專利名稱：光耦合器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光譜選擇型式的光耦合器，其中，光線橫向地耦合到光 波導管以及從該光波導管耦合，該光波導管例如是光纖。
背景技術：
光譜選擇的光耦合器也稱作信道分接或插入濾波器，用于從寬帶光信號 中提取單波段信道，或者用于將單波段信道插入寬帶光信號中。通常，光譜選擇的光耦合器用在波分復用(WDM)光通信系統(tǒng)，以用于插入和分接單 波段信道。信道分接濾波器以前作為雙波導管耦合器使用。在1992年1月的Joumal of Lightwave Technology, vol. 10， no. 1, 中的文章"Narrow-Band Optical Channel-Dropping Filter"敘述了 一種光信道分接濾波器，該濾波器包括第一 和第二波導管，第一波導管含有V4移位的分布式反饋(DFB)諧振器。通過 兩波導管之間的倏逝耦合將在第二波導管中傳播的光線耦合到第一波導管 上。只有一個波長的光線在第一波導管中是諧振的，并因而只有該波長的光 線有效地耦合到第一波導管上。通過使得V4移位的DFB諧振器為不對稱的 (即，光柵比V4移位的一側上的長)，光線可以在DFB諧振器之外耦合。然而，現有技術中的信道分接濾波器具有一些重要的缺陷和限制。濾波 器難以制造，這是由于波導管要求非常精確地放置，以便獲得可靠的倏逝耦 合。而且，現有技術的濾波器難以控制和調諧。 一旦設備已經裝配，則耦合 強度和耦合波長就在很大長度上固定。而且，各個濾波器需要具有一定的尺 寸，以便獲得所需的識別力。特別地，在要單獨地分接若干信道時(例如， 在構造多路信號分解器時)，該設備需要相當大的尺寸。而且，現有技術的 濾波器所具有的問題在于，其難以在纖維構造中實施，這是由于波導管間的 倏逝耦合需要非常準確。任一個波導管的任何微擾能夠在性能上造成大的不 可控變化。WO02/06878披露了一種光謙選擇耦合器，與早期的耦合器相比，其具 有新的幾何形狀和新的作用原理。其提出了通過炫耀的光學布拉格光柵形式 的偏轉器將光線從光纖橫向地向外耦合。光線從光纖橫向地耦合到 Fabry-Perot型式的外部諧振器。在外部諧振器中諧振的光波長更加強烈地耦 合到光纖或者從光纖耦合。通過改變外部諧振器的性能，如反射面間的距離， 可以調諧要耦合的波長。盡管WO02/06878中披露的技術提供了對早期技術的一些重要改進，但 仍存在一些問題。該技術具有固有的幾何形狀問題，該問題在于外部諧振器 的反射鏡之間的間隔必須是20pm或更低，以便容許方便地調諧。間隔越大， 所給的自由光譜區(qū)(FSR)越短，因此在諧振波長之間的間隔越小。將可以 理解，FSR具有一個下限，在該下限以下，將難以將波長信道分離。利用上 述的技術，在完成從一個光纖到另一個光纖的耦合時，將難以將兩個光纖設 置于系統(tǒng)的外部諧振器內，這就需要充分大的FSR (即> 兩個諧振器反射鏡 之間的足夠小的間隔)。這不僅是由于諧振器的反射面之間的有限空間，而 且還由于兩光纖必須相對于諧振器的兩反射面準確地置于該諧振器的內部。 而且，由于外部諧振器的諧振模式在空間上與各個光纖中的偏轉器重疊，在 外部諧振器中的光線和仍舊封閉在光纖芯部的光線之間產生交互作用。這些 交互作用可能會擾亂封閉的光線，該封閉的光線在光纖的芯部內傳播。發(fā)明內容因此，本發(fā)明的一般目的是提供一種上述技術的改進。特別地，本發(fā)明 的目的是致力于光線橫向耦合到波導管和從該波導管橫向耦合的幾何形狀 問題，以及外部諧振器中的光線和波導管中的光線之間的殘余交互作用問 題。用于敘述光線耦合到光波導管和從光波導管(諸如用在這里的光纖)耦 合的術語"4黃向"意味著光線相對于纖維軸沿著非軸向方向耦合，通常通過 光纖覆層。為了完成光線的橫向耦合，通常在光波導管中需要幾種偏轉器， 以用于將光線的傳播方向改變?yōu)闄M向(即非軸向)傳播方向。 通過如附屬權利要求所限定的光耦合器來獲得這種改進。 本發(fā)明基于這種認識，即，如果從光纖向外耦合的光線從光纖的偏轉部 分被引導離開，出射耦合的光線的管理和操縱將變得容易。換句話說，在向
