專利名稱：：可調(diào)色散補償器的制作方法
技術(shù)領域：
：本發(fā)明涉及光纖通信系統(tǒng)，特別是一種基于組合式Gires-Tournois干涉儀的可調(diào)色散補償器。該器件主要應用于光纖通信系統(tǒng)中，起壓縮光脈沖寬度、恢復信號波形的作用。
背景技術(shù)：
：隨著光通信系統(tǒng)的迅速發(fā)展，尤其是高速、多信道密集波分復用光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展，多信道光纖色散補償技術(shù)成為關(guān)鍵技術(shù)之一。近年來發(fā)展了各種多信道色散補償技術(shù)，大致分兩大類色散補償光纖和色散補償器件，它們各有優(yōu)缺點。色散補償器件中，光纖光柵、光波導色散補償器等是研發(fā)的熱點。另一方面，體光學元件具有很寬的帶寬，能夠同時覆蓋多個信道，而且色散補償量也很大，是多信道色散補償?shù)睦硐朐?，因此受到廣泛重視。目前，較成熟的體光學的多信道色散補償器件，是利用角度色散效應的虛成像相位列陣(VIPAvirtually-imagedphasedarray)。其主要的核心元件是一個半柱面棱鏡和一個兩面鍍膜的玻璃板(參見M.Shirasaki，Chronaticdispersioncompensationusingvirtually-imagedphasedarray.IEEEPhoton.Technol.Lett.，1997，9(12)1598-1600)，如圖1所示。從光纖中出射光經(jīng)過準直透鏡準直后入射到半柱面透鏡上會聚，會聚后的光入射在一塊玻璃板上(前反面的反射率為98％，后反面的反射率為100％)。對于不同波長的透射光，它們從玻璃板上透射的角度是不同的，這樣經(jīng)過會聚透鏡會聚在后高反鏡的會聚點也是不同的，然后再經(jīng)過后反射鏡反射，原路返回到相同的光纖中或其他的光纖中。不同的波長在玻璃板上將對應不同的角度色散，而角度色散將會產(chǎn)生很大的色度色散，從而達到色散補償?shù)哪康?。然而，在這個方案中，要求后反射鏡只反射一些特殊級數(shù)的相干光，而對其他的光不反射。但是在VIPA結(jié)構(gòu)中，一個波長可以有兩個以上的不同輸出角度的干涉光，因此這就使后反射鏡的制備工藝難度很高。同時，它必須通過改變會聚透鏡的焦距和反射鏡的位置來實施色散量的調(diào)諧，這也給實際的操作帶來了不便。第二種受到廣泛重視的體光學色散補償器，是基于Gires-Tournois干涉儀的濾波器(簡稱GT干涉儀)。該器件的基本結(jié)構(gòu)由二個互相平行的全反射鏡和部分反射鏡構(gòu)成，如圖2所示。當光束自部分反射鏡一邊入射時，光束光波在兩反射鏡之間來回反射傳輸。在忽略損耗的情況下，光波的能量將從GT干涉儀全部反射。但是光波的相位將發(fā)生移動。理論推導表明，從GT干涉儀反射引入的相位差為式中，r為G-T干涉儀的低反射面的反射系數(shù)，Δ=2πλndcosθ,]]>其中n、d分別為G-T干涉儀腔的折射率及兩平行反射鏡之間的距離(即腔長)，θ是光束入射的角度。由此可以得到GT干涉儀引入的色散量DD=Δ22πc·8r(1-r2)·sin2Δ(1+r2-2rcos2Δ)2---(2)]]>因光纖色散而展寬的光脈沖，經(jīng)過GT干涉儀反射后，將被壓縮。同時，由于GT干涉儀的光譜的周期性，因此它很適合于多信道色散補償?shù)囊?。但是由于傳輸距離長短不同、光纖所產(chǎn)生的色散量不同等原因，光信號脈沖的展寬量也不相同。因此實際應用中要求色散補償器件具有色散量可調(diào)的特性。在GT干涉儀型色散補償器中，已經(jīng)提出了幾種GT干涉儀的復合結(jié)構(gòu)。在先技術(shù)之一(M.Jablonski，Y.Tanaka，H.Yaguchi，etal，Adjustabledispersion-slopecompensatorusingentirelythin-filmcoupled-cavityall-passfiltersinamulti-reflectionparallelconfiguration，OpticalFiberConference，2001，TuS3.)如圖3所示，采用GT干涉儀兩片玻璃平板，光束在兩平板之間來回反射。使總體色散量得到成倍的增加。改變兩平板之間的距離，可以得到不同的反射次數(shù)，因此可以改變總的色散量。