專(zhuān)利名稱(chēng)：：可調(diào)色散補(bǔ)償器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及光纖通信系統(tǒng)，特別是一種基于組合式Gires-Tournois干涉儀的可調(diào)色散補(bǔ)償器。該器件主要應(yīng)用于光纖通信系統(tǒng)中，起壓縮光脈沖寬度、恢復(fù)信號(hào)波形的作用。
背景技術(shù)：
：隨著光通信系統(tǒng)的迅速發(fā)展，尤其是高速、多信道密集波分復(fù)用光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展，多信道光纖色散補(bǔ)償技術(shù)成為關(guān)鍵技術(shù)之一。近年來(lái)發(fā)展了各種多信道色散補(bǔ)償技術(shù)，大致分兩大類(lèi)色散補(bǔ)償光纖和色散補(bǔ)償器件，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。色散補(bǔ)償器件中，光纖光柵、光波導(dǎo)色散補(bǔ)償器等是研發(fā)的熱點(diǎn)。另一方面，體光學(xué)元件具有很寬的帶寬，能夠同時(shí)覆蓋多個(gè)信道，而且色散補(bǔ)償量也很大，是多信道色散補(bǔ)償?shù)睦硐朐?，因此受到廣泛重視。目前，較成熟的體光學(xué)的多信道色散補(bǔ)償器件，是利用角度色散效應(yīng)的虛成像相位列陣(VIPAvirtually-imagedphasedarray)。其主要的核心元件是一個(gè)半柱面棱鏡和一個(gè)兩面鍍膜的玻璃板(參見(jiàn)M.Shirasaki，Chronaticdispersioncompensationusingvirtually-imagedphasedarray.IEEEPhoton.Technol.Lett.，1997，9(12)1598-1600)，如圖1所示。從光纖中出射光經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直后入射到半柱面透鏡上會(huì)聚，會(huì)聚后的光入射在一塊玻璃板上(前反面的反射率為98％，后反面的反射率為100％)。對(duì)于不同波長(zhǎng)的透射光，它們從玻璃板上透射的角度是不同的，這樣經(jīng)過(guò)會(huì)聚透鏡會(huì)聚在后高反鏡的會(huì)聚點(diǎn)也是不同的，然后再經(jīng)過(guò)后反射鏡反射，原路返回到相同的光纖中或其他的光纖中。不同的波長(zhǎng)在玻璃板上將對(duì)應(yīng)不同的角度色散，而角度色散將會(huì)產(chǎn)生很大的色度色散，從而達(dá)到色散補(bǔ)償?shù)哪康?。然而，在這個(gè)方案中，要求后反射鏡只反射一些特殊級(jí)數(shù)的相干光，而對(duì)其他的光不反射。但是在VIPA結(jié)構(gòu)中，一個(gè)波長(zhǎng)可以有兩個(gè)以上的不同輸出角度的干涉光，因此這就使后反射鏡的制備工藝難度很高。同時(shí)，它必須通過(guò)改變會(huì)聚透鏡的焦距和反射鏡的位置來(lái)實(shí)施色散量的調(diào)諧，這也給實(shí)際的操作帶來(lái)了不便。第二種受到廣泛重視的體光學(xué)色散補(bǔ)償器，是基于Gires-Tournois干涉儀的濾波器(簡(jiǎn)稱(chēng)GT干涉儀)。該器件的基本結(jié)構(gòu)由二個(gè)互相平行的全反射鏡和部分反射鏡構(gòu)成，如圖2所示。當(dāng)光束自部分反射鏡一邊入射時(shí)，光束光波在兩反射鏡之間來(lái)回反射傳輸。在忽略損耗的情況下，光波的能量將從GT干涉儀全部反射。但是光波的相位將發(fā)生移動(dòng)。理論推導(dǎo)表明，從GT干涉儀反射引入的相位差為式中，r為G-T干涉儀的低反射面的反射系數(shù)，Δ=2πλndcosθ,]]>其中n、d分別為G-T干涉儀腔的折射率及兩平行反射鏡之間的距離(即腔長(zhǎng))，θ是光束入射的角度。由此可以得到GT干涉儀引入的色散量DD=Δ22πc·8r(1-r2)·sin2Δ(1+r2-2rcos2Δ)2---(2)]]>因光纖色散而展寬的光脈沖，經(jīng)過(guò)GT干涉儀反射后，將被壓縮。同時(shí)，由于GT干涉儀的光譜的周期性，因此它很適合于多信道色散補(bǔ)償?shù)囊?。但是由于傳輸距離長(zhǎng)短不同、光纖所產(chǎn)生的色散量不同等原因，光信號(hào)脈沖的展寬量也不相同。