專利名稱：一種新型的interleaver器件的制作方法
專利說明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實用新型涉及光纖通訊中光無源器件，尤其是指一種interleaver器件。
二、專利背景隨著光纖通訊的迅猛發(fā)展，過去十年里，對信息容量及傳輸速度的需求以驚人的速度在增長。自從1996年DWDM系統(tǒng)應(yīng)用以來，各種DWDM器件也在不斷地研制發(fā)展和完善中。Interleaver就是其中一種具有優(yōu)異性的DWDM分波器件。它除了用于波分復(fù)用/解復(fù)用器外，還可用于系統(tǒng)容量的升級，為光纖通訊的發(fā)展提供了便利的條件。但由于其FSR非常窄，達到100GHZ，50GHZ，甚至更低，同時為了減小光源中心波長因溫度變化或老化而產(chǎn)生的漂移的影響，從而對interleaver器件提出了更為嚴格的要求，如方波波長響應(yīng)，波峰頂部無紋波平坦展寬，良好的對比度和隔離度，色散補償，溫度穩(wěn)定性等。目前，實現(xiàn)interleaver的方法大致有三種，Mach-Zehnder(馬赫譯德)干涉儀、法布里一珀羅干涉儀和晶體型三種。Mach-Zehnder干涉儀需精確控制兩根光纖的長度，對其實現(xiàn)工藝提出了很高的要求；法布里一珀羅干涉儀采用諧振腔來改善線寬，效果有限，且對比度同時受到限制；而晶體型interleaver需要兩種溫度特性相反的晶體匹配來獲得溫度穩(wěn)定性，兩級以上的級聯(lián)來展寬線寬，從而使成品體積較大，所用晶體較多。
將波片，法布里一珀羅干涉儀及偏振分束器PBS結(jié)合起來形成一種體積較小，性能較好的interleaver，是interleaver器件發(fā)展的一種主要走向之一。其最典型的結(jié)構(gòu)為avanex公司的專利US.6169828。如

圖1所示，110為輸入光纖，120和130為輸出光纖，150和155是透鏡，170為偏振分束器，190A和190B為含有λ/4波片的法布里一珀羅標準具，180A和180B為λ/8波片。假設(shè)含有λ/4波片的法布里一珀羅標準具190對奇信道信號的偏振態(tài)無影響，對偶信道信號的偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)90°，則奇信道由輸出光纖120輸出，偶信道由輸出光纖130輸出。這種結(jié)構(gòu)中用到兩個類似法布里一珀羅干涉儀(F-P)的腔，要求這兩個腔的波譜嚴格一致(否則將影響輸入波譜)，要求相當(dāng)高。
采用以上結(jié)構(gòu)的interleaver器件，結(jié)構(gòu)簡單、體積輕巧，帶寬和對比度好，其值由無關(guān)光隔離器上的楔角片直角面上的反射率決定，若將無關(guān)光隔離器密封，則溫度性能更好本實用新型在US6169828的基礎(chǔ)上做了相應(yīng)的改善，僅使用一個法布里-珀羅干涉儀降低了工藝要求。
本實用新型采用一種新的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示，201，202，203為單光纖準直器，204為菱形棱鏡，205為一塊雙折射晶體，晶體的光軸方向如圖3所示，206A、206B為兩片λ/2波片，如圖4所示，206C、206D為兩片補償片，用于補償兩片λ/2波片206A、206B引入的PMD(偏振模色散)，206E為石英玻璃片，貼在λ/2波片206B、λ/2波片206C上，用于補償晶體引起的PMD(偏振模色散)。207為Wedge(即楔角片)型在線式偏振無關(guān)光隔離芯，208為λ/8波片，209為內(nèi)置λ/4波片的法布里一珀羅干涉儀。光從單光纖準直器201輸入，經(jīng)雙折射晶體205B和λ/2波片206A、λ/2波片206C、石英玻璃片206E成為兩束o光，無變化通過Wedge型在線式偏振無關(guān)光隔離器芯207，經(jīng)λ/8波片208、內(nèi)置λ/4波片的法布里一珀羅干涉儀209反射后，設(shè)奇信道仍為o光，偶信道被旋轉(zhuǎn)為e光。經(jīng)無關(guān)光隔離器芯207后，o光，e光分離開來，e光經(jīng)雙折射晶體205和λ/2波片206B、λ/2波片206D、石英玻璃片206E合成一束含偶信道信號的光經(jīng)菱形棱鏡204折射后，進入單光纖準直器202，并輸出。同理，o光經(jīng)雙折射晶體205和λ/2波片206A、λ/2波片206C、石英玻璃片206E合成一束奇信道信號的光經(jīng)菱形棱鏡204折射后，進入單光纖準直器203，并輸出。
