專利名稱：多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路及其特性調(diào)整方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性的調(diào)整方法以及由相同方法調(diào)整其特性的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路。
為了在多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路中實現(xiàn)理想的特性，有必要在每一級將單個干涉儀之間的光路長度差準確地設(shè)置為小于光信號波長。但是，由于制造過程中的誤差，光路長度差可能偏離設(shè)計值，由此而經(jīng)常導(dǎo)致相位誤差。作為補償相位誤差的裝置，提供了用于控制單個干涉儀折光系數(shù)的相位控制裝置，使得它們可以通過控制折光系數(shù)在干涉儀中對光信號進行相位控制。因此，有必要在相位控制裝置執(zhí)行控制之前，測量單個干涉儀的相位特性。一種多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性的調(diào)整方法將參照

圖1和圖2進行描述。
圖1是示例性示出常規(guī)的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性調(diào)整方法的圖，圖2是示例性示出當在對稱馬赫-曾德爾干涉儀中通過使用相位控制裝置改變相位φ時光輸出的強度特性。
圖1是包括對稱馬赫-曾德爾干涉儀和不對稱馬赫-曾德爾干涉儀相間隔串聯(lián)而成的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路典型結(jié)構(gòu)的示意圖。
更具體的，每個對稱馬赫-曾德爾干涉儀包括用于分離/合并光信號的前置定向耦合器211；用于分離/合并光信號的后置定向耦合器212；置于定向耦合器211和定向耦合器212之間并被調(diào)整使得它們具有相同的光路長度的兩個光波導(dǎo)；以及連接定向耦合器211和212之間的兩個光波導(dǎo)中的一個光波導(dǎo)以便控制光信號相位的相位控制裝置221。另一方面，每個不對稱馬赫-曾德爾干涉儀包括用于分離/合并光信號的前置定向耦合器212；用于分離/合并光信號的后置定向耦合器213；置于定向耦合器212和定向耦合器213之間并被調(diào)整使得它們具有不相同的光路長度的兩個光波導(dǎo)；以及連接定向耦合器212和定向耦合器213之間的兩個光波導(dǎo)中的一個光波導(dǎo)以便控制光信號相位的相位控制裝置222。該多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路包括具有前述相間隔而串聯(lián)結(jié)構(gòu)帶有共用定向耦合器212的對稱馬赫-曾德爾干涉儀和不對稱馬赫-曾德爾干涉儀。另外，在多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的始端，具有作為光信號輸入部件的光波導(dǎo)241和242。
由于多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路具有連接前述相間隔而串聯(lián)的對稱馬赫-曾德爾干涉儀和不對稱馬赫-曾德爾干涉儀的多級結(jié)構(gòu)，因此圖1指定定向耦合器的標號為211-21M，相位控制裝置的標號為221-22L。另外，指定監(jiān)視端口的標號為231-234，待測干涉儀的標號為25，包括監(jiān)視端口的干涉儀部件的標號為26。雖然定向耦合器211-21M由單線示出，但是它們實際上包括適當接近的并行放置的兩個光波導(dǎo)。
具有前述結(jié)構(gòu)的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性的常規(guī)調(diào)整方法按如下步驟執(zhí)行。其提供了在待測干涉儀的前級和后級的鄰近部分具有監(jiān)視端口的電路，如圖1(K.Takiguchi等人，IEEEPHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS，VOL.6，NO.1，第86頁至第88頁(1994))所示的安裝有監(jiān)視端口231-234的干涉儀部件26。例如，為了調(diào)整待測干涉儀25的特性，將光信號從安裝在待測干涉儀25前級的監(jiān)視端口231或232輸入。然后，當利用待測干涉儀25的相位控制裝置22J-1改變光波導(dǎo)的相位時，測量來自安裝在待測干涉儀25后級的監(jiān)視端口233或234的輸出光強度的改變。附帶提及的是，單個監(jiān)視端口231-234分別通過定向耦合器21k-5，21k-4，21k+1，和21k+2與待測干涉儀25的前級和后級相連。另外，提供了待測干涉儀25中的定向耦合器21k-2和21k-1，用于在前級或后級連接其它待測干涉儀的監(jiān)視端口。
通過為待測干涉儀25提供的監(jiān)視端口231和233，為對稱馬赫-曾德爾干涉儀配置了具有相同光路長度的兩個光波導(dǎo)。輸出光強度相應(yīng)于圖2中示出的相位控制裝置22J-1的相位變化φ而變化。因此，對強度變化的測量使得可以得知待測干涉儀25相位控制裝置22J-1的驅(qū)動量(相應(yīng)于相位控制信號)，并通過給相位控制裝置22J-1設(shè)置適當?shù)尿?qū)動量，提供具有理想特性的光信號相位。假設(shè)定向耦合器21k-3和21k的耦合率為50％(3dB定向耦合器)，則表示相位輸出光強度的圖2的圖表通過最大強度將強度進行歸一化。
圖1示出其中僅有干涉儀部件26具有監(jiān)視端口231-234，以便令具有監(jiān)視端口的部件和不具有監(jiān)視端口的部件之間的差別明顯的結(jié)構(gòu)。但是，實際上，除了在兩端構(gòu)成多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路輸入和輸出部件的干涉儀以外，所有干涉儀的前級和后級都具有監(jiān)視端口，這使得其他干涉儀也能夠進行相位特性測量并利用相同的流程進行相位調(diào)整。在多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路兩端構(gòu)成其輸入和輸出部件的干涉儀可以使用構(gòu)成輸入端口或輸出端口的光波導(dǎo)作為監(jiān)視端口，由此而不必安裝監(jiān)視端口。
但是，由于多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路必須在干涉儀的前級和后級的鄰近部分包括監(jiān)視端口，因此常規(guī)的特性調(diào)整方法具有以下問題。(1)安裝監(jiān)視端口增加了設(shè)備的尺寸；以及(2)由于光泄漏到監(jiān)視端口中而使設(shè)備的損耗增加。
實施本發(fā)明用于解決前述問題。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種準確地和簡單地對未安裝任何監(jiān)視端口的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的特性進行調(diào)整的方法，以及一種其特性由該調(diào)整方法調(diào)整的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的特性調(diào)整方法，該電路包括第一輸入/輸出光波導(dǎo)對；第二輸入/輸出光波導(dǎo)對；置于第一和第二輸入/輸出光波導(dǎo)對之間的M個定向耦合器，其中M為等于或大于2的整數(shù)；以及(M-1)個相位控制裝置，其中每個相位控制裝置位于M個定向耦合器的兩個相鄰定向耦合器之間，與位于相鄰定向耦合器之間的光波導(dǎo)對的兩個光波導(dǎo)的至少一個光波導(dǎo)相連，并響應(yīng)于相位控制信號，控制穿過光波導(dǎo)對的第一光波導(dǎo)和第二光波導(dǎo)光線的相對相位，其中相鄰定向耦合器、位于相鄰定向耦合器之間的相位控制裝置以及位于定向耦合器之間并具有相同光路長度的光波導(dǎo)對構(gòu)成對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀，而相鄰定向耦合器、位于相鄰定向耦合器之間的相位控制裝置以及位于定向耦合器之間并具有不同光路長度的光