單通摺疊交織器/去交織器的製作方法
2023-07-15 05:15:31 1
專利名稱：單通摺疊交織器/去交織器的製作方法
技術領域：
本發明涉及光學裝置。更具體說，本發明涉及一種摺疊設計的交織器/去交織器，能使光信號多次通過單個晶體。
隨著例如互連網使用率的增加，通信類型的增加，用戶的增長，導致通信使用率的增加，因而要求通信商提供更大的語音和數據載流量。為了降低增加載流量的費用和需要的時間量，已經發展出波分復用(WDM)和密集波分復用(DWDM)，它們能增加載流量而不要求新的光纜。
WDM和DWDM技術把多個光信號在單根光纖內組合，用不同的光波長或信道傳送不同的信號。光信道的交織和去交織通常在薄膜光波導內完成。但是，對多個信道進行交織和去交織，要求的多層薄膜增加了部件的費用和複雜性。用於濾波的多層薄膜的另一個缺點，是薄膜超過規定時間後會碎裂，特別是在高功率運行下。
因此，需要一種改進的用於WDM和/或DWDM光信號的光學裝置。
現在說明單通摺疊交織器/去交織器(single-pass foldedinterleaver/deinterleaver)。此裝置包括一種雙折射組件和多次反射的單元。反射單元把經過輸入埠接收的光信號反射，使光信號在被導向第一輸出埠和第二輸出埠之前，多次通過此雙折射組件。多次反射通過雙折射組件，使經輸入埠接收的光信號中包含的一組信號，分成第一分組光信號和第二分組光信號，然後分別把它們導向第一輸出埠和第二輸出埠。
在一個實施例中，在一個或多個反射單元與雙折射晶體之間，放置一組半波片。各半波片按方位角取向放置，使第一分組光信號具有第一種偏振而第二分組光信號具有第二種偏振。在一個實施例中，第一和第二分組光信號包括偶數和奇數國際電信聯盟(ITU)信道。
本發明在各個附圖中以舉例的方式，而不是以限制的方式加以說明，其中相同的參考數字表示相同的單元。
圖1示意說明從100GHz間隔的光信道體系到200GHz光信道體系的轉換。
圖2是光學去交織器的一個方框圖，它把50GHz間隔的光信道體系轉換為200GHz光信道體系。
圖3是光學交織器的一個方框圖，它把200GHz間隔的光信道體系轉換為50GHz光信道體系。
圖4a畫出單通摺疊交織器/去交織器的一個實施例，其輸入和輸出埠設在此裝置的公共側。
圖4b畫出單通摺疊交織器/去交織器的一個實施例，其輸入和輸出埠設在此裝置的公共側。
圖5a畫出單通摺疊交織器/去交織器的一個實施例，其輸入和輸出埠設在此裝置的公共側。
圖5b畫出單通摺疊交織器/去交織器的一個實施例，其輸入和輸出埠設在此裝置的公共側。
圖5c畫出單通摺疊交織器/去交織器的一個實施例，其輸入和輸出埠設在此裝置的公共側。
圖6a畫出單通摺疊交織器/去交織器的一個實施例，其輸入和輸出埠設在此裝置的相對兩側。
圖6b畫出單通摺疊交織器/去交織器的一個實施例，其輸入和輸出埠設在此裝置的相對兩側。
圖7a畫出單通摺疊交織器/去交織器的一個實施例，其輸入和輸出埠設在此裝置的相對兩側。
圖7b畫出單通摺疊交織器/去交織器的一個實施例，其輸入和輸出埠設在此裝置的相對兩側。
圖8a畫出級聯摺疊交織器/去交織器的一個實施例，其輸入和輸出埠設在此裝置的相對兩側。
圖8b畫出級聯摺疊交織器/去交織器的一個實施例，其輸入和輸出埠設在此裝置的相對兩側。
現在說明單通摺疊交織器/去交織器。在下面的說明中，為了解釋，有許多特別詳細的陳述，以便完整地理解本發明。但是，很顯然，對本領域熟練人員，沒有這些特別詳細的陳述，也能夠實現本發明。另一方面，結構和裝置以方框圖的形式畫出，以免使本發明模糊不清。
本說明中提及「一個實施例」或「某個實施例」，是指結合該實施例說明的某種特性、結構、或特徵，至少包含在本發明的一個實施例中。本說明中不同地方出現的「在一個實施例中」一詞，不一定全指同一個實施例。
現在說明用於組合/分解光信道的交織器/去交織器設備。當光信號被引導多次通過單個晶體時，這樣的交織器/去交織器設備被稱為摺疊的。單通是指此光信號沿一(摺疊的)路徑通過該設備只一次。當作為去交織器運行時，此交織器/去交織器把一個光信號(如WDM信號)分解為若干分組的光信號(如信道)。在一個實施例中，把光信號去交織，就是把光信號分解為偶數和奇數國際電信聯盟(ITU)信道。
當作為交織器運行時，此交織器/去交織器把各個分組光信號(如信道)混合為一個復用的(如WDM)光信號。交織器/去交織器設備可以用來增加光網絡的帶寬。例如，交織器/去交織器可以用作第一種信道間隔(如100GHz)使用的部件與第二種信道間隔(200GHz)使用的部件的接口。在一個實施例中，交織是把偶數和奇數ITU信道組合為單個光信號。
圖1示意說明從100GHz間隔的光信道體系到200GHz光信道體系的轉換。圖1的轉換可以用於，例如，能使以200GHz間隔的光信道體系運行的裝置，與以100GHz間隔的光信道體系運行的其他裝置或網絡交互作用。100GHz信道間隔與200GHz信道間隔之間的轉換，例如，可以增加網絡帶寬，而不必把與該網絡交互作用的所有裝置都升級。
在一個實施例中，圖1的轉換器是一種去交織器，它把有偶數和奇數信道(如ITU信道)的光信號，分解為包含偶數信道的第一光信號和包含奇數信道的第二光信號。信號被去交織之後，奇數信道有200GHz間隔，偶數信道也有200GHz間隔。偶數信道和奇數信道的重新組合，可以用交織器完成，交織器把奇數和偶數信道組合為單個光信號。換而言之，有200GHz間隔的偶數和奇數信道，被組合(被交織)為有100GHz信號間隔的一個光信號。類似的交織操作能為50GHz間隔的信道和100GHz間隔的信道之間提供轉換，也能為其他種類信道間隔體系之間提供轉換。
