用成虛象的相控陣列產生色散的光學裝置的製作方法
2023-09-22 11:03:55
專利名稱：用成虛象的相控陣列產生色散的光學裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及本發明涉及一種產生色散的裝置，它可以用於補償光纖傳輸線中累積的色散。更具體地說，本發明涉及一種用成虛象的相控陣列產生色散的光學裝置。
2．相關技術說明
圖1(A)是表示傳統的通過光傳輸信息的光纖通信系統示意圖。現在參見圖1(A)，發射機30通過光纖34向接收機36發送脈衝32。不幸的是，光纖34的色散或者也稱為「波長色散」會降低該系統的信號質量。更具體地說，由於色散的原因，光纖中信號的傳播速度與信號的波長相關。例如，當波長較長(如一脈衝具有代表「紅」色脈衝的波長)的脈衝傳播得比波長較短脈衝(如一脈衝具有代表「藍」色脈衝的波長)更快時，其色散通常稱為正常色散。反之，當短波長脈衝(如藍色脈衝)比長波長脈衝(如紅色脈衝)傳播得快時，其色散通常稱為「反常」色散。
所以，如果從發射機30發射的脈衝32由紅藍兩色脈衝組成，則脈衝32在光纖34內傳播的過程中將發生分裂，致使接收機36在不同的時刻分別接收到分開的紅色脈衝38和藍色脈衝40。圖1(A)表示了正常色散的情況，其中紅色脈衝比藍色脈衝傳播得快。
作為另一個脈衝傳輸的例子，圖1(B)是表示由發射機30發射的具有從藍色到紅色連續波長成分的脈衝42示意圖。圖1(C)是表示脈衝42到達接收機36時的示意圖。由於紅色分量和藍色分量以不同的速度傳播，致使脈衝42在光纖34中展寬，並且如圖1(C)所示，發生色散失真。這種色散在光纖通信系統中非常普遍，因為全部脈衝包括在有限波長範圍內。
所以，對於傳輸容量大的光纖通信系統而言，光纖通信系統的色散必須得到補償。
圖2是表示具有補償色散的相反色散組件的光纖通信系統的示意圖。現在參見圖2，一般地講，相反色散組件44將對於脈衝添加一個「相反」的色散，以抵銷在光纖34中傳輸所引起的色散。
一些傳統的器件可以用作相反色散組件44，例如，圖3是表示一具有色散補償光纖的光纖通信系統的示意圖，該補償光纖具有特殊的截面折射率分布並由此起著相反色散組件的作用，以補償色散。現在參見圖3，色散補償光纖46提供了用於抵銷光纖34所致色散的相反色散。但是，色散補償光纖製造成本高，而且為了充分補償色散它必須達到一定的長度。比如，若光纖34有100公裡長，則色散補償光纖46應當約為20至30公裡長。
圖4是表示用作相反色散組件以補償色散的線性調頻光柵的示意圖。現在參見圖4，通過光纖傳播並發生了色散的光到達光環形器50的輸入端48。環形器50將該光提供給線性調頻光柵52。線性調頻光柵52將光反射迴環形器50，而且不同的波長成分在線性調頻光柵52上的不同距離處反射，致使不同波長的成分傳播了不同的距離，以補償色散。比如，線性調頻光柵52可以設計成長波成分在線性調頻光柵52上的遠處反射，從而使其比短波成分傳播更長的距離。然後，環形器50將來自線性調頻光柵52的反射光提供給輸出端54。因而，線性調頻光柵52可以將一相反的色散加到脈衝上。
遺憾的是，線性調頻光柵對於反射脈衝具有很窄的帶寬，所以它不能提供足以補償多波長光(如波分復用光)的波長帶。多個線性調頻光柵可以級聯起來用于波長多路復用信號，但是這會使系統很昂貴。如圖4所示，帶有環形器的線性調頻光柵更適於用在光纖通信系統中為單通道傳輸的場合。
圖5是表示可用於產生色散的傳統衍射光柵的示意圖。現在參見圖5，衍射光柵56有一光柵表面58。包含不同波長的平行光60入射到光柵表面58上。該入射光受到光柵表面58各個臺階的反射且彼此發生幹涉。由此，不同波長的光62,64和66以不同角度從衍射光柵56輸出。如下文將詳細討論的那樣，衍射光柵可以按空間光柵對的方式使用，以補償色散。
更具體地說，圖6(A)是表示用於補償色散的相反色散組件的空間光柵對結構的示意圖。現在參見圖6(A)，光67受到第一衍射光柵68的衍射而變成短波長光69和長波長光70。光69和70然後由第二衍射光柵71衍射成同方向傳播的光。如從圖6(A)中看出的那樣，不同波長的波長成分傳播了不同的距離，以加入一相反的色散，從而使色散得到補償。由於長波(諸如光70)比短波(如光69)傳播了更長的距離，所以圖6(A)所示的空間光柵對結構具有反常色散。
圖6(B)是表示另一個用於補償色散的相反色散組件的空間光柵對結構的示意圖。如圖6(B)所示，透鏡72和74被放置在第一和第二衍射光柵68和71之間，並且它們共用一個焦點。由於長波(如光70)比短波(如光69)傳輸距離短，所以圖6(B)所示的空間光柵對結構具有正常色散。
圖6(A)和6(B)所示的空間光柵對結構通常用於控制雷射諧振腔中的色散。但是，實際的空間光柵對結構不能提供足夠大的色散來補償光纖通信系統中產生的較大色散。更具體地說，衍射光柵產生的角色散通常極小，一般大約是0.05°/nm。所以，為了補償光纖通信系統中出現的色散，第一和第二光柵68和71還必須分離開非常大的距離，從而使這種空間光柵對結構無實用性。
發明概述所以，本發明的目的是提供一種產生色散的裝置，而且該裝置對於補償光纖中積累的色散是實用的。
本發明的目的通過提供一種包含本文稱之為「成虛象的相控陣列」或「VIPA」器件的裝置而實現。該VIPA產生一從VIPA傳播出去的光。該裝置還包括一使光返回到VIPA以在VIPA內經受多次反射的光返回器件。
本發明的目的還可以通過提供一種包含VIPA的裝置來實現，其接收連續波長範圍內具有一波長的輸入光並產生連續的相應輸出光。該輸出光可以與連續波長範圍內任何其它波長的輸入光所形成的輸出光在空間上相區分(例如，沿不同的方向傳播)。如果輸出光可按其傳播角度相區分，那麼該裝置就有一角色散。
而且，本發明的目的通過提供一VIPA和一光返回器件來實現，其中VIPA包括一通道區和一透明材料。該通道區可以使光接收到VIPA中，並從其中輸出。該透明材料具有第一和第二表面，而且第二表面具有的反射率可使入射其上的一部分光透過。入射光通過通道區接收在VIPA中並在透明材料的第一和第二表面之間多次反射，從而產生多束透過第二表面的光。該多束透過光相互幹涉而產生輸出光。輸入光為連續波長範圍內的某種波長，且其輸出光與該連續波長範圍內任何其它波長的輸入光所形成的輸出光在空間上是可區分的。光返回器件使輸出光按照嚴格的相反方向返回到第二表面上，並透射到VIPA內，從而使輸出光在VIPA內經受多次反射，然後從VIPA的通道區輸出到輸入光路中。
此外，本發明的目的通過提供一種包含VIPA的裝置而實現，該VIPA對同一波長的輸入光產生多個輸出光，並且具有不同的幹涉級。該裝置還包括一光返回器件，它使一個幹涉級的輸出光返回到VIPA中，而不返回其它輸出光。按此方式，只有對應於單一幹涉級的光被返回到VIPA中。
本發明的目的，進一步通過提供一種包含一VIPA、一光返回器件及一透鏡的裝置來實現。該VIPA接收一輸入光，並產生一離開VIPA傳播出去的相應輸出光。該光返回器件接收來自VIPA的輸出光，然後將此輸出光返回VIPA。該透鏡被定位以使(a)輸出光從VIPA傳輸給光返回器件，是通過光將其從VIPA傳輸給透鏡，然後由該透鏡將其聚焦在光返回器件上；(b)輸出光從光返回器件返回到VIPA，是通過先將其從光返回器件傳輸給透鏡，然後由該透鏡將其射向VIPA，而且(c)從VIPA傳輸給透鏡的輸出光，與沿相反方向從透鏡傳輸給VIPA的返回來的輸出光相平行。並且，從VIPA傳輸給透鏡的輸出光，並不與從透鏡傳輸給VIPA的返回來的輸出光相重疊。
此外，本發明的目的通過提供一種包含一VIPA、一反射鏡及一透鏡的裝置來實現。該VIPA接收一輸入光，並產生一離開VIPA傳播出去的相應輸出光。該透鏡將此輸出光聚焦到反射鏡上，以使該反射鏡反射此輸出光，而且被反射的光由透鏡返回射到VIPA上。該反射鏡被成型為使本裝置提供一固定的色散。
附圖簡述本發明的這些和其它目的與優點，將通過結合附圖對優選實施例的下述說明而更為清楚明了，其中圖1(A)(已有技術)是表示傳統光纖通信系統的示意圖。
圖1(B)是表示脈衝未經傳統光纖通信系統中光纖進行傳播之前的示意圖。
圖1(C)是表示脈衝經傳統光纖通信系統中光纖傳播之後的示意圖。
圖2(已有技術)是表示具有補償色散的相反色散組件的光纖通信系統的示意圖。
圖3(已有技術)是表示具有起相反色散組件作用的色散補償光纖的光纖通信系統的示意圖。
圖4(已有技術)是表示用作相反色散組件以補償色散的線性調頻光柵的示意圖。
圖5(已有技術)是表示可用於產生色散的傳統衍射光柵的示意圖。
圖6(A)(已有技術)是表示用於產生反常色散的空間光柵對結構的示意圖。
圖6(B)(已有技術)是表示用於產生正常色散的空間光柵對結構的示意圖。
圖7是表示根據本發明一實施例的VIPA的示意圖。
圖8是表示根據本發明一實施例的圖7中VIPA的細部示意圖。
圖9是表示根據本發明一實施例的圖7所示VIPA沿Ⅸ-Ⅸ線剖開的示意圖。
圖10是表示根據本發明一實施例由VIPA產生的反射光之間的幹涉的示意圖。
圖11是表示根據本發明一實施例用於確定輸入光傾角的圖7所示VIPA沿Ⅸ-Ⅸ線剖開的示意圖。
