專利名稱：具有少模光纖和可切換模式轉(zhuǎn)換器的可調(diào)色散補償器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高速光通信系統(tǒng)，更準(zhǔn)確地說，涉及使用可調(diào)諧色散補償裝置控制寬帶多波長(波分復(fù)用-WDM)傳輸介質(zhì)中的微分色散。
背景技術(shù)：
色散補償裝置是高速光通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)單元(buildingblock)。重要要求包括低損耗以及補償波分復(fù)用(WDM)光波系統(tǒng)中各波長下色散的能力。除了靜態(tài)色散補償以外，高速光通信系統(tǒng)還需要可調(diào)諧色散補償器(TDC)。它們有助于補償(offsetting)光纖傳輸線中的色散變化。色散變化有可能源于環(huán)境變化(改變傳輸光纖和部件的應(yīng)力或溫度)，可導(dǎo)致非線性相移改變的能量波動，或者可改變各WDM通道路徑長度的網(wǎng)絡(luò)動態(tài)重組。參見B.J.Eggleton等，J.Lightwave Tech.，Vol.18，p.1419(2000)?；蛘撸⒆兓赡茉从趥鬏敼饫w中色散的統(tǒng)計不穩(wěn)定，以及相鄰放大器箱之間傳輸光纖長度的統(tǒng)計變化。
迄今為止，已經(jīng)提出并論證了若干可調(diào)諧或可調(diào)節(jié)色散補償器。廣泛使用線性調(diào)頻光纖布拉格光柵(FBG)來調(diào)諧光波信號的色散。例如，可由加熱元件或可閉鎖磁應(yīng)力調(diào)諧具有線性或非線性啁啾聲的FBG，以改變該裝置的色散。參見美國專利No.6148127和6330383。已經(jīng)證實該技術(shù)在1到1.5nm帶寬上具有大約2000ps/nm的色散調(diào)諧范圍。這種可調(diào)諧裝置的有限帶寬限制了其用于單通道應(yīng)用。在WDM系統(tǒng)中使用這種裝置，可能需要將信號解復(fù)用到各波長通道中，并將不同的基于FBG的TDC用于各個通道，使其非常昂貴。取代單通道FBG-TDC，包括能同時補償三個或四個通道色散的取樣FBG。雖然將WDM系統(tǒng)中所需的裝置數(shù)量減小到三分之一到四分之一，不過仍然保留實現(xiàn)可調(diào)諧色散控制的昂貴裝置。此外，采用FBG的所有TDC均受到可導(dǎo)致位誤差率(BER)呈冪指數(shù)惡化的群延遲(GD)脈動(group-delay ripple)損害。另外，GD脈動隨該裝置帶寬或色散增大而增大。另一困難在于基于FBG的實際TDC可能需要在數(shù)米長度光纖上制造FBG，用于在整個通信帶上進(jìn)行色散補償。這種長光柵的制造和調(diào)諧方法看起來是不實際的。
另一種技術(shù)是利用光纖的可變相位響應(yīng)來調(diào)節(jié)色散。已經(jīng)證實基于平面波導(dǎo)的全通濾波器可提供40Gb/s時調(diào)諧范圍高達(dá)500ps/nm的TDC。參見C.K.Madsen，Proc.Optical Fiber Conf.2002，論文No.TUT-1和FD-9?？赏ㄟ^平移如美國專利No.6392807中所述特別設(shè)計的自由空間反射鏡，調(diào)諧成虛像的相位陣列(VIPA)裝置的色散。經(jīng)證實該裝置可提供+/-800ps/nm的調(diào)諧范圍。參考Shirasaki等，Proc.European Conf.Optical Comm.-2000，PD-2，3。這兩種技術(shù)以及利用光纖相位響應(yīng)的幾種其他技術(shù)，關(guān)于波長具有周期性，從而只要將它們設(shè)計成具有與WDM通道一致的周期，就能同時對所有通道提供補償。不過，所有這些設(shè)備在每個“通帶”內(nèi)均具有依賴于波長的響應(yīng)。從而，由于色散與帶寬之間進(jìn)行權(quán)衡，這些設(shè)備不適用于高位速應(yīng)用。它們還受到與基于FBG的TDC一樣的GD脈動損害。最后，基于相位響應(yīng)的設(shè)備需要將光耦合入和耦合出傳輸光纖，造成損耗。
