CN111262630A - 一种将mux和demux进行集成化的小型器件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种将MUX和DEMUX进行集成化的小型器件，包括依序设置的Z‑BLOCK机构、透镜阵列和接收发射机构，接收发射机构两侧分别设有一一相对的N个LD发射器和N个PD接收器，阵列透镜包括2N个分别与N个LD发射器、N个PD接收器一一相对的透镜，Z‑BLOCK机构与透镜阵列相对的端面上对应LD发射器和PD接收器的间隔排布方向设有M个的滤光片，Z‑BLOCK机构远离滤光片的端面上设有一增透膜和一高反膜，增透膜与其中一端的滤光片相对且设为信号光出入口，高反膜设于Z‑BLOCK机构远离滤光片的端面其余部分；本方案利用滤光片、Z‑BLOCK的有机结合，再配以对应的透镜阵列、接收发射机构，将MUX和DEMUX功能集成在一小型化器件上，该器件具有体积小，集成度高等优点，具有良好的市场前景。

Description

一种将MUX和DEMUX进行集成化的小型器件

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其是一种将MUX和DEMUX进行集成化的小型器件。

背景技术

MUX和DEMUX是光通信领域常用到的无源器件，特别是在Transceiver中，几乎每个Transceiver中都需要一对MUX和DEMUX器件。一般来说，MUX和DEMUX器件是独立的两个元件，分别在发射端和接收端进行工作（参见图1）。器件独立带来的缺点就是占用空间大，特别是在小型化要求越来越严苛的今天。因此，本专利基于市场需求和未来发展趋势，提出一系列将MUX和DEMUX功能集成的小型化器件，也就是在一个器件里面，同时实现MUX和DEMUX功能。

发明内容

针对现有技术的情况，本发明的目的在于提供一种体积小、集成度高且实施可靠有效的将MUX和DEMUX进行集成化的小型器件。

为了实现上述的技术目的，本发明采用的技术方案为：

一种将MUX和DEMUX进行集成化的小型器件，其包括依序相对设置的Z-BLOCK机构、透镜阵列和接收发射机构，所述接收发射机构与透镜阵列相对的端面两侧分别设有一一相对的N个LD发射器和N个PD接收器，且N个LD发射器、N个PD接收器均为沿接收发射机构长度方向间隔设置，所述的阵列透镜包括2N个透镜，且2N个透镜分别与N个LD发射器、N个PD接收器一一相对，所述的Z-BLOCK机构与透镜阵列相对的端面上对应LD发射器和PD接收器的间隔排布方向设有M个不同工作波长的滤光片，Z-BLOCK机构远离滤光片的端面上设有一增透膜和一高反膜，所述的增透膜与其中一端的滤光片相对且设为信号光出入口，所述的高反膜设于Z-BLOCK机构远离滤光片的端面其余部分；

当复合波长的信号光由出入口输入Z-BLOCK机构后，先射入到和出入口相对的滤光片上，其中一部分信号光透过该滤光片被对应透镜阵列上的透镜接收，然后再射入对应的PD接收器上并被接收，另一部分信号光被滤光片反射并射至高反膜上，然后被高反膜反射回相邻的滤光片上，使再一部分信号光透过滤光片，并依序射入对应的透镜和PD接收器，其余部分信号光再次被射至高反膜上，并以此规律，将信号光逐步按对应波长输入至对应的PD接收器；

当N个LD发射器发出不同波长的信号光后，先经由和其对应相对的透镜准直，然后再射入到和透镜对应相对的滤光片且进入Z-BLOCK机构中，并经由高反膜反射和相邻的滤光片反射后，最终合为一束复合波长的信号光并从设有增透膜的输入口输出。

进一步，所述的LD发射器和PD接收器的数量N均为2^x个，且X为大于2的整数。

优选的，所述LD发射器和PD接收器各沿接收发射机构长度方向分为若干排间隔设于接收发射机构与透镜阵列相对的端面两侧，所述透镜阵列的透镜数量与LD发射器和PD接收器的数量一一对应且位置相对设置，所述的Z-BLOCK机构与透镜阵列相对的端面上对应LD发射器和PD接收器的数量和位置设有与其一一对应的M个不同工作波长的滤光片。