外耦合的光線輸送或引導離開光纖的偏轉部分時，將向外耦合的光線和殘留 在光纖中的光線之間的交互作用消除或者至少充分地降低。因此，易于對出 射耦合的光線進行更加通用的操縱，而殘留在光纖芯部內的光線實質上未受 擾動。本發(fā)明提供一種光譜選擇的光耦合器，其包括具有芯部和覆層的第 一光 纖。在所述光纖中，提供一種偏轉器，以用于偏轉在所述光纖芯部傳播的至 少一些光線。設置偏轉器，從而使得以避免光纖覆層和所述覆層周圍的外部地向外偏轉。此外，外部光導管設置在所述外部介質中，該外部光導管由至 少第一和第二反射面限定。光纖設置在光導管的所述第一和所述第二反射面 之間。特別地，偏轉器設置成使得所述光纖中傳播的光線偏轉為外部光導管 中的限制傳播模式。進入限制的傳播模式的光線的波長將與外部光導管的一 種或多種容許模式相應，例如，由所述偏轉器之間的距離所確定的模式。在 這個上下文中，外部光導管的限制的傳播模式與光線相應，該光線不只是在 諸如傳統(tǒng)的標準中的相同的兩個表面部分之間反射，而是還在空間中連續(xù)地 輸送。光線將以不同的角度從光纖偏轉到周圍的介質，該角度尤其通過與光柵 周期相關的光線的波長和與光纖中的傳播軸相關的布拉格光柵的傾斜度來 確定，如現有技術中所已知的。因此，不同的波長將通常沿著稍微不同的方 向偏轉。能夠設置光線的出射耦合角度，從而使得光線的傳播矢量與外部光 導管內部的光纖平行。通過調節(jié)外部光導管的反射鏡之間的間隔，光導管的自由光譜區(qū)FSR可以變化。FSR確定了光導管中的傳播模式的波長之間的 間隔。通過使得光導管的FSR充分大，例如，通過使得反射鏡間的間隔小， 對于相應的偏轉角，只有其中一個出射耦合波長將能夠在光導管內部傳播， 其傳播矢量分量平行于光纖軸(即，在限制的傳播模式中)。將該波長稱作 光導管的諧振波長。為了便于調節(jié)反射鏡間的間隔，可將濾波器覆層周圍的外部介質分成接 近和圍繞光纖的指數匹配的介質，以及緊跟在其中 一個反射鏡之后的間隙。 在這個上下文中，指數匹配介質的表面優(yōu)選地基本上與光纖芯部平行。.應該指出，由外部光導管輸送的光線將在這個光導管的反射鏡之間進行 大量的反射。因此，限定外部光導管的反射鏡的反射率應該非常高，優(yōu)選高于99%。因此，優(yōu)選的是，外部光導管使用介質鏡。而且，由于光線在光纖 的偏轉部分將沿著橫向經過光纖芯部和覆層，優(yōu)選的是，在覆層和芯部之間的折射指數的過渡應該是平穩(wěn)的(即，不是步進的)，由此在光線經過芯部 和覆層之間時，降低了光線的散射。優(yōu)選地，使用炫耀的布拉格光柵將光線從光纖芯部向外偏轉(以及偏轉 到該光纖芯部)。更加優(yōu)選的是，使用切趾炫耀布拉格光柵。切趾光柵可有 利地具有帶通濾波器的性能。向理想的帶通濾波器的空域的轉換導致產生 sinc似的函數。正常地，只是使用sinc似的函數的優(yōu)化部分，這是由于經常 需要盡可能短的保持偏轉光柵的長度。這可通過破壞兩個第一旁瓣之后的 sinc似的函數來實現，因此，在主瓣的每一側上只有一個旁瓣。最后，切趾 布拉格光柵的使用極好地抑制了寬的波長范圍的變形(distortion )。