圖12(A)，圖12(B)，圖12(C)和圖12(D)是表示根據本發明一實施例的VIPA製作方法的示意圖。
圖13是表示根據本發明一實施例，將VIPA作為產生色散的角度色散組件使用的裝置的示意圖。
圖14是表示根據本發明一實施例的圖13中裝置工作原理的詳細示意圖。
圖15是表示根據本發明一實施例的VIPA的各級幹涉光的示意圖。
圖16是表示根據本發明一實施例的波分復用光的幾個通道色散情況的示意圖。
圖17是表示根據本發明一實施例的被VIPA聚焦在反射鏡上不同點的波分復用光的不同通道的示意圖。
圖18是表示根據本發明一實施例，利用VIPA為光提供可變色散的裝置的側視圖。
圖19是表示根據本發明另一實施例，利用VIPA為光提供可變色散的裝置的側視圖。
圖20(A)和圖20(B)是表示根據本發明的其它實施例，利用VIPA為光提供色散的裝置的側視圖。
圖21是表示根據本發明一實施例的來自VIPA的光通量的輸出角與其波長的關係曲線圖；圖22是表示根據本發明一實施例的VIPA的角色散與其光通量波長的關係曲線圖；圖23是表示根據本發明實施例的使用VIPA的裝置中不同類型反射鏡的效果曲線圖；圖24是表示根據本發明實施例的使用VIPA的裝置中，對於該裝置中使用不同類型的反射鏡時其色散與波長的關係曲線圖；圖25是表示根據本發明實施例的使用VIPA的裝置中反射鏡效果的曲線圖；圖26是表示根據本發明實施例的使用VIPA的裝置中固定色散的曲線圖；圖27是表示作為根據本發明實施例的使用VIPA的裝置，其不同類型反射鏡的特徵曲線圖；圖28(A),28(B),28(C),28(D),28(E)和28(F)為表示根據本發明實施例的使用VIPA的裝置中一些反射鏡的實例圖；圖29是表示根據本發明另一實施例的使用VIPA以對光提供可變色散的裝置的側視圖；圖30是表示根據本發明一實施例的圖13中裝置與環形器組合的頂視圖；圖31是表示根據本發明一實施例的使用VIPA的裝置的頂視圖；圖32是表示根據本發明附加實施例的使用VIPA的裝置的頂視圖；圖33是表示根據本發明一實施例的使用VIPA的裝置用的簡單準直透鏡圖；圖34是表示根據本發明一實施例的用於控制VIPA溫度的控制器原理圖。
優選實施例的描述在詳細說明本發明優選實施例、附圖所示實例的過程中，將使用標記，其中相同的附圖標記始終代表相同的元件。
圖7是表示根據本發明一實施例的成虛象的相控陣列(VIPA)的示意圖。而且在下文中，術語「成虛象的相控陣列」和「VIPA」可以互相替換使用。
現在參見圖7,VIPA 76適宜由薄玻璃板製成。用透鏡80，諸如半圓柱形透鏡將輸入光77聚焦成一條直線78，以使輸入光77進入VIPA76中。在下文中，將直線78稱為「焦線78」。輸入光77從焦線78徑向傳播到VIPA 76內。然後，VIPA 76輸出被準直的光通量(Luminousflux)82，其中光通量82的輸出角隨著輸入光波長的不同而改變。例如，當輸入光77的波長為λ1時，VIPA 76將沿特定方向輸出波長為λ1的光通量82a。當輸入光77的波長為λ2時，VIPA 76將沿著不同的方向輸出波長為λ2的光通量82b。而且，VIPA 76產生彼此在空間上可區分的光通量82a和82b。
圖8是表示根據本發明一實施例的VIPA 76的細部示意圖。參見圖8，VIPA 76包括由諸如玻璃等製成的平板120，且其上有反射膜122和124。反射膜122優選具有約95％或更高但小於100％的反射率。反射膜124優選具有約100％的反射率。平板120上加工有輻射窗126，且優選具有約為0％的反射率。
輸入光77被透鏡80聚焦成焦線78通過輻射窗126，且在反射膜122和124之間經受多次反射。焦線78優選落在平板120的塗有反射膜122的表面上。於是，焦線78基本上為聚焦在反射膜122上並通過輻射窗126的直線。當輸入光被透鏡80聚焦時，焦線78的寬度可以稱為輸入光77的「束腰」。因而，圖8中所示的本發明實施例將輸入光77的束腰聚焦在平板120的遠表面上(即有反射膜122的表面)。通過將束腰聚焦在平板120的遠表面上，本發明實施例可減小(ⅰ)輸入光進入輻射窗126時，平板120表面上的輻射窗126被輸入光77所照射的區域(例如下文將要詳細討論的圖11所示的區域「a」)，與(ⅱ)輸入光77第一次被反射膜124反射時，反射膜124上被輸入光77照射的區域(例如下文將詳細討論的圖11所示的區域「b」)互相重疊的可能性。減小這種重疊是確保VIPA正常工作所需要的。
在圖8中，輸入光77的光軸132有一個小的傾角θ。當反射膜122第一次反射時，有5％的光透過反射膜122並且在束腰之後發散，有95％的反射向反射膜124。經反射膜124反射之後，光再次射到反射膜122上但位移了一個量值d。然後5％的光透過反射膜122。如圖8所示，按照相似的方式，光被分解成有恆定間隔d的多條光路。每條光路中光束的形狀是這樣的光從束腰的虛象134開始發散。虛象134沿著垂直於平板120的一條直線以恆定間隔2t分布，其中t是平板120的厚度。虛象134中的束腰位置是自對準的而無須調整它們的位置。從虛象134發散的光相互幹涉並形成準直光136，該準直光136的傳播方向隨輸入光77的波長而改變。
光路的間隔d=2tsinθ，而且相鄰光束間光路長度之差是2tcosθ。角色散正比於這兩個數之比，即cotθ。其結果是VIPA產生一個比較大的角色散。
如從圖8中可看到的那樣，術語「成虛象的相控陣列」是由形成虛象134的陣列而得來的。
根據本發明的一個實施例，圖9是表示圖7所示VIPA 76沿直線Ⅸ-Ⅸ所取的斷面。參見圖9，平板120具有反射表面122和124。反射表面122和124相互平行，並相隔為平板120的厚度t。反射表面122和124通常是鍍在平板120上的反射膜。如前所述，反射表面124除了輻射窗126的區域之外具有接近100％的反射率，而反射表面122具有接近95％或更高的反射率。所以，反射表面122具有接近5％或更高的透射率，以使得照在反射表面122上的光有接近5％或更少的部分將會透射過去，而有接近95％的光將會反射。反射表面122和124的反射率易於根據所使用的具體VIPA而改變。但是，一般來說反射表面122應該有小於100％的反射率，以使一部分的入射光透射過去。
反射表面124上有一個輻射窗126。輻射窗126允許光從中通過，而且最好沒有反射，或者有很低的反射。輻射窗126接收輸入光77以允許輸入光77進入反射表面122和124之間，並在其間反射。
由於圖9表示了圖7沿Ⅸ-Ⅸ的一個截面，所以圖7中的焦線78在圖9中表現為一個點。然後輸入光77從焦線78徑向地傳播出去。此外如圖9所示，焦線78位於反射表面122上。儘管焦線78無須在反射表面122上，但是焦線78的位移會引起VIPA76特性的微小改變。
如圖9所示，輸入光通過輻射窗126內的區域A0進入平板120，其中點P0表示區域A0周圍的點。
由於反射表面122的反射性而有接近95％或更多的輸入光77被反射表面122反射併入射到反射表面124的區域A1。點P1表示區域A1周圍的點。在反射離開反射表面124上的區域A1之後，輸入光77傳輸到反射表面122並且有一部分透過反射表面122，作為由R1光線定義的輸出光Out1。按照這種方式，如圖9所示，輸入光77在反射表面122和124之間經受多次反射，其中每一次反射離開反射表面122時還產生透過的相應輸出光。因此，例如輸入光77每次在反射表面124上反射之後立即離開區域A2,A3和A4，以產生輸出光Out2,Out3和Out4。點P2表示區域A2周圍的點，點P3表示區域A3周圍的點，點P4表示區域A4周圍的點。輸出光Out2由光線R2定義，輸出光Out3由光線R3定義，輸出光Out4由光線R4定義。儘管圖9隻表示出輸出光Out0,Out1,Out2,Out3和Out4，但是根據輸入光77的功率和反射表面122和124的反射，實際上有許多這樣的輸出光。正如下文將要詳細討論的那樣，輸出光彼此相互幹涉以產生一個其傳輸方向隨輸入光波長而改變的光束。因此，光通量可被描述為輸出光Out0,Out1,Out2,Out3和Out4相干涉而形成的最終輸出光。
圖10表示發明的一個實施例，它是VIPA所產生的反射光之間幹涉的示意圖。現參見圖10，從焦線78傳輸來的光被反射表面124反射。如前文所述，反射表面124具有接近100％的反射率，並因此基本上起著反射鏡的作用。其結果是，對輸出光Out1可以進行光學分析，就如同反射表面122和124不存在一樣，而是輸出光Out1從焦線I1發出。同樣地，可以對輸出光Out2,Out3和Out4作光學分析，如同它們分別從焦線I1,I2,I3和I4發出。焦線I2,I3和I4是焦線I0的虛象。
因此，如圖10所示，焦線I1距焦線I0有2t距離，其中t是反射表面122和124之間的距離。同樣地，每個後續焦線距前面相鄰的焦線有2t的距離。因此，焦線I2距焦線I1有2t的距離。進而，在反射表面122和124之間，每個後續的多次反射將產生一個比前面輸出光強度弱的輸出光。所以，輸出光Out2比輸出光Out1在強度上要弱。
