專利名稱：波長分割復用器及波長分割方法
技術領域：
本發明是關于一種波長分割復用器及波長分割方法，特別關于一種使用濾波器與反射元件的波長分割復用器及波長分割方法。
背景技術：
近年來，由于網際網路的快速發展，在網際網路中傳輸的資料量大增，結果，網路傳輸的速度已經無法滿足許多用戶的需求，于是使數位資料傳輸方式從過去傳統的雙絞銅線發展到光纖。與傳統使用雙絞銅線傳輸電氣信號相比，光纖具有通信容量大、信號耗損小、不受電磁干擾、原料便宜、重量輕、體積小等優點。
在早期利用光纖傳輸信息時，是利用一特定波長光線來代表一種信息，然而，光纖只能同時通過一束光源，因此，光纖所提供的頻寬便顯得不足，所以人們又想到利用波長合并(Wavelength Combination)和波長分割(Wavelength Division)的概念，使一段光纖中可以同時通過數道光源，以便代表多數個信息，光纖的頻寬也就可以在瞬間擴增數倍。目前，最常用于波長分割的光無源元件之一就是波長分割復用器(WDM；Wavelength DivisionMultiplexer)，它能夠在單一的光纖中利用傳送不同波長的激光光波來增加可用的頻寬，例如使用四個波長來攜帶信號，則可使原來可使用的頻寬增加四倍。波長分割復用器可分為傳統光柵(Bulk Grating)型波長分割復用器、濾色片(Filter)型波長分割復用器、光纖光柵(Fiber Bragg Grating，FBG)型波長分割復用器、平面光波導(Planar Lightwave circuit，PLC)型波長分割復用器等。
波長分割復用器(DWDM；Dense Wavelength Division Multiplexing)的波長間距僅在0.4～3.2nm間，而由于波長分割復用器的頻道頻寬(channelspacing)小，擴展頻寬最為方便，例如可以利用波長分割復用器的技術在一條光纖中載送8個OC-48系統，使得總傳輸速度可以從OC-48原有的2.5Gbps的頻寬增加8倍到20Gbps。
例如，一種公知波長分割復用器是以對稱系統作通道構成，亦即是，如圖1所示，波長分割復用器1包括一個濾波器11、對稱設置于濾波器11兩側的一個第一透鏡12與一個第二透鏡13、位于第一透鏡12一側的一個雙光纖模塊14、以及位于第二透鏡13一側的一個單光纖模塊15。如上所述，濾波器11為窄帶濾波器(narrow band filter)，第一透鏡12與第二透鏡13為漸變折射率透鏡(GRIN Lens)；雙光纖模塊14具有一個第一141與一個第二光纖142，第一光纖141是作為一多波長光信號60的輸入端，第二光纖142作為一個第一輸出端；單光纖模塊15具有一個第三光纖151，其作為一個第二輸出端。
在波長分割復用器1中，多波長光信號60會經過第一光纖141射入第一個透鏡12，第一透鏡12準直多波長光信號60至濾波器11，濾波器11能透射多波長光信號60中的一第一波長光信號61并反射一第二波長光信號62，因此，第一波長光信號61會經由第二透鏡13的準直射入第三光纖151(第二輸出端，而第二波長光信號62會經由第一透鏡12的準直射入第二光纖142(第一輸出端)。
如上所述，波長分割復用器1包括兩個漸變折射率透鏡，然而此類透鏡的價格昂貴，因此，如何能夠減少使用此類透鏡的數量以降低制造成本和組裝波長分割復用器所需調整的自由度，正是當前重要的課題之一。
發明內容
針對上述問題，本發明的目的為提供一種只使用一個準直元件的波長分割復用器，以便能夠降低波長分割復用器的制造成本，以及降低組裝波長分割復用器所需調整的自由度，以利波長分割復用器的自動化量產。
為達上述目的，依本發明的波長分割復用器包括一個光輸入端(opticalinput port)、一個第一個光輸出端(first optical output port)、一個第二光輸出端、一個準直元件、一個濾波器以及一個反射元件。在本發明中，一多波長光信號從光輸入端射入至濾波器，接著濾波器透射(transmit)多波長光信號中的一第一波長光信號，并將其他波長的光信號反射至第二光輸出端，第一波長光信號則在被濾波器透射之后，被反射元件反射(reflect)回到濾波器，然后濾波器將第一波長光信號透射至第一光輸出端，而準直元件進行準直多波長光信號、第一波長光信號和第二波長光信號，在本發明中，準直元件是設置于各光輸出入端與濾波器之間，以便準直多波長光信號至濾波器、準直第一波長光信號至第一光輸出端、準直第二波長光信號至第二光輸出端。
