專利名稱：全光信號(hào)處理方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光信號(hào)處理方法以及一種用于執(zhí)行所述方法的光學(xué)設(shè)備。更具體地，本發(fā)明涉及以光諧振器裝置為基礎(chǔ)的全光濾波器，其具有臨時(shí)存儲(chǔ)入射光的電磁能量的能力，因此，其具有一些存儲(chǔ)關(guān)于它的過去的存儲(chǔ)器，使得該濾波器可以在要求的狀態(tài)上停留一段時(shí)間，而不考慮在光輸入信號(hào)上的快速的微擾。上述的濾波器可以稱為″低速″全光濾波器。本發(fā)明可以用于，舉例來說，光信號(hào)分析，光學(xué)時(shí)鐘恢復(fù)，或用于由低頻輸入信號(hào)產(chǎn)生高頻輸出，例如象光微波的產(chǎn)生。
定義一般地，光的頻率被理解為電磁場(chǎng)的波長(zhǎng)的倒數(shù)，即v＝c/(nλ)，其中v為頻率，c是真空中的光速，n是介質(zhì)的折射率并且λ是波長(zhǎng)。然而在本申請(qǐng)的范圍內(nèi)，詞“頻率”指的是光的瞬時(shí)的周期性的強(qiáng)度變化的速度(比如脈沖頻率)，并且因此與波長(zhǎng)無關(guān)。為了突出這種概念上的區(qū)別，以下強(qiáng)度變化的速度被簡(jiǎn)單地稱作頻率f，并且作為電磁場(chǎng)的基本物理性質(zhì)的頻率v在波長(zhǎng)λ方面被論述。換句話說，以下，頻率f涉及光的瞬時(shí)脈沖，其脈沖由具有波長(zhǎng)λ的光組成，并且頻率v與所述波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)。
由于歷史的原因，光諧振器有時(shí)被稱作光學(xué)空腔諧振器。這兩個(gè)表達(dá)自始至終可互換地使用。
背景技術(shù)：
電信號(hào)處理帶通濾波傳統(tǒng)上用電裝置進(jìn)行，因此通過傳統(tǒng)的方法處理的光信號(hào)在執(zhí)行濾波之前要進(jìn)行光-電轉(zhuǎn)換。更進(jìn)一步地，如果信號(hào)通過光學(xué)裝置發(fā)射，必須將濾過的信號(hào)轉(zhuǎn)換回到光域。每當(dāng)信號(hào)頻率超過40GHz時(shí)，用當(dāng)前的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)往返于電域的轉(zhuǎn)換是不容易的。此外，來回轉(zhuǎn)換產(chǎn)生額外費(fèi)用并且可能降低光信號(hào)的質(zhì)量。舉例來說專利US 4,737,970公開了一種在有關(guān)電域使用空腔諧振器的時(shí)鐘恢復(fù)設(shè)備。本發(fā)明目的在于全光轉(zhuǎn)換，從而不需要往返于電域的轉(zhuǎn)換并且因此消除了與所述轉(zhuǎn)換相關(guān)的任何問題。
全光信號(hào)處理傳統(tǒng)上，全光信號(hào)處理涉及不同的光波長(zhǎng)，比如，使用具有不同波長(zhǎng)頻帶的濾光器將WDM(波分復(fù)用)系統(tǒng)中的不同的信道彼此分開。
以瞬時(shí)的輸入信號(hào)頻率而不是光的波長(zhǎng)為基礎(chǔ)的光學(xué)處理很少地被執(zhí)行，但是它也在現(xiàn)有技術(shù)中被公開。環(huán)形諧振器已經(jīng)被用于全通濾光器的結(jié)構(gòu)(Aza a and Chen，IEEE Photonic Technology Letters，14，2002)并且一般地與馬赫-策恩德爾干涉儀一起被認(rèn)為是全光濾波器的基本構(gòu)件。級(jí)聯(lián)的環(huán)形諧振器和馬赫-策恩德爾干涉儀可用于執(zhí)行傅里葉-變換及其他光功能。光諧振器已經(jīng)用于全光信號(hào)處理(Lenz等，IEEE J.Quantum Electron.，34，1998年8月)和時(shí)鐘恢復(fù)(Jinno和Matsumoto，IEEE J.Quantum Electron.，4，1992年4月)。由Jinno完成的時(shí)鐘恢復(fù)基于簡(jiǎn)單光諧振器，它的光程長(zhǎng)與1)入射光的波長(zhǎng)及2)數(shù)據(jù)頻率密切地匹配。然而，該設(shè)備在偶而處理多于一個(gè)波長(zhǎng)(或WDM信道)的性能方面非常地受限制。
其它的全光濾波技術(shù)在以下專利出版物公開。美國專利No.5,446,573公開了一種全光再生器，它以使用非線性的環(huán)形諧振器為基礎(chǔ)。美國專利No.6,028,687公開了一種在兩個(gè)用于從已調(diào)制的光輸入信號(hào)中恢復(fù)時(shí)鐘的諧振腔反射鏡之間的激光裝置。在這里，雙向的多路復(fù)用器侈路分解器元件已經(jīng)被安排在該諧振器內(nèi)。美國專利No.6,388,753公開了—種使用非線性干涉儀的全光比特相位傳感器，其中該非線性材料的折射率是變化的。
發(fā)明概述如同基本上及通常表示的，本發(fā)明依據(jù)一種方法，其中光輸入信號(hào)的處理過程至少包括步驟1)用所述輸入信號(hào)的至少一部分激勵(lì)光諧振器裝置，該光諧振器裝置包括兩個(gè)以這樣的方式安排的大致上并聯(lián)且獨(dú)立的復(fù)合單極諧振器，即，所述諧振器的一個(gè)與輸入信號(hào)匹配，并且另一個(gè)與該輸入信號(hào)不匹配，和2)以偏振為基礎(chǔ)從所述光諧振器裝置的輸出進(jìn)一步分離至少一個(gè)光輸出信號(hào)，使得所述光諧振器裝置的所述匹配和不匹配諧振器都有助于所述線性極化輸出信號(hào)的形成。
該方法可以例如通過使用單光學(xué)雙折射諧振器在實(shí)踐中執(zhí)行，所述單光學(xué)雙折射諧振器的輸出更進(jìn)一步指向合適定位的偏振選擇設(shè)備，由該偏振選擇設(shè)備從所述雙折射諧振器的輸出選擇至少一個(gè)極化方向。在這樣一個(gè)實(shí)施例中，由于雙折射，匹配和不匹配的諧振器變成形成于所述諧振器裝置的內(nèi)部，如同兩個(gè)實(shí)際上獨(dú)立的諧振器。
如同將在后面示出的，該匹配和不匹配諧振器與偏振分離或選擇設(shè)備或裝置一起可以按照幾種方法并且使用各種類型的光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)。執(zhí)行該方法的全部光學(xué)設(shè)備產(chǎn)生入射的光信號(hào)的不同類型的帶通濾波，并且從而提供用于各種全光信號(hào)處理過程操作的有用的工具。
