專利名稱：可調(diào)光衰減器及可調(diào)光衰減波分復(fù)用器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于光纖通信系統(tǒng)的光學(xué)器件，具體地說，是涉及一種可調(diào)光衰減器以及具有這種可調(diào)光衰減器的可調(diào)光衰減波分復(fù)用器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代的光纖通信系統(tǒng)的光信號(hào)傳輸速度越來越快，且系統(tǒng)的容量也越來越大，這有賴于摻鉺光纖放大器(EDFA)與密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)的應(yīng)用。但是，由于光信號(hào)發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)光功率不均勻性以及摻鉺光纖放大器的增益譜不平坦性，使得密集波分復(fù)用系統(tǒng)中的若干不同波長的光信號(hào)經(jīng)過摻鉺光纖放大器后，對(duì)應(yīng)的增益不一致，而且隨著長距離通信系統(tǒng)中的多個(gè)摻鉺光纖放大器級(jí)聯(lián)使用，使得這種增益不平坦性不斷積累，造成不同信道的功率極端不均勻，導(dǎo)致光纖通信系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)失衡。另外，在光纖通信系統(tǒng)中，當(dāng)光傳輸?shù)男诺罃?shù)增減或某信道功率改變時(shí)，也會(huì)引發(fā)其它信道功率跳變，接收機(jī)各個(gè)信道收到的光功率值和光信號(hào)的信噪比也就各不相同。這種不均衡性對(duì)整個(gè)光纖通信系統(tǒng)的傳輸性能非常有害，往往會(huì)使各路信號(hào)之間發(fā)生串?dāng)_，使某些波長信道的誤碼率高于指定值。如果不均衡功率值過高，會(huì)導(dǎo)致光信號(hào)在光纖中的傳輸發(fā)生非線性效應(yīng)，并導(dǎo)致接收機(jī)所接收的光功率值超過接收機(jī)的最大動(dòng)態(tài)范圍。如果不均衡功率值過低，會(huì)導(dǎo)致接收機(jī)所接收的光功率值低于接收機(jī)的靈敏度，則導(dǎo)致接收機(jī)接收不到光信號(hào)。因此，人們使用對(duì)各個(gè)信道的信號(hào)光功率進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的全通道可調(diào)光衰減器對(duì)多個(gè)信道的信號(hào)進(jìn)行光功率調(diào)節(jié)，最為常見的器件是平面波導(dǎo)型可變衰減器陣列。然而，這種器件僅能對(duì)所有信道的光功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，并不能對(duì)奇信道或偶信道的光功率分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，也無法動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)奇信道的光功率與偶信道的光功率，更無法實(shí)現(xiàn)奇信道的信號(hào)與偶信道的信號(hào)的合光。目前也存在有交錯(cuò)型合波器件，即對(duì)奇信道的信號(hào)與偶信道的信號(hào)進(jìn)行合光的器件，如馬赫-增德爾干涉儀或者公告號(hào)為CN102262303A的中國發(fā)明專利申請(qǐng)中所介紹的具有偏振合波功能的器件，這些器件具有三個(gè)端口，一個(gè)端口接收奇信道的信號(hào)，一個(gè)端口接收偶信道的信號(hào)，輸出端口輸出的信號(hào)是包含奇信道的信號(hào)與偶信道的信號(hào)的復(fù)用信號(hào)。但是，這種器件不具備對(duì)奇信道的信號(hào)與偶信道的信號(hào)的光功率進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的功能。目前也存在能夠?qū)Χ鄠€(gè)信道的信號(hào)光功率進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)且能夠?qū)ζ嫘诺赖男盘?hào)與偶信道的信號(hào)進(jìn)行合波/分波功能的器件，如2X1波長選擇開關(guān)。公開號(hào)為CN102226848A的中國發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種波長選擇開關(guān)，其具有準(zhǔn)直器陣列、擴(kuò)束棱鏡組、光柵、聚焦透鏡以及MEMS微鏡陣列，從準(zhǔn)直器陣列出射的光束依次經(jīng)過擴(kuò)束棱鏡組、光柵、聚焦透鏡入射到MEMS微鏡陣列，通過調(diào)節(jié)MEMS微鏡陣列的角度來改變光束的反射方向，從而動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)不同信道的光功率。但是，由于波長選擇開關(guān)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且因使用MEMS微鏡陣列而導(dǎo)致制造成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種具有合波/分波功能且結(jié)構(gòu)簡單的交錯(cuò)型可調(diào)光衰減器。