CN213581439U - 波分复用结构 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种波分复用结构，包括：第一反射面；第二反射面；第一滤光片；第二滤光片；预处理装置；入射第一反射面的光形成C形或近似C形的第一段C形光路并入射第一滤光片，且第二反射面反射的光会与入射进入第一反射面的入射光形成异面直线；入射预处理装置的光形成预处理光路并入射第一滤光片，且在预处理光路中与第一段C形光路中光从第二反射面入射第一滤光片的光路重合；第一滤光片反射的光，通过第二反射面反射、第一反射面反射后，形成第二段C形光路并入射第二滤光片。利用预处理装置、两个反射面和滤光片组成的特定空间光路实现对光束的合分波效果，体积小，插入损耗低，降低成本，公共端能与其他各端口分布在同侧或异侧。

Description

波分复用结构

技术领域

本申请涉及光学技术领域，尤其涉及波分复用结构。

背景技术

在光通信领域，光波分复用(WDM)技术的功能就是在发送端将不同波长的光信号复用进同一根光纤传输，在接收端再将不同波长的光信号重新分离出来，从而在光传输过程中节约和充分利用光纤通信资源。光波分复用器作为光波分复用技术的核心器件一直是无可替代的。随着5G技术的发展，人们对通信数据传输容量的需求不断增加，波分复用系统的发展也在不断地推陈出新，从原有CWDM传输系统，到现在的CWDM、MWDM、LAN WDM、DWDM等各种波分复用系统同时并用共同发展，其核心器件波分复用器也必将在未来的一段时间里不断地向前发展。

波分复用器主要有介质膜光波分复用器、光纤拉锥光波分复用器和波导阵列光栅波分复用器。介质膜光波分复用器采用光学介质薄膜进行滤光实现合分光，通过多个滤光片级联实现多波长的合分光，这种波分复用器技术最为久远但目前仍然在广泛采用。光纤拉锥光波分复用器基于光波导耦合理论，将不同波长的光束从两根靠近的光纤中的一根耦合进另一根实现合分光。波导阵列光栅波分复用器利用集成光学技术让不同波长的光束在介质中分成多束相干光传输后合成加强或减弱实现合分光。由于拉锥波分复用器带宽无法做到很宽，而且拉锥波分复用器和波导阵列光栅波分复用器均存在温度稳定性问题，尤其是波导阵列光栅波分复用器温漂严重。所以到目前为止介质膜波分复用器仍然在实际应用中占有绝对优势。

在介质膜光波分复用器中，通常有三种形式的波分复用器，第一种是普通三端口的波分复用器，每个波分复用器分出某一特定波长，多波长波分复用采用级联方式；第二种是采用多个介质膜片按照光路顺序空间排列，然后依次分出或者合入各个波长；第三种方式是在玻璃砖一侧贴各个波长的介质膜片，通过光路在玻璃砖中折返通过介质膜片合分波，即Z-BLOCK方案。随着应用需求的不断发展更新，对波分复用器的小型化要求越来越高，甚至要求能够集成到其他器件或者小型设备中。上述三种介质膜光波分复用器中，第一种体积大，单一通道成本高，插入损耗也比较高；第二种，体积比第二种小但是仍然比较大；第三种方案原材料成本较高，工艺复杂。

发明内容

本申请的目的在于提供波分复用结构，解决现有技术的三种介质膜光波分复用器存在体积大、成本高、插入损耗高或者工艺复杂的问题。

本申请的目的采用以下技术方案实现：

本申请提供了一种波分复用结构，包括：第一反射面；第二反射面；所述第一反射面所在的平面和所述第二反射面所在的平面相交；第一滤光片，用于对入射所述第一滤光片的光进行部分透射、部分反射；其中，所述第一滤光片透射的光是第一波长的光；第二滤光片，用于对入射所述第二滤光片的光进行部分透射、部分反射；其中，所述第二滤光片透射的光是第二波长的光；预处理装置，所述预处理装置设置于所述第二反射面远离所述第一滤光片的一侧，所述预处理装置用于控制所述预处理装置输入、输出的光的方向；入射所述第一反射面的光，依次通过所述第一反射面反射、所述第二反射面反射后，形成C形或近似C形的第一段C形光路并入射所述第一滤光片，且在所述第一段C形光路中，入射所述第一反射面的光和所述第二反射面反射的光形成异面直线；入射所述预处理装置的光，依次通过所述预处理装置、所述第二反射面后，形成预处理光路并入射所述第一滤光片，且在所述预处理光路中光从所述第二反射面入射所述第一滤光片的光路，与所述第一段C形光路中光从所述第二反射面入射所述第一滤光片的光路重合；所述第一滤光片反射的光，依次通过所述第二反射面反射、所述第一反射面反射后，形成C形或近似C形的第二段C形光路并入射所述第二滤光片。该技术方案的有益效果在于，利用预处理装置、两个反射面和滤光片组成的特定空间光路实现对光束的分波效果，而由于光路可逆，也可实现光束的合波效果。入射进入第一反射面的光，通过第一反射面、第二反射面的两次反射后，通过第一滤光片透射出第一滤光片的透射波长的光，两次反射形成C形或近似C形的第一段C形光路，第二反射面反射的光会与入射进入第一反射面的入射光形成异面直线。同时第一滤光片将其反射波长的光反射回第二反射面，此时入射第二反射面的光的传输方式与原入射光在第一段C形光路中传输的方式相似，经过两个反射面的两次反射后入射第二滤波片，再从第二滤光片透射出第二滤光片的透射波长的光，同时第二滤光片将其反射波长的光反射，实现对原入射光的分波效果，其中两个反射面的两次反射形成C形或近似C形的第二段C形光路。由于光路可逆，将第一波长的光通过第一滤光片沿第一段C形光路的反方向输入、将第二波长的光通过第二滤光片沿第二段C形光路的反方向输入，则这两个波长的光将从原入射光的输入位置合成输出，实现对光的合波复用效果。相对于3端口波分复用器件，该波分复用结构的高集成度存在显著的体积小、插入损耗低和应用广泛的优势；对于两个反射面不需处理，光线入射或者出射的区域仅需设置两个滤光片即可，对于常规应用，核心材料不需要分区镀膜，解决了核心器件需要分区镀膜等材料加工工艺复杂的问题，减省了材料的加工难度和工艺要求，从而降低成本；另外，通过两个反射面两次反射形成C形或近似C形的光路，其特定的光路能够直接适应在入射光同侧出光应用环境下的出光要求，解决了现有的Z-BLOCK方案中公共端不能与其他各端口分布在同一侧的问题。该波分复用结构还利用预处理装置实现入射光同侧出光以外的应用环境下的出光要求，由于预处理光路中光入射第一滤光片的光路和第一段C形光路中光入射第一滤光片的光路重合，因此能够对入射预处理装置的光进行分波，以及对不同波长的光进行合波并从预处理装置出光，由此可以根据实际应用中的需求使得公共端与其他各端口分布在同侧或者异侧。

