專利名稱：使光信號極少或不擴(kuò)散的交織器/解交織器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)設(shè)備，尤其是涉及具有使光信號極少或不擴(kuò)散的折疊式設(shè)計(jì)的交織器/解交織器。
例如隨著Internet使用的普及、通信類型的增加以及人口增長，對通信使用的日益增長，要求通信提供商提供更大的話音和數(shù)據(jù)傳輸能力。為減少提供擴(kuò)容所需的成本和耗費(fèi)的時(shí)間，已經(jīng)開發(fā)了無需鋪設(shè)新光纜、卻提供擴(kuò)容的波分復(fù)用(WDM)和密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)。
WDM和DWDM技術(shù)通過在不同光波長或信道上傳輸不同信號，能組合多個(gè)光信號到一根光纖。光信道的交織和解交織典型地利用薄膜光纖實(shí)現(xiàn)。然而這就要求利用多層薄膜來交織和解交織多路信號，因此使成本增加，組成部分更為復(fù)雜。用于過濾的多層薄膜的另一個(gè)缺陷是薄膜日久容易斷裂，尤其是在高功率條件下工作時(shí)。
由此需要一種用于WDM和/或DWDM光信號的改進(jìn)的光學(xué)設(shè)備。1986年2月28日頒發(fā)給Carlsen等人的美國專利No.4,566,761；1987年8月11日頒發(fā)給Carlsen等人的No.4,685,773；以及1997年12月2日頒發(fā)給Wu等人的No.5,694,233中公開了對改進(jìn)光學(xué)設(shè)備所作的初次嘗試。
由此，本發(fā)明涉及的一種交織器/解交織器裝置包括第一端口，用于輸入或輸出第一極化光信號，第一光信號包括具有第一信道分組的第二光信號，以及具有第二信道分組的第三光信號；第二端口，用于輸出或輸入第二光信號；第三端口，用于輸出或輸入第三光信號；光學(xué)耦合第一、第二和第三端口的一個(gè)雙折射組件，從而在第二信號首次通過該雙折射組件后，離開該組件時(shí)的極性正交于第三信號的極性；
第一光束分離/組合裝置，用于將由第一端口輸入的第一信號分離為第二信號和第三信號，或用于將由第二端口輸入的第二信號和由第三端口輸入的第三信號組合為第一信號；以及第一反射裝置，用于引導(dǎo)第二和第三信號分別沿第二和第三路徑第二次通過雙折射組件返回，第二和第三路徑基本上平行于傳輸?shù)谝恍盘柕牡谝宦窂剑挥糜诜謩e經(jīng)第二和第三端口輸出；或用于反射第二和第三信號，第二和第三信號在第一次通過期間沿第二和第三路徑傳輸，并一起沿第一路徑第二次通過雙折射組件返回。
本發(fā)明通過實(shí)例來描述，且不受附圖中的例圖限制，附圖中類似的附圖標(biāo)記指示類似的器件。


圖1為從100GHz間隔的光信道配置轉(zhuǎn)換為200GHz間隔的光信道配置的概念示意圖。
圖2為用于從50GHz間隔的光信道配置轉(zhuǎn)換為200GHz間隔的光信道配置的一個(gè)光學(xué)解交織器實(shí)施例的方框圖。
圖3為用于從200GHz間隔的光信道配置轉(zhuǎn)換為50GHz間隔的光信道配置的一個(gè)光學(xué)交織器實(shí)施例的方框圖。
圖4a為具有一個(gè)1/4波鏡反射器的一種光學(xué)交織器/解交織器實(shí)施例的頂視圖。
圖4b為具有一個(gè)1/4波鏡反射器的一種光學(xué)交織器/解交織器實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖5a為具有作為反射器的多個(gè)半波片和一個(gè)1/4波鏡的一種光學(xué)交織器/解交織器實(shí)施例的頂視圖。
圖5b為具有作為反射器的多個(gè)半波片和一個(gè)1/4波鏡的一種光學(xué)交織器/解交織器實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖6a為具有作為反射器的多個(gè)半波片和一個(gè)90°棱鏡的一種光學(xué)交織器/解交織器實(shí)施例的頂視圖。
圖6b為具有作為反射器的多個(gè)半波片和一個(gè)90°棱鏡的一種光學(xué)交織器/解交織器實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖7a為具有作為反射器的多個(gè)半波片和一個(gè)極化光束分離器及反射棱鏡組件的一種光學(xué)交織器/解交織器實(shí)施例的頂視圖。
圖7b為具有作為反射器的多個(gè)半波片和一個(gè)極化光束分離器及反射棱鏡組件的一種光學(xué)交織器/解交織器實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖8a為可用于例如圖4-7的交織器/解交織器的一種分離器結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖8b為可用于例如圖4-7的交織器/解交織器的一種分離器結(jié)構(gòu)的截面視圖。
圖9a為具有作為反射器的一個(gè)分離用的離散晶體和一個(gè)1/4波鏡的一種光學(xué)交織器/解交織器實(shí)施例的頂視圖。
圖9b為具有作為反射器的一個(gè)分離用的離散晶體和一個(gè)1/4波鏡的一種光學(xué)交織器/解交織器實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖10為可用于例如圖9的交織器/解交織器、一種基于離散晶體的分離器實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖11a示意了引起擴(kuò)散的一種雙路折疊式交織器/解交織器實(shí)施例的頂視圖。
圖11b示意了引起擴(kuò)散的一種雙路折疊式交織器/解交織器實(shí)施例的頂視圖。
圖12示意了圖11a和11b的雙路折疊式交織器/解交織器實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖13示意了雙路折疊、無擴(kuò)散的交織器/解交織器實(shí)施例的頂視圖。
圖14示意了圖3的雙路折疊交織器/解交織器實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖15示意了圖13和圖14示意的雙路光學(xué)交織器/解交織器的極化狀態(tài)的截面圖。
圖16a示意了引起擴(kuò)散的一種多路光學(xué)交織器/解交織器實(shí)施例的頂視圖。
圖16b示意了與圖16a交織器/解交織器相比，擴(kuò)散減少的多路光學(xué)交織器/解交織器實(shí)施例的頂視圖。
圖17a示意了圖16a的多路光學(xué)交織器/解交織器的側(cè)視圖。
圖17b示意了圖16b的多路光學(xué)交織器/解交織器的側(cè)視圖。
圖18a示意了引起擴(kuò)散的一種雙路折疊交織器/解交織器實(shí)施例的頂視圖。
圖18b示意了極少或不擴(kuò)散的一種雙路折疊交織器/解交織器實(shí)施例的頂視圖。
圖19a示意了對于前向通過的水平極化光信號來說，極少或不擴(kuò)散的交織器/解交織器的代表性的傳輸、時(shí)延和擴(kuò)散特性。
圖19b示意了對于前向通過的垂直極化光信號來說，極少或不擴(kuò)散的交織器/解交織器的代表性的傳輸、時(shí)延和擴(kuò)散特性。
圖20a示意了對于反向通過的水平極化光信號來說，極少或不擴(kuò)散的交織器/解交織器的代表性的傳輸、時(shí)延和擴(kuò)散特性。
圖20b示意了對于反向通過的垂直極化光信號來說，極少或不擴(kuò)散的交織器/解交織器的代表性的傳輸、時(shí)延和擴(kuò)散特性。
圖21為提供光學(xué)交織器/解交織器減少或不擴(kuò)散的一個(gè)方案的總結(jié)表。