本發(fā)明的另一目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單且制造成本較低的交錯(cuò)型可調(diào)光衰減波分復(fù)用器。為了實(shí)現(xiàn)上述的主要目的，本發(fā)明提供的可調(diào)光衰減器包括奇信道輸入端口，其通過光隔離器件向第一準(zhǔn)直器輸出光束，還包括偶信道輸入端口，其向第一環(huán)形器的第一端口輸出光束，第一環(huán)形器的第二端口向第二準(zhǔn)直器輸出光束，可調(diào)光衰減器還包括雙折射晶體，位于第一準(zhǔn)直器的出射端及第二準(zhǔn)直器的出射端，雙折射晶體的出射端設(shè)有色散器件，色散器件的出射端設(shè)有聚焦透鏡，一液晶組件設(shè)置在聚焦透鏡的焦平面上，液晶組件具有設(shè)置在靠近聚焦透鏡一側(cè)的液晶陣列以及遠(yuǎn)離聚焦透鏡的反射鏡，液晶陣列具有二組以上的液晶單元。由上述方案可見，奇信道的信號(hào)與偶信道的信號(hào)分別通過兩個(gè)準(zhǔn)直器入射到雙折射晶體、光柵后，在聚焦透鏡的焦平面不同位置上成像，不同信道的光束入射到液晶陣列的不同液晶單元上，通過向各個(gè)液晶單元加載不同的電壓，改變穿過液晶單元的偏振光的偏振態(tài)，使光束的偏振態(tài)發(fā)生一定角度的旋轉(zhuǎn)，反射后的光束偏振態(tài)將發(fā)生改變，入射到雙折射晶體的不同位置，從不同的準(zhǔn)直器出射。只要?jiǎng)討B(tài)地調(diào)節(jié)加載到液晶陣列中不同液晶單元的電壓值，可以改變不同信道不同波長的光束的偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)角度，使從奇信道入射的部分光束或全部光束從偶信道的準(zhǔn)直器出射，實(shí)現(xiàn)對(duì)奇信道、偶信道的信號(hào)光功率進(jìn)行調(diào)節(jié)或者實(shí)現(xiàn)對(duì)奇信道的信號(hào)與偶信道的信號(hào)合光。并且，由于可調(diào)光衰減器無需設(shè)置價(jià)格昂貴且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的MEMS微鏡陣列，且使用的器件結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉，使可調(diào)光衰減器的結(jié)構(gòu)簡單，且生產(chǎn)成本低。一個(gè)優(yōu)選的方案是，液晶陣列與反射鏡之間設(shè)置有雙折射晶體楔角片。這樣，光束穿過液晶陣列的各個(gè)液晶單元后，不同偏振態(tài)的光束在雙折射晶體楔角片中有不同的折射率，產(chǎn)生不同的折射角，也就有不同的傳播方向，從而方便地將不同偏振態(tài)的光束分開，讓不同偏振態(tài)的光束從不同的準(zhǔn)直器中出射。進(jìn)一步的方案是，光隔離器件為第二環(huán)形器，第二環(huán)形器的第一端口接收奇信道輸入端口的光束，第二環(huán)形器的第二端口向第一準(zhǔn)直器輸出光束。由此可見，奇信道輸入端口的出射端也設(shè)置環(huán)形器，通過第二環(huán)形器將光束傳送至第一準(zhǔn)直器，且可以利用第二環(huán)形器的第三個(gè)輸出端口輸出從第一準(zhǔn)直器返回的信號(hào)，作為奇信道的輸出信號(hào)。更進(jìn)一步的方案是，雙折射晶體的出射端與色散器件的入射端之間設(shè)有至少一塊光束單向擴(kuò)展器件?？梢姡馐?jīng)過光束單向擴(kuò)展器件后從色散器件出射，光束的光斑得以擴(kuò)大，有利于色散器件對(duì)入射其上的波段更密集的分割，從而提高衍射效率和分辨率，這樣色散器件與聚焦透鏡之間的距離可以做得更短，可調(diào)光衰減器的體積做得更小。為了實(shí)現(xiàn)上述的主要目的，本發(fā)明提供的可調(diào)光衰減波分復(fù)用器包括奇信道密集波分復(fù)用器和/或偶信道密集波分復(fù)用器，奇信道密集波分復(fù)用器和/或偶信道密集波分復(fù)用器的輸出端設(shè)有可調(diào)光衰減器，可調(diào)光衰減器包括奇信道輸入端口，其通過光隔離器件向第一準(zhǔn)直器輸出光束，還包括偶信道輸入端口，其向第一環(huán)形器的第一端口輸出光束，第一環(huán)形器的第二端口向第二準(zhǔn)直器輸出光束，可調(diào)光衰減器還包括雙折射晶體，位于第一準(zhǔn)直器的出射端及第二準(zhǔn)直器的出射端，雙折射晶體的出射端設(shè)有色散器件，色散器件的出射端設(shè)有聚焦透鏡，一液晶組件設(shè)置在聚焦透鏡的焦平面上，液晶組件具有設(shè)置在靠近聚焦透鏡一側(cè)的液晶陣列以及遠(yuǎn)離聚焦透鏡的反射鏡，液晶陣列具有二組以上的液晶單
J Li o由上述方案可見，從奇信道入射的多個(gè)光束經(jīng)過奇信道密集波分復(fù)用器后入射到奇信道輸入端口，從偶信道入射的多個(gè)光束經(jīng)過偶信道密集波分復(fù)用器后入射到偶信道輸入端口，可調(diào)光衰減器對(duì)奇信道的信號(hào)與偶信道的信號(hào)的光功率進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)或合光，從而實(shí)現(xiàn)交錯(cuò)型的光功率可調(diào)的波分復(fù)用器件或者交錯(cuò)型的合波/分波器件。并且，可調(diào)光衰減波分復(fù)用器的結(jié)構(gòu)簡單，且無需使用諸如MEMS微鏡陣列等器件,生產(chǎn)成本較低。


