低色散高隔離度的光學(xué)梳狀濾波器interleaver

1、說 明 書 摘 要一種低色散、高隔離度的光學(xué)梳狀濾波器（interleaver）。光學(xué)梳狀濾波器被廣泛應(yīng)用于光通信系統(tǒng)，最常見的功能是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的升級擴(kuò)容。它將相同間隔的兩路光信號（即奇偶通道）合并成一路間隔為輸入間隔一半的密集信號，反過來可以將一路光信號分成兩路較疏的信號（即奇偶通道）。目前常見的光學(xué)梳狀濾波器，往往引起較高色散，而高色散導(dǎo)致光脈沖被展寬，從而限制通信可用帶寬或數(shù)據(jù)傳輸速率的主要因素。本設(shè)計在結(jié)構(gòu)原理上實現(xiàn)了產(chǎn)品的低色散要求。 一種低色散、高隔離度的光學(xué)梳狀濾波器，是采用偏振光疊加干涉原理為基礎(chǔ)，結(jié)合邁克爾遜干涉儀模型，通過其自身光路結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了色散補(bǔ)償機(jī)制，從而實現(xiàn)器件的低色散

2、。權(quán) 利 要 求 書1. 一種低色散的光學(xué)梳狀濾波器（interleaver），包括準(zhǔn)直器、雙折射晶體和后反射鏡，其特征是：包括不少于一個的光學(xué)CORE和多個波片； CORE的原理結(jié)構(gòu)是邁克爾遜干涉儀，具體由一個PBS和兩個腔體（標(biāo)準(zhǔn)具？）構(gòu)成。以特定角度輸入PBS的光，將被PBS分成一個透射光和一個反射光，這兩束光是兩個偏振態(tài)相互垂直的線偏振光，這兩個偏振光的能量為50%:50%。兩個腔體，分別各自放置于PBS的一端，腔體中有兩個相對的而且平行的面，這兩個面之間的空間距離是特定而且精確的，在該空間中，放置有/4波片。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PBS，其特征是，由兩個棱鏡構(gòu)成，其中有兩個面鍍有增

3、透膜。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PBS，其特征是，有一個面鍍有偏振光分束膜，該膜將輸入的光分成兩個相互垂直的線偏振光。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腔體，其特征是，每個腔體中包含一個1/4波片。5.根據(jù)權(quán)利要求5所述的1/4波片，其特征是，每個1/4波片含有兩個面，這兩個面鍍增透膜。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腔體，其特征是，每個腔體有一個面鍍高反膜。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腔體，其特征是，腔體中的空腔距離，可以由一種低熱膨脹系數(shù)的材料構(gòu)成，比如美國康寧公司的ULE材料。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半波片，其特征是，這些半波片都為零級半波片，每個半波片有兩個面鍍增透膜。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半波片，其特征是

4、，在雙折射晶體1（131）和偏振模式色散補(bǔ)償片（602）之間，有半波片1（141/146），這兩個半波片使從雙折射晶體1中出射的兩束線偏振光在經(jīng)過半波片1之后，其偏振態(tài)變成一致。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半波片，其特征是，CORE1和CORE2之間的有一個半波片，為半波片3（143），用于調(diào)整CORE1和CORE2之間的光的偏振態(tài)。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的準(zhǔn)直器，其特征是，所述的準(zhǔn)直器由一個透鏡和光纖耦合而成。12.準(zhǔn)直器1（111）和斜方棱鏡1（121）耦合，準(zhǔn)直器3和斜方棱鏡2（122）耦合。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)梳狀濾波器，其特征是，包含兩個斜方棱鏡（121和122），每個斜方

5、棱鏡都有兩個面鍍增透膜。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙折射晶體，其特征是，每個雙折射晶體有兩個面鍍增透膜。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)梳狀濾波器，其特征是，包含有一個偏振模式色散補(bǔ)償片（602），其作用是補(bǔ)償不同傳播路徑的光束因光程不同而引起的偏振模式色散。16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)梳狀濾波器，其特征是，帶有一個反射棱鏡，用于反射輸入光。 說 明 書低色散高隔離度的光學(xué)梳狀濾波器（interleaver） 所屬技術(shù)領(lǐng)域本專利涉及一種光纖通信用的光學(xué)梳狀濾波器（interleaver），它能夠按奇偶分配的原則，把一串信號分解為兩組信號流，分解后的信號間隔比原來增大一倍。同理，逆向應(yīng)用也可以用

6、于匯合信號。背景技術(shù)隨著信息技術(shù)的一步步發(fā)展，現(xiàn)今社會對網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度和容量要求越來越高。近十年光通信技術(shù)的飛速發(fā)展，很大程度上依賴于波分復(fù)用技術(shù)（即 DWDM技術(shù)）的應(yīng)用，使光纖的通信能力被迅速利用起來。從技術(shù)和實現(xiàn)工藝來看，當(dāng)前DWDM技術(shù)也正在漸漸趨向于瓶頸，正是在這樣的背景下面，光學(xué)梳狀濾波器（INTERLEAVER）的概念被提出來，成為推動DWDM技術(shù)繼續(xù)發(fā)展的有力支持。光學(xué)梳狀濾波器可以將N路（N為正整數(shù)，N2）相同間隔的光信號合并成一路密集光信號，該密集光信號的間隔為輸入光信號的1/N。反過來使用，則輸出的N路光信號間隔為輸入信號間隔的N倍。利用光學(xué)梳狀濾波器和DWDM組合，可以

