專利名稱：基于多模干擾的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于多模干擾(MMI)的復(fù)用器和解復(fù)用器、包括MMI波導(dǎo)的波長(zhǎng)選擇開關(guān)以及用于對(duì)各具有不同波長(zhǎng)的M個(gè)光信號(hào)進(jìn)行多路復(fù)用、解復(fù)用或開關(guān)的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在迫切需要提高光子傳輸網(wǎng)絡(luò)的容量和靈活性。不斷發(fā)展的電信網(wǎng)絡(luò)越來越重視靈活性和再配置性，這要求光通信的光子集成電路(PIC)的增強(qiáng)功能性以及小型裝置。最近對(duì)用于單模傳輸系統(tǒng)的集成光學(xué)裝置中的多模干擾(MMI)影響的關(guān)注不斷增加。基于MMI影響的光學(xué)裝置具有大的光帶寬，對(duì)偏振不敏感，并且能承受高的制造公差，這里只是列舉了其中的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。MMI波導(dǎo)裝置的工作是基于自成像原理，在L.B Soldano和E.C.M.Pennings的“基于自成像的光學(xué)多模干擾裝置原理與應(yīng)用”(發(fā)表于J.of Lightwave Technology，Vol.13，No.4，1995年4月)中有進(jìn)一步描述。
MMI波導(dǎo)裝置可應(yīng)用于許多不同的領(lǐng)域，例如作為波長(zhǎng)選擇開關(guān)，如本發(fā)明人的“用于波長(zhǎng)選擇開關(guān)的布喇格光柵輔助的MMIMI耦合器”(發(fā)表于Electronics Letters 10thDecember 1998，Vol.34，No.25)中所述。在此文件中，本發(fā)明人描述了一種用于波長(zhǎng)選擇開關(guān)的新穎光學(xué)裝置。該裝置基于布喇格光柵輔助的MMIMI(多模干擾邁克爾遜干涉儀)耦合器。
MMI波導(dǎo)裝置的另一種應(yīng)用是作為耦合器，如J.Leuthold和C.H.Joyner的文件“具有可調(diào)分光比的多模干擾耦合器”(發(fā)表于Proc.ECOC 2000年9月，Munich Vol.3)中所述。在此文件中，作者提出一種具有可調(diào)功率分光比的新穎小型多模干擾耦合器。耦合器具有寬的調(diào)節(jié)范圍并用來優(yōu)化干涉測(cè)量裝置中的開關(guān)比，或者甚至用作開關(guān)。
在H.takahasi、K.Oda、H.Toba和Y.Inoue的“排成陣列的波導(dǎo)N×N波長(zhǎng)復(fù)用器的傳輸特性”(J.of Lightwave Technology Vol 13(3)，pp447-445，1995)中描述了光信號(hào)的多路復(fù)用。
顯然需要能夠?qū)怆娦啪W(wǎng)絡(luò)中的光信號(hào)進(jìn)行復(fù)用或解復(fù)用。寬帶信號(hào)的簡(jiǎn)單空間交換允許根據(jù)例如可用容量選擇路由或者繞過當(dāng)前不可用的網(wǎng)絡(luò)部分重新選擇路由，而波長(zhǎng)開關(guān)是任何靈活的光網(wǎng)的一個(gè)重要特征。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個(gè)主要目的是提供一種用于對(duì)各具有不同載波波長(zhǎng)的M個(gè)光信號(hào)進(jìn)行多路復(fù)用、解復(fù)用或開關(guān)的裝置和方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，這些目的主要是通過用于對(duì)M個(gè)光信號(hào)進(jìn)行多路復(fù)用或解復(fù)用的裝置來實(shí)現(xiàn)的，其中M為大于或等于2的整數(shù)，且每個(gè)信號(hào)由不同的波長(zhǎng)λm傳送。該裝置包括多模干擾(MMI)波導(dǎo)，該波導(dǎo)在第一側(cè)具有N個(gè)接入端子用于接入波導(dǎo)的連接，所述MMI波導(dǎo)具有一定的維數(shù)，使得在第i個(gè)接入波導(dǎo)(i≤N)上傳播到所述MMI波導(dǎo)中的各光信號(hào)將在離所述接入端子相應(yīng)距離lm處在所述MMI波導(dǎo)內(nèi)產(chǎn)生N個(gè)自像，其中N為大于或等于2的整數(shù)。該裝置還包括M個(gè)波長(zhǎng)選擇反射部件，其中每個(gè)部件設(shè)置在接近所述距離lm其中相應(yīng)一個(gè)距離之處；以及M個(gè)相位調(diào)節(jié)部件，其中每個(gè)部件相對(duì)于相應(yīng)的波長(zhǎng)選擇反射部件來設(shè)置，其中，設(shè)置第m個(gè)波長(zhǎng)選擇反射部件來反射第m個(gè)波長(zhǎng)(2≤m≤M)傳送的光信號(hào)，而設(shè)置第m個(gè)相位調(diào)節(jié)部件來調(diào)節(jié)第m個(gè)波長(zhǎng)傳送的光信號(hào)的自像的相位，從而在由所述第m個(gè)波長(zhǎng)選擇反射部件反射時(shí)在所選的輸出接入波導(dǎo)上創(chuàng)建單個(gè)自像。