圖1是本發(fā)明可調(diào)光衰減器第一實(shí)施例的光學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明可調(diào)光衰減器第一實(shí)施例的光柵、聚焦透鏡以及液晶組件的結(jié)構(gòu)放大示意圖。圖3是本發(fā)明可調(diào)光衰減器第一實(shí)施例的液晶組件的結(jié)構(gòu)放大示意圖。圖4是本發(fā)明可調(diào)光衰減器第二實(shí)施例的光學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明可調(diào)光衰減器第二實(shí)施例的光柵、聚焦透鏡以及液晶組件的結(jié)構(gòu)放大示意圖。圖6是本發(fā)明可調(diào)光衰減器第二實(shí)施例的液晶組件的結(jié)構(gòu)放大示意圖。圖7是本發(fā)明可調(diào)光衰減波分復(fù)用器第一實(shí)施例的光學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本發(fā)明可調(diào)光衰減波分復(fù)用器第二實(shí)施例的光學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖。以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的可調(diào)光衰減器用于對(duì)奇信道與偶信道的信號(hào)的光功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，或者實(shí)現(xiàn)奇信道與偶信道的信號(hào)合波、分波，可調(diào)光衰減波分復(fù)用器用于實(shí)現(xiàn)交錯(cuò)型的分光、合光以及對(duì)奇信道的信號(hào)與偶信道的信號(hào)的光功率動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)?？烧{(diào)光衰減器第一實(shí)施例:
參見圖1，本實(shí)施例具有奇信道輸入端口 11、偶信道輸入端口 12，分別輸出奇信道的信號(hào)與偶信道的信號(hào)。在光纖中傳播的信號(hào)經(jīng)過密集波分解復(fù)用器解復(fù)用后，將按照光波長分成不同的光束，奇信道的信號(hào)與偶信道的信號(hào)是在光纖通信系統(tǒng)中所傳播的不同波長的信號(hào)。例如，在50G赫茲信道間隔的系統(tǒng)中，相鄰的兩個(gè)信道的頻率差為50G赫茲，該系統(tǒng)中的信道編號(hào)為奇數(shù)的信道即為奇信道，其信道的頻率為50G赫茲的奇數(shù)倍，系統(tǒng)中信道編號(hào)為偶數(shù)的信道即為偶信道，其信道的頻率為50G赫茲的偶數(shù)倍，因此奇信道與偶信道是交錯(cuò)布置的。多個(gè)奇信道的信號(hào)經(jīng)過奇信道密集波分復(fù)用器后，可以從一根光纖中輸出，并入射到奇信道輸入端口 11，多個(gè)偶信道的信號(hào)經(jīng)過偶信道密集波分復(fù)用器后，也可以從一根光纖中輸出，入射到偶信道輸入端口 12。奇信道輸入端口 11的出射端設(shè)有環(huán)形器13，環(huán)形器13作為一個(gè)光隔離器件，其具有三個(gè)端口，分別是第一端口 14、第二端口 15以及第三端口 16，從第一端口 14入射的光只能從第二端口 15出射，從第二端口 15入射的光只能從第三端口 16出射，且不能逆向傳輸，確保從第二端口 15入射的光不能從第一端口 14出射，避免光經(jīng)過可調(diào)光衰減器后返回至前級(jí)的奇信道密集波分復(fù)用器，也就避免對(duì)前級(jí)系統(tǒng)造成串?dāng)_。并且，在環(huán)形器13的第二端口 15設(shè)置有準(zhǔn)直器17。奇信道光束Lll入射到環(huán)形器13的第一端口 14后，形成光束L12從第二端口 15出射，光束L12經(jīng)過準(zhǔn)直器17后形成光束L13，光束L13包含有偏振態(tài)相互垂直的兩個(gè)分量，圖1中使用箭頭表示平行于紙面方向的偏振態(tài)，使用圓點(diǎn)表示垂直于紙面方向的偏振態(tài)。偶信道輸入端口 12的出射端也設(shè)置有環(huán)形器23，環(huán)形器23也具有三個(gè)端口，分別是第一端口 24、第二端口 25、第三端口 26，光在環(huán)形器23內(nèi)只能按照從第一端口 24到第二端口 25、從第二端口 25到第三端口 26的方向傳輸。第二端口 25的出射端也設(shè)置有準(zhǔn)直器27。從偶信道輸入端口 12出射的光束L31入射到環(huán)形器23的第一端口 24后，形成光束L32從第二端口 25出射，光束L32經(jīng)過準(zhǔn)直器27后形成光束L33，光束L33也包含有偏振態(tài)相互垂直的兩個(gè)分量。