圖2是去交織器的一個方框圖，它把50GHz間隔的光信道體系轉換為200GHz光信道體系。一般說，去交織器200包括去交織器210，它把一組50GHz間隔的信道轉換為兩組100GHz間隔的信道。去交織器200還包括兩個去交織器(220和230)，它們每一個都把一組100GHz間隔的信道轉換為兩組200GHz間隔的信道。交織器200允許200GHz間隔信道使用的裝置，與50GHz間隔信道使用的裝置或網絡交互作用。
光纖205載運一組50GHz間隔的光信道i。去交織器210把這組光信道分解為偶數組2(j+1)信道和奇數組2j+1信道。偶數信道輸入去交織器230，奇數信道輸入去交織器220。偶數和奇數信道都有100GHz間隔。
去交織器220和230的運行還進一步把這組光信道分解。從概念上說，去交織器220和230對相應的100GHz間隔信道進行運作，把輸入信道分解為「偶數」和「奇數」信道。去交織器220和230輸出的兩組信道都有200GHz間隔。
去交織器220把奇數信道分解為兩組信道，即奇-奇，或4k+1信道，由光纖240輸出，以及奇-偶，或4k+2信道，由光纖250輸出。去交織器230把偶數信道分解為兩組信道，即偶-奇，或4k+3信道，由光纖260輸出，以及偶-偶，或4(k+1)信道，由光纖270輸出。
去交織器200輸出的四組信道是200GHz間隔的信道。因此，去交織器200能用作運行200GHz間隔信道使用的一個或多個裝置，與運行50GHz間隔信道使用的一個或多個裝置或網絡的接口。也能支持別的信道間隔。
圖3是光學交織器的一個方框圖，它把200GHz間隔的光信道體系轉換為50GHz光信道體系。一般說，交織器300包括交織器310，它把兩組200GHz間隔的信道轉換為一組100GHz間隔的信道。類似地，交織器320把兩組200GHz間隔的信道轉換為一組100GHz間隔的信道。交織器330把兩組100GHz間隔的信道轉換為一組50GHz間隔的信道。交織器300允許200GHz間隔信道使用的裝置，與50GHz間隔信道使用的裝置或網絡交互作用。
具有200GHz間隔的奇-奇，或4k+1信道，經過光纖340輸入交織器310。具有200GHz間隔的奇-偶，或4k+2信道，經過光纖350輸入交織器310。交織器310對奇-奇信道和奇-偶信道進行交織，產生一組有100GHz間隔的奇數，或2j+1信道。
具有200GHz間隔的偶-奇，或4k+3信道，經過光纖360輸入交織器320。具有200GHz間隔的偶-偶，或4(k+1)信道，經過光纖370輸入交織器320。交織器320對偶-奇信道和偶-偶信道進行交織，產生一組有100GHz間隔的偶數，或2(j+1)信道。
交織器330對偶數和奇數信道進行交織，產生一組有50GHz間隔的信道i。因此，交織器300能使按200GHz間隔信道運行的裝置，與按50GHz間隔信道運行的裝置交互作用。也能支持別的信道間隔。
圖4a畫出單通摺疊交織器/去交織器的一個實施例，其輸入和輸出埠設在此裝置的公共側。圖4的箭頭與此單通摺疊交織器/去交織器作為去交織器運行相對應。換句話說，在多個頻率上載運信息的一個光信號，例如，一個波分復用(WDM)信號被接收，並分解為兩個光信號，它們的每一個包括來自輸入光信號的一預定的頻率分組(如偶數信道和奇數信道)。
光信號通過埠400接收。在一個實施例中，埠400是一準直器組件，它有一GRIN透鏡把光準直。也能夠用其他類型透鏡，或接收預準直的光。埠400經過光纖接收光信號，並用GRIN透鏡把光信號準直。
在一個實施例中，埠400還包括把光信號的垂直偏振分量或水平偏振分量旋轉的半波片402。在一個實施例中，相對於埠400從光纖404接收的光信號，半波片402的方位角是45°。在一個實施例中，埠400的離散晶體使光信號的垂直偏振分量偏移，同時，半波片402又使此垂直偏振分量變為水平偏振，於是兩個分量都是水平偏振的。
準直的光信號被導向反射單元410。在一個實施例中，反射單元410是個90°反射晶體；但是，也可以用例如以交織器/去交織器的物理布置為基礎的其他反射單元。在一個實施例中，接收的和/或反射的光信號通過的表面，有低階補償器480部件，用來補償在相應晶體內的相移。如果反射單元不引起相移，低階補償器480可以省去。
經反射單元410反射的光信號，被引導通過半波片430。半波片430在光信號的尋常分量和反常分量之間引入一個180°的相對相位差。在一個實施例中，半波片430以第一預定方位角取向放置。在一個實施例中，對從反射單元410到雙折射組件420的光信號，第一方位角在0°至10°的範圍(如3.5°)；但是，在適當改變一個或更多其他半波片的角度的情況下，此方位角可以不同。
通過半波片430之後的光信號，被導向雙折射組件420。在一個實施例中，雙折射組件420由晶體424和426組成，與單個雙折射晶體比較，它們被選來在某個工作溫度範圍內改善熱穩定性。在一個實施例中，晶體424是厚度約為2mm的TiO2晶體，而晶體426是厚度約為9.5mm的YVO4晶體。在一個實施例中，雙折射組件420的橫截面面積是5mm乘8mm；但是，也可以用其他尺寸。別的雙折射組件也可以用，例如，如果溫度的穩定性不重要，也可以用單個晶體，或者，可以用其他的兩晶體雙折射組件。