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，這些目的主要通過用于對(duì)M個(gè)光信號(hào)進(jìn)行開關(guān)的裝置來實(shí)現(xiàn)，M是大于或等于2的整數(shù)，每個(gè)信號(hào)由不同波長(zhǎng)λm傳送。該裝置包括多模干擾(MMI)波導(dǎo)，該波導(dǎo)在第一側(cè)具有N個(gè)接入端子用于接入波導(dǎo)的連接，所述MMI波導(dǎo)具有一定的維數(shù)，使得在第i個(gè)接入波導(dǎo)(i≤N)上傳播到所述MMI波導(dǎo)中的各光信號(hào)將在離所述接入端子相應(yīng)距離lm處在所述MMI波導(dǎo)內(nèi)產(chǎn)生N個(gè)自像，其中N是大于或等于2的整數(shù)。該裝置還包括M個(gè)波長(zhǎng)選擇反射部件，其中每個(gè)部件設(shè)置在接近所述距離lm其中相應(yīng)一個(gè)距離之處；以及M個(gè)相位調(diào)節(jié)部件，其中每個(gè)部件相對(duì)于相應(yīng)的波長(zhǎng)選擇反射部件來設(shè)置，其中，設(shè)置第m個(gè)波長(zhǎng)選擇反射部件來反射第m個(gè)波長(zhǎng)(2≤m≤M)傳送的光信號(hào)，設(shè)置第m個(gè)相位調(diào)節(jié)部件來調(diào)節(jié)第m個(gè)波長(zhǎng)傳送的光信號(hào)的自像的相位，從而在由所述第m個(gè)波長(zhǎng)選擇反射部件反射時(shí)在所選的輸出接入波導(dǎo)上創(chuàng)建單個(gè)自像，以及設(shè)置開關(guān)控制部件來控制各個(gè)所述相位調(diào)節(jié)部件，從而為所述波長(zhǎng)所傳送的各個(gè)所述光信號(hào)動(dòng)態(tài)選擇所述輸出接入波導(dǎo)。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，這些目的主要通過用于對(duì)M個(gè)光信號(hào)進(jìn)行多路復(fù)用、解復(fù)用或開關(guān)的方法來實(shí)現(xiàn)，M是大于或等于2的整數(shù)，每個(gè)光信號(hào)具有不同波長(zhǎng)λm，該方法采用在第一側(cè)具有供接入波導(dǎo)連接的N個(gè)接入端子的多模干擾(MMI)波導(dǎo)，MMI波導(dǎo)具有一定的維數(shù)，使得在第i個(gè)接入波導(dǎo)(i≤N)上傳播到所述MMI波導(dǎo)中的各光信號(hào)將在離所述接入端子相應(yīng)距離lm處在所述MMI波導(dǎo)內(nèi)產(chǎn)生N個(gè)自像，其中N是大于或等于2的整數(shù)。該方法包括以下步驟調(diào)節(jié)所述自像的相位，從而在所選輸出接入波導(dǎo)上為第m個(gè)波長(zhǎng)傳送的光信號(hào)創(chuàng)建單一自像；以及在對(duì)于第m個(gè)(2≤m≤M)波長(zhǎng)傳送的所述光信號(hào)出現(xiàn)N個(gè)自像的MMI波導(dǎo)中的位置上反射第m個(gè)波長(zhǎng)所傳送的光信號(hào)。
更詳細(xì)地說，從所述光信號(hào)發(fā)出而在第i個(gè)接入波導(dǎo)進(jìn)入所述MMI波導(dǎo)的第m個(gè)波長(zhǎng)的N個(gè)自像各具有相位Pn，i(P自像編號(hào)，輸入接入波導(dǎo)編號(hào))，分析描述自像的相位分布的一組Pi，而且所述M個(gè)相位調(diào)節(jié)部件中的每一個(gè)部件設(shè)置成把來自輸入接入波導(dǎo)i的關(guān)于第m個(gè)波長(zhǎng)的自像的相位分布Pi調(diào)整為與所選輸出接入波導(dǎo)j的相位分布Pj相符。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面的方法最好是還包括以下步驟動(dòng)態(tài)控制來自輸入接入波導(dǎo)i的關(guān)于所選波長(zhǎng)的自像的相位分布Pi，以便與為所述所選波長(zhǎng)動(dòng)態(tài)選取的輸出接入波導(dǎo)j的相位分布Pj相符。
在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例中，僅通過在入射光的方向上移動(dòng)所述M個(gè)波長(zhǎng)選擇反射部件中的每一個(gè)、由此調(diào)整各個(gè)自像的光傳播距離，以便調(diào)整各個(gè)自像的相位，從而實(shí)現(xiàn)M個(gè)相位調(diào)節(jié)部件。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于能夠?qū)崿F(xiàn)高的總帶寬、即用于全部信道的帶寬。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了小型且靈活的裝置。