在準(zhǔn)直器17、27的出射端設(shè)置有一個(gè)雙折射晶體18，其入射面正對(duì)準(zhǔn)直器17、27的出射端口，從準(zhǔn)直器17、27出射的光束L13、L33能夠入射到雙折射晶體18的入射面。光束L13入射到雙折射晶體18后，將形成偏振態(tài)相互垂直的兩束光束L14、L15，光束L14為尋常光，偏振方向平行于紙面，光束L15為非尋常光，偏振方向垂直于紙面。為使入射到雙折射晶體18后級(jí)系統(tǒng)的偏振光的偏振態(tài)相同，在光束L15的光路上設(shè)置有半波片19，且半波片19設(shè)置在雙折射晶體18的出射面。這樣，光束L15經(jīng)過半波片19后形成光束L17，光束L17的偏振方向與光束L15的偏振方向相比,發(fā)生了 90°的偏轉(zhuǎn),其偏振方向平行于紙面，也就是與光束L14穿過雙折射晶體18后的光束L16的偏振方向相同。光束L33入射到雙折射晶體18后也形成偏振態(tài)相互垂直的兩束光束L34、L35，光束L34的偏振方向平行于紙面,從雙折射晶體18出射后形成光束L36,光束L36的偏振方向與光束L34的偏振方向相同。光束L35的偏振方向垂直于紙面,在光束L35的光路上設(shè)置有半波片20，且半波片20位于雙折射晶體18的出射面上。光束L35經(jīng)過半波片20后形成光束L37,且偏振方向發(fā)生90°的偏轉(zhuǎn)，因此光束L37的偏振方向與光束L36的偏振方向相同。在雙折射晶體18的出射端設(shè)有擴(kuò)束棱鏡組30，其包括兩塊擴(kuò)束棱鏡31、32，光束L16、L17、L36、L37分別經(jīng)過擴(kuò)束棱鏡31、32后光斑得以增大，并入射到光柵33中。擴(kuò)束棱鏡31、32作為本實(shí)施例的光束單向擴(kuò)展器件，將從雙折射晶體18出射的光束的光斑擴(kuò)大，但不能將反方向入射的光束的光斑擴(kuò)大。光柵33作為色散器件位于擴(kuò)束棱鏡組30的出射端，光束L16、L17、L36、L37經(jīng)過光柵33后形成散射角度不同、波長也不相同的光束集L18、L19、L38、L39，并且這四個(gè)光束集由垂直于紙面且在空間分散的光束組成。圖2所示的是光柵33、聚焦透鏡34以及液晶組件36的俯視圖，光束L16經(jīng)過光柵33后，將形成多束光束，如光束L181、L182、L183等，光束L181、L182、L183為光束集L18的多束光束。又如光束L17經(jīng)過光柵33后，將形成多束光束，如光束L191、L192、L193等，光束L191、L192、L193為光束集L19的多束光束。光束集L18、L19、L38、L39入射到位于光柵33出射端的聚焦透鏡34后，傳播方向發(fā)生改變，并分別形成光束集L20、L21、L40、L41，且光束集L20、L21、L40、L41的偏振態(tài)相同，均是平行于紙面。 聚焦透鏡34的出射端設(shè)置有液晶組件36，如圖2與圖3所示，液晶組件36由液晶陣列37、雙折射晶體楔角片38以及反射鏡39組成，液晶陣列37具有多組液晶單元41、42,43等，其位于靠近聚焦透鏡34的一側(cè)，且在聚焦透鏡34的焦平面上，反射鏡39位于遠(yuǎn)離聚焦透鏡34的一側(cè)，雙折射晶體楔角片38位于液晶陣列37與反射鏡39之間。每一個(gè)液晶單元內(nèi)設(shè)有大量液晶分子，向液晶單元加載一定的電壓將改變液晶分子的排列方向，線性偏振光穿過不同狀態(tài)下的液晶單元，偏振態(tài)將發(fā)生一定角度的旋轉(zhuǎn):在向液晶單元加載一個(gè)額定的高電壓時(shí)，線性偏振光穿過液晶單元后，偏振態(tài)不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，向液晶單元加載一個(gè)小于額定高電壓的電壓后，線性偏振光穿過液晶單元后，其偏振態(tài)將發(fā)生一定角度的偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度與加載的電壓有關(guān)，因此通過控制加載到液晶單元上的電壓可以改變穿過該液晶單元的線性偏振光的偏振態(tài)。由于光束L16、L17、L36、L37經(jīng)過光柵33后形成散射角度不同的光束集L18、L19、138、139，這些光束集118、119、138、139中相同波長的光束經(jīng)過聚焦透鏡34后入射到液晶陣列37的同一個(gè)液晶單元上，但光束集中L18、L19、L38、L39不同的波長的光束將入射到液晶陣列37的不同液晶單元中。例如，光束L181的波長與光束L191的波長相同，經(jīng)過聚焦透鏡34后分別形成光束L201、L211，光束L201、L211入射到液晶陣列37的同一個(gè)液晶單元中。但是，光束L181的波長與光束L182的波長不同，因此光束L181、L182經(jīng)過聚焦透鏡34后入射到液晶陣列37的不同的液晶單元中。由于從奇信道出射的光束的波長與從偶信道出射的光束的波長不相同，因此從奇信道出射的光束與偶信道出射的光束被聚焦在液晶陣列37的不同液晶單元上，且從奇信道出射的光束經(jīng)過光柵33后分成的不同波長的光束也被聚焦在液晶陣列37的不同液晶單元上，從偶信道出射的光束經(jīng)過光柵33后分成的不同波長的光束也被聚焦在液晶陣列37的不同液晶單元上。向液晶陣列37的不同液晶單元加載不同的電壓值，可以改變不同光束的偏振態(tài)。