因此實(shí)際應(yīng)用中要求色散補(bǔ)償器件具有色散量可調(diào)的特性。在GT干涉儀型色散補(bǔ)償器中，已經(jīng)提出了幾種GT干涉儀的復(fù)合結(jié)構(gòu)。在先技術(shù)之一(M.Jablonski，Y.Tanaka，H.Yaguchi，etal，Adjustabledispersion-slopecompensatorusingentirelythin-filmcoupled-cavityall-passfiltersinamulti-reflectionparallelconfiguration，OpticalFiberConference，2001，TuS3.)如圖3所示，采用GT干涉儀兩片玻璃平板，光束在兩平板之間來(lái)回反射。使總體色散量得到成倍的增加。改變兩平板之間的距離，可以得到不同的反射次數(shù)，因此可以改變總的色散量。但是在這種調(diào)整方式中，輸出光束的位置會(huì)發(fā)生移動(dòng)，每一次改變色散量，都需要重新調(diào)整光路。而且，由于光束與GT干涉儀平板之間需要有一定的角度，不能用垂直入射的布局，反射光在空間上就要展寬。因此，在做光纖耦合時(shí)，要用較大口徑的透鏡會(huì)聚。這就增大了裝置的體積，并且提高了對(duì)于光學(xué)的調(diào)整精度和穩(wěn)定性的要求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服上述在先技術(shù)的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便的基于G-T干涉儀的可調(diào)色散補(bǔ)償器。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下一種可調(diào)色散補(bǔ)償器，特征在于其構(gòu)成包括一個(gè)G-T干涉儀，該G-T干涉儀是由相互平行的一塊高反射平面鏡和一塊部分反射平面鏡構(gòu)成的；在該G-T干涉儀的兩平行平面鏡的所在平面延設(shè)一高反射平面鏡；在該G-T干涉儀的部分反射平面鏡一側(cè)設(shè)有一雙光纖準(zhǔn)直器組件，該雙光纖準(zhǔn)直器組件是由其雙光纖準(zhǔn)直器的尾纖光纖依次串聯(lián)而成，所有雙光纖準(zhǔn)直器垂直于所述的部分反射平面鏡；一安置所述的G-T干涉儀的一維移動(dòng)平臺(tái)和控制該移動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。所述的雙光纖準(zhǔn)直器組件中，一部分雙光纖準(zhǔn)直器正對(duì)G-T干涉儀，而另外一部分雙光纖準(zhǔn)直器正對(duì)高反射鏡。所述的一維移動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)為計(jì)算機(jī)。所述的G-T干涉儀是由多個(gè)G-T干涉器構(gòu)成的，所述的G-T干涉器的按其部分反射面的反射率遞增或遞減排列。所述的G-T干涉儀和所述的高反射鏡構(gòu)成一圓環(huán)并固定在一旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，該旋轉(zhuǎn)平臺(tái)在調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的推動(dòng)下繞其軸旋轉(zhuǎn)。所述的G-T干涉儀排列成一圓環(huán)并固定在一旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，該旋轉(zhuǎn)平臺(tái)在調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的推動(dòng)下繞其軸旋轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)是(1)本實(shí)用新型采用了級(jí)聯(lián)的雙光纖準(zhǔn)直器結(jié)構(gòu)，與在先技術(shù)的多次反射系統(tǒng)相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)；而且由于垂直入射，具有光束不展寬、偏振無(wú)關(guān)的優(yōu)點(diǎn)；(2)本實(shí)用新型采用的雙光纖準(zhǔn)直器，已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化水平，在多種光纖通信器件廣泛應(yīng)用，成本相對(duì)低廉，質(zhì)量控制良好；(3)本實(shí)用新型的色散補(bǔ)償功能由G-T干涉儀提供，本實(shí)用新型的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)保證了G-T干涉儀色散補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)發(fā)揮作用。