優(yōu)選地，外部光導管的反射鏡之間的間隔是可控的，例如通過靜電調諧 或者其他方式來控制。帶有可調諧的反射鏡的光耦合器具有至少三個優(yōu)點。 首先，相同型式的光耦合器可用于控制幾個不同的波長。因而，需要的元件 較少。其次，在裝配系統(tǒng)時，不必確定光學系統(tǒng)的精確的最終性能和操作， 這是由于可之后調諧各個相應的光耦合器的諧振波長。第三，關于在不同波 長信道的路線(routing)中的變化，能夠再組合這種光學系統(tǒng)?？梢垣@得對諧振波長的更加改善的調諧，如果外部光導管的所述兩個反 射鏡中的至少一個在功能上分成幾個反射的子部分，其中，各個子部分相對 于所述光導管的第二對置反射鏡的距離和/或方向是單獨地可控的。以這種方 式，各個子部分或子反射鏡例如可以設置和調諧，從而其補償了外部光導管 的各種不完全性。通常，高度可取的是，在使用如上所述的子反射鏡時，避 免離散的反射鏡元件。而且，光導管反射鏡應當優(yōu)選作為連續(xù)的元件出現， 其在較小的、受限區(qū)域內可分別控制。換句話說，子部分或者子反射鏡優(yōu)選 以分部分方式(portion wise )的可控能力限定，而不是以分離的反射鏡部分 限定。在許多應用中，需要將一定波長的出射耦合接通和切斷，而不需干擾其 他波長，例如，在信道插入分接應用中。獲得這一點的一種方式是在偏轉部 分加入雙的、重疊的炫耀光柵。光線的波長然后被橫向地"向上"和"向下" 去耦(出射耦合的光線和光纖芯部通常在一個平面上)。如果兩個反射鏡在 諧振位置，則這種波長就建設性地干涉。通過將兩個反射鏡"向下"或"向
上"移動例如四分之一波長，這就將造成出射耦合的波長破壞性地干涉，即， 光耦合器的分接功能將被切斷。反射鏡在這種情況下應該優(yōu)選同時地移動或 者以較小的步長移動，以便使得光線不與其他信道發(fā)生千涉。也要求能夠在不干擾任何其他信道的情況下從一個信道切換到另一個 信道，即，從一個傳播的波長切換為外部光導管中的另一個波長，而不需要掃描通過任何中間的波長，即所謂的無碰撞調諧(hitless tuning )。這可以這 樣獲得，即，如果在外部光導管道反射鏡之間的間隔可以調節(jié)以配合新的諧 振波長之前，配置或者解諧反射鏡，使得從光纖出射耦合的光線暫時不能在 外部光導管中傳播，有效地消除了任何限制的傳播模式。例如，光導管的其 中一個反射面開始可以是旋轉或傾斜的，優(yōu)選地，反射面之間的間隔距離在 光導管的第一端的降低，并在其另一端增加。因而，沒有光線在光導管中傳 播，且反射鏡間隔的差優(yōu)選大致與光導管的所述第 一和第二端之間的一個 FSR相應。之后，傾斜的反射面往回旋轉，這樣，兩個反射面再次相互平行。 對于后一次旋轉來說，適當地選擇旋轉軸，使得反射面之間的新的間隔距離 與新的所需的傳播波長相應。可替換地，在外部光導管的光路中可以引入吸收部分(absorbing section )。在外部光導管處于這個非諧振狀態(tài)時，在去除吸收部分之前，將 外部光導管中的反射鏡之間的間隔調節(jié)至與新的諧振波長相應。例如，這通 過固定部分來實現，該固定部分可在吸收狀態(tài)和非吸收狀態(tài)之間切換。有利地，出射耦合光線可由所述光導管引導至遠離所述第一光纖和/或遠 離其偏轉部分的區(qū)域。以這種方式，就防止光線與該光纖發(fā)生交互作用，同時，易于管理和操縱該光線。此外，在涉及光耦合器的設計時，引導光線離 開光纖的能力給出了許多選擇，這是由于可以用較大的自由度來管理和操縱 出射耦合的光線。在本發(fā)明的一個實施例中，將光線從第一光纖耦出，至少一些出射耦合 的光纖后來耦合到第二光纖或者返回到第一光纖。在光線耦合回到第一光纖 時，光線可以耦合回到光纖的其所耦出的相同部分，或者其可耦合回到光纖 的不同部分。導管可通過光纖的偏轉部分下游的反向發(fā)射器終止。因而，光線將朝向光纖 的偏轉部分往回引導，在此，其可沿著與其在耦出之前所有的方向相反的方