本發(fā)明描述了極少或不擴(kuò)散光信號的折疊式交織器/解交織器。在下面的描述中，為方便說明，陳述了大量的具體細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明的全面理解。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，沒有這些具體細(xì)節(jié)也可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。另外，結(jié)構(gòu)和設(shè)備用方框圖形式示出，目的是避免難以理解本發(fā)明。
在說明書中參照“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”意味著根據(jù)該實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)和特性包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中，在說明書的不同地方出現(xiàn)的術(shù)語“在一個(gè)實(shí)施例中”不必都指的是同一個(gè)實(shí)施例。
本發(fā)明描述了用于組合/分離光信道的交織器/解交織器。當(dāng)光信號沿一條多次通過一個(gè)雙折射組件的光路徑傳輸時(shí)，該交織器/解交織器裝置描述為折疊式。雙路指的是光信號沿一條兩次通過該雙折射組件的(折疊)路徑傳輸。多路指的是光信號沿一條三次或更多次通過該雙折射組件的(折疊)路徑傳輸。當(dāng)用作解交織器時(shí)，交織器/解交織器將一個(gè)光信號(例如，WDM信號)分離為光信號分組(例如，信道)。在一個(gè)實(shí)施例中，解交織光信號將一個(gè)光信號分離為偶數(shù)和奇數(shù)國際電信聯(lián)盟(ITU)信道。
當(dāng)用作交織器時(shí)，交織器/解交織器將光信號分組(例如，信道)混頻為一個(gè)復(fù)用的(例如，WDM、DWDM)光信號。交織器/解交織器裝置可用于增加光學(xué)網(wǎng)絡(luò)的帶寬。例如，交織器/解交織器可用于對接設(shè)計(jì)用于第一信道間隔的組件(例如，100GHz)與設(shè)計(jì)用于第二信道間隔的組件(例如，200GHz)。在一個(gè)實(shí)施例中，交織組合偶數(shù)和奇數(shù)ITU信道為單個(gè)光信號。
折疊式交織器/解交織器的雙折射組件會引起擴(kuò)散，因?yàn)楣庑盘柕恼９馐ㄟ^雙折射組件的速度不同于光信號的異常光束通過雙折射組件的速度。為減少或消除兩次或多次通過雙折射組件的光信號的擴(kuò)散，光信號的極性被反相以交替通過雙折射晶體。例如，如果信號第一次通過雙折射晶體時(shí)被水平極化，那么旋轉(zhuǎn)該信號使其第二次通過雙折射晶體時(shí)被垂直極化。信號第三次通過雙折射組件時(shí)被再次旋轉(zhuǎn)，以再次被水平極化。
圖1示意了從100GHz間隔的光信道配置轉(zhuǎn)換為200GHz間隔的光信道配置的原理。圖1的轉(zhuǎn)換可用于例如，使工作于200GHz間隔光信道配置的設(shè)備能與工作于100GHz間隔光信道配置的其它設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)相互作用。例如，100GHz間隔和200GHz間隔之間的轉(zhuǎn)換使得網(wǎng)絡(luò)帶寬增加，而無需升級與網(wǎng)絡(luò)相互作用的所有設(shè)備。
在一個(gè)實(shí)施例中，圖1的轉(zhuǎn)換器為解交織器，用于將具有偶信道和奇信道(例如ITU信道)的光信號分離為包含偶信道的第一光信號和包含奇信道的第二光信號。信號被解交織后，奇信道有200GHz的間隔，而偶信道也有200GHz的間隔。將偶信道和奇信道重組為單個(gè)光信號可通過交織器實(shí)現(xiàn)。換句話說，具有200GHz間隔的偶信道和奇信道可組合(交織)為一個(gè)具有100GHz信號間隔的光信號。對于100GHz間隔和50GHz間隔的光信道之間的轉(zhuǎn)換，以及其它光信道間隔配置分組之間的轉(zhuǎn)換也可提供類似的交織。
圖2為用于從50GHz間隔的光信道配置轉(zhuǎn)換為200GHz間隔的光信道配置的一種光學(xué)解交織器實(shí)施例的方框圖。一般來講，解交織器20包括用于從一組50GHz間隔光信道轉(zhuǎn)換為兩組100GHz間隔光信道的解交織器21。解交織器20還包括兩個(gè)解交織器(22和23)，每個(gè)解交織器22或23將其中一組100GHz間隔光信道轉(zhuǎn)換為兩組200GHz間隔光信道。解交織器20使得用于200GHz間隔光信道的設(shè)備能與用于50GHz間隔光信道的設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)相互作用。
光纖28傳輸一組50GHz間隔的信道i。解交織器21將該組信道分離為偶信道組2(j+1)和奇信道組2j+1。偶信道輸入到解交織器23，而奇信道輸入到解交織器22。奇偶信道均具有100GHz的間隔。
解交織器22和23用于進(jìn)一步分離該組信道。從原理上講，解交織器22和23工作于各自的100GHz間隔光信道，以將輸入信道分離為“偶”信道和“奇”信道。由解交織器22和23輸出的信道組具有200 GHz的間隔。
解交織器22將奇信道分離為兩組信道奇-奇信道4k+1，由光纖24輸出；和奇-偶信道4k+2，由光纖25輸出。解交織器23將偶信道分離為兩組信道偶-奇信道4k+3，由光纖26輸出；和偶-偶信道4(k+1)，由光纖27輸出。
由解交織器20輸出的四組信道均為200 GHz間隔的信道。因此，解交織器20可用于對接一個(gè)或多個(gè)工作于200 GHz間隔的設(shè)備和一個(gè)或多個(gè)工作于50GHz間隔的設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)。也可支持其它信道間隔。
圖3為用于從200 GHz間隔的光信道配置轉(zhuǎn)換為50 GHz間隔的光信道配置的光學(xué)交織器的方框圖。一般來講，交織器30包括用于將兩組200 GHz間隔的光信道轉(zhuǎn)換為一組100 GHz間隔的光信道的交織器31。類似地，交織器32將兩組200 GHz間隔的光信道轉(zhuǎn)換為一組100 GHz的光信道。交織器33將兩組100 GHz間隔的光信道轉(zhuǎn)換為一組50 GHz間隔的光信道。交織器30使得用于200 GHz間隔光信道的設(shè)備能與用于50 GHz間隔光信道的設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)相互作用。
200 GHz間隔的奇-奇信道4k+1經(jīng)光纖34輸入到交織器31。200GHz間隔的奇-偶信道4k+2經(jīng)光纖35輸入到交織器31。交織器31交織奇-奇信道和奇-偶信道，以生成一組100GHz間隔的奇信道2j+1。
200 GHz間隔的偶-奇信道4k+3經(jīng)光纖36輸入到交織器32。200GHz間隔的偶-偶信道4(k+1)經(jīng)光纖37輸入到交織器32。交織器32交織偶-奇信道和偶-偶信道，以生成一組100GHz間隔的偶信道2(j+1)。
交織器33交織偶信道和奇信道以生成50 GHz間隔的一組信道i。因此，交織器30使得工作于200 GHz間隔光信道的設(shè)備能與工作于50GHz間隔光信道的設(shè)備相互作用。也可支持其它信道間隔。
圖4a為具有1/4波鏡反射器的一種光學(xué)交織器/解交織器實(shí)施例的頂視圖。圖4a的箭頭對應(yīng)于用作解交織器的交織器/解交織器。換句話說，攜帶多個(gè)頻率的信息的光信號，例如波分復(fù)用信號(WDM)，被接收并被分離為兩個(gè)光信號，每個(gè)這種光信號包括一個(gè)來自該輸入光信號的預(yù)定頻率分組(例如，偶信道和奇信道)。