本發(fā)明的重要的好處包括，舉例來說，本發(fā)明可用于實(shí)現(xiàn)同時(shí)、即并行地處理多波長(zhǎng)信道的光學(xué)設(shè)備。本發(fā)明要求該諧振器裝置的一個(gè)偏振方式的光程長(zhǎng)與入射光的波長(zhǎng)匹配，但是它沒有瞬時(shí)信號(hào)長(zhǎng)度的要求，即要求在整段時(shí)期內(nèi)考慮入射的光學(xué)數(shù)據(jù)的速度。舉例來說，通過選擇使數(shù)據(jù)傳輸速率與雙折射到諧振器中的適合數(shù)量相匹配。從而，如果諧振器長(zhǎng)度與全部使用的波長(zhǎng)相配并且雙折射適合于該數(shù)據(jù)傳輸速率，則本發(fā)明的方法能夠同時(shí)并行處理多波長(zhǎng)。
本發(fā)明的一個(gè)有前途的應(yīng)用可以在全光時(shí)鐘恢復(fù)中找到。然而，假如不同的波長(zhǎng)可以在后面彼此分離，則上述的并行性適用于所有應(yīng)用。
本發(fā)明的最意味深長(zhǎng)的好處按照特定的應(yīng)用而變化。當(dāng)用于全光時(shí)鐘恢復(fù)時(shí)，本方法從諧振器長(zhǎng)度(WDM信道間距)和數(shù)據(jù)傳輸速率之間地依賴性中解放出來。這個(gè)自由度開啟了在實(shí)踐中建立真實(shí)地平行的系統(tǒng)的機(jī)會(huì)。當(dāng)與美國專利No.5,446,573，美國專利No.6,028,687，或美國專利No.6,338,753相比時(shí)，本發(fā)明需要更小數(shù)量的光學(xué)元件，并且從而構(gòu)造簡(jiǎn)單并且節(jié)約成本。具體地，本發(fā)明不一定需要使用任何旋光的介質(zhì)(半導(dǎo)體光放大器或激光源)以提供滿足要求的信號(hào)電平與操作。在它的最簡(jiǎn)單的形式中，本發(fā)明僅僅需要使用一個(gè)雙折射諧振器裝置連同一個(gè)偏振選擇單元。舉例來說，美國專利No.5,446,573需要非線性環(huán)，其由兩個(gè)激光源，和四相的調(diào)制器組成。美國專利No.6,028,687需要光多路復(fù)用器/多路分解器單元和在光諧振器內(nèi)的至少兩個(gè)半導(dǎo)體光放大器。美國專利No.6,338,753需要非線性的干涉儀，它的折射率隨外部光脈沖而變，其實(shí)際上意指嵌入工作系統(tǒng)內(nèi)部的充足的高能激光器。本發(fā)明更詳細(xì)的內(nèi)容在上文和描述本發(fā)明的選擇的實(shí)施例的附圖中闡述。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例和可能的變型經(jīng)由附加的權(quán)利要求對(duì)所屬技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員變得更顯而易見。
很清楚在下文中，理論上的和數(shù)學(xué)的描述的目的僅僅是起對(duì)所屬技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員更好地描述發(fā)明的工具的作用。因此，即使理論未必在各個(gè)方面是完全完美的，然而它表示了申請(qǐng)人對(duì)本發(fā)明背后的現(xiàn)象的最佳理解。
附圖簡(jiǎn)介在附圖中

圖1為根據(jù)本發(fā)明的光信號(hào)頻率濾波器的基本構(gòu)成。
圖2為該腔內(nèi)電場(chǎng)的相量表示。
圖3為當(dāng)r＝0.99并且相位是匹配的、即＝0°時(shí)腔內(nèi)電場(chǎng)的階躍脈沖響應(yīng)。該電場(chǎng)沒有虛部。
圖4為當(dāng)r＝0.99并且相位失配＝10°時(shí)腔內(nèi)電場(chǎng)的階躍脈沖響應(yīng)。由于相位失配該場(chǎng)是復(fù)數(shù)的。該電場(chǎng)的實(shí)部與虛部正弦振蕩并且具有π/2相移。
圖5為對(duì)于＝0.1和＝0且r＝0.999的傳遞函數(shù)。
圖6為具有周期T＝188.5的脈沖序列(上部)。該信號(hào)的頻率分解(下半部)顯示它在角頻率0.1 rad n-1具有能量峰值。虛線表示矩形信號(hào)的傅里葉變換，圈示出了準(zhǔn)確的能量密度位置和周期信號(hào)的大小，并且峰值示出了信號(hào)的計(jì)算的FFT解決方案。
圖7為在角頻率/3時(shí)對(duì)矩形脈沖激勵(lì)的諧振器響應(yīng)。該電場(chǎng)的實(shí)部與虛部(上部)示出了與該輸入激勵(lì)的三次諧波分量強(qiáng)烈的相依性。該電場(chǎng)的強(qiáng)度(下半部)變平，并且沒有反映該諧振器的濾波性質(zhì)。為了對(duì)比，示出了輸入激勵(lì)的一個(gè)周期(虛線)。
圖8為具有雙折射的兩個(gè)軸的諧振器，用符號(hào)表示為軸x和y。入射的電場(chǎng)的偏振相對(duì)于雙折射的軸具有角度α，并且偏振射束分裂器根據(jù)角度θ劃分輸出的電場(chǎng)。
圖9為利用諧振器的系統(tǒng)響應(yīng)，其中x軸是匹配的(＝0)，y軸是非相位匹配的(＝0.1)，反射率是r＝0.999，輸入偏振的角度是α＝45°，并且偏振射束分裂器PBS的角度是θ＝45°。在上部，強(qiáng)度分量Ix，Iy和Ib是相對(duì)于激勵(lì)Ein的單個(gè)周期被示出的。在下部，最終輸出臂示出了振蕩信號(hào)，其剛好是輸入脈沖頻率的三次諧波。
圖10為具有周期T＝125.7的高斯脈沖序列的性質(zhì)，其被用于諧振器的輸入。
圖11為對(duì)在圖10中定義的脈沖的系統(tǒng)響應(yīng)。
圖12為具有周期T＝100的高斯脈沖序列的性質(zhì)，其被用于諧振器的輸入。
圖13為對(duì)在圖12中定義的脈沖的系統(tǒng)響應(yīng)。
圖14為用于諧振器輸入的隨機(jī)數(shù)據(jù)的脈沖串。
圖15為對(duì)在圖14中定義的脈沖的系統(tǒng)響應(yīng)。
圖16為根據(jù)本發(fā)明在諧振器裝置前后使用偏振控制器的設(shè)備的實(shí)施例。
圖17為具有參數(shù)值r＝0.99和θ＝75°的系統(tǒng)，其受支配于雙折射率的改變。這個(gè)系統(tǒng)用階躍函數(shù)激勵(lì)。來自臂1的該系統(tǒng)強(qiáng)度輸出Bout1被在三個(gè)不同的相移值上表示，即，0＝0，1＝10°和2＝20°。
圖18為根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的小型化實(shí)施例。