向耦合到光纖的芯部。通過使得外部光導管的反射面稍微向內(即，朝向光 纖)傾斜來便利地實現反向發(fā)射器，因此，用于該光導管內部的模式的傳播 方向顛倒。而且，可以簡便的方式調諧光導管的調諧波長?？烧{諧能力將通常與FSR相等。在本發(fā)明的不同實施例中，光線可從該光纖耦出，而不會耦合回到相同 的光纖或者耦合到另一個光纖。相反，光線可只是分接，或者如果需要，可 以分析或者以其他方式操縱該光線。通過將光線帶離含有偏轉器的一部分光纖，在開始管理和操縱光線時， 引入了更大程度的自由度。 一旦出射耦合的光線已經以光導管的限制的傳播 模式傳播到光纖偏轉部分之外，消除了出射耦合的光線和殘留在光纖中的光 線之間的交互作用。因此可在不與光纖中的光線發(fā)生干涉的情況下操縱這種 出射耦合的光線。有利地，外部光導管可包括第一、第二和第三光導引部分。這些光導引 部分可設置為分離的設備，但是優(yōu)選將其連接到一起，以便于這些光纖的布 置。第 一光導？I部分設置用來從光纖的第 一偏轉部分朝向所述第二光導？ 1部 分引導出射耦合光線，優(yōu)選沿著光纖的光線傳播軸引導，直到所述第一部分 內部的光線到達所述第 一偏轉部分之外。所述第二光導？ 1部分設置成用來從 所述第一導引部分接收光線，并將所述光線朝向所述第三導引部分引導。所 述第三光導引部分設置成用來從所述第二光導引部分接收光線，并將所述光 線耦合到所述第二光纖。光在第二光纖中的耦入在原理上與光從第 一光纖耦 出的時間倒置一樣。而且，盡管已經敘述了具有第一、第二和第三部分，但 是，外部光導管優(yōu)選作為連續(xù)元件實施。有利地，通過波導作用或透鏡作用來執(zhí)行由所述第二光導引部分所進行 的接收光線的傳遞。如果使用波導，接收的光線就限于所述第二光導引部分 的模式中(例如，在兩個反射面之間)。另一方面，如果使用透鏡作用，接 收的光線被直接反射，例如通過所述第二光導引部分的橢圓形反射面直接反 射到所述第三光導引部分的接收部。在使用波導作用時，優(yōu)選至少其中一個 反射面在尺寸上是彎曲的，并且與所述光導管的傳播軸不平行，因此，光線 更易于在其內限定為限制模式。有利地，在偏轉器和/或外部光導管高度偏振相關時，可以使用附加的外 部光導管裝置。與所述第一裝置相比，這種附加裝置優(yōu)選布置得與所述第一
光導管裝置相同，但是繞所述第一光纖的軸線旋轉90度，以便操縱正交的 偏才展方向。為了確保所需的波長被完全分接，可沿著要分接的光線的傳播方向在濾 波器的偏轉部分之后設置帶阻濾波器或者反射濾波器，即，設置在偏轉器的 下游。


在下文，將更加詳細地敘述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在參考附圖閱讀了詳 細的iJL明書時，將可以理解本發(fā)明的各種目的和優(yōu)點。圖1是依照本發(fā)明的設備的主要操作的示意圖。圖2示意性地示出出射耦合的光線如何被操縱并耦合回到光線中。圖3是依照本發(fā)明的第一實施例，示意性地示出光線如何耦合到第一光 纖之外并耦合到第二光纖中。圖4是依照本發(fā)明的第二實施例，示意性地示出光線通過光耦合器如何 從第 一光纖耦合到第二光纖。圖5示意性地示出光線的第一和第二偏振方向如何分別由第 一和第二光 耦合器耦合，從第一光纖耦合到第二光纖。在附圖中，相同的部件由相同的附圖標記表示。