但是在這種調(diào)整方式中，輸出光束的位置會發(fā)生移動，每一次改變色散量，都需要重新調(diào)整光路。而且，由于光束與GT干涉儀平板之間需要有一定的角度，不能用垂直入射的布局，反射光在空間上就要展寬。因此，在做光纖耦合時，要用較大口徑的透鏡會聚。這就增大了裝置的體積，并且提高了對于光學的調(diào)整精度和穩(wěn)定性的要求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服上述在先技術(shù)的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便的基于G-T干涉儀的可調(diào)色散補償器。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種可調(diào)色散補償器，特征在于其構(gòu)成包括一個G-T干涉儀，該G-T干涉儀是由相互平行的一塊高反射平面鏡和一塊部分反射平面鏡構(gòu)成的；在該G-T干涉儀的兩平行平面鏡的所在平面延設一高反射平面鏡；在該G-T干涉儀的部分反射平面鏡一側(cè)設有一雙光纖準直器組件，該雙光纖準直器組件是由其雙光纖準直器的尾纖光纖依次串聯(lián)而成，所有雙光纖準直器垂直于所述的部分反射平面鏡；一安置所述的G-T干涉儀的一維移動平臺和控制該移動平臺運動的調(diào)節(jié)機構(gòu)。所述的雙光纖準直器組件中，一部分雙光纖準直器正對G-T干涉儀，而另外一部分雙光纖準直器正對高反射鏡。所述的一維移動平臺運動的調(diào)節(jié)機構(gòu)為計算機。所述的G-T干涉儀是由多個G-T干涉器構(gòu)成的，所述的G-T干涉器的按其部分反射面的反射率遞增或遞減排列。所述的G-T干涉儀和所述的高反射鏡構(gòu)成一圓環(huán)并固定在一旋轉(zhuǎn)平臺上，該旋轉(zhuǎn)平臺在調(diào)節(jié)機構(gòu)的推動下繞其軸旋轉(zhuǎn)。所述的G-T干涉儀排列成一圓環(huán)并固定在一旋轉(zhuǎn)平臺上，該旋轉(zhuǎn)平臺在調(diào)節(jié)機構(gòu)的推動下繞其軸旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明的優(yōu)點和特點是(1)本發(fā)明采用了級聯(lián)的雙光纖準直器結(jié)構(gòu)，與在先技術(shù)的多次反射系統(tǒng)相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、穩(wěn)定性好的優(yōu)點；而且由于垂直入射，具有光束不展寬、偏振無關(guān)的優(yōu)點；(2)本發(fā)明采用的雙光纖準直器，已經(jīng)進入產(chǎn)業(yè)化水平，在多種光纖通信器件廣泛應用，成本相對低廉，質(zhì)量控制良好；(3)本發(fā)明的色散補償功能由G-T干涉儀提供，本發(fā)明的調(diào)節(jié)機構(gòu)保證了G-T干涉儀色散補償?shù)膬?yōu)點發(fā)揮作用。同時又可以利用結(jié)構(gòu)上布局的靈活性，獲得較大的色散量調(diào)節(jié)范圍和較大的工作線寬。圖1VIPA多信道色散補償?shù)慕Y(jié)構(gòu)示意圖。圖2G-T干涉儀基本原理示意圖。圖3在先技術(shù)的復合G-T干涉儀結(jié)構(gòu)示意圖。圖4本發(fā)明可調(diào)色散補償器實施例1結(jié)構(gòu)示意圖。圖5本發(fā)明可調(diào)色散補償器實施例2結(jié)構(gòu)示意圖。圖6本發(fā)明可調(diào)色散補償器實施例3結(jié)構(gòu)示意圖。圖7本發(fā)明可調(diào)色散補償器實施例4結(jié)構(gòu)示意圖。圖8本發(fā)明可調(diào)色散補償器實施例5結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不應以此限制本發(fā)明的保護范圍。