一個(gè)光信號通過端口100接收。在一個(gè)實(shí)施例中，端口100為具有GRIN透鏡的準(zhǔn)直器組件用來準(zhǔn)直光束。也可使用其它類型的透鏡，或接收預(yù)先準(zhǔn)直的光束。準(zhǔn)直的光束送入分離器110。下面將參考圖8a和圖8b詳細(xì)描述可用于提供分離器110的一個(gè)分離器實(shí)施例；然而也可使用其它分離器，例如圖10中的分離器。
光信號接著通過離散晶體115，離散晶體115能分離光信號的正常光束和異常光束。其中一個(gè)光束通過半波片170。半波片170能在光信號的正常分量和異常分量之間引入180°的相對相差。
準(zhǔn)直的光信號通過離散晶體160和離散晶體165之間的開口送入雙折射器件120。在一個(gè)實(shí)施例中，雙折射器件120由兩個(gè)晶體組成，這兩個(gè)晶體一起提供長度為L的光路徑，它們可被選擇用來在工作溫度范圍內(nèi)提供相比單雙折射晶體改善的熱穩(wěn)定性。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)晶體為TIO2晶體，而另一個(gè)晶體為YVO4晶體，它們的厚度使得能提供100 GHz的交織器/解交織器功能，然而，也可使用其它尺寸用于其它信道間隔。也可使用其它雙折射器件，例如，如果溫度穩(wěn)定性不重要，可使用單晶體，或者可使用其它雙晶體的雙折射器件。在一個(gè)實(shí)施例中，雙折射器件120成45°方位角放置；然而也可使用其它方位角。
光信號接著通過雙折射器件125。在一個(gè)實(shí)施例中，雙折射器件125由兩個(gè)晶體組成，這兩個(gè)晶體共同提供長為2L的光路徑。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)晶體為TIO2晶體，而另一個(gè)晶體為YVO4晶體。也可使用其它單晶體雙折射器件。在一個(gè)實(shí)施例中，雙折射器件125的方位角為-12°；然而也可使用其它方位角。
光信號接著通過離散晶體130，在此分離正常光束和異常光束。光束接著通過1/4波片140并被1/4波鏡150反射。1/4波片140和1/4波鏡150的組合，通過為前向和反向通過的光信號提供正交方位來減小由交織器/解交織器引起的擴(kuò)散?？捎靡粋€(gè)校準(zhǔn)器替代1/4波鏡150，以改善信道截面區(qū)的分離，以及消除由1/4波鏡引起的任何返回?fù)p耗。
1/4波鏡150通過離散晶體130、雙折射器件125和雙折射器件120將光信號返回至離散晶體160和165。離散晶體165將光信號送入離散晶體185和分離器187直至端口195。類似地，離散晶體160將光信號送至離散晶體180和分離器182直至端口190。在大多數(shù)情況下，離散晶體160可用簡單的反射棱鏡替代。
雙折射器件120和125、1/4波片140和1/4波鏡150的作用在于，分離(解交織)具有預(yù)定頻率間隔、自由頻譜范圍(FSR)的光信號組。分離的信道FSR可為，例如國際電信聯(lián)盟(ITU)規(guī)定的200 GHz或100 GHz，或者使用其它FSR值(例如50 GHz、25 GHz)。
為用作交織器，兩組光信號輸入到端口190和195。分離器110、182和187的方位與圖4a示意的解交織器實(shí)施例相反。這兩組光信號以與上述的解交織器功能反相的方式組合。組合(交織)的光信號通過端口100輸出。因此，圖4a示意的裝置既可用作交織器，也可用作解交織器。
圖4b為具有1/4波鏡反射器的一種光學(xué)交織器/解交織器實(shí)施例的側(cè)視圖。如同圖4a一樣，圖4b的箭頭對應(yīng)于用作解交織器時(shí)的操作。圖4b為端口190和離散晶體130方向的側(cè)視圖。
當(dāng)用作解交織器時(shí)，輸入到交織器/解交織器的光信號傳輸?shù)诫x散晶體130，如圖4a所示。離散晶體130偏移光信號，以便當(dāng)光信號被反射時(shí)，一組光信號通過離散晶體130的第一部分，而第二組光信號通過離散晶體130的第二部分。
如上所述，這兩個(gè)光信號反射至離散晶體160和離散晶體165。離散晶體160和165將光信號偏移以分別對準(zhǔn)分離器182和187，信號通過端口190和195輸出。
圖5a為具有作為反射器的多個(gè)半波片和一個(gè)1/4波鏡的一種光學(xué)交織器/解交織器實(shí)施例的頂視圖。圖5a的箭頭示意以解交織器的方式工作。圖5a的交織器/解交織器的工作方式類似于圖4a和圖4b的交織器/解交織器，除了雙折射器件220和225的方位角為0°。半波片210、230、240和245的位置如圖5a所示。
半波片210位于反射棱鏡160和165與雙折射器件220之間。在一個(gè)實(shí)施例中，半波片210成22.5°的方位角放置。在其它可選實(shí)施例中，可使用其它方位角。
半波片230位于雙折射器件220和雙折射器件225之間。在一個(gè)實(shí)施例中，半波片220成-28.5°的方位角放置°。在其它可選實(shí)施例中，可使用其它方位角、其它材料和其它厚度。
半波片240和245位于雙折射器件225和離散晶體230之間。從雙折射器件225到達(dá)離散晶體230的光信號通過半波片240。從離散晶體230到達(dá)雙折射器件225的光信號通過半波片245。在一個(gè)實(shí)施例中，半波片240和245分別成-6.5°和38.5°的方位角放置。在其它可選實(shí)施例中，可使用其它方位角、其它材料和其它厚度。
為用作交織器，兩組光信號輸入到端口190和195。分離器110、182和187的方位與圖4a示意的解交織器實(shí)施例反相。這兩組光信號以與上述的解交織器功能反相的方式組合。組合(交織)的光信號通過端口100輸出。因此，圖4a示意的裝置既可用于交織器，也可用于解交織器。
圖5b為具有作為反射器的多個(gè)半波片和一個(gè)1/4波鏡的一種光學(xué)交織器/解交織器實(shí)施例的側(cè)視圖。如同圖5a，圖5b的箭頭對應(yīng)于解交織器時(shí)的操作。圖5b是端口190和離散晶體130方向的側(cè)視圖。
當(dāng)用作解交織器時(shí)，輸入到交織器/解交織器的光信號傳輸?shù)诫x散晶體130，如圖5a所示。離散晶體130偏移該光信號以便當(dāng)光信號被反射時(shí)，一組光信號通過離散晶體130的第一部分，而第二組光信號通過離散晶體130的第二部分。
這兩個(gè)光信號反射至反射棱鏡160和165，如上所述。反射棱鏡160和165偏移該光信號以分別對準(zhǔn)分離器182和187。信號通過端口190和195輸出。
圖6a為具有作為反射器的多個(gè)半波片和一個(gè)90°棱鏡260的一種光學(xué)交織器/解交織器實(shí)施例的頂視圖。該交織器/解交織器的其余組件與圖5a和圖5b的相同。在一個(gè)可選實(shí)施例中，該交織器/解交織器的其余組件可與圖4a和圖4b的相同。圖6b為具有作為反射器的多個(gè)半波片和一個(gè)90°棱鏡260的一種光學(xué)交織器/解交織器實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖7a為具有作為反射器的多個(gè)半波片和一個(gè)極化光束分離器與反射棱鏡組件270的一種光學(xué)交織器/解交織器實(shí)施例的頂視圖。該交織器/解交織器的其余組件與圖5a和圖5b的相同。在一個(gè)可選實(shí)施例中，該交織器/解交織器的其余組件可與圖4a和圖4b的相同。圖7b為具有作為反射器的多個(gè)半波片和一個(gè)極化光束分離器與反射棱鏡組件270的一種光學(xué)交織器/解交織器實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖8a為可用于例如是圖4-7交織器/解交織器的一種分離器結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。一般來講，圖8a的分離器使得光信號能在一個(gè)方向通過，并分離反方向通過的光信號。分離光信號的角度取決于光楔281和283的角度。