還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以避免高損耗。
通過以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)說明，本發(fā)明的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)十分明顯。
附圖簡(jiǎn)介通過以下提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)說明以及附

圖1至7，將會(huì)更完整地理解本發(fā)明，這些實(shí)施例和附圖僅作為說明性的，因此不是對(duì)本發(fā)明的限定。
圖1說明多模干擾裝置的示意圖。
圖2說明圖1中接口B上的關(guān)于特定波長(zhǎng)的功率分布。
圖3a-3b說明不同的相位分布。
圖4說明根據(jù)本發(fā)明的第一最佳實(shí)施例的復(fù)用器/解復(fù)用器的示意圖，其中各布喇格光柵相對(duì)于中心線移位。
圖5說明根據(jù)本發(fā)明的第二最佳實(shí)施例的復(fù)用器/解復(fù)用器的示意圖，其中采用了相位調(diào)節(jié)器。
圖6說明根據(jù)本發(fā)明的第三最佳實(shí)施例的開關(guān)的示意圖。
圖7說明圖6中的裝置沿線A-A的示意剖面圖。
圖8說明根據(jù)本發(fā)明的第四最佳實(shí)施例的復(fù)用器/解復(fù)用器的示意圖，其中各布喇格光柵相對(duì)于中心線移位并且結(jié)合了相位調(diào)節(jié)器。
最佳實(shí)施例為了說明而不是限定，以下說明中陳述了諸如特定技術(shù)和應(yīng)用之類的具體細(xì)節(jié)，以便透徹地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員很清楚，在沒有這些具體細(xì)節(jié)的其它實(shí)施例中也可以實(shí)施本發(fā)明。在其它情況下，省略對(duì)眾所周知的方法及裝置的詳細(xì)描述，以免不必要的細(xì)節(jié)妨礙對(duì)本發(fā)明的說明。
圖1說明多模接口裝置的示意圖。在左側(cè)的接口A上是分別表示為101至105的五個(gè)接入波導(dǎo)。波導(dǎo)106的長(zhǎng)度和寬度經(jīng)過調(diào)整，使得接入波導(dǎo)上的輸入圖像將在接口B上產(chǎn)生5個(gè)自像。光傳播方向表示為107，垂直方向表示為108。應(yīng)當(dāng)指出，光也可按照與方向107相反的方向傳播。進(jìn)入接入波導(dǎo)101的信號(hào)包含在不同波長(zhǎng)上傳送的4個(gè)各不相同的信號(hào)，這些信號(hào)將在接口B上產(chǎn)生在光傳播方向107上略微分開的4組自像。每組自像之間的距離取決于載波波長(zhǎng)之間的距離。
圖2說明圖1中在接入波導(dǎo)101進(jìn)入MMI波導(dǎo)的信號(hào)在接口B上的功率分布。分別標(biāo)為201-205的各功率峰值表示自像，并且看起來均勻地分布在接口B上。換句話說，圖2中的X軸在圖1中定向?yàn)榇怪狈较?08。
各個(gè)單獨(dú)的波長(zhǎng)將在垂直方向108上產(chǎn)生相似的功率分布。但是，各個(gè)單獨(dú)的波長(zhǎng)的功率峰值的位置在光傳播方向107上不相同，使得具有較長(zhǎng)波長(zhǎng)的信號(hào)的峰值更接近輸入接入波導(dǎo)101-105。
來自其它接入波導(dǎo)102-105的輸入將在接口B產(chǎn)生相似的功率分布或自像。通過正確地設(shè)計(jì)MMI波導(dǎo)，接口B上的不同輸入接入波導(dǎo)之間的功率分布差異可以忽略。
傳統(tǒng)MMI波導(dǎo)的光帶寬與輸入和輸出波導(dǎo)的數(shù)量成反比。由于不同信道在根據(jù)本發(fā)明的MMI耦合器中具有不同的路徑長(zhǎng)度，因此這個(gè)規(guī)則嚴(yán)格地說不再是真的，因此能夠獲得較大的總帶寬、即用于全部信道的帶寬。在P.A.Besse、M Bachmann、H.Melchior、L.B.Soldano和M.K.Smit的“多模干擾耦合器的光帶寬和制造公差”(發(fā)表于J.ofLightwave Technology，Vol.12，No.6，1994年6月)中更完全地設(shè)計(jì)出MMI波導(dǎo)的帶寬屬性。
圖3a說明圖1中在接口B上來自最上面三個(gè)輸入波導(dǎo)101-103的自像的相位分布。也就是說，圖1中在接入波導(dǎo)101進(jìn)入MMI波導(dǎo)106的光像將具有依照?qǐng)D2的功率分布以及依照?qǐng)D3a中虛線301的相位分布。在接入波導(dǎo)102上進(jìn)入MMI波導(dǎo)106的光像將具有類似于圖2中功率分布的功率分布，但具有依照?qǐng)D3a中所示點(diǎn)劃線302的完全不同的相位分布。同樣，在接入波導(dǎo)103進(jìn)入MMI波導(dǎo)的光像將具有依照?qǐng)D3a中雙點(diǎn)劃線303的相位分布。