波導(dǎo)對構(gòu)成不對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀，并且(M-1)個馬赫-曾德爾型光干涉儀串聯(lián)構(gòu)成多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路，多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性調(diào)整方法包括如下步驟第一步，從置于多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路輸入側(cè)的第一輸入/輸出光波導(dǎo)對的第一光波導(dǎo)，輸入具有的相干長度小于不對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀之間最小光路長度差的低相干光后，根據(jù)置于對稱馬赫-曾德爾型干涉儀中的相位控制裝置的相位控制信號與從置于多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路輸出側(cè)的第二輸入/輸出光波導(dǎo)的第一光波導(dǎo)輸出的光強度之間的相關(guān)性，依次對每個對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀的相位控制信號進行設(shè)置；第二步，從置于多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路輸入側(cè)的第一輸入/輸出光波導(dǎo)對的第一和第二光波導(dǎo)中的一個光波導(dǎo)，輸入波長可調(diào)相干光后，根據(jù)置于不對稱馬赫-曾德爾型干涉儀中的相位控制裝置的相位控制信號與從置于多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路輸出側(cè)的第二輸入/輸出光波導(dǎo)對的第一和第二光波導(dǎo)中的一個光波導(dǎo)輸出的光強度之間的相關(guān)性，依次對每個不對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀的相位控制信號進行設(shè)置；以及第三步，優(yōu)化相位控制裝置的單個相位控制信號，以便根據(jù)相位控制信號與第一步和第二步得到的輸出光強度之間的相關(guān)性，令來自多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的輸出光達到理想的特性。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的特性調(diào)整方法，該電路包括第一輸入/輸出光波導(dǎo)對；第二輸入/輸出光波導(dǎo)對；置于第一和第二輸入/輸出光波導(dǎo)對之間的2(N+1)個定向耦合器，其中N為等于或大于1的整數(shù)；以及2(N+1)個相位控制裝置，其中每個相位控制裝置位于2(N+1)個定向耦合器的兩個相鄰定向耦合器之間，與位于相鄰定向耦合器之間的光波導(dǎo)對的兩個光波導(dǎo)的至少一個光波導(dǎo)相連，并響應(yīng)于相位控制信號，控制穿過光波導(dǎo)對的第一光波導(dǎo)和第二光波導(dǎo)光線的相對相位，其中相鄰定向耦合器、位于相鄰定向耦合器之間的相位控制裝置以及位于定向耦合器之間并具有相同光路長度的光波導(dǎo)對構(gòu)成對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀，而相鄰定向耦合器、位于相鄰定向耦合器之間的相位控制裝置以及位于定向耦合器之間并具有不同光路長度的光波導(dǎo)對構(gòu)成不對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀，并且(N+1)個對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀和N個不對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀相間隔串聯(lián)構(gòu)成多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路，多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性調(diào)整方法包括如下步驟第一步，從置于多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路輸入側(cè)的第一輸入/輸出光波導(dǎo)對的第一光波導(dǎo)，輸入具有的相干長度小于不對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀之間最小光路長度差的低相干光后，根據(jù)置于對稱馬赫-曾德爾型干涉儀中的相位控制裝置的相位控制信號與從置于多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路輸出側(cè)的第二輸入/輸出光波導(dǎo)的第一光波導(dǎo)輸出的光強度之間的相關(guān)性，依次對每個對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀的相位控制信號進行設(shè)置；第二步，從置于多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路輸入側(cè)的第一輸入/輸出光波導(dǎo)對的第一和第二光波導(dǎo)中的一個光波導(dǎo)，輸入波長可調(diào)相干光后，根據(jù)置于不對稱馬赫-曾德爾型干涉儀中的相位控制裝置的相位控制信號與從置于多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路輸出側(cè)的第二輸入/輸出光波導(dǎo)對的第一和第二光波導(dǎo)中的一個光波導(dǎo)輸出的光強度之間的相關(guān)性，依次對每個不對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀的相位控制信號進行設(shè)置；以及第三步，優(yōu)化相位控制裝置的單個相位控制信號，以便根據(jù)相位控制信號與第一步和第二步得到的輸出光強度之間的相關(guān)性，令來自多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的輸出光達到理想的特性。
在多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性調(diào)整方法的第一和第二方面，響應(yīng)于來自第二輸入/輸出光波導(dǎo)對的第一光波導(dǎo)的光輸出強度，在第一步對每個相位控制信號進行設(shè)置，使得置于對稱馬赫-曾德爾干涉儀中的相位控制裝置的相位控制信號令對稱馬赫-曾德爾干涉儀中的強度耦合率等于0％和100％中的一個；并且在第二步對每個相位控制信號進行設(shè)置，根據(jù)第一步得到的相關(guān)性，通過設(shè)置置于對稱馬赫-曾德爾干涉儀中相位控制裝置的相位控制信號，使得與每個不對稱馬赫-曾德爾干涉儀兩端相鄰的兩個對稱馬赫-曾德爾干涉儀的強度耦合率變?yōu)?0％，并且除這兩個對稱馬赫-曾德爾干涉儀以外的對稱馬赫-曾德爾干涉儀的強度耦合率變?yōu)?％和100％中的一個，并使得不對稱馬赫-曾德爾干涉儀的強度耦合率變?yōu)?％和100％中的一個。
在多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性調(diào)整方法的第一和第二方面中，在第一步和第二步，從置于多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路輸出側(cè)的相位控制裝置到置于多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路輸入側(cè)的相位控制裝置，依次執(zhí)行對相位控制信號的設(shè)置。
在多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性調(diào)整方法的第一和第二方面中，利用包括兩個光輸入部件和兩個光輸出部件并可以在光輸入部件和光輸出部件之間選擇光路的光路切換裝置，在第一步和第二步執(zhí)行向多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的光輸入，其中兩個光輸入部件分別與低相干光和波長可調(diào)相干光相連，兩個光輸出部件與第一輸入/輸出光波導(dǎo)對相連，并且光路切換裝置進行光路切換以便選擇低相干光和波長可調(diào)相干光中的一個作為輸入光。