作为滤光片的其中一种实施形式，优选的，所述的M个滤光片为固定成一体结构且设于Z-BLOCK机构与透镜阵列相对的端面上。

作为滤光片的另一种实施形式，优选的，所述的M个滤光片为独立结构且固定在Z-BLOCK机构与透镜阵列相对的端面上。

作为Z-BLOCK机构的一种实施形式，优选的，所述的Z-BLOCK机构为若干对Z-BLOCK固定为一体组成。

更为优选的，每一排LD发射器和每一排PD接收器均分别对应一个Z-BLOCK。

作为Z-BLOCK机构的一种实施形式，优选的，所述的Z-BLOCK机构为若干对Z-BLOCK通过紫外胶、热固化胶或双固化胶固定为一体组成。

进一步，所述的滤光片为紫外胶、热固化胶或双固化胶固定在Z-BLOCK机构与透镜阵列相对的端面。

一种光学无源器件，其包括上述所述的将MUX和DEMUX进行集成化的小型器件。

一种光学***，其包括上述所述的光学无源器件。

采用上述的技术方案，本发明与现有技术相比，其具有的有益效果为：本发明方案利用滤光片，Z-BLOCK的有机结合，提出一系列可将MUX和DEMUX功能集成的小型化器件方案，该器件具有体积小，集成度高等优点，具有良好的市场前景。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的阐述：

图1为本发明背景技术中，现有技术的简要实施例示意图；

图2为本发明实施例1的简要实施结构示意图；

图3为本发明实施例2的简要实施结构之一的示意图；

图4为本发明实施例2的简要实施结构之二的示意图；

图5为本发明实施例3的简要实施结构之一示意图；

图6为本发明实施例3的简要实施结构之二示意图。

具体实施方式

实施例1

如图2所示，本发明将MUX和DEMUX进行集成化的小型器件，其包括依序相对设置的Z-BLOCK机构1、透镜阵列3和接收发射机构4，所述接收发射机构4与透镜阵列3相对的端面两侧分别设有一一相对的N个LD发射器41和N个PD接收器42，且N个LD发射器41、N个PD接收器42均为沿接收发射机构4长度方向间隔设置，所述的阵列透镜3包括2N个透镜31，且2N个透镜31分别与N个LD发射器41、N个PD接收器42一一相对，所述的Z-BLOCK机构1与透镜阵列3相对的端面上对应LD发射器41和PD接收器42的间隔排布方向设有M个不同工作波长的滤光片21，Z-BLOCK机构1远离滤光片21的端面上设有一增透膜12和一高反膜11，所述的增透膜12与其中一端的滤光片21相对且设为信号光出入口，所述的高反膜11设于Z-BLOCK机构1远离滤光片21的端面其余部分；

当复合波长的信号光由出入口输入Z-BLOCK机构1后，先射入到和出入口相对的滤光片21上，其中一部分信号光透过该滤光片21被对应透镜阵列3上的透镜31接收，然后再射入对应的PD接收器42上并被接收，另一部分信号光被滤光片21反射并射至高反膜11上，然后被高反膜11反射回相邻的滤光片21上，使再一部分信号光透过滤光片21，并依序射入对应的透镜31和PD接收器42，其余部分信号光再次被射至高反膜11上，并以此规律，将信号光逐步按对应波长输入至对应的PD接收器42；

当N个LD发射器41发出不同波长的信号光后，先经由和其对应相对的透镜31准直，然后再射入到和透镜31对应相对的滤光片21且进入Z-BLOCK机构1中，并经由高反膜11反射和相邻的滤光片21反射后，最终合为一束复合波长的信号光并从设有增透膜12的输入口输出。

作为一种实施方案，其中，所述的LD发射器41和PD接收器42的数量N均为2^x个，且X为大于2的整数，本实施例的具体图示示出了x为2时，具有4个LD发射器41和4个PD接收器的实施结构（即4通道结构），优选的，所述LD发射器41和PD接收器各沿接收发射机构4长度方向分为若干排间隔设于接收发射机构4与透镜阵列3相对的端面两侧，所述透镜阵列3的透镜31数量与LD发射器41和PD接收器42的数量一一对应且位置相对设置，所述的Z-BLOCK机构1与透镜阵列3相对的端面上对应LD发射器41和PD接收器42的数量和位置设有与其对应的M个不同工作波长的滤光片21，其中，滤光片21可以是按一排设置成滤光片组2的形式，使其分别和一个相对的LD发射器41和PD接收器42相对（如本实施图1所示），也可以是其他呈阵列分布的形式进行位置设置。

