运用矩阵光学的理论讨论了自聚焦透镜的成像特性;导出了设计最低损耗耦合系统的计算公式,并计算分析了耦合系统诸参数对于耦合损耗的影响。

在1×N波分复用/解复用器中,N+1个自聚焦棒透镜构成了一个1到N的准直系统。自聚焦棒透镜之间的间隔不等,导致了较大的不均匀的附加耦合损耗。为了使总的平均损耗最低,N+1个自聚焦棒透镜的长度应匹配选择。数值计算结果表明,输入自聚焦棒透镜应比1/4节距稍长ΔZ0=20～50μm,因N而异,有一上限。N个输出自聚焦棒透镜的长度不等,靠近输入端者比1/4节距略短,远端者比1/4节距略长,亦因N而异。这样匹配使得总的损耗最低,适用于N≤8(尤其是N≤6)的情形。

设计并实现了一种将密集波分复用(DWDM)薄膜滤波片与光电探测器PIN以及前置放大器TIA集成封装的光接收组件。通过创新设计单模光纤双芯插针和自聚焦透镜的结构,解决了透过密集波分复用滤波片后的反射光偏离轴线带来的耦合问题。并基于该组件实现了32个密集波分复用通道的解复用与信号检测同时完成的波分复用无源光网络(WDM-PON)系统中上行信道阵列接收模块。测试表明模块满足国际电信联盟(ITU-T)中心波长, 最小插入损耗为0.3 dB, 最大插入损耗为6 dB, 响应速率为100 Mbit/s～1.