為了便于引用，在接入波導(dǎo)104進(jìn)入MMI波導(dǎo)106的光像的相位分布在圖3b中用虛線來描繪并表示為304。最后，在接入波導(dǎo)105進(jìn)入MMI波導(dǎo)的光像的相位分布在圖3b中用點(diǎn)劃線來描繪并表示為305。
這樣，在輸入接入波導(dǎo)i進(jìn)入MMI波導(dǎo)106的信號(hào)在接口B上的相位分布Pi包括圖2中各功率峰值n的相位Pn，i(P自像編號(hào)，輸入接入波導(dǎo)編號(hào))。
圖4更詳細(xì)地說明充當(dāng)解復(fù)用器的本發(fā)明的最佳實(shí)施例的示意表示。分別為401至405的五個(gè)接入波導(dǎo)位于MMI波導(dǎo)406的左側(cè)。接入波導(dǎo)401至405具有通向MMI波導(dǎo)406的錐形部分。通過使用絕熱錐體，較大部分的功率將處于較低階模，實(shí)現(xiàn)了更好的帶寬以及更低的損耗以及更好的制造公差。MMI波導(dǎo)406具有通向第二部分的第一錐形部分407，第二部分具有20個(gè)排成分別具有中心線C1至C4的四列的布喇格光柵。各列被分為5個(gè)布喇格光柵，其中每個(gè)以一定的偏移量位于相應(yīng)的列中心線上。
各列中心線Ci的位置與輸入接入波導(dǎo)相隔一定的距離li，其中l(wèi)1＞l2＞l3＞l4。
經(jīng)多路復(fù)用的光信號(hào)進(jìn)入最上面的接入波導(dǎo)401，接入波導(dǎo)401因而成為輸入接入波導(dǎo)。經(jīng)多路復(fù)用的光信號(hào)由分開大約20nm的四個(gè)不同波長(zhǎng)λ1至λ4傳送的四個(gè)不同光信號(hào)構(gòu)成，其中λ1＜λ2＜λ3＜λ4。
列C1中的布喇格光柵反射具有波長(zhǎng)λ1的入射光。列C2中的布喇格光柵反射具有波長(zhǎng)λ2的入射光，而對(duì)其它波長(zhǎng)透明。列C3中的布喇格光柵反射具有波長(zhǎng)λ3的入射光，而對(duì)具有其它波長(zhǎng)、如λ2和λ1的光透明。最后，列C4中的布喇格光柵反射具有波長(zhǎng)λ4的入射光，而對(duì)其它波長(zhǎng)、如λ1至λ3透明。
列C1至C4位于距離l1至l4處，使得對(duì)應(yīng)于各個(gè)波長(zhǎng)λ1至λ4的五個(gè)自像將在相應(yīng)距離處出現(xiàn)，即，MMI波導(dǎo)406經(jīng)過設(shè)置，使得對(duì)應(yīng)于波長(zhǎng)λ1的五個(gè)自像將出現(xiàn)在與輸入接入波導(dǎo)401相隔大約距離l1處，對(duì)應(yīng)于波長(zhǎng)λ2的五個(gè)自像將出現(xiàn)在與輸入接入波導(dǎo)401相隔距離l2處，對(duì)應(yīng)于波長(zhǎng)λ3的五個(gè)自像將出現(xiàn)在與輸入接入波導(dǎo)401相隔距離l3處，最后，對(duì)應(yīng)于波長(zhǎng)λ4的五個(gè)自像將出現(xiàn)在與輸入接入波導(dǎo)401相隔距離l4處。
以較為簡(jiǎn)短的形式來說，各列布喇格光柵中第M(等于輸入波長(zhǎng)編號(hào))列被安排在與輸入接入波導(dǎo)401相隔距離lm或者略有偏移之處，其中為波長(zhǎng)λm安排出現(xiàn)等于輸入和輸出接入波導(dǎo)數(shù)量的N個(gè)自像。各列Cm由N個(gè)獨(dú)立布喇格光柵組成，以及各列中的每個(gè)布喇格光柵設(shè)置為反射具有波長(zhǎng)λm的入射光而對(duì)具有其它波長(zhǎng)的入射光透明。
在列C4中，各布喇格光柵相對(duì)于中心線移位，從而調(diào)整來自波長(zhǎng)λ4的入射光的相位，使得在由布喇格光柵反射時(shí)，每個(gè)自像的相位Pn，1與類似的像在接入波導(dǎo)402上進(jìn)入MMI波導(dǎo)時(shí)將具有的相位Pn，2相同。由于MMI波導(dǎo)是互逆的，因此具有波長(zhǎng)λ4的入射光將由列C4中的布喇格光柵反射到接入波導(dǎo)402，波導(dǎo)402因而成為波長(zhǎng)λ4傳送的信號(hào)的輸出接入波導(dǎo)。
同樣，在列C3中，各布喇格光柵相對(duì)于中心線移位，從而調(diào)整來自波長(zhǎng)λ3的入射光的相位，使得在由布喇格光柵反射時(shí)，每個(gè)自像的相位Pn，1與類似像在接入波導(dǎo)405上進(jìn)入MMI波導(dǎo)時(shí)將具有的相位Pn，5相同。由于MMI波導(dǎo)是互逆的，因此具有波長(zhǎng)λ3的入射光將由列C3中的布喇格光柵反射到接入波導(dǎo)405，波導(dǎo)405因而成為波長(zhǎng)λ3傳送的信號(hào)的輸出接入波導(dǎo)。