具體實施方式
在圖1中，示出的波長選4奪的光耦合器10包括光纖20和外部光導管11。 光纖包括芯部21、覆層22和偏轉器23。偏轉器由光學布拉格光柵組成。在 布拉格光柵的域之間的邊界不平行于光纖中所傳播的光線的電磁場的意義 上來說，光學布拉格光柵23相對于光纖芯部是炫耀的(即，傾斜的)。偏轉 器23將光纖20的芯部21中所傳播的光線偏轉到所述外部光導管11中。光 導管11由第一反射鏡12和第二反射鏡13限定形成，這兩個反射鏡設置在 所述光纖20外部的相對側上。在這個優(yōu)選實施例中，反射鏡12和13基本 上平行于光纖芯部，由此限定了在其中偏轉光纖的諧振波長將沿著光纖傳播 的光導管。例如通過傳播光線的波長和光柵相對于光纖芯軸的傾斜角度(其 閃耀角)來確定光纖芯部內所傳播的光線是否由布拉格光柵偏轉。通過傳播光線相對于光柵周期的波長、光柵的傾斜角度、和光纖覆層、 光纖芯部以及周圍介質中的折射指數來確定光線從光纖向外耦合到周圍介 質28的角度。偏轉器可設置用來使得芯部中所傳播的所有波長基本上都偏 轉到外部光導管中。在這種情況下，外部光導管11的自由光"i普區(qū)優(yōu)選大于 不一致的光學信號的整個波長范圍，以便確保只有一個波長信道將以外部光 導管11的限制模式傳播。在設置光纖時應該注意，這樣，所需的出射耦合 的波長就與能夠在外部光導管11的內部傳播的模式(即，限制的傳播模式) 相應并與之耦合。如圖l所示，光線相對于橫向以角度b從光纖向外耦合到指數匹配的周圍介質28。選擇角度b,并且使得所需波長的光線在光導管11 中將采取限制的傳播模式。角度b的選擇一 方面是設備長度和波長選擇性之間的優(yōu)化，另 一 方面是 FSR和反射器缺陷靈敏度之間的優(yōu)化。對于限定外部光導管的反射器之間的 相同距離來說，角度b越大，就意味著FSR越大，但是，波長選擇性降低， 以用于大角度，除非偏轉器部分制得非常長。優(yōu)選地，角度b在5到15度 之間。只有一小部分光線在各個光柵元件處向外耦合。因此，光^f冊應該制得充 分長，這樣，能夠向外耦合所需量的光線。箭頭AIO、 All、 A12指示光線 的傳播方向。將可以理解，由于光線傳播是非時變的，偏轉器23也操作用 來將所述光導管11內部所傳播的光線偏轉到光纖20和光纖芯部21中。一 旦光線已經由反射鏡12和13引導離開光纖的偏轉部分24，即，引導至包括 偏轉器的光纖的縱向延伸長度之外的區(qū)域，就基本上消除了出射耦合的光線 與留在光纖中的光線的交互作用。因而，在偏轉區(qū)域24之外，可操縱出射 耦合的光線，基本上不會影響到留在光纖中的光線。本發(fā)明的第二個實施例在圖2中示意性地示出。在這個實施例中，所述 外部光導管的第一反射鏡12包括幾個子反射鏡210-218,其中，可以單獨地 控制這些子反射鏡中的每一個的方向和位置。應該著重指出，這些子反射鏡 通常不包括單獨的離散元件。相反，子反射鏡有利地限定為大而連續(xù)的反射 鏡面的單獨可控區(qū)域，如上所述。難以制造具有理想特性(例如，絕對平的) 的大反射鏡，甚至更難以制造成對工作的反射鏡。因此，在這個實施例中， 通過使得反射鏡12的各個區(qū)域具有單獨的可控制性，將其中一個反射鏡分 成一組子反射鏡210-218。通過將這些子反射鏡中的每一個都設置在相應的 理想位置和方向，可以獲得更加優(yōu)化的光導管。光線的出射耦合和所述光線