在一個(gè)實(shí)施例中，光楔281和283和柘榴石282配置于永磁鐵的盒子280內(nèi)。在其它可選實(shí)施例中，盒子280產(chǎn)生一個(gè)電控磁場。在一個(gè)實(shí)施例中，柘榴石282為使通過柘榴石282的光信號極性旋轉(zhuǎn)45°的45°柘榴石。
在一個(gè)實(shí)施例中，光楔281和283的楔角在5°～25°的范圍內(nèi)(例如，≈10°)。在一個(gè)實(shí)施例中，光楔281和283由YVO4構(gòu)成；然而也可使用其它材料。光楔281和283在x軸和y軸之間有預(yù)定角度。在一個(gè)實(shí)施例中，光楔281的角度為22.5°，而光楔283的角度為-22.5°。在其它可選實(shí)施例中，也可使用其它角度。圖8b為可用于例如是圖4-7交織器/解交織器的一種分離器結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖9a為具有作為反射器的一個(gè)分離用的離散晶體和一個(gè)1/4波鏡的一種光學(xué)交織器/解交織器的頂視圖。圖9a的箭頭對應(yīng)于用作解交織器的交織器/解交織器。
光信號通過端口300接收。在一個(gè)實(shí)施例中，端口300為具有GRIN透鏡的用于準(zhǔn)直光束的準(zhǔn)直器組件。也可使用其它類型的透鏡，或接收預(yù)先準(zhǔn)直的光束。準(zhǔn)直的光束送入離散晶體分離器310。下面將參考圖10詳細(xì)描述能用于提供分離器310的一種離散晶體分離器的實(shí)施例。
準(zhǔn)直的光信號通過反射棱鏡160和165之間的開口送入半波片320。在一個(gè)實(shí)施例中，半波片320成22.5°的方位角放置；然而也可使用其它方位角。
光信號接著送至雙折射器件325。在一個(gè)實(shí)施例中，雙折射器件325由兩個(gè)晶體組成，這兩個(gè)晶體共同提供長為L的光路徑，它們被可選擇用于提供在工作溫度范圍內(nèi)比單雙折射晶體改善的熱穩(wěn)定性。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)晶體為TIO2晶體，而另一個(gè)晶體為YVO4晶體；然而也可使用其它晶體。也可使用其它雙折射器件，例如，如果溫度穩(wěn)定性不重要，可使用單晶體，或可使用其它雙晶體雙折射組件。在一個(gè)實(shí)施例中，雙折射器件325成0°的方位角放置；然而也可使用其它方位角。
光信號接著通過半波片330。在一個(gè)實(shí)施例中，半波片330成-28.5°的方位角放置。在其它可選實(shí)施例中，也可使用其它厚度、材料和/或方位角。
光信號接著通過光路徑長為2L的雙折射器件335。在一個(gè)實(shí)施例中，雙折射器件335由TiO2組成，而第二晶體為YVO4晶體；然而也可使用其它尺寸。也可使用其它雙折射器件，例如，可使用單晶體，或使用其它雙晶體雙折射組件。在一個(gè)實(shí)施例中，雙折射器件335的方位角為0°；然而也可使用其它方位角同時(shí)改變方位角。
光信號接著通過半波片340和342。在一個(gè)實(shí)施例中，半波片340的方位角為-6.5°，而半波片342的方位角為38.5°；然而也可使用其它方位角。光信號接著送至離散晶體345，在此分離正常光束和異常光束。光束接著通過1/4波片350，并被1/4波鏡360反射。
1/4波鏡360通過離散晶體340、雙折射器件335和325以及半波片340、342、330和320將光信號反射回至反射棱鏡370和375。反射棱鏡370將光信號送至離散晶體380直至端口390。類似地，反射棱鏡375將光信號送至離散晶體385直至端口395。
為用作交織器，兩組光信號輸入端口390和395。這兩組光信號以與上述的解交織器功能反相的方式組合。組合(交織)的光信號通過端口300輸出。因此，圖9a示意的裝置既可用作交織器，也可用作解交織器。
圖9b為具有作為反射器的一個(gè)分離用的離散晶體和一個(gè)1/4波鏡的一種光學(xué)交織器/解交織器的側(cè)視圖。圖9b是端口390和離散晶體380方向的側(cè)視圖。
當(dāng)用作解交織器時(shí)，輸入到交織器/解交織器的光信號傳輸?shù)诫x散晶體345，如圖9a所述。離散晶體345偏移光信號，以便當(dāng)光信號被反射時(shí)，一組光信號通過離散晶體345的第一部分，而第二組光信號通過離散晶體345的第二部分。
如上所述，這兩個(gè)光信號反射回反射棱鏡370和375。反射棱鏡370和375偏移光信號以分別對準(zhǔn)分離器380和385。信號通過端口390和395輸出。
雙折射器件325和335、半波片320、330、340和342、1/4波片350和1/4波鏡360的作用是分離(解交織)具有預(yù)定FSR的光信號組。分離信道的FSR可為，例如ITU規(guī)定的200 GHz或100 GHz，或可使用其它FSR值(例如，50 GHz、25 GHz)。
圖10為可用于例如是圖9交織器/解交織器的一種基于離散晶體的分離器實(shí)施例的側(cè)視圖。利用圖10的分離器，反射信號不反射回其原有輸入位置。在圖10的分離器中示意的信號路徑對應(yīng)于圖9a和9b的分離器310。分離器380和385的工作方式類似。
當(dāng)一個(gè)輸入信號進(jìn)入離散晶體392時(shí)，輸入信號的正常分量和異常分量被分離。當(dāng)信號由離散晶體392射出時(shí)，正常光束和異常光束分隔一個(gè)由離散晶體392的物理特性所確定的距離。
正常光束和異常光束通過柘榴石(法拉第旋轉(zhuǎn)器)394。在一個(gè)實(shí)施例中，柘榴石394為45°的柘榴石。柘榴石394在前向使光信號旋轉(zhuǎn)90°，而在反向使光信號旋轉(zhuǎn)0°。正常光束和異常光束接著通過半波片396。半波片396在正常光束和異常光束之間引入180°的相對相差。
正常光束和異常光束接著通過離散晶體397，離散晶體397以預(yù)定方式偏移光束。在一個(gè)實(shí)施例中，正常光束或異常光束中的一個(gè)通過半波片398。正常和異常光束可接著通過其它光學(xué)組件，例如，圖9a和圖9b的交織器/解交織器組件。
對于分離器310，沿反向路徑傳輸?shù)墓庑盘柎?，例如奇?shù)和偶數(shù)ITU信道。當(dāng)信號通過離散晶體397時(shí)，正常和異常分量被分離。信號接著通過半波片396和柘榴石394。信號的正常和異常分量被離散晶體392重組。
圖11a示意了引起擴(kuò)散的一種雙路折疊式交織器/解交織器實(shí)施例的頂視圖。圖11a的箭頭對應(yīng)于用作解交織器的雙路折疊式交織器/解交織器。換句話說，攜帶多個(gè)頻率的信息的光信號，例如波分復(fù)用(WDM)信號，被接收并被分離為兩個(gè)光信號，每個(gè)這種光信號包括來自輸入光信號的一個(gè)預(yù)定頻率子集(例如，偶信道和奇信道)。
下面將詳細(xì)描述擴(kuò)散的原因。簡單地講，光信號在首次通過雙折射組件之前被水平極化。偶信道和奇信道在第一次通過期間被半波片和雙折射組件分離。信號在第二次通過雙折射器件時(shí)被反射和旋轉(zhuǎn)。雙折射組件的雙折射特性引起光信號的擴(kuò)散。
光信號通過端口400接收，在一個(gè)實(shí)施例中，端口400為一個(gè)準(zhǔn)直器組件，該準(zhǔn)直器組件具有一個(gè)用于準(zhǔn)直光束的GRIN透鏡、和一個(gè)用于分離光信號的水平極化分量和垂直極化分量的離散晶體。也可使用其它類型透鏡，或接收預(yù)先準(zhǔn)直的光束。端口400經(jīng)一根光纖接收一個(gè)光信號，并利用GRIN透鏡準(zhǔn)直該光信號。