先請參閱圖4，圖4本發(fā)明可調(diào)色散補償器實施例1結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可見，本發(fā)明可調(diào)色散補償器的構(gòu)成包括一個G-T干涉儀1，該G-T干涉儀1是由相互平行的一塊高反射平面鏡11和一塊部分反射平面鏡12構(gòu)成的；在該G-T干涉儀1的兩平行平面鏡的所在平面延設一高反射平面鏡2；在該G-T干涉儀1的部分反射平面鏡12一側(cè)設有一雙光纖準直器組件3，該雙光纖準直器組件3是由其雙光纖準直器的尾纖光纖依次串聯(lián)而成，所有雙光纖準直器垂直于所述的部分反射平面鏡12；一安置所述的G-T干涉儀1的一維移動平臺4和控制該移動平臺4運動的調(diào)節(jié)機構(gòu)5。所述的雙光纖準直器組件3中，一部分雙光纖準直器正對G-T干涉儀1，而另外一部分雙光纖準直器正對高反射鏡2。所述的一維移動平臺4運動的調(diào)節(jié)機構(gòu)5為計算機。本發(fā)明的可調(diào)色散補償器的工作原理如下從雙光纖準直器組3出射，從G-T干涉儀1反射回來的光束，獲得由單個雙光纖準直器基于G-T干涉儀1產(chǎn)生的色散補償?shù)臅r延為τ(λ)。從高反鏡2反射回來的光束，不會獲得色散補償群時延。假如系統(tǒng)中共計安裝M個雙光纖準直器，其中有m個位于G-T干涉儀部位，這樣，系統(tǒng)提供的色散補償群時延量為τtotal＝mτ(λ)(3)當調(diào)整移動平臺時，位于G-T干涉儀部位的雙光纖準直器的數(shù)量可以從M變化到0，從而可以改變總的色散補償量為Mτ(λ)。本發(fā)明可調(diào)色散補償器的實施例之二的結(jié)構(gòu)，如圖5所示。在這一結(jié)構(gòu)中，所述的G-T干涉儀1是由多個G-T干涉器13構(gòu)成的，所述的G-T干涉器13的按其部分反射面12的反射率遞增或遞減排列。于是本發(fā)明提供的群時延總量為τtotal=Σi=1mτi(λ)---(4)]]>在這樣的結(jié)構(gòu)中，不同部位的G-T干涉儀可以具有不同的色散量。因此，色散量的可調(diào)范圍將得到擴大，也可以獲得比較精細的調(diào)節(jié)變化量。不僅如此，G-T干涉儀具有多信道同時補償、色散量變化范圍大的優(yōu)點。但是簡單的G-T干涉儀作為色散補償器件也有工作線寬比較小的缺點。本發(fā)明圖5的結(jié)構(gòu)可以制備信道間隔相同、但色散量不同的若干種G-T干涉儀平板。經(jīng)過設計可以提供不僅具有所需色散量，同時具有較大工作線寬的色散補償器。也可以制備具有信道間隔稍有差別、色散量相同的復合G-T干涉儀，其產(chǎn)生的群時延將具有頂部比較平坦的色散光譜曲線。本發(fā)明可調(diào)色散補償器實施例之三的結(jié)構(gòu)如圖6所示。在這一結(jié)構(gòu)中，所述的G-T干涉儀1和所述的高反射鏡2夠成一圓環(huán)14并固定在一旋轉(zhuǎn)平臺41上，該旋轉(zhuǎn)平臺41在調(diào)節(jié)機構(gòu)的推動下繞其軸42旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明可調(diào)色散補償器實施例之四的結(jié)構(gòu)如圖7所示。G-T干涉儀平板15是一個圓盤形的平板。它的部分反射鏡的反射率在圓周方向上逐漸連續(xù)地變化，如圖中箭頭所示。雙光纖準直器組件3也在圓周位置上安裝；并且其光束方向垂直于G-T干涉儀平面。G-T干涉儀圓盤平板圍繞其中心軸42旋轉(zhuǎn)。由于其部分反射鏡的反射率連續(xù)增加或減少，因此該裝置的總體群時延可以得到無級的連續(xù)調(diào)節(jié)。本發(fā)明可調(diào)色散補償器實施例之五的結(jié)構(gòu)如圖8所示。其中1為一個G-T干涉儀，2為與G-T干涉儀處于同一平面的高反鏡，3為一組雙光纖準直器，4為一維平行移動的平臺，5為控制移動平臺的計算機，6為一個三端口環(huán)行器，7為一個3dB光纖耦合器。在這一結(jié)構(gòu)中，光路的一端接一個3dB光纖耦合器7，光纖耦合器7的兩個端口互相連接，構(gòu)成一個具有寬譜的反射特性的光纖環(huán)反射鏡。光信號從環(huán)行器6的入射端口輸入，從其第二端口輸出，經(jīng)過可調(diào)G-T干涉儀色散補償系統(tǒng)，并從光纖環(huán)形鏡反射，回到并進入光纖環(huán)行器第二端口；然后從環(huán)行器的第三個端口輸出。在這一過程中，光束在G-T干涉儀平面上的反射次數(shù)增加一倍。