如圖10所示，來自焦線的輸出光相互重疊和幹涉。更具體地說，由於焦線I1,I2,I3和I4是焦線I0的虛象，故輸出光Out0,Out1,Out2,Out3和Out4在焦線I1-I4的位置上具有同一光學位相。因而這種幹涉將產生一沿著依賴於輸入光77波長的特定方向傳輸的光通量。
本發明前述實施例的VIPA有一些強制的條件，這些條件是VIPA設計的條件。這些強制條件可增強輸出光的幹涉，以便形成光通量。VIPA的強制條件由下述方程(1)表示2t×cosφ=mλ (1)式中φ表示所得光通量的傳播方向，該角度是從垂直於反射表面122和124的直線測得的，λ表示輸入光的波長，t表示反射表面122和124之間的距離，m表示一個整數。
因此，如果t是一個常數，並且m被指定一個特定的值，則對於具有波長λ的輸入光而言，所形成的光通量的傳播方向φ可以被確定。
更準確地說，輸入光77通過一特定角度從焦線78徑向地發散。因此具有同樣波長的輸入光將沿許多不同的方向從焦線78傳輸，以在反射表面122和124之間反射。VIPA的強制條件引起一在特定方向上傳播的光，該特定方向是通過輸出光的幹涉強制獲得的，以致形成一個具有與輸入光波長相對應方向的光通量。在不同於由強制條件獲得的特定方向的方向上傳輸的光，將會因輸出光的幹涉削弱。
根據本發明一實施例，圖11是表示圖7所示VIPA沿Ⅸ-Ⅸ線斷面的示意圖，它表示用於確定輸入光入射角傾角的VIPA特性。
現在參見圖11，輸入光77由柱面透鏡(圖中未表示)匯集並聚焦在焦線78上。如圖11所示，輸入光77覆蓋了具有在輻射窗126上等於「a」寬度的區域。輸入光77從反射表面122反射一次之後，入射到反射表面124上並覆蓋了在反射表面124上等於「b」寬度的區域。此外，如圖11所示，輸入光77沿光軸132傳輸，該光軸與反射表面122的垂線有一個傾角θ1。
該傾角θ1應當這樣設置，以避免輸入光77由反射表面122第一次反射之後通過輻射窗126傳輸至平板之外。換句話說，傾角θ1應當這樣設置，以使得輸入光77在反射面122和124之間保持「被夾在裡面」並且不通過輻射窗126逸出。因而，為避免輸入光77通過輻射窗126傳輸到平板之外，應根據下述等式(2)設置傾角θ1光軸的傾角θ1≥(a+b)/4t因此，如圖7至11所示，本發明的實施例包括一個VIPA。它接收具有連續波長範圍內相應波長的輸入光。VIPA引起輸入光的多次反射，以產生自幹涉並由此形成輸出光。此輸出光在空間上是與具有連續波長範圍內其它波長的輸入光所形成的輸出光可區分的。例如，圖9表示一輸入光77，它在反射表面122和124之間經受多次反射。此多次反射產生的大量輸出光Out0,Out1,Out2,Out3和Out4彼此相互幹涉，以產生在空間上可區分的每個具有輸入光77波長的光通量。
「自幹涉」是一個表示在從同一光源發出的所有許多光或光束之間發生幹涉的術語。因此，輸出光Out0,Out1,Out2,Out3和Out4的幹涉稱為輸入光77的自幹涉，因為輸出光Out0,Out1,Out2,Out3和Out4全都從同一光源(即輸入光77)中發出。
根據本發明的前述實施例，輸入光可以是連續波長範圍內的任意波長。因此，輸入光不受波長的限制，該波長是從離散值範圍中選出的一個值。此外，根據本發明的前述實施例，連續波長範圍內特定波長輸入光所產生的輸出光，與該連續波長範圍內以不同波長輸入的光產生的輸出光在空間上是可區分的。因此，如圖7所示，當輸入光77含有連續波長範圍內不同的波長時，光通量82的傳輸方向(即「空間特性」)是不同的。
圖12(A)，圖12(B)，圖12(C)和圖12(D)是表示根據本發明一實施例的VIPA製作方法的示意圖。
參見圖12(A)，一平行平板164是由玻璃製成的，並有極好的平行度。反射膜166和168用真空鍍膜、離子濺射或其它此類方法形成在平行平板164的兩邊。反射膜166和168之一具有接近100％反射率，而另一反射膜具有低於100％且高於80％的反射率。
現在參見圖2(B)，反射膜166和168之一被部分地刮掉，以形成輻射窗170。在圖12(B)中，反射膜166被表示成刮掉，使得輻射窗170可以與反射膜166形成在平行平板164的同一表面上。然而也可代之以反射膜168被部分地被刮掉，使得輻射窗170可以與反射膜168形成在平行平板164的同一表面上。如本發明的各個實施例所述的那樣，輻射窗可以在平行平板164的任何一側形成。
刮掉反射膜可以由蝕刻方法完成，但是機械切削方法也可以採用，且價格更低廉。然而，如果反射膜被機械地刮掉，則需要更小心地處理平行平板164，以將對平行平板164的損害降到最低。例如，如果平行平板上被形成輻射窗的部分被嚴重損害的話，則平行平板164將由於所接收到的輸入的光散射而產生過度的損耗。
而替代先形成反射膜然後刮掉，輻射窗的產生可以通過對平行平板164上對應著輻射窗的部分預先形成一掩膜，於是就可避免該部分被反射膜覆蓋。
現在參見圖12(C)，透明的粘合劑172被塗在反射膜166和已經除去了反射膜166的那部分平行平板164上。粘合劑172將產生最小可能的光損耗，因為它也同樣被塗在形成有輻射窗的那部分平行平板164上。
現在參見圖12(D)，將透明保護板174貼在透明粘合劑172上來保護反射膜166和平行平板164。因為透明粘合劑172用於填充因刮掉反射膜166而產生的下凹部分，所以可使透明保護板174與平行平板164的上表面平行。
同樣，為保護反射膜168，粘合劑(未表示)可以塗在反射膜168的上表面並加一個保護板(未表示)。如果反射膜168具有約100％反射率，並且在平行平板164的同一表面上沒有輻射窗，那麼粘合劑和保護板沒有必要是透明的。
此外，可以把增透膜176塗在透明保護板174上。例如，透明保護板174和輻射窗170可以用增透膜176覆蓋。
根據本發明的前述實施例，焦線被描述成落在輻射窗的表面上，或者在平行平板的相對表面上，該相對表面是輸入光進入的表面。但是，焦線也可以在平行平板中聚焦，或在輻射窗之前聚焦。
根據本發明的前述實施例，兩個反射膜使光在其間反射，其中一個反射膜的反射率約為100％。然而，同樣的效果可以用反射率都小於100％的兩個膜來獲得。例如兩個反射膜都具有95％的反射率。在此情況下，每個反射膜都有光從中透過並產生幹涉。其結果是，在有反射膜的平行平板兩側，形成了在隨波長而變的方向上傳輸的光束。因此，本發明各實施例的各個反射率，可根據所需的VIPA的特性方便地加以改變。
根據本發明的前述實施例，描述了由平行平板或由相互平行的兩個反射表面構成的波導器件。然而，平板或反射表面並不是必須平行的。
根據本發明的上述實施例，VIPA利用了多次反射，並在相干光之間保持恆定的相位差。其結果是，VIPA的特性是穩定的，從而減小了由偏振引發的光學特性變化。與之相反，傳統衍射光柵的光學特性將隨輸入光的偏振發生不需要的改變。
本發明的前述實施例涉及提供彼此「空間可區分」的光通量。「空間可區分」是指在空間上可區分的光通量。例如，如果有許多光通量是準直的且在不同方向上傳輸，或者聚焦在不同的位置上，則它們是空間可區分的。然而本發明並不意味著局限這些精確的實例，而是存在許多使光通量在空間彼此可分的其它方法。
圖13是本發明一實施例的示意圖，它表示使用VIPA代替衍射光柵作為產生色散的角色散組件的裝置。參見圖13,VIPA 240具有反射率接近100％的第一表面242和反射率接近98％的第二表面244。VIPA240還包括一個輻射窗247。但是，VIPA 240並不局限於這種具體結構。相反，如本文所述，VIPA 240可以有許多不同的結構。
如圖13所示，光從光纖246輸出，被準直透鏡248準直並透過輻射窗247被柱面透鏡250線聚焦在VIPA 240內。然後VIPA240產生一準直光251，該準直光251被聚焦透鏡252聚焦在反射鏡254上。反射鏡254可以是形成在基板258上的反射鏡部分256。
反射鏡254將通過聚焦透鏡252將光反射回VIPA240內。然後，該光在VIPA240內經受多次反射並從輻射窗247輸出。從輻射窗247輸出的光通過柱面透鏡250和準直透鏡248傳輸，並由光纖246接收。
所以，光從VIPA240輸出並受到反射鏡254反射而返回VIPA240內。由反射鏡254反射的光沿著這樣的路徑傳輸，該路徑的反向與原傳輸方向剛好相反。如下文將要詳細描述的那樣，光中的不同波長成分被聚焦到反射鏡254上的不同部位，並反射回VIPA240。其結果是，不同波長成分傳輸不同的距離，因而產生了色散。
圖14是本發明一實施例的詳細示意圖，它表示圖13中裝置的工作原理。假設具有不同波長成分的光被VIPA240接收到。如圖14所示，VIPA240將使束腰262成一些虛象260，其中每個虛象260均發光。
如圖14所示，聚焦透鏡252將來自VIPA240的準直光中不同波長成分的光聚焦在反射鏡254上不同點處。更準確地說，長波長264聚焦在點272上，中心波長266聚焦在點270上，短波長268聚焦在點274上。於是，與中心波長266相比，長波長264返回到更靠近束腰262的虛象260。與中心波長266相比，短波長268返回到更遠離束腰262的虛象260。因此，這種分布可提供正常色散。
反射鏡254被設計成僅僅反射特定幹涉級的光，而任意其它幹涉級的光則聚焦在反射鏡254之外。更準確地說，如前所述，VIPA將輸出一準直光。該準直光將在這樣的方向上傳輸，在該方向上從每個虛象發出的光路有一個差值mλ，其中m是一個整數。幹涉的第m級被定義為對應於m的輸出光。