通過雙折射組件420之後的光信號，被反射單元412反射回來，通過雙折射組件420。在一個實施例中，反射單元412是個90°反射晶體；但是，也可以用其他反射單元。在一個實施例中，接收的和/或反射的光信號通過的表面，有低階補償器482，用來補償在相應晶體內的相移。如果反射單元不引起相移，低階補償器482可以省去。
在被反射單元412反射，通過雙折射組件420之後的光信號，通過半波片432。在一個實施例中，對從雙折射組件420到反射單元414的光信號，半波片432按第一方位角(如3.5°)取向放置。半波片432或兩個半波片432和430的其他方位角，可以用於不同的濾波特性或物理配置。
通過半波片432後的光信號，被反射單元414反射。在一個實施例中，反射單元414是個90°反射晶體；但是，也可以用其他反射單元。在一個實施例中，接收的和/或反射的光信號通過的表面，有低階補償器484，用來補償在相應晶體內的相移。如果反射單元不引起相移，低階補償器484可以省去。
經反射單元414反射的光信號，被引導通過半波片434。在一個實施例中，半波片434按預定的第二方位角取向放置。在一個實施例中，對從反射單元414到雙折射組件420的光信號，第二方位角在0°至-10°的範圍(如-9°)；但是，在適當改變一個或更多其他半波片的方位角的情況下，此方位角可以不同。
通過雙折射組件420之後的光信號，被反射單元416反射回來，通過雙折射組件420。在一個實施例中，反射單元416是個90°反射晶體；但是，也可以用其他反射單元。在一個實施例中，接收的和/或反射的光信號通過的表面，有低階補償器486，用來補償在相應晶體內的相移。如果反射單元不引起相移，低階補償器486可以省去。
在被反射單元416反射，通過雙折射組件420之後的光信號，通過半波片436。在一個實施例中，對從雙折射組件420到反射單元418的光信號，半波片436按第二方位角(如-9°)取向放置。半波片436或兩個半波片436和434的其他方位角，可以用於不同的濾波特性或物理配置。
通過半波片436後的光信號，被反射單元418反射。在一個實施例中，反射單元418是個90°反射晶體；但是，也可以用其他反射單元。在一個實施例中，接收的和/或反射的光信號通過的表面，有低階補償器488，用來補償在相應晶體內的相移。如果反射單元不引起相移，低階補償器488可以省去。
經反射單元418反射的光信號，被引導通過半波片438。在一個實施例中，半波片438按預定的第三方位角取向放置。在一個實施例中，對從反射單元418到雙折射組件420的光信號，第三方位角是22.5°。在另一個實施例中，對從反射單元418到雙折射組件420的光信號，第三方位角是-22.5°。
通過雙折射組件420之後的光信號，通過半波片440。在一個實施例中，對從雙折射組件420到光束分束器450的光信號，半波片440按第三預定方位角(如22.5°)取向放置。在另一個實施例中，對從雙折射組件420到光束分束器450的光信號，半波片440的方位角是-22.5°。
在一個實施例中，半波片438和440的方位角決定了被引導的光信號到達的埠。如果半波片438和440的方位角都是22.5°，第一組光信號(如偶數信道)被導向埠470，同時第二組光信號(如奇數信道)被導向埠472。如果方位角都是-22.5°，則第一組光信號(如偶數信道)被導向埠470，同時第二組光信號(如奇數信道)被導向埠472。因此，可以用半波片438和440來提供轉接功能。在一個實施例中，半波片438和440是機械上可動的部件。在另一個實施例中，半波片438和440是電壓控制的液晶部件，其中可用電壓來控制部件的轉接狀態。
然後，光信號通過偏振光束分束器450。偏振光束分束器把輸出信號送至兩個輸出準直器。偏振光束分束器450根據偏振把光信號分束。光信號被分成一水平偏振信號和一垂直偏振信號。一個輸出信號(如水平偏振信號)被導向埠470，同時第二個輸出信號(如垂直偏振信號)被導向反射單元460，後者把第二輸出信號反射至埠472。也可以用別的光束分束部件。
埠470包括半波片475，而埠472包括半波片477。在一個實施例中，半波片477和半波片475兩者的方位角，相對於分別從離散晶體482和離散晶體450接收的光信號，都是45°。半波片477和475把接收的光分量旋轉，分別使埠472和470的每一個，都接收一垂直偏振分量和一水平偏振分量，然後分別把它們組合起來並導向光纖473和475。
在一個實施例中，埠470和472之一接收偶數ITU信道而另一埠接收奇數ITU信道。還可以提供其他濾波特性。例如，可以把第一部分信道(如1-4)導向一個埠而第二部分信道(如5-8)導向另一個埠。
要作為一個交織器運行，則把兩組光信號輸入埠470和472。按與上述去交織器功能相反的方式，把這兩組光信號組合起來。組合的(交織的)光信號通過埠400輸出。因此，圖4畫出的設備既能作為交織器運行也能作為去交織器運行。
在一個實施例中，圖4a的交織器/去交織器用角度調諧來補償製造公差。在一個實施例中，角度調諧是在交織器/去交織器已經組裝之後，通過旋轉雙折射組件實現的，以便使被交織或被去交織的信號(如ITU信道)符合需要的特性。旋轉雙折射組件420，以增加信號通過雙折射組件420的光程長度。當給出所需的光程長度後，例如用環氧樹脂或焊接技術，把雙折射組件保持在要求的位置上。