本發明還提供一種波長分割方法，包括以下步驟，首先射入多波長光信號，然后透射多波長光信號中的第一波長光信號至反射元件，并反射多其他波長的光信號至第二光輸出端，最后將第一波長光信號反射至第一光輸出端。
如上所述，本發明是利用多個光輸出入端、一個準直元件、一個濾波器以及一個反射鏡等光學元件搭配組合，將所需的波長分離出來，換言之，本發明只使用一個準直元件所以能夠降低波長分割復用器的制造成本，以及組裝波長分割復用器所需調整的自由度，以利波長分割復用器的自動化批生產。
圖1是表示一種公知的波長分割復用器的示意圖。
圖2是表示依據本發明較佳實施例的波長分割復用器的示意圖。
圖3是表示本發明較佳實施例的波長分割復用器的組合的示意圖。
圖4是表示依據本發明較佳實施例的波長分割方法的流程圖。
圖中符號說明1波長分割復用器11濾波器12第一透鏡13第二透鏡14雙光纖模塊141第一光纖142第二光纖15單光纖模塊151第三光纖21光輸入端21′第二光輸入端221′第一光輸出端221′第三光輸出端222第二光輸出端222′第四光輸出端
23準直元件23′準直元件24濾波器24′濾波器25反射元件25′反射元件3波長分割方法31～33波長分割方法的步驟60多波長光信號61第一波長光信號61′多波長光信號62第二波長光信號62′多波長光信號63第三波長光信號具體實施方式
以下將參照附圖，說明依本發明較佳實施例的波長分割復用器，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。
如圖2所示，依據本發明較佳實施例的波長分割復用器包括一個光輸入端21、一個第一光輸出端221、一個第二光輸出端222、一個準直元件23、一個濾波器24和一個反射元件25。
在本實施例中，光輸入端21、一個第一光輸出端221以及一個第二光輸出端222分別可以是光纖(fiber)，所以能夠長距離傳送光信號且保持光信號的強度。
準直元件23可以是具有準直作用的各式透鏡，例如非球面透鏡，或是任意一種準直器(collimator)，以便將透射過準直元件23的光信號聚光并射至預定的位置，例如第一光輸出端221、第二光輸出端222等。
濾波器24可以是一個窄帶濾波器(narrow band filter)，其是用多層(數十層至上百層)的二氧化硅(SiO2)與二氧化鈦(TiO2)等介電層制造而成，而窄帶濾波器只透射射入窄帶濾波器的多波長光信號的一特定波長，其他波長均被反射。
反射元件25可以是一個反射鏡(mirror)。
如上所述，一個多波長光信號60會經由光輸入端21輸入，其中，多波長光信號60包括波長為λ1～λn的光信號，然后經過準直元件23將多波長光信號60準直射入濾波器24，濾波器24能夠透射波長為λ1的第一波長光信號61，并反射波長為λ2～λn的多波長光信號61′至準直元件23，第一波長光信號61則射入反射元件25，并被反射至濾波器24，濾波器24再次透射第一波長光信號61至準直元件23，準直元件23接著將波長為λ2～λn的多波長光信號61′準直射入第二光輸出端222，以及將第一波長光信號61準直射入第一光輸出端221。
在本實施例中，濾波器24與多波長光信號60具有一不為零的入射角，也就是說，多波長光信號60射入濾波器24的方向與濾波器24的軸向不垂直，所以，被反射的多波長光信號61′的行進方向不會是朝向多波長光信號60射入的方向，而能夠經過準直元件23的準直作用射入第二光輸出端222，換句話說，將濾波器24傾斜一特定角度，使得多波長光信號61′能夠反射聚焦于第二光輸出端222；同理，反射元件25與多波長光信號60具有一不為零的入射角，所以被反射的第一波長光信號61的行進方向不會是朝向原行進方向，而能夠經過準直元件23的準直作用射入第一光輸出端221，也就是說，將反射元件25傾斜一特定角度，使得第一波長光信號61能夠被全反射至第一光輸出端221。
在本發明的另一實施例中，波長為λ2～λn的多波長光信號61′還射入另一波長分割復用器，如圖3所示，多波長光信號61′經由第二光輸入端11′射入，如前所述，經過準直元件23′的準直、濾波器24′的濾光、及反射元件25′的反射，波長為λ2的第二波長光信號62會被準直射入第三光輸出端221′，而波長為λ3～λn的多波長光信號62′可被準直射入第四光輸出端222′。以此類推，利用n個本實施例的波長分割復用器就可以組成能夠將多波長光信號60中的各波長(λ1～λn)分別輸出的高密度波長分割復用器。
為使本發明的內容更容易理解，以下將舉一實例，說明依據本發明較佳實施例的波長分割方法的流程。
參照圖4所示，在本發明較佳實施例的波長分割方法3中，步驟31先接收多波長光信號，如前述的λ1～λn的多波長光信號60。