例如，圖15是表示VIPA各級幹涉光的示意圖。參見圖15，一個VIPA，如VIPA240，其發出準直光276、278和280。每個準直光276,278和280對應不同的幹涉級。因此，例如準直光276是與第n+2幹涉級對應的準直光，準直光278是與第n+1幹涉級對應的準直光，準直光280是與第n幹涉級對應的準直光，其中n是一個整數。準直光276被表示為具有幾種波長成分276a,276b和276c。同樣，準直光278被表示為具有幾種波長成分278a,278b和278c，準直光280被表示為具有幾種波長成分280a,280b和280c。這裡，波長成分276a,278a和280a都有相同的波長。波長成分276b,278b和280b也有相同的波長(但不同于波長成分276a,278a和280a的波長)。波長成分276c,278c和280c也都有相同的波長(但不同于波長成分276a,278a和280a的波長，也不同于波長成分276b,278b和280b的波長)。儘管圖15僅僅描述了三個不同幹涉級的準直光，但還會發出許多其它幹涉級的準直光。
由於相同波長不同幹涉級的準直光沿著不同的方向傳播並聚焦在不同位置上，因此反射鏡254僅能將單個幹涉級的光反射回VIPA240。例如圖15所示，反射鏡254的反射部分的長度應該比較小，以使得只反射對應於單個幹涉級的光。更為具體地說，在圖15中，只有準直光278受到反射鏡254的反射。在此情況下，準直光276和278聚焦在反射鏡254之外。
波分復用光通常包括許多通道。再參見圖13，如果VIPA240的第一與第二表面242和244之間的厚度t被設定為一特定值，那麼這種布置將可以同時補償每個通道的色散。
更具體地說，每個通道具有一個中心波長。這些中心波長通常間隔開一恆定的頻率間隔。VIPA240的第一與第二表面242和244間的厚度t應該設定成，使得對應於中心波長的所有波長成分都以相同的角度從VIPA240輸出，並由此聚焦在反射鏡254上的同一聚焦位置。當厚度t被設定成對於每個通道來說，對應於中心波長的波長成分通過VIPA240傳播所經歷的環路光程長度是每個通道的中心波長的倍數時，這是可能的。厚度t的這個量值在下文中將稱為「WDM(波分復用)匹配自由光譜範圍(FSR)厚度」，或「WDM匹配FSR厚度」。
而且在此情況下，經過VIPA240的環路光程長度(2ntcosθ)等於每通道的中心波長所對應的波長乘以一個整數，該波長的每個θ相同而整數不相同，其中n是第一與第二表面242和244之間材料的折射率，θ表示與每個通道的中心波長相應的光通量的傳播方向。更具體地說，如前所述，θ表示輸入光光軸的很小的傾斜角(參見圖8)。
所以，如果t被設定為對於每個通道中與中心波長相對應的波長成分而言，2ntcosθ是每個通道的中心波長的整數倍(θ相同而該整數不同)，則與中心波長對應的所有波長成分將以相同的輸出角從VIPA240發出，並聚焦在反射鏡254上的同一聚焦位置。
例如，環路中2mm的實際長度(近似於兩倍的VIPA厚度1mm)和1.5的折射率能使間隔100GHz的所有波長滿足該條件。其結果是，VIPA240可以同時補償波分復用光所有通道中的色散。
因此，參見圖14，通過將厚度t設定為WDM匹配FSR厚度，VIPA240和聚焦透鏡252將會使(a)與每個通道的中心波長對應的波長成分聚焦在反射鏡254上的點270,(b)與每個通道的長波長對應的波長成分聚焦在反射鏡254上的點272,(c)與每個通道的短波長對應的波長成分聚焦在反射鏡254上的點274。因此，VIPA240可以用於補償波分復用光所有通道中的色散。
圖16是表示根據本發明一實施例在厚度t被設定為WDM匹配FSR厚度情況下，波分復用光的幾個通道色散量的示意圖。如圖16所示，所有通道都提供有相同的色散。但是，在通道之間色散是不連續的。而且，VIPA240所要進行色散補償的每個通道的波長範圍可以通過適當設定反射鏡254尺寸來設定。
如果不將厚度t設定為WDM匹配FSR厚度，則波分復用光的不同通道將被聚焦在反射鏡254上的不同點。例如，如果厚度t等於二分之一，三分之一或其它比例的環路光程厚度，則兩個，三個，四個或更多通道的焦點可以聚焦在同一反射鏡上，但其每個通道聚焦在不同的焦點。更為具體地說，當厚度t等於二分之一WDM匹配FSR厚度時，來自奇數通道的光將聚焦在反射鏡254上同一點，而且來自偶數通道的光將聚焦在反射鏡254上同一點上。但是，來自奇數通道的光將聚焦在與來自偶數通道的光不相同的點上。
例如，圖17是表示被聚焦在反射鏡254上不同點的不同通道的示意圖。如圖17所示，偶數通道中心波長的波長成分被聚焦在反射鏡254上的一點，而奇數通道中心波長的波長成分被聚焦在另一點上。其結果是，VIPA240可以同時充分地補償波分復用光所有通道中的色散。
有幾種不同的改變由VIPA加入之色散值的方法。例如，圖18是表示根據本發明一實施例利用VIPA為光提供可變色散的裝置的側視圖。參見圖18,VIPA240產生各自有不同角色散的不同幹涉級。所以，加到光信號中的色散量可以通過轉動或移動VIPA240而改變，以使得對應於不同幹涉級的光聚焦在反射鏡254上並反射回VIPA240。
圖19是表示根據本發明另一實施例利用VIPA為光提供可變色散裝置的側視圖。參見圖19，聚焦透鏡252與反射鏡254之間的相對距離保持不變，而且聚焦透鏡252和反射鏡254一起相對於VIPA240移動。聚焦透鏡252和反射鏡254的這種移動可改變從反射鏡254返回到VIPA240的光的位移，從而可改變色散。
圖20(A)和圖20(B)是表示根據本發明的其它實施例利用VIPA為光提供可變色散的裝置的側視圖。圖20(A)和圖20(B)與圖14相似，其中圖20(A)和圖20(B)表示由束腰262的虛象260所發出的光的長波長264，中心波長266和短波長268的傳播方向。
現在參見圖20(A)，反射鏡254是一個凸面反射鏡。利用該凸面反射鏡放大光束的位移。所以，利用短透鏡焦距和小間隔可以得到大的色散。當反射鏡254是凸的時，如圖20(A)，凸面形狀通常僅僅可以從側面看出，而不能從頂視方向看出。
現在參見圖20(B)，反射鏡254是一個凹面反射鏡。利用凹面反射鏡，色散的符號被顛倒。所以非常色散可以利用短透鏡焦距和小間隔獲得。當反射鏡254是凹的時，如圖20(B)，凹面的形狀通常僅僅可以從側面看出，而不能從頂視方向看出。
因此，反射鏡254在頂視圖中通常看來總象是平的。然而當由頂部觀察時反射鏡254也有可能是凹的或者凸的反射鏡，從而表明該反射鏡是「一維」反射鏡。
在圖20(A)和圖20(B)中，反射鏡254位於或接近於聚焦透鏡252的焦點處。
因此，如上所述，反射鏡254在側視圖中可以是凸的或者凹的，如圖20(A)和20(B)中分別表示的那樣。凸的反射鏡可放大色散，而且凹的反射鏡可減小色散甚至將色散從正的(正常色散)逆轉到負的(反常色散)。更具體地說，凸的反射鏡在負方向上產生較大的色散，而且凹的反射鏡在負方向上產生較小的色散甚至將色散逆轉為正的。這樣做之所以可能，是由於色散的大小是側視圖中反射鏡曲率的函數。
圖21為表示來自VIPA240的光通量的輸出角與其波長的關係曲線圖。如從圖21看到的那樣，波長與輸出角的關係曲線282並非直線。
由於VIPA產生的光通量其波長與輸出角之間的關係並非直線，故其色散在波長範圍內不是固定的，只要平面反射鏡、標稱的凸反射或標稱的凹反射鏡被用作反射鏡254。這種色散的非線性稱之為高級色散。
一般說來，參見圖20(A)和20(B)中的裝置，色散的非線性可被理解為是指下式(3)；(角色散)·(1-f·(1/R))∝色散式中f為透鏡252的焦距，R為反射鏡254的曲率半徑。
圖22為表示VIPA240的角色散與其光通量的波長的關係曲線。通常，圖22中的曲線代表圖21中曲線282的斜率。如從圖22中看到的那樣，角色散並非固定的。而是角色散隨波長變化而變化。
圖23為表示上述式(3)中(1-f·(1/R))項與波長的關係曲線。更具體地說，線286表示對於平面反射鏡(曲率半徑等於無限大)其(1-f·(1/R))項與波長的關係曲線。線288表示對於凹的反射鏡(曲率半徑為「+」)其(1-f·(1/R))項與波長的關係曲線。線290表示對於凸的反射鏡(曲率半徑為「-」)其(1-f·(1/R))項與波長的關係曲線。如圖23所示，每種反射鏡具有固定的曲率半徑。
圖24為表示當反射鏡254為凸的反射鏡、平的反射鏡和凹的反射鏡時，如圖20(A)及20(B)的裝置其色散與波長的關係曲線。更具體地說，曲線292是當反射鏡254為凸的反射鏡時色散與波長的關係曲線。曲線294是當反射鏡254為平的反射鏡時色散與波長的關係曲線。曲線296是當反射鏡254為凹的反射鏡時色散與波長的關係曲線。
按照非常通用的方式，曲線292,294和296中每條曲線代表圖22所示的角色散與圖23所示的相稱直線的乘積，如上述公式(3)所示。更具體地說，通常曲線292代表圖22中的曲線284與圖23中直線290的乘積。通常曲線294代表圖22中曲線284與圖23中直線286的乘積。通常曲線296代表圖22中曲線284與圖23中直線288的乘積。