圖4b畫出單通摺疊交織器/去交織器的一個實施例，其輸入和輸出埠設在此裝置的公共側。圖4b的交織器/去交織器包括與圖4a的交織器/去交織器相同的部件(如反射單元、半波片、雙折射組件)；但是，與圖4a的交織器/去交織器比較，圖4b的交織器/去交織器部件，安排的物理位置有所不同。
在一個實施例中，圖4b的交織器/去交織器，不包括圖4a交織器/去交織器的低階補償器。低階補償器的光學補償，能夠由雙折射組件420的角度調諧提供。用雙折射組件420，而不是用低階補償器，能夠增加通過交織器/去交織器材料的光程長度。在另一個實施例中，圖4b的交織器/去交織器，可以如上面對圖4a所述那樣，包括低階補償器。
圖5a畫出單通摺疊交織器/去交織器的一個實施例，其輸入和輸出埠設在此裝置的公共側。如圖4一樣，圖5的箭頭對應於把單通摺疊交織器/去交織器用作去交織器。圖5的交織器/去交織器有三個反射單元，而不像圖4的交織器/去交織器，有五個反射單元。
光信號通過埠500接收。在一個實施例中，埠500是個準直器組件，上有GRIN透鏡把光準直。也可以用別種類型透鏡，或可以接收預準直的光。在一個實施例中，埠500包括一離散晶體和半波片502。離散晶體和半波片502能提供兩個水平(或兩個垂直)偏振分量。
光信號通過偏振片510。在一個實施例中，對從埠500到反射單元520的光信號，偏振片510提供的偏振在0°到10°的範圍(如2.6°)，但是，例如根據一個或多個半波片的方位角，能夠提供其他的偏振。
偏振的光信號被導向反射單元520。在一個實施例中，反射單元520是一個90°反射晶體；但是，也可以用其他的反射單元。在一個實施例中，接收的和/或反射的光信號通過的表面，有低階補償器530，用來補償在相應晶體內的相移。如果反射單元不引起相移，低階補償器530可以省去。
經反射單元520反射的光信號，被引導通過半波片540。在一個實施例中，半波片540按第一預定方位角取向放置。在一個實施例中，對從反射單元520到雙折射組件550的光信號，第一方位角在0°到-10°(如-6.7°)的範圍；但是，在適當改變一個或多個其他半波片和/或偏振片510的方位角情況下，此方位角可以不同。
通過半波片530後的光信號，被導向雙折射組件550。在一個實施例中，雙折射組件550由晶體554和556組成，與單個雙折射晶體比較，它們被選來在某個工作溫度範圍內改善熱穩定性。在一個實施例中，晶體554是厚度為2mm的TiO2晶體，而晶體556是厚度為9.5mm的YVO4晶體。在一個實施例中，雙折射組件550的橫截面面積是6mm乘5mm；但是，其他尺寸也可以用。別的雙折射組件也可以用，例如，如果溫度的穩定性不重要，也可以用單個晶體，或者，可以用其他的兩晶體雙折射組件。
通過雙折射組件550之後的光信號，被反射單元522反射回去，通過雙折射組件550。在一個實施例中，反射單元522是個90°反射晶體；但是，也可以用其他反射單元。在一個實施例中，接收的和/或反射的光信號通過的表面，有低階補償器532，用來補償在相應晶體內的相移。如果反射單元不引起相移，低階補償器532可以省去。
在被反射單元522反射，通過雙折射組件550之後的光信號，通過半波片542。在一個實施例中，對從雙折射組件550到反射單元524的光信號，半波片542按第一方位角(如-6.7°)取向放置。半波片542和半波片540的其他方位角，可以用於不同的濾波特性或物理配置。
通過半波片542之後的光信號，被反射單元524反射。在一個實施例中，反射單元524是個90°反射晶體；但是，也可以用其他反射晶體。在一個實施例中，接收的和/或反射的光信號通過的表面，有低階補償器534，用來補償在相應晶體內的相移。如果反射單元不引起相移，低階補償器534可以省去。
經反射單元524反射的光信號，被引導通過半波片544。在一個實施例中，半波片544按第二預定方位角取向放置。在一個實施例中，第二方位角是22.5°。在另一個實施例中，此方位角是-22.5°。光信號通過雙折射組件550之後，再通過半波片546。在一個實施例中，半波片546按方位角22.5°取向放置。在另一個實施例中，此方位角是-22.5°。
在一個實施例中，半波片544和546的方位角決定了被引導的光信號到達的埠。如果半波片544和546的方位角是22.5°，第一組光信號(如偶數信道)被導向埠570，同時第二組光信號(如奇數信道)被導向埠572。如果方位角是-22.5°，則第一組光信號(如偶數信道)被導向埠570，同時第二組光信號(如奇數信道)被導向埠572。因此，可以用半波片544和546來提供轉接功能。在一個實施例中，半波片544和546是機械上可動的部件。在另一個實施例中，半波片544和546是電壓控制的液晶部件，其中可用電壓來控制部件的轉接狀態。
在一個實施例中，光信號然後通過偏振光束分束器565。偏振光束分束器饋至兩個輸出準直器。偏振光束分束器565根據偏振把光信號分束。光信號被分成一水平偏振信號和一垂直偏振信號。一個輸出信號(如水平偏振信號)被導向埠570，同時第二個輸出信號(如垂直偏振信號)被導向反射單元560，後者把第二輸出信號反射至埠572。埠570和572把輸出信號會聚至一光纖。在一個實施例中，埠570和埠572之一接收偶數ITU信道，而另一個埠接收奇數ITU信道。還能提供其他濾波特性。在一個實施例中，埠570和572分別包括離散晶體和半波片575和577，用於接收的光信號的一個分量。
在一個實施例中，圖5a的交織器/去交織器，用角度調諧來補償製造公差。在一個實施例中，如上面對圖4a的雙折射組件420所述，角度調諧是旋轉雙折射組件550實現的。
