測(cè)試，4個(gè)分波/合波器樣品的隔離度、偏振相關(guān)損耗測(cè)試結(jié)果如下表。

經(jīng)過(guò)測(cè)試，可以看出本發(fā)明研制的分波/合波器偏振相關(guān)損耗小于0.15dB。分波/合波器也具有高的信道隔離度、高的響應(yīng)度。
權(quán)利要求
1.一種單纖三向分波/合波器，在單纖三向分波/合波器上設(shè)有光纖接口(1)、1310波段發(fā)送器接口(2)、1490波段接收器接口(3)和1550波段接收器接口(4)；在光纖接口(1)和1310波段發(fā)送器接口(2)之間安裝有45度TTR濾光片(5)和45度TRR濾光片(6)，45度TTR濾光片(5)反射方向正對(duì)1550波段接收器接口(4)，45度TRR濾光片(6)反射方向正對(duì)1490波段接收器接口(3)；在1490波段接收器接口(3)內(nèi)側(cè)安裝有0度RTR濾光片(7)，在1550波段接收器接口(4)內(nèi)側(cè)安裝有0度RRT濾光片(8)，其特征是所述45度TTR濾光片(5)的鍍膜結(jié)構(gòu)為G(半耦合層 反射層 間隔層 反射層 半耦合層)sA，其中G代表基片，A代表空氣，s代表鍍膜周期。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單纖三向分波/合波器，其特征是所述45度TTR濾光片(5)的具體鍍膜結(jié)構(gòu)為前層G|2.65H 1.65L 1.28H 0.39L 0.8H 1.63L 1.55H 1.64L 0.31H L 1.62H0.5L(0.5LH4L0.5L)^310.39L 1.57H 0.9L 0.17H 1.86L 1.61H 2.17L 2.36H 2.08L0.44H 1.83L|A，后層G|0.43L 2.88H 2.05L 3.12H 1.45L 0.74H 0.8L 1.27H 2.03L|A，其中H代表高折射率材料，L代表低折射率材料，鍍膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的中心波長(zhǎng)λ0＝986nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單纖三向分波/合波器，其特征是所述高折射率材料的折射率nh＝2.135，低折射率材料的折射率nl＝1.456。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單纖三向分波/合波器，其特征是所述高折射率材料為T(mén)a2O5，低折射材料為SiO2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的單纖三向分波/合波器，其特征是所述45度TRR濾光片(6)的具體鍍膜結(jié)構(gòu)為前層G|2H1.5L(2HL)^132H1.4L1.6H0.8L|A，后層G|0.4H1.6L|A，其中H代表高折射率材料，L代表低折射率材料，鍍膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的中心波長(zhǎng)λ0＝1130nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的單纖三向分波/合波器，其特征是所述0度RTR濾光片(7)的具體鍍膜結(jié)構(gòu)為前層G|H4LHLHLH2LHLHL(HLH4LHLHL)^4HLH2LHLHLH4L0.636H0.703H|A后層G|H L|A，其中H代表高折射率材料，L代表低折射率材料，鍍膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的中心波長(zhǎng)λ0＝1460nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的單纖三向分波/合波器，其特征是所述0度RRT濾光片(8)的具體鍍膜結(jié)構(gòu)為前層G|0.36H 1.18 L 1.16 H 1.21L(0.5H L 0.5 H)^22L H L 2H|A后層G|2H 2L H 3.5L|A其中H代表高折射率材料，L代表低折射率材料，鍍膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的中心波長(zhǎng)λ0＝1358nm。
全文摘要
本發(fā)明涉及光纖通訊領(lǐng)域中用于分波/合波元器件領(lǐng)域，目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提高一種具有消偏振截止的低偏振相關(guān)損耗的單纖三向分波/合波器。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為設(shè)有光纖接口、1310波段發(fā)送器接口、1490波段接收器接口和1550波段接收器接口；內(nèi)安裝有45度TTR濾光片和45度TRR濾光片，TTR濾光片反射方向正對(duì)1550波段接收器接口，TRR濾光片反射方向正對(duì)1490波段接收器接口；在1490波段接收器接口內(nèi)側(cè)安裝有0度RTR濾光片，在1550波段接收器接口內(nèi)側(cè)安裝有0度RRT濾光片，創(chuàng)造點(diǎn)在于TTR濾光片的鍍膜結(jié)構(gòu)為G(半耦合層 反射層 間隔層 反射層 半耦合層)
文檔編號(hào)G02B6/26GK1971324SQ200610036400
公開(kāi)日2007年5月30日 申請(qǐng)日期2006年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月7日
發(fā)明者江紹基, 汪河洲, 張甫光, 劉艷 申請(qǐng)人:中山大學(xué)