进一步，所述的滤光片21为紫外胶、热固化胶或双固化胶固定在Z-BLOCK机构1与透镜阵列3相对的端面。

作为滤光片21在Z-BLOCK机构1上的其中一种实施形式，本实施例所述的M个滤光片21为固定成一体结构且设于Z-BLOCK机构1与透镜阵列3相对的端面上。

其中，Z-BLOCK机构1的主体是与传统Z-BLOCK相似或一致的斜方棱镜。

本实施例Z-BLOCK机构的实施结构大致通过如下加工方法实现：

1、设计&加工Z-BLOCK机构主体上的斜方棱镜；

该斜方棱镜比传统的Z-BLOCK棱镜做的更宽，经过光学冷加工的磨、抛等工序，控制角度，平行度，厚度等指标，并在相应的地方镀HR膜和AR膜（即在Z-BLOCK机构1远离透镜阵列3的端面上设置反光区域的光信号的出入口）；

2、设计&加工滤光片

滤光片是该集成器件的核心部件，利用镀膜设计软件，按照不同通道的需求设计滤光片，设计要点在于镀膜曲线的平坦，中心波长的漂移。加工上，滤光片通常用一个平行度和面形良好的Wafer进行镀膜，然后切割，检测挑选。滤光片可以按需求涵盖CWDM、LWDM、DWDM、SWDM等等；

3、装配组合件。

选择折射率匹配，可靠性好的胶水，包括但不限于紫外胶，热固化胶，双固化胶等，将上述的斜方棱镜与滤光片进行贴合，贴合过程中注意控制胶层一致性，同时避免气泡，错位等不良现象。

实施例2

本实施例与实施例1大致相同，其不同之处在于滤光片21做成独立式的结构，即滤光片21之间存在一定间隙，参见图3，M个不同工作波长的滤光片21对应LD发射器和PD接收器的数量和位置与其一一对应设置；

本实施结构的优势在于改善了滤光片21的面型翘曲，由于滤光片21的膜层比较厚，应力比较大，当膜片比较细长的时候，在胶合装配时会形成翘曲，影响光线的平行度，最终导致性能不良，而本实施例的滤光片21设置形式恰好在一定程度上抑制了面型翘曲的问题，使得器件使用更为可靠。

作为本实施例的一种拓展，当LD发射器和PD接收器呈阵列式排布设置，即分布成多排在接收发射机构上时，其形成了涉及多偏振态的应用，而M个不同工作波长的滤光片21对应LD发射器和PD接收器的数量和位置与其一一对应设置成阵列排布的形式，即图4所示的简要结构。

在Z-BLOCK机构的实施结构的加工方法上，其与实施例1大致相同，其不同之处在于：滤光片21做成分离式，贴片装配的时候要贴多片滤光片21，虽然增加了工时，但减少滤光片21翘曲的风险。

实施例3

本实施例与实施例1大致相同，其不同之处在于本实施例的实施方案为将若干个传统Z-BLOCK装配件进行胶合，使其组合成达到本发明方案结构。

其中，图5示出了两个Z-BLOCK装配件13进行胶合的Z-BLOCK机构1的实施结构，其中，图示标号中的增透膜12、高反膜11和滤光片21大致与实施例1相同。

图6示出了超过两个Z-BLOCK装配件13进行胶合的Z-BLOCK机构的实施结构，其中，图示标号中的增透膜12、高反膜11大致与实施例1相同。

其中，Z-BLOCK之间可以通过紫外胶、热固化胶或双固化胶固定为一体。

综合上述，本发明专利方案的总体设计思路为利用滤光片、Z-BLOCK的有机结合，再配以对应的透镜阵列、接收发射机构，将MUX和DEMUX功能集成在一小型化器件上，该器件具有体积小，集成度高等优点，具有良好的市场前景。

