專利名稱：多信道動態(tài)光學色散補償器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種應用于光纖通信領域中的光器件，具體涉及一種多信道動態(tài)光學色散補償器。
背景技術：
為了滿足人們對信息需求量的增長，光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率日益提高，色散已成為制約通信速率進一步提升的主要因素，而隨著可重構光分插復用器(Reconfigurable Optical Add-drop Multiplexer,簡稱 R0ADM)和光交叉互連設備(Optical Cross-connect，簡稱0XC)等動態(tài)光交換設備的大量應用，光纖通信正在由點到點傳輸系統(tǒng)向智能化動態(tài)全光網絡發(fā)展，光纖鏈路變得復雜化且動態(tài)變化，需要對DWDM光信號各信道中的光學色散進行獨立的和動態(tài)的補償。傳統(tǒng)的色散補償技術，例如色散補償光纖、光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating,簡稱 FBG)、Gires-Tournois 干涉儀(Gires-Tournois Interferometer,簡稱 GTI)，或者只能針對單個光波長進行色散補償，或者對DWDM光信號中所有信道產生相同的色散補償量，不能逐個信道產生不同的補償量。多信道動態(tài)色散補償技術，一般采用自由空間光學結構，先以色散分光元件將DWDM光信號按照波長進行空間分離，再用空間光調制器對每個信道內的光束進行相位調制，產生需要的色散補償量。色散分光元件可以采用反射式閃耀光柵、透射式相位光柵或者陣列波導光柵等，空間光調制器可采用硅基液晶芯片、微機電系統(tǒng) (Micro-Electro-Mechanical System,簡稱 MEMS)微鏡陣列等。采用自由空間光學結構的多信道動態(tài)光學色散補償器，一般先以一個光纖準直器將光纖中的DWDM光信號轉換為準直光束，進入自由空間光學系統(tǒng)進行后續(xù)處理，處理之后的光信號，最終也是被這個光纖準直器接收，重新進入光纖中傳輸。在這種自由空間光學結構中，光信號的輸入/輸出端口是重合的，為了將二者分離，需要在光纖準直器的前端接一個光學環(huán)形器。在色散補償器中接入光學環(huán)形器，既產生額外的插入損耗，又增加器件的體積和成本。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種多信道動態(tài)光學色散補償器，其可免去現(xiàn)有技術方案中采用的光學環(huán)形器，并具有損耗低、體積小和成本低的特點。本發(fā)明是采用以下的技術方案實現(xiàn)的一種多信道動態(tài)光學色散補償器，包括雙光纖準直器、屋脊棱鏡、偏振轉換組件、 棱鏡對、傅里葉透鏡、透射式相位光柵、反射鏡和硅基液晶芯片，透射式相位光柵和硅基液晶芯片分別位于傅里葉透鏡的前后焦面上，構成一個2f系統(tǒng)，雙光纖準直器的兩個尾纖分別用作多信道動態(tài)光學色散補償器的輸入端和輸出端，雙光纖準直器用于通過其輸入端接收DWDM光信號,并相對于光軸以一定角度將DWDM光信號輸出到屋脊棱鏡，屋脊棱鏡用于將DWDM光信號變?yōu)榕c光軸平行的光信號，并將光信號輸出到偏振轉換組件，偏振轉換組件包括斜方體雙折射晶體和兩片1/2波片，用于消除光信號的偏振相關性，并將光信號輸出到棱鏡對，棱鏡對用于對光信號進行擴束，并將擴束后的光信號輸出到傅里