例如，在液晶單元41、42加載額定的高電壓時(shí)，如8伏，光束L20穿過液晶單元41、42后偏振態(tài)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，其入射到雙折射晶體楔角片38后遵循折射定律發(fā)生折射，形成光束L22并入射到反射鏡39的反射面上，經(jīng)過反射鏡39反射的光束沿著一個(gè)反射路徑反射，形成光束L23，光束L23經(jīng)過雙折射晶體楔角片38后形成光束L24并依次經(jīng)過液晶單元42、聚焦透鏡34、光柵33、擴(kuò)束棱鏡組30、雙折射晶體18、準(zhǔn)直器17入射到環(huán)形器13的第二端口 15，并從環(huán)形器13的第三端口 16出射。若向液晶單元41、43加載較低的電壓，可以改變穿過液晶單元41、43的線性偏振光的偏振態(tài)。例如，將液晶單元41加載較低的電壓，光束L20穿過液晶單元42后，偏振方向?qū)l(fā)生90°的偏轉(zhuǎn)，因此經(jīng)過液晶單元41的光束偏振態(tài)垂直于紙面。該光束入射到雙折射晶體楔角片38后不遵循折射定律發(fā)生折射，形成折射光束L25并入射到反射鏡39，形成反射光束L26，光束L26入射到雙折射晶體楔角片38后形成光束L27并穿過液晶單元43，其偏振態(tài)再次偏轉(zhuǎn)，傳播路徑靠近可調(diào)光衰減器的下端，因此光束L27將依此經(jīng)過聚焦透鏡34、光柵33、擴(kuò)束棱鏡組30、雙折射晶體18、準(zhǔn)直器27入射到環(huán)形器23的第二端口25，從環(huán)形器23的第三端口 26出射?？梢?，在液晶陣列37的不同液晶單元上加載不同的電壓，從奇信道入射的光束部分從環(huán)形器13的第三端口 16出射，部分從環(huán)形器23的第三端口 26出射。若將環(huán)形器13的第三端口 16設(shè)定為奇信道信號(hào)的出射端口，將環(huán)形器23的第三端口 26設(shè)定為偶信道信號(hào)的出射端口，這樣從奇信道輸入端口 11入射的光束可以從奇信道出射端口出射，也可以從偶信道出射端口出射，這取決于向液晶陣列37中的不用液晶單元加載的電壓值。從偶信道輸入端口 12出射的光束也是入射到液晶陣列37的不同液晶單元上，通過向不同的液晶單元加載不同的電壓，也可以使光束從奇信道出射端口出射或者從偶信道出射端口出射。因此，若需要使用可調(diào)光衰減器作為交錯(cuò)型合波器使用，則向液晶陣列37中所有奇信道的光束穿過的液晶單元不施加電壓，完全改變奇信道出射的光束的偏振態(tài)，使從奇信道出射的光束完全從偶信道出射端口出射。并且，向液晶陣列37中所有偶信道的光束穿過的液晶單元加載額定高的電壓，從偶信道出射的光束經(jīng)過液晶單元后偏振態(tài)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從偶信道出射端口出射。由于從奇信道出射的光束與從偶信道出射的光束均從偶信道出射端口出射，因此實(shí)現(xiàn)了奇信道的信號(hào)與偶信道的信號(hào)合波。若需要使用可調(diào)光衰減器動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)奇信道的信號(hào)與偶信道的信號(hào)光功率，就向液晶陣列37中部分奇信道的光束穿過的液晶單元加載一定的電壓，部分地改變奇信道出射的光束的偏振態(tài)，使從奇信道出射的光束一部分從偶信道出射端口出射，另一部分從奇信道出射，這樣即可改變奇信道的信號(hào)光功率。當(dāng)然，在液晶單元數(shù)量足夠多的情況下，通過改變加載電壓的液晶單元的數(shù)量，可以改變奇信道的信號(hào)光功率衰減量，這樣奇信道的信號(hào)與偶信道的信號(hào)光功率比率可以動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)。偶信道的信號(hào)光功率也可以通過相同的方法動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)，也能通過向不同數(shù)量的液晶單元加載不同的電壓值來改變從偶信道出射端口出射的信號(hào)的光功率。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，若只需要使用偶信道出射端口出射的信號(hào)，則可以將環(huán)形器13替換成一個(gè)普通的光隔離器，從奇信道輸入端口 11出射的光束可以穿過光隔離器入射到準(zhǔn)直器17，但從準(zhǔn)直器17返回的光束不能穿過光隔離器入射到奇信道輸入端口 11?？烧{(diào)光衰減器第二實(shí)施例:
參見圖4，本實(shí)施例具有奇信道輸入端口 51、偶信道輸入端口 52，奇信道輸入端口 51的出射端設(shè)有環(huán)形器53，環(huán)形器53的第一端口 54接收從奇信道輸入端口 51出射的光束L51，光束L51從環(huán)形器53的第二端口 55出射并形成光束L52，光束L52入射至準(zhǔn)直器57，從準(zhǔn)直器57出射的光束L53入射到雙折射晶體58中并形成偏振態(tài)相互垂直的兩束光束L54、L55，光束L54為尋常光，其偏振態(tài)平行于紙面，光束L55為非尋常光，其偏振態(tài)垂直于紙面。從偶信道輸入端口 52出射的光束L61入射到環(huán)形器63的第一端口 64，光束L62從環(huán)形器63的第二端口 65出射并入射到準(zhǔn)直器67中，從準(zhǔn)直器67出射的光束L63入射到雙折射晶體58后形成偏振態(tài)相互垂直的兩束光束L64、L65，其中光束L64的偏振態(tài)平行于紙面，光束L65的偏振態(tài)垂直于紙面。