在一個(gè)實(shí)施例中，端400還包括半波片402，以旋轉(zhuǎn)光信號的垂直極化分量或水平極化分量。在一個(gè)實(shí)施例中，相對于端口400從光纖404接收的光信號，半波片402的方位角為45°。在一個(gè)實(shí)施例中，端口400的離散晶體偏移光信號的垂直極化分量，而半波片402使垂直極化分量被水平極化，以便當(dāng)兩個(gè)分量通過極化器405時(shí)均被水平極化。
準(zhǔn)直的光信號通過離散晶體480和482之間的開口送入極化器405。在一個(gè)實(shí)施例中，極化器405向從端口400傳輸?shù)诫p折射組件420的光信號提供0～15°范圍的極化(例如，2.6°)，然而，也可根據(jù)例如一個(gè)或多個(gè)半波片的方位角來提供其它極化。
光信號通過極化器405之后送入雙折射組件420。在一個(gè)實(shí)施例中，雙折射組件420由晶體424和426組成，這兩個(gè)晶體被選擇用于提供在工作溫度范圍內(nèi)比單雙折射晶體改善的熱穩(wěn)定性。在一個(gè)實(shí)施例中，晶體424為TIO2晶體，厚2mm，而晶體426為YVO4晶體，厚9.5mm；然而也可使用其它尺寸。也可使用其它雙折射組件，例如，如果溫度穩(wěn)定性不重要，可使用單晶體，或使用其它雙晶體雙折射組件。
光信號通過雙折射組件420后被反射器件450反射。在一個(gè)實(shí)施例中，反射器450為90°的反射晶體；然而，例如可根據(jù)交織器/解交織器的物理分布來使用其它反射器件。在其它可選實(shí)施例中，接收和/或反射光信號的器件表面具有低階補(bǔ)償器440和442(見圖16a)，以補(bǔ)償相應(yīng)晶體的相移。在其它可選實(shí)施例中，可省略低階補(bǔ)償器。
經(jīng)反射器件450反射的光信號通過雙折射組件420送入反射器件452。光信號被反射器件452反射后通過半波片430。在其它可選實(shí)施例中，對于從雙折射器件420傳輸?shù)椒瓷淦骷?50的光信號，半波片430的方位角范圍為0°～-15°(例如-6.5°)。半波片430的其它方位角可用于不同濾波特性或物理配置。半波片430在光信號的正常和異常分量之間引入180°的相對相差。
被反射器件452反射的光信號通過雙折射組件420后，接著通過半波片434和調(diào)諧板435。在一個(gè)實(shí)施例中。半波片434對于從雙折射組件420傳輸?shù)诫x散晶體460的光信號的方位角范圍為15°～30°(例如22.5°)。半波片434的其它方位角可用于不同濾波特性或物理特性。也可使用其它合適的旋轉(zhuǎn)光信號極性的裝置，例如法拉第旋轉(zhuǎn)器。
調(diào)諧板435用于調(diào)諧交織器/解交織器。選擇調(diào)諧板435的厚度使交織器/解交織器的通帶中心約為預(yù)期頻率。通過選擇適當(dāng)?shù)暮穸群凸廨S方位，可利用調(diào)諧板調(diào)諧光學(xué)設(shè)備到某個(gè)精度，而通過制造工藝和光學(xué)組件本身的容限是不可能達(dá)到該精度的。在一個(gè)實(shí)施例中，調(diào)諧板435由石英(SiO2)組成；然而也可使用其它適當(dāng)?shù)牟牧稀Ｊ⒕哂邢鄬^小的雙折射性，因此由石英構(gòu)成的調(diào)諧板可以更厚些，而且比光學(xué)組件制造更為精密。在此描述的所有交織器/解交織器可利用調(diào)諧板調(diào)諧；然而為簡化起見，只在圖11、12、13和14中示出了調(diào)諧板435。
當(dāng)光信號從雙折射組件420開始傳輸時(shí)，光信號從半波片436a和436b之間通過。下面將參考圖12詳細(xì)描述半波片436a和436b的一種配置。在一個(gè)實(shí)施例中，對于從離散晶體460到達(dá)雙折射組件420的光信號，半波片436a和436b的方位角范圍為40°～50°(例如，45°)；然而通過適當(dāng)?shù)淖兓?，該方位角可不同于一個(gè)或多個(gè)其它半波片和/或極化器405的方位角。
光信號通過半波片470并被1/4波鏡472反射。在一個(gè)實(shí)施例中，對從離散晶體460到達(dá)1/4波鏡472的光信號，半波片470的方位角范圍為40°～50°(例如45°)；然而通過適當(dāng)?shù)淖兓?，該方位角可不同于一個(gè)或多個(gè)其它半波片和/或極化器405的方位角。下面將參考圖12詳細(xì)描述離散晶體460的作用。1/4波鏡472通過離散晶體460反射回光信號。1/4波鏡472對光信號的正常和異常分量也引入90°的相移。
半波片436a和436b將光信號分量旋轉(zhuǎn)為正交極性。光信號通過半波片436a和436b后，接著通過雙折射組件420、半波片430，并通過半波片432被反射器件452反射至反射器件450。反射器件450通過雙折射組件420和極化器405反射該信號至離散晶體480和482。離散晶體480和482分別將光信號送入端口490和492。
端口490包括半波片496，而端口492包括半波片494。在一個(gè)實(shí)施例中，半波片494和半波片496對于從離散晶體482和480接收的光信號的方位角為45°。半波片494和496旋轉(zhuǎn)接收的光分量，以便端口492和490分別接收一個(gè)垂直極化分量和一個(gè)水平極化分量，這兩個(gè)分量被組合并分別送入光纖493和495。
圖11a的交織器/解交織器有兩個(gè)擴(kuò)散源。第一個(gè)擴(kuò)散源為雙折射組件420。在首次通過雙折射組件420期間，光信號的正常和異常光束均被水平極化。在首次通過雙折射組件期間，其中一個(gè)光束的傳播速度快于另一個(gè)光束，這就引起了擴(kuò)散。在第二次通過雙折射組件間，相同光束傳播更快，這使得擴(kuò)散增加。換句話說，雙路交織器/解交織器引起的擴(kuò)散是單路交織器/解交織器的兩倍。
第二個(gè)擴(kuò)散源的光路徑長度對于正常光束和異常光束是不同的。在圖11a中，異常光束以虛線示意。在端口400、490和492的每個(gè)離散晶體中，異常光束的光路徑長于正常光束。這稱為極化模式擴(kuò)散(PMD)。
對于用作交織器的圖11a的光學(xué)設(shè)備來說，有兩組光信號輸入到端口490和492。這兩組光信號以與上述解交織器功能反相的方式組合。組合(交織)的光信號通過端口400輸出。因此，圖4a示意的裝置既可用作交織器，也可用作解交織器。
在一個(gè)實(shí)施例中，圖11a的交織器/解交織器被角調(diào)諧以補(bǔ)償制造容限。在一個(gè)實(shí)施例中，通過在裝配交織器/解交織器后旋轉(zhuǎn)雙折射組件420可實(shí)現(xiàn)角調(diào)諧，以便交織或解交織的信號(例如，ITU信道)滿足預(yù)期的特性。雙折射組件420被旋轉(zhuǎn)以增加通過雙折射組件420的信號的光路徑長度。也可提供調(diào)諧板，例如調(diào)諧板435，使裝置調(diào)諧良好。當(dāng)提供了預(yù)期的光路徑長度時(shí)，通過例如使用環(huán)氧樹脂或焊接技術(shù)，雙折射組件420可保持在預(yù)期位置。
圖11b示意了引起擴(kuò)散的一種雙路折疊式交織器/解交織器實(shí)施例的頂視圖。圖11b的交織器/解交織器的工作方式與圖11a的交織器/解交織器相同，除了正常光束和異常光束的路徑長度相等。在解交織器輸入端口400，離散晶體使異常光束具有長于正常光束的光路徑長度。在解交織器輸出端口490和492，離散晶體使正常光束具有長于異常光束的光路徑長度。當(dāng)用作交織器時(shí)，輸入和輸出端口的作用與上述解交織器的相反。另外提供與雙折射組件420相鄰的第二調(diào)諧板435來增加對設(shè)備的調(diào)整。