另外，利用前述方法的特性調(diào)整可以提供一種無監(jiān)視端口的低耗多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路。
根據(jù)本發(fā)明，不必安裝監(jiān)視端口(監(jiān)視電路)。因此，可以避免不斷加大的設(shè)備尺寸和光信號損耗的問題。另外，由于可以準確設(shè)置相位偏移值，因此可以方便地校正制造誤差，由此可以對復(fù)雜的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的相位進行準確的設(shè)置。
本發(fā)明的上述以及其他目的、效果、特點以及優(yōu)點將結(jié)合附圖通過后面對實施方式的描述變得更清楚。
圖3示例性示出作為根據(jù)本發(fā)明的實施方式的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性調(diào)整方法的流程；圖4是用于解釋圖3中第一步驟的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的示意圖；圖5是用于解釋圖3中第二步驟的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的示意圖。現(xiàn)在將參照圖4和圖5所示的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路對圖3所示的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性調(diào)整方法進行描述。具有圖4和圖5所示結(jié)構(gòu)的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路是最通常使用的典型例子。其包括相間隔而串聯(lián)的(P+1)個對稱馬赫-曾德爾干涉儀和P個不對稱馬赫-曾德爾干涉儀，其中對稱馬赫-曾德爾干涉儀置于始端和終端。另外，為單個干涉儀的兩個光波導(dǎo)中的一個提供了用于控制光信號相位的相位控制裝置。盡管這些細節(jié)將在后面進行描述，但是本發(fā)明并不限于具有前述結(jié)構(gòu)的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路。例如，對于在其中任意數(shù)目的對稱馬赫-曾德爾干涉儀和不對稱馬赫-曾德爾干涉儀以任意次序相連的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路也是適用的。
圖4和圖5所示的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的具體結(jié)構(gòu)如下。對稱馬赫-曾德爾干涉儀包括用于分離/合并光信號的前置定向耦合器11；用于分離/合并光信號的后置定向耦合器12；插入定向耦合器11和定向耦合器12之間并具有相同光路長度的兩個光波導(dǎo)(臂)；以及與插入定向耦合器11和12之間的兩個光波導(dǎo)(臂)的一個相連以便控制光信號相位的相位控制裝置21。另一方面，不對稱馬赫-曾德爾干涉儀包括用于分離/合并光信號的前置定向耦合器12；用于分離/合并光信號的后置定向耦合器13；插入定向耦合器12和定向耦合器13之間并具有相同光路長度的兩個光波導(dǎo)(臂)；以及與插入定向耦合器12和13之間的兩個光波導(dǎo)(臂)的一個相連以便控制光信號相位的相位控制裝置22。共享定向耦合器12的對稱馬赫-曾德爾干涉儀和不對稱馬赫-曾德爾干涉儀相間隔而串聯(lián)，由此構(gòu)成多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路。另外，在多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的始端，安裝光波導(dǎo)91和92構(gòu)成光信號的輸入部件。
由于多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路具有相間隔而串聯(lián)的對稱馬赫-曾德爾干涉儀和不對稱馬赫-曾德爾干涉儀的多級結(jié)構(gòu)，因此圖4和圖5分別指定定向耦合器的標號為11-12p+2，相位控制裝置的標號為21-22p+1端口的標號為31-36以及41-46，并且待測干涉儀的標號為10和11。雖然，為了簡便，每個定向耦合器11-12p+2由單線示出，但是它們實際上包括適當接近的并行放置的兩個光波導(dǎo)。
下面將對圖4和圖5示出的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路結(jié)構(gòu)進行大致的描述。具體地，該光電路包括兩個光波導(dǎo)和在其上鄰近放置兩個光波導(dǎo)的2(P+1)個定向耦合器，其中P為等于或大于1的整數(shù)。另外，2(P+1)個定向耦合器之間的(2P+1)個部件上，間隔放置了具有相同光路長度的(P+1)對光波導(dǎo)以及具有不同光路長度的P對光波導(dǎo)，具有相同光路長度的兩對光波導(dǎo)置于兩端。
此外，用于控制光信號相位的相位控制裝置與具有相同光路長度的(P+1)對光波導(dǎo)的每對光波導(dǎo)的至少一個光波導(dǎo)相連，并且與具有不同光路長度的P對光波導(dǎo)的每對光波導(dǎo)的至少一個光波導(dǎo)相連。此處，包括安裝在光波導(dǎo)的至少一個中的相位控制裝置的具有相同光路長度的兩個光波導(dǎo)構(gòu)成對稱馬赫-曾德爾干涉儀。另一方面，包括安裝在光波導(dǎo)的至少一個中的相位控制裝置的具有不同光路長度的兩個光波導(dǎo)構(gòu)成不對稱馬赫-曾德爾干涉儀。
因此，圖4和圖5示出的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路包括相間隔而串聯(lián)的(P+1)個對稱馬赫-曾德爾干涉儀和P個不對稱馬赫-曾德爾干涉儀，兩個對稱馬赫-曾德爾干涉儀置于兩端。
通過根據(jù)本發(fā)明的方法，對多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性進行如下調(diào)整。首先，通過兩個連接端口71和72，將用于輸出低相干光的低相干光源5和用于輸出波長可調(diào)相干光的波長可調(diào)光源6與光切換器8相連。光切換器8進行光切換，以便引導(dǎo)從低相干光源5和波長可調(diào)光源6送入的輸出光線中的一條進入多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路。光切換器8選擇的光通過與光切換器8的輸出側(cè)相連的兩個光波導(dǎo)91和92中的一個被送入多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路。
下面，參照圖3至圖5，將對根據(jù)本發(fā)明的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性調(diào)整方法的流程進行描述。下面的描述假設(shè)多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路使用硅基玻璃作為光波導(dǎo)材料。
首先，將參照圖4對圖3所示步驟S1的流程進行描述。在步驟S1，僅有低相干光源5通過光切換器8與多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的光波導(dǎo)91相連。此處，低相干光源5必須具有其相干長度小于任意不對稱馬赫-曾德爾干涉儀的兩個光波導(dǎo)之間的最小光路長度差的帶寬。作為低相干光源，可以使用發(fā)光二極管(LED)，超輻射發(fā)光二極管(SLD)，摻有稀土的光纖放大器或者半導(dǎo)體激光放大器的放大自發(fā)輻射光源(ASE光源)，或者類似光源。
假設(shè)光源頻譜的輪廓是高斯型的，則光源的相干長度LC由下式給出。相干長度被定義為當光被分為兩部分，通過不同光路長度被傳輸并再次合并時，引起干涉的最大光路長度差。
LC＝λ02/Δλ(1)其中λ0是光源中心波長，Δλ是光源頻譜的半峰寬(full width athalf maximum)。例如，當使用SLD作為低相干光源時，λ0＝1550nm，Δλ大約等于50nm，LC約為48.1μm。