同時(shí)又可以利用結(jié)構(gòu)上布局的靈活性，獲得較大的色散量調(diào)節(jié)范圍和較大的工作線寬。圖1VIPA多信道色散補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)構(gòu)示意圖。圖2G-T干涉儀基本原理示意圖。圖3在先技術(shù)的復(fù)合G-T干涉儀結(jié)構(gòu)示意圖。圖4本實(shí)用新型可調(diào)色散補(bǔ)償器實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖。圖5本實(shí)用新型可調(diào)色散補(bǔ)償器實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖。圖6本實(shí)用新型可調(diào)色散補(bǔ)償器實(shí)施例3結(jié)構(gòu)示意圖。圖7本實(shí)用新型可調(diào)色散補(bǔ)償器實(shí)施例4結(jié)構(gòu)示意圖。圖8本實(shí)用新型可調(diào)色散補(bǔ)償器實(shí)施例5結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。先請(qǐng)參閱圖4，圖4本實(shí)用新型可調(diào)色散補(bǔ)償器實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可見(jiàn)，本實(shí)用新型可調(diào)色散補(bǔ)償器的構(gòu)成包括一個(gè)G-T干涉儀1，該G-T干涉儀1是由相互平行的一塊高反射平面鏡11和一塊部分反射平面鏡12構(gòu)成的；在該G-T干涉儀1的兩平行平面鏡的所在平面延設(shè)一高反射平面鏡2；在該G-T干涉儀1的部分反射平面鏡12一側(cè)設(shè)有一雙光纖準(zhǔn)直器組件3，該雙光纖準(zhǔn)直器組件3是由其雙光纖準(zhǔn)直器的尾纖光纖依次串聯(lián)而成，所有雙光纖準(zhǔn)直器垂直于所述的部分反射平面鏡12；一安置所述的G-T干涉儀1的一維移動(dòng)平臺(tái)4和控制該移動(dòng)平臺(tái)4運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)5。所述的雙光纖準(zhǔn)直器組件3中，一部分雙光纖準(zhǔn)直器正對(duì)G-T干涉儀1，而另外一部分雙光纖準(zhǔn)直器正對(duì)高反射鏡2。所述的一維移動(dòng)平臺(tái)4運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)5為計(jì)算機(jī)。本實(shí)用新型的可調(diào)色散補(bǔ)償器的工作原理如下從雙光纖準(zhǔn)直器組3出射，從G-T干涉儀1反射回來(lái)的光束，獲得由單個(gè)雙光纖準(zhǔn)直器基于G-T干涉儀1產(chǎn)生的色散補(bǔ)償?shù)臅r(shí)延為τ(λ)。從高反鏡2反射回來(lái)的光束，不會(huì)獲得色散補(bǔ)償群時(shí)延。假如系統(tǒng)中共計(jì)安裝M個(gè)雙光纖準(zhǔn)直器，其中有m個(gè)位于G-T干涉儀部位，這樣，系統(tǒng)提供的色散補(bǔ)償群時(shí)延量為τtotal＝mτ(λ)(3)當(dāng)調(diào)整移動(dòng)平臺(tái)時(shí)，位于G-T干涉儀部位的雙光纖準(zhǔn)直器的數(shù)量可以從M變化到0，從而可以改變總的色散補(bǔ)償量為Mτ(λ)。本實(shí)用新型可調(diào)色散補(bǔ)償器的實(shí)施例之二的結(jié)構(gòu)，如圖5所示。在這一結(jié)構(gòu)中，所述的G-T干涉儀1是由多個(gè)G-T干涉器13構(gòu)成的，所述的G-T干涉器13的按其部分反射面12的反射率遞增或遞減排列。