葉透鏡，傅里葉透鏡用于將光信號投射到透射式相位光柵上，透射式相位光柵用于對光信號進行衍射，并將衍射后的光信號輸出到反射鏡上，反射鏡用于對光信號進行反射，并將反射后的光信號輸出到透射式相位光柵上，透射式相位光柵用于對光信號進行第二次衍射，并將衍射的光信號輸出到傅里葉透鏡上，傅里葉透鏡還用于對光信號投射到硅基液晶芯片上，硅基液晶芯片用于對光信號進行多信道動態(tài)色散補償，并將補償后的光信號反射到傅里葉透鏡上，傅里葉透鏡還用于將光信號投射到透射式相位光柵上，透射式相位光柵還用于對光信號進行第三次衍射，并將衍射后的光信號投射到反射鏡上，反射鏡還用于將光信號反射到透射式相位光柵，透射式相位光柵還用于對光信號進行第四次衍射，并將衍射后的光信號投射到傅里葉透鏡上，傅里葉透鏡還用于將光信號投射到棱鏡對上，棱鏡對還用于對光信號進行壓縮，并將壓縮后的光信號輸出到偏振轉換組件上，偏振轉換組件還用于對光信號恢復偏振相關性，并沿與光軸平行的方向將光信號輸出到屋脊棱鏡上，屋脊棱鏡還用于相對于光軸以一定角度將光信號輸出到雙光纖準直器上。偏振轉換組件的正向傳輸光路與反向傳輸光路完全對稱。雙光纖準直器包括準直透鏡，準直透鏡采用C-Lens透鏡，其側面為圓柱形，兩端為平凸形。雙光纖準直器包括準直透鏡，準直透鏡采用自聚焦GRIN-Lens透鏡，其為圓柱形， 且具有漸變折射率。娃基液晶芯片是以娃材料為基底的液晶陣列，在基底上設有公共電極和反光層， 在硅基液晶芯片上設有可獨立加載電壓的透明電極。角度為I度至5度。本發(fā)明具有以下的優(yōu)點和技術效果第一,損耗低由于本發(fā)明以雙光纖準直器的兩根尾纖分別作為器件的輸入/輸出端口，省去傳統(tǒng)器件中采用的光學環(huán)行器，且采用透射式相位光柵加反射鏡的結構來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的反射式光柵，綜合起來大大降低了系統(tǒng)的插入損耗；第二，多信道動態(tài)色散補償本發(fā)明采用硅基液晶芯片作為色散補償單元，DffDM 光信號被光柵色散展開并入射在硅基液晶芯片上，不同信道覆蓋芯片上的不同區(qū)域，通過控制硅基液晶芯片上各個液晶單元的電壓，就可以對反射光束產生動態(tài)且波長相關的相位延遲，由此對各個信道內的光學色散分別進行動態(tài)補償；第三，穩(wěn)定性好本發(fā)明采用斜方形雙折射位移晶體，使光路對稱，降低調試難度， 增加系統(tǒng)高穩(wěn)定性。


圖I為本發(fā)明多信道動態(tài)光學色散補償器的俯視圖。圖2為本發(fā)明多信道動態(tài)光學色散補償器的側視圖。圖3(a)和圖3(b)示出本發(fā)明的雙光纖準直器與屋脊棱鏡。圖4(a)和圖4(b)分別示出本發(fā)明的雙光纖準直器中的C-Lens和GRIN-Lens器件。
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具體實施例方式如圖I所示，本發(fā)明的多信道動態(tài)光學色散補償器包括雙光纖準直器3、屋脊棱鏡 4、偏振轉換組件5、棱鏡對6、傅里葉透鏡7、透射式相位光柵8、反射鏡9和硅基液晶芯片 10。相位光柵8和硅基液晶芯片10分別位于傅里葉透鏡7的前后焦面上，構成2f系統(tǒng)。2f 系統(tǒng)是指物像分別處于透鏡的前后兩個焦面上的光學系統(tǒng)。為便于進一步說明本發(fā)明器件的工作原理，此處對子午面和弧矢面先做定義，在圖I中，紙面為子午面,垂直于紙面的豎直平面為弧矢面。因此，圖2中的光路位于子午面內，而圖3至圖7中的光路位于弧矢面內。