歸納起來，本發(fā)明具有下列的優(yōu)點(1)本發(fā)明采用了級聯(lián)的雙光纖準直器結(jié)構(gòu)，與在先技術(shù)的多次反射系統(tǒng)相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、穩(wěn)定性好的優(yōu)點；而且由于垂直入射，具有光束不展寬、偏振無關(guān)的優(yōu)點；(2)本發(fā)明采用的雙光纖準直器，已經(jīng)進入產(chǎn)業(yè)化水平，在多種光纖通信器件廣泛應用，成本相對低廉，質(zhì)量控制良好；(3)本發(fā)明的色散補償功能由G-T干涉儀提供，本發(fā)明的調(diào)節(jié)機構(gòu)保證了G-T干涉儀色散補償?shù)膬?yōu)點發(fā)揮作用。同時又可以利用結(jié)構(gòu)上布局的靈活性，獲得較大的色散量調(diào)節(jié)范圍和較大的工作線寬。權(quán)利要求1.一種可調(diào)色散補償器，特征在于其構(gòu)成包括一個G-T干涉儀(1)，該G-T干涉儀(1)是由相互平行的一塊高反射平面鏡(11)和一塊部分反射平面鏡(12)構(gòu)成的；在該G-T干涉儀(1)的兩平行平面鏡的所在平面延設一高反射平面鏡(2)；在該G-T干涉儀(1)的部分反射平面鏡(12)一側(cè)設有一雙光纖準直器組件(3)，該雙光纖準直器組件(3)是由其雙光纖準直器的尾纖光纖依次串聯(lián)而成，所有雙光纖準直器垂直于所述的部分反射平面鏡(12)；一安置所述的G-T干涉儀(1)的一維移動平臺(4)和控制該移動平臺(4)運動的調(diào)節(jié)機構(gòu)。計算機系統(tǒng)(5)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)色散補償器，其特征在于所述的雙光纖準直器組件(3)中，一部分雙光纖準直器正對G-T干涉儀(1)，而另外一部分雙光纖準直器正對高反射鏡(2)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)色散補償器，其特征在于所述的一維移動平臺(4)運動的調(diào)節(jié)機構(gòu)為計算機(5)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)色散補償器，其特征在于所述的G-T干涉儀(1)是由多個G-T干涉器(13)構(gòu)成的，所述的G-T干涉器(13)的按其部分反射面(12)的反射率遞增或遞減排列。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可調(diào)色散補償器，其特征在于所述的G-T干涉儀(1)和所述的高反射鏡(2)夠成一圓環(huán)(14)并固定在一旋轉(zhuǎn)平臺(41)上，該旋轉(zhuǎn)平臺(41)在調(diào)節(jié)機構(gòu)的推動下繞其軸(42)旋轉(zhuǎn)。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可調(diào)色散補償器，其特征在于所述的G-T干涉儀(1)排列成一圓環(huán)(15)并固定在一旋轉(zhuǎn)平臺(41)上，該旋轉(zhuǎn)平臺(41)在調(diào)節(jié)機構(gòu)的推動下繞其軸(42)旋轉(zhuǎn)。全文摘要一種可調(diào)色散補償器，特征在于其構(gòu)成包括一個G－T干涉儀，該G－T干涉儀是由相互平行的一塊高反射平面鏡和一塊部分反射平面鏡構(gòu)成的；在該G－T干涉儀的兩平行平面鏡的所在平面延設一高反射平面鏡；在該G－T干涉儀的部分反射平面鏡一側(cè)設有一雙光纖準直器組件，該雙光纖準直器組件是由其雙光纖準直器的尾纖光纖依次串聯(lián)而成，所有雙光纖準直器垂直于所述的部分反射平面鏡；一安置所述的G－T干涉儀的一維移動平臺和控制該移動平臺運動的調(diào)節(jié)機構(gòu)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，而且光束不展寬，與光束的偏振無關(guān)。文檔編號H04B10/18GK1694384SQ20051002579公開日2005年11月9日申請日期2005年5月13日優(yōu)先權(quán)日2005年5月13日發(fā)明者葉青,方祖捷,瞿榮輝,劉峰申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所