于是本實(shí)用新型提供的群時(shí)延總量為τtotal=∑l=1mτi(λ)---(4)]]>在這樣的結(jié)構(gòu)中，不同部位的G-T干涉儀可以具有不同的色散量。因此，色散量的可調(diào)范圍將得到擴(kuò)大，也可以獲得比較精細(xì)的調(diào)節(jié)變化量。不僅如此，G-T干涉儀具有多信道同時(shí)補(bǔ)償、色散量變化范圍大的優(yōu)點(diǎn)。但是簡(jiǎn)單的G-T干涉儀作為色散補(bǔ)償器件也有工作線寬比較小的缺點(diǎn)。本實(shí)用新型圖5的結(jié)構(gòu)可以制備信道間隔相同、但色散量不同的若干種G-T干涉儀平板。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)可以提供不僅具有所需色散量，同時(shí)具有較大工作線寬的色散補(bǔ)償器。也可以制備具有信道間隔稍有差別、色散量相同的復(fù)合G-T干涉儀，其產(chǎn)生的群時(shí)延將具有頂部比較平坦的色散光譜曲線。本實(shí)用新型可調(diào)色散補(bǔ)償器實(shí)施例之三的結(jié)構(gòu)如圖6所示。在這一結(jié)構(gòu)中，所述的G-T干涉儀1和所述的高反射鏡2夠成一圓環(huán)14并固定在一旋轉(zhuǎn)平臺(tái)41上，該旋轉(zhuǎn)平臺(tái)41在調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的推動(dòng)下繞其軸42旋轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型可調(diào)色散補(bǔ)償器實(shí)施例之四的結(jié)構(gòu)如圖7所示。G-T干涉儀平板15是一個(gè)圓盤(pán)形的平板。它的部分反射鏡的反射率在圓周方向上逐漸連續(xù)地變化，如圖中箭頭所示。雙光纖準(zhǔn)直器組件3也在圓周位置上安裝；并且其光束方向垂直于G-T干涉儀平面。G-T干涉儀圓盤(pán)平板圍繞其中心軸42旋轉(zhuǎn)。由于其部分反射鏡的反射率連續(xù)增加或減少，因此該裝置的總體群時(shí)延可以得到無(wú)級(jí)的連續(xù)調(diào)節(jié)。本實(shí)用新型可調(diào)色散補(bǔ)償器實(shí)施例之五的結(jié)構(gòu)如圖8所示。其中1為一個(gè)G-T干涉儀，2為與G-T干涉儀處于同一平面的高反鏡，3為一組雙光纖準(zhǔn)直器，4為一維平行移動(dòng)的平臺(tái)，5為控制移動(dòng)平臺(tái)的計(jì)算機(jī)，6為一個(gè)三端口環(huán)行器，7為一個(gè)3dB光纖耦合器。在這一結(jié)構(gòu)中，光路的一端接一個(gè)3dB光纖耦合器7，光纖耦合器7的兩個(gè)端口互相連接，構(gòu)成一個(gè)具有寬譜的反射特性的光纖環(huán)反射鏡。光信號(hào)從環(huán)行器6的入射端口輸入，從其第二端口輸出，經(jīng)過(guò)可調(diào)G-T干涉儀色散補(bǔ)償系統(tǒng)，并從光纖環(huán)形鏡反射，回到并進(jìn)入光纖環(huán)行器第二端口；然后從環(huán)行器的第三個(gè)端口輸出。在這一過(guò)程中，光束在G-T干涉儀平面上的反射次數(shù)增加一倍。歸納起來(lái)，本實(shí)用新型具有下列的優(yōu)點(diǎn)(1)本實(shí)用新型采用了級(jí)聯(lián)的雙光纖準(zhǔn)直器結(jié)構(gòu)，與在先技術(shù)的多次反射系統(tǒng)相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)；而且由于垂直入射，具有光束不展寬、偏振無(wú)關(guān)的優(yōu)點(diǎn)；(2)本實(shí)用新型采用的雙光纖準(zhǔn)直器，已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化水平，在多種光纖通信器件廣泛應(yīng)用，成本相對(duì)低廉，質(zhì)量控制良好；(3)本實(shí)用新型的色散補(bǔ)償功能由G-T干涉儀提供，本實(shí)用新型的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)保證了G-T干涉儀色散補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)發(fā)揮作用。同時(shí)又可以利用結(jié)構(gòu)上布局的靈活性，獲得較大的色散量調(diào)節(jié)范圍和較大的工作線寬。