Wedge(即楔角片)型在線式偏振無關(guān)光隔離器芯207的工作原理如圖5所示，2074、2075為光纖準直器，2071、2073為雙折射晶體楔角片，2072為法拉第旋轉(zhuǎn)片，圖6中表示從光纖準直器2074出射光通過無關(guān)光隔離器芯207時光偏振方向變化過程。圖7表示從光纖準直器2075反向出射光被隔離過程中光線偏振態(tài)變化。光徑向傳輸時進入雙折射晶體楔角片2071后，光束被分為o光和e光，其偏振方向互相垂直，傳播方向呈一夾角，當(dāng)它們經(jīng)過45°法拉第旋轉(zhuǎn)片2072時，出射的o光和e光的偏振面各自向同一個方向旋轉(zhuǎn)45°，由于雙折射晶體楔角片2073的光軸相對于雙折射晶體楔角片2071的光軸正好呈45°夾角，所以o光和e光被雙折射晶體楔角片2073折射到一起。反向傳輸時光經(jīng)過雙折射晶體楔角片2073分為偏振面與其光軸呈45°角的o光和e光，由于這兩束線偏振光經(jīng)45°法拉第旋轉(zhuǎn)片2072振動面仍然朝與正向光旋轉(zhuǎn)方向相同的方向旋轉(zhuǎn)45°，相對于雙折射晶體楔角片2071的光軸共旋轉(zhuǎn)了90°，此時出射的兩束線偏振光被雙折射晶體楔角片2071進一步分開一個較大的角度，而與原光路分離開來。
如圖2所示，209為腔內(nèi)置有一λ/4波片的法布里一珀羅干涉儀，其具體結(jié)構(gòu)如圖8所示，2091為楔角片，其直角面上鍍有部分反射膜，反射率在17％～30％之間，可根據(jù)要求適當(dāng)選用。2092為墊片，改變墊片2092的厚度即可改變輸出信道的頻率間隔。2093是λ/4波片，2094是單面渡有高反膜的平行平板，若入射光為線偏光，當(dāng)墊片厚度d一定時，法布里一珀羅干涉儀209對某一特定信道(如奇信道)信號的偏振態(tài)有旋轉(zhuǎn)90°的作用，而對另一信道(如偶信道)信號的偏振態(tài)無旋轉(zhuǎn)作用。
假設(shè)入射線偏光為o光，如圖2所示，o光經(jīng)1/2波片206反射后，奇信道信號的偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)90°變?yōu)閑光，偶信道信號的偏振態(tài)無變化仍o光，從而不同的偏振態(tài)攜帶不同信道的信號，將奇、偶信道分離開來(下文中的分析均遵從此假設(shè))。
為了使Interleaver的結(jié)構(gòu)更緊密，體積更小，我們可以做如下的改進。如圖9所示201為三光纖準直器(可采用V-groove硅的V型槽制作三光纖準直器)，210為棱鏡。光從三光纖準直器201B輸入，經(jīng)棱鏡210，雙折射晶體205，λ/2波片206A、λ/2波片206C和石英玻璃206E變成兩束o光，經(jīng)Wedge型在線式偏振無關(guān)光隔離器芯207、λ/2波片208、法布里一珀羅干涉儀209再次經(jīng)過Wedge型在線式偏振無關(guān)光隔離器芯207后，分為兩束o光和兩束e光。o光經(jīng)雙折射晶體205和λ/2波片204A、λ/2波片204C和石英玻璃206E合成一束含偶信道信號的光708，被棱鏡210耦合進三光纖準直器201A輸出；同理，e光經(jīng)雙折射晶體205和λ/2波片206B、λ/2波片206D、石英玻璃206E，合成一束含奇信道信號的光709，被棱鏡210耦合進201C輸出。
本實用新型另一種形式見圖10、圖11所示，201和202為并列放置在垂直于紙面平面的兩個單光纖準直器。205為光軸面平行于紙面的雙折射晶體，如YVO4，KTP，LiNbO3等均可。在雙折射晶體205出射面的上半部膠有一片λ/2波片206。212為光軸面垂直于紙面的雙折射晶體，YVO4，KTP，LiNO3等均可。208為光軸方向于o光或e光成45°放置的λ/8波片，209為腔內(nèi)置有一λ/4波片的法布里一珀羅干涉儀，211為環(huán)行器。光從201光纖準直器輸入到雙折射晶體205，在平行于紙面的平面內(nèi)分解為e光809和o光810，e光810經(jīng)半波片206旋轉(zhuǎn)為o光，兩束o光無變化的通過雙折射晶體210和λ/8波片208，入射法布里一珀羅干涉儀206。