的引導在這個實施例中以基本相同的方式工作，如參考圖l所述的。在圖2中，示意性的箭頭用來指示光線的傳播。箭頭A21指示光線在光纖芯部的傳 播方向。箭頭A22指示其中光線從光纖向外耦合的方向。箭頭A23指示所 述出射耦合的光線的初始傳播方向；該方向與圖1中的箭頭A10-A13所示的 方向相同。在圖2中，出射耦合的光線在與調制器14交互作用之后反射，并將其 朝向所述光纖的偏轉部分24往回引導。光學調制器14可因此設置為波長選 擇調制器，這是由于其可僅對耦合到外部光導管的受限、傳播模式的光線作 用。在光線再一次到達其所耦合的偏轉部分24時，通過偏轉器23將其耦合 返回到光纖，從而沿著相對方向在光纖芯部傳播。因此，該方向與該光線在 其耦合到光纖芯部的外部之前的傳播方向相對。然而，應該可以理解，如上所述的子反射鏡的原理可與任何調制器14 一起使用或不與之一起使用，圖中示出的實施例只是許多實施例中的一個示 例。圖3示意性地示出本發(fā)明的一個實施例，其中， 一個波長信道入m從第 一光纖20分出，并加到第二光纖30。兩個光纖20和30以較小的距離隔開 設置并相互平行，所述距離通常為好幾十微米。根據與圖l相關的敘述來設 置所述第一光纖20和外部光導管的第一光導引部分31。與幾個波長信道入 1,…，入m,入n相應的光線可沿著由箭頭A31所示的方向在所述光纖芯部 的內部傳播。在偏轉部分24，與外部光導管的所述第一部分發(fā)生諧振的光線 從所述第一光纖20向外耦合并耦合到如上所述的所述第一光導引部分31 中，在此，其沿著所述第一光纖20的傳播軸朝向第二光導引部分41傳播， 如箭頭A32所示。在光線已經經過偏轉部分24之外后，第二光導引部分41 從所述第一光導引部分31接收傳播光線，并將其朝向所述第二光纖30和第 三光導引部分51引導。在這個實施例中，所述第二光導引部分41中的傳播 方向大致正交于所述第一傳播方向A31，如箭頭A33所示。在光線到達所述 第三光導引部分51時，該光線由其沿著所述第二光纖的偏轉部分34引導， 如箭頭A34所示。在第二光纖的偏轉部分34,傳播光線耦合到所述第二光 纖30,以這種方式，其可看作從所述第一光纖20出射耦合的光線的時間倒 置。耦合到所述第二光纖的光線然后沿著所述第二光纖的芯部傳播，如箭頭 A35所示。
通過偏轉部分24、 34和外部光導管的限制模式之間的協(xié)作， 一個所需 波長信道入m可在光纖之間耦合，同時，剩余的信道在原始光纖中大致不受 影響地繼續(xù)。圖4示意性地示出又一個實施例，其中，依照本發(fā)明，光線從第一光纖 20耦合到第二光纖30。除了使用第二光導引部分41的另一設計之外，該實 施例以與圖3所示的實施例的類似方式設計。第二光導引部分包括第一反射 鏡42和第二反射鏡43。這兒，第二光導引部分不指引光線正交于光纖的傳 播軸傳播。相反，出射耦合的光線的傳播方向逐級改變，在第一光纖20的 偏轉部分24之后的一點開始，在此其沿著與第一光纖芯部平行的方向傳播， 并在所述第二光纖的偏轉部分34之前的一點結束，在此光線平行于所述第 二光纖傳播。"之前"和"之后"這兒都涉及出射耦合的光線的傳播方向， 即，上游和下游。優(yōu)選地，其中一個反射鏡41的曲率半徑為50和500jum 之間，以便確保更好地控制外部光導管內部的光線。而且，光導管的整個上 反射面可成形為一個連續(xù)的工件；換句話說，上部光導引單元包括所述第一、 第二和第三光導引部分的上反射面。相應地，下光導引單元可包括所述第一、 第二和第三光導引部分的下反射面。以外部光導管的限制模式，將已經從第 一光纖向外耦合并傳播到該光纖的偏轉部分之外的光線引導至第二光纖，最 后，到達第二光纖的偏轉部分，以用于耦合到該第二光纖。外部光導管的部分通常是諧振的，這樣，提高了特殊波長或波長信道的 耦合，其中，在該外部光導管部分，外部光導管中的模式和光纖中的光線發(fā) 生交互作用。