圖19為根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施例，在電路構(gòu)成前部具有第一偏振射束分裂器，繼其之后是兩個(gè)分離的諧振器，兩個(gè)分離的諧振器的輸出更進(jìn)一步與再一個(gè)偏振射束分裂器相結(jié)合。
圖20為根據(jù)本發(fā)明基于使用微型的球形諧振器的設(shè)備的實(shí)施例。
圖21為根據(jù)本發(fā)明基于使用光子帶隙構(gòu)造的設(shè)備的實(shí)施例。
發(fā)明詳述在下文中，本發(fā)明參照雙折射諧振器裝置被主要地描述，其中由于雙折射，在單個(gè)物理空腔諧振器內(nèi)形成匹配和不匹配諧振器。然而，本發(fā)明不被限制在上述的實(shí)施例，本發(fā)明也可以使用單獨(dú)的匹配和不匹配的諧振器實(shí)現(xiàn)。稍后在圖19中給出這樣一個(gè)實(shí)施例的例子。
在圖1，16，19和20中，偏振軸用使用實(shí)和虛線的″交叉″標(biāo)記描述。
同樣從現(xiàn)有技術(shù)知道，光諧振器相當(dāng)于單極復(fù)合濾波器。通常在光，數(shù)字電子等等領(lǐng)域工作的復(fù)合單極諧振器能夠?qū)⒓儗?shí)數(shù)輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為復(fù)數(shù)輸入信號(hào)。只有當(dāng)激勵(lì)的波長(zhǎng)與諧振器匹配時(shí)，它才具有沒有虛部的低通濾波功能，因此它可以直接地用于信號(hào)處理目的。替代地，如果數(shù)據(jù)的波長(zhǎng)和傳輸速率都匹配，那么它作為帶通濾波器。然而，當(dāng)激勵(lì)的波長(zhǎng)與諧振器不匹配時(shí)，它始終相當(dāng)于復(fù)合帶通濾波器。雖然實(shí)部與虛部都單獨(dú)地通過具有等同增益的信號(hào)頻譜的窄頻帶，但它們?cè)谙辔簧舷嗖瞀?2。雖然光輸出始終作為振幅的平方(即強(qiáng)度)被測(cè)量，并且由于在信號(hào)的實(shí)部與虛部之間的二次方相移，但輸出變平并且諧振器不能直接地作為帶通濾波器使用(在后面將用圖表示出這一點(diǎn))。
如果可以相互分離實(shí)部與虛部，或抑制它們中之一，則該諧振器帶通特性在波長(zhǎng)失配的情況下也可以被有效地利用。當(dāng)前的發(fā)明提供了一種新穎的和有創(chuàng)造性的方法來完成這個(gè)。
本發(fā)明的關(guān)鍵在于考慮使用光學(xué)復(fù)合單極諧振器的潛在帶通濾波性能的新穎方法，其方式為1)用輸入信號(hào)的至少一部分激勵(lì)光諧振器裝置，該光諧振器裝置包括兩個(gè)以這樣的方式安排的大致地并聯(lián)和獨(dú)立的復(fù)合單極諧振器，即，所述一個(gè)諧振器是匹配的，另一個(gè)諧振器與輸入信號(hào)不匹配，和2)根據(jù)偏振進(jìn)一步使至少一個(gè)光學(xué)輸出信號(hào)與所述光諧振器裝置的輸出分離，使得所述光諧振器裝置的所述匹配和不匹配諧振器都有助于所述輸出信號(hào)的形成。
如同在后面將示出的，這樣一個(gè)設(shè)備，舉例來說可以通過使用雙折射諧振器結(jié)合偏振射束分裂器實(shí)現(xiàn)，將能放大不匹配的光場(chǎng)的實(shí)部并且抑制其虛部。因此，上述的諧振器-偏振器電路構(gòu)成的輸出高度地取決于復(fù)合單極諧振器濾波性質(zhì)。
圖1示意地描述了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其將雙折射光諧振器OR與偏振射束分裂器PBS組合，以便將在所述系統(tǒng)中輸入的光束Bin分成為兩個(gè)分離的光臂Bout1，Bout2。這個(gè)基本電路構(gòu)成可以以各種不同的方式，如同將在后面示出的方式實(shí)現(xiàn)。
在下文中首先詳述光諧振器的某些基本原理。給出復(fù)合單極諧振器的實(shí)和虛部傳遞函數(shù)并且給出諧振器的強(qiáng)度輸出。特別是，該諧振器OR的雙折射率的結(jié)果和在諧振器輸出端引入偏振射束分裂器的作用被解釋。最后，選擇的根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的例子，和使用的各種光激勵(lì)方式連同某些應(yīng)用被給出。
光諧振器和相量在光諧振器之內(nèi)的電場(chǎng)的振幅和相位可以用圖2中描述的相量給出。在t＝0時(shí)，電場(chǎng)Ein(0)被引入諧振器。在一個(gè)來回之后，電場(chǎng)振幅以因數(shù)r∈
被降低并且經(jīng)歷了相移(在下文相移被理解為2π的模)。另外，新的場(chǎng)分量被增加，給出總電場(chǎng)E(1)＝reiEin(0)+Ein(1)。在n個(gè)來回之后，腔內(nèi)電場(chǎng)變成 其中n＝t/trt是來回?cái)?shù)目，并且trt是單個(gè)來回的持續(xù)時(shí)間。
光諧振器，作為單極復(fù)合濾波器，在出現(xiàn)相位失配的情況下將會(huì)在諧振器之內(nèi)產(chǎn)生復(fù)合電場(chǎng)。圖3和4分別描述了當(dāng)相位失配為＝0°和＝10°時(shí)在恒定地注入任意的諧振器(r＝0.99)中的情況下的能量形成。
當(dāng)相位是匹配(＝0)的時(shí)候，在諧振器內(nèi)開始積聚能量，并且純電場(chǎng)沒有虛部?，F(xiàn)在諧振器起低通濾波器的作用，并且具有用于光強(qiáng)的時(shí)間常數(shù)τ＝l/(-cInr)，其中c是介質(zhì)內(nèi)部的光速，l是法布里—珀羅諧振器的一次通過長(zhǎng)度，并且r是諧振器內(nèi)部的光強(qiáng)的一次通過損耗因數(shù)。
當(dāng)相位不匹配的時(shí)候，電場(chǎng)變成復(fù)合的并且相量呈現(xiàn)為收斂的螺旋環(huán)形。如同在圖4中看見且從現(xiàn)有技術(shù)所公知的，因果信號(hào)的實(shí)和虛部經(jīng)由希耳伯特變換關(guān)聯(lián)。
該諧振器的脈沖響應(yīng)是h(n)＝(rei)nu(n) (2)其中u(n)是由于該響應(yīng)的因果性質(zhì)的階躍函數(shù)(亥維賽函數(shù))。實(shí)部與虛部的脈沖響應(yīng)的傅里葉變換給出傳遞函數(shù) 和 其中ω＝2πf＝2π/n是以rad/n為單位表示的角頻率。對(duì)于在r＝0.999時(shí)＝0.1和＝0的傳遞函數(shù)在圖5中說明。該光諧振器在相位失配的帶通濾波性質(zhì)和在相位匹配的低通性質(zhì)是顯然的。通過增加空腔諧振器精細(xì)度，即r→1，濾波器變得越來越有選擇性。
