專利名稱：能同時實現(xiàn)光學(xué)濾波和色散補償功能的器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于光通信器件領(lǐng)域，特別是一種能同時實現(xiàn)光學(xué)濾波和色散補償功能的器件。
背景技術(shù)：
為滿足日益增長的通信系統(tǒng)擴容需要，充分利用光纖的巨大帶寬資源，密集波分復(fù)用(Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM)技術(shù)作為當(dāng)今光纖通信系統(tǒng)擴容的最佳方案，其發(fā)展趨勢將是更高速率、更長距離、更大容量，具體表現(xiàn)在通信系統(tǒng)中每路波長復(fù)用數(shù)增多，信道間隔減小。
這種高速DWDM傳輸系統(tǒng)對器件性能提出更高要求，要求新的通信器件能促進更高的譜效率，具有更強的靈活性和更低的成本。濾波器作為系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件，要在窄的信道間隔基礎(chǔ)上，具有高反射率、窄帶寬，良好的信道隔離度，較低的插入損耗，較小的串?dāng)_和較高的帶寬利用率。由于系統(tǒng)的色散容差與信號速率的平方成反比，高速傳輸系統(tǒng)對色散控制的要求也越來越高，在傳輸更短距離后就必須進行準(zhǔn)確、有效色散補償。
目前，DWDM系統(tǒng)中通用的濾波技術(shù)主要有多層介質(zhì)膜濾波、陣列波導(dǎo)光柵(Array Waveguide Grating，AWG)和光纖Bragg光柵(Fiber BraggGrating，F(xiàn)BG)。
多層介質(zhì)膜濾波器由多層高反射膜組成，是一種利用多光束干涉原理制成的濾波器。溫度特性比較好，通帶較平坦，在隔離度、偏振損耗和偏振模色散方面具有良好的光學(xué)特性。
陣列波導(dǎo)光柵是以光集成技術(shù)為基礎(chǔ)的平面波導(dǎo)器件，也是利用光束干涉原理制成的濾波器件。由于采用平面波導(dǎo)技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)緊湊，易于批量生產(chǎn)，重復(fù)性好等特點。
光纖Bragg光柵是一種全光纖器件。它利用光纖的光敏性，通過紫外光的照射使光纖纖芯的折射率產(chǎn)生周期性擾動，形成了具有波長選擇性的反射器。利用FBG的波長選擇性制作的在線光纖濾波器具有低成本、與光纖兼容、易于集成等優(yōu)點，能實現(xiàn)窄信道濾波。
在色散補償方面，DWDM系統(tǒng)所使用的傳輸光纖通常都是單模光纖，其色散可分為色度色散(即群速色散，Group Velocity Dispersion，GVD)和偏振模色散(Polarization Mode Dispersion，PMD)。對于色度色散補償，目前常見的解決方案有采用色散補償光纖(Dispersion Compensated Fiber，DCF)和啁啾光纖光柵(Chirped Fiber Bragg Grating，CFBG)兩種。
DCF是一種具有大負(fù)色散、小纖芯尺寸的單模光纖，能進行色散補償。但是，由于DCF的衰減系數(shù)較普通單模光纖高，當(dāng)色散補償量較大時，較長的DCF對系統(tǒng)引入的附加衰減也越大，需要額外補償這些損耗，增加了系統(tǒng)成本。此外DCF用于波分復(fù)用系統(tǒng)時，容易產(chǎn)生非線性效應(yīng)，使信號間產(chǎn)生串?dāng)_。
CFBG指光柵周期沿長度方向發(fā)生一定變化的FBG。采用CFBG可以方便地對各信道進行精確的色散補償，它補償能力強，成本低，對光纖鏈路的升級也比較容易。具有附加損耗小、器件微型化、耦合性好等特性(如00204252專利)。
在光纖通信系統(tǒng)中，為了提取不失真的有用光信號，目前通常先采用色散補償器件對信號進行色散補償，脈沖整形后，再用濾波器件提取信號，其中，所使用的色散補償器件和濾波器件一般都采用前面所述的公知技術(shù)。這種分別采用兩種獨立器件實現(xiàn)色散補償和濾波功能的方式雖然可以滿足要求，但由于器件使用的多次性和個異性，具有插入損耗較大，成本較高等不足。