要作為一個交織器運行，則把兩組光信號輸入埠570和572。按與上述去交織器功能相反的方式，把這兩組光信號組合起來。組合的(交織的)光信號經埠500輸出。因此，圖5畫出的設備既能作為交織器運行也能作為去交織器運行。
圖5b畫出單通摺疊交織器/去交織器的一個實施例，其輸入和輸出埠設在此裝置的公共側。圖5b的交織器/去交織器包括與圖5a的交織器/去交織器相同的部件(如偏振片、反射單元、半波片、雙折射組件)；但是，與圖5a的交織器/去交織器比較，圖5b的交織器/去交織器部件，安排的物理位置有所不同。
在一個實施例中，圖5b的交織器/去交織器不包括圖5a交織器/去交織器的低階補償器。低階補償器的光學補償，能夠由雙折射組件550的角度調諧提供。用雙折射組件550，而不是用低階補償器，能夠增加通過交織器/去交織器材料的光程長度。在另一個實施例中，圖5b的交織器/去交織器，可以如上面對圖5a所述那樣，包括低階補償器。
圖5c畫出單通摺疊交織器/去交織器的一個實施例，其輸入和輸出埠設在此裝置的公共側。圖5c的交織器/去交織器包括與圖5a和5b的交織器/去交織器相同的部件(如反射單元、半波片、雙折射組件)，但有一例外。半波片580代替了圖5a和5b的偏振片510和半波片540。與圖5a和5b的交織器/去交織器比較，圖5c的交織器/去交織器的其餘部件，安排的物理位置有所不同。在一個實施例中，對從埠500到反射單元520的光信號，半波片580的方位角是-8°；但是，也可以用其他角度。
在一個實施例中，圖5c的交織器/去交織器，不包括圖5a交織器/去交織器的低階補償器。低階補償器的光學補償，能夠由雙折射組件550的角度調諧提供。用雙折射組件550，而不是用低階補償器，能夠增加通過交織器/去交織器材料的光程長度。在另一個實施例中，圖5c的交織器/去交織器，可以如上面對圖5a和5b所述那樣，包括低階補償器。
圖6a畫出單通摺疊交織器/去交織器的一個實施例，其輸入和輸出埠設在此裝置的相對兩側。如同上面圖4和5那樣，圖6的箭頭對應於把單通摺疊交織器/去交織器用作去交織器。
光信號通過埠600接收。在一個實施例中，埠600是個準直器組件，上有GRIN透鏡把光準直。也能夠用其他類型透鏡，或接收預準直的光。在一個實施例中，埠600包括一離散晶體和半波片602。離散晶體和半波片602能提供兩個水平(或兩個垂直)偏振分量。
準直的光信號被引導通過半波片630。在一個實施例中，半波片630按第一預定方位角取向放置。在一個實施例中，對從埠600到雙折射組件620的光信號，此角度在0°到10°的範圍(如3.5°)；但是，在適當改變一個或多個其他半波片的方位角的情況下，此方位角可以不同。
通過半波片630後的光信號，被導向雙折射組件620。在一個實施例中，雙折射組件620由晶體624和626組成，它們被選來在某個工作溫度範圍內提供熱穩定性。在一個實施例中，晶體624是厚度為2mm的TiO2晶體，而晶體626是厚度為9.5mm的YVO4晶體。其他雙折射組件也可以用。
通過雙折射組件620後的光信號，被反射單元612反射回去，通過雙折射組件620。在一個實施例中，反射單元612是個90°反射晶體；但是，也可以用其他反射單元。在一個實施例中，接收的和/或反射的光信號通過的表面，有低階補償器682，用來補償在相應晶體內的相移。如果反射單元不引起相移，低階補償器682可以省去。
在被反射單元612反射，通過雙折射組件620之後的光信號，通過半波片632。在一個實施例中，對從雙折射組件620到反射單元614的光信號，半波片632按第一方位角(如3.5°)取向放置。半波片632，或半波片632和半波片630的其他方位角，可以用於不同的濾波特性或物理配置。
通過半波片632後的光信號，被反射單元614反射。在一個實施例中，反射單元614是個90°反射晶體；但是，也可以用其他反射單元。在一個實施例中，接收的和/或反射的光信號通過的表面，有低階補償器684，用來補償在相應晶體內的相移。如果反射單元不引起相移，低階補償器684可以省去。
經反射單元614反射的光信號，被引導通過半波片634。在一個實施例中，半波片634按第二預定方位角取向放置。在一個實施例中，對從反射單元614到雙折射組件620的光信號，第二方位角在0°至-10°的範圍(如-9°)；但是，在適當改變一個或多個其他半波片的角度的情況下，此方位角可以不同。
通過雙折射組件620後的光信號，被反射單元616反射回去，通過雙折射組件620。在一個實施例中，反射單元616是個90°反射晶體；但是，也可以用其他反射單元。在一個實施例中，接收的和/或反射的光信號通過的表面，有低階補償器686，用來補償在相應晶體內的相移。如果反射單元不引起相移，低階補償器686可以省去。
在被反射單元616反射，通過雙折射組件620之後的光信號，通過半波片636。在一個實施例中，對從雙折射組件620到反射單元618的光信號，半波片636按第三方位角(如-9°)取向放置。半波片636，或半波片636和半波片634的其他方位角，可以用於不同的濾波特性或物理配置。
通過半波片636後的光信號，被反射單元618反射。在一個實施例中，反射單元618是個90°反射晶體；但是，也可以用其他反射單元。在一個實施例中，接收的和/或反射的光信號通過的表面，有低階補償器688，用來補償在相應晶體內的相移。如果反射單元不引起相移，低階補償器688可以省去。