現(xiàn)在示出諧振器在對(duì)于周期性輸入的時(shí)域的濾波性質(zhì)。如圖6所示讓我們假定具有周期T＝188.5的脈沖序列。該信號(hào)的頻率分解顯示它在1/30 rad n-1具有基本角頻率，它的二次諧波被抑制，并且它在0.1 rad n-1具有三次諧波。當(dāng)上述信號(hào)被送入具有相位失配＝0.1并且r＝0.999的諧振器時(shí)，我們可以料想該信號(hào)的實(shí)部與虛部反映這個(gè)三次諧波分量，同時(shí)全部其它頻率分量被很好地抑制。這一點(diǎn)從圖7上部看變得明顯。因?yàn)樵撜穹鶐缀跏窍嗤模⑶蚁辔辉谠撔盘?hào)的實(shí)部與虛部之間二次移相，該復(fù)數(shù)信號(hào)的模大致保持常數(shù)。在相量表示中，該矢量將剛好畫出一個(gè)具有接近常數(shù)的半徑的圓。從而如圖7的下半部分所示，強(qiáng)度輸出I∝EE*變平。很明顯，上述諧振器在波長(zhǎng)失配時(shí)幾乎不可用作為帶通濾波器。然而，如果該信號(hào)的實(shí)或者虛部可以被抑制，情況將改變。
光諧振器雙折射和偏振射束分裂器當(dāng)光諧振器OR被雙折射時(shí)，因?yàn)榇怪逼穹至慷谥C振器內(nèi)的光程長(zhǎng)是不均勻的。當(dāng)這類諧振器與偏振射束分裂器PBS結(jié)合，并且循環(huán)電場(chǎng)具有相位匹配和非相位匹配分量時(shí)，該電場(chǎng)分量的虛部可以被抑制。換句話說，根據(jù)本發(fā)明，強(qiáng)烈地依賴于不匹配的諧振器的電場(chǎng)實(shí)部產(chǎn)生系統(tǒng)輸出，并且上述系統(tǒng)相當(dāng)于光信號(hào)帶通濾波器。
讓我們定義相位匹配的諧振器的x軸和非相位匹配的y軸，不匹配的數(shù)值用表示。內(nèi)腔電場(chǎng)是Ex(n)＝rEx(n-1)+Ein，x(n)(5)和Ev(n)＝reiEv(n-1)+Ein，y(n)(6)如圖8所示，我們假定入射的電場(chǎng)相對(duì)于諧振器OR的雙折射的軸具有角度α，并且偏振射束分裂器PBS根據(jù)角度θ劃分輸出的電場(chǎng)。該偏振射束分裂器PBS輸出Bout1和Bout2，其在下面方程中被簡(jiǎn)單地標(biāo)記為光臂1和2。這一點(diǎn)對(duì)于偏振射束分裂器特別地適用，但是應(yīng)該注意，本發(fā)明不局限于使用偏振射束分裂器，任何適合的偏振分離或選擇裝置都可以被使用?？梢员砻髌裆涫至哑鱌BS的輸出強(qiáng)度是，I1I2=cos2θsin2θsin2θ2sin2θcos2θ-sin2θ2IxIyIb,---(7)]]>其中Ix=ExEx*,Iy=EyEy*,]]>并且Ib=ExEy*+Ex*Ey=2ExReEy.]]>如同給出的，當(dāng)場(chǎng)Ex與諧振器匹配時(shí)，振蕩或差拍振蕩項(xiàng)Ib獨(dú)立于虛部電場(chǎng)Im Ey。
為了示出該效果，與上述的情況相同的脈沖激勵(lì)被用于諧振器，其中x軸是匹配的(＝0)，y軸是非相位匹配(＝0.1)，反射率是r＝0.999，輸入偏振的角度是α＝45°并且偏振射束分裂器PBS的角度是θ＝45°。在圖9的上部，強(qiáng)度分量Ix，Iy，Ib相對(duì)于激勵(lì)Ein的單個(gè)周期被描繪。振蕩項(xiàng)清楚地反映出電場(chǎng)沒有虛部，并且電場(chǎng)的實(shí)部通過Ex被放大。在圖9的下半部分，終端輸出臂示出了振蕩信號(hào)，其剛好是輸入脈沖頻率的三次諧波。
可以證明該操作也可以用于其它類型的信號(hào)。如同圖10中描述的，具有周期T＝125.7的高斯脈沖序列被送入與先前使用的諧振器相同的諧振器。該頻率分解的二次諧波正好在諧振器的諧振頻率上，并且因此我們可以料到這個(gè)二次諧波分量將通過該濾波器。這正好是如同圖11描述的發(fā)生的情況。如果相同的脈沖序列周期稍微改變(T＝100)，并且從而沒有頻率分量在諧振頻率上，則其被送入先前介紹的諧振器，該濾波器輸出基本上是平的。對(duì)于這個(gè)作用，參見圖12和13，其中所述作用對(duì)于所屬技術(shù)領(lǐng)域的任何專業(yè)人員變得顯而易見。
應(yīng)用，全光多波長(zhǎng)時(shí)鐘恢復(fù)與本發(fā)明有關(guān)系的應(yīng)用可以在全光時(shí)鐘恢復(fù)中找到。當(dāng)與通過利用法布里—珀羅諧振器完成全光時(shí)鐘恢復(fù)的現(xiàn)有技術(shù)解決方案相比時(shí)，本發(fā)明的方案由于它具有在多波長(zhǎng)時(shí)同時(shí)操作的能力而出眾。如圖14所示，具有時(shí)鐘周期T＝62.8的數(shù)據(jù)脈沖串(隨機(jī)斷開的比特的一半)被送入諧振器OR。諧振器OR的輸出在圖15中描述。為清楚起見僅僅臂1(Bout1)被繪制。這個(gè)例子非常好地說明了本發(fā)明系統(tǒng)的性質(zhì)。它有選擇地過濾與不匹配的偏振元件的諧振頻率匹配的角頻率，并且除此之外，它根據(jù)諧振器精細(xì)度保持操作一段時(shí)間。光諧振器可以認(rèn)為是一種瞬時(shí)的能量存儲(chǔ)。現(xiàn)在它存儲(chǔ)并且保持它對(duì)某一時(shí)間所獲得的振蕩。
在下文中給出在幾種波長(zhǎng)時(shí)同時(shí)完成濾波的計(jì)算例子。
我們將假定一組在λ＝1550nm波長(zhǎng)范圍操作的DWDM信道(Δv＝100GHz)。在每個(gè)信道的數(shù)據(jù)傳輸速率是f＝40GHz。諧振器介質(zhì)具有折射率n＝1.5。在下文我們將確定所需的法布里—珀羅諧振器長(zhǎng)度l，雙折射率Δn，和系統(tǒng)在多波長(zhǎng)時(shí)同時(shí)操作的一次通過強(qiáng)度損耗因數(shù)r。
諧振器x模式被設(shè)置為與DWDM系統(tǒng)的信道間距重合，即，Δv＝c/(2nl)，其給出了諧振器長(zhǎng)度l＝1mm。如同本領(lǐng)域的技術(shù)人員了解的，當(dāng)長(zhǎng)度是l的整數(shù)倍數(shù)時(shí)，DWDM信道也是與諧振器模式匹配的。
被濾波的頻率取決于x和y模式折射率的差值，f=cΔnλn,---(8)]]>其確定了所需的雙折射率在λ＝1550.00nm時(shí)是Δn＝3.1·10-4。
如同方程8給出的，被濾波的頻率取決于光的波長(zhǎng)。當(dāng)不同的信道具有稍有不同的波長(zhǎng)時(shí)，被濾波的頻率也改變。被濾波的信號(hào)頻率中的差值可以用波長(zhǎng)變化的函數(shù)表示df=-cΔnλ2ndλ---(9)]]>
信道間距可以用波長(zhǎng)dλ＝-λ2dv/c＝-0.8nm表示，根據(jù)下文的表1其轉(zhuǎn)化為濾波頻率的偏移。