技術(shù)方案本實用新型的目的就是為了解決以上問題，提供一種能同時實現(xiàn)光學(xué)濾波和色散補償功能的器件，在濾出光信號的同時進行色散補償，且插入損耗小，成本低，以克服上述的不足。
本實用新型實現(xiàn)上述目的的方案是一種能同時實現(xiàn)光學(xué)濾波和色散補償功能的器件，包括光輸入端、光輸出端，在光輸入端與光輸出端之間有能同時進行濾波和色散補償?shù)难b置，其特點是光輸入、輸出端由多端口光方向耦合型器件提供，啁啾光纖光柵作為同時進行濾波和色散補償?shù)难b置。
上述多端口光方向耦合型器件有多個端口，其一個輸入端作為整個光學(xué)器件的光輸入端，其一個輸出端作為整個光學(xué)器件的光輸出端，其一個端口與啁啾光纖光柵相連接。
上述多端口光方向耦合型器件是光環(huán)行器。
上述多端口光方向耦合型器件是光耦合器。
上述啁啾光纖光柵的顯著特征是為能同時實現(xiàn)光學(xué)濾波和色散補償功能，對啁啾光纖光柵進行非常規(guī)切趾，即切趾函數(shù)不同于常規(guī)切趾函數(shù)。常規(guī)切趾函數(shù)具有解析表達式，函數(shù)曲線通常是對稱的鐘型，如高斯函數(shù)、余弦函數(shù)、升余弦函數(shù)、雙曲正切函數(shù)等。非常規(guī)切趾函數(shù)不能用解析表達式描述，是一種數(shù)值表現(xiàn)形式。同時，光柵的啁啾形式不局限于線性啁啾，可以是非線性啁啾。具體的切趾函數(shù)和啁啾形式取決于實際的濾波和色散補償要求。
在上述方案中，啁啾光纖光柵作為同時進行濾波和色散補償元件，具有優(yōu)良的濾波特性、小的插入損耗、好的色散補償能力和弱的非線性效應(yīng)，而且成本較低。


圖1是本實用新型的基本結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本實用新型實施例一的示意圖。
圖3是本實用新型實施例二的示意圖。
圖4是本實用新型實施例三的示意圖。
圖5是本實用新型實施例四的示意圖。
圖6是本實用新型實施例五的示意圖。
具體實施方式
下面參照附圖，說明本實用新型的基本結(jié)構(gòu)，并結(jié)合本實用新型的具體實施例，更為明晰地描述本實用新型的上述目的和優(yōu)點。
參照圖1，示意本實用新型的基本結(jié)構(gòu)框圖。圖中，光從多端口光方向耦合器件3的一個端口1輸入，按照光傳輸方向進入經(jīng)過個體設(shè)計的啁啾光纖光柵4，經(jīng)光柵反射且已色散補償了的特定信號光重新進入多端口光方向耦合器件3，最后從耦合器件的輸出端口2輸出。本實用新型的實施例可根據(jù)系統(tǒng)需要，在此基本結(jié)構(gòu)框圖的基礎(chǔ)上進行元件組合。
參照圖2，示意本實用新型實施例一。此例中多端口光方向耦合型器件3是3dB光耦合器，在Mach-Zehnder干涉儀的兩個干涉臂上置有兩個相同的啁啾光纖光柵。具體結(jié)構(gòu)如圖所示。多個波長的傳輸信號λ1，λ2，……λn從3dB光耦合器的一個端口1入射，設(shè)啁啾光纖光柵的中心波長是λ2，可從端口2得到已色散補償?shù)男盘枽?。
參照圖3，示意本實用新型實施例二。此例中多端口光方向耦合型器件3是三端口光環(huán)行器，利用多個級聯(lián)的啁啾光纖光柵4，可以同時解復(fù)用出多個不失真的信號光。如圖所示，復(fù)用信號是λ1，λ2，……λn，設(shè)四個級聯(lián)的啁啾光纖光柵的中心波長分別是λ1，λ2，λ3，λ4。在同一光纖中傳輸?shù)亩鄠€波長λ1，λ2，……λn進入光環(huán)行器H端口3-1，信號光λ1，λ2，λ3，λ4依次從啁啾光纖光柵4的41、42、43、44反射后，再經(jīng)光環(huán)行器H端口3-3下載，同時實現(xiàn)4個信號不失真的解復(fù)用。由圖可知，采用這種能同時實現(xiàn)光學(xué)濾波和色散補償功能的器件進行多個信號的解復(fù)用，具有結(jié)構(gòu)緊湊，插入損耗小等優(yōu)點。