權(quán)利要求1.一種可調(diào)色散補(bǔ)償器，特征在于其構(gòu)成包括一個(gè)G-T干涉儀(1)，該G-T干涉儀(1)是由相互平行的一塊高反射平面鏡(11)和一塊部分反射平面鏡(12)構(gòu)成的；在該G-T干涉儀(1)的兩平行平面鏡的所在平面延設(shè)一高反射平面鏡(2)；在該G-T干涉儀(1)的部分反射平面鏡(12)一側(cè)設(shè)有一雙光纖準(zhǔn)直器組件(3)，該雙光纖準(zhǔn)直器組件(3)是由其雙光纖準(zhǔn)直器的尾纖光纖依次串聯(lián)而成，所有雙光纖準(zhǔn)直器垂直于所述的部分反射平面鏡(12)；一安置所述的G-T干涉儀(1)的一維移動(dòng)平臺(tái)(4)和控制該移動(dòng)平臺(tái)(4)運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)色散補(bǔ)償器，其特征在于所述的雙光纖準(zhǔn)直器組件(3)中，一部分雙光纖準(zhǔn)直器正對(duì)G-T干涉儀(1)，而另外一部分雙光纖準(zhǔn)直器正對(duì)高反射鏡(2)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)色散補(bǔ)償器，其特征在于所述的一維移動(dòng)平臺(tái)(4)運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)為計(jì)算機(jī)(5)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)色散補(bǔ)償器，其特征在于所述的G-T干涉儀(1)是由多個(gè)G-T干涉器(13)構(gòu)成的，所述的G-T干涉器(13)的按其部分反射面(12)的反射率遞增或遞減排列。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可調(diào)色散補(bǔ)償器，其特征在于所述的G-T干涉儀(1)和所述的高反射鏡(2)夠成一圓環(huán)(14)并固定在一旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(41)上，該旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(41)在調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的推動(dòng)下繞其軸(42)旋轉(zhuǎn)。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可調(diào)色散補(bǔ)償器，其特征在于所述的G-T干涉儀(1)排列成一圓環(huán)(15)并固定在一旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(41)上，該旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(41)在調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的推動(dòng)下繞其軸(42)旋轉(zhuǎn)。專(zhuān)利摘要一種可調(diào)色散補(bǔ)償器，特征在于其構(gòu)成包括一個(gè)G－T干涉儀，該G－T干涉儀是由相互平行的一塊高反射平面鏡和一塊部分反射平面鏡構(gòu)成的；在該G－T干涉儀的兩平行平面鏡的所在平面延設(shè)一高反射平面鏡；在該G－T干涉儀的部分反射平面鏡一側(cè)設(shè)有一雙光纖準(zhǔn)直器組件，該雙光纖準(zhǔn)直器組件是由其雙光纖準(zhǔn)直器的尾纖光纖依次串聯(lián)而成，所有雙光纖準(zhǔn)直器垂直于所述的部分反射平面鏡；一安置所述的G－T干涉儀的一維移動(dòng)平臺(tái)和控制該移動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，而且光束不展寬，與光束的偏振無(wú)關(guān)。文檔編號(hào)H04B10/18GK2845320SQ20052004153公開(kāi)日2006年12月6日申請(qǐng)日期2005年5月13日優(yōu)先權(quán)日2005年5月13日發(fā)明者葉青,方祖捷,瞿榮輝,劉峰申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所