諸如外部光導管的任何中間部分來說，諸如圖中所示的部分41 ， 其滿足外部光導管的模式為限制模式。光線的出射耦合在很大程度上是偏振相關的。因此，可以使用兩個光耦 合器，以便從第一光纖20的芯部沿著波長信道的兩個正交的偏振方向向外 耦合，如圖5所示?？墒褂脙蓚€光耦合器542和552將這兩個偏振方向耦合 到第二光纖40,這個兩個光耦合器各自包括第一光導引部分31; 61、第二 光導引部分44; 71、以及第三光導引部分51; 81。這些都可依照關于圖3 或4所述的進行設計。第一光纖20設有第一偏轉部分24 (未詳細示出)，以 用于管理在這個光纖中傳播的光線的第一偏振方向，和第二偏轉部分64 (未 詳細示出)，其用于管理在這個光纖中傳播的光線的第二、正交的偏振方向。 同樣地，第二光纖40設有第一偏轉部分54 (未詳細示出)和第二偏轉部分84(未詳細示出)，其用于管理光線的兩個正交的偏振方向。通常，各個光 纖的兩個偏轉部分將繞光纖軸相對于彼此旋轉90度。為了實際原因，設置 光纖20和40,并且使得第二光纖40首先在第一平面上平行于第一光纖20 運行。之后，重新設置第二光纖40,并且，使其在第二平面上平行于第一光 纖20運行，該第二平面正交于第一平面。因而，例如，如關于圖3或4所 述的那樣設置第一和第二光耦合器，但是，以相互正交的關系，以可以管理 兩個偏振方向的方式設置。因此，傳播光線的第一偏振方向在所述第一光纖 20的所述第一偏轉部分24向外耦合，第二偏振方向在第二偏轉部分64向外 耦合出所述第一光纖20。光線的所述第一偏振方向在第二光纖40的第一偏 轉部分54耦合到該所述第二光纖40，所述第二偏振方向在所述第二光纖40 的第二偏轉部分84耦合到該第二光纖40。將可以理解，已經任意選擇這兒所述的任何傳播方向，以只用于說明目 的，且功能對稱可用于創(chuàng)造性的光耦合器的工作原理。因此，通過考慮到電 磁傳播的時間可逆性，將可以理解，以類似的方式實現光線耦合到光纖以及 光線從光線耦出。結論作為本發(fā)明基礎的 一般構思是將選擇波長的光線從光纖橫向地偏轉出 來，并且致使該光線離開其可能與光纖芯部交互作用的區(qū)域。選擇長度的光 線然后與留在光纖中的光線分離，這樣，對其可更加便利地進行管理和操作。 特別地，也借助于第二光纖芯部中的光線偏轉器，可將選擇波長的光線引導 至該第二光纖并將其橫向地導入該第二光纖。為了較好的區(qū)分選擇的波長， 從光纖偏轉出來的光線由諧振光導管輸送，在該光導管中，要耦合的信道以 限制方式輸送。本發(fā)明還是US6501879中所披露的現有技術的改進和提高，其中，或許 最重要的提高在于，可以更自由地管理和操縱從光纖向外耦合的光線。用于 輸送從光纖偏轉的光線的光導管有利地包括一對偏轉表面，諸如反射鏡，其 中，這些反射鏡間的間隔是可調節(jié)的，這樣，可以調諧光導管的光譜選擇性。 因此，本發(fā)明保持了 US6501879的優(yōu)點，并提供了一些附加的重要優(yōu)點。例如，本發(fā)明提供了一種比現有技術更廣泛的調諧能力，這是由于在外 部光導管的放置和設計方面容許了更大的自由度。特別地，在將光線從一個
空間內。在現有技術中，這是一種障礙，這是因為反射鏡之間的間隔應該為 大約20Mm或更少，以便提供所需的調諧能力。
權利要求
1、一種光譜選擇的光耦合器，包括第一光纖，其具有用來沿著預定路徑引導光線的光引導芯部和圍繞所述芯部的覆層；偏轉器，其設在所述光纖中，操作用來通過覆層從光纖向外橫向地偏轉在光纖中傳播的任何光線的至少一部分；外部光導管，其由至少第一和第二反射面限定，其中，光纖定位在所述第一和第二反射面之間；偏轉器，其相對于外部光導管設置，以便將來自所述光纖的光線偏轉為外部光導管的受限傳播模式。