經反射單元618反射的光信號，被引導通過半波片638。在一個實施例中，半波片638按第三預定方位角取向放置。在一個實施例中，第三方位角是22.5°。
經反射單元618反射的光信號，被引導通過半波片638。在一個實施例中，半波片638按第二預定方位角取向放置。在一個實施例中，第二方位角是22.5°。在另一個實施例中，方位角是-22.5°。光信號通過雙折射組件620之後，再通過半波片640。在一個實施例中，半波片640按方位角22.5°取向放置。在另一個實施例中，方位角是-22.5°。
在一個實施例中，半波片638和640的方位角決定了被引導的光信號到達的埠。如果半波片638和640的方位角是22.5°，第一組光信號(如偶數信道)被導向埠670，同時第二組光信號(如奇數信道)被導向埠672。如果半波片638和640的方位角是-22.5°，則第一組光信號被導向埠670，同時第二組光信號被導向埠672。因此，可以用半波片638和640來提供轉接功能。在一個實施例中，半波片638和640是機械上可動的部件。在另一個實施例中，半波片638和640是電壓控制的液晶部件，其中可用電壓來控制部件的轉接狀態。
通過雙折射組件620後的光信號，通過半波片640。在一個實施例中，半波片640按第三預定方位角取向放置；但是，也可以用其他方位角。在一個實施例中，光信號然後通過偏振光束分束器650。偏振光束分束器要求兩個輸出準直器。
偏振光束分束器650根據偏振把光信號分束。光信號被分成水平偏振信號和垂直偏振信號。一個輸出信號(如水平偏振信號)被導向埠670，同時第二個輸出信號(如垂直偏振信號)被導向反射單元660，後者把第二輸出信號反射至埠672。埠670和672把輸出信號會聚至一光纖。在一個實施例中，一個輸出信號包括偶數ITU信道，而另一個輸出信號包括奇數ITU信道。在一個實施例中，埠670和672分別包括離散晶體和半波片675和677，用於接收的光信號的一個分量。
在一個實施例中，圖6a的交織器/去交織器用角度調諧來補償製造公差。在一個實施例中，如上面對圖4a的雙折射組件420所述，角度調諧用旋轉雙折射組件620來實現。
要作為一個交織器運行，把兩組光信號輸入埠670和672。按與上述去交織器功能相反的方式，把這兩組光信號組合起來。組合的光信號經埠600輸出。因此，圖6畫出的設備既能作為交織器運行也能作為去交織器運行。
圖6b畫出單通摺疊交織器/去交織器的一個實施例，其輸入和輸出埠設在此裝置的相對兩側。圖6b的交織器/去交織器包括與圖6a的交織器/去交織器相同的部件(如反射單元、半波片、雙折射組件)；但是，與圖6a的交織器/去交織器比較，圖6b的交織器/去交織器部件，安排的物理位置有所不同。
在一個實施例中，圖6b的交織器/去交織器，不包括圖6a交織器/去交織器的低階補償器。低階補償器的光學補償，能夠由雙折射組件620的角度調諧提供。用雙折射組件620，而不是用低階補償器，能夠增加通過交織器/去交織器材料的光程長度。在另一個實施例中，圖6b的交織器/去交織器，可以如上面對圖6a所述那樣，包括低階補償器。
圖7a畫出單通摺疊交織器/去交織器的一個實施例，其輸入和輸出埠設在此裝置的相對兩側。如同上面圖4和5那樣，圖7的箭頭對應於把單通摺疊交織器/去交織器用作去交織器。圖7的交織器/去交織器有三個反射單元，而不像圖6的交織器/去交織器，有五個反射單元。
光信號通過埠700接收。在一個實施例中，埠700是個準直器組件，上有GRIN透鏡把光準直。也能夠用其他類型透鏡，或接收預準直的光。在一個實施例中，埠700包括離散晶體和半波片702。離散晶體和半波片702能提供兩個水平(或兩個垂直)偏振分量。
光信號通過偏振片710。在一個實施例中，對從埠700到雙折射組件750的光信號，偏振片710提供的偏振在0°到10°的範圍(如2.6°)；但是，例如根據一個或多個半波片的方位角，能夠提供其他的偏振。偏振的光信號被引導通過半波片740。在一個實施例中，半波片740按第一預定方位角取向放置。在一個實施例中，對從埠700到雙折射組件750的光信號，此角度在0°到-10°的範圍(如-6.7°)；但是，在適當改變一個或多個其他半波片的方位角的情況下，此方位角可以不同。
通過半波片740後的光信號，被導向雙折射組件750。在一個實施例中，雙折射組件750由晶體754和756組成，它們被選來在某個工作溫度範圍內提供熱穩定性。在一個實施例中，晶體754是厚度為2mm的TiO2晶體，而晶體756是厚度為9.5mm的YVO4晶體；但是，也可以用其他尺寸。其他的雙折射組件也可以用。
通過雙折射組件750後的光信號，被反射單元722反射回去，通過雙折射組件750。在一個實施例中，反射單元722是個90°反射晶體；但是，也可以用其他反射單元。在一個實施例中，接收的和/或反射的光信號通過的表面，有低階補償器732，用來補償在相應晶體內的相移。如果反射單元不引起相移，低階補償器732可以省去。
在被反射單元722反射，通過雙折射組件750之後的光信號，通過半波片742。在一個實施例中，對從雙折射組件750到反射單元724的光信號，半波片742按第一方位角(如-6.7°)取向放置。半波片742，或半波片742和740的其他方位角，可以用於不同的濾波特性或物理配置。
通過半波片742後的光信號，被反射單元724反射。在一個實施例中，反射單元724是個90°反射晶體；但是，也可以用其他反射單元。在一個實施例中，接收的和/或反射的光信號通過的表面，有低階補償器734，用來補償在相應晶體內的相移。如果反射單元不引起相移，低階補償器734可以省去。