在雙折射晶體58的出射面上設(shè)有一塊半波片59，半波片59位于光束L55以及光束L64的光路上，用于改變光束L55以及光束L64的偏振態(tài)。光束L54穿過雙折射晶體58后形成光束L56，偏振態(tài)不會(huì)發(fā)生改變，而光束L55穿過雙折射晶體58以及半波片59后，偏振態(tài)發(fā)生90°的偏轉(zhuǎn)，并形成光束L57，因此光束L56的偏振態(tài)與光束L57的偏振方向平行。光束L64穿過雙折射晶體58以及半波片59后形成光束L66，光束L66的偏振方向與光束L64的偏振方向相比，發(fā)生了 90°的偏轉(zhuǎn)。光束L65穿過雙折射晶體58后偏轉(zhuǎn)方向不變，且形成光束L67。因此光束L66的偏振方向與光束L67的偏振方向平行。光束L56、L57入射到偏振分光合光器件(PBS) 70的反射面71后分別形成光束L58、L59并反射至透光面72上，光束L66入射到偏振分光合光器件70的透光面72后與光束L58合光形成光束L70，因此光束L70包含有偏振態(tài)相互垂直的兩個(gè)分量。光束L67入射到透光面72后與光束L59合光，形成光束L71，因此光束L71也是包含有偏振態(tài)相互垂直的兩個(gè)分量。光束L70、L71經(jīng)過設(shè)置在偏振分光合光器件70出射端的擴(kuò)束棱鏡組73，擴(kuò)束棱鏡組73包括兩塊作為本實(shí)施例光束單向擴(kuò)展器件的擴(kuò)束棱鏡74、75。當(dāng)然，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際使用情況確定所使用的擴(kuò)束棱鏡的數(shù)量。光束L70、L71經(jīng)過擴(kuò)束棱鏡組73后光斑直徑得以擴(kuò)大，并入射到光柵76中形成光束集L72、L73，每一光束集L72、L73均包含散射角度不同的多束光束。光束集L72、L73穿過聚焦透鏡77后分別形成光束集L74、L75，并入射到液晶組件78中。圖5所示的是光柵76、聚焦透鏡77以及液晶組件78的俯視圖，光束L70經(jīng)過光柵76后形成的光束集L72包括散射角度不同且波長不相同的光束L721、L722、L723。光束L721、L722、L723經(jīng)過聚焦透鏡77后分別形成光束L741、L742、L743，并分別入射到液晶組件78的液晶陣列80不同的液晶單元中。當(dāng)然，光束L71經(jīng)過光柵76后形成的光束集L73也包含多束散射角度不同且波長不同的光束，這些光束經(jīng)過聚焦透鏡77后也分別入射到液晶陣列80不同的液晶單元中。并且，光束集L72與光束集L73中相同波長的光束將入射到液晶陣列80的同一個(gè)液晶單元中。參見圖6，本實(shí)施例的液晶組件78由液晶陣列80以及反射鏡79組成，液晶陣列80包括多組液晶單元81、82等，且位于靠近聚焦透鏡77的一側(cè)，反射鏡79位于遠(yuǎn)離聚焦透鏡77的一側(cè)。由于從奇信道輸入端口 51出射的光束的波長與從偶信道輸入端口 52出射的光束的波長不同，經(jīng)過光柵76后散射形成的光束將入射到液晶陣列80的不同液晶單元上。通過向液晶陣列80中不同的液晶單元加載不同的電壓值，可以改變穿過該液晶單元的線性偏振光的偏振態(tài)。例如，向液晶單元81加載額定的高電壓，光束L80穿過液晶單元81后偏振方向不會(huì)改變，形成的光束L81偏振方向平行于紙面，經(jīng)反射鏡79的反射面后再次穿過液晶單元81并沿著入射的光路返回，即依次經(jīng)過聚焦透鏡77、光柵76、擴(kuò)束棱鏡組73、偏振分光合光器件70、雙折射晶體58以及準(zhǔn)直器57后入射至環(huán)形器53的第二端口 55，并從第三端口 56出射。
若向液晶單元82加載一個(gè)小于額定高的電壓，光束L82穿過液晶單元82后偏振態(tài)偏轉(zhuǎn)45°，形成的光束L83經(jīng)過反射鏡79的反射面后反射回液晶單元82中，光束的偏振態(tài)再次發(fā)生45°的偏轉(zhuǎn)，此時(shí)光束的偏振態(tài)垂直于紙面，該光束從液晶單元82出射后依次經(jīng)過聚焦透鏡77、光束76、擴(kuò)束棱鏡組73并入射至偏振分光合光器件70的透光面72上。由于偏振態(tài)平行于紙面的光束被反射至反射面71上，而偏振態(tài)垂直于紙面的光束將直接穿過透光面71，入射至雙折射晶體58中。因此，偏振態(tài)發(fā)生改變的光束將不會(huì)按照原先的路徑返回至其入射的準(zhǔn)直器中，而是返回到另一準(zhǔn)直器中。例如，若原先從奇信道輸入端口51出射的光束L51經(jīng)過準(zhǔn)直器57，若該光束的偏振態(tài)發(fā)生改變，則在經(jīng)過反射鏡79反射后，將穿過偏振分光合光器件70的透光面72并入射到準(zhǔn)直器67中，最后入射到環(huán)形器63的第二端口 65，并從環(huán)形器63的第三端口 66出射。可見，液晶組件78將入射的光束反射至聚焦透鏡77，并通過向不同的液晶單元加載不同電壓來實(shí)現(xiàn)對(duì)線性偏振光的偏振態(tài)的改變。若將環(huán)形器53的第三端口 56設(shè)定為奇信道出射端口，將環(huán)形器63的第三端口 66設(shè)定為偶信道出射端口，則從奇信道輸入端口 51出射的光束可以從奇信道出射端口出射，也可以從偶信道出射端口出射，這取決于向液晶陣列80中的液晶單元加載電壓的電壓值。