2、 如權利要求1所述的光譜選擇的光耦合器，其特征在于，來自光 纖的光線在所述光纖的偏轉部分耦合到光導管，所述外部光導管設置用來將 所述光線引導至遠離所述偏轉部分的區(qū)域。
3、 如權利要求2所述的光譜選擇的光耦合器，其特征在于，所述外 部光導管包括第一光導引部分，其設置用來沿著包含所述偏轉器的所述光纖的第一部 分在第 一方向引導所述傳播模式并將其引導至該第 一部分之外；第二光導引部分，其設置用來從所述第一光導引部分接收傳播模式，并將該傳播模式引導至遠離所述光纖的區(qū)域。
4、 如權利要求3所述的光譜選擇的光耦合器，還包括 第三光導引部分，其設置用來從所述第二光導引部分接收傳播模式，并沿著第二光纖的第一部分引導該傳播模式，第二光纖的所述第一部分包括偏 轉器，其操作用來將來自第三光導引部分的傳播模式的光線耦合到第二光 纖。
5、 如前述任一權利要求所述的光譜選擇的光耦合器，其特征在于， 外部光導管的所述第 一反射面和所述第二反射面之間的間隔是可調節(jié)的，這 樣，可以調諧傳播^^莫式的容許波長范圍。
6、 如權利要求5所述的光譜選擇的光耦合器，其特征在于，所述第 一反射面在功能上分為多個子反射鏡，可以單獨地控制各個子反射鏡的位置 和/或方向。
7、 如前述任一權利要求所述的光譜選擇的光耦合器，其特征在于， 至少其中 一個所述反射面可以是傾斜的，以便暫時防止從光纖偏轉的任何光 線進入外部光導管的限制的傳播模式。
8、 如前述任一權利要求所述的光譜選擇的光耦合器，其特征在于， 所述偏轉器是布拉格光柵。
9、 如權利要求9所述的光譜選擇的光耦合器，其特征在于，偏轉器 是炫耀布拉格光柵。
10、 如權利要求9所述的光譜選擇的光耦合器，其特征在于，炫耀布 拉格光柵是切趾的。
11、 如前述任一權利要求所述的光譜選擇的光耦合器，其特征在于， 所述外部光導管的至少一部分反射面是凹的圓柱面，以便于所述傳播模式在 所述外部光導管中的引導。
12、 一種從光纖向外耦合光線的方法，包括步驟 通過在所述光纖的偏轉部分偏轉至少一部分光線，將在所述光纖中傳播的光線橫向地耦合為外部光導管的限制的傳播模式；以及將離開所述偏轉部分的出射耦合的光線作為外部光導管中的限制的傳 播模式引導。
13、 如權利要求12所述的方法，還包括步驟將出射耦合的光線朝向光纖的偏轉部分往回偏轉；以及 將偏轉的光線耦合到所述光纖，這樣，該光線沿著與初始方向相反的方 向傳播。
14、 如權利要求12所述的方法，還包括步驟 將所述出射耦合的光線耦合到另 一個光纖。
15、 如權利要求12-14之一所述的方法，還包括步驟 改變所述光導管的兩個反射面之間的間隔距離，從而改變耦合波長。
全文摘要
本發(fā)明是具有新的幾何形狀和新的作用原理的光譜選擇的光耦合器。依照本發(fā)明的光耦合器包括光纖(20)和外部光導管(11)。在光纖中提供一偏轉器(23)，以操作用來將預定波長的光線偏轉為所述光導管的限制的傳播模式。將出射耦合的光線引導至遠離光纖的出射耦合部分的區(qū)域。本發(fā)明可用于將光線從第一光纖耦合到第二光纖。
文檔編號G02B6/293GK101133351SQ200580048886
公開日2008年2月27日 申請日期2005年12月29日 優(yōu)先權日2004年12月30日
發(fā)明者拉烏爾·斯塔布, 斯坦·赫爾姆弗里德, 本特·約翰森, 本特·薩爾格倫, 米基爾·伯格曼, 約翰·佩內福斯 申請人:普羅克斯米奧恩纖維系統(tǒng)公司