在一些可选的实施方式中，所述预处理装置包括棱镜，且所述棱镜与所述第二段C形光路不相交。该技术方案的有益效果在于，棱镜工艺成熟，应用广泛，在实际应用中用户可以选择合适的棱镜改变入射光的方向，满足使用中的需求。

在一些可选的实施方式中，所述棱镜和所述第二反射面的折射率相同，所述棱镜的第一侧面和所述第二反射面贴合在一起。该技术方案的有益效果在于，当棱镜和第二反射面的折射率相同时，光从棱镜入射第二反射面不会发生反射和偏折，便于用户调整光入射棱镜的方向。

在一些可选的实施方式中，所述预处理装置还包括衰减器，所述衰减器设置于所述棱镜和所述第二反射面之间，所述衰减器用于控制所述衰减器输出的光的光照强度。该技术方案的有益效果在于，利用衰减器控制入射第二反射面的光的光照强度。

在一些可选的实施方式中，所述衰减器包括第一偏光片、第二偏光片以及设置于所述第一偏光片和所述第二偏光片之间的液晶材料。该技术方案的有益效果在于，使用两个偏光片和液晶材料实现衰减功能，工艺成熟，容易实现。

在一些可选的实施方式中，所述衰减器使用电吸收材料实现光的衰减功能。该技术方案的有益效果在于，利用电吸收材料的特殊性质实现光的衰减功能。

在一些可选的实施方式中，所述衰减器用于提供光开关功能。该技术方案的有益效果在于，当衰减器使光被衰减的比例达到或者接近100％时，可以视为关断了预处理光路。

在一些可选的实施方式中，所述预处理装置还包括可转换光学装置，所述可转换光学装置设置于所述棱镜和所述第二反射面之间，所述可转换光学装置在反射状态和透射状态之间转换以提供光开关功能，使所述预处理光路的光或者所述第一段C形光路的光入射所述第一滤光片。该技术方案的有益效果在于，通过可转换光学装置在反射状态和透射状态之间转换实现1×2光开关功能，透射状态时预处理光路的光透射通过第二反射面并输出至第一滤光片，反射状态时第一段C形光路的光在第二反射面发生反射并输出至第一滤光片。

在一些可选的实施方式中，所述预处理装置还包括变折射率装置，所述变折射率装置设置于所述棱镜和所述第二反射面之间，所述变折射率装置采用变折射率材料提供光开关功能，以使所述预处理光路的光或者所述第一段C形光路的光入射所述第一滤光片。该技术方案的有益效果在于，通过变折射率材料的折射率的变化，使得预处理光路中的光在入射第二反射面之前发生全反射而不会入射第一滤光片，或者使得第一段C形光路中第一反射面反射的光直接穿过第二反射面射出而无法反射至第一滤光片，从而实现1×2光开关功能，使得预处理光路的光或者第一段C形光路的光入射第一滤光片。

在一些可选的实施方式中，所述预处理装置还包括光电探测器，以及镀在所述棱镜的第二侧面上的分光膜，所述分光膜用于将入射所述分光膜的光分为第一部分和第二部分，所述第一部分输出至第一滤光片，所述第二部分作为所述光电探测器的输入源。该技术方案的有益效果在于，利用分光膜进行分光，以检测入射分光膜的光的参数。

在一些可选的实施方式中，所述波分复用结构还包括第三滤光片至第N滤光片，N是大于2的整数；当N是奇数时：第2P-1滤光片反射的光，依次通过所述第二反射面反射、所述第一反射面反射后，形成C形或近似C形的第2P段C形光路并入射第2P滤光片；P是正整数，且2P+1≤N；所述第2P滤光片用于对入射所述第2P滤光片的光进行部分透射、部分反射；其中，所述第2P滤光片透射的光是第2P波长的光；所述第2P滤光片反射的光，依次通过所述第一反射面反射、所述第二反射面反射后，形成C形或近似C形的第2P+1段C形光路并入射第2P+1滤光片；所述第2P+1滤光片用于对入射所述第2P+1滤光片的光进行部分透射、部分反射；其中，所述第2P+1滤光片透射的光是第2P+1波长的光；当N是偶数时：第2Q滤光片反射的光，依次通过所述第一反射面反射、所述第二反射面反射后，形成C形或近似C形的第2Q+1段C形光路并入射第2Q+1滤光片；Q是正整数，且2Q+2≤N；所述第2Q+1滤光片用于对入射所述第2Q+1滤光片的光进行部分透射、部分反射；其中，所述第2Q+1滤光片透射的光是第2Q+1波长的光；所述第2Q+1滤光片反射的光，依次通过所述第二反射面反射、所述第一反射面反射后，形成C形或近似C形的第2Q+2段C形光路并入射第2Q+2滤光片；所述第2Q+2滤光片用于对入射所述第2Q+2滤光片的光进行部分透射、部分反射；其中，所述第2Q+2滤光片透射的光是第2Q+2波长的光。该技术方案的有益效果在于，增加更多滤光片，使原入射光通过某一滤光片的反射再次入射两个反射面中的一个，通过两个反射面两次反射后再入射下一滤光片，逐次实现将原入射光的不同波长逐一透射分出，实现对光的分波效果。由于光路可逆，将各个波长的光分别从其对应的滤光片沿透射波长光路的反方向输入，则这些波长将从原入射光的输入位置合成输出，实现对光的合波复用效果。其中，第一滤光片、第三滤光片、第五滤光片等编号是奇数位的滤光片反射的光通过第二反射面、第一反射面两次反射后分别入射第二滤光片、第四滤光片、第六滤光片等编号是偶数位的滤光片，并且第二滤光片、第四滤光片、第六滤光片等编号是偶数位的滤光片反射的光通过第一反射面、第二反射面两次反射后分别入射第三滤光片、第五滤光片、第七滤光片等编号是奇数位的滤光片。