圖12示意了圖11a和圖11b的雙路折疊式交織器/解交織器實(shí)施例的側(cè)視圖。圖12是端口490和離散晶體460方向的側(cè)視圖。
當(dāng)用作解交織器時(shí)，輸入到交織器/解交織器的光信號通過雙折射組件420到達(dá)半波片430和離散晶體460，如圖11a和圖11b所述。離散晶體460偏移光信號，以便當(dāng)光信號被反射時(shí)，一組光信號通過半波片436a，而第二組光信號通過半波片436b。
這兩個(gè)光信號反射至離散晶體480和482，如上所述。離散晶體480和482偏移光信號以對準(zhǔn)端口490和492。信號通過端口490和492輸出。
下面將詳細(xì)描述光信號的極化狀態(tài)。在一個(gè)實(shí)施例中，垂直極化的信號被離散晶體460偏移，同時(shí)水平極化的信號被通過，而光路徑保持不變。在圖12中，為說明方便，通過離散晶體460往返的信號被標(biāo)注了極性(例如，”H”,”V”)。也可提供其它實(shí)施例。
在一個(gè)實(shí)施例中，通過雙折射組件420足夠次數(shù)后，偶信道被垂直極化，而奇信道被水平極化。當(dāng)光束從左向右通過時(shí)，半波片470引起90°的旋轉(zhuǎn)，1/4波鏡引起另一個(gè)90°的旋轉(zhuǎn)，而當(dāng)光束從右向左通過時(shí)，半波片470引起90°的旋轉(zhuǎn)，總共引起270°的旋轉(zhuǎn)，這從本質(zhì)上切換了偶信道和奇信道的極性(即奇信道被垂直極化而偶信道被垂直極化)。半波片436a和436b對于相應(yīng)光束旋轉(zhuǎn)90°。因此，離散晶體460、半波片470、1/4波鏡472和半波片436a和436b導(dǎo)致光束旋轉(zhuǎn)360°，這意味著第二次通過雙折射組件420的光束極性與第一次通過的極性相同。
為用作交織器，兩組光信號輸入到端口490和492。這兩組光信號以與上述解交織器反相的方式組合。組合(交織)的光信號通過端口400輸出。因此，圖11a和圖11b示意的裝置既可用作交織器，也可用作解交織器。
圖13示意了一種雙路折疊、無擴(kuò)散的交織器/解交織器實(shí)施例的頂視圖。圖13的交織器/解交織器工作方式類似于圖11b的交織器/解交織器，除了奇信道和偶信道由于通過雙折射組件420而均具有第一極性(例如，偶信道被垂直極化而奇信道被水平極化)。在通過雙折射組件420返回通路之前，偶信道和奇信道具有反相極性(例如，偶信道被水平極化而奇信道被垂直極化)。
由于光束通過離散晶體460和半波片470到達(dá)1/4波鏡472，且通過半波片470和離散晶體460反射回來，引起270°的組合旋轉(zhuǎn)，這就切換了偶信道和奇信道的極性。由于缺少了半波片436a和436b，因此偶信道和奇信道的極性不同。正如下面將詳細(xì)描述的那樣，第一次通過和第二次通過的擴(kuò)散偏移導(dǎo)致了無擴(kuò)散或幾乎無擴(kuò)散的交織器/解交織器。
圖14示意了圖13的雙路折疊式交織器/解交織器實(shí)施例的側(cè)視圖。由于圖11a和11b的交織器/解交織器中不存在半波片436a和436b，因此圖13的交織器/解交織器擴(kuò)散比圖11a和11b的交織器/解交織器的大為減少。
圖15示意了圖13和圖14所示的雙路光學(xué)交織器/解交織器的極化狀態(tài)的截面視圖。在圖15中，前向通路截面視圖指的是信號從輸入端口到達(dá)1/4波鏡472時(shí)，一個(gè)或多個(gè)光信號的極化狀態(tài)示意。而反向通路截面視圖指的是信號從1/4波鏡472到達(dá)輸出端口時(shí)，一個(gè)或多個(gè)光信號的極化狀態(tài)示意。
狀態(tài)800代表圖13和14的輸入/輸出端口400、490和492分別具有輸入/輸出信號880、890和892。輸入和輸出端口分別接收和發(fā)送同時(shí)具有水平和垂直分量的光信號。圖15的箭頭指示解交織器的極化狀態(tài)順序。
狀態(tài)810為輸入光信號880在離散晶體480和482與極化器405之間的前向通路截面視圖。在一個(gè)實(shí)施例中，輸入端口400包括一個(gè)離散晶體，其用于將輸入信號分離為兩個(gè)光束，以及一個(gè)半波片，其用于旋轉(zhuǎn)其中一個(gè)光束90°，以便兩個(gè)光束都被水平極化。
狀態(tài)820為輸出光信號690和692在雙折射組件420和調(diào)諧板435之間的前向通路截面視圖。在狀態(tài)820中，輸出光信號890具有兩個(gè)垂直極化分量，而輸出光信號892具有兩個(gè)水平極化分量。在一個(gè)實(shí)施例中，垂直極化分量對應(yīng)于偶信道，而水平奇極化分量對應(yīng)于奇信道。在其它可選實(shí)施例中，垂直極化分量對應(yīng)于奇信道。而水平極化分量對應(yīng)于偶信道。
狀態(tài)830為輸出光信號890和892在離散晶體460和半波片470之間的前向通路截面視圖。在狀態(tài)830中，輸出光信號890的垂直分量被離散晶體460偏移。狀態(tài)840為輸出光信號890和892在半波片470和離散晶體460之間的反向通路截面視圖。在狀態(tài)840中，兩個(gè)輸出光信號的兩個(gè)分量均被1/4波鏡470旋轉(zhuǎn)90°。
狀態(tài)850為輸出光信號890和892在調(diào)諧板435和雙折射組件420之間的反向通路截面視圖。輸出光信號892的兩個(gè)分量同時(shí)被離散晶體460偏移。該分量的極性與首次通過調(diào)諧板435時(shí)的極性相反。
狀態(tài)860為輸出光信號890和892在極化器405與離散晶體480和482之間的反向截面視圖。輸出光信號890和892均具有兩個(gè)分別對準(zhǔn)離散晶體480和482的水平極化分量。
狀態(tài)870為輸出光信號890和892在離散晶體480和482與端口492和490之間的反向通路截面視圖。離散晶體480和482提供偏移，使輸出光信號890和892分別對準(zhǔn)端口490和492。
圖16a示意了一種引起擴(kuò)散的多路光學(xué)交織器/解交織器實(shí)施例的頂視圖。在圖16a的多路光學(xué)交織器/解交織器中，光信號以與圖11a的交織器/解交織器相同的方式，首先通過該交織器/解交織器到達(dá)1/4波鏡472。
1/4波鏡472通過雙折射組件420以與圖11a的交織器/解交織器相同的方式反射該信號，除了不是被離散晶體480和482接收和偏移之外。光學(xué)信號通過半波片410和極化器405，并被1/4波鏡780反射。1/4波鏡780和半波片405和410旋轉(zhuǎn)光信號。光信號以與上述通過半波片436a和436b的類似方式，通過雙折射組件420反射回端口790和792。引起擴(kuò)散的方式與圖11a的交織器/解交織器相同。
端口790/792(端口792在端口790之后，因此在圖16a中看不見)分別包括半波片794/796。在一個(gè)實(shí)施例中，半波片794和半波片796對于從離散晶體460接收的光信號方位角均為45°。半波片794和796旋轉(zhuǎn)接收的光分量，以便端口792和790分別接收一個(gè)垂直極化分量和一個(gè)水平極化分量，這兩個(gè)分量被組合并被送至光纖。
為用作交織器，兩組光信號輸入到端口790和792。這兩組光信號以與上述解交織器功能反相的方式組合。組合(交織)的光信號通過端口400輸出。因此，圖16a示意的裝置既可用作交織器，也可用作解交織器。