因此，需要一種能提供可調(diào)諧或可調(diào)節(jié)色散，且光學(xué)性能與靜態(tài)色散補償中通常用的色散補償光纖(DCF)或高階模色散補償模塊(HOM-DCM)的光學(xué)性能相近的裝置。所需的特征為低損耗，低多路串?dāng)_，可忽略的GD脈動，最重要的是要求波長連續(xù)響應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以少模光纖的每個空間模具有不同模色散這一認(rèn)識為基礎(chǔ)。因此，根據(jù)傳輸模式以及所用光纖長度，這種光纖中以不同空間模傳播的光將累積不同的色散量。這一認(rèn)識導(dǎo)致實現(xiàn)這一概念的新型設(shè)備。此基本的設(shè)備結(jié)構(gòu)包括兩段或多段支持基模和一個或多個高階模(HOM)的光纖。有時將具有這種特性的光纖稱為少模光纖。此少模光纖通過一可切換的空間模式轉(zhuǎn)換器(MC)彼此相連。最通常形式的空間模式轉(zhuǎn)換器，是將一個入射空間模式轉(zhuǎn)換成另一個。可切換模式轉(zhuǎn)換器在一種狀態(tài)下進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換，而在另一種狀態(tài)下將不加任何轉(zhuǎn)換地使光通過?？衫瞄L周期光纖光柵(LPG)、耦合波導(dǎo)器件、自由空間相位延遲元件或基于微電子-機械(MEM)的路由器和開關(guān)制造此MC。在最通常形式下，該MC被組裝成可將任何入射的空間模式轉(zhuǎn)換成HOM光纖中任何其他導(dǎo)模中的一個。通過張力、溫度、電-光或非線性光學(xué)效應(yīng)，或者任何其他用于改變構(gòu)成MC的光學(xué)材料的折射率或其中物理路徑長度的物理效應(yīng)，實現(xiàn)該切換。此外，在基于MEM的MC中，通過用于將HOM光纖中任一模式轉(zhuǎn)變成該光纖所支持的任何其他模式之一的機械路由動作產(chǎn)生該切換。
更準(zhǔn)確地說，具有可調(diào)高階模(下面稱為AHOM)特性的色散補償器(DC)包括N段光纖，和N+1個將它們彼此相連并分別在輸入和輸出端處與傳輸光纖相連的MC。N+1個MC的切換狀態(tài)的每種組合，將與該光波信號采取的唯一路徑相應(yīng)。這是由于根據(jù)每個MC的切換狀態(tài)，該信號可以該光纖的兩個或多個空間模中的一個傳播。因此，對于MC的切換狀態(tài)的各種變換，將導(dǎo)致該信號積累不同的色散值。換句話說，可簡單地通過改變N+1個MC中一個或多個的切-換狀態(tài)，改變該設(shè)備對于入射光波信號產(chǎn)生的色散大小。
與在先的TDC方法相比主要的優(yōu)點在于，由光纖本身提供色散，從而在該MC復(fù)蓋的整個光譜帶內(nèi)是波長連續(xù)的。因為色散來源于光纖波導(dǎo)，故可使GD脈動帶來的問題最小化。增大調(diào)諧范圍或者減小調(diào)諧步長僅需要重新配置各MC之間光纖的長度和段數(shù)N。因此，該設(shè)備不會因色散-帶寬權(quán)衡，或者與調(diào)諧范圍或色散幅值成比例的制造限制受到損害。
附圖簡要說明

圖1為本發(fā)明色散補償器的示意圖；圖2為用于圖1色散補償器的適當(dāng)模式轉(zhuǎn)換器單元的示意圖；圖3為以波長為函數(shù)的色散曲線，表示針對HOM光纖中的LP01和LP02模測得的色散值；圖4為根據(jù)本發(fā)明的AHOM特定實施例的示意圖；圖5的曲線表示針對切換成多種組態(tài)(configuration，在圖中用圓表示)的一系列6個MC的色散值；圖6的流程圖表示給定一預(yù)定的傳輸模式數(shù)，本發(fā)明可調(diào)色散補償器的設(shè)計方法；圖7的流程圖與圖6類似，表示給定一目標(biāo)色散值，本發(fā)明可調(diào)色散補償器的設(shè)計方法；圖8表示針對多種切換狀態(tài)，圖4設(shè)備的寬帶色散調(diào)諧特性；圖9為表示對于圖4中的系統(tǒng)，模式轉(zhuǎn)換器另一種形式和配置的示意圖；圖10表示包括傳輸光纖的光通信系統(tǒng)的示意圖圖10(a)為根據(jù)本發(fā)明的AHOM裝置；圖10(b)為除本發(fā)明AHOM裝置以外的靜態(tài)DC。