如從圖24中看到的那樣，不論使用凸的、平的或凹的反射鏡作為反射鏡254，色散都不是固定的。
根據本發明的實施例，這種色散與波長的關係可通過線性調頻反射鏡254的曲率來減小或者消除。
更具體地說，圖25為表示上述公式(3)中的(1-f·(1/R))項與波長關係曲線298的圖。一般說來，圖25中的曲線298乃是圖22中曲線284的反向。因此，具有圖25中特性的反射鏡將提供一固定的色散，如圖26中的曲線300所示。
例如，對於如圖14所示的裝置來說，較長的波長比較短的波長在負方向上具有更大的色散。因此，反射鏡254可被設計成在反射較長波長的位置具有一凹進的部分，在反射較短波長的位置有一凸起的部分，以便有效地消除色散對波長的依賴關係。理論上，反射鏡254的彎曲，在波長由短變長時沿光的聚焦點連續地由凸變凹。如果這種變化是以普通的凸面反射鏡(而不是平面反射鏡)為基礎，則此反射鏡的彎曲可以做成，在波長由短變長時沿光的聚焦點連續地從強凸變成弱凸。
因此，對於反射鏡254來說，為提供一固定的色散存在許多不同的圖樣。例如，圖27為表示根據本發明一些實施例的許多不同反射鏡設計特徵的曲線圖。圖27中的曲線302，表示一反射鏡隨輸出光的波長增加連續地從凸變凹。曲線304表示一反射鏡隨輸出光的波長增加從強凸變成略凸。曲線306表示一反射鏡隨輸出光波長增加從略凹變成強凹。其它一些反射鏡結構包括例如曲線308和310所示。實際上存在無數的反射鏡結構能被使用，而且這類結構可繪製為圖27的曲線。此外，反射鏡的設計不必規定局限於具有與圖27中相同斜率的特徵曲線的那些。
圖28(A),28(B),28(C)和28(D)，表示可被用作本發明各種實施例中反射鏡254的各種反射鏡的表面形狀。例如，圖28(A)表示一反射鏡連續地從凸變凹，如圖27中曲線302表示的那樣。圖28(B)表示一反射鏡連續地從強凸變成弱凸，如圖27中曲線310所示。圖28(C)表示一反射鏡連續地從弱凹變成強凹，如圖27中曲線306所示。
並且，實際上存在無數的反射鏡結構能被使用。例如，圖28(D)表示一平面反射鏡變凸。圖28(E)表示一平面反射鏡變凹。圖28(F)表示一具有凸起部分和凹進部分的反射鏡，只不過該反射鏡從凸變凹並非連續的。
因此，根據本發明上述實施例的裝置包括一VIPA、一反射鏡及一透鏡。該VIPA接收一輸入光並產生一離開VIPA傳播出去的相應輸出光(如光通量)。該透鏡將此輸出光聚焦在反射鏡上，以使該反射鏡對此輸出光反射，而且被反射的光再由透鏡射回到VIPA。該反射鏡具有的形狀能使該裝置產生一固定的色散。
例如，由透鏡聚焦的輸出光隨輸出光波長的變化入射在反射鏡表面上的不同點。該反射鏡被成形為使其表面上的各點隨輸出光波長由短變長而連續地從凸變凹。作為另一種例子，該反射鏡被成形為使其表面上的各點隨輸出光波長由短變長而連續地從強凸變成弱凸。另一方面，該反射鏡可被成形為使其表面上各點隨輸出光波長由短變長而連續地從弱凹變成強凹。也還存在其它一些例子。例如，該反射鏡可具有一凹部分和一凸起部分，以致于波長比特定波長短的輸出光被凸起部分反射掉，波長比特定波長長的輸出光被凹進部分反射掉。
此外，例如該反射鏡可以具有一平的部分，且其在高於特定波長時隨同輸出光波長的增加而連續地變成凹進部分，以致於比特定波長短的輸出光入射在平的部分上面，而且比特定波長長的輸出光入射在凹進部分上面。或者該反射鏡可以帶有一凸起部分，且其在高於特定波長時隨同輸出光波長的增加而連續地變成平的部分，以致於比特定波長短的輸出光入射在凸起部分上面，而且比特定波長長的輸出光入射在平的部分上面。
圖29為表示根據本發明另一實施例的使用VIPA以對光提供可變色散的裝置的側視圖。現在參見圖29，聚焦透鏡252和反射鏡254由逆向反射器312代替。逆向反射器312最好有兩個或三個反射表面，並且沿著與入射光傳播方向相反的方向反射入射光。逆向反射器312的使用將會產生VIPA-逆向反射器的配置，以加入反常色散。此外，逆向反射器312可相對於VIPA240移動，用以改變色散量。
圖30為表示根據本發明一實施例的圖13中裝置與一環形器組合的頂視圖。現在參見圖30，環形器314從輸入光纖316接收輸入光，並將輸入光提供給準直透鏡248。由反射鏡254反射並經過VIPA240返回的輸出光被環形器314接收，且被提供給輸出光纖318。在圖30中，聚焦透鏡252是「標準」聚焦透鏡，此處「標準」聚焦透鏡是指從聚焦透鏡的頂視圖和側視圖看都使光聚焦的聚焦透鏡，且其在頂視和側視圖中具有相同的焦距。
圖31為表示根據本發明另一實施例的使用VIPA以對光添加色散的裝置的頂視圖。現在參見圖31，柱面透鏡320將VIPA240輸出的光線聚焦到反射鏡254上。從頂部看時，反射鏡254有輕微的傾斜(如圖31)。輸入光纖316將輸入光提供給準直透鏡248，而且輸出光纖318接收從反射鏡254反射並經由VIPA240返回的光。因此，通過採用柱面透鏡320和傾斜反射鏡254，可不必使用環形器(如圖30所示的環形器314)。
然而圖30和31中的裝置存在若干缺點。關於圖30中的裝置，環形器314之所以需要是為了將輸入光與輸出光分開。但是環形器將產生某些不希望有的光學損耗。此外，環形器的實際尺寸對於許多場合可能太大。
至於圖31中的裝置，該裝置的性能比較低，因為VIPA240接收的輸入光並不與VIPA240垂直，如從圖31頂視圖可看到的那樣。更具體地說，由於VIPA240所接收的輸入光與其並不垂直，所以各種輸出光(例如象圖9中的輸出光Out1,Out2和Out3)將不會完全搭接。而是代之以，這些輸出光僅將部分搭接，從而使該裝置的性能降低。
圖32為表示根據本發明附加實施例的使用VIPA以對光添加色散的裝置的頂視圖，且其消除了圖30和31所示裝置的某些缺陷。
參見圖32，準直透鏡322a和半圓柱形透鏡324a被定位於輸入光纖316和VIPA 240之間。輸入光從輸入光纖316輸送並由準直透鏡322a形成準直光。此準直光然後由半圓柱形透鏡324a線聚焦到VIPA240的輻射窗中。所得到的由VIPA240產生的光通量輸送給聚焦透鏡252，並被聚焦到反射鏡254上以被其反射。在圖32中，聚焦透鏡252為「標準」聚焦透鏡，此處「標準」聚焦透鏡是指從聚焦透鏡的頂視圖和側視圖看都使光聚焦的聚焦透鏡，且其在頂視和側視圖中具有相同的焦距。
準直透鏡322b和半圓柱形透鏡324b被定位於輸出光纖318和VIPA240之間。由反射鏡254反射回VIPA240的光在VIPA240中經歷多重反射，並且經過VIPA240的輻射窗輸出。此從VIPA240來的輸出光傳輸到半圓柱形透鏡324b和準直透鏡322b，以被聚焦到輸出光纖318中。
如圖32所示，聚焦在反射鏡254上的光在頂視圖中與反射鏡254並不垂直。這種情況的存在是由聚焦透鏡252被放在使VIPA240產生的光通量在頂視圖中並不通過聚焦透鏡252中心的位置上。與此類似，由反射鏡254反射的光也不通過聚焦透鏡252的中心。最好將聚光透鏡252的透鏡中心，在頂視圖中放在距離VIPA240產生的光通量的光束中心和反射鏡254反射的光的光束中心至少各為光束厚度之半的位置。其結果是，聚焦透鏡252將光聚焦在反射鏡254上其透鏡軸線326所延伸的位置上。此外，由VIPA240傳輸給聚焦透鏡252的光328，對於任意波長來說，將與由聚焦透鏡252傳輸給VIPA240的光330相平行。
使用圖32所示的裝置，來自輸入光纖316的輸入光，其傳輸的空間不同於擬由輸出光纖318接收的輸出光。因此，其輸出光可被耦合到不同於輸入光纖的光纖上，而且並不需要環形器。並且，該裝置具有較高的性能，因為被接收在VIPA240輻射窗中的輸入光是沿垂直VIPA240的方向傳輸的，如頂視圖中看到的那樣。
雖然圖32表示出兩塊分開的半圓柱形透鏡324a和324b，但是單塊半圓柱形透鏡也可以使用。例如，圖33為表示根據本發明一實施例使用單塊半圓柱形透鏡324取代多塊半圓柱形透鏡324a及324b的示意圖。
另外，半圓柱形透鏡通常被定義為其側視與頂視圖之一中聚光而在另一視圖中無聚光作用的透鏡。半圓柱形透鏡是公知的。
此外，本發明並不規定要限制在使用準直透鏡、半圓柱形透鏡和/或任何其它特定類型的透鏡。而代之以可使用其它許多透鏡或者器件，只要能提供相當的效果。
因此，例如如圖32所示，這類裝置包括一VIPA(例如VIPA240)、一光返回器件(例如反射鏡254)和一透鏡(例如聚焦透鏡252)。VIPA接收一入射光並產生一離開它傳播的相應輸出光(例如光通量)。光返回器件則接收來自VIPA的輸出光，然後將此輸出光返回VIPA。該透鏡被定位以使(a)輸出光從VIPA傳輸給光返回器件，是通過先將其從VIPA傳輸給該透鏡，然後由該透鏡聚焦在光返回器件上；(b)輸出光從光返回器件返回到VIPA，是通過先將其從光返回器件傳輸給該透鏡，然後由該透鏡射到VIPA，以及(c)輸出光從VIPA傳輸給該透鏡，與輸出光從該透鏡傳輸給VIPA相平行。
根據本發明上述一些實施例的VIPA，能夠提供比衍射光柵大得多的角色散。因此，如在此描述的VIPA，可以用來補償比圖6(A)及6(B)的空間光柵對配置大得多的色散。