7、在已鋪設(shè)的DWDM網(wǎng)絡(luò)線路上增加網(wǎng)絡(luò)信道數(shù)目，使整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)升級，。此外光學(xué)梳狀濾波器還被廣泛應(yīng)用于骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)或者接入網(wǎng)的監(jiān)護(hù)中，以及光分插復(fù)用(OADM)中。Interleaver主要有以下幾種：晶體型、熔融拉錐型干涉儀（Mach-Zehnder）、GT腔Michelson干涉儀型等。目前比較常見的是GT腔Michelson干涉儀型，在實現(xiàn)100GHz以下的通道間隔存在一定的工藝難度，器件的成本比較高，同時在高速系統(tǒng)中，產(chǎn)品的色散（CD）會累積增加，并且溫度特性會大大下降。發(fā)明內(nèi)容本專利提出一種新型的光學(xué)梳狀濾波器，它不但可以實現(xiàn)100GHz以下的通道間隔，而且能夠克服產(chǎn)品在高速系統(tǒng)中存

8、在的諸多不足，降低色散，提高隔離度，產(chǎn)品的成本也會下降。本專利解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：讓輸入的偏振光分別先后經(jīng)過CORE1和CORE2，CORE的結(jié)構(gòu)和工作原理是：在邁克爾遜干涉儀的模型下，利用PBS（Broadband Polarization Beam splitter，偏振光分束器），將輸入的偏振光分成兩個偏振態(tài)相互垂直的線偏振光，這兩個線偏振光在不同的光路中分別傳播，這兩個光路分別稱為S路和P路（S路為偏振光垂直振動的方向，P路為偏振光平行振動的方向），S光路方向和P光路方向相互垂直。PBS的S路和P路方向分別連接著腔體，腔體中可能包含玻璃、波片和空氣腔，經(jīng)過全反射鏡之后，這

9、兩個滿足不同相位要求的線偏振光被反射回來，重新疊加，以實現(xiàn)奇偶通道的分開。接著，CORE2的作用是，利用傅里葉展開原理，運用同樣的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，修正interleaver的透射譜，提高透射帶寬。再經(jīng)過后反射鏡，信號光再次經(jīng)過以上結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品隔離度，降低色散。光路中使用多個波片以調(diào)整偏振光狀態(tài)，實現(xiàn)奇偶通道的分開。本實用新型的有益效果是，設(shè)計出頻率間隔更小、參數(shù)優(yōu)良而且成本低廉的產(chǎn)品。附圖說明圖1中，111.準(zhǔn)直器1，112.準(zhǔn)直器2 ，113.準(zhǔn)直器3，121.斜方棱鏡1，122.斜方棱鏡2，131.雙折射晶體1，132.雙折射晶體2，133.雙折射晶體3，141/146.半波片1，142/14

10、7.半波片2，143.半波片3，144.半波片4，145/148.半波片5， 301.CORE1，302.CORE2，602. 偏振模式色散補(bǔ)償片。 圖9和圖10中，151.1/4波片1，152. 1/4波片2，153. 1/4波片3，154. 1/4波片4，161.薄玻璃1，162.薄玻璃2，163.薄玻璃3，164.薄玻璃4，501.PBS1，502.PBS2，601.反射棱鏡，201.厚玻璃1，202.厚玻璃2，203.厚玻璃3，204.厚玻璃4，205.厚玻璃5，206.厚玻璃6，207.厚玻璃7，208.厚玻璃8， 401.高反膜1，402.高反膜2。具體實施方式在圖1中，準(zhǔn)直器1（

11、111）、準(zhǔn)直器2（112）和準(zhǔn)直器3（113）分別固定在不同高度上，斜方棱鏡1（121）與準(zhǔn)直器1（111）在同一高度上，斜方棱鏡2（122）與準(zhǔn)直器3（113）在同一高度上。假設(shè)準(zhǔn)直器2（112）是輸入端，其光經(jīng)過雙折射晶體1分成兩束光，這兩束光的偏振態(tài)相互垂直，然后這兩束光分別經(jīng)過半波片1（141/146）。從半波片1出射的兩束光，再依次經(jīng)過CORE1（301）和CORE2（302）。波片3（143）固定于CORE1（301）和CORE2（302）之間。從CORE2（302）出射的光，再依次經(jīng)過半波片4（144），雙折射晶體3（133）雙折射晶體2（132），然后經(jīng)過反射鏡（601）光再

12、次返程。半波片5（145/148）分別固定于雙折射晶體3（133）的上下部分，半波片2（142/147）分別固定于PBS1（501）的上下部分，返程時，光分別經(jīng)過斜方棱鏡1（121）和斜方棱鏡2（122），從準(zhǔn)直器1（111）準(zhǔn)直器3（113）出射。出射圖譜分別為圖九中的系列1和系列2。圖2圖8分別為圖1中的CORE1（301）和CORE2（302）的具體實施方案，采用不同的實施方案，主要在于考慮工藝的簡便和產(chǎn)品參數(shù)的差異。在圖9中，CORE1（301），由PBS1（501）和兩個長度不同的ETALON結(jié)合在一起。ETALON 由前后兩片厚玻璃和中間的玻璃條構(gòu)成。在ETALON腔體中，放入波片和薄玻璃。在圖10中，CORE2（302），由PBS2（502）和兩個長度不同的ETALON結(jié)合在一起。ETALON 由前后兩片厚玻璃和中間的玻璃條構(gòu)成。在ETALON腔體中，放入波片和薄玻璃。圖11中，奇偶通道的頻率間隔，只是該光學(xué)梳狀濾波器的其中一種輸出，該光學(xué)梳狀濾波器可以實現(xiàn)其他多種頻率間隔的圖譜。說 明 書 附 圖602121122111112113132133601145/148131141/146142/147144143301302圖一. 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖 圖2 301和302 實現(xiàn)方案1 圖3 301和302 實現(xiàn)方案2