[發(fā)明專利]一種光路無膠、小型化MUX和DEMUX光組件

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010252002.5
• 申請日: 2020-04-01
• 公開（公告）號: CN113495324A
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈旭;徐云兵;何偉亮;鄭熙;林應(yīng)龍;于光龍
• 申請（專利權(quán)）人: 福州高意光學有限公司
• 主分類號: G02B6/293
• 分類號: G02B6/293;G02B6/42
• 代理公司: 福州君誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

本發(fā)明公開了一種光路無膠、小型化MUX和DEMUX光組件，其包括：光學平板，其具有貫穿其相對兩側(cè)面的通槽；N個第一WDM濾光膜，其具有不同的工作波長且并列跨設(shè)在光學平板其中一側(cè)的通槽上；M個光學膜片，其跨設(shè)在光學平板的另一側(cè)通槽上且與N個第一WDM濾光膜對應(yīng)，M個光學膜片用于部分反射、部分透過或全反射N個第一WDM濾光膜反射回的光信號。本方案具有光路無膠、插入損耗低、光譜隨溫度變化系數(shù)小、可靠性高、小型化等特點，可實現(xiàn)自動化裝配，易量產(chǎn)、成本低的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光通訊和5G技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種光路無膠、小型化MUX和DEMUX光組件。

背景技術(shù)

波分復用（WDM，Wavelength Division Multiplexing)是將兩種或多種不同波長的光載波信號（攜帶各種信息）在發(fā)送端經(jīng)復用器(亦稱合波器，Multiplexer，簡稱MUX)匯合在一起，并耦合到光線路的同一根光纖中進行傳輸?shù)募夹g(shù)；在接收端，經(jīng)解復用器(亦稱分波器，Demultiplexer，簡稱DEMUX)將各種波長的光載波分離，然后由光接收機作進一步處理以恢復原信號。這種在同一根光纖中同時傳輸兩個及以上不同波長光信號的技術(shù)，稱為波分復用。波分復用技術(shù)可以實現(xiàn)單根光纖對多個波長信號的傳輸，這會成倍提升光纖的傳輸容量，DWDM（密集波分復用）和CWDM（粗波分復用）器件已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在光通訊的中長距離傳輸和數(shù)據(jù)中心的互聯(lián)中。

隨著2019年被確定為5G商用啟動的元年，5G時代正在加速到來，5G網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模的部署即將展開，5G通信預(yù)計在隨后幾年有望迅速普及。眾所周知，在5G的接入和承載網(wǎng)中，前傳占用光纖資源非常巨大，因此從節(jié)約光纖成本考慮，業(yè)界普遍的共識是采用WDM技術(shù)，示意圖如圖1和2所示，該技術(shù)已經(jīng)被寫入5G承載網(wǎng)白皮書中。隨著5G在全球的大規(guī)模建設(shè)，市場對WDM器件每年的需求量預(yù)計高達數(shù)千萬個。

在WDM 器件中，為了實現(xiàn)波分復用（MUX）和解復用(DEMUX)，最核心的光器件就是MUX和DEMUX光組件，其中Z-BLOCK和AWG(陣列波導光柵)是兩種最常用、最典型的小型化MUX和DEMUX光組件。此外，在CWDM和LWDM的光收發(fā)器（Transceiver）中，為了實現(xiàn)波MUX和DEMUX功能，也需要用到小型化MUX和DEMUX光組件，每個光收發(fā)器至少需要一個MUX和DEMUX光組件，其示意圖如圖3所示，市場的年需求量巨大，在幾百萬個以上。

相比AWG，Z-BLOCK具有低插入損耗、寬光譜帶寬、低通道串擾、低溫度敏感度等優(yōu)點。現(xiàn)有技術(shù)下，Z-BLOCK 的典型結(jié)構(gòu)如圖4所示，其包括前后兩面拋光的實心平行四邊形玻璃平板，玻璃平板的前側(cè)分別包含鍍有增透膜和高反膜的區(qū)域，后側(cè)幾個區(qū)域分別貼有多個鍍有不同中心波長WDM濾光膜的濾光片，濾光片的數(shù)量大于等于2個。含有多個波長的準直光束從入射端依設(shè)計角度射入，經(jīng)過一系列的濾光膜透射和反射后，將不同波長的光信號分離開，進而實現(xiàn)DEMUX，反之則實現(xiàn)MUX。

MUX和DEMUX光組件作為5G和光通訊網(wǎng)絡(luò)的核心光無源器件，其在滿足行業(yè)內(nèi)各項標準和高可靠性要求的同時，追求小型化、低成本、易量產(chǎn)和同時具備高性能是未來不變的發(fā)展趨勢。

市場上現(xiàn)有的Z-BLOCK產(chǎn)品，如前所述，由于濾光片是直接用膠水貼合在實心玻璃平板的前側(cè)或后側(cè)，光路在傳輸過程中需要通過膠層，光通訊行業(yè)對于光路膠的選擇及可靠性要求非常嚴苛，如果膠水遴選不當或者在裝配過程中對膠層質(zhì)量控制不好，則可能導致產(chǎn)品在可靠性過程中出現(xiàn)諸如開膠等失效問題，這無疑對有嚴苛可靠性要求的器件來說是具有較高風險的；此外，由于WDM濾光片在鍍膜后膜層的應(yīng)力很大，會造成濾光片存在嚴重的翹曲，在濾光片和實心玻璃基板的貼合過程中，翹曲會導致膠層厚度的不均勻，翹曲和不均勻的膠層厚度會導致從Z-BLOCK出射的各光束之間平行度變差且平行度隨溫度變化較大，最終會嚴重影響MUX和DEMUX器件的插入損耗，這大大限制了現(xiàn)有Z-BLOCK產(chǎn)品在某些條件嚴苛、高可靠性要求場景的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容