λ2和λ1傳送的信號(hào)以相同方式分別被路由到輸出接入波導(dǎo)403和404。這樣，圖4所示的裝置已經(jīng)把到達(dá)輸入接入波導(dǎo)401的信號(hào)多路分解到其相應(yīng)的輸出接入波導(dǎo)402至405。
這里應(yīng)該注意，由于MMI波導(dǎo)是互逆的，因此圖4中的裝置也能作為復(fù)用器工作。在這種情況下，該裝置具有四個(gè)輸入接入波導(dǎo)402至405，用于接收分開大約20nm的四個(gè)不同波長(zhǎng)傳送的四個(gè)不同信號(hào)。作為復(fù)用器工作的裝置僅具有一個(gè)輸出接入波導(dǎo)401，它輸出經(jīng)多路復(fù)用的波長(zhǎng)。
圖5說明根據(jù)本發(fā)明的第二最佳實(shí)施例。輸入接入波導(dǎo)501接收四個(gè)不同波長(zhǎng)λ1至λ4上傳送的四個(gè)信號(hào)。這些信號(hào)經(jīng)多路分解并分別路由到四個(gè)不同的輸出接入波導(dǎo)502至505，下面將會(huì)進(jìn)行描述。MMI波導(dǎo)506包括第一錐形部分507以及第二部分508，其中第二部分包括分別標(biāo)為509至512的四個(gè)波長(zhǎng)選擇反射部件、以及各具有五個(gè)獨(dú)立相位調(diào)節(jié)器的七排相位調(diào)節(jié)器513至519。
各個(gè)布喇格光柵設(shè)置成反射相應(yīng)的波長(zhǎng)而對(duì)其它波長(zhǎng)透明。在本實(shí)施例中，相位調(diào)整通過專用相位調(diào)節(jié)器來執(zhí)行。因此，第一排513的五個(gè)相位調(diào)節(jié)器把入射光的自像上的相位分布調(diào)整到對(duì)應(yīng)于通過第四輸出接入波導(dǎo)505進(jìn)入MMI波導(dǎo)506的信號(hào)的相位分布。布喇格光柵509設(shè)置在與所述輸入接入波導(dǎo)相隔一定距離處，在這里將出現(xiàn)第四波長(zhǎng)λ4的五個(gè)自像，并且對(duì)這個(gè)波長(zhǎng)而言是反射性的，但對(duì)其它波長(zhǎng)透明。因而，波長(zhǎng)λ4傳送的信號(hào)將被反射到第四輸出接入波導(dǎo)505，而其它波長(zhǎng)則將通過布喇格光柵509。
由于入射光的相位是在較長(zhǎng)距離上、即在通過移相器傳播的過程中被調(diào)整的，因此光的強(qiáng)度分布在通過移相器的距離中改變。通過包含波導(dǎo)的絕熱錐體，即，與較高階模沒有耦合或者具有較弱耦合，將會(huì)出現(xiàn)入射光的強(qiáng)度分布的較慢變化。這樣，以降低的串?dāng)_和功耗來實(shí)現(xiàn)更有效的相位調(diào)整。但是，錐體的最重要作用也許是減少入射光中關(guān)于各模的有效折射率的分散(傳播恒定)。由于每個(gè)模將具有略微不同的有效折射率，從而以略有不同的方式與布喇格光柵交互作用，因此盡量減少這種影響是重要的。這通過形成錐體來實(shí)現(xiàn)。這對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的所有實(shí)施例都是正確的。
第二排514的五個(gè)相位調(diào)節(jié)器設(shè)置成抵消第一排513的相位調(diào)節(jié)器執(zhí)行的相位調(diào)整。因此，進(jìn)一步對(duì)其它波長(zhǎng)所傳送的例如第一、第二和第三信號(hào)設(shè)計(jì)相位調(diào)整時(shí)，不需要考慮第一513和第二514排的相位調(diào)節(jié)器所引入的相位調(diào)整量。這對(duì)于傳播到MMI波導(dǎo)中的光以及從中傳出的光都是正確的。
第三排515的五個(gè)相位調(diào)節(jié)器設(shè)置成把入射光的自像上的相位分布調(diào)整到對(duì)應(yīng)于通過第三輸出接入波導(dǎo)504進(jìn)入MMI波導(dǎo)506的信號(hào)的相位分布。布喇格光柵510設(shè)置在與所述輸入接入波導(dǎo)相隔一定距離處，在此處將出現(xiàn)第三波長(zhǎng)λ3的五個(gè)自像，并且對(duì)這個(gè)波長(zhǎng)而言是反射性的，但對(duì)其它波長(zhǎng)透明。因而，波長(zhǎng)λ3傳送的信號(hào)將被反射到第三輸出接入波導(dǎo)504，而其它波長(zhǎng)則將通過布喇格光柵510。
第四排516的相位調(diào)節(jié)器抵消第三排515所執(zhí)行的相位調(diào)整。以類似方式處理第二波長(zhǎng)。對(duì)于作為最短波長(zhǎng)而且還最后被反射的第一波長(zhǎng)，不需要相位調(diào)整來抵消第七排519的五個(gè)相位調(diào)節(jié)器所引入的相位調(diào)整，因?yàn)闆]有任何信號(hào)通過布喇格光柵512。