然后在步驟32中，透射第一波長光信號并反射其他波長光信號，以便將第一波長光信號從多波長光信號中分離出來，在本實施例中，是利用將第一波長光信號透射并將其他波長的光信號反射，來完成第一波長光信號的分離。例如利用特定的窄帶濾波器讓波長為λ1的第一波長光信號61透射，并反射波長為λ2～λn的多波長光信號61′。
最后，在步驟33中，第一波長光信號會被反射。而經由前述準直元件23的準直可以將第一波長光信號61射至第一光輸出端221，以及將波長為λ1～λn的多波長光信號61′射至第二光輸出端222。
綜上所述，本發明只使用一個準直元件所以能夠降低波長分割復用器的制造成本，以及組裝波長分割復用器所需調整的自由度，以利波長分割復用器的自動化量產。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。例如，上述的濾波器可以是高通濾波器(High-pass filter)或是低通濾波器(Low-pass filter)。因此，任何未脫離本發明的精神和范疇，而對其進行的等效修改或變更，均應包含于本發明的權利要求書中。
權利要求
1.一種波長分割復用器，其特征在于，包括一個接收一多波長光信號的光輸入端；一個第一光輸出端；一個第二光輸出端；一個濾波器，該濾波器將該多波長光信號中的一第二波長光信號反射至該第二光輸出端，并透射該多波長光信號中的一第一波長光信號；一個用以反射該第一波長光信號的反射元件，該第一波長光信號透過該濾波器射至該第一光輸出端；以及一個用以準直該多波長光信號、該第一波長光信號和該第二波長光信號的準直元件。
2.如權利要求1所述的波長分割復用器，其特征在于該準直元件是一個透鏡或一個準直器。
3.如權利要求1所述的波長分割復用器，其特征在于該濾波器是一個窄帶濾波器。
4.如權利要求1所述的波長分割復用器，其特征在于該反射元件為一個反射鏡。
5.一種波長分割復用器，其特征在于，包括一個接收一多波長光信號的光輸入端；一個第一光輸出端；一個第二光輸出端；一個將該多波長光信號中的一第二波長光信號反射至該第二光輸出端，并透射該多波長光信號中的一第一波長光信號的濾波器；以及一個反射該第一波長光信號的反射元件，該第一波長光信號透過該濾波器射至該第一光輸出端。
6.如權利要求5所述的波長分割復用器，其特征在于還包括一個準直該多波長光信號的準直元件，該第一波長光信號以及該第二波長光信號。
7.如權利要求6所述的波長分割復用器，其特征在于該準直元件是一個透鏡或一個準直器。
8.如權利要求1所述的波長分割復用器，其特征在于該濾波器是一個窄帶濾波器。
9.如權利要求1所述的波長分割復用器，其特征在于該反射元件是一個反射鏡。
10.一種波長分割方法，其特征在于，包括接收一多波長光信號，該多波長光信號包含一第一波長光信號和一第二波長光信號；用一個準直元件準直該多波長光信號；用一個濾波器透射該第一波長光信號至一個反射元件，并反射該第二波長光信號至該準直元件，該準直元件準直該第二波長光信號至一個第二光輸出端；以及用該反射元件反射該第一波長光信號至該準直元件，該準直元件準直該第一波長光信號至一個第一個光輸出端。
11.如權利要求10所述的波長分割方法，其特征在于該反射元件是一個反射鏡。
12.如權利要求10所述的波長分割方法，其特征在于該準直元件是一個透鏡或一個準直器。
13.如權利要求10所述的波長分割方法，其特征在于該濾波器是一個窄帶濾波器。
14.如權利要求10所述的波長分割方法，其特征在于包括將該濾波器傾斜一特定角度，使得該第二波長光信號反射聚焦至該第二光輸出端。
15.如權利要求10所述的波長分割方法，其特征在于包括將該反射元件傾斜一特定角度，使得該第二波長光信號全反射至該第一光輸出端。
全文摘要
本發明提供一種波長分割復用器，它包括一個光輸入端、一個第一光輸出端、一個第二光輸出端、一個準直元件、一個濾波器和一個反射元件。在本發明中，光輸入端接收一個多波長光信號，濾波器透射多個波長光信號中的一個第一波長光信號，并反射多波長光信號中的一個第二波長光信號至第二光輸出端，第一波長光信號再被反射元件反射，經過濾波器至第一光輸出端，準直元件是準直多個波長光信號、第一波長光信號和第二波長光信號。本發明還提供一種分離多波長光信號的方法。
文檔編號H04B10/02GK1420641SQ01138590
公開日2003年5月28日 申請日期2001年11月19日 優先權日2001年11月19日
發明者陳煌坤, 張世杰 申請人:臺達電子工業股份有限公司