經反射單元724反射的光信號，被引導通過半波片744。在一個實施例中，半波片744按第二預定方位角取向放置。在一個實施例中，第二方位角是22.5°。在另一個實施例中，方位角是-22.5°。通過雙折射組件750後的光信號，通過半波片746。在一個實施例中，對從雙折射組件750到光束分束器765的光信號，半波片746按方位角22.5°取向放置。在另一個實施例中，半波片746的方位角是-22.5°。
在一個實施例中，半波片744和746的方位角決定了被引導的光信號到達的埠。如果半波片744和746的方位角是22.5°，第一組光信號(如偶數信道)被導向埠770，同時第二組光信號(如奇數信道)被導向埠772。如果方位角是-22.5°，則第一組光信號被導向埠770，同時第二組光信號被導向埠772。因此，可以用半波片744和746來提供轉接功能。在一個實施例中，半波片744和746是機械上可動的部件。在另一個實施例中，半波片744和746是電壓控制的液晶部件，其中可用電壓來控制部件的轉接狀態。
在一個實施例中，光信號然後通過偏振光束分束器765。偏振光束分束器要求兩個輸出準直器。偏振光束分束器765根據偏振把光信號分束。光信號被分成一水平偏振信號和一垂直偏振信號。一個輸出信號(如水平偏振信號)被導向埠770，同時第二個輸出信號(如垂直偏振信號)被導向反射單元760，後者把第二輸出信號反射至埠772。埠770和772把輸出信號會聚至一光纖。在一個實施例中，埠770和772分別包括離散晶體和半波片775和777，用於接收的光信號的一個分量。
在一個實施例中，圖7a的交織器/去交織器用角度調諧來補償製造公差。在一個實施例中，如上面對圖4a的雙折射組件420所述，角度調諧是旋轉雙折射組件750實現的。
要作為一個交織器運行，把兩組光信號輸入埠770和772。按與上述去交織器功能相反的方式，把這兩組光信號組合起來。組合的光信號經埠700輸出。因此，圖7畫出的設備既能作為交織器運行也能作為去交織器運行。
圖7b畫出單通摺疊交織器/去交織器的一個實施例，其輸入和輸出埠設在此裝置的相對兩側。圖7b的交織器/去交織器包括與圖7a的交織器/去交織器相同的部件(如反射單元、半波片、雙折射組件)；但是，與圖7a的交織器/去交織器比較，圖7b的交織器/去交織器部件，安排的物理位置有所不同。
在一個實施例中，圖7b的交織器/去交織器，不包括圖7a交織器/去交織器的低階補償器。低階補償器的光學補償，能夠由雙折射組件750的角度調諧提供。用雙折射組件750，而不是用低階補償器，能夠增加通過交織器/去交織器材料的光程長度。在另一個實施例中，圖7b的交織器/去交織器，可以如上面對圖7a所述那樣，包括低階補償器。
圖8a畫出級聯摺疊交織器/去交織器的一個實施例，其輸入和輸出埠設在此裝置的相對兩側。圖8a的交織器/去交織器，是圖2和3所畫方框圖的一個實施例。圖8a的箭頭對應於圖2的去交織器。為實現圖3的交織器，可以讓光信號沿圖8a箭頭的反方向通過。
圖8a的交織器/去交織器，包括三個雙折射組件(820，821，和822)。通過埠800接收的光信號，被引導通過雙折射組件820、821、和822，到達埠890和892。由於光信號沒有被反射回去通過雙折射組件820、821、和822，所以圖8a的交織器/去交織器是單通的交織器/去交織器。
經過埠800接收的光信號，被引導通過半波片831和雙折射組件820，被反射單元810反射回去，通過雙折射組件820，又被反射單元811反射，通過半波片832和833、雙折射組件820、和半波片834及835，到達光束分束器817。光束分束器817把光信號按偏振分成第一子光束和第二子光束。
第一子光束通過半波片836、雙折射組件821，被反射單元814反射回去，通過雙折射組件821，又被反射單元815反射回去，通過半波片837及838、雙折射組件821、和半波片843與844，到達埠890。第二子光束被光束分束器817反射，到達反射單元816，後者把第二子光束導向半波片845，到達雙折射組件822，被反射單元813反射回去，通過雙折射組件822，到達反射單元812，後者把第二子光束反射，通過半波片839和840，到達雙折射組件822和半波片841與842，再到埠892。
在一個實施例中，當經過埠800接收的光信號包括偶數和奇數信道時，選擇圖8a的交織器/去交織器中半波片的方位角，以分解偶數和奇數ITU信道。當經過埠890或892接收一組奇數信道，又經過埠892或890接收一組偶數信道時，這兩組信道被組合起來，或叫被交織。
在一個實施例中，雙折射組件820、821、和822中的一個或多個，由兩個晶體組成，它們被選來在某個工作溫度範圍內提供熱穩定性。在一個實施例中，一個晶體是厚為2mm的TiO2晶體，而第二個晶體是厚為9.5mm的YVO4晶體，但是，也可以用其他尺寸。也可以用其他的雙折射組件，例如，單個晶體的雙折射組件。在一個實施例中，雙折射組件820、821、和822中的一個或多個，使用上面說明的角度調諧。
圖8b畫出級聯摺疊交織器/去交織器的一個實施例，其輸入和輸出埠設在此裝置的相對兩側。與圖8a一樣，圖8b的交織器/去交織器，是圖2和3所畫方框圖的一個實施例。圖8b的箭頭對應於圖2的去交織器。為實現圖3的交織器，可以讓光信號沿圖8b箭頭的反方向通過。