另外，不對稱馬赫-曾德爾干涉儀的光路長度差ΔL由下式給出。
ΔL＝c/(n×fFSR)(2)其中，c是光在真空中的速度，n是光波導(dǎo)的有效折射系數(shù)，fFSR是FSR(自由頻域)。考慮到用于WDM通信的濾光器通常被用在數(shù)量級為幾十到幾百千兆赫的FSR中，當假設(shè)光波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)由硅基玻璃構(gòu)成時，ΔL的值變?yōu)閹装傥⒚椎綆资撩祝渲衝約為1.5。
從由式(1)和(2)給出的LC和ΔL的典型值中可以看出，可以容易地得到LC＜＜ΔL。換句話說，和低相干光的相干長度LC相比，不對稱馬赫-曾德爾干涉儀的兩個光波導(dǎo)(臂)之間的光路長度差ΔL長得多。因此，低相干光不滿足不對稱馬赫-曾德爾干涉儀的干涉條件(ΔL＜＜LC)，由此不產(chǎn)生干涉。但是，對于對稱馬赫-曾德爾干涉儀，由于臂間的光路長度被設(shè)計為相等，因此低相干光滿足干涉條件(ΔL≤LC)，由此產(chǎn)生干涉。因此，相應(yīng)于臂間的相位差φ，例如得到圖2所示光輸出的強度特性。
通常，由于制造誤差，對稱馬赫-曾德爾干涉儀的光路長度差的偏移約為波長的幾十分之一，即，在相位φ方面約為2π的幾十分之一。因此，光的主要部分從交叉端口輸出，且其僅有極少的一部分泄漏到具有兩個3dB定向耦合器的對稱馬赫-曾德爾干涉儀的通過端口。因此，考慮到在圖4中光難免進入光波導(dǎo)91的情況下，則將光的主要部分發(fā)送到圖4中箭頭指示的交叉端口側(cè)。
下面，將描述利用前述低相干光的性質(zhì)，對待測對稱馬赫-曾德爾干涉儀特性進行測量和設(shè)置的流程。在圖4中，待測對稱馬赫-曾德爾干涉儀10用虛線框住。待測涉儀10具有兩個輸入側(cè)光波導(dǎo)作為其端口31和32，以及兩個輸出側(cè)光波導(dǎo)作為其端口33和34。此外，終級的兩個輸出側(cè)光波導(dǎo)構(gòu)成端口35和36。
進入待測對稱馬赫-曾德爾干涉儀10輸入側(cè)端口31和32的光通過具有的光路長度差ΔL大于相干長度的光波導(dǎo)。因此，在其相位信息之間光沒有相關(guān)性。這樣，端口33和34的光強度OUT1和OUT2分別由下式給出OUT1＝I0{r·sin2(φQ-1/2)+(1-r)·cos2(φQ-1/2)}＝I0{1-r-(1-2r)·sin2(φQ-1/2)}(3)OUT2＝I0{r·cos2(φQ-1/2)+(1-r)·sin2(φQ-1/2)}＝I0{r+(1-2r)·sin2(φQ-1/2)} (4)其中r(1-r)是進入端口31和32的輸入光強度的比率，其中r＞＞1-r；I0是進入待測對稱馬赫-曾德爾干涉儀10的光強度；相位φQ-1是相位控制裝置2Q-1的相位。
除去正常制造條件中不會出現(xiàn)的r＝0.5的情況，在通常條件下，光強度OUT1和OUT2根據(jù)相位φQ-1變化，并且因此終級端口35和36的輸出也發(fā)生變化。換句話說，終級端口35和36的輸出相應(yīng)于輸出OUT1和OUT2的輸出變化而變化。因此，通過監(jiān)視來自終級端口35和36的輸出，對輸出變?yōu)樽畲蠡蛘咦钚↑c(即，在該點處的強度耦合率變?yōu)?％或者100％)處相位控制裝置(相應(yīng)于相位控制信號)的驅(qū)動量進行測量。
附帶提及的是，市面上銷售的可以進行光強度分貝單位測量的光功率計可以對接近最小輸出的輸出變化進行最準確的測量。因此，通常在最小輸出點處測量驅(qū)動量。例如，已知對于硅基玻璃光波導(dǎo)，折射系數(shù)的變化是與基于熱光效應(yīng)的功率成比例的，并且對于半導(dǎo)體光波導(dǎo)，折射系數(shù)的變化是與基于電光效應(yīng)的電壓成比例的。因此對這些值進行測量可以得到相位控制裝置的驅(qū)動量。
對在給出最小輸出的兩點測量的驅(qū)動量POQ-1，min1和POQ-1，min2(POQ-1，min1＜POQ-1，min2)進行記錄后，則利用相位信息進行調(diào)整，使得端口31或32和端口33或34之間的強度耦合率準確地變?yōu)?％或者100％。雖然，不進行這種調(diào)整，不會對后面進行的測量產(chǎn)生不利影響，但是，這種調(diào)整對于更準確和簡單地對余下的對稱馬赫-曾德爾干涉儀進行測量是有效的。單個對稱馬赫-曾德爾干涉儀的相位信息可以通過對余下的對稱馬赫-曾德爾干涉儀依次實施前述流程獲得。
雖然，對對稱馬赫-曾德爾干涉儀的測量次序可以是任意的，但是從終級到始級的依次測量具有如下優(yōu)點得到的相位信息不易受到由尚未被測量的對稱馬赫-曾德爾干涉儀引起的相位誤差的影響。此外，當利用其中LC＞ΔL的相干光源(如普通半導(dǎo)體激光)時，即使在不對稱馬赫-曾德爾干涉儀中，其相干光也將引起干涉，必須考慮由此不能進行前述測量的情況。
下面，將對圖3所示步驟S2的流程進行描述。圖5所示多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的結(jié)構(gòu)與圖4所示多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的結(jié)構(gòu)相同。出于描述該流程的方便，將待測不對稱馬赫-曾德爾干涉儀11用虛線框住，而將與其相鄰的前級和后級對稱馬赫-曾德爾干涉儀12和13分別用點劃線框住。另外，待測的不對稱馬赫-曾德爾干涉儀11具有兩個輸入側(cè)光波導(dǎo)作為其端口41和42，兩個輸出側(cè)光波導(dǎo)作為其端口43和44。此外，終級的兩個輸出側(cè)光波導(dǎo)構(gòu)成端口45和46。
首先，僅有波長可調(diào)光源6通過光切換器8與多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的光波導(dǎo)91相連。波長可調(diào)光源6滿足條件LC＞ΔL，并且例如在光電路的工作中心頻率對輸出光波長進行設(shè)置。
該步驟對不對稱馬赫-曾德爾干涉儀11的特性進行測量和設(shè)置。更具體地，根據(jù)前述步驟S1的流程中已測量的不對稱馬赫-曾德爾干涉儀的驅(qū)動相位量信息，圖5中兩個對稱馬赫-曾德爾干涉儀12和13的強度耦合率被設(shè)置50％。在此情況下，由針對干涉儀12的下式給出對于對稱馬赫-曾德爾干涉儀臂所需的驅(qū)動量POr。
POr＝POU-1，min1+(POU-1，min2-POU-1，min1)/4(5)圖6A-6C示意性示出對于單個強度耦合率，對稱馬赫-曾德爾干涉儀的強度特性的圖表。具體地，它們示出當圖5中對稱馬赫-曾德爾干涉儀12和13的強度耦合率被用作參數(shù)時，相對于端口41和43之間相位控制裝置2U相位變化φU的強度特性。圖6A示出當強度耦合率為20％時的情況，圖6B示出當強度耦合率為50％時的情況，圖6C示出當強度耦合率為80％時的情況。對稱馬赫-曾德爾干涉儀12和13的特性被歸一化，使得當耦合率為50％時取最大強度。雖然，對稱馬赫-曾德爾干涉儀的耦合率可以被設(shè)置為除0％和100％以外的任意值，但是如圖6A-6C中示出的50％的耦合率可以提供如下優(yōu)點。50％的耦合率可以將光輸出強度的最大值和最小值之間的強度差最大化，由此提供更準確和簡單地進行測量的優(yōu)點。
在圖5中，根據(jù)步驟S1的測量信息，將除與待測不對稱馬赫-曾德爾干涉儀11相鄰的兩個對稱馬赫-曾德爾干涉儀12和13以外的對稱馬赫-曾德爾干涉儀的強度能見度(transmittance)設(shè)置為0％或者100％。其原因如下。由于在本步驟S2中使用的波長可調(diào)光是相干光，因此其可以在除待測不對稱馬赫-曾德爾干涉儀11以外的不對稱馬赫-曾德爾干涉儀中引起干涉。因此，對于待測不對稱馬赫-曾德爾干涉儀11的測量，有必要盡可能避免這種干涉。這樣，則將除12和13以外的其余對稱馬赫-曾德爾干涉儀的能見度針對它們的交叉端口設(shè)置為100％，當相位φU是2π的整數(shù)倍時，這使得光沿圖5中箭頭所指方向傳播。因此，光可以無干涉地通過除待測不對稱馬赫-曾德爾干涉儀11以外的不對稱馬赫-曾德爾干涉儀傳播。
對單個干涉儀進行前述設(shè)置后，在終級端口45和46對來自待測不對稱馬赫-曾德爾干涉儀11的輸出光進行測量。然后，當輸出光強度變?yōu)樽钚≈祷蜃畲笾?即，當強度耦合率為0％或100％)時，測量并記錄相位控制裝置2U的驅(qū)動量POU，min。對余下的不對稱馬赫-曾德爾干涉儀依次執(zhí)行該流程，以便測量并記錄它們的單個相位控制裝置的驅(qū)動量。