在本發明的上述一些實施例中，反射鏡被用來將光反射回VIPA240中。因此，反射鏡可被稱之為能將光返回VIPA240的「光返回器件」。然而，本發明並非規定為局限於使用反射鏡作為光返回器件。例如，稜鏡(取代反射鏡)可被用作能將光返回VIPA240的光返回器件。此外，反射鏡和/或稜鏡或者透鏡裝置的各種組合，可被用作能將光返回VIPA的光返回器件。
在本發明的上述一些實施例中，VIPA帶有能反射光的反射膜。例如，圖8表示的VIPA76帶有能反射光的反射膜122和124。然而，對於VIPA並不規定局限於利用「薄膜」來提供反射表面。而代之以，VIPA必須簡單地帶有適合的反射表面，而且這些反射表面可以由或者可以不由「薄膜」構成。
並且，在本發明的上述一些實施例中，VIPA包括一在其中可發生多重反射的透明玻璃平板。例如，圖8表示一其上帶有反射表面的透明玻璃板120的VIPA76。然而，對於VIPA並不規定局限於使用玻璃材料或任何類型的「平板」來將反射表面隔開。而代之以，反射表面必須簡單地保持在由某種類型的隔離物將其彼此隔開。例如，VIPA的反射表面可以由「空氣」隔開而其間沒有玻璃平板。因此，其反射表面可被描述為由透明材料隔開的，例如光學玻璃或空氣。
如上所述，VIPA的工作對於其兩反射表面之間材料的厚度和折射率是敏感的。此外，VIPA的工作波長可通過控制其溫度精確地調節。
更具體地說，圖34為表示根據本發明一實施例控制VIPA溫度的控制器的原理圖。參見圖34,VIPA340產生一輸出光342。溫度傳感器344對VIPA340的溫度進行檢測。基於被檢測出來的溫度，控制器346對加熱/冷卻元件348進行控制，以控制VIPA340的溫度而調節其工作波長。
例如，VIPA340的溫度升高和降低可輕微地改變輸出光342的輸出角。並且，與特定波長輸入光相對應的輸出光應以精確的輸出角從VIPA340輸出。因此，控制器346可對VIPA340的溫度進行調節，以使其輸出光342以正確的輸出角嚴格地輸出並保持穩定。
根據本發明上述實施例的裝置，使用VIPA來補償色散。為此，本發明實施例並不規定局限於一種特定的VIPA結構。相反，任何本文討論的或在本文作為參改引證的相關美國專利申請08/685,362所公開的各種VIPA結構，均可用在一裝置中來補償色散。例如，該VIPA可以有也可以沒有輻射窗，而且VIPA各表面上的反射率並不局限於任何具體實例。
根據本發明的上述實施例，一種裝置採用VIPA來補償色散。為此，本發明的實施例並不局限於特定的VIPA結構。相反，任何在本文所述的、或在本文作為參考引證的相關美國專利申請08/685,362所公開的不同VIPA結構，均可用在一裝置中補償色散。例如，VIPA可以有、也可以沒有輻射窗，且VIPA各表面的反射率不局限於任何具體實例。
儘管已經描述了本發明的一些優選實施例，但是本領域的普通技術人員應該知道這些實施例可以有各種變化，而不脫離本發明的原理和構思、權利要求書所限定的範圍以及它們的等同物。
權利要求書按照條約第19條的修改1．一種裝置，具有一頂視圖並且包括一成虛象的相控陣列(VIPA)發生器，它接收一輸入光，並產生一離開此VIPA發生器傳播從而離開此VIPA發生器相應表面傳播出去的相應輸出光；一光返回器件，其接收來自VIPA發生器的輸出光，然後將此輸出光返回到VIPA發生器從而回到VIPA發生器，以及一透鏡，其被定位以使輸出光從VIPA發生器傳輸給光返回器件，是通過先將其從VIPA發生器傳輸給透鏡，然後由該透鏡將其聚焦到光返回器件上；輸出光從光返回器件返回到VIPA發生器，是通過先將其從光返回器件傳輸給透鏡，然後由該透鏡將其射向VIPA發生器，以及從VIPA發生器傳輸給透鏡的輸出光，在該頂視圖中與VIPA發生器的上述表面垂直；而且從透鏡傳輸給VIPA發生器的返回來的輸出光，在該頂視圖中與VIPA發生器的上述表面垂直。
2．如權利要求1的裝置，進一步包括第一和第二光纖，其中輸入光通過第一光纖傳輸而被接收在VIPA發生器中，而且在被返回VIPA發生器之後的輸出光在VIPA發生器中經受多重發射，然後被第二光纖接收。
3．如權利要求2的裝置，還包括第一透鏡，其將來自第一光纖的輸入光射向VIPA發生器，和第二透鏡，其將來自VIPA發生器的返回來的輸出光射光第二光纖。
4．如權利要求2的裝置，進一步包括一透鏡，其將來自第一光纖的輸入光射向VIPA發生器，並將來自VIPA發生器的返回來的輸出光射向第二光纖。
5．如權利要求1的裝置，其中光返回器件是一反射鏡。
6．如權利要求5的裝置，其中從VIPA發生器傳輸出來的輸出光，將通過透鏡並聚焦在反射鏡上，以使入射在該反射鏡上的光與反射鏡表面並不垂直。
7．如權利要求1的裝置，其中該透鏡被定位，以使從VIPA發生器傳輸給透鏡的輸出光，將偏離中心通過該透鏡，而且從透鏡傳輸給VIPA發生器的返回來的輸出光，將偏離中心通過該透鏡。
8．一種裝置，具有一頂視圖並且包括一角色散組件，其具有一通道區以接收進入角色散組件的光並由其輸出；此角色散組件經過該通道區接收在連續波長範圍內具有相應波長的輸入光，並使該輸入光多次反射以產生自幹涉而形成從角色散組件傳輸出來的輸出光，從而由角色散組件的相應表面傳輸出去，該輸出光在空間上可與連續波長範圍內其它任何波長的輸入光所形成的輸出光相區分；一光返回器件，其接收來自角色散組件的輸出光並將此輸出光返回至角色散組件的上述表面，由此而返回角色散組件，以在角色散組件中經受多重發射而後經過該通道區從角色散組件中輸出，以及一透鏡，其被定位以使輸出光從角色散組件傳輸給光返回器件，是通過先將其從角色散組件傳輸給透鏡，然後由該透鏡將其聚焦到光返回器件上；輸出光從光返回器件返回到角色散組件，是通過先將其從光返回器件傳輸給透鏡，然後由該透鏡將其射向角色散組件，以及從角色散組件傳輸給透鏡的輸出光，在該頂視圖中與角色散組件的上述表面垂直；而且從透鏡傳輸給角色散組件的返回來的輸出光，在該頂視圖中與角色散組件的上述表面垂直。
9．如權利要求8的裝置，進一步包括第一和第二光纖，其中輸入光通過第一光纖傳輸而被經過該通道區接收在角色散組件中，而且被返回來的輸出光在角色散組件中經受多重反射之後經過該通道區輸出，然後被第二光纖接收。
10．如權利要求9的裝置，另外還包括一透鏡，其將來自第一光纖的輸入光經過該通道區線聚焦到角色散組件中，以及一透鏡，其將由角色散組件的通道區返回的輸出光射向第二光纖。
11．如權利要求9的裝置，另外還包括一透鏡，其將來自第一光纖的輸入光經過該通道區射入角色散組件中，並且將由角色散組件的通道區返回的輸出光射向第二光纖。
12．如權利要求9的裝置，另外還包括第一透鏡，其接收來自第一光纖的輸入光並形成一準直光；第二透鏡，其接收來自第一透鏡的準直光並將該準直光線聚焦到角色散組件的通道區中；第三透鏡，其將從角色散組件的通道區返回的輸出光形成準直光，以及第四透鏡，其將來自第三透鏡的準直光聚焦到第二光纖中。
13．如權利要求8的裝置，其中的光返回器件為反射鏡。
14．一種裝置，包括一成虛象的相控陣列(VIPA)，其接收一輸入光並產生一離開VIPA發生器傳播出去的相應輸出光；一反射鏡，及一透鏡，其將輸出光聚焦到反射鏡上，以使反射鏡反射輸出光，而且被反射的光由透鏡返回射在VIPA發生器上其中該反射鏡被成形為使本裝置提供一固定的色散。
15．如權利要求14的裝置，其中由透鏡聚焦的輸出光，隨著輸出光波長的改變而被入射在反射鏡表面上的不同點，而且該反射鏡被成形，以使其表面上各點隨著輸出光波長由短變長而連續地從凸變凹。
16．如權利要求14的裝置，其中由透鏡聚焦的輸出光，隨著輸出光波長的改變而被入射在反射鏡表面上的不同點，而且該反射鏡被成形，以使其表面上各點隨著輸出光波長由短變長而連續地從強凸變成弱凸。
17．如權利要求14的裝置，其中由透鏡聚焦的輸出光，隨著輸出光波長的改變而被入射在反射鏡表面上的不同點，而且該反射鏡被成形，以使其表面上各點隨著輸出光波長由短變長而連續地從弱凹變成強凹。
18．如權利要求14的裝置，其中該反射鏡具有一凹進部分和一凸起部分，以使比特定波長短的輸出光被凸起部分反射掉，而且比特定波長長的輸出光被凹進部分反射掉。
19．如權利要求14的裝置，其中由透鏡聚焦的輸出光，隨著輸出光波長的改變而被入射在反射鏡表面上的不同點，而且該反射鏡具有一平的部分，且其在高於特定波長時隨同輸出光波長的增加而連續地變成凹進部分，以致於比特定波長短的輸出光入射在平的部分上面，而且比特定波長長的輸出光入射在凹進部分上面。
20．如權利要求14的裝置，其中由透鏡聚焦的輸出光，隨著輸出光波長的改變而被入射在反射鏡表面上的不同點，而且該反射鏡具有一凸起部分，且其在高於特定波長時隨同輸出光波長的增加而連續地變成平的部分，以致於比特定波長短的輸出光入射在凸起部分上面，而且比特定波長長的輸出光入射在平的部分上面。
21．一種裝置，包括一角色散組件，它有一將光接收其內並從中輸出光的通道區，該角色散組件通過該通道區接收連續波長範圍內的相應波長的輸入光，並使輸入光發生多重反射以產生自幹涉，形成角色散組件的輸出光，而且該輸出光在空間上可以與連續波長範圍內任何其它波長的輸入光所形成的輸出光相區分；