參照圖4，示意本實用新型實施例三。由能同時實現(xiàn)光學(xué)濾波和色散補償?shù)钠骷?gòu)成一種光分插復(fù)用器(Optical Add/Drop Multiplexer，OADM)，實現(xiàn)單個信號的上、下載。如圖所示，三端口光環(huán)行器H1作為多端口光方向耦合型器件3，啁啾光纖光柵4(設(shè)中心波長是λ2)接光環(huán)行器H1端口3-2；光復(fù)用信號λ1，λ2，……λn進入環(huán)行器H1，λ2經(jīng)光柵反射并色散補償后從H1的端口3-3下載；其余波長無附加損耗地通過光纖光柵，與上載信號λ2經(jīng)光耦合器件復(fù)合成新的復(fù)用信號后輸出，實現(xiàn)了光的分插復(fù)用。該光分插復(fù)用器的優(yōu)點突出表現(xiàn)在不增加器件結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的前提下，同時實現(xiàn)了信號下載和色散補償。
參照圖5，示意本實用新型實施例四。用能同時實現(xiàn)光學(xué)濾波和色散補償?shù)钠骷?gòu)成另一種光分插復(fù)用器(OADM)，完成多個信號的上、下載。此例中，多端口光方向耦合型器件3是三端口光環(huán)行器。如圖所示，環(huán)行器H1端口3-2接四個級聯(lián)的啁啾光纖光柵4，中心波長依次是λ1，λ2，λ3，λ4；當(dāng)復(fù)用信號λ1，λ2，……λn進入環(huán)行器H1后，信號光λ1，λ2，λ3，λ4分別從啁啾光纖光柵的41、42、43、44反射并色散補償后，經(jīng)光環(huán)行器H1端口3-3下載；上載信號λ1，λ2，λ3，λ4進入光耦合器件，與其它信號合波后輸出。
權(quán)利要求1.一種能同時實現(xiàn)光學(xué)濾波和色散補償功能的器件，包括光輸入端(1)，光輸出端(2)，在光輸入端(1)、光輸出端(2)之間有能同時濾波和色散補償?shù)难b置，其特征在于能同時濾波和色散補償?shù)难b置是一個多端口光方向耦合型器件(3)與非常規(guī)切趾啁啾光纖光柵(4)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能同時實現(xiàn)光學(xué)濾波和色散補償功能的器件，其特征在于多端口光方向耦合型器件(3)有多個端口，其一個輸入端做為整個器件的光輸入端(1)，一個輸出端做為整個器件的光輸出端(2)，一個端口接非常規(guī)切趾啁啾光纖光柵(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種能同時實現(xiàn)光學(xué)濾波和色散補償功能的器件，其特征在于多端口光方向耦合型器件(3)是光環(huán)行器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種能同時實現(xiàn)光學(xué)濾波和色散補償功能的器件，其特征在于多端口光方向耦合型器件(3)是光耦合器。
專利摘要本實用新型涉及一種能同時實現(xiàn)光學(xué)濾波和色散補償功能的器件，包括光輸入端，光輸出端，在光輸入端、光輸出端之間有能同時濾波和色散補償?shù)难b置，其特點是能同時濾波和色散補償?shù)难b置是一個多端口光方向耦合型器件與非常規(guī)切趾啁啾光纖光柵相連接。在上述方案中，啁啾光纖光柵作為同時進行濾波和色散補償元件，具有優(yōu)良的濾波特性、插入損耗小、色散補償能力好和弱的非線性效應(yīng)，而且成本較低。
文檔編號H04J14/02GK2583690SQ02278458
公開日2003年10月29日 申請日期2002年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月19日
發(fā)明者許遠(yuǎn)忠, 肖凌燕 申請人:武漢光迅科技有限責(zé)任公司