在一個(gè)實(shí)施例中，圖16a的交織器/解交織器被角調(diào)諧以補(bǔ)償制造容限。在一個(gè)實(shí)施例中，通過在裝配交織器/解交織器之后旋轉(zhuǎn)雙折射組件420，可實(shí)現(xiàn)角調(diào)諧，以便交織或解交織的信號(例如ITU信道)滿足預(yù)期特性。雙折射組件420被旋轉(zhuǎn)以增加通過雙折射組件420的信號的光路徑長度。當(dāng)提供預(yù)期的光路徑長度時(shí)，雙折射組件420通過使用環(huán)氧樹脂或焊接技術(shù)保持在預(yù)期位置。
提供低階補(bǔ)償器440和442以分別補(bǔ)償反射器450和452的相移。如果反射器未引起相移，那么可省略補(bǔ)償器440和442。
圖16b示意了與圖16a的交織器/解交織器相比，擴(kuò)散減少的多路光學(xué)交織器/解交織器實(shí)施例的頂視圖。由于光信號三次通過圖16a的交織器/解交織器，因此，由于上述原因，光信號的最終擴(kuò)散為通過該設(shè)備一次的光信號擴(kuò)散量的三倍。
圖17a示意了圖16a的多路光學(xué)交織器/解交織器的側(cè)視圖。如上所述，光信號以與圖11a的交織器/解交織器相同的方式首先通過交織器/解交織器到達(dá)1/4波鏡472。
離散晶體460偏移光信號，而1/4波鏡780通過雙折射組件420反射該光信號，如上所述。光信號以上述類似方式通過雙折射組件420反射回離散晶體890和892，離散晶體890和892分別偏移光信號到端口790和792。
圖17b示意了圖16b的多路光學(xué)交織器/解交織器的側(cè)視圖。由于通過圖16b和17b的交織器/解交織器的光信號的極性每次通過該設(shè)備時(shí)反相，因此該光信號的擴(kuò)散等于一次通過交織器/解交織器引起的擴(kuò)散。一般來講，通過交織器/解交織器偶數(shù)次的信號擴(kuò)散極少或無擴(kuò)散，而通過交織器/解交織器奇數(shù)次的信號的擴(kuò)散為通過一次該交織器/解交織器的擴(kuò)散。
圖18a示意了引起擴(kuò)散的一種雙路折疊式交織器/解交織器實(shí)施例的頂視圖。圖18a的交織器/解交織器的組件與圖11a的交織器/解交織器相同(例如，反射器、半波片、雙折射組件)，除了添加反射器800和810以及半波片433和431之外。在一個(gè)實(shí)施例中，半波片433對于從反射器450到達(dá)雙折射組件420的光信號的方位角為22.5°，而半波片431對于從反射器800到達(dá)雙折射組件420的光信號的方位角為22.5°。
在一個(gè)實(shí)施例中，圖18a的交織器/解交織器組件排列的物理位置與圖11a的交織器/解交織器不同，以便提供類似的功能。與圖11a的交織器/解交織器相比，圖18a的交織器/解交織器能提供了改進(jìn)的濾波性能。因?yàn)楣庑盘柾ㄟ^雙折射組件420更多次。然而，由于存在半波片436a和436b，圖18a的交織器/解交織器引起光信號的擴(kuò)散。
在一個(gè)實(shí)施例中，圖18a的交織器/解交織器不包括圖16a的交織器/解交織器中的低階補(bǔ)償器440和442。低階補(bǔ)償器的光學(xué)補(bǔ)償可通過角調(diào)諧雙折射組件420來提供。通過交織器/解交織器材料來增加光路徑長度可通過雙折射組件420提供，而不是由低階補(bǔ)償器提供。在一個(gè)可選實(shí)施例中，圖18a的交織器/解交織器包括上述圖16a的低階補(bǔ)償器440和442。
圖18b示意了引起極少或不擴(kuò)散的雙路折疊式交織器/解交織器實(shí)施例的頂視圖。圖18b的交織器/解交織器與圖18a的交織器/解交織器相同，除了圖18b的交織器/解交織器不包括半波片436a和436b之外。半波片436a和436b的缺少使得圖18b的交織器/解交織器擴(kuò)散極少或不擴(kuò)散。
圖19a示意了對于前向通過的水平極化光信號來說，擴(kuò)散極少或不擴(kuò)散的交織器/解交織器的代表性的傳輸、時(shí)延和擴(kuò)散特性。線1200和1210分別表示水平和垂直極化信號的傳輸特性(以dB為單位)。在圖19a中，水平極化信號的通帶中心約為0 GHz。類似地，垂直極化信號的通帶中心約為-100 GHz和100 GHz。因此，交織器的傳輸特性的周期為100 GHz的自由頻譜范圍(FSR)。也可支持其它FSR。
線1220和1230分別表示通過交織器/交織器的水平和垂直極化光信號的時(shí)延(皮秒)。線1240和1250分別表示通過交織器/解交織器的水平和垂直極化光信號的擴(kuò)散(皮秒/納米)。應(yīng)該注意的是，在對應(yīng)于相關(guān)光信號的通帶頻率上擴(kuò)散很小。
圖19b示意了對于前向通過的垂直極化光信號來說，擴(kuò)散極少或不擴(kuò)散的交織器/解交織器的代表性的傳輸、時(shí)延和擴(kuò)散特性。線1260和1265分別表示水平和垂直極化信號的傳輸特性(以dB為單位)。在圖19b中，垂直極化信號的通帶中心約為0 GHz。類似地，水平極化信號的通帶中心約為-100 GHz和100 GHz。因此，交織器的傳輸特性的周期為100 GHz的自由頻譜范圍(FSR)。也可支持其它FSR。
線1270和1275分別表示通過交織器/交織器的水平和垂直極化光信號的時(shí)延(皮秒)。線1280和1290分別表示通過交織器/解交織器的水平和垂直極化光信號的擴(kuò)散(皮秒/納米)。應(yīng)該注意的是，在對應(yīng)于相關(guān)光信號的通帶頻率上擴(kuò)散很小。
圖20a示意了對于反向通過的水平極化光信號來說，擴(kuò)散極少或不擴(kuò)散的交織器/解交織器的代表性的傳輸、時(shí)延和擴(kuò)散特性。線1300和1310分別表示水平和垂直極化信號的傳輸特性(以dB為單位)。在圖20a中，水平極化信號的通帶中心約為0 GHz。類似地，垂直極化信號的通帶中心約為-100 GHz和100 GHz。因此，交織器的傳輸特性的周期為100 GHz的自由頻譜范圍(FSR)。也可支持其它FSR。
線1320和1330分別表示通過交織器/交織器的水平和垂直極化光信號的時(shí)延(皮秒)。線1340和1350分別表示通過交織器/解交織器的水平和垂直極化光信號的擴(kuò)散(皮秒/納米)。
應(yīng)該注意的是，在對應(yīng)于相關(guān)光信號的通帶頻率上擴(kuò)散很小。還應(yīng)注意的是，反向傳輸?shù)乃綐O化的輸入信號的擴(kuò)散與前向傳輸?shù)拇怪睒O化的輸入信號的擴(kuò)散反向。因此，兩個(gè)擴(kuò)散相互抵消。
圖20b示意了對于反向通過的垂直極化光信號來說，擴(kuò)散極少或不擴(kuò)散的交織器/解交織器的代表性的傳輸、時(shí)延和擴(kuò)散特性。線1360和1365分別表示水平和垂直極化信號的傳輸特性(以dB為單位)。在圖20b的表中，垂直極化信號的通帶中心約為0 GHz。類似地，水平極化信號的通帶中心約為-100 GHz和100 GHz。因此，交織器的傳輸特性的周期為100 GHz的自由頻譜范圍(FSR)。也可支持其它FSR。
線1370和1375分別表示通過交織器/交織器的水平和垂直極化光信號的時(shí)延(皮秒)。線1380和1390分別表示通過交織器/解交織器的水平和垂直極化光信號的擴(kuò)散(皮秒/納米)。
應(yīng)該注意的是，在對應(yīng)于相關(guān)光信號的通帶頻率上擴(kuò)散很小。還應(yīng)注意的是，反向傳輸?shù)拇怪睒O化的輸入信號的擴(kuò)散與前向傳輸?shù)乃綐O化的輸入信號的擴(kuò)散反向。因此，兩個(gè)擴(kuò)散相互抵消。
圖21為使光學(xué)交織器/解交織器中減少或不擴(kuò)散的一個(gè)解決方案的總結(jié)表。傳播方向指的是通過交織器/解交織器的雙折射組件的方向。前向?qū)?yīng)于光信號首先通過交織器/解交織器的方向，它可以是多次通過雙折射組件的方向。例如，重新參考圖13，當(dāng)光信號從光纖404到達(dá)1/4波鏡472時(shí)，光信號為前向傳輸。當(dāng)光信號被1/4波鏡472反射且傳輸回離散晶體480和482時(shí)，光信號為反向傳輸。