圖11表示光通信系統(tǒng)中一接收器的示意圖，包括圖11(a)為根據(jù)本發(fā)明的AHOM裝置；圖11(b)為除本發(fā)明AHOM裝置以外的靜態(tài)DC，后跟一將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的光探測電路。
詳細(xì)說明參見圖1，所示結(jié)構(gòu)表示該AHOM設(shè)備的通用形式。其表示一具有N個長度為L1的HOM光纖線軸S1-SN的裝置，每個線軸S夾在MC1-MC1+N模式轉(zhuǎn)換器序列中的兩個模式轉(zhuǎn)換器之間。該設(shè)備的輸入端表示為11，輸出端表示為15。MC裝置與光纖線軸SN通過表示為13的接頭相連。虛線間接表示如所需要那樣增加線軸和模式轉(zhuǎn)換器。如果HOM光纖支持M個模色散值不同的模式，則光可以采取MN種不同路徑，每個路徑產(chǎn)生不同的總色散值。在這種情況下，該設(shè)備的色散由下式給出DAHOM=Σi=1NLi·Dk(i)---(1)]]>其中DAHOM為該AHOM產(chǎn)生的總色散，Dk(i)為該光纖的k階模的色散，k(i)描述切換組態(tài)(Switching configuration)，決定哪個MC將光切換到哪個k階模中(k取從1到M的值，且M為該光纖支持的具有不同色散值的模的數(shù)量)。
如果該AHOM可獲得的色散值范圍為Drange，則這種結(jié)構(gòu)允許以Drange/(MN-1)的步長改變色散。因此，對于相對較小的M和N值，可實現(xiàn)對可獲得色散值的非常細(xì)的量化度(granularity)。更一般來說，Dk(i)、線軸長度Li、模數(shù)M和段數(shù)N的不同序列級數(shù)，產(chǎn)生可獲得任意色散值、色散調(diào)諧范圍以及色散步長的多種設(shè)備組態(tài)(device configuration)。
本發(fā)明的AHOM設(shè)備的模式轉(zhuǎn)換器部件可以采取多種形式。在同一天申請的，名稱為TUNABLE MODE-CONVERTERS USINGFEW MODE FIBERS的本申請共同懸而未決的專利申請中描述和要求保護(hù)一種優(yōu)選模式轉(zhuǎn)換器。在該模式轉(zhuǎn)換器中，使用少模光纖，并在基?；蚪?，傳輸模與下一個或最近鄰高階模(HOM)之間進(jìn)行耦合。這兩個模式均由芯傳導(dǎo)，即它們在光纖芯中傳播，從而保持通過HOM光纖的有效傳輸。使用長周期光柵(LPG)進(jìn)行模式耦合，并且通過改變光柵周期或改變兩個被耦合模的傳播常數(shù)，動態(tài)改變模的耦合強度。通過物理上改變光柵元件之間的間距而改變光柵周期，例如通過改變光柵上的張力(strain)物理拉伸LPG。另一方面，可由任何物理效應(yīng)，如熱-光、非線性光學(xué)、聲-光、電-光、應(yīng)力，或用于改變光纖中模的有效折射率的其他效應(yīng)，改變被耦合模的傳播常數(shù)。如果該LPG通過聲光激勵形成，則可通過改變施加在光纖上的聲光調(diào)制的頻率而改變光柵周期。這些光纖的相位匹配曲線的一個重要特征在于，存在轉(zhuǎn)向點(TAP)。當(dāng)選擇LPG光柵周期在TAP處耦合時，可實現(xiàn)大帶寬的模式耦合。當(dāng)兩個(或多個)模的群折射率基本相等時，光纖中存在TAP。傳播模的群折射率是一個眾所周知并且意義明確的光學(xué)參數(shù)?？梢员硎緸閚g＝n-λdn/dλ (2)其中ng為群折射率，n為折射率，λ為波長。
在上面提到的應(yīng)用中，將形成為少模光纖的可調(diào)LPG稱為HOM-LPG。圖2中表示出HOM-LPG的示意圖。所示光纖具有芯15和包層16。LPG表示為17。18表示用于調(diào)諧HOM-LPG的溫度控制元件。