在一些可选的实施方式中，所述第一反射面和所述第二反射面相互垂直；当N是奇数时，所述第一滤光片、所述第三滤光片至所述第N滤光片的中心依次连接形成第一连线，所述第二滤光片、所述第四滤光片至第N-1滤光片的中心依次连接形成第二连线，且所述第一连线与所述第二连线是相互平行的两条直线；当N是偶数时，所述第一滤光片、所述第三滤光片至所述第N-1滤光片的中心依次连接形成第三连线，所述第二滤光片、所述第四滤光片至所述第N滤光片的中心依次连接形成第四连线，且所述第三连线与所述第四连线是相互平行的两条直线。该技术方案的有益效果在于，光的输入输出端口排列既可以实现线阵列排列集成也可以实现面阵列排列集成，其端口密集紧凑程度高于现有的Z-BLOCK方案。例如可以将全部奇数滤光片改成全反射膜片，或者将全部偶数滤光片改成全反射膜片，则实现输出端口线阵列排列集成。

在一些可选的实施方式中，所述波分复用结构还包括第一透射面；入射所述第一透射面的光，依次通过所述第一透射面透射、所述第一反射面反射、所述第二反射面反射后，入射所述第一滤光片。该技术方案的有益效果在于，可以根据实际应用中的需求，在原入射光入射第一反射面之前通过第一透射面透射。

在一些可选的实施方式中，所述波分复用结构还包括第二透射面；所述第一滤光片设置于所述第二透射面远离所述第二反射面的一侧；入射所述第一反射面的光，依次通过所述第一反射面反射、所述第二反射面反射、所述第二透射面透射后，入射所述第一滤光片。该技术方案的有益效果在于，可以根据实际应用中的需求，在光入射第一滤光片之前通过第二透射面透射。

在一些可选的实施方式中，所述波分复用结构还包括第三透射面；所述第一滤光片设置于所述第三透射面远离所述第二反射面的一侧；入射所述第三透射面的光，依次通过所述第三透射面透射、所述第一反射面反射、所述第二反射面反射、所述第三透射面透射后，入射所述第一滤光片。该技术方案的有益效果在于，可以根据实际应用中的需求，在原入射光入射第一反射面之前通过第三透射面透射，在光入射第一滤光片之前通过第三透射面透射。

在一些可选的实施方式中，所述第一反射面、所述第二反射面和所述第三透射面是一个三棱镜中的三个侧面；其中，所述三棱镜的三个侧棱相互平行。该技术方案的有益效果在于，使用一个包含第一反射面、第二反射面和第三透射面的三棱镜来提供光的波分复用功能，采用创新的三棱镜光路结构实现现有技术的波分复用器合分光光路的折返传输。

在一些可选的实施方式中，所述第一反射面和所述第二反射面相互垂直。该技术方案的有益效果在于，当两个反射面相互垂直时，入射第一反射面的光和第二反射面反射的光相互平行，便于将多个滤光片以贴片形式设置在第三透镜面上。

在一些可选的实施方式中，所述三棱镜在垂直于侧棱的方向的截面是等腰直角三角形。该技术方案的有益效果在于，利用等腰直角三棱镜和介质膜滤光片组成的特定空间光路实现对光束的合分波效果。

在一些可选的实施方式中，以垂直于侧棱的平面为第一平面，入射所述第一反射面的光不与侧棱相互平行，且入射所述第一反射面的光在所述第一平面上的投影与所述第一反射面之间形成的锐角是45°。该技术方案的有益效果在于，当入射第一反射面的光在第一平面上的投影与第一反射面之间形成的锐角是45°时，入射第一反射面的光在第一反射面的入射角和第一反射面反射的光在第二反射面的入射角都是45°，在实际应用中有利于实现光的全反射。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请进一步说明。

图1是本申请实施例提供的一种波分复用结构的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种波分复用结构的侧视图；

图3是本申请实施例提供的一种入射光同侧出光的波分复用结构的侧视图；

图4是本申请实施例提供的一种入射光同侧出光的波分复用结构的侧视图；

图5是本申请实施例提供的一种入射光同侧出光的波分复用结构的侧视图；

图6是本申请实施例提供的一种入射光同侧出光的波分复用结构的侧视图；

图7是本申请实施例提供的一种波分复用结构的光路示意图；

图8是本申请实施例提供的一种波分复用结构的入射光和出射光的示意图；

图9是本申请实施例提供的一种入射光同侧出光的波分复用结构的侧视图；

图10是本申请实施例提供的一种入射光同侧出光的波分复用结构的侧视图；

图11是本申请实施例提供的一种入射光同侧出光的波分复用结构的侧视图；

图12是本申请实施例提供的一种入射光同侧出光的波分复用结构的侧视图；

图13是本申请实施例提供的一种入射光同侧出光的波分复用结构的侧视图；

图14是本申请实施例提供的一种入射光同侧出光的波分复用结构的侧视图；

图15是本申请实施例提供的一种波分复用结构的结构示意图；

图16是本申请实施例提供的一种波分复用结构的侧视图；

图17是本申请实施例提供的一种入射光同侧出光的波分复用结构的侧视图；

图18是本申请实施例提供的一种带衰减功能的波分复用结构的侧视图；

图19是本申请实施例提供的一种衰减器的侧视图；

图20是本申请实施例提供的一种带光开关的波分复用结构的侧视图；

图21是本申请实施例提供的一种带光开关的波分复用结构的侧视图；

图22是本申请实施例提供的一种具有分光检测功能的波分复用结构的侧视图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

参见图1和图2，本申请实施例提供了一种波分复用结构，该波分复用结构包括第一反射面301、第二反射面302、第一滤光片401、第二滤光片402和预处理装置(图1中未示出)。

第一反射面301用于对入射第一反射面301的光进行反射，第二反射面302用于对入射第二反射面302的光进行反射。第一反射面301可以是反射镜，优选是全反射镜。第二反射面302可以是反射镜，优选是全反射镜。

所述第一反射面301所在的平面和所述第二反射面302所在的平面相交。也就是说，第一反射面301和第二反射面302并不相互平行，第一反射面301和第二反射面302可以相交并形成交线如图3至图5所示，也可以处于不相交的状态如图6所示。