法布里—珀羅諧振器的通帶被表示為δv=|lnr|c2πnl---(10)]]>該濾波器對(duì)于那些DWDM信道操作，其中濾波頻率f偏移保持在諧振器的通帶的內(nèi)部。當(dāng)df＜0.5δv時(shí)發(fā)生上面這個(gè)。
表1對(duì)于各種損耗因數(shù)r，可能同時(shí)被處理的信道的通帶和數(shù)目在下面表2中給出。
表2可以了解到，損耗因數(shù)(較高鏡面反射率)越低，諧振器能處理越小數(shù)量的信道。高損耗因數(shù)(低鏡面反射率)給出了大量要處理的信道，但是對(duì)于恢復(fù)具有較低的性能(諧振器的能量?jī)?chǔ)存是有損失的)。在被處理的信道數(shù)目和恢復(fù)時(shí)鐘信號(hào)的性能之間必須做出權(quán)衡。
該情況可以通過適當(dāng)?shù)乜刂齐p折射率的波長(zhǎng)相關(guān)性Δn(λ)來補(bǔ)償。
如同在圖16中示意地描述的，一個(gè)可能的電路構(gòu)成包括第一偏振控制器PC1，具有光纖扭曲能力的法布里—珀羅型光纖光諧振器OR，第二偏振控制器PC2，和偏振射束分裂器PBS。
第一偏振控制器PC1設(shè)置入射光的偏振狀態(tài)，使得偏振角(方位角)不同于諧振器OR的雙折射軸。如果它們完全地重合，則在匹配或者不匹配諧振器模式下當(dāng)全部能量被引導(dǎo)時(shí)，在輸出端可以觀察到?jīng)]有振蕩。
在這個(gè)實(shí)施例中，光纖光諧振器OR通過覆蓋劈開的或磨光的具有高反射率介質(zhì)膜的光纖端構(gòu)成。纖維長(zhǎng)度被選擇使得自由光譜區(qū)(FSR)與入射光的信道間隔匹配。為了保持與入射光的信道匹配的x模式光程長(zhǎng)，調(diào)節(jié)諧振器的光程長(zhǎng)。在本發(fā)明的范圍中，上述的匹配被簡(jiǎn)單地稱為鎖模，并且除光纖諧振器以外，它也適用于其它類型的諧振器。代之以，或除校準(zhǔn)諧振器的長(zhǎng)度以外，鎖模也可以通過調(diào)整入射光的波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)。該諧振器具有更合意地低內(nèi)部損耗，并且具有高反射率介質(zhì)鏡。雙折射率，并且因此不匹配的角頻率，通過扭曲組成諧振器的光纖被校準(zhǔn)。不匹配角頻率的數(shù)量應(yīng)該與輸入數(shù)據(jù)的角頻率相等。
第二偏振控制器PC2設(shè)置諧振器OR輸出的偏振狀態(tài)，使得偏振射束分裂器PBS在兩個(gè)輸出臂Bout1，Bout2之間適當(dāng)?shù)胤峙湫盘?hào)。
如果處理的信號(hào)具有多個(gè)波長(zhǎng)(信道)，則每個(gè)信道將具有與從信道到信道的角度不匹配程度相匹配的數(shù)據(jù)頻率。
相位可以不同。以后可能想將信道彼此分離，但是這個(gè)思考和涉及的技術(shù)超出本發(fā)明的范圍。
在下文中，已經(jīng)列出了對(duì)于執(zhí)行本發(fā)明的電路構(gòu)成的不同部分的某些改變和備選方案。這些適用于已經(jīng)說明的時(shí)鐘恢復(fù)應(yīng)用，但是對(duì)在這個(gè)文本中描述的其它應(yīng)用和光電路構(gòu)成加以必要的變更也是合適的。更進(jìn)一步地，不應(yīng)該認(rèn)為本發(fā)明甚至限于這些改變和備選方案，但是本發(fā)明應(yīng)該僅僅限于通過至此附加的權(quán)利要求的范圍表示的方式。
諧振器OR不需要是法布里—珀羅型，但是舉例來說，它也可以光纖環(huán)諧振器(最好優(yōu)先地具有弱的輸入與輸出耦合性)。它也可以是微環(huán)形，球形，環(huán)形線或光子帶隙諧振器。在上述″非法布里—珀羅″環(huán)路或環(huán)形諧振器中，光學(xué)介質(zhì)被安排形成至少部分密閉的光環(huán)，其中沒有許多反向和前向反射，光基本上地僅僅在一個(gè)公共的方向傳播。
諧振器OR的諧振腔介質(zhì)可以包括普通的單模光纖或偏振保持光纖。然而，也可以完全沒有任何光纖元件來建造電路構(gòu)成。所需的光功能可以用自由空間光學(xué)或集成光學(xué)實(shí)現(xiàn)。因此，舉例來說，諧振器OR可以是鍍層的介質(zhì)桿，一對(duì)自由空間介質(zhì)鏡甚至是半導(dǎo)體設(shè)備。諧振腔介質(zhì)可以只不過是空氣或其它透明氣體或液體，以代替其它光學(xué)上透明的電介質(zhì)或半導(dǎo)體材料。應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明不僅僅限于可見光波長(zhǎng)，它能被廣泛地用于任何比可見光波長(zhǎng)短的或長(zhǎng)的光波長(zhǎng)。對(duì)于所屬技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員來說，要求輸入光的某些相干性也是顯而易見的。
舉例來說，諧振器OR的″鏡″可以是電介質(zhì)疊層鏡，金屬鏡，光纖環(huán)路鏡，光纖耦合器(實(shí)際上不是鏡，但是具有弱效率的輸入端口)或不同類型的波導(dǎo)耦合器。更進(jìn)一步地，所述鏡子對(duì)于x和y方向可以具有不同的反射率。一般地要求高反射率的鏡子。
光不必經(jīng)由上述的鏡子耦合到諧振器OR中，而是迅衰耦合，或任何其它在現(xiàn)有技術(shù)中知道的光耦合方法也可以被使用。舉例來說，輸入耦合可以用安排在平面型波導(dǎo)中的棱鏡實(shí)現(xiàn)。
諧振器OR中的雙折射率不僅可以用扭曲校準(zhǔn)，而且可以用壓力，張力，彎曲，或諧振腔介質(zhì)的其它結(jié)構(gòu)變形校準(zhǔn)。依據(jù)諧振腔的介質(zhì)/材料，溫度和電光效應(yīng)也可以用來影響諧振器的雙折射。舉例來說，如果諧振腔介質(zhì)是氣體或真空，那么諧振器的雙折射可以通過端面鏡或相應(yīng)的陰模成形反射鏡的變形改變。
如同已經(jīng)提到的，諧振器裝置不需要基于雙折射諧振腔，而是代之以可以由兩個(gè)物理上分離的諧振器組成，一個(gè)與入射光匹配，并且另一個(gè)與入射光不匹配。入射光的偏振態(tài)要求使得這兩個(gè)諧振器參與在偏振分離裝置之后得到的最終輸出信號(hào)的形成。
如同圖16中示意地所示，如果入射光的偏振已經(jīng)適合于諧振器OR，并且偏振射束分裂器PBS的選擇角度是正確的或它可以被校準(zhǔn)，則在諧振器OR前后的偏振控制器PC1，PC2可以是根本不需要的。