參見圖3，曲線21和22分別表示對于光纖中的芯傳導(dǎo)模LP01和LP02測得的色散值。在1550nm下，LP02模的色散為D02＝-168.9ps/nm-km，而LP01模的色散為D01＝+21.46ps/nm-km。
圖4為可以利用該光纖組裝的AHOM設(shè)備的示意圖。光纖段數(shù)N(參考圖1和公式1中的術(shù)語)為6，通過可從“ON”狀態(tài)切換到“OFF”狀態(tài)的7個(在本例中)相同的MC相連。在“ON”狀態(tài)下，該MC將入射的LP01模轉(zhuǎn)換成LP02模，反之亦然。相反，在“OFF”狀態(tài)下，該入射模未經(jīng)任何模式轉(zhuǎn)換地被傳輸。將這6段光纖的長度Li配置成Li＝2×Li-1。因此，每個線軸中任一模式積累的色散是前一線軸中積累量的兩倍。最短光纖段的長度L1為50米，導(dǎo)致該設(shè)備中總光纖長度為Ltotal＝3.15km。
如前面所示，該設(shè)備的色散值數(shù)量可為26＝64種。另外，由于每段光纖長度與相鄰段相差2倍，表明能實現(xiàn)的色散值為等間隔。當(dāng)光僅以LP01模傳播時，獲得最大色散值。另一方面，當(dāng)光僅以LP02模傳播時，得到最小色散值。
Dmax＝D01×Ltotal＝+67.599ps/nm (3)Dmin＝D02×Ltotal＝-532.035ps/nm(4)其中Dmin和Dmax分別為最小和最大色散值，可以得出圖4中所示的AHOM。從而，該設(shè)備最小色散調(diào)諧步長Dstep為Dstep=Dmax-Dmin26-1=9.518ps/nm-km---(5)]]>
圖5表示通過將6個MC系列切換到64種允許組態(tài)(用圓表示出每一種，例如41)之一可得到的色散值(在1550nm處)。顯然，這表明通過將用7個MC連接的6段HOM光纖組合成3.15km，可實現(xiàn)大到600ps/nm的調(diào)諧范圍，步長小于10ps/nm。按照下述方式，易于將狀態(tài)0到63轉(zhuǎn)變成作為MC的“ON”和“OFF”狀態(tài)的特定組態(tài)。認(rèn)識到連接在一起的光纖與MC的組合代表色散成2倍增大的單調(diào)序列，可用6位二進(jìn)制數(shù)表示AHOM的每種可能組態(tài)。將光以LP01模傳播的段賦予值“0”，將光以LP02模傳播的段賦予值“1”，通過將所得到的二進(jìn)制數(shù)(根據(jù)上面構(gòu)成的序列)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)(范圍從0到63)，可簡單地推導(dǎo)出該AHOM的色散。對于如此得出的十進(jìn)制數(shù)d，該設(shè)備的色散DAHOM由下式給出DAHOM＝Dmax-(d×Dstep)(6)圖6中表示出針對與設(shè)備色散值DAHOM＝-436.855ps/nm相應(yīng)的切換狀態(tài)#53，這些關(guān)系的流程圖。相反，給定所需的色散Dtarget，逆操作將產(chǎn)生唯一定義每個MC切換狀態(tài)的二進(jìn)制數(shù)。圖7表示出對于Dtarget＝-200ps/nm的流程圖。對于該目標(biāo)值得出的組態(tài)產(chǎn)生DAHOM＝-198.9ps/nm。
圖8分別表示對于各種MC切換狀態(tài)0，10，20，30，40，50，60和63，該AHOM的寬帶色散調(diào)諧特性曲線。注意，該設(shè)備的帶寬僅受MC帶寬的限制。由于已經(jīng)證實存在帶寬大于60-nm的LPG MC，顯然這種設(shè)備將覆蓋光通信系統(tǒng)的C或L波段，而沒有帶來任何諸如GD脈動的附加損害。此外，可通過改變線軸中的HOM光纖的長度或增加更多段來改變該設(shè)備的色散調(diào)諧范圍。