第一反射面301和第二反射面302形成的夹角可以是锐角，如图3所示；第一反射面301和第二反射面302形成的夹角可以是直角，如图4所示；第一反射面301和第二反射面302形成的夹角可以是钝角，如图5所示。

所述第一反射面301和所述第二反射面302形成的夹角优选是直角，此时第一反射面301和第二反射面302相互垂直，如图4所示。当两个反射面相互垂直时，垂直于两个反射面所在平面的交线且入射第一反射面301的光和第二反射面302反射的光相互平行。

第一滤光片401用于对入射所述第一滤光片401的光进行部分透射、部分反射；其中，所述第一滤光片401透射的光是第一波长的光。部分透射、部分反射是指一部分透射、一部分反射，或者一部分透射、其余部分反射。

第二滤光片402用于对入射所述第二滤光片402的光进行部分透射、部分反射；其中，所述第二滤光片402透射的光是第二波长的光。

预处理装置设置于所述第二反射面302远离所述第一滤光片401的一侧，所述预处理装置用于控制所述预处理装置输入、输出的光的方向。

参见图3至图6，入射所述第一反射面301的光，依次通过所述第一反射面301反射、所述第二反射面302反射后，形成C形或近似C形的第一段C形光路并入射所述第一滤光片401，且在所述第一段C形光路中，入射所述第一反射面301的光和所述第二反射面302反射的光形成异面直线，如图7所示。入射进入第一反射面301的光，通过第一反射面301、第二反射面302的两次反射后，入射第一滤光片401，通过第一滤光片401透射出第一滤光片401的透射波长的光，即第一波长的光。

参见图2，入射所述预处理装置的光，依次通过所述预处理装置、所述第二反射面302后，形成预处理光路并入射所述第一滤光片401，且在所述预处理光路中光从所述第二反射面302入射所述第一滤光片401的光路，与所述第一段C形光路中光从所述第二反射面302入射所述第一滤光片401的光路重合。其中，预处理装置例如可以包括图2中的棱镜100。下文首先介绍第一反射面301、第二反射面302和至少一个滤光片形成的结构，关于预处理装置的部分将在后文中进行介绍。

继续参见图7，所述第一滤光片401反射的光，依次通过所述第二反射面302反射、所述第一反射面301反射后，形成C形或近似C形的第二段C形光路并入射所述第二滤光片402。第一滤光片401将其反射波长的光反射回第二反射面302，此时入射第二反射面302的光的传输方式与原入射光在第一段C形光路中传输的方式相似，经过两个反射面的两次反射后入射第二滤波片402，再从第二滤光片402透射出第二滤光片402的透射波长的光，同时第二滤光片402将其反射波长的光反射，实现对原入射光的分波效果，其中两个反射面的两次反射形成C形或近似C形的第二段C形光路。

由此，利用两个反射面和滤光片组成的特定空间光路实现对光束的分波效果，而由于光路可逆，也可实现光束的合波效果。具体而言，将第一波长的光通过第一滤光片401沿第一段C形光路的反方向输入、将第二波长的光通过第二滤光片402沿第二段C形光路的反方向输入，则这两个波长的光将从原入射光的输入位置合成输出，实现对光的合波复用效果。

相对于3端口波分复用器件，该波分复用结构的高集成度存在显著的体积小、插入损耗低和应用广泛的优势；对于两个反射面不需处理，光线入射或者出射的区域仅需设置两个滤光片即可，对于常规应用，核心材料不需要分区镀膜，解决了核心器件需要分区镀膜等材料加工工艺复杂的问题，减省了材料的加工难度和工艺要求，从而降低成本；另外，通过两个反射面两次反射形成C形或近似C形的光路，其特定的光路能够直接适应在入射光同侧出光应用环境下的出光要求，解决了现有的Z-BLOCK方案中公共端不能与其他各端口分布在同一侧的问题。

在一些可选的实施方式中，所述波分复用结构还可以包括第三滤光片403至第N滤光片，N是大于2的整数。也就是说，N的取值可以是3、4、6、10、11或者其他大于2的整数。下面对N是奇数和偶数的情况分开讨论。

第一种情况，当N是奇数时：

第2P-1滤光片反射的光，依次通过所述第二反射面302反射、所述第一反射面301反射后，形成C形或近似C形的第2P段C形光路并入射第2P滤光片；P是正整数，且2P+1≤N；

所述第2P滤光片用于对入射所述第2P滤光片的光进行部分透射、部分反射；其中，所述第2P滤光片透射的光是第2P波长的光；所述第2P滤光片反射的光，依次通过所述第一反射面301反射、所述第二反射面302反射后，形成C形或近似C形的第2P+1段C形光路并入射第2P+1滤光片；

所述第2P+1滤光片用于对入射所述第2P+1滤光片的光进行部分透射、部分反射；其中，所述第2P+1滤光片透射的光是第2P+1波长的光。

N例如是3，此时P的取值只有1，则上述方案即：

第一滤光片401反射的光，通过第二反射面302反射、第一反射面301反射后，形成C形或近似C形的第二段C形光路并入射第二滤光片402；

第二滤光片402用于对入射第二滤光片402的光进行部分透射、部分反射；其中，第二滤光片402透射的光是第二波长的光；第二滤光片402反射的光，通过第一反射面301反射、第二反射面302反射后，形成C形或近似C形的第三段C形光路并入射第三滤光片403；

第三滤光片403用于对入射第三滤光片403的光进行部分透射、部分反射；其中，第三滤光片403透射的光是第三波长的光。

N例如是7，此时P的取值可以是1、2和3，则上述方案即：

第一滤光片401反射的光，通过第二反射面302反射、第一反射面301反射后，形成C形或近似C形的第二段C形光路并入射第二滤光片402；

第二滤光片402用于对入射第二滤光片402的光进行部分透射、部分反射；其中，第二滤光片402透射的光是第二波长的光；第二滤光片402反射的光，通过第一反射面301反射、第二反射面302反射后，形成C形或近似C形的第三段C形光路并入射第三滤光片403；

第三滤光片403用于对入射第三滤光片403的光进行部分透射、部分反射；其中，第三滤光片403透射的光是第三波长的光；第三滤光片403反射的光，通过第二反射面302反射、第一反射面301反射后，形成C形或近似C形的第四段C形光路并入射第四滤光片404；