因此，該裝置作為解復(fù)用器工作，用于把到達(dá)輸入接入波導(dǎo)501、在四個(gè)不同波長(zhǎng)上傳送的四個(gè)信號(hào)或更少信號(hào)多路分解到四個(gè)不同的輸出接入波導(dǎo)502至505。該裝置也可用作在充當(dāng)輸入接入波導(dǎo)的接入波導(dǎo)502至505上接收的四個(gè)信號(hào)(或更少信號(hào))的復(fù)用器，其中每個(gè)信號(hào)在不同的波長(zhǎng)上傳送。這些信號(hào)然后經(jīng)多路復(fù)用并在作為輸出接入波導(dǎo)工作的接入波導(dǎo)501上輸出。
圖6說明根據(jù)本發(fā)明的第三最佳實(shí)施例，其中采用了可動(dòng)態(tài)控制的相位調(diào)節(jié)器，從而允許裝置被用作波長(zhǎng)選擇開關(guān)。
四個(gè)不同波長(zhǎng)上傳送的四個(gè)光信號(hào)在輸入接入波導(dǎo)601上進(jìn)入MMI波導(dǎo)606。每個(gè)獨(dú)立信號(hào)被路由到四個(gè)可動(dòng)態(tài)選擇的輸出接入波導(dǎo)602至605其中任一個(gè)，下面將會(huì)進(jìn)一步說明。
與前一個(gè)實(shí)施例相似，四個(gè)布喇格光柵設(shè)置在與輸入接入波導(dǎo)相隔一定距離之處，在這些位置將出現(xiàn)對(duì)應(yīng)于相應(yīng)波長(zhǎng)的五個(gè)自像。第一布喇格光柵607對(duì)第一波長(zhǎng)λ1而言是反射性的。第二布喇格光柵608對(duì)第二波長(zhǎng)λ2而言是反射性的，而對(duì)其它波長(zhǎng)是透明的。第三布喇格光柵609對(duì)第三波長(zhǎng)λ3而言是反射性的，而對(duì)其它波長(zhǎng)是透明的。最后，第四布喇格光柵610對(duì)第四波長(zhǎng)λ4而言是反射性的，而對(duì)其它波長(zhǎng)是透明的。
本實(shí)施例僅包括四排(611至614)相位調(diào)節(jié)器，每排五個(gè)相位調(diào)節(jié)器。因此，需要后續(xù)相位調(diào)節(jié)器來考慮先前的相位調(diào)節(jié)器所執(zhí)行的相位調(diào)整。4×5＝20個(gè)相位調(diào)節(jié)器其中的每個(gè)可通過開關(guān)控制部件單獨(dú)控制，圖中示意說明并表示為615。
通過動(dòng)態(tài)控制設(shè)置在第一布喇格光柵607之前的第一排611的相位調(diào)節(jié)器，把入射光像的相位分布調(diào)整到對(duì)應(yīng)于來自所選輸出接入波導(dǎo)的入射光像的相位分布，從而把第一波長(zhǎng)λ1傳送的信號(hào)路由到所選輸出接入波導(dǎo)。同樣，通過控制第二排612的相位調(diào)節(jié)器，把第二波長(zhǎng)λ2傳送的信號(hào)路由到所選輸出接入波導(dǎo)，通過控制第三排613的相位調(diào)節(jié)器，把第三波長(zhǎng)λ3傳送的信號(hào)路由到所選輸出接入波導(dǎo)，以及最后，通過控制第四排614的相位調(diào)節(jié)器，把第四波長(zhǎng)λ4傳送的信號(hào)路由到所選輸出接入波導(dǎo)。
應(yīng)當(dāng)指出，有可能把所有信號(hào)路由到同一個(gè)輸出接入波導(dǎo)，在這種情況下，該裝置用作空間交換器；或者把兩個(gè)信號(hào)路由到第一輸出接入波導(dǎo)以及兩個(gè)信號(hào)路由到第二輸出接入波導(dǎo)，在這種情況下，該裝置用作空間交換器和波長(zhǎng)開關(guān)的組合。還可能在一個(gè)以上的輸入端上接收信號(hào)，并把信號(hào)動(dòng)態(tài)路由到一個(gè)輸出端，在這種情況下，該裝置用作動(dòng)態(tài)復(fù)用器。實(shí)際上，實(shí)現(xiàn)了關(guān)于動(dòng)態(tài)選擇輸入和輸出接入的完全自由度，例如信號(hào)可能被重新路由到它從其中進(jìn)入該裝置的同一接入波導(dǎo)。
圖7說明圖6中的裝置沿線A-A的剖面?？瑟?dú)立控制的相位調(diào)節(jié)器可通過施加電壓來控制。各相位調(diào)節(jié)器包括一種介質(zhì)，其中折射率可通過控制所述介質(zhì)上的電壓來控制。通過控制折射率，入射光的相位是可控制的。根據(jù)另一個(gè)最佳實(shí)施例，可以采用可熱控或電流控制的相位調(diào)節(jié)器。
圖8說明復(fù)用器/解復(fù)用器的又一個(gè)最佳實(shí)施例，其中采用了相對(duì)于中心線C1-C4移位的布喇格光柵以及相位調(diào)節(jié)器801-804。相位調(diào)節(jié)器用來對(duì)各個(gè)自像的相位調(diào)整進(jìn)行微調(diào)。
本發(fā)明特別適用于在過程波分復(fù)用CWDM(具有大約20nm載波波長(zhǎng)分隔)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)。