雖然，對不對稱馬赫-曾德爾干涉儀的測量次序可以是任意的，但是從終級到始級的依次測量具有如下優(yōu)點得到的相位信息不易受到由尚未被測量的不對稱馬赫-曾德爾干涉儀引起的相位誤差的影響。
最后，執(zhí)行圖3中步驟S3的流程。為了獲得多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的理想光輸出特性，有必要根據(jù)多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路(如濾光器、色散補償器或者增益均衡器)的應(yīng)用目的計算對于單個對稱馬赫-曾德爾干涉儀所需的相位偏移量ηv和待滿足的特性。一旦獲得步驟S1中測量的驅(qū)動量的相位偏移量ηv和相位信息，就由下式給出實際為對稱的馬赫-曾德爾干涉儀設(shè)置的驅(qū)動量POv，r。
POv，r＝POv，min1+(POv，min2-POv，mm1)×ηv/(2×π)(6)其中POv，min1和POv，min2是步驟S1中得到的驅(qū)動量。
根據(jù)驅(qū)動量POv，r對單個對稱馬赫-曾德爾干涉儀進行相位設(shè)置。另外，對單個不對稱馬赫-曾德爾干涉儀進行相位設(shè)置的方式與利用步驟S2得到的值POW，min對單個對稱馬赫-曾德爾干涉儀進行相位設(shè)置的方式相同。這樣，最終得到了理想的特性。
附帶提及的是，在步驟S1和S2的相位測量中，通過依需要執(zhí)行光波導(dǎo)的相位調(diào)制，并通過利用同步(lock-in)放大器進行同步檢測和通過類似操作，可以提高設(shè)置的準確性。
總之，根據(jù)本發(fā)明的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性的調(diào)整方法如下。
對于包括串聯(lián)的對稱馬赫-曾德爾干涉儀和不對稱馬赫-曾德爾干涉儀的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路，當輸入具有的相干長度小于不對稱馬赫-曾德爾干涉儀的最小光路長度差的低相干光時，光僅在對稱馬赫-曾德爾干涉儀中產(chǎn)生干涉，而不在不對稱馬赫-曾德爾干涉儀中產(chǎn)生干涉。
因此，首先，可以針對所有的對稱馬赫-曾德爾干涉儀，通過將具有的相干長度小于不對稱馬赫-曾德爾干涉儀的最小光路長度差的低相干性光送入多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路，并且通過當改變每個對稱馬赫-曾德爾干涉儀中相位控制裝置的驅(qū)動量時，測量輸出光的強度變化，而依次測量單個對稱馬赫-曾德爾干涉儀中相位控制裝置的驅(qū)動量和實際相位偏移量之間的關(guān)系，其中驅(qū)動量與相位控制信號相對應(yīng)，如與硅基玻璃光波導(dǎo)中應(yīng)用的熱光功率和半導(dǎo)體光波導(dǎo)中應(yīng)用的電壓相對應(yīng)。
第二，當將來自波長可調(diào)相干光源的光送入多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路時，根據(jù)對兩個對稱馬赫-曾德爾干涉儀的測量，將與待測不對稱馬赫-曾德爾干涉儀相鄰的兩個對稱馬赫-曾德爾干涉儀的強度耦合率設(shè)置為50％，并將除了這兩個對稱馬赫-曾德爾干涉儀以外的對稱馬赫-曾德爾干涉儀的強度耦合率設(shè)置為0％或者100％。在這種強度耦合率條件下，其強度耦合率被設(shè)置為0％或者100％的對稱馬赫-曾德爾干涉儀之間的每個不對稱馬赫-曾德爾干涉儀對輸出光沒有影響。因此，輸出光僅隨待測不對稱馬赫-曾德爾干涉儀的相位變化而變化，即僅隨其強度耦合率被設(shè)置為50％的對稱馬赫-曾德爾干涉儀之間的不對稱馬赫-曾德爾干涉儀的相位變化而變化。因此，通過當改變待測不對稱馬赫-曾德爾干涉儀相位控制裝置的驅(qū)動量時，測量輸出光的強度變化，可以測量待測不對稱馬赫-曾德爾干涉儀相位控制裝置的驅(qū)動量和實際相位偏移量之間的關(guān)系。這樣，通過依次改變待測不對稱馬赫-曾德爾干涉儀，可以測量所有不對稱馬赫-曾德爾干涉儀的相位特性。
第三，根據(jù)前述測量流程中已得到的單個干涉儀相位控制裝置的驅(qū)動量的測量結(jié)果，為單個干涉儀的相位控制裝置指定適當?shù)尿?qū)動量。因此，單個干涉儀的相位控制量被調(diào)整為理想光輸出的相位偏移量，由此實現(xiàn)整個光電路的理想光特性。
前面是以折射系數(shù)變化與熱光功率成比例的硅基玻璃光波導(dǎo)作為相位控制裝置為例進行描述。但是，該波導(dǎo)并不限于如硅基玻璃光波導(dǎo)或濾光器的玻璃光波導(dǎo)。例如，對于包括利用其中折射系數(shù)變化與使用的電場成比例的電光效應(yīng)的電介質(zhì)光波導(dǎo)或半導(dǎo)體光波導(dǎo)的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的特性調(diào)整，本發(fā)明也是適用的。另外，對于具有包括幾種不同類型的光波導(dǎo)相結(jié)合的混和集成結(jié)構(gòu)的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路，可以通過根據(jù)單個光波導(dǎo)部件的類型適當?shù)馗淖兿辔豢刂菩Ч?，?zhí)行根據(jù)本發(fā)明的特性調(diào)整，從而對其整體特性進行調(diào)整。
此外，本發(fā)明不僅適用于具有圖4和圖5所示結(jié)構(gòu)的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路，而且適用于包括以任意數(shù)目任意次序連接的對稱馬赫-曾德爾干涉儀和不對稱馬赫-曾德爾干涉儀的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路。例如，本發(fā)明適用于具有圖7或圖8所示結(jié)構(gòu)的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路。
圖7示例性示出包括三個串聯(lián)的對稱馬赫-曾德爾干涉儀的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路結(jié)構(gòu)的示意圖。下面將描述其要點。對于圖4或者圖5所示的一級對稱馬赫-曾德爾干涉儀，當置于其兩端的定向耦合器的強度耦合率偏離開50％時，很難令整個馬赫-曾德爾干涉儀達到0-100％范圍內(nèi)任意的強度耦合率。與此相比，對于圖7中所示包括三個串聯(lián)的對稱馬赫-曾德爾干涉儀(71、72和73)的三級對稱馬赫-曾德爾干涉儀70，將兩端的兩個對稱馬赫-曾德爾干涉儀(71和73)的強度耦合率準確地調(diào)整為50％是很容易的。因此，可以容易地令整個三個串聯(lián)的對稱馬赫-曾德爾干涉儀70達到0-100％范圍內(nèi)任意的強度耦合率，由此可以高準確性地容易地實現(xiàn)理想的電路特性。
圖8示例性示出具有其中的對稱馬赫-曾德爾干涉儀被部分移除，而這些部分(80和80’)由具有固定強度耦合率的定向耦合器(81和81’)所代替的結(jié)構(gòu)的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的示意圖。固定定向耦合器的強度耦合率有利于對整個光電路的特性進行調(diào)整，并減小光電路的尺寸。該結(jié)構(gòu)對于實現(xiàn)將光電路特性限制在一個范圍內(nèi)尤其有效。
很明顯，圖7和圖8所示多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的結(jié)構(gòu)變化不限于多級結(jié)構(gòu)或者部分省略對稱馬赫-曾德爾干涉儀。類似的變化同樣適用于不對稱馬赫-曾德爾干涉儀的結(jié)構(gòu)。
為了檢驗根據(jù)本發(fā)明的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性調(diào)整方法的有效性，利用硅基玻璃光波導(dǎo)技術(shù)制造不具有監(jiān)視端口的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路(電路1)，并通過應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的特性調(diào)整方法進行特性調(diào)整。另外，作為特性比較的參照，利用硅基玻璃光波導(dǎo)技術(shù)制造常規(guī)的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路(電路2)，并通過利用監(jiān)視端口的常規(guī)方法對其進行特性調(diào)整。對這兩個都具有七個對稱馬赫-曾德爾(MZ)干涉儀和六個不對稱馬赫-曾德爾(MZ)干涉儀的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路進行調(diào)整，以實現(xiàn)色散補償功能。