第四滤光片404用于对入射第四滤光片404的光进行部分透射、部分反射；其中，第四滤光片404透射的光是第四波长的光；第四滤光片404反射的光，通过第一反射面301反射、第二反射面302反射后，形成C形或近似C形的第五段C形光路并入射第五滤光片405；

第五滤光片405用于对入射第五滤光片405的光进行部分透射、部分反射；其中，第五滤光片405透射的光是第五波长的光；第五滤光片405反射的光，通过第二反射面302反射、第一反射面301反射后，形成C形或近似C形的第六段C形光路并入射第六滤光片406；

第六滤光片406用于对入射第六滤光片406的光进行部分透射、部分反射；其中，第六滤光片406透射的光是第六波长的光；第六滤光片406反射的光，通过第一反射面301反射、第二反射面302反射后，形成C形或近似C形的第七段C形光路并入射第七滤光片(未示出)；

第七滤光片用于对入射第七滤光片的光进行部分透射、部分反射；其中，第七滤光片透射的光是第七波长的光。

第二种情况，当N是偶数时：

第2Q滤光片反射的光，依次通过所述第一反射面301反射、所述第二反射面302反射后，形成C形或近似C形的第2Q+1段C形光路并入射第2Q+1滤光片；Q是正整数，且2Q+2≤N；

所述第2Q+1滤光片用于对入射所述第2Q+1滤光片的光进行部分透射、部分反射；其中，所述第2Q+1滤光片透射的光是第2Q+1波长的光；所述第2Q+1滤光片反射的光，依次通过所述第二反射面302反射、所述第一反射面301反射后，形成C形或近似C形的第2Q+2段C形光路并入射第2Q+2滤光片；

所述第2Q+2滤光片用于对入射所述第2Q+2滤光片的光进行部分透射、部分反射；其中，所述第2Q+2滤光片透射的光是第2Q+2波长的光。

N例如是4，此时P的取值只有1，则上述方案即：

第二滤光片402反射的光，通过第一反射面301反射、第二反射面302反射后，形成C形或近似C形的第三段C形光路并入射第三滤光片403；

第三滤光片403用于对入射第三滤光片403的光进行部分透射、部分反射；其中，第三滤光片403透射的光是第三波长的光；第三滤光片403反射的光，通过第二反射面302反射、第一反射面301反射后，形成C形或近似C形的第四段C形光路并入射第四滤光片404；

第四滤光片404用于对入射第四滤光片404的光进行部分透射、部分反射；其中，第四滤光片404透射的光是第四波长的光。

N例如是6，此时P的取值可以是1和2，则上述方案即：

第二滤光片402反射的光，通过第一反射面301反射、第二反射面302反射后，形成C形或近似C形的第三段C形光路并入射第三滤光片403；

第三滤光片403用于对入射第三滤光片403的光进行部分透射、部分反射；其中，第三滤光片403透射的光是第三波长的光；第三滤光片403反射的光，通过第二反射面302反射、第一反射面301反射后，形成C形或近似C形的第四段C形光路并入射第四滤光片404；

第四滤光片404用于对入射第四滤光片404的光进行部分透射、部分反射；其中，第四滤光片404透射的光是第四波长的光；第四滤光片404反射的光，通过第一反射面301反射、第二反射面302反射后，形成C形或近似C形的第五段C形光路并入射第五滤光片405；

第五滤光片405用于对入射第五滤光片405的光进行部分透射、部分反射；其中，第五滤光片405透射的光是第五波长的光；第五滤光片405反射的光，通过第二反射面302反射、第一反射面301反射后，形成C形或近似C形的第六段C形光路并入射第六滤光片406；

第六滤光片406用于对入射第六滤光片406的光进行部分透射、部分反射；其中，第六滤光片406透射的光是第六波长的光。

由此，增加更多滤光片，使原入射光通过某一滤光片的反射再次入射两个反射面中的一个，通过两个反射面两次反射后再入射下一滤光片，逐次实现将原入射光的不同波长逐一透射分出，实现对光的分波效果。由于光路可逆，将各个波长的光分别从其对应的滤光片沿透射波长光路的反方向输入，则这些波长将从原入射光的输入位置合成输出，实现对光的合波复用效果。示例性地参见图7，第一滤光片401、第三滤光片403、第五滤光片405等编号是奇数位的滤光片反射的光通过第二反射面302、第一反射面301两次反射后分别入射第二滤光片402、第四滤光片404、第六滤光片406等编号是偶数位的滤光片，并且第二滤光片402、第四滤光片404等编号是偶数位的滤光片反射的光通过第一反射面301、第二反射面302两次反射后分别入射第三滤光片403、第五滤光片405等编号是奇数位的滤光片。

在一些可选的实施方式中，所述第一反射面301和所述第二反射面302可以相互垂直；当N是奇数时，所述第一滤光片401、所述第三滤光片403至所述第N滤光片的中心依次连接形成第一连线，所述第二滤光片402、所述第四滤光片404至第N-1滤光片的中心依次连接形成第二连线，且所述第一连线与所述第二连线是相互平行的两条直线；当N是偶数时，所述第一滤光片401、所述第三滤光片403至所述第N-1滤光片的中心依次连接形成第三连线，所述第二滤光片402、所述第四滤光片404至所述第N滤光片的中心依次连接形成第四连线，且所述第三连线与所述第四连线是相互平行的两条直线。由此，光的输入输出端口排列既可以实现线阵列排列集成也可以实现面阵列排列集成，其端口密集紧凑程度高于现有的Z-BLOCK方案。示例性地参见图8，N是6，偶数，第一滤光片401、第三滤光片403、第五滤光片405的中心依次连接形成第三连线801，第二滤光片402、第四滤光片404、第六滤光片406的中心依次连接形成第四连线802，第三连线801与第四连线802是相互平行的两条直线。在具体实施中，可以将全部奇数滤光片(即形成第一连线或者第三连线的滤光片)改成全反射膜片，或者将全部偶数滤光片(即形成第二连线或者第四连线的滤光片)改成全反射膜片，则实现输出端口线阵列排列集成。在一些可选的实施方式中，参见图9，所述波分复用结构还可以包括第一透射面501；入射所述第一透射面501的光，依次通过所述第一透射面501透射、所述第一反射面301反射、所述第二反射面302反射后，入射所述第一滤光片401。由此，可以根据实际应用中的需求，在原入射光入射第一反射面301之前通过第一透射面501透射。