同理，從偶信道輸入端口 52出射的光束也可以從奇信道出射端口出射，或者從偶信道出射端口出射。這樣，若需要將可調(diào)光衰減器作為交錯(cuò)型合波器使用，則向液晶陣列中所有從奇信道輸入端口 51出射的光束穿過的液晶單元加載小于額定高的電壓，即改變所有從奇信道輸入端口 51出射的光束的偏振態(tài)，這樣所有從奇信道輸入端口 51出射的光束將從偶信道出射端口出射。并且，向液晶陣列中所有從偶信道輸入端口 52出射的光束穿過的液晶單元加載額定高的電壓，也就不改變?nèi)我粡呐夹诺垒斎攵丝?52出射的光束的偏振態(tài)，從偶信道輸入端口 52出射的光束也就彎曲從偶信道出射端口出射，實(shí)現(xiàn)奇信道的信號(hào)與偶信道的信號(hào)的合光。并且，將可調(diào)光衰減器作為交錯(cuò)型合波器使用時(shí)，可以使用普通的光隔離器替換環(huán)形器53。若需要使用可調(diào)光衰減器動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)奇信道的信號(hào)與偶信道的信號(hào)的光功率，則調(diào)節(jié)液晶陣列中80不同液晶單元所加載不同的電壓，可以使從奇信道輸入端口 51出射的光束部分從奇信道出射端口出射，部分從偶信道出射端口出射，且從奇信道出射端口或從偶信道出射端口出射的光功率可以調(diào)節(jié)，這通過調(diào)節(jié)被加載電壓的液晶單元的數(shù)量及加載的電壓值實(shí)現(xiàn)?？梢?，可調(diào)光衰減器既可以作為交錯(cuò)型合波器件使用，也可以動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)奇信道與偶信道的信號(hào)的光功率，且不適用MEMS微鏡陣列，結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低?？烧{(diào)光衰減波分復(fù)用器第一實(shí)施例:
參見圖7，本實(shí)施例具有奇信道密集波分復(fù)用器91、偶信道密集波分復(fù)用器92以及可調(diào)光衰減器97，可調(diào)光衰減器97為上述兩個(gè)可調(diào)光衰減器實(shí)施例中的任意一個(gè)。奇信道密集波分復(fù)用器91具有多個(gè)輸入端口 93，用于接收多個(gè)奇信道的信號(hào)，并將多個(gè)奇信道的信號(hào)合光從輸出端口 94中輸出，輸出至可調(diào)光衰減器97中的奇信道輸入端口 98中。偶信道密集波分復(fù)用器92具有多個(gè)輸入端口 95，用于接收多個(gè)偶信道的信號(hào)，并將多個(gè)偶信道的信號(hào)合光后從輸出端口 96中輸出，輸出至可調(diào)光衰減器97的偶信道輸入端口 99中?？烧{(diào)光衰減器97對(duì)奇信道的信號(hào)與偶信道的信號(hào)進(jìn)行合光或者進(jìn)行光功率的調(diào)節(jié)后，從輸出端口 100輸出。這樣，可調(diào)光衰減波分復(fù)用器可以對(duì)奇信道的信號(hào)與偶信道的信號(hào)進(jìn)行合光輸出，作為交錯(cuò)型的波分復(fù)用器使用，也可以對(duì)奇信道的信號(hào)與偶信道的信號(hào)的光功率進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)?？烧{(diào)光衰減波分復(fù)用器第二實(shí)施例:
參見圖8，本實(shí)施例具有奇信道密集波分復(fù)用器101以及可調(diào)光衰減器104，奇信道密集波分復(fù)用器101具有多個(gè)輸入端口 102，用于接收多個(gè)奇信道的信號(hào)，并將多個(gè)奇信道的信號(hào)合波后從輸出端口 103中輸出，輸出至可調(diào)光衰減器104的奇信道輸入端口 105中?？烧{(diào)光衰減器104對(duì)輸入的信號(hào)的光功率進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)后，將處理后的信號(hào)從輸出端口 106中輸出?？烧{(diào)光衰減波分復(fù)用器104的偶信道輸入端口 107懸空留用，可以作為后續(xù)升級(jí)擴(kuò)大容量時(shí)使用。當(dāng)然，可調(diào)光衰減波分復(fù)用器也可以是由偶信道密集波分復(fù)用器與可調(diào)光衰減器構(gòu)成，可調(diào)光衰減器的奇信道輸入端口懸空留用。當(dāng)然，上述實(shí)施例僅是本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案，實(shí)際應(yīng)用時(shí)還可有更多的改變，例如在不考慮可調(diào)光衰減器的體積的情況下，可以不設(shè)置擴(kuò)束棱鏡；或者，使用色散棱鏡替代光柵作為色散器件等，這樣的改變并不會(huì)影響本發(fā)明的實(shí)施。最后需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，如液晶組件構(gòu)成的改變、光隔離器件的改變等變化也應(yīng)該包括在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.