上述例子在二進(jìn)制長度級數(shù)中使用6段HOM光纖(公式1中N＝6)和2種模式(公式1中M＝2)?？梢允褂枚喾N其他設(shè)備組態(tài)。例如，該設(shè)備可以使用不止兩種模式(M＞2)，不同段數(shù)(N)和不同的HOM光纖長度級數(shù)序列，以獲得任何所需的色散調(diào)諧范圍、步長和色散值?；蛘?，不同段HOM光纖可以包括具有不同色散、色散斜率和色散曲率特性的HOM光纖，從而在組裝該設(shè)備時提供額外的自由度。所有這些不僅可以產(chǎn)生寬帶可調(diào)諧色散補償器，而且還能得到可調(diào)色散斜率和/或色散曲率的補償器。在最普通的組態(tài)下，可以調(diào)諧AHOM以獲得色散相對于波長的任何所需的函數(shù)改變。
如前所述，該設(shè)備的一個重要組成部分為可切換MC。雖然本申請共同懸而未決的申請(如上所述)中所描述并要求保護(hù)的MC尤為適合，但也可以使用其他的MC裝置。例如，其中可以使用耦合波導(dǎo)，相位延遲板，MEM裝置。這些MC裝置應(yīng)具有切換作用的能力。通過將其折射率可隨張力、溫度或電-光或非線性光學(xué)改變而改變的一層光學(xué)材料包含在該裝置的結(jié)構(gòu)內(nèi)，可實現(xiàn)這種切換?；蛘撸赏ㄟ^加力或通過改變該裝置的光路長度，實現(xiàn)切換作用。如果由聲-光激勵形成該LPG，則可通過改變施加在光纖上的聲-光調(diào)節(jié)頻率來改變該光柵的周期。
圖9中按系統(tǒng)比例表示一種適當(dāng)?shù)淖冃?。此處目的在于用?光材料如鈮酸鋰形成MC元件，其中可以將大光導(dǎo)陣列與傳統(tǒng)電切換裝置集成在一起。圖9表示電-光、非線性光學(xué)或聲-光材料的基板91。基板91包含7個波導(dǎo)92a-92g，每一個相當(dāng)于圖4所示設(shè)備中MC裝置MC1-MC7中的每一個。光纖路徑包括輸入端93、輸出端94和光纖線軸95a-95f。線軸95a-95f相當(dāng)于圖4設(shè)備中的線軸L1-L6。切換元件表示為97。它們包括復(fù)蓋波導(dǎo)中耦合器或光柵(未示出)的金屬薄膜電極。該金屬薄膜電極通過所示的導(dǎo)板(runner)與適當(dāng)電源互連。
可通過多種技術(shù)形成結(jié)合模式轉(zhuǎn)換器描述的長周期光柵。常用的方法是使用UV光將光柵寫到摻雜光纖中。也可以通過由于熱、壓力或UV光以外的光引起的周期性折射率變化獲得這類光柵。不過，也可以使用其他方法。例如，微彎曲引起的LPG比較適宜?？衫寐?光光柵、電弧接合器(arc splicer)引起的周期性微彎曲，或者通過使具有所需光柵周期性的波紋塊之間的光纖受壓而實現(xiàn)。
上述AHOM設(shè)備具有很大程度的設(shè)計自由度。某些自由度可歸因于使用不同長度的光纖線軸。這使總色散值可根據(jù)針對兩種(或多種)傳播模式選擇的相對路徑長度而改變。可以將光纖段選擇或設(shè)計成對于給定模式，即使長度相同，也可以具有不同色散值。此外，由于在同一光纖中兩個模以不同色散值傳播，如圖4中所示光纖長度相等或近似相等的設(shè)備，依然可以提供本發(fā)明的優(yōu)點。
顯然，本發(fā)明的原理可以應(yīng)用于使用多于兩個芯傳導(dǎo)模的系統(tǒng)。在上述設(shè)備中，對于該設(shè)備每一級，即例如對于圖4中每一段L1到L6，假設(shè)具有相同的兩種模式?；蛘?，可使用其中兩種模式不同的不同光纖段。例如，如果對于該設(shè)備的一級選擇的模式為LP01和LP02，則對于該設(shè)備另一級所選擇的模式可以為LP11和LP02。