在一些可选的实施方式中，参见图10，所述波分复用结构还可以包括第二透射面502；所述第一滤光片401设置于所述第二透射面502远离所述第二反射面302的一侧；入射所述第一反射面301的光，依次通过所述第一反射面301反射、所述第二反射面302反射、所述第二透射面502透射后，入射所述第一滤光片401。由此，可以根据实际应用中的需求，在光入射第一滤光片401之前通过第二透射面502透射。当波分复用结构中包含多个滤光片时，多个滤光片可以都设置于所述第二透射面502远离所述第二反射面302的一侧，在光入射每个滤光片之前通过第二透射面502透射。其中，优选是将多个滤光片以贴片形式设置在第二透射面502上。

在一些可选的实施方式中，参见图11，所述波分复用结构还可以包括第三透射面503；所述第一滤光片401设置于所述第三透射面503远离所述第二反射面302的一侧；入射所述第三透射面503的光，依次通过所述第三透射面503透射、所述第一反射面301反射、所述第二反射面302反射、所述第三透射面503透射后，入射所述第一滤光片401。由此，可以根据实际应用中的需求，在原入射光入射第一反射面301之前通过第三透射面503透射，在光入射第一滤光片401之前通过第三透射面503透射。当波分复用结构中包含多个滤光片时，多个滤光片可以都设置于所述第三透射面503远离所述第二反射面302的一侧，在原入射光入射第一反射面301之前通过第三透射面503透射，在光入射每个滤光片之前通过第三透射面503透射。其中，优选是将多个滤光片以贴片形式设置在第三透射面503上。

在一些可选的实施方式中，参见图12，所述第一反射面301、所述第二反射面302和所述第三透射面503可以是一个三棱镜中的三个侧面；其中，所述三棱镜的三个侧棱相互平行。由此，使用一个包含第一反射面301、第二反射面302和第三透射面503的三棱镜来提供光的波分复用功能，采用创新的三棱镜光路结构实现现有技术的波分复用器合分光光路的折返传输。其中，入射光入射到三棱镜的第三透射面503透射一次进入棱镜内部，在经两次反射后进入滤光片之前会经过第三透射面503再次透射。

在一些可选的实施方式中，参见图13，所述三棱镜在垂直于侧棱601的方向的截面可以是等腰直角三角形。由此，利用等腰直角三棱镜和滤光片组成的特定空间光路实现对光束的合分波效果。

在上述实施方式的一个实际应用中，参见图7、图8、图14和图15，以垂直于侧棱601的平面为第一平面701(当等腰直角三棱镜的顶面和底面都垂直于侧棱时，第一平面701可以是等腰直角三棱镜的顶面或者底面)，入射所述第一反射面301的光不与侧棱601相互平行，且入射所述第一反射面301的光在所述第一平面701上的投影与所述第一反射面301之间形成的锐角是45°。由此，当入射第一反射面301的光在第一平面701上的投影与第一反射面301之间形成的锐角是45°时，第一反射面301反射的光在第一平面701上的投影与第二反射面302之间形成的锐角也是45°，在实际应用中有利于实现光的全反射。在具体实施中，滤光片对入射到滤光片的光在入射角上是有一定要求的，在确定这个入射角之后，可以将第一反射面301和第二反射面302之间的夹角设置为合适角度，来配合滤光片的入射角要求。

参见图7和图8，入射光可以以异面平行于直角的平分面并与侧棱601成一定倾斜角的角度入射。其中，倾斜角可以是光通讯行业中常用的角度，例如是8°或者13.5°，但该倾斜角不能是90°，即入射光不能从垂直于第三透射面503的方向入射。由于入射光为倾斜入射，所以第一段C形光路中出射光会与入射光在沿三棱镜的侧棱601方向上存在一定长度的偏移，同时出射角与入射角大小相等且方向对称，且由于第一反射面301和第二反射面302相互垂直，因此所有滤光片透射出的出射光相互平行，这些出射光和原入射光在第一平面701的投影两两之间相互平行。

本申请实施例中的滤光片可以是介质膜滤光片。在一个实际应用中，第一滤光片401至第N滤光片都是介质膜滤光片。

本申请实施例中，该波分复用结构可扩展性极强，还可以根据实际应用中的需求，利用预处理装置实现入射光同侧出光以外的应用环境下的出光要求，预处理装置可以用于破坏第二反射面302发生的反射。由于预处理光路中光入射第一滤光片的光路和第一段C形光路中光入射第一滤光片的光路重合，因此能够对入射预处理装置的光进行分波，以及对不同波长的光进行合波并从预处理装置出光。预处理装置可以采用不同的结构来改变入射光的传输方向，从而灵活地满足在入射光同侧或异侧出光的要求。

在一些可选的实施方式中，所述预处理装置可以包括棱镜100，且所述棱镜100与所述第二段C形光路不相交。棱镜工艺成熟，应用广泛，在实际应用中用户可以选择合适的棱镜100改变入射光的方向，满足使用中的需求。所述预处理装置可以包括一个或多个棱镜100，棱镜100例如是三棱镜、四棱镜、五棱镜或者其他棱镜。当棱镜100是三棱镜时，其可以是直角三棱镜，优选是等腰直角三棱镜。需要注意的是，棱镜100只与第一段C形光路相交，以使预处理光路中的光从第一段C形光路与第二反射面302的交点处透射至第一滤光片401，棱镜100与第二段C形光路、第三段C形光路等除第一段C形光路以外的C形光路均不相交。由于棱镜100和第二反射面302分开设置，因此用户可以根据实际应用中的光路需求更换合适的棱镜。相比于在第二反射面302上贴增减反射率的膜层的方式，上述棱镜100取用方便，便于更换，工艺简单。

在一些可选的实施方式中，所述棱镜100和所述第二反射面302的折射率可以相同，所述棱镜100的第一侧面101和所述第二反射面302贴合在一起，如图2所示。当棱镜100和第二反射面302的折射率相同时，光从棱镜100入射第二反射面302不会发生反射，便于用户调整光入射棱镜100的方向，从而使光入射棱镜100后通过第二反射面302入射第一滤光片401。在具体实施中，棱镜100的第一侧面101和第二反射面302可以采用光胶吸附在一起，或者采用胶水贴合在一起，还可以通过固定装置将棱镜100和第二反射面302固定在一起。