偏振分離裝置可以是光束分裂器PBS或任何光學(xué)元件或在現(xiàn)有技術(shù)中知道的一組元件，其從輸入光選擇或分離至少一個(gè)偏振分量。甚至把光的偏振分量分到不同的光臂也不是必需的，而是在分離過程期間，這些分量中的一個(gè)可以被吸收，或否則被轉(zhuǎn)出?？赡艿脑O(shè)備包括，但不局限于以下沃拉斯頓棱鏡，格蘭-傅科偏振器，尼科耳棱鏡，洛匈棱鏡，介質(zhì)膜偏振器，金屬線柵偏振器，聚合物基薄膜偏振器，單極化模式發(fā)射光纖，光子晶體極化分離器。偏振分離裝置不必包括在單獨(dú)的光學(xué)元件內(nèi)，但舉例來說，它/它們可以直接集成在諧振器裝置的輸出端上。
如果當(dāng)諧振器OR的雙折射是隨波長(zhǎng)而定的時(shí)候，那么提取的頻率可以從輸入信道到信道變化，即數(shù)據(jù)速率對(duì)于輸入信道1是xx GHz，對(duì)于信道2是yyGHz等等。
該鎖模可以是有源或無源的。舉例來說，如果光源在諧振器OR的鄰近，從諧振器OR向外漏出的光可以用來將一些光饋送返回到相干光源(一般為激光)。然而，對(duì)于電路構(gòu)成的正確操作，一般要求用入射光/光源基本上鎖模諧振器OR。
根據(jù)本發(fā)明，該系統(tǒng)的激勵(lì)可能是由于入射光強(qiáng)度的改變，它的偏振的改變，諧振器長(zhǎng)度的改變(使得x軸也變得非相位匹配)，或諧振器介質(zhì)折光指數(shù)的改變。激勵(lì)可以通過光源，外調(diào)制器(調(diào)制光強(qiáng)度或偏振)，或諧振器的輸入端口的耦合強(qiáng)度產(chǎn)生。并且輸入端口耦合強(qiáng)度可以被調(diào)制。激勵(lì)形式可以是周期性的方波脈沖序列，高斯脈沖，孤波(雙曲正割)，或非周期性的數(shù)據(jù)流。也可以使用其它類型的輸入信號(hào)。因此，激勵(lì)可能是由于入射光本身的性質(zhì)，或激勵(lì)可能也伴隨有諧振器裝置性質(zhì)的改變。
應(yīng)用，信號(hào)頻率分量分析當(dāng)裝備有至少一個(gè)光學(xué)傳感器(光電二極管)和讀取傳感器輸出的裝置時(shí)，在圖16中示意地描述的電路構(gòu)成可以用于輸入信號(hào)RF分量分析。更可取地，光電二極管或其它類型的快速光學(xué)傳感器被安排用于檢測(cè)至少一個(gè)光信號(hào)Bout1和/或Bout2的輸出。諧振器OR的雙折射率被掃描(比如通過扭曲)，使得光頻相位失配逐步地從0到π。當(dāng)每個(gè)不匹配的光頻與信號(hào)的某些射頻對(duì)應(yīng)時(shí)，輸出信號(hào)Bout1，Bout2振幅在掃描期間被讀取。因此可以獲得有關(guān)輸入信號(hào)Bin的信號(hào)頻率的信息。在這個(gè)配置中，對(duì)于對(duì)光信號(hào)質(zhì)量的檢查，使用單極復(fù)合諧振器頻率選擇性。
應(yīng)用，高次諧波信號(hào)產(chǎn)生當(dāng)更進(jìn)一步地裝備有合適的光學(xué)光源時(shí)，上述情況解釋的電路構(gòu)成(圖16)可以用于光微波產(chǎn)生。如同早先在本申請(qǐng)中已經(jīng)解釋和說明的那樣，如果輸入信號(hào)包括高次諧波分量，像方波脈沖序列的一些奇次諧波，則比如方波脈沖序列的高次諧波可以被提取。
應(yīng)用，雙折射的測(cè)量根據(jù)本發(fā)明，諧振系統(tǒng)的濾波性質(zhì)取決于光諧振器OR中的雙折射率。這個(gè)性質(zhì)可以用下列方式用于輕微雙折射的測(cè)量。
當(dāng)系統(tǒng)被包括多范圍的頻率或連續(xù)頻率的光信號(hào)Bin激勵(lì)時(shí)，濾波頻率的改變可以根據(jù)頻率輸出振蕩決定。舉例來說具有連續(xù)頻率的信號(hào)的一個(gè)例子是階躍函數(shù)，具有許多頻率的信號(hào)例如是周期性的sinc信號(hào)。
具有參數(shù)值r＝0.99和θ＝75°的系統(tǒng)常遭受雙折射的改變。這個(gè)系統(tǒng)被輸入的階躍函數(shù)激勵(lì)。來自臂1的該系統(tǒng)強(qiáng)度輸出Bout1被在三個(gè)不同的相移值上表示，即，0＝0，1＝10°和2＝20°。如同給出的，振蕩頻率取決于雙折射的改變。當(dāng)激勵(lì)連續(xù)無變化時(shí)振蕩將減弱。
如果我們知道被研究的光學(xué)系統(tǒng)的初始狀態(tài)，即它的雙折射，則振蕩頻率的改變指示雙折射的改變。在振蕩隨時(shí)間減弱時(shí)，激勵(lì)將以某時(shí)間間隔重復(fù)。
一種測(cè)量雙折射的供選擇的方法是用周期信號(hào)激勵(lì)系統(tǒng)，周期信號(hào)的基頻，或它的一些諧波，與諧振系統(tǒng)的濾波頻率相符合。激勵(lì)頻率通過使用比如，壓控振蕩器主動(dòng)地跟蹤濾光鏡透射率最大值。如果濾波器輸出振幅降低了，則激勵(lì)頻率被校準(zhǔn)，這樣使得輸出振幅再次達(dá)到它的最大值。因此，激勵(lì)頻率指示光學(xué)系統(tǒng)的雙折射。
應(yīng)用，小型化實(shí)施例本發(fā)明也可以如同在圖18中示意地描述的小型化光學(xué)裝置那樣被實(shí)現(xiàn)。光諧振器OR可以如同小型化的法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)件(只有幾毫米尺寸)被實(shí)現(xiàn)，其光學(xué)末端都鍍有電介質(zhì)反射膜。偏振選擇單元PBS是微型尺寸的偏振射束分裂器或聚合物膜偏振器。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，PBS可以是連接或正好直接集成在光諧振器OR之后。在圖18中，僅僅使用了PBS的一個(gè)光學(xué)臂，并且有用光用半導(dǎo)體光放大器SOA放大然后被送往輸出端。輸入與輸出端當(dāng)然可以包括額外的光學(xué)元件，象用于聚焦的透鏡或用于光傳輸?shù)牟▽?dǎo)。用一個(gè)或多個(gè)熱電冷卻器TEC1調(diào)節(jié)光諧振器OR的溫度，熱電冷卻器TEC1將光諧振器OR的溫度穩(wěn)定到期待值。必須保持諧振器傳輸模式穩(wěn)定和用入射光的波長(zhǎng)鎖模光諧振器OR。該設(shè)備包封P可以更進(jìn)一步包括熱電冷卻器或溫度調(diào)節(jié)器，雖然它們沒有在圖18中描述。光諧振器OR的雙折射實(shí)際上可以用比如兩個(gè)或更多個(gè)熱電冷卻器控制。當(dāng)兩個(gè)或更多個(gè)溫度調(diào)節(jié)器被連接到光諧振器OR時(shí)，它們可用于產(chǎn)生溫度梯度，其在光諧振器OR上引起雙折射。通過控制溫差和平均溫度，可以同時(shí)校準(zhǔn)光諧振器OR的雙折射和鎖模性質(zhì)。替代地，一對(duì)電極(其電場(chǎng)引起并控制雙折射的數(shù)值)也可以用于雙折射率控制。