并且具有多個HOM光纖段、其中不同光纖段具有不同的光纖設(shè)計和性質(zhì)的AHOM設(shè)備，也在本發(fā)明范圍內(nèi)。在這種情形中，不同HOM光纖中相同階次的模產(chǎn)生的色散將不同。這將產(chǎn)生可提供作為以波長為函數(shù)的色散任意高階微商的可調(diào)諧色散、色散斜率、色散曲率，或者任何光學(xué)性質(zhì)的設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的AHOM設(shè)備在光通信系統(tǒng)中具有多種用途。圖10表示AHOM設(shè)備所能實現(xiàn)的光通信系統(tǒng)的一個最佳實施例。圖10a表示一光纖傳輸線的示意圖，其中光信號通過一預(yù)定長度的傳輸光纖101，然后通過光學(xué)放大器模塊102傳輸。光學(xué)放大器模塊102包括分別處于其輸入端和輸出端的增益單元(gain block)103。增益單元103通過根據(jù)本發(fā)明的AHOM設(shè)備104和現(xiàn)有通信系統(tǒng)中通常使用的靜態(tài)色散補償裝置(靜態(tài)DC)105彼此相連。圖10b表示一種類似的光通信系統(tǒng)，其中由AHOM設(shè)備單獨提供所有色散補償，無需靜態(tài)DC。信號在通過一預(yù)定長度的傳輸光纖傳輸之后，被衰減。還積累了可隨時間或傳輸光纖特定色散性質(zhì)而變的大量色散。增益元件提供所需的放大，以補償信號功率的損失。該AHOM設(shè)備提供可調(diào)諧色散，以補償該信號積累的色散。圖10a和10b的兩個示意圖，說明AHOM設(shè)備或者可以通過由靜態(tài)DC提供大部分色散補償而提供可調(diào)諧色散校正，或者可以提供該信號所需的全部色散補償。
圖11表示AHOM設(shè)備所能實現(xiàn)的光通信系統(tǒng)的另一最佳實施例。圖11a表示一接收器的示意圖，該接收器包括一光放大器模塊111，后跟一可將輸入的光信號轉(zhuǎn)換成電信號的光探測電路115。光放大器模塊111包括分別處于其輸入端與輸出端的增益單元112。增益單元112通過一根據(jù)本發(fā)明的AHOM設(shè)備113和一現(xiàn)有通信系統(tǒng)中通常使用的靜態(tài)DC114彼此連接。圖11b表示一種類似的光通信系統(tǒng)，其中由AHOM設(shè)備單獨提供所有色散補償，無需靜態(tài)DC。圖11a和11b的兩個示意圖說明，AHOM設(shè)備或者可以利用由靜態(tài)DC提供的大部分色散補償而提供可調(diào)諧色散校正，或者可以在信號進(jìn)入光探測裝置之前提供該信號所需的所有色散補償。光探測電路115的電子部分可以與光放大器模塊111中的AHOM設(shè)備113的電控制器連接，從而反饋機制通過改變AHOM設(shè)備的色散而使該接收器的性能最優(yōu)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到本發(fā)明的多種其他變型。當(dāng)然認(rèn)為所有與本說明書特定教導(dǎo)不同但基本上依賴本發(fā)明原理及其等同物的促使技術(shù)進(jìn)步的變型，均處于本發(fā)明所述和所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)設(shè)備，其包括a.一長度為L1的第一段光纖，支持至少一第一芯傳導(dǎo)模和一第二芯傳導(dǎo)模，b.一長度為L2的第二段光纖，支持至少一第一芯傳導(dǎo)模和一第二芯傳導(dǎo)模，c.與L1的輸入端耦合的第一模式轉(zhuǎn)換器(MC)裝置，用于在該第一芯傳導(dǎo)模與該第二芯傳導(dǎo)模之間轉(zhuǎn)換光，d.耦合在L1的輸出端與L2的輸入端之間的第二MC裝置，用于在該第一芯傳導(dǎo)模與該第二芯傳導(dǎo)模之間轉(zhuǎn)換光，e.與L2的輸出端耦合的第三MC裝置，用于在該第一芯傳導(dǎo)模與該第二芯傳導(dǎo)模之間轉(zhuǎn)換光，f.以及用于獨立地將每個MC裝置從通過芯傳導(dǎo)模的狀態(tài)切換到在該第一芯傳導(dǎo)模與該第二芯傳導(dǎo)模之間轉(zhuǎn)換的狀態(tài)的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其中L1與L2不相等。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其中每段光纖中的該第一芯傳導(dǎo)模相應(yīng)于相同模式。