可以看到，在子午面內觀察時，如圖I所示，正向傳輸光路和反向傳輸光路完全重合；而在弧矢面內觀察時，如圖2所不,正向傳輸光路和反向傳輸光路是分離的,關于軸線完全對稱。如圖2所不，隨機偏振的DWDM光信號從雙光纖準直器3的尾纖I輸入，得到的準直光束與準直器的軸線成一定角度，被屋脊棱鏡4折射之后，其傳輸方向與軸線平行，經過偏振轉換組件5之后，變成兩束相互平行的線偏振光，經過棱鏡對6擴束之后，圓形光斑被壓縮為橢圓光斑，再被傅里葉透鏡7變換之后，投射到相位光柵8與反射鏡9構成的反射式衍射結構上，不同波長的光信號在子午面內角向展開，并被傅里葉透鏡7投射在相位光柵8 上，相位光柵8對光信號進行衍射，并將衍射后的光信號輸出到反射鏡9上，反射鏡9將光信號反射到透射式相位光柵8上，透射式相位光柵8對光信號進行第二次衍射，并將衍射的光信號輸出到傅里葉透鏡7上，傅里葉透鏡7將光信號投射到硅基液晶芯片10上，硅基液晶芯片10對光信號進行多信道動態(tài)色散補償，并將補償后的光信號反射到傅里葉透鏡7 上，傅里葉透鏡7將光信號投射到透射式相位光柵8上，透射式相位光柵8對光信號進行第三次衍射，并將衍射后的光信號投射到反射鏡9上，反射鏡9將光信號反射到透射式相位光柵8上，透射式相位光柵對光信號進行第四次衍射，并將衍射后的光信號投射到傅里葉透鏡7上，傅里葉透鏡7將光信號投射到棱鏡對6上，棱鏡對6對光信號進行壓縮，并將壓縮后的光信號輸出到偏振轉換組件5上，偏振轉換組件5對光信號恢復偏振相關性，將兩束相互平行的線偏振光重新合成一束隨機偏振光，并沿與光軸平行的方向將光信號輸出到屋脊棱鏡4上,屋脊棱鏡4相對于光軸以一定角度將光信號輸出到雙光纖準直器3上,并從尾纖 2輸出。被色散展開并入射在硅基液晶芯片上的光束，不同信道覆蓋芯片上的不同區(qū)域，通過控制硅基液晶芯片上各個液晶單元的電壓，就可以對反射光束產生動態(tài)且波長相關的相位延遲，由此對各個信道內的光學色散分別進行動態(tài)補償。本實施方式中，角度的范圍為I 度至5度。
現(xiàn)有的多信道動態(tài)光學色散補償器，一般采用單光纖準直器作為輸入/輸出端口，并以光學環(huán)行器對輸入/輸出端口進行分離，所接入的光學環(huán)行器，既產生額外的插入損耗，又增加器件的體積和成本。本發(fā)明用一個雙光纖準直器代替現(xiàn)有方案中的單光纖準直器和光學環(huán)行器，以雙光纖準直器的兩根尾纖分別作為色散補償器的輸入/輸出端口。 如果從兩根尾纖均輸入光信號，將得到兩束成一定夾角的輸出光，通過一個屋脊棱鏡的折射作用，可以將兩束光矯正至與軸線平行傳輸，如圖3(a)所示。如果從一根尾纖輸入光信號，而以另一根光纖接收輸出的光信號，同樣可以通過一個屋脊棱鏡來矯正輸入/輸出光束的傳輸方向，如圖3(b)所不。雙光纖準直器3中的準直透鏡，可以采用C-Lens(光纖準直器中常用的一種側面為圓柱形、兩端為平凸形的透鏡)，也可以采用GRIN-Lens (自聚焦透鏡，一種漸變折射率的圓柱形透鏡)，如圖4所示，其中C-Lens的參數(shù)有材料折射率η、長度L、凸面曲率半徑R和斜面傾角Ψ。，GRIN-Lens的參數(shù)有中心折射率％、自聚焦常數(shù)VI、長度Z和斜面傾角Vg。 采用這兩種準直透鏡的雙光纖準直器，如圖3所示，兩束準直光束的夾角分別如式(I)和式 ⑵
權利要求
