一種自由空間的色散補償模塊裝置的製作方法

2023-05-25 14:06:26 1

專利名稱：一種自由空間的色散補償模塊裝置的製作方法
技術領域：
一種自由空間的色散補償模塊裝置技術領域 本實用新型涉及光纖通訊技術領域，尤其涉及應用于波分復用光通信系統的色 散補償模塊領域。
背景技術：
在光通信中，當一個光脈衝從光纖輸入，經過一段長度的光纖傳輸之後，其輸 出端的光脈衝會變寬，甚至有了明顯的失真。這說明光纖對光脈衝有展寬作用，即光纖存在 著色散(色散是沿用了光學中的名詞)。光纖的色散是引起光纖帶寬變窄的主要原因，而光纖 帶寬變窄則會限制光纖的傳輸容量。而且光纖色散限制了信號所能傳輸的距離。因此在高速 光信號傳輸中色散問題是普遍存在的，系統必須要有色散補償的裝置，對系統進行色散補償 可以有效提高系統的傳輸容量，增長信號無再生傳播距離。目前光傳輸系統中可行的色散補償方法可以分為兩大類其一是基於光纖的色散補償技術，如採用色散補償光纖(DCF)、反色散光纖(RDF)等；其二採用色散補償(DCM— Dispersion Compensating Module)模塊對通道色散及色散斜率進行補償，如基於啁啾光纖布喇格光柵 (CFBG)、鏡像相位陣3 / J(VIPA)、平面波導的各類色散補償器等。在色散補償器中，G-T腔標準具級聯被大量應用在多通道色散補償和斜率補償模塊上。 但由於單個的G-T腔的缺點是色散補償帶寬非常窄，每一個色散補償基本單元(Etalon)只能針 對單一中心波長的光來進行補償，為使DCM模塊能應用於WDM、 DWDM等系統中，通常 需要在一個DCM模塊中集成了許多個GTEtalon，它們各自的中心波長由所傳輸的光波長來 定，級聯之後才能夠在較寬帶寬範圍內對色散進行補償。2003年3月20日申請的專利號為 US 6,724,482的美國專利《Synthesis of optical dispersion compensators and methods using a series of GT cavities (光的色散補償器的合成及其採用一系列GT腔實現的方法)》公開了一種用上 述光學原理來實現WDM多通道色散補償的DCM模塊，其結構如圖1所示，包括第1個GTEtalon501、第2個GT Etalon502、第3個GT Etalon503......第n個GT Etalon50n，每個G-T腔的中心色散波長和反射率以及FSR (自由光譜範圍)稍有不同，級聯後形成一個多通道的 色散補償模塊。另一種裝配色散補償模塊的方法是將各個必須的光學部件集中在一個平臺上，在自由空 間對各個光學部件進行調試、固定。如圖2所示的就是其中一種自由空間的色散補償模塊。 輸入端單光纖準直器610的信號光入射到第l個GTEtalon601中，經反射後光線再入射進入 第2個GT Etalon602中，再經反射後光線入射進入第3個GT Etalon603中，依次類推直到經 過第n個GT Etalon60n後，在輸出端單光纖準直器611處射出。由於經過了多個GT Etalon 後，光信號在一定帶寬內得到了色散補償，採用這種結構減少了不必要的光纖準直器，亦沒 有器件級聯型模塊的繞線問題，模塊體積小，但由於GT腔的多光束幹涉要求光束入射角度 很小("ldeg)，從而導致光路很長，使模塊體積較大且損耗較大，所以實際製作產品中並不 採用這種方案。還有一種製作色散補償模塊的方法是用光纖準直器進行級聯，每個模塊是通過n個DCM 器件的級聯而成，每一個器件的反射端信號與下一個DCM器件的輸入端相連，最後一個DCM 的輸出端即為整個色散補償模塊的輸出端。由於每個DCM器件都需要雙光纖準直器各一個， 使得模塊光纖準直器多，成本較高，而且由於受到光纖繞線的限制，模塊體積較大。
發明內容本實用新型的目的在於提供了一種體積較小且成本較低的自由空間的色散補償 模塊裝置。為實現上述目的，本實用新型包括一個輸入端準直器； 一個輸出端準直器；另有一系列 用於產生色散的GT腔標準具； 一系列具有光線平移作用的斜方稜鏡，其可縮短相對的GT 腔標準具的間距；上述光學元件固定在一平面基底上。當採用上述結構後， 一對準直器分別設置於光輸入埠和輸出埠並和光纖連接； 一系 列的GT腔標準具作為色散補償器件，產生色散； 一系列的斜方稜鏡，用於轉移光學中心線 而不改變光線的傳輸的方向； 一個平行平板狀基底用以支撐上述光學元件。由於光束有一定 的寬度且GT腔本身有最小尺寸限制，所以在圖2所示的結構中，當光束以較小的入射角度 入射兩排平行放置的GT腔時，其GT腔的排間距就很大，使得模塊整體的體積大，而本實 用新型採用了一系列的斜方稜鏡放在光路中，使得光束的中心線在x軸方向發生位移L,使得 光路在Y軸方向不需要太長就可以將依次反射的光線中心在X軸上分開一定的距離，此距離 足夠將GT腔標準具依次放入且各反射光束互相不幹擾，每次通過GT腔標準具的只有一束 光線，這樣就使得模塊整體的體積減小了。因此本實用新型通過加入斜方稜鏡，使得相對的 GT腔標準具的間距不會完全依賴於光的入射角度，縮短了相對的GT腔標準具的間距，使得 整體裝配空間縮小，大大縮小了色散補償模塊的尺寸，卻足於確保光學部件在自由空間的自 由度、精密定位及良好的溫度性能。本實用新型的斜方稜鏡可以具有兩個反射面，當一束光沿y軸方向有一小偏角入射，經 兩個間距為L的平行的反射面反射之後，出射光束的中心在x軸上偏移的距離比未加入斜方 稜鏡時增加了一段距離L，這樣可以有效避免圖2所示的結構因y軸方向上的光路過長而引 起器件體積大的問題。本實用新型可在GT腔標準具內插入薄的光學介質來調整GT腔標準具的中心波長，插 入薄的光學介質調整其角度可以改變GT腔標準具的光程從而改變中心波長，調節中心波長
的目的是將每個GT腔標準具的中心波長分別控制在一定數值上，這樣多個GT腔標準具級 聯時就可以在一定帶寬內得到需要的色散延遲特性(或曲線)。