其它應(yīng)用和更進(jìn)一步的改變本發(fā)明可以用于與全光濾波相關(guān)的品種繁多的應(yīng)用。
然而由于自動(dòng)回歸性質(zhì)，即濾波器的″記憶″，濾波不適用于非常快速地改變。對(duì)于某些應(yīng)用，這個(gè)可以是想要的特征而不是限制。
必須再次強(qiáng)調(diào)，當(dāng)根據(jù)幾個(gè)選擇的實(shí)施例示出并描述本發(fā)明時(shí)，很清楚這些實(shí)施例只是例子，而且所屬技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員可以利用不同于那些在這里具體公開的內(nèi)容的技術(shù)細(xì)節(jié)構(gòu)造其它實(shí)施例，同時(shí)它們?nèi)匀皇窃诒景l(fā)明的精神和范圍內(nèi)。因此可以理解，在諧振器裝置、偏振選擇元件和從所述元件耦合輸出及輸入光的有關(guān)光學(xué)元件的光學(xué)設(shè)計(jì)中，以及在它們的相互組織和操作中，各種省略和替換和改變可以由本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的精神的條件下做出。
舉例來說，根據(jù)本發(fā)明，在電路構(gòu)成的開始也可以安排第一偏振射束分裂器PBS1，然后安排兩個(gè)諧振器OR1和OR2(一個(gè)匹配另一個(gè)不匹配)，兩個(gè)諧振器的輸出端進(jìn)一步與再一個(gè)偏振射束分裂器PBS2相結(jié)合。這個(gè)實(shí)施例示意地在圖19中示出。光束分離器PBS1和PBS2的偏振軸用實(shí)線描繪。PBS1的偏振軸，其確定整個(gè)系統(tǒng)的原理偏振軸，在系統(tǒng)的其它部分中用虛線說明。元件M1-M3是鏡子。在這里，本諧振器裝置不是包括單個(gè)雙折射諧振器裝置，而是包括兩個(gè)物理上分離的專用諧振器OR1和OR2。
根據(jù)本發(fā)明，用于從事傳輸?shù)碾娐窐?gòu)成已經(jīng)在上述例子示出。然而，對(duì)于所屬技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員來說，在反射中同樣操作的實(shí)施例是可能的。因此，諧振器裝置OR可以以在諧振器中經(jīng)由端口(一般為鏡子)輸入的光從相同的端口輸出的方式實(shí)現(xiàn)。上述舉例中，諧振器安排有用于輸入與輸出的端口。
作為根據(jù)本發(fā)明最佳化光學(xué)電路構(gòu)成性能的通用方法，可以相對(duì)于諧振器裝置的偏振軸校準(zhǔn)入射光的線偏振的角度，使得輸出端的振蕩被最佳化。同樣地，為了相同的目的，在諧振器裝置之后的偏振分離單元的角度可以被校準(zhǔn)。
光放大光學(xué)單元或光放大裝置可以安排在諧振器裝置的前面，在它之后或在它內(nèi)部。更可取地，這樣一個(gè)單元被安排在諧振器和偏振分離裝置之間。舉例來說，適當(dāng)?shù)墓夥糯髥卧?，有源光纖及其他有源波導(dǎo)，它們一般基于使用稀土元素?fù)诫s的材料。如圖18所示，再一種可能性是使用各種半導(dǎo)體光放大器(SOA)設(shè)備。圖20示意地描述了根據(jù)本發(fā)明基于使用微型的球形諧振器的設(shè)備的又一個(gè)可能的實(shí)施例。波導(dǎo)被安排為將入射光的Bin耦合到諧振器OR中，并且再一個(gè)波導(dǎo)將從諧振器中出來的光耦合到偏振光束分離器PBS。
圖21描繪了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備是怎樣使用光子帶隙構(gòu)造被制造的。更普通地講，該設(shè)備可以通過使用光散射周期性的微觀結(jié)構(gòu)被制造。上述的設(shè)備可以構(gòu)造為數(shù)十微米的最小尺寸。固態(tài)的襯底介質(zhì)(類似玻璃，硅，或適合的聚合物)可以充當(dāng)周期性的微觀結(jié)構(gòu)的基座?？梢匝刂⒂^結(jié)構(gòu)的缺少的排引導(dǎo)入射光Bin?？梢允褂脙蓚€(gè)或更多個(gè)微觀結(jié)構(gòu)形成光諧振器OR，或光諧振器OR可以形成環(huán)形形狀，并且向外耦合的光可以被引到光子晶體偏振射束分裂器PBS。圖21僅僅是說明性的，并且微觀結(jié)構(gòu)的形狀，尺寸，節(jié)距，縱橫比，等等取決于使用的波長(zhǎng)和光學(xué)設(shè)計(jì)。
權(quán)利要求
1.一種光輸入信號(hào)的光信號(hào)處理方法，其中所述輸入信號(hào)的處理包括至少以下步驟-用所述輸入信號(hào)的至少一部分激勵(lì)光諧振器裝置，該光諧振器裝置包括至少兩個(gè)大致上并聯(lián)且獨(dú)立的復(fù)合單極諧振器，其中該復(fù)合單極諧振器被以這樣的方式安排，使得第一個(gè)所述諧振器與輸入信號(hào)的波長(zhǎng)匹配并且第二個(gè)所述諧振器與該輸入信號(hào)的波長(zhǎng)不匹配，和-以偏振為基礎(chǔ)從所述光諧振器裝置的輸出進(jìn)一步分離至少一個(gè)光輸出信號(hào)，使得所述光諧振器裝置的所述第一和第二諧振器都有助于形成所述線性極化輸出信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中與所述第二諧振器相應(yīng)的不匹配電場(chǎng)的虛部被抑制。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中光輸入信號(hào)基本上是相干的和與光諧振器裝置鎖模的。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述諧振器裝置基本上是單個(gè)諧振腔，其中所述獨(dú)立的第一和第二諧振器在所述單腔內(nèi)基于所述單腔的雙折射形成為內(nèi)腔諧振器。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方法被用于從較低頻率的光輸入信號(hào)產(chǎn)生較高頻率的光學(xué)輸出信號(hào)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方法被用于全光時(shí)鐘恢復(fù)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方法被用于分析光輸入信號(hào)的信號(hào)頻率分量。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述方法被用于產(chǎn)生在微波或更高的頻率范圍內(nèi)的輸出信號(hào)。