1.一種多信道動態(tài)光學色散補償器，包括雙光纖準直器、屋脊棱鏡、偏振轉換組件、棱鏡對、傅里葉透鏡、透射式相位光柵、反射鏡和硅基液晶芯片，其特征在于，所述透射式相位光柵和所述硅基液晶芯片分別位于所述傅里葉透鏡的前后焦面上，構成一個系統(tǒng)；所述雙光纖準直器的兩個尾纖分別用作所述多信道動態(tài)光學色散補償器的輸入端和輸出端；所述雙光纖準直器用于通過其輸入端接收DWDM光信號，并相對于光軸以一定角度將所述DWDM光信號輸出到所述屋脊棱鏡；所述屋脊棱鏡用于將所述DWDM光信號變?yōu)榕c光軸平行的光信號，并將所述光信號輸出到所述偏振轉換組件；所述偏振轉換組件包括斜方體雙折射晶體和兩片1/2波片，用于消除所述光信號的偏振相關性，并將所述光信號輸出到所述棱鏡對；所述棱鏡對用于對所述光信號進行擴束，并將擴束后的光信號輸出到所述傅里葉透所述傅里葉透鏡用于將所述光信號投射到所述透射式相位光柵上；所述透射式相位光柵用于對所述光信號進行衍射，并將衍射后的光信號輸出到所述反射鏡上；所述反射鏡用于對所述光信號進行反射，并將反射后的光信號輸出到所述透射式相位光柵上；所述透射式相位光柵用于對所述光信號進行第二次衍射，并將衍射的光信號輸出到所述傅里葉透鏡上；所述傅里葉透鏡還用于對所述光信號投射到所述硅基液晶芯片上；所述硅基液晶芯片用于對所述光信號進行多信道動態(tài)色散補償，并將補償后的光信號反射到所述傅里葉透鏡上；所述傅里葉透鏡還用于將所述光信號投射到所述透射式相位光柵上；所述透射式相位光柵還用于對所述光信號進行第三次衍射，并將衍射后的光信號投射到所述反射鏡上；所述反射鏡還用于將所述光信號反射到所述透射式相位光柵；所述透射式相位光柵還用于對所述光信號進行第四次衍射，并將衍射后的光信號投射到所述傅里葉透鏡上；所述傅里葉透鏡還用于將所述光信號投射到所述棱鏡對上；所述棱鏡對還用于對所述光信號進行壓縮，并將壓縮后的光信號輸出到所述偏振轉換組件上；所述偏振轉換組件還用于對所述光信號恢復偏振相關性，并沿與光軸平行的方向將所述光信號輸出到所述屋脊棱鏡上；所述屋脊棱鏡還用于相對于光軸以一定角度將所述光信號輸出到所述雙光纖準直器上。
2.根據權利要求I所述的多信道動態(tài)光學色散補償器，其特征在于，所述偏振轉換組件的正向傳輸光路與反向傳輸光路完全對稱。
3.根據權利要求I所述的多信道動態(tài)光學色散補償器，其特征在于，所述雙光纖準直器包括準直透鏡，所述準直透鏡采用C-Lens透鏡，其側面為圓柱形，兩端為平凸形。
4.根據權利要求I所述的多信道動態(tài)光學色散補償器，其特征在于，所述雙光纖準直器包括準直透鏡，所述準直透鏡采用自聚焦GRIN-Lens透鏡，其為圓柱形，且具有漸變折射率。
5.根據權利要求I所述的多信道動態(tài)光學色散補償器，其特征在于，所述娃基液晶芯片是以娃材料為基底的液晶陣列；在所述基底上設有公共電極和反光層；在所述硅基液晶芯片上設有可獨立加載電壓的透明電極。
6.根據權利要求I所述的多信道動態(tài)光學色散補償器，其特征在于，所述角度為I度至 5度。
全文摘要
本發(fā)明提出一種多信道動態(tài)光學色散補償器，包括雙光纖準直器、屋脊棱鏡、偏振轉換組件、棱鏡對、傅里葉透鏡、透射式相位光柵、反射鏡和硅基液晶芯片，透射式相位光柵和硅基液晶芯片分別位于傅里葉透鏡的前后焦面上，構成一個2f系統(tǒng)，雙光纖準直器的兩個尾纖分別用作多信道動態(tài)光學色散補償器的輸入端和輸出端。本發(fā)明可免去現(xiàn)有技術方案中采用的光學環(huán)形器，并具有損耗低、體積小和成本低的特點。
文檔編號H04B10/18GK102590952SQ201210049729
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月29日 優(yōu)先權日2012年2月29日
發(fā)明者萬助軍, 劉德明, 莫檳誠, 鐘瑞 申請人:華中科技大學