圖8b的交織器/去交織器，包括三個雙折射組件(825和826)。通過埠800接收的光信號，被引導通過雙折射組件825和826，到達埠890和892。由於光信號沒有被反射回去通過雙折射組件825和826，所以圖8b的交織器/去交織器是單通的交織器/去交織器。
經過埠800接收的光信號，通過半波片860，到達雙折射組件825，然後又被反射單元852反射回去，通過雙折射組件825，到達反射單元850，後者把光信號反射，通過半波片863和864、離散晶體880，又通過半波片865和866，到達雙折射組件826，被反射單元856反射回去，通過雙折射組件826，到達反射單元854，後者把信號反射，通過半波片867和868，通過雙折射組件826，又通過半波片869和870，到達離散晶體885和887。離散晶體885和887把一組信道導向埠890，還把第二組信道導向埠892。
在一個實施例中，當經過埠800接收的光信號包括偶數和奇數信道時，選擇圖8b的交織器/去交織器中半波片的方位角，把偶數和奇數ITU信道分解。當經過埠890或892接收一組奇數信道，並且經過埠892或890接收一組偶數信道時，這兩組信道被組合起來，或叫被交織。
在一個實施例中，雙折射組件825和826中的一個或兩個，由兩個晶體組成，它們被選來在某個工作溫度範圍內提供熱穩定性。在一個實施例中，一個晶體是厚為2mm的TiO2晶體，而第二個晶體是厚為9.5mm的YVO4晶體，但是，也可以用其他尺寸。也可以用其他的雙折射組件，例如，用單個晶體的雙折射組件。在一個實施例中，雙折射組件825和826中的一個或兩個，使用上面說明的角度調諧。
本文意圖用圖8a和8b的交織器/去交織器，作為許多可能的單通級聯交織器/去交織器的兩個代表。可以設計提供類似的功能，但有兩個、三個、或更多雙折射組件的許多另外的實施例。因此，本發明對級聯單通交織器/去交織器的說明，不應限制在圖8a和8b所示兩個實施例。
在前面的說明中，已經參照具體的實施例對本發明加以闡述。但是顯而易見，在不偏離本發明的更廣泛的精神和涵蓋範圍下，可以對之作各種修改和變更。因此，本說明和附圖應當認為是示例性的而非限制性的。
權利要求
1.一種交織器或去交織器，包括第一、第二、和第三埠；第一埠與第二和第三埠光學耦合，使注入第一埠的光信號被導向第二和第三埠；與第一埠耦合的第一偏振光束分束器/組合器，把從第一埠注入、指向第二和第三埠的光信號，分成兩個子光束，或者，把從第二和第三埠注入、指向第一埠的光束，組合為單一光束；至少包括一雙折射板的一種雙折射組件，與第一、第二、和第三埠光學耦合；和與雙折射組件光學耦合的多個反射單元，引導子光束沿多次通過雙折射組件的光學路徑通過；與第二埠和第三埠耦合的第二偏振光束分束器/組合器，接收注入第一埠且已經通過雙折射組件多次的光，分別按去交織的操作模式，把互補信道的第一分組和第二分組提供給第二和第三埠，並且當互補信道按交織操作模式注入第二和第三埠時，其中的交織器或去交織器則在第一埠上提供交織的信號。
2.按照權利要求1的交織器或去交織器，其中的雙折射組件至少由兩個板組成，且其中的板由不同材料組成，以增強熱穩定性。
3.按照權利要求1或2的交織器/去交織器，還包括一個或多個半波片，放在一個或多個反射單元和雙折射組件之間，這一個或多個半波片要按方位角取向放置，使通過雙折射組件的光信號被這一個或多個半波片旋轉，於是，信號的偏振以及雙折射組件的雙折射軸，至少在一些多次通過之間發生變化，其效果是，注入的偏振光束，以相對於雙折射組件雙折射軸的多個不同的偏振角，通過該組件。
4.按照權利要求3的交織器/去交織器，其中的多個半波片包括一個半波片按第一方位角取向放置，至少另一個半波片按第二方位角取向放置，和至少另一個半波片按第三方位角取向放置。
5.按照權利要求4的交織器/去交織器，其中的第一方位角在0°到10°，-5°到-15°，和15°到25°的範圍。
6.按照權利要求2的交織器/去交織器，包括一片偏振片、三個反射單元、和四個半波片。
7.按照權利要求6的交織器/去交織器，其中的偏振片提供一個偏振角，兩個半波片按第一方位角取向放置，以及兩個半波片按第二方位角取向放置。
8.按照權利要求1的交織器/去交織器，其中的雙折射組件包括一TiO2晶體和一YVO4晶體。
9.按照權利要求1的交織器/去交織器，其中至少一個反射單元還包括低階補償器部件，用於補償由至少一個反射單元引起的相移。
10.一種交織器/去交織器，包括多個雙折射板；反射光信號的裝置，它使光信號多次通過多個雙折射板，其中經第一埠接收的信號被去交織，變為互補信道的第一分組和第二分組，分別被導向第二埠和第三埠，還有，其中經第二埠和第三埠接收的互補信道形式的光信號，被組合和交織，並導向第一埠。
全文摘要
描述了組合/分解光信道的交織器/去交織器設備。當光信號被引導多次通過單個晶體時,這種交織器/去交織器被描述為摺疊的。單通是指光信號沿一(摺疊的)路徑通過該設備只一次。當作為去交織器運行時,此交織器/去交織器把光信號(如WDM信號)分解為分組的光信號(如信道)。當作為交織器運行時,此交織器/去交織器把各個分組光信號(如信道)混合成一復用(如WDM)光信號。此交織器/去交織器設備能用於增加光網絡的帶寬。
文檔編號H03M13/00GK1348109SQ0013709
公開日2002年5月8日 申請日期2000年12月29日 優先權日1999年12月31日
發明者張國威, 戴國讎 申請人:Jds尤尼費斯公司