調(diào)光衰減器，其特征在于:包括 奇信道輸入端口，所述奇信道輸入端口通過光隔離器件向第一準(zhǔn)直器輸出光束；偶信道輸入端口，所述偶信道輸入端口向第一環(huán)形器的第一端口輸出光束，所述第一環(huán)形器的第二端口向第二準(zhǔn)直器輸出光束； 雙折射晶體，位于所述第一準(zhǔn)直器的出射端及所述第二準(zhǔn)直器的出射端，所述雙折射晶體的出射端設(shè)有色散器件，所述色散器件的出射端設(shè)有聚焦透鏡，一液晶組件設(shè)置在所述聚焦透鏡的焦平面，所述液晶組件具有設(shè)置在靠近所述聚焦透鏡一側(cè)的液晶陣列以及遠(yuǎn)離所述聚焦透鏡的反射鏡，所述液晶陣列具有二組以上的液晶單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)光衰減器，其特征在于: 所述液晶陣列與所述反射鏡之間設(shè)置有雙折射晶體楔角片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可調(diào)光衰減器，其特征在于: 所述光隔離器件為第二環(huán)形器，所述第二環(huán)形器的第一端口接收所述奇信道輸入端口的光束，所述第二環(huán)形器的第二端口向所述第一準(zhǔn)直器輸出光束。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可調(diào)光衰減器，其特征在于: 所述光隔離器件為光隔離器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可調(diào)光衰減器，其特征在于: 所述雙折射晶體的出射端還設(shè)有半波片。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可調(diào)光衰減器，其特征在于: 在所述半波片與所述色散器件之間的光路上設(shè)置有偏振分光合光器件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可調(diào)光衰減器，其特征在于: 所述雙折射晶體的出射端與所述色散器件的入射端之間設(shè)有至少一塊光束單向擴(kuò)展器件。
8.調(diào)光衰減波分復(fù)用器，其特征在于:包括 奇信道密集波分復(fù)用器和/或偶信道密集波分復(fù)用器，所述奇信道密集波分復(fù)用器和/或偶信道密集波分復(fù)用器的輸出端設(shè)有可調(diào)光衰減器，所述可調(diào)光衰減器包括奇信道輸入端口，所述奇信道輸入端口通過光隔離器件向第一準(zhǔn)直器輸出光束；偶信道輸入端口，所述偶信道輸入端口向第一環(huán)形器的第一端口輸出光束，所述第一環(huán)形器的第二端口向第二準(zhǔn)直器輸出光束； 雙折射晶體，位于所述第一準(zhǔn)直器的出射端及所述第二準(zhǔn)直器的出射端，所述雙折射晶體的出射端設(shè)有色散器件，所述色散器件的出射端設(shè)有聚焦透鏡，一液晶組件設(shè)置在所述聚焦透鏡的焦平面，所述液晶組件具有設(shè)置在靠近所述聚焦透鏡一側(cè)的液晶陣列以及遠(yuǎn)離所述聚焦透鏡的反射鏡，所述液晶陣列具有二組以上的液晶單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可調(diào)光衰減波分復(fù)用器，其特征在于: 所述液晶陣列與所述反射鏡之間設(shè)置有雙折射晶體楔角片。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的可調(diào)光衰減波分復(fù)用器，其特征在于: 所述光隔離器件為第二環(huán)形器，所述第二環(huán)形器的第一端口接收所述奇信道輸入端口的光束，所述第二環(huán)形器的第二端口向所述第一準(zhǔn)直器輸出光束。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可調(diào)光衰減器及可調(diào)光衰減波分復(fù)用器，可調(diào)光衰減器包括奇信道輸入端口，其通過光隔離器件向第一準(zhǔn)直器輸出光束，還包括偶信道輸入端口，其向第一環(huán)形器的第一端口輸出光束，第一環(huán)形器的第二端口向第二準(zhǔn)直器輸出光束，還包括雙折射晶體，位于第一準(zhǔn)直器及第二準(zhǔn)直器的出射端，雙折射晶體的出射端設(shè)有色散器件，色散器件的出射端設(shè)有聚焦透鏡，液晶組件設(shè)置在聚焦透鏡的焦平面上，液晶組件具有液晶陣列以及反射鏡，液晶陣列具有二組以上的液晶單元。可調(diào)光衰減波分復(fù)用器具有密集波分復(fù)用器以及上述的可調(diào)光衰減器。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)交錯(cuò)型的合波、分波，并且能動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)奇信道與偶信道的信號(hào)光功率，結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低。
文檔編號(hào)H04J14/02GK103091787SQ201310017959
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月17日
發(fā)明者呂海峰, 胡功箭 申請(qǐng)人:珠海保稅區(qū)光聯(lián)通訊技術(shù)有限公司