顯然，本發(fā)明可以多種方式來改變。例如，MMI波導(dǎo)可包括多于或少于四個(gè)接入端子。這些變化不能視為背離了本發(fā)明的范圍。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的所有這些修改應(yīng)當(dāng)包含在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)M個(gè)光信號(hào)進(jìn)行多路復(fù)用或解復(fù)用的裝置，其中M是大于或等于2的整數(shù)，而且每個(gè)所述信號(hào)由不同波長(zhǎng)λm傳送，所述裝置包括在第一側(cè)具有供接入波導(dǎo)連接的N個(gè)接入端子(101-105；401-405；501-505；601-605)的多模干擾(MMI)波導(dǎo)(106)，所述MMI波導(dǎo)具有一定的維數(shù)，使得在第i個(gè)接入波導(dǎo)(i≤N)上傳播到所述MMI波導(dǎo)中的各個(gè)所述光信號(hào)在與所述接入端子相隔相應(yīng)距離1m處在所述MMI波導(dǎo)內(nèi)產(chǎn)生N個(gè)自像，其中N是大于或等于2的整數(shù)，其特征在于M個(gè)波長(zhǎng)選擇反射部件(509-512；607-610)，其中每個(gè)部件設(shè)置在所述距離1m其中相應(yīng)一個(gè)距離附近，M個(gè)相位調(diào)節(jié)部件(611-614；513-519；801-804)，其中每個(gè)部件相對(duì)于對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)選擇反射部件來設(shè)置，其中所述第m個(gè)波長(zhǎng)選擇反射部件設(shè)置成反射所述第m個(gè)波長(zhǎng)(2≤m≤M)傳送的所述光信號(hào)，以及其中所述第m個(gè)相位調(diào)節(jié)部件設(shè)置成調(diào)整由所述第m個(gè)波長(zhǎng)傳送的所述光信號(hào)的自像的相位，從而在所述第m個(gè)波長(zhǎng)選擇反射部件反射時(shí)在所選輸出接入波導(dǎo)上創(chuàng)建單一自像。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于來自在所述第i個(gè)接入波導(dǎo)上進(jìn)入所述MMI波導(dǎo)的、由所述第m個(gè)波長(zhǎng)傳送的所述光信號(hào)的所述N個(gè)自像中各具有相位Pn，i，分析描述所述自像的相位分布的一組Pi，以及所述M個(gè)相位調(diào)節(jié)部件各設(shè)置成把來自輸入接入波導(dǎo)i的所述第m個(gè)波長(zhǎng)λm上傳送的所述光信號(hào)的自像的所述相位分布Pi調(diào)整為與所選輸出接入波導(dǎo)j的相位分布Pj相符。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述M個(gè)相位調(diào)節(jié)部件各包括排列成垂直于入射光傳播方向的直線的N個(gè)獨(dú)立移相器。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于第m個(gè)所述波長(zhǎng)選擇反射部件反射所述第m個(gè)波長(zhǎng)λm而對(duì)所有波長(zhǎng)λk基本上透明，其中λk≠λm。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述M個(gè)波長(zhǎng)選擇反射部件各包括基本上排列成垂直于入射光傳播方向的直線的N個(gè)獨(dú)立波長(zhǎng)選擇反射部件。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于所述N個(gè)波長(zhǎng)選擇反射部件中的每一個(gè)為布喇格光柵。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述相位調(diào)節(jié)部件中至少一個(gè)部件通過如下方式來實(shí)現(xiàn)，即，把所述N個(gè)波長(zhǎng)選擇反射部件中每一個(gè)相對(duì)于中心線沿光傳播方向移位，從而調(diào)節(jié)入射光的光傳播距離，以便把來自輸入接入波導(dǎo)i的自像在所述位置的所述相位分布Pi調(diào)整到與所選輸出接入波導(dǎo)j的所述相位分布Pj相符。
8.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于用于調(diào)整自像的相位的所述移相器沿光傳播方向設(shè)置在所述M×N個(gè)波長(zhǎng)選擇反射部件中每一個(gè)的前面。
9.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于用于調(diào)整自像的相位的所述移相器包括沿光傳播方向設(shè)置在所述M×N個(gè)波長(zhǎng)選擇反射部件中每一個(gè)的前面的第一部分以及設(shè)置在所述M×N個(gè)波長(zhǎng)選擇反射部件中每一個(gè)的后面的第二部分。