表1示出參數(shù)值和兩個光電路特性測量結(jié)果的匯總。這兩個光電路除了一個存在監(jiān)視端口而另一個不存在監(jiān)視端口的差別外，在FSR值上也不同。但是，相對于整個光路長度差(電路2＞電路1)，F(xiàn)SR值之差僅為4.133mm，這在低耗硅基光波導(dǎo)(-0.01dB/cm)中不會引起光損耗差。
兩個光電路之間的損耗比較顯示，常規(guī)光電路(電路2)具有9.1dB的損耗，而根據(jù)本發(fā)明的光電路(電路1)具有1.7dB的損耗，這意味著本發(fā)明的電路1具有小得多的光損耗特性。對于光電路的尺寸，常規(guī)光電路(電路2)具有69×85mm2(5865mm2)的尺寸，而根據(jù)本發(fā)明的光電路(電路1)具有33×75mm2(2475mm2)的尺寸，這意味著本發(fā)明的光電路的尺寸可以降至常規(guī)光電路的約42％。
因此，很明顯，本發(fā)明對于降低光電路的損耗和減小光電路的尺寸是有效的。
表1

如上所述，根據(jù)本發(fā)明，執(zhí)行如下步驟。首先，不考慮不對稱馬赫-曾德爾干涉儀的影響，利用低相干光獲得單個對稱馬赫-曾德爾干涉儀的相位控制條件。第二步，根據(jù)第一步得到的相位控制條件，在對稱馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的控制下，獲得單個不對稱馬赫-曾德爾干涉儀的相位控制條件。最后，根據(jù)對稱馬赫-曾德爾干涉儀和不對稱馬赫-曾德爾干涉儀的相位控制條件，為所有干涉儀設(shè)置適當?shù)南辔黄屏俊?br> 這樣，可以省略監(jiān)視端口(監(jiān)視電路)，其可以解決增大的設(shè)備尺寸和光信號損耗的問題。另外，由于可以準確設(shè)置相位偏移量，因此可以容易地校正制造誤差。此外，可以準確地設(shè)置復(fù)雜的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的相位。
從前述已參照優(yōu)選實施方式對本發(fā)明進行的詳細描述中看出，很明顯，對于本領(lǐng)域中的熟練技術(shù)人員，不脫離本發(fā)明，可以在更廣泛的方面對其進行改變和改型，因此，所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明包括了本發(fā)明構(gòu)思內(nèi)的所有改變和改型。
權(quán)利要求
1.一種多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性的調(diào)整方法，該電路包括第一輸入/輸出光波導(dǎo)對；第二輸入/輸出光波導(dǎo)對；置于第一和第二輸入/輸出光波導(dǎo)對之間的M個定向耦合器，其中M為等于或大于2的整數(shù)；以及(M-1)個相位控制裝置，其中每個相位控制裝置位于所述M個定向耦合器的兩個相鄰定向耦合器之間，與位于所述相鄰定向耦合器之間的光波導(dǎo)對的兩個光波導(dǎo)的至少一個光波導(dǎo)相連，并響應(yīng)于相位控制信號，控制穿過所述光波導(dǎo)對的第一光波導(dǎo)和第二光波導(dǎo)光線的相對相位，其中所述相鄰定向耦合器、位于所述相鄰定向耦合器之間的所述相位控制裝置以及位于所述定向耦合器之間并具有相同光路長度的所述光波導(dǎo)對構(gòu)成對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀，而所述相鄰定向耦合器、位于所述相鄰定向耦合器之間的所述相位控制裝置以及位于所述定向耦合器之間并具有不同光路長度的所述光波導(dǎo)對構(gòu)成不對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀，并且(M-1)個馬赫-曾德爾型光干涉儀串聯(lián)構(gòu)成所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路，所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性調(diào)整方法包括如下步驟第一步，從置于所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路輸入側(cè)的所述第一輸入/輸出光波導(dǎo)對的第一光波導(dǎo)，輸入具有的相干長度小于所述不對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀之間最小光路長度差的低相干光后，根據(jù)置于所述對稱馬赫-曾德爾型干涉儀中的所述相位控制裝置的相位控制信號與從置于所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路輸出側(cè)的所述第二輸入/輸出光波導(dǎo)的第一光波導(dǎo)輸出的光強度之間的相關(guān)性，依次對每個所述對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀的相位控制信號進行設(shè)置；第二步，從置于所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路輸入側(cè)的所述第一輸入/輸出光波導(dǎo)對的第一和第二光波導(dǎo)中的一個光波導(dǎo)，輸入波長可調(diào)相干光后，根據(jù)置于所述不對稱馬赫-曾德爾型干涉儀中的所述相位控制裝置的相位控制信號與從置于所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路輸出側(cè)的所述第二輸入/輸出光波導(dǎo)對的第一和第二光波導(dǎo)中的一個光波導(dǎo)輸出的光強度之間的相關(guān)性，依次對每個所述不對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀的相位控制信號進行設(shè)置；以及第三步，優(yōu)化所述相位控制裝置的單個相位控制信號，以便根據(jù)相位控制信號與第一步和第二步得到的輸出光強度之間的相關(guān)性，令來自所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的輸出光達到理想的特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性的調(diào)整方法，其中利用包括兩個光輸入部件和兩個光輸出部件并可以在光輸入部件和光輸出部件之間選擇光路的光路切換裝置，在第一步和第二步執(zhí)行向所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的光輸入，其中所述兩個光輸入部件分別與低相干光和波長可調(diào)相干光相連，所述兩個光輸出部件與所述第一輸入/輸出光波導(dǎo)對相連，并且所述光路切換裝置進行光路切換以便選擇低相干光和波長可調(diào)相干光中的一個作為輸入光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性的調(diào)整方法，其中響應(yīng)于來自所述第二輸入/輸出光波導(dǎo)對的第一光波導(dǎo)的光輸出強度，在第一步對每個相位控制信號進行設(shè)置，使得置于所述對稱馬赫-曾德爾干涉儀中的所述相位控制裝置的相位控制信號令所述對稱馬赫-曾德爾干涉儀中的強度耦合率等于0％和100％中的一個；并且在第二步對每個相位控制信號進行設(shè)置，根據(jù)第一步得到的相關(guān)性，通過設(shè)置置于所述對稱馬赫-曾德爾干涉儀中相位控制裝置的相位控制信號，使得與每個所述不對稱馬赫-曾德爾干涉儀兩端相鄰的兩個所述對稱馬赫-曾德爾干涉儀的強度耦合率變?yōu)?0％，并且除這兩個對稱馬赫-曾德爾干涉儀以外的對稱馬赫-曾德爾干涉儀的強度耦合率變?yōu)?％和100％中的一個，并使得所述不對稱馬赫-曾德爾干涉儀的強度耦合率變?yōu)?％和100％中的一個。