在一个实际应用中，棱镜100可以是直角三棱镜，且直角三棱镜的非直角侧面作为第一侧面101与第二反射面302贴合在一起，如图2所示，光从出射光异侧入射预处理装置，入射后从棱镜100透射至第二反射面302。在另一个实际应用中，棱镜100的一个直角侧面作为第一侧面101与第二反射面302贴合在一起，如图16所示，此时光也是从出射光异侧入射预处理装置，入射后在棱镜100中经过一次反射后透射至第二反射面302。

在另一个实际应用中，本申请实施例还可以包括其他棱镜，以满足具体应用场景中入射光和出射光的光路需求。参见图17，预处理装置包括两个棱镜，通过棱镜组合实现在入射光同侧出光的功能。

在一些可选的实施方式中，参见图18，所述预处理装置还可以包括衰减器200，所述衰减器200设置于所述棱镜100和所述第二反射面302之间，所述衰减器200用于控制所述衰减器200输出的光的光照强度。由此，利用衰减器200控制入射第二反射面302的光的光照强度。

在一个实际应用中，参见图19，所述衰减器200可以包括第一偏光片201、第二偏光片202以及设置于所述第一偏光片201和所述第二偏光片202之间的液晶材料203。由此，使用两个偏光片和液晶材料实现衰减功能，工艺成熟，容易实现。

在另一个实际应用中，所述衰减器200可以使用电吸收材料实现光的衰减功能。电吸收材料是利用量子限制的斯塔克效应，人为制作出的一种性能独特的吸收材料。主要表现为吸收边陡峭，热稳定性良好，而且外加合适的反向电场时，激子吸收峰会明显的向长波方向移动，外电场取消后吸收光谱又能可逆的还原。这种材料是通过设计多量子阱结构的阱和垒的组分和厚度以及周期数来实现的，即通常所说的“能带工程”。由此，利用电吸收材料的特殊性质实现光的衰减功能。

在一些可选的实施方式中，所述衰减器200可以用于提供光开关功能。例如，当衰减器200使光被衰减的比例达到或者接近100％时，可以视为关断了预处理光路。

在一些可选的实施方式中，参见图20，所述预处理装置还可以包括可转换光学装置204，所述可转换光学装置204设置于所述棱镜100和所述第二反射面302之间，所述可转换光学装置204在反射状态和透射状态之间转换以提供光开关功能，使所述预处理光路的光或者所述第一段C形光路的光入射所述第一滤光片401。由此，通过可转换光学装置204在反射状态和透射状态之间转换实现1×2光开关功能，可转换光学装置204处于透射状态时预处理光路的光透射通过第二反射面302并输出至第一滤光片401，可转换光学装置204处于反射状态时第一段C形光路的光在第二反射面302发生反射并输出至第一滤光片401。在具体实施中，可转换光学装置204例如是专利CN1189224A公开的《可在反射和透射状态之间转换的光板》中的可转换光学装置。

在一些可选的实施方式中，参见图21，所述预处理装置还可以包括变折射率装置205，所述变折射率装置205设置于所述棱镜100和所述第二反射面302之间，所述变折射率装置205采用变折射率材料提供光开关功能，以使所述预处理光路的光或者所述第一段C形光路的光入射所述第一滤光片401。使变折射率材料的折射率低于棱镜100并继续降低，直到预处理光路中的光在入射第二反射面302之前发生全反射而不会入射第一滤光片401，或者使变折射率材料的折射率等于第二反射面302的折射率从而使第一段C形光路中第一反射面301反射的光直接穿过第二反射面302射出而无法反射至第一滤光片401，从而实现1×2光开关功能，使得预处理光路的光或者第一段C形光路的光入射第一滤光片401。需要注意的是，当变折射率材料的折射率高于第二反射面302的折射率时，第一段C形光路中第一反射面301反射的光会有少部分光线被第二反射面302反射，如果反射的光不足以影响光路被关断的使用需求，那存在少量反射光也是可以的，也就是说，第一段C形光路被关断的条件可以放宽至变折射率材料的折射率等于或高于第二反射面302的折射率，具体取决于光开关的关断技术指标要求。

在一些可选的实施方式中，参见图22，所述预处理装置还包括光电探测器206，以及镀在所述棱镜100的第二侧面102上的分光膜103，所述分光膜103用于将入射所述分光膜103的光分为第一部分和第二部分，所述第一部分输出至所述第二反射面302，所述第二部分作为所述光电探测器206的输入源。由此，利用分光膜103进行分光，以检测入射分光膜103的光的参数，例如是功率参数。其中，棱镜100的第二侧面102可以和第一侧面101相同。

本申请从使用目的上，效能上，进步及新颖性等观点进行阐述，其设置有的实用进步性，已符合专利法所强调的功能增进及使用要件，本申请以上的说明及附图，仅为本申请的较佳实施例而已，并非以此局限本申请，因此，凡一切与本申请构造，装置，特征等近似、雷同的，即凡依本申请专利申请范围所作的等同替换或修饰等，皆应属本申请的专利申请保护的范围之内。

Claims (19)

1.一种波分复用结构，其特征在于，包括：

第一反射面；

第二反射面；所述第一反射面所在的平面和所述第二反射面所在的平面相交；

第一滤光片，用于对入射所述第一滤光片的光进行部分透射、部分反射；其中，所述第一滤光片透射的光是第一波长的光；

第二滤光片，用于对入射所述第二滤光片的光进行部分透射、部分反射；其中，所述第二滤光片透射的光是第二波长的光；

预处理装置，所述预处理装置设置于所述第二反射面远离所述第一滤光片的一侧，所述预处理装置用于控制所述预处理装置输入、输出的光的方向；

入射所述第一反射面的光，依次通过所述第一反射面反射、所述第二反射面反射后，形成C形或近似C形的第一段C形光路并入射所述第一滤光片，且在所述第一段C形光路中，入射所述第一反射面的光和所述第二反射面反射的光形成异面直线；

入射所述预处理装置的光，依次通过所述预处理装置、所述第二反射面后，形成预处理光路并入射所述第一滤光片，且在所述预处理光路中光从所述第二反射面入射所述第一滤光片的光路，与所述第一段C形光路中光从所述第二反射面入射所述第一滤光片的光路重合；