一反射鏡，以及一透鏡，並由其將角色散組件形成的輸出光聚焦到該反射鏡上，其中該反射鏡將被聚焦的光反射回透鏡，並由透鏡將被反射的輸出光再射回角色散組件，從而使被反射的輸出光在角色散組件中經受多重反射，然後經過通道區從角色散組件中輸出，以及該反射鏡被成形，以使該裝置提供一固定的色散。
22．如權利要求21的裝置，其中由透鏡聚焦的輸出光，隨著輸出光波長的改變而被入射在反射鏡表面上的不同點，而且該反射鏡被成形，以使其表面上相應點隨著輸出光波長由短變長而連續地從凸變凹。
23．如權利要求21的裝置，其中由透鏡聚焦的輸出光，隨著輸出光波長的改變而被入射在反射鏡表面上的不同點，而且該反射鏡被成形，以使其表面上相應點隨著輸出光波長由短變長而連續地從強凸變成弱凸。
24．如權利要求21的裝置，其中由透鏡聚焦的輸出光，隨著輸出光波長的改變而被入射在反射鏡表面上的不同點，而且該反射鏡被成形，以使其表面上各點隨著輸出光波長由短變長而連續地從弱凹變成強凹。
25．如權利要求21的裝置，其中該反射鏡具有一凹進部分和一凸起部分，以使比特定波長短的輸出光被凸起部分反射掉，而且比特定波長長的輸出光被凹進部分反射掉。
26．如權利要求21的裝置，其中由透鏡聚焦的輸出光，隨著輸出光波長的改變而被入射在反射鏡表面上的不同點，而且該反射鏡具有一平的部分，且其在高於特定波長時隨同輸出光波長的增加而連續地變成凹進部分，以致於比特定波長短的輸出光入射在平的部分上面，而且比特定波長長的輸出光入射在凹進部分上面。
27．如權利要求21的裝置，其中由透鏡聚焦的輸出光，隨著輸出光波長的改變而被入射在反射鏡表面上的不同點，而且該反射鏡具有一凸起部分，且其在高於特定波長時隨同輸出光波長的增加而連續地變成平的部分，以致於比特定波長短的輸出光入射在凸起部分上面，而且比特定波長長的輸出光入射在平的部分上面。
28．一種裝置，具有一頂視圖並且包括第一和第二表面，而且第二表面所具有的反射率能使其上入射光的一部分被透過，此處一相應波長的入射光被聚焦成一條線，而且第一和第二表面被定位，以使該輸入光從這條線射出去而在第一和第二表面之間進行多次反射，從而導致多重光透過第二表面，而且透過的多重光相互幹涉而產生一從第二表面傳輸出去的輸出光，且其在空間上可與不同波長的其它輸入光所產生的輸出光相區分；一光返回器件，其將該輸出光返回第二表面，以使該輸出光通過第二表面並在第一和第二表面之間經受多重反射，以及一透鏡，其被定位以使輸出光從第二表面傳輸給光返回器件，是通過先將其從第二表面傳輸給透鏡，然後由該透鏡將其聚焦到光返回器件上；輸出光從光返回器件返回到第二表面，是通過先將其從光返回器件傳輸給透鏡，然後由該透鏡將其射向第二表面，以及從第二表面傳輸給透鏡的輸出光，在該頂視圖中與第二表面相垂直；而且從透鏡傳輸給第二表面的返回來的輸出光，在該頂視圖中與第二表面相垂直。
29．如權利要求28的裝置，其中的光返回器件為反射鏡。
30．如權利要求29的裝置，其中從第二表面傳輸出來的輸出光將通過該透鏡並被聚焦在反射鏡上，以使入射在反射鏡上的光並不垂直於該反射鏡表面。
31．一種裝置，具有一頂視圖並且包括
一發生裝置，用於接收相應波長的輸入光，以產生一沿輸入光波長決定的方向離開其傳播出去的相應輸出光，從而使輸出光離開其相應表面傳播出去；一光返回裝置，用於將該輸出光返回發生裝置的上述表面從而使其返回該發生裝置，以及一透鏡，其被定位以使輸出光從發生裝置傳輸給返回裝置，是通過先將其從發生裝置傳輸給透鏡，然後由該透鏡將其聚焦到返回裝置上；輸出光從返回裝置返回發生裝置，是通過先將其從返回裝置傳輸給透鏡，然後由該透鏡將其射到發生裝置上，以及輸出光從發生裝置傳輸給透鏡，在該頂視圖中與發生裝置的上述表面相垂直；而且從透鏡傳輸給發生裝置的返回來的輸出光，在該頂視圖中與發生裝置的上述表面相垂直。
32．一種接收一相應波長的輸入光並將其聚焦成一條直線的裝置，該裝置具有一頂視圖並且包括彼此隔開的第一和第二表面；用於使輸入光從該直線射出去而在第一和第二表面之間被多次反射的裝置，從而導致多重光透過第二表面，以使所透過的光相互幹涉而產生一離開第二表面傳輸出去的輸出光，且其在空間上可與不同波長的其它輸入光所產生的輸出光相區分；一光返回裝置，用於將輸出光返回第二表面，以使被返回的輸出光通過第二表面並在第一和第二表面之間經受多重反射，以及一透鏡，其被定位以使輸出光從第二表面傳輸給光返回裝置，是通過先將其從第二表面傳輸給透鏡，然後由該透鏡將其聚焦到光返回裝置上；輸出光從光返回裝置返回到第二表面，是通過先將其從光返回裝置傳輸給透鏡，然後由該透鏡將其射向第二表面，以及從第二表面傳輸給透鏡的輸出光，在該頂視圖中與第二表面相垂直；而且從透鏡傳輸給第二表面的返回來的輸出光，在該頂視圖中與第二表面相垂直。
33．一種裝置，包括一角色散組件，其具有一通道區以將光接收到角色散組件中並使光由其輸出，此角色散組件經過其通道區接收被聚焦成一直線的具有相應波長的輸入光，並使該輸入光多次反射以產生自幹涉而形成從角色散組件傳輸出去的輸出光，且其在空間上可與不同波長的其它輸入光所形成的輸出光相區分；一反射鏡，以及一透鏡，其將角色散組件形成的輸出光聚焦在反射鏡上，其中該反射鏡將被聚焦的光反射回透鏡，並由該透鏡將被反射的輸出光射回角色散組件，以使被反射的輸出光在角色散組件中經受多重反射，然後經過通道區從角色散組件中輸出，而且該反射鏡被成形以使本裝置提供一固定的色散。
34．如權利要求33的裝置，其中由透鏡聚焦的輸出光，隨著輸出光波長的改變而被入射在反射鏡表面上的不同點，而且該反射鏡被成形，以使其表面上相應點隨著輸出光波長由短變長而連續從凸變凹。
35．如權利要求33的裝置，其中由透鏡聚焦的輸出光，隨著輸出光波長的改變而被入射在反射鏡表面上的不同點，而且該反射鏡被成形，以使其表面上相應點隨著輸出光波長由短變長而連續地從強凸變弱凸。
36．如權利要求33的裝置，其中由透鏡聚焦的輸出光，隨著輸出光波長的改變而被入射在反射鏡表面上的不同點，而且該反射鏡被成形，以使其表面上相應點隨著輸出光波長由短變長而連續地從弱凹變強凹。
37．如權利要求33的裝置，其中該反射鏡具有一凹進部分和一凸起部分，以使比特定波長短的輸出光被凸起部分反射掉，而且比特定波長長的輸出光被凹進部分反射掉。
38．如權利要求33的裝置，其中由透鏡聚焦的輸出光，隨著輸出光波長的改變而被入射在反射鏡表面上的不同點，而且該反射鏡具有一平的部分，且其在高於特定波長時隨同輸出光波長的增加而連續地變成凹進部分，以致於比特定波長短的輸出光入射在平的部分上面，而且比特定波長長的輸出光入射在凹進部分上面。
39．如權利要求33的裝置，其中由透鏡聚焦的輸出光，隨著輸出光波長的改變而被入射在反射鏡表面上的不同點，而且該反射鏡具有一凸起部分，且其在高於特定波長時隨同輸出光波長的增加而連續地變成平的部分，以致於比特定波長短的輸出光入射在凸起部分上面，而且比特定波長長的輸出光入射在平的部分上面。
40．如權利要求1的裝置，其中從VIPA發生器傳輸給透鏡的輸出光，並不與從透鏡傳輸給VIPA發生器的返回來的輸出光相重疊。
41．如權利要求8的裝置，其中從角色散組件傳輸給透鏡的輸出光，並不與從透鏡傳輸給角色散組件的返回來的輸出光相重疊。
42．如權利要求1的裝置，其中該透鏡如從其頂視和側視圖看到的那樣使光聚焦，並且在透鏡的頂視和側視圖中具有相同的焦距。
43．如權利要求8的裝置，其中該透鏡如從其頂視和側視圖看到的那樣使光聚焦，並且在透鏡的頂視和側視圖中具有相同的焦距。
44．一種用於接收輸入光並產生一可空間區分的輸出光的裝置，該裝置包括其間用空氣將其相互隔開的第一和第二表面，而且第二表面所具有的反射率能讓入射其上光的一部分透過去；第一和第二表面被定位，以使入射光在其間經過空氣被多次反射而產生出許多束透過第二表面的光，且此多束透過光彼此幹涉而產生該輸出光，其中該輸入光為一連續波長範圍內的相應波長輸入光，而且輸出光在空間上可與該連續波長範圍內其它任意波長的輸入光所形成的輸出光相區分。
45．一種用於接收一至少包括兩種載波(carrier)的波分復用光，並產生一對於每一載波為可空間區分的輸出光的裝置，該裝置包括其間用空氣將其相互隔開的第一和第二表面，而且第二表面所具有的反射率能讓入射其上光的一部分透過去；第一和第二表面被定位，以使此波分復用光在其間經過空氣被多次反射而產生出許多束透過第二表面的光，且此多束透過光彼此幹涉而為波分復用光的每一載波產生相應的輸出光；其中每一載波為一連續波長範圍內的相應波長，而且對於每一載波所形成的輸出光，在空間上可與此連續波長範圍內對於具有其它任意波長的載波所形成的輸出光相區分。
46．一種裝置，包括其間用空氣將其相互隔開的第一和第二表面，而且第二表面所具有的反射率能使入射其上光的一部分透過去，其中相應波長的入射光被聚焦成一條直線，而且第一和第二表面被定位，以使此入射光從該直線射出而在第一和第二表面間經過空氣被多次反射，從而產生許多束透過第二表面的光，且此透過的多束光相互幹涉，以產生一空間上可與不同波長的其它輸入光所產生的輸出光相區分的輸出光。