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性的調(diào)整方法，其中利用包括兩個光輸入部件和兩個光輸出部件并可以在光輸入部件和光輸出部件之間選擇光路的光路切換裝置，在第一步和第二步執(zhí)行向所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的光輸入，其中所述兩個光輸入部件分別與低相干光和波長可調(diào)相干光相連，所述兩個光輸出部件與所述第一輸入/輸出光波導(dǎo)對相連，并且所述光路切換裝置進行光路切換以便選擇低相干光和波長可調(diào)相干光中的一個作為輸入光。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性的調(diào)整方法，其中在第一步和第二步，從置于所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路輸出側(cè)的所述相位控制裝置到置于所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路輸入側(cè)的所述相位控制裝置，依次執(zhí)行對相位控制信號的設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性的調(diào)整方法，其中利用包括兩個光輸入部件和兩個光輸出部件并可以在光輸入部件和光輸出部件之間選擇光路的光路切換裝置，在第一步和第二步執(zhí)行向所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的光輸入，其中所述兩個光輸入部件分別與低相干光和波長可調(diào)相干光相連，所述兩個光輸出部件與所述第一輸入/輸出光波導(dǎo)對相連，并且所述光路切換裝置進行光路切換以便選擇低相干光和波長可調(diào)相干光中的一個作為輸入光。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性的調(diào)整方法，其中在第一步和第二步，從置于所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路輸出側(cè)的所述相位控制裝置到置于所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路輸入側(cè)的所述相位控制裝置，依次執(zhí)行對相位控制信號的設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性的調(diào)整方法，其中利用包括兩個光輸入部件和兩個光輸出部件并可以在光輸入部件和光輸出部件之間選擇光路的光路切換裝置，在第一步和第二步執(zhí)行向所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的光輸入，其中所述兩個光輸入部件分別與低相干光和波長可調(diào)相干光相連，所述兩個光輸出部件與所述第一輸入/輸出光波導(dǎo)對相連，并且所述光路切換裝置進行光路切換以便選擇低相干光和波長可調(diào)相干光中的一個作為輸入光。
9.一種多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性的調(diào)整方法，該電路包括第一輸入/輸出光波導(dǎo)對；第二輸入/輸出光波導(dǎo)對；置于所述第一和第二輸入/輸出光波導(dǎo)對之間的2(N+1)個定向耦合器，其中N為等于或大于1的整數(shù)；以及2(N+1)個相位控制裝置，其中每個相位控制裝置位于所述2(N+1)個定向耦合器的兩個相鄰定向耦合器之間，與位于所述相鄰定向耦合器之間的光波導(dǎo)對的兩個光波導(dǎo)的至少一個光波導(dǎo)相連，并響應(yīng)于相位控制信號，控制穿過所述光波導(dǎo)對的第一光波導(dǎo)和第二光波導(dǎo)光線的相對相位，其中所述相鄰定向耦合器、位于所述相鄰定向耦合器之間的所述相位控制裝置以及位于所述定向耦合器之間并具有相同光路長度的所述光波導(dǎo)對構(gòu)成對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀，而所述相鄰定向耦合器、位于所述相鄰定向耦合器之間的所述相位控制裝置以及位于所述定向耦合器之間并具有不同光路長度的所述光波導(dǎo)對構(gòu)成不對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀，并且(N+1)個所述對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀和N個所述不對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀相間隔串聯(lián)構(gòu)成所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路，所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性調(diào)整方法包括如下步驟第一步，從置于所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路輸入側(cè)的所述第一輸入/輸出光波導(dǎo)對的第一光波導(dǎo)，輸入具有的相干長度小于所述不對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀之間最小光路長度差的低相干光后，根據(jù)置于所述對稱馬赫-曾德爾型干涉儀中的所述相位控制裝置的相位控制信號與從置于所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路輸出側(cè)的所述第二輸入/輸出光波導(dǎo)的第一光波導(dǎo)輸出的光強度之間的相關(guān)性，依次對每個所述對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀的相位控制信號進行設(shè)置；第二步，從置于所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路輸入側(cè)的所述第一輸入/輸出光波導(dǎo)對的第一和第二光波導(dǎo)中的一個光波導(dǎo)，輸入波長可調(diào)相干光后，根據(jù)置于所述不對稱馬赫-曾德爾型干涉儀中的所述相位控制裝置的相位控制信號與從置于所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路輸出側(cè)的所述第二輸入/輸出光波導(dǎo)對的第一和第二光波導(dǎo)中的一個光波導(dǎo)輸出的光強度之間的相關(guān)性，依次對每個所述不對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀的相位控制信號進行設(shè)置；以及第三步，優(yōu)化所述相位控制裝置的單個相位控制信號，以便根據(jù)相位控制信號與第一步和第二步得到的輸出光強度之間的相關(guān)性，令來自所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的輸出光達到理想的特性。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性的調(diào)整方法，其中利用包括兩個光輸入部件和兩個光輸出部件并可以在光輸入部件和光輸出部件之間選擇光路的光路切換裝置，在第一步和第二步執(zhí)行向所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的光輸入，其中所述兩個光輸入部件分別與低相干光和波長可調(diào)相干光相連，所述兩個光輸出部件與所述第一輸入/輸出光波導(dǎo)對相連，并且所述光路切換裝置進行光路切換以便選擇低相干光和波長可調(diào)相干光中的一個作為輸入光。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性的調(diào)整方法，其中響應(yīng)于來自所述第二輸入/輸出光波導(dǎo)對的第一光波導(dǎo)的光輸出強度，在第一步對每個相位控制信號進行設(shè)置，使得置于所述對稱馬赫-曾德爾干涉儀中的所述相位控制裝置的相位控制信號令所述對稱馬赫-曾德爾干涉儀中的強度耦合率等于0％和100％中的一個；并且在第二步對每個相位控制信號進行設(shè)置，根據(jù)第一步得到的相關(guān)性，通過設(shè)置置于所述對稱馬赫-曾德爾干涉儀中相位控制裝置的相位控制信號，使得與每個所述不對稱馬赫-曾德爾干涉儀兩端相鄰的兩個所述對稱馬赫-曾德爾干涉儀的強度耦合率變?yōu)?0％，并且除這兩個對稱馬赫-曾德爾干涉儀以外的對稱馬赫-曾德爾干涉儀的強度耦合率變?yōu)?