所述第一滤光片反射的光，依次通过所述第二反射面反射、所述第一反射面反射后，形成C形或近似C形的第二段C形光路并入射所述第二滤光片。

2.根据权利要求1所述的波分复用结构，其特征在于，所述预处理装置包括棱镜，且所述棱镜与所述第二段C形光路不相交。

3.根据权利要求2所述的波分复用结构，其特征在于，所述棱镜和所述第二反射面的折射率相同，所述棱镜的第一侧面和所述第二反射面贴合在一起。

4.根据权利要求2所述的波分复用结构，其特征在于，所述预处理装置还包括衰减器，所述衰减器设置于所述棱镜和所述第二反射面之间，所述衰减器用于控制所述衰减器输出的光的光照强度。

5.根据权利要求4所述的波分复用结构，其特征在于，所述衰减器包括第一偏光片、第二偏光片以及设置于所述第一偏光片和所述第二偏光片之间的液晶材料。

6.根据权利要求4所述的波分复用结构，其特征在于，所述衰减器使用电吸收材料实现光的衰减功能。

7.根据权利要求4所述的波分复用结构，其特征在于，所述衰减器用于提供光开关功能。

8.根据权利要求2所述的波分复用结构，其特征在于，所述预处理装置还包括可转换光学装置，所述可转换光学装置设置于所述棱镜和所述第二反射面之间，所述可转换光学装置在反射状态和透射状态之间转换以提供光开关功能，使所述预处理光路的光或者所述第一段C形光路的光入射所述第一滤光片。

9.根据权利要求2所述的波分复用结构，其特征在于，所述预处理装置还包括变折射率装置，所述变折射率装置设置于所述棱镜和所述第二反射面之间，所述变折射率装置采用变折射率材料提供光开关功能，以使所述预处理光路的光或者所述第一段C形光路的光入射所述第一滤光片。

10.根据权利要求2所述的波分复用结构，其特征在于，所述预处理装置还包括光电探测器，以及镀在所述棱镜的第二侧面上的分光膜，所述分光膜用于将入射所述分光膜的光分为第一部分和第二部分，所述第一部分输出至所述第二反射面，所述第二部分作为所述光电探测器的输入源。

11.根据权利要求1所述的波分复用结构，其特征在于，所述波分复用结构还包括第三滤光片至第N滤光片，N是大于2的整数；

当N是奇数时：

第2P-1滤光片反射的光，依次通过所述第二反射面反射、所述第一反射面反射后，形成C形或近似C形的第2P段C形光路并入射第2P滤光片；P是正整数，且2P+1≤N；

所述第2P滤光片用于对入射所述第2P滤光片的光进行部分透射、部分反射；其中，所述第2P滤光片透射的光是第2P波长的光；

所述第2P滤光片反射的光，依次通过所述第一反射面反射、所述第二反射面反射后，形成C形或近似C形的第2P+1段C形光路并入射第2P+1滤光片；

所述第2P+1滤光片用于对入射所述第2P+1滤光片的光进行部分透射、部分反射；其中，所述第2P+1滤光片透射的光是第2P+1波长的光；

当N是偶数时：

第2Q滤光片反射的光，依次通过所述第一反射面反射、所述第二反射面反射后，形成C形或近似C形的第2Q+1段C形光路并入射第2Q+1滤光片；Q是正整数，且2Q+2≤N；

所述第2Q+1滤光片用于对入射所述第2Q+1滤光片的光进行部分透射、部分反射；其中，所述第2Q+1滤光片透射的光是第2Q+1波长的光；

所述第2Q+1滤光片反射的光，依次通过所述第二反射面反射、所述第一反射面反射后，形成C形或近似C形的第2Q+2段C形光路并入射第2Q+2滤光片；

所述第2Q+2滤光片用于对入射所述第2Q+2滤光片的光进行部分透射、部分反射；其中，所述第2Q+2滤光片透射的光是第2Q+2波长的光。

12.根据权利要求11所述的波分复用结构，其特征在于，所述第一反射面和所述第二反射面相互垂直；

当N是奇数时，所述第一滤光片、所述第三滤光片至所述第N滤光片的中心依次连接形成第一连线，所述第二滤光片、所述第四滤光片至第N-1滤光片的中心依次连接形成第二连线，且所述第一连线与所述第二连线是相互平行的两条直线；

当N是偶数时，所述第一滤光片、所述第三滤光片至所述第N-1滤光片的中心依次连接形成第三连线，所述第二滤光片、所述第四滤光片至所述第N滤光片的中心依次连接形成第四连线，且所述第三连线与所述第四连线是相互平行的两条直线。

13.根据权利要求1所述的波分复用结构，其特征在于，所述波分复用结构还包括第一透射面；

入射所述第一透射面的光，依次通过所述第一透射面透射、所述第一反射面反射、所述第二反射面反射后，入射所述第一滤光片。

14.根据权利要求1所述的波分复用结构，其特征在于，所述波分复用结构还包括第二透射面；

所述第一滤光片设置于所述第二透射面远离所述第二反射面的一侧；

入射所述第一反射面的光，依次通过所述第一反射面反射、所述第二反射面反射、所述第二透射面透射后，入射所述第一滤光片。

15.根据权利要求1所述的波分复用结构，其特征在于，所述波分复用结构还包括第三透射面；

所述第一滤光片设置于所述第三透射面远离所述第二反射面的一侧；

入射所述第三透射面的光，依次通过所述第三透射面透射、所述第一反射面反射、所述第二反射面反射、所述第三透射面透射后，入射所述第一滤光片。

16.根据权利要求15所述的波分复用结构，其特征在于，所述第一反射面、所述第二反射面和所述第三透射面是一个三棱镜中的三个侧面；其中，所述三棱镜的三个侧棱相互平行。

17.根据权利要求16所述的波分复用结构，其特征在于，所述第一反射面和所述第二反射面相互垂直。

18.根据权利要求17所述的波分复用结构，其特征在于，所述三棱镜在垂直于侧棱的方向的截面是等腰直角三角形。

19.根据权利要求18所述的波分复用结构，其特征在于，以垂直于侧棱的平面为第一平面，入射所述第一反射面的光不与侧棱相互平行，且入射所述第一反射面的光在所述第一平面上的投影与所述第一反射面之间形成的锐角是45°。

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