9.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述方法被用于測(cè)量所述光諧振器裝置的雙折射。
10.一種用于光輸入信號(hào)的光信號(hào)處理光學(xué)設(shè)備，其中用于處理所述輸入信號(hào)的設(shè)備包括至少-用所述輸入信號(hào)的至少一部分激勵(lì)的光諧振器裝置，該光諧振器裝置包括至少兩個(gè)大致上并聯(lián)且獨(dú)立的復(fù)合單極諧振器，其中該復(fù)合單極諧振器被以這樣的方式安排，使得第一個(gè)所述諧振器與輸入信號(hào)的波長(zhǎng)匹配并且第二個(gè)所述諧振器與該輸入信號(hào)的波長(zhǎng)不匹配，和-偏振分離裝置，其從所述光諧振器裝置的輸出進(jìn)一步分離至少一個(gè)光輸出信號(hào)，使得所述光諧振器裝置的所述第一和第二光諧振器都有助于形成所述線性極化輸出信號(hào)。
11.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)設(shè)備，其中與所述第二諧振器相應(yīng)的不匹配電場(chǎng)的虛部被抑制。
12.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)設(shè)備，其中光輸入信號(hào)被安排成基本上是相干的和與光諧振器裝置鎖模的。
13.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述諧振器裝置基本上是單個(gè)諧振腔，其中所述獨(dú)立的第一和第二諧振器在所述單腔內(nèi)基于所述單腔的雙折射形成為內(nèi)腔諧振器。
14.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述光諧振器裝置包括一個(gè)或多個(gè)法布里—珀羅型諧振器，其中這種單諧振器的光學(xué)介質(zhì)被安排在陰模成形反射裝置之間。
15.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述光諧振器裝置包括一個(gè)或多個(gè)環(huán)路或環(huán)形諧振器，其中這種單諧振器的光學(xué)介質(zhì)被安排形成至少部分閉合的光學(xué)圓形。
16.如權(quán)利要求14或15所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述光學(xué)介質(zhì)部分地或完全地由以下材料之一或它們的組合組成固體材料，液體材料，氣態(tài)材料或真空。
17.如權(quán)利要求16所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述固體材料是介電材料或半導(dǎo)體材料。
18.如權(quán)利要求14或15所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述光諧振器裝置包括至少一個(gè)光纖或波導(dǎo)諧振器。
19.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述偏振分離裝置基于使用一個(gè)或多個(gè)以下光學(xué)項(xiàng)目沃拉斯頓棱鏡，格蘭-傅科偏振器，尼科耳棱鏡，洛匈棱鏡，介質(zhì)膜偏振器，金屬線柵偏振器，基于聚合物的薄膜偏振器，單極化模式發(fā)射光纖或光子晶體極化分離器。
20.如權(quán)利要求19所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述偏振分離裝置是偏振射束分裂器或偏振波束選擇器。
21.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述設(shè)備進(jìn)一步包括用于在一個(gè)或多個(gè)以下位置中改變光的偏振態(tài)的裝置在進(jìn)入諧振器裝置之前，在諧振器裝置內(nèi)，在諧振器裝置之后但在偏振分離裝置之前，在偏振分離裝置內(nèi)，或在偏振分離裝置之后。
22.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述設(shè)備進(jìn)一步包括有源光放大裝置。
23.如權(quán)利要求22所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述有源光放大裝置包括半導(dǎo)體光放大器。
24.如權(quán)利要求22所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述有源光放大裝置包括稀土摻雜的波導(dǎo)。
25.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述設(shè)備部分地或完全地由小型化的光學(xué)元件制成。
26.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述設(shè)備部分地或完全地通過使用光散射周期性的微觀結(jié)構(gòu)制造。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種全光信號(hào)處理的方法和光學(xué)設(shè)備。它通過以下提供一種考慮使用光學(xué)復(fù)合單極諧振器的潛在帶通濾波性能的新穎方法，1)用輸入信號(hào)的至少一部分激勵(lì)光諧振器裝置，該光諧振器裝置包括兩個(gè)以這樣的方式安排的大致并聯(lián)和獨(dú)立的復(fù)合單極諧振器，使得所述一個(gè)諧振器與輸入信號(hào)是匹配的，另一個(gè)諧振器與輸入信號(hào)不匹配，和2)根據(jù)偏振使至少一個(gè)光學(xué)輸出信號(hào)與所述光諧振器裝置的輸出遠(yuǎn)遠(yuǎn)分離，使得所述匹配和不匹配諧振器都有助于所述輸出信號(hào)的形成。本發(fā)明可以用于，舉例來說，光信號(hào)分析，光學(xué)時(shí)鐘恢復(fù)，或用于由較低的頻率輸入信號(hào)產(chǎn)生較高的頻率輸出，例如象光微波的產(chǎn)生。
文檔編號(hào)H04B10/299GK1894872SQ200380110650
公開日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2003年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月7日
發(fā)明者T·馮萊爾伯 申請(qǐng)人:珀洛斯科技股份有限公司