輸入極性指的是當(dāng)光信號從離散晶體通向半波片和雙折射組件時(shí)的極性。例如在圖13中，前向輸入極性指的是光信號通過極化器405前一刻的極性。輸出極性指的是當(dāng)光信號結(jié)束首次通過時(shí)被離散晶體接收的極性。例如在圖13中，前向輸出極性指的是光信號通過離散晶體460前一刻的極性。
輸入和輸出極性在反向傳輸時(shí)反相。例如在圖13中，反向輸入極性指的是光信號剛離開離散晶體460后的極性。反向輸出極性指的是光信號剛通過極化器405后的極性。
擴(kuò)散斜率指的是通過適當(dāng)通帶的交織器/解交織器引起的擴(kuò)散，這已參考圖19a、19b、20a和20b詳細(xì)描述。ITU信道指的是國際電信聯(lián)盟定義的信道?？墒褂萌魏涡诺篱g隔或FSR。
對于無擴(kuò)散或幾乎無擴(kuò)散的雙路交織器/解交織器來說，前向和反向的輸入和輸出極性應(yīng)該相同。換句話說，一個(gè)輸入極性和一個(gè)輸出極性應(yīng)平行，而一個(gè)輸入極性和一個(gè)輸出極性應(yīng)垂直。極性的順序并不重要。
例如，假定偶信道和奇信道的前向水平極化的輸入信號均被水平極化(H)。在前向通路的輸出端，偶信道被水平極化(H-H)，而奇信道被垂直極化(H-V)。
光信號的極性在反向傳輸時(shí)被切換，如上所述。因此，偶信道的輸入極性為垂直(H-H-V)，而奇信道的輸入極性為水平(H-V-H)。偶信道的輸出極性為垂直(H-H-V-V)，而奇信道的輸出極性也為垂直(H-V-H-V)。也可使用其它配置。
對于多路交織器/解交織器來說，可使用類似模式以便頭2N次通過的擴(kuò)散彼此抵消，這樣擴(kuò)散就很小或不存在。對于最后一次通過交織器/解交織器來說，由于交織器/解交織器的雙折射將引起一些擴(kuò)散。然而與非交錯(cuò)極性相比，擴(kuò)散可以被減少。
在前面的說明中，已參考特定實(shí)施例描述了本發(fā)明。然而，顯然可對本發(fā)明進(jìn)行各種更新和改進(jìn)而不會偏離本發(fā)明的精神和范圍。因此，這些詳細(xì)說明和附圖僅用于示意而不是限制本發(fā)明。
權(quán)利要求
1．一種交織器/解交織器裝置，包括第一端口，用于輸入或輸出第一極化光信號，第一光信號包括具有第一信道分組的第二光信號，以及具有第二信道分組的第三光信號；第二端口，用于輸出或輸入第二光信號；第三端口，用于輸出或輸入第三光信號；光學(xué)耦合第一、第二和第三端口的一個(gè)雙折射組件，從而在第二信號首次通過該雙折射組件后，離開該組件時(shí)的極性正交于第三信號的極性；第一光束分離/組合裝置，用于將由第一端口輸入的第一信號分離為第二信號和第三信號，或用于將由第二端口輸入的第二信號和由第三端口輸入的第三信號組合為第一信號；以及第一反射裝置，用于引導(dǎo)第二和第三信號分別沿第二和第三路徑第二次通過雙折射組件返回，第二和第三路徑基本上平行于傳輸?shù)谝恍盘柕牡谝宦窂?；用于分別經(jīng)第二和第三端口輸出；或用于反射第二和第三信號，第二和第三信號在第一次通過期間沿第二和第三路徑傳輸，并一起沿第一路徑第二次通過雙折射組件返回。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，還包括位于雙折射組件和第一反射裝置之間的第一光束旋轉(zhuǎn)裝置，其用于改變第二和第三信號的極性，從而第二次進(jìn)入雙折射組件的第二和第三信號的極性分別正交于第一次通過后的第二和第三信號的極性。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中第一光束分離裝置為一個(gè)離散晶體；以及其中第一光束旋轉(zhuǎn)裝置位于離散晶體和第一反射裝置之間；從而當(dāng)?shù)谝恍盘栠M(jìn)入離散晶體時(shí)，第三信號與第二信號分離，而這兩個(gè)信號的極性被旋轉(zhuǎn)并通過離散晶體反射回來，其中第二和第三信號被分離得足夠開，以到達(dá)第二和第三路徑，或者，當(dāng)?shù)诙偷谌盘栠M(jìn)入離散晶體時(shí)，第二信號朝向第三信號，而這兩個(gè)信號的極性被旋轉(zhuǎn)并通過離散晶體返回，其中第二和第三信號會聚以到達(dá)第一路徑。
4．根據(jù)權(quán)利要求1、2或3的裝置，還包括第二反射裝置，其用于將來自第一反射裝置的第二和第三信號第三次通過雙折射組件，以分別經(jīng)第二和第三端口輸出，或?qū)⒎謩e來自第二和第三端口的第二和第三信號通過雙折射組件反射至第一反射裝置。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中雙折射組件包括兩個(gè)器件，第一器件的光路徑長度為L，而第二器件的光路徑長度為2L；其中第一器件的方位角不同于第二器件，或其中第一器件的方位角基本上與第二器件相同，而且雙折射組件還包括位于第一器件和第二器件之間的第二光束旋轉(zhuǎn)裝置，其預(yù)定方位角不同與第一和第二器件的方位角。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中雙折射組件包括一個(gè)具有光路徑長度L的器件；以及多個(gè)反射器，用于將光信號通過該器件至少三次。
7．根據(jù)權(quán)利要求5的裝置，還包括第三光束旋轉(zhuǎn)裝置，用于在進(jìn)入雙折射組件的至少一個(gè)器件之前調(diào)整第一、第二或第三光信號的極性。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其中第三光束旋轉(zhuǎn)裝置為從包含半波片、極化器、法拉第旋轉(zhuǎn)器和調(diào)諧板的組合中選擇的一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)裝置。
9．根據(jù)權(quán)利要求5-8中的任何一個(gè)的裝置，其中每個(gè)雙折射器件包括至少兩個(gè)板；而且其中至少兩個(gè)板由不同材料構(gòu)成，以增強(qiáng)熱穩(wěn)定性。
10.根據(jù)權(quán)利要求1,2,3,5,6,7或8的裝置，還包括每個(gè)端口的一個(gè)透鏡，用于準(zhǔn)直輸入信號和/或聚焦輸出信號；每個(gè)端口的第二分離/組合裝置，用于將輸入信號分離為成對的極化的子光束，和/或用于組合成對的極化子光束；以及子光束旋轉(zhuǎn)裝置，用于旋轉(zhuǎn)每對子光束中的一個(gè)光束，由此在每對輸入子光束中，兩個(gè)子光束具有平行極性，以輸入第一光束分離/組合裝置，和/或由此每對輸出子光束中的子光束正交，以輸入第二光束分離/組合裝置。
11．根據(jù)權(quán)利要求1,2,3,5,6,7或8的裝置，其中第一反射裝置包括一個(gè)校準(zhǔn)器。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于組合/分離光信道的交織器/解交織器。當(dāng)光信號沿一條多次通過一個(gè)雙折射組件的光路徑傳輸時(shí),交織器/解交織器被“折疊”。當(dāng)用作解交織器時(shí),交織器/解交織器分離光信號為光信號分組。當(dāng)用作交織器時(shí),交織器/解交織器混合光信號分組為一個(gè)復(fù)用的光信號。交織器/解交織器可用來增加光學(xué)網(wǎng)絡(luò)的帶寬。為減小或消除擴(kuò)散,光信號的極性被反相以交錯(cuò)通過雙折射晶體。
文檔編號G02B6/34GK1312628SQ01110930
公開日2001年9月12日 申請日期2001年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月3日
發(fā)明者戴國仇, 張國威, 陳葉紅 申請人:E－Tek動(dòng)力學(xué)公司