以下結合附圖對本實用新型作進一步的詳述圖1是已有的一種色散補償模塊的結構示意圖；圖2是已有的另一種色散補償模塊的結構示意圖；圖3是本實用新型的結構示意圖；圖4是本實用新型的局部放大結構示意圖；圖5是本實用新型另一實施例的局部放大結構示意圖；圖6是本實用新型的斜方稜鏡的工作原理圖；圖7是本實用新型的GT腔標準具插入光學介質的結構示意。
具體實施方式
請參閱圖3、圖4所示，本實用新型由以下部件組成 一個輸入端準直器 101; —個輸出埠準直器102; —系列的GT腔標準具201 20n， n為所級聯標準具的個數； 一系列具有光線轉向作用的斜方稜鏡301 30m (m二n—l): 一個可以支撐上述元件的平面 基底401。輸入端準直器101和輸出埠準直器102分別設置於光輸入埠和輸出埠並和光纖連 接； 一系列的GT腔標準具作為色散補償器件，產生色散； 一系列的斜方稜鏡，使進入稜鏡 的光與出射稜鏡的光保持平行，用於轉移光學中心線而不改變光線的傳輸的方向，從而使光 束轉向來縮短光路；基底401為平行平板狀，可以是玻璃或陶瓷的。在具體製作時，先利用機械調試裝置將輸入端準直器101與第1個GT腔標準具201調 試完成，利用膠粘劑或其他方式將其固定在基底401上；然後將第1個斜方稜鏡301放置入 光路，微調其角度使得光線被轉向到所需方向後將其固定；再將第2個GT腔標準具202放 置入光路，調節其角度使得其色散中心波長達到要求的波長之後，用膠粘劑或其他方式將其 固定；依此類推，順次將斜方稜鏡與GT腔標準具固定在基底401上；最後將輸出端準直器 102定位並固定在基底401上，就完成了本實用新型自由空間的色散補償模塊的製作。請參閱圖5所示，本實用新型可將第1個斜方稜鏡201加長，將第2個斜方稜鏡202取 消，這樣可以省去一個斜方稜鏡，以下的斜方稜鏡可依次類推。本實用新型的各光學元件的部件均可採用玻璃材料或其他低熱膨脹率材料。本實用新型的斜方稜鏡的工作原理是通過控制和改變光線的方向，使光線方向不變而中 心線發生偏移。如圖6所示，入射角為a的入射光線經過邊長為L的斜方稜鏡後其光線的中 心線在X軸方向上發生了一個邊長L的位移，而其傳播方向仍然是a 。本實用新型可在GT腔標準具內插入薄的光學介質來調整GT腔標準具的中心波長。如 圖7所示在一 GT腔標準具中插入薄的光學介質，通過改變其角度e來改變光束在GT腔 標準具內部的光程，從而改變GD (Group Delay群延遲)曲線的中心波長，如公式(2);以期 得到級聯後總的GD曲線F(入),如公式(1)。formula see original document page 6), 公式(1)其中formula see original document page 6公式(2)
權利要求1、一種自由空間的色散補償模塊的裝置，其包括一個輸入端準直器和一個輸出端準直器，其特徵在於另有一系列用於產生色散的GT腔標準具；一系列具有光線平移作用的斜方稜鏡，其可縮短相對的GT腔標準具的間距；上述光學元件固定在一平面基底上。
2、 根據權利要求l所述的一種自由空間的色散補償模塊的裝置，其特徵在於該斜方稜 鏡具有兩個反射面。
3、 根據權利要求1或2所述的一種自由空間的色散補償模塊的裝置，其特徵在於該GT腔標準具內插入薄的光學介質來調整GT腔標準具的中心波長。
專利摘要本實用新型公開一種自由空間的色散補償模塊的裝置，其包括一個輸入端準直器和一個輸出端準直器；一系列用於產生色散的GT腔標準具；一系列具有光線轉向作用的斜方稜鏡，其可縮短相對的GT腔標準具的間距；上述光學元件固定在一平面基底上。當採用上述結構後，該一系列的斜方稜鏡，用於使光束轉向，從而縮短光路，使得相對的GT腔標準具的間距不會完全依賴於光的入射角度，縮短了相對的GT腔標準具的間距，使得整體裝配空間縮小。本實用新型可大大縮小了色散補償模塊的尺寸，卻足於確保光學部件在自由空間的自由度、精密定位及良好的溫度性能。
文檔編號G02B6/34GK201035185SQ200720007009
公開日2008年3月12日 申請日期2007年5月10日 優先權日2007年5月10日
發明者凌吉武, 礪 吳, 趙武麗 申請人:福州高意通訊有限公司