％和100％中的一個，并使得所述不對稱馬赫-曾德爾干涉儀的強度耦合率變?yōu)?％和100％中的一個。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性的調(diào)整方法，其中利用包括兩個光輸入部件和兩個光輸出部件并可以在光輸入部件和光輸出部件之間選擇光路的光路切換裝置，在第一步和第二步執(zhí)行向所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的光輸入，其中所述兩個光輸入部件分別與低相干光和波長可調(diào)相干光相連，所述兩個光輸出部件與所述第一輸入/輸出光波導(dǎo)對相連，并且所述光路切換裝置進行光路切換以便選擇低相干光和波長可調(diào)相干光中的一個作為輸入光。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性的調(diào)整方法，其中在第一步和第二步，從置于所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路輸出側(cè)的所述相位控制裝置到置于所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路輸入側(cè)的所述相位控制裝置，依次執(zhí)行對相位控制信號的設(shè)置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性的調(diào)整方法，其中利用包括兩個光輸入部件和兩個光輸出部件并可以在光輸入部件和光輸出部件之間選擇光路的光路切換裝置，在第一步和第二步執(zhí)行向所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的光輸入，其中所述兩個光輸入部件分別與低相干光和波長可調(diào)相干光的光源相連，所述兩個光輸出部件與所述第一輸入/輸出光波導(dǎo)對相連，并且所述光路切換裝置進行光路切換以便選擇低相干光和波長可調(diào)相干光中的一個作為輸入光。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性的調(diào)整方法，其中在第一步和第二步，從置于所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路輸出側(cè)的所述相位控制裝置到置于所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路輸入側(cè)的所述相位控制裝置，依次執(zhí)行對相位控制信號的設(shè)置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路特性的調(diào)整方法，其中利用包括兩個光輸入部件和兩個光輸出部件并可以在光輸入部件和光輸出部件之間選擇光路的光路切換裝置，在第一步和第二步執(zhí)行向所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路的光輸入，其中所述兩個光輸入部件分別與低相干光和波長可調(diào)相干光的光源相連，所述兩個光輸出部件與所述第一輸入/輸出光波導(dǎo)對相連，并且所述光路切換裝置進行光路切換以便選擇低相干光和波長可調(diào)相干光中的一個作為輸入光。
17.一種多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路，包括第一輸入/輸出光波導(dǎo)對；第二輸入/輸出光波導(dǎo)對；置于第一和第二輸入/輸出光波導(dǎo)對之間的M個定向耦合器，其中M為等于或大于2的整數(shù)；以及(M-1)個相位控制裝置，其中每個相位控制裝置位于所述M個定向耦合器的兩個相鄰定向耦合器之間，與位于所述相鄰定向耦合器之間的光波導(dǎo)對的兩個光波導(dǎo)的至少一個光波導(dǎo)相連，并響應(yīng)于相位控制信號，控制穿過所述光波導(dǎo)對的第一光波導(dǎo)和第二光波導(dǎo)光線的相對相位，其中所述相鄰定向耦合器、位于所述相鄰定向耦合器之間的所述相位控制裝置以及位于所述定向耦合器之間并具有相同光路長度的所述光波導(dǎo)對構(gòu)成對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀，而所述相鄰定向耦合器、位于所述相鄰定向耦合器之間的所述相位控制裝置以及位于所述定向耦合器之間并具有不同光路長度的所述光波導(dǎo)對構(gòu)成不對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀，并且(M-1)個馬赫-曾德爾型光干涉儀串聯(lián)構(gòu)成所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路，其中串聯(lián)的所述對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀和所述不對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀根據(jù)如權(quán)利要求1限定的方法進行特性調(diào)整。
18.一種多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路，包括第一輸入/輸出光波導(dǎo)對；第二輸入/輸出光波導(dǎo)對；置于所述第一和第二輸入/輸出光波導(dǎo)對之間的2(N+1)個定向耦合器，其中N為等于或大于1的整數(shù)；以及2(N+1)個相位控制裝置，其中每個相位控制裝置位于所述2(N+1)個定向耦合器的兩個相鄰定向耦合器之間，與位于所述相鄰定向耦合器之間的光波導(dǎo)對的兩個光波導(dǎo)的至少一個光波導(dǎo)相連，并響應(yīng)于相位控制信號，控制穿過所述光波導(dǎo)對的第一光波導(dǎo)和第二光波導(dǎo)光線的相對相位，其中所述相鄰定向耦合器、位于所述相鄰定向耦合器之間的所述相位控制裝置以及位于所述定向耦合器之間并具有相同光路長度的所述光波導(dǎo)對構(gòu)成對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀，而所述相鄰定向耦合器、位于所述相鄰定向耦合器之間的所述相位控制裝置以及位于所述定向耦合器之間并具有不同光路長度的所述光波導(dǎo)對構(gòu)成不對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀，并且(N+1)個所述對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀和N個所述不對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀相間隔串聯(lián)構(gòu)成所述多級馬赫-曾德爾干涉儀型光電路，其中串聯(lián)的所述(N+1)個對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀和所述N個不對稱馬赫-曾德爾型光干涉儀根據(jù)權(quán)利要求9限定的方法進行特性調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種包括任意數(shù)目的對稱馬赫－曾德爾干涉儀和任意數(shù)目的不對稱馬赫－曾德爾干涉儀串聯(lián)而成的多級馬赫－曾德爾干涉儀型光電路。在該光電路中，首先使用低相干光獲得不受不對稱馬赫－曾德爾干涉儀影響的對稱馬赫－曾德爾干涉儀的單個相位控制條件。第二步，根據(jù)第一步的相位控制條件，通過控制對稱馬赫－曾德爾干涉儀獲得單個不對稱馬赫－曾德爾干涉儀的相位控制條件。最后，根據(jù)對稱馬赫－曾德爾干涉儀和不對稱馬赫－曾德爾干涉儀的相位控制條件，通過控制所有干涉儀并將單個干涉儀的相位偏移量設(shè)置為適當?shù)闹?，對整個多級馬赫－曾德爾干涉儀型光電路進行特性調(diào)整。
文檔編號G02B6/34GK1472554SQ03146788
公開日2004年2月4日 申請日期2003年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月10日
發(fā)明者瀧口浩一, 鈴木扇太, 太 申請人:日本電信電話株式會社