10.一種用于對(duì)M個(gè)光信號(hào)進(jìn)行切換的裝置，其中M是大于或等于2的整數(shù)，而且每個(gè)所述信號(hào)由不同的波長(zhǎng)λm傳送，所述裝置包括在第一側(cè)具有供接入波導(dǎo)連接的N個(gè)接入端子的多模干擾(MMI)波導(dǎo)(606)，所述MMI波導(dǎo)具有一定的維數(shù)，使得在第i個(gè)接入波導(dǎo)(i≤N)上傳播到所述MMI波導(dǎo)中的各個(gè)所述光信號(hào)在與所述接入端子相隔相應(yīng)距離1m處在所述MMI波導(dǎo)內(nèi)產(chǎn)生N個(gè)自像，其中N是大于或等于2的整數(shù)，其特征在于M個(gè)波長(zhǎng)選擇反射部件(607-610)，其中每個(gè)部件設(shè)置在所述距離1m其中相應(yīng)一個(gè)距離附近，M個(gè)相位調(diào)節(jié)部件(611-614)，其中每個(gè)部件相對(duì)于對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)選擇反射部件來設(shè)置，其中所述第m個(gè)波長(zhǎng)選擇反射部件設(shè)置成反射所述第m個(gè)波長(zhǎng)(2≤m≤M)送的所述光信號(hào)，其中所述第m個(gè)相位調(diào)節(jié)部件設(shè)置成調(diào)整由所述第m個(gè)波長(zhǎng)傳送的所述光信號(hào)的自像的相位，從而在所述第m個(gè)波長(zhǎng)選擇反射部件反射時(shí)在所選輸出接入波導(dǎo)上創(chuàng)建單一自像，以及開關(guān)控制部件(615)設(shè)置成控制所述相位調(diào)節(jié)部件中的每一個(gè)，從而為所述波長(zhǎng)傳送的各個(gè)所述光信號(hào)動(dòng)態(tài)選擇所述輸出接入波導(dǎo)。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于所述相位調(diào)節(jié)部件各包括具有通過施加電流、電壓或熱可控制的可調(diào)折射率的透光部分，以及所述開關(guān)控制部件設(shè)置成通過控制施加到各個(gè)所述相位調(diào)節(jié)部件上的電流、電壓或熱來控制自像的相位分布。
12.一種用于對(duì)M個(gè)光信號(hào)進(jìn)行多路復(fù)用、解復(fù)用或切換的方法，M是大于或等于2的整數(shù)，每個(gè)光信號(hào)具有不同的波長(zhǎng)λm，該方法利用了在第一側(cè)具有供接入波導(dǎo)連接的N個(gè)接入端子的多模干擾(MMI)波導(dǎo)，所述MMI波導(dǎo)具有一定的維數(shù)，使得在第i個(gè)接入波導(dǎo)(i≤N)上傳播到所述MMI波導(dǎo)中的各個(gè)所述光信號(hào)在與所述接入端子相隔相應(yīng)距離1m處在所述MMI波導(dǎo)內(nèi)產(chǎn)生N個(gè)自像，其中N是大于或等于2的整數(shù)，其特征在于以下步驟調(diào)整所述自像的相位，從而在所選輸出接入波導(dǎo)上創(chuàng)建由第m個(gè)波長(zhǎng)傳送的所述光信號(hào)的單一自像，在出現(xiàn)所述第m個(gè)(2≤m≤M)波長(zhǎng)傳送的光信號(hào)的N個(gè)自像的所述MMI波導(dǎo)中的位置上反射所述第m個(gè)波長(zhǎng)所傳送的所述光信號(hào)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于來自在所述第i個(gè)接入波導(dǎo)上進(jìn)入所述MMI波導(dǎo)的、由所述第m個(gè)波長(zhǎng)傳送的所述光信號(hào)的所述N個(gè)自像各具有相位Pn，i，分析描述所述自像的相位分布的一組Pi，以及把來自輸入接入波導(dǎo)i的所述第m個(gè)波長(zhǎng)傳送的所述光信號(hào)的自像的所述相位分布Pi調(diào)整為與所選輸出接入波導(dǎo)j的相位分布Pj相符。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于還包括以下步驟動(dòng)態(tài)控制所述相位調(diào)整，從而把來自輸入接入波導(dǎo)i的所選波長(zhǎng)傳送的所述光信號(hào)的自像的所述相位分布Pi調(diào)整到與為所述所選波長(zhǎng)動(dòng)態(tài)選擇的輸出接入波導(dǎo)j的相位分布Pj相符。
全文摘要
一種用于對(duì)M個(gè)光信號(hào)進(jìn)行多路復(fù)用或解復(fù)用的裝置，M是大于或等于2的整數(shù)，各個(gè)光信號(hào)具有不同波長(zhǎng)λ
文檔編號(hào)G02F1/313GK1582547SQ02822149
公開日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2002年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月9日
發(fā)明者T·奧古斯特松 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司