4.一種光學(xué)設(shè)備，其包括a.一系列光纖段L1到LN，每一段支持至少兩個芯傳導(dǎo)模，b.交替存在于該系列L1到LN之間的一系列模式轉(zhuǎn)換器(MC)MC1到MCN+1，c.用于獨立地將每個MC從通過芯傳導(dǎo)模的狀態(tài)切換到轉(zhuǎn)換芯傳導(dǎo)模的狀態(tài)的裝置。
5.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)設(shè)備，其中該系列光纖段L1到LN具有不同長度，且長度為L1的倍數(shù)。
6.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)設(shè)備，其中每個模式轉(zhuǎn)換器包括i.一段具有TAP并且具有至少一第一芯傳導(dǎo)模和一第二芯傳導(dǎo)模的光纖，ii.用于將處于該第一芯傳導(dǎo)模的光轉(zhuǎn)換成處于第二芯傳導(dǎo)模的光的裝置，所述裝置包括處于該段光纖中的LPG，以及iii.用于調(diào)節(jié)該段光纖至少一部分的折射率的裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)設(shè)備，其中該LPG具有光柵周期Λ，且Λ相當(dāng)于在5％范圍內(nèi)的TAP。
8.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)設(shè)備，其中該用于切換MC的裝置為溫控裝置。
9.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)設(shè)備，其中該用于切換MC的裝置為張力。
10.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)設(shè)備，其中該用于切換MC的裝置為非線性光學(xué)裝置。
11.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)設(shè)備，其中該用于切換MC的裝置為聲-光裝置。
12.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)設(shè)備，其中該用于切換MC的裝置為應(yīng)力-光學(xué)裝置。
13.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)設(shè)備，其中該用于切換MC的裝置為電-光裝置。
14.一種光通信系統(tǒng)，包括一傳輸光纖和權(quán)利要求4的光學(xué)設(shè)備組合。
15.一種光通信系統(tǒng)，包括一傳輸光纖和權(quán)利要求4的光學(xué)設(shè)備組合，還包括一靜態(tài)色散補償裝置。
16.一種光通信系統(tǒng)，包括一種包括權(quán)利要求4的光學(xué)設(shè)備和一靜態(tài)色散補償器組合，后跟一光電探測器的光接收器。
全文摘要
本發(fā)明描述了色散補償器，在選擇兩個或更多模的模傳輸特性的基礎(chǔ)上是可調(diào)的。此基本設(shè)備的結(jié)構(gòu)包括兩段或多段光纖，該光纖支持基模和一個或多個高階模(HOM)。這些HOM光纖通過可切換的空間模式轉(zhuǎn)換器(MC)彼此相連。例如，可利用長周期光纖光柵(LPG)、耦合波導(dǎo)器件、自由空間相位延遲元件、微電子－機械裝置或聲－光耦合器制造此MC。組裝MC，使之可將任何入射的空間模轉(zhuǎn)換成HOM光纖中的任何其他導(dǎo)模。通過張力、溫度、電－光或非線性光學(xué)效應(yīng)，或者任何其他可改變構(gòu)成MC的光學(xué)材料折射率的物理效應(yīng)，實現(xiàn)切換。
文檔編號H04B10/02GK1497279SQ0315810
公開日2004年5月19日 申請日期2003年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月4日
發(fā)明者西達(dá)爾斯·拉馬錢德蘭, 西達(dá)爾斯 拉馬錢德蘭 申請人:菲特爾美國公司