47．一種裝置，包括其間用空氣將其相互隔開的第一和第二表面，而且第二表面所具有的反射率能使入射其上光的一部分透過去，其中相應波長的輸入光被聚焦成一條直線，而且第一和第二表面被定位，以使此入射光從該直線射出而在第一和第二表面間經過空氣被多次反射，從而產生許多束透過第二表面的光，而且每一透過光與其它每一透過光相干涉，以產生一空間上可與不同波長的其它輸入光所產生的輸出光相區分的輸出光。
48．一種接收一連續波長範圍內相應波長輸入光用的裝置，它包括其間用空氣將其相互分開的第一和第二表面，以及用於使輸入光在第一和第二表面間經過空氣多次反射以產生自幹涉而形成輸出光的裝置，其中該輸出光在空間上可與該連續波長範圍內其它任意波長輸入光所形成的輸出光相區分。
49．一種接收一相應波長且被聚焦成一條直線的輸入光的裝置，該裝置包括其間用空氣將其互相分開的第一和第二表面，以及用於使該輸入光從該直線射出以在第一和第二表面間經過空氣被多次反射，從而產生許多束透過第二表面光的裝置，並使所透過的光相互幹涉，以產生一在空間上可與不同波長的其它輸入光所產生的輸出光相區分的輸出光。
權利要求
1．一種裝置，包括一成虛象的相控陣列(VIPA)，其接收一輸入光並產生一離開VIPA傳播出去的相應輸出光；一接收來自VIPA的輸出光然後將此輸出光返回VIPA的光返回器件，以及一透鏡，其被定位以使輸出光從VIPA傳輸給光返回器件，是通過先將其從VIPA傳輸給透鏡，然後由該透鏡將其聚焦到光返回器件上；輸出光從光返回器件返回到VIPA，是通過先將其從光返回器件傳輸給透鏡，然後由該透鏡將其射向VIPA，而且從VIPA傳輸給透鏡的輸出光，與沿相反方向從透鏡傳輸給VIPA的返回來的輸出光平行而不相重疊。
2．如權利要求1的裝置，進一步包括第一和第二光纖，其中，輸入光通過第一光纖傳輸而被接收在VIPA中，而且在返回VIPA之後，輸出光在VIPA中經受多重反射，然後由第二光纖接收。
3．如權利要求2的裝置，進一步包括一第一透鏡，其將來自第一光纖的入射光射向VIPA，及一第二透鏡，其將由VIPA返回的輸出光射向第二光纖。
4．如權利要求2的裝置，進一步包括一透鏡，其將來自第一光纖的入射光射向VIPA，並將由VIPA返回的輸出光射向第二光纖。
5．如權利要求1的裝置，其中光返回器件是反射鏡。
6．如權利要求1的裝置，其中從VIPA傳輸出來的輸出光，將通過透鏡並聚焦在反射鏡上，以使入射在該反射鏡上的光與該反射鏡表面不垂直。
7．如權利要求1的裝置，其中該透鏡被定位，以使從VIPA傳輸給該透鏡的輸出光，偏離中心通過該透鏡，而且從透鏡傳輸給VIPA的返回的輸出光，偏離中心通過該透鏡。
8．一種裝置，包括一角色散組件，它有一將光接收其內並從中輸出光的通道區，該角色散組件通過該通道區接收連續波長範圍內的相應波長的輸入光，並使輸入光發生多重反射以產生自幹涉，形成角色散組件的輸出光，而且該輸出光在空間上可以與連續波長範圍內任何其它波長的輸入光所形成的輸出光相區分；一光返回器件，其接收來自角色散組件的輸出光，並將該輸出光返回角色散組件，以使其在角色散組件中經受多次反射然後通過通道區從角色散組件中輸出，以及一透鏡，其被定位以使輸出光從角色散組件傳輸給光返回器件，是通過先將其從角色散組件傳輸給透鏡，然後由該透鏡將其聚焦到光返回器件上；輸出光從光返回器件返回到角色散組件，是通過先將其從光返回器件傳輸給透鏡，然後由該透鏡將其射向角色散組件，而且從角色散組件傳輸給透鏡的輸出光，與從透鏡傳輸給角色散組件的返回的輸出光平行。
9．如權利要求8的裝置，進一步包括第一和第二光纖，其中，輸入光通過第一光纖傳輸而被經過通道區接收到角色散組件中，而且在角色散組件中經受多次反射之後，然後經過通道區輸出，返回的輸出光被第二光纖接收。
10．如權利要求9的裝置，進一步包括一透鏡，其將來自第一光纖的輸入光經過通道區線性聚焦到角色散組件中，以及一透鏡，其將從角色散組件的通道區返回的輸出光射向第二光纖。
11．如權利要求9的裝置，進一步包括一透鏡，其將來自第一光纖的輸入光經過通道區射入角色散組件，並將從角色散組件通道區返回的輸出光射向第二光纖。
12．如權利要求9的裝置，進一步包括一第一透鏡，其接收來自第一光纖的輸入光並形成準直光；一第二透鏡，其接收來自第一透鏡的準直光並將該準直光線性聚焦到角色散組件的通道區中；一第三透鏡，其將由角色散組件通道區返回的輸出光形成準直光，以及一第四透鏡，其將來自第三透鏡的準直光聚焦到第二光纖中。
13．如權利要求8的裝置，其中光返回器件是反射鏡。
14．一種裝置，包括一成虛象的相控陣列(VIPA)，其接收一輸入光並產生一離開VIPA傳播出去的相應輸出光；一反射鏡，及一透鏡，其將輸出光聚焦到反射鏡上，以使反射鏡反射輸出光，而且被反射的光由透鏡返回射在VIPA上，其中該反射鏡被成形為使本裝置提供一固定的色散。
15．如權利要求14的裝置，其中由透鏡聚焦的輸出光，隨著輸出光波長的改變而被入射在反射鏡表面上的不同點，而且該反射鏡被成形，以使其表面上各點隨著輸出光波長由短變長而連續地從凸變凹。
16．如權利要求14的裝置，其中由透鏡聚焦的輸出光，隨著輸出光波長的改變而被入射在反射鏡表面上的不同點，而且該反射鏡被成形，以使其表面上各點隨著輸出光波長由短變長而連續地從強凸變成弱凸。
17．如權利要求14的裝置，其中由透鏡聚焦的輸出光，隨著輸出光波長的改變而被入射在反射鏡表面上的不同點，而且該反射鏡被成形，以使其表面上各點隨著輸出光波長由短變長而連續地從弱凹變成強凹。
18．如權利要求14的裝置，其中該反射鏡具有一凹進部分和一凸起部分，以使比特定波長短的輸出光被凸起部分反射掉，而且比特定波長長的輸出光被凹進部分反射掉。
19．如權利要求14的裝置，其中由透鏡聚焦的輸出光，隨著輸出光波長的改變而被入射在反射鏡表面上的不同點，而且該反射鏡具有一平的部分，且其在高於特定波長時隨同輸出光波長的增加而連續地變成凹進部分，以致於比特定波長短的輸出光入射在平的部分上面，而且比特定波長長的輸出光入射在凹進部分上面。
20．如權利要求14的裝置，其中由透鏡聚焦的輸出光，隨著輸出光波長的改變而被入射在反射鏡表面上的不同點，而且該反射鏡具有一凸起部分，且其在高於特定波長時隨同輸出光波長的增加而連續地變成平的部分，以致於比特定波長短的輸出光入射在凸起部分上面，而且比特定波長長的輸出光入射在平的部分上面。
21．一種裝置，包括一角色散組件，它有一將光接收其內並從中輸出光的通道區，該角色散組件通過該通道區接收連續波長範圍內的相應波長的輸入光，並使輸入光發生多重反射以產生自幹涉，形成角色散組件的輸出光，而且該輸出光在空間上可以與連續波長範圍內任何其它波長的輸入光所形成的輸出光相區分；一反射鏡，以及一透鏡，並由其將角色散組件形成的輸出光聚焦到該反射鏡上，其中該反射鏡將被聚焦的光反射回透鏡，並由透鏡將被反射的輸出光再射回角色散組件，從而使被反射的輸出光在角色散組件中經受多重反射，然後通過通道區從角色散組件中輸出，以及該反射鏡被成形，以使該裝置提供一固定的色散。
22．如權利要求21的裝置，其中由透鏡聚焦的輸出光，隨著輸出光波長的改變而被入射在反射鏡表面上的不同點，而且該反射鏡被成形，以使其表面上各點隨著輸出光波長由短變長而連續地從凸變凹。
23．如權利要求21的裝置，其中由透鏡聚焦的輸出光，隨著輸出光波長的改變而被入射在反射鏡表面上的不同點，而且該反射鏡被成形，以使其表面上各點隨著輸出光波長由短變長而連續地從強凸變成弱凸。
24．如權利要求21的裝置，其中由透鏡聚焦的輸出光，隨著輸出光波長的改變而被入射在反射鏡表面上的不同點，而且該反射鏡被成形，以使其表面上各點隨著輸出光波長由短變長而連續地從弱凹變成強凹。
25．如權利要求21的裝置，其中該反射鏡具有一凹進部分和一凸起部分，以使比特定波長短的輸出光被凸起部分反射掉，而且比特定波長長的輸出光被凹進部分反射掉。
26．如權利要求21的裝置，其中由透鏡聚焦的輸出光，隨著輸出光波長的改變而被入射在反射鏡表面上的不同點，而且該反射鏡具有一平的部分，且其在高於特定波長時隨同輸出光波長的增加而連續地變成凹進部分，以致於比特定波長短的輸出光入射在平的部分上面，而且比特定波長長的輸出光入射在凹進部分上面。
27．如權利要求21的裝置，其中由透鏡聚焦的輸出光，隨著輸出光波長的改變而被入射在反射鏡表面上的不同點，而且該反射鏡具有一凸起部分，且其在高於特定波長時隨同輸出光波長的增加而連續地變成平的部分，以致於比特定波長短的輸出光入射在凸起部分上面，而且比特定波長長的輸出光入射在平的部分上面。
全文摘要
一種對於光添加「相反色散」的裝置,用於補償光在光纖(246)中傳播而引起的色散。該裝置包括一成虛象的相控陣列(VIPA)(240),和一光返回器件(254)。VIPA對於光提供角色散,而光返回器件將此光返回VIPA以在其中經受多重反射。該先返回器件通常是反射鏡。在這種情況下,該反射鏡可被成形,以使該裝置對於光添加一固定的色散。此外,一透鏡(252)可被定位,以使(a)光從 VIPA傳輸給光返回器件,是通過先將其從VIPA傳輸給透鏡,然後由該透鏡將其聚焦到光返回器件上;(b)光從光返回器件返回到透鏡,然後由該透鏡將其射出,而且與從透鏡傳輸給VIPA的返回光平行。
文檔編號H04B10/18GK1234873SQ98801021
公開日1999年11月10日 申請日期1998年1月8日 優先權日1997年8月13日
發明者白崎正孝 申請人:富士通株式會社