需要强调的是，具体实施方式所举出的三种实施例子仅为本发明方案思想的优选距离，其所能实现的结构并不局限于该三种，且其专利保护不限于本文描述的三种，比如更多通道的应用，如8通道，16通道，亦属于本专利的保护范畴。

Claims (10)

1.一种将MUX和DEMUX进行集成化的小型器件，其特征在于：其包括依序相对设置的Z-BLOCK机构、透镜阵列和接收发射机构，所述接收发射机构与透镜阵列相对的端面两侧分别设有一一相对的N个LD发射器和N个PD接收器，且N个LD发射器、N个PD接收器均为沿接收发射机构长度方向间隔设置，所述的阵列透镜包括2N个透镜，且2N个透镜分别与N个LD发射器、N个PD接收器一一相对，所述的Z-BLOCK机构与透镜阵列相对的端面上对应LD发射器和PD接收器的间隔排布方向设有M个不同工作波长的滤光片，Z-BLOCK机构远离滤光片的端面上设有一增透膜和一高反膜，所述的增透膜与其中一端的滤光片相对且设为信号光出入口，所述的高反膜设于Z-BLOCK机构远离滤光片的端面其余部分；

当复合波长的信号光由出入口输入Z-BLOCK机构后，先射入到和出入口相对的滤光片上，其中一部分信号光透过该滤光片被对应透镜阵列上的透镜接收，然后再射入对应的PD接收器上并被接收，另一部分信号光被滤光片反射并射至高反膜上，然后被高反膜反射回相邻的滤光片上，使再一部分信号光透过滤光片，并依序射入对应的透镜和PD接收器，其余部分信号光再次被射至高反膜上，并以此规律，将信号光逐步按对应波长输入至对应的PD接收器；

当N个LD发射器发出不同波长的信号光后，先经由和其对应相对的透镜准直，然后再射入到和透镜对应相对的滤光片且进入Z-BLOCK机构中，并经由高反膜反射和相邻的滤光片反射后，最终合为一束复合波长的信号光并从设有增透膜的输入口输出。

2.根据权利要求1所述的一种将MUX和DEMUX进行集成化的小型器件，其特征在于：所述的LD发射器和PD接收器的数量N均为2^x个，且X为大于2的整数。

3.根据权利要求2所述的一种将MUX和DEMUX进行集成化的小型器件，其特征在于：所述LD发射器和PD接收器各沿接收发射机构长度方向分为若干排间隔设于接收发射机构与透镜阵列相对的端面两侧，所述透镜阵列的透镜数量与LD发射器和PD接收器的数量一一对应且位置相对设置，所述的Z-BLOCK机构与透镜阵列相对的端面上对应LD发射器和PD接收器的数量和位置设有与其一一对应的M个不同工作波长的滤光片。

4.根据权利要求3所述的一种将MUX和DEMUX进行集成化的小型器件，其特征在于：所述的M个滤光片为固定成一体结构且设于Z-BLOCK机构与透镜阵列相对的端面上。

5.根据权利要求3所述的一种将MUX和DEMUX进行集成化的小型器件，其特征在于：所述的M个滤光片为独立结构且固定在Z-BLOCK机构与透镜阵列相对的端面上。

6.根据权利要求3所述的一种将MUX和DEMUX进行集成化的小型器件，其特征在于：所述的Z-BLOCK机构为若干对Z-BLOCK固定为一体组成。

7.根据权利要求5所述的一种将MUX和DEMUX进行集成化的小型器件，其特征在于：每一排LD发射器和每一排PD接收器均分别对应一个Z-BLOCK。

8.根据权利要求5所述的一种将MUX和DEMUX进行集成化的小型器件，其特征在于：所述的Z-BLOCK机构为若干对Z-BLOCK通过紫外胶、热固化胶或双固化胶固定为一体组成。

9.根据权利要求1所述的一种将MUX和DEMUX进行集成化的小型器件，其特征在于：所述的滤光片为紫外胶、热固化胶或双固化胶固定在Z-BLOCK机构与透镜阵列相对的端面。

10.一种光学无源器件，其特征在于：其包括权利要求1至8之一所述的将MUX和DEMUX进行集成化的小型器件。

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