e光809和o光810兩束光經(jīng)法布里一珀羅干涉儀209反射后變?yōu)?11和812兩束光，每束光均含有o光和e光，從上文的分析中易知o光攜帶偶信道的信號，e光攜帶奇信道的信號。光811和光812再次經(jīng)過雙折射晶體804時，在垂直于紙面的平面內(nèi)，分別分解為光811a，光811b，812a，812b，如圖1所示，811a和812a為o光攜帶偶信道信號，811b和812b為e光攜帶奇信道信號。
如圖12所示，光812a經(jīng)λ/2波片206旋轉(zhuǎn)為e光，再與光811a一起經(jīng)雙折射晶體205合光后耦合進入光纖準直器201，再經(jīng)環(huán)行器211將偶信道信號輸出，同組，如圖13所示，光812b經(jīng)λ/2波片旋轉(zhuǎn)為o光后與光811b一起經(jīng)雙折射晶體205合光后耦合進光纖準直器202，光纖準直器202將奇信道信號(812b+811b)輸出。
本實用新型封裝圖如圖14所示，201、202、203是單光纖準直器，214是套管，215是金屬外殼，216是橡皮套，217是焊錫，204是棱鏡，205是貼有波片和補償片的雙折射晶體，207是無關(guān)光隔離器芯，208是λ/8波片，209是含有λ/4波片的法布里-玻羅腔。
權(quán)利要求1.一種新型的interleaver器件，包括準直器、法布里-珀羅干涉儀、雙折射晶體等，其特征在于沿著準直器出射光路依序設(shè)置配置有λ/2波片和補償片的雙折射晶體、無關(guān)光隔離器芯、λ/8波片和法布里-珀羅干涉儀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的interleaver器件，其特征在于準直器可以由三個單光纖準直器構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的interleaver器件，其特征在于準直器還可以由一個三光纖準直器構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的interleaver器件，其特征在于準直器與雙折射晶體間的光路可設(shè)置兩塊用于改變光路間距的菱形棱鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的interleaver器件，其特征在于準直器與雙折射晶體間的光路可設(shè)置一塊用于改變光路間距的等腰棱鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的interleaver器件，其特征在于光隔離器芯由雙片雙折射晶體楔角片和法拉第旋轉(zhuǎn)片構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的interleaver器件，其特征在于法布里-珀羅干涉儀腔內(nèi)含有一λ/4波片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的interleaver器件，其特征在于沿著補償片和λ/8波片之間的光路設(shè)置一光軸面垂直于底面的雙折射晶體來代替無關(guān)光隔離器芯。
專利摘要本實用新型涉及一種新型的interleaver器件，由準直器、法布里－珀羅干涉儀、雙折射晶體等構(gòu)成，沿著準直器出射光路依序設(shè)置一塊配置有λ/2波片和補償片的雙折射晶體、無關(guān)光隔離器芯、λ/8波片和法布里－珀羅干涉儀，結(jié)構(gòu)簡單、體積輕巧，帶寬和對比度好，溫度性能好。
文檔編號H04B10/12GK2525742SQ0124532
公開日2002年12月11日 申請日期2001年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月8日
發(fā)明者吳礪, 張波, 凌吉武, 黃德修 申請人:福建華科光電有限公司