專利名稱：可變色散補(bǔ)償器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可變色散補(bǔ)償器，用于對(duì)通過光纖傳輸路徑傳播以進(jìn)行光通信的光信號(hào)中累積的色散進(jìn)行可變補(bǔ)償，更具體地，涉及一種可變色散補(bǔ)償器，其使用具有根據(jù)輸入光的波長(zhǎng)來(lái)對(duì)輸入光進(jìn)行解復(fù)用的功能的光學(xué)部分來(lái)產(chǎn)生可變色散。
背景技術(shù)：
已經(jīng)提出的一種傳統(tǒng)的可變色散補(bǔ)償器由所謂的虛擬成像相位陣列(VIPA)構(gòu)成，其中根據(jù)波長(zhǎng)將波分復(fù)用(WDM)光分離為空間上可以彼此區(qū)分的多個(gè)光束(例如，參見文獻(xiàn)1，即日本專利申請(qǐng)國(guó)家公報(bào)No.2000-511655，以及文獻(xiàn)2，即日本專利申請(qǐng)國(guó)家公報(bào)No.2002-514323)。
圖10是表示傳統(tǒng)VIPA可變色散補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)示例的立體圖。圖11是該示例結(jié)構(gòu)的俯視平面圖。
如這些附圖所示，在傳統(tǒng)VIPA可變色散補(bǔ)償器中，例如，通過光循環(huán)器20從光纖30的端部發(fā)出的光被準(zhǔn)直透鏡40轉(zhuǎn)換為平行光，然后由線聚焦透鏡50會(huì)聚在一條線段上，并通過VIPA板10的窗口16進(jìn)入平行的相對(duì)平面之間的空間。入射到VIPA板10上的光在反射多層膜12和反射多層膜14之間重復(fù)進(jìn)行多次反射，反射多層膜12形成在VIPA板10的一個(gè)平面上并具有低于100％的反射率，而反射多層膜14形成在另一平面上并具有大約100％的反射率。光在反射多層膜12的表面上每反射一次，就有百分之幾的光通過反射表面透射并出射到VIPA板10的外部。
通過VIPA板10透射的光彼此干涉，并且根據(jù)波長(zhǎng)的差異產(chǎn)生具有不同方向的多個(gè)光束。結(jié)果，當(dāng)光束被會(huì)聚透鏡60會(huì)聚在一點(diǎn)處時(shí)，每個(gè)會(huì)聚點(diǎn)隨著波長(zhǎng)的改變而沿直線移動(dòng)。例如，在該直線上設(shè)置有三維反射鏡70的情況下，從VIPA板10發(fā)出并由會(huì)聚透鏡60會(huì)聚的光根據(jù)波長(zhǎng)而在三維反射鏡70上的不同位置進(jìn)行反射，并返回VIPA板10。在三維反射鏡70上反射的光由于不同波長(zhǎng)而沿不同方向前進(jìn)，并且到VIPA板10的返回光程不同。通過改變波長(zhǎng)來(lái)改變這種光程差的量，使不同的波長(zhǎng)分量傳播不同的距離，由此對(duì)輸入光的色散進(jìn)行補(bǔ)償。
在VIPA板10上沿多條路徑反射的光的行為例如與公知為圖12所示的假想模型中的階梯衍射光柵的階梯光柵中的光相似。因此，可以將VIPA板視為虛擬衍射光柵。如圖12的右側(cè)所示，在VIPA板10中，出射光在下述條件下彼此干涉短波長(zhǎng)分量在光軸上方側(cè)出射，而長(zhǎng)波長(zhǎng)分量在光軸下方側(cè)出射。因此，各個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)的短波長(zhǎng)分量在光軸上方出射，而長(zhǎng)波長(zhǎng)分量在光軸下方出射。這種傳統(tǒng)VIPA可變色散補(bǔ)償器可以在很寬的范圍內(nèi)對(duì)色散進(jìn)行補(bǔ)償。這種傳統(tǒng)VIPA色散補(bǔ)償器的另一優(yōu)點(diǎn)在于，可以通過溫度調(diào)節(jié)，使周期性產(chǎn)生的光的透射帶沿波長(zhǎng)軸移動(dòng)，因此可以改變要進(jìn)行補(bǔ)償?shù)墓庑盘?hào)的波長(zhǎng)(透射波長(zhǎng))。
然而，上述的這種傳統(tǒng)VIPA可變色散補(bǔ)償器的問題在于，插入損耗由于具有從VIPA出射的不需要的衍射級(jí)的光而增大。
具體地，從提供如上所述的虛擬衍射光柵的VIPA出射了各種衍射級(jí)的光。如圖13的示意圖所示，從VIPA出射的光除了根據(jù)波長(zhǎng)來(lái)分離輸入光所需的衍射級(jí)的光LA以外，還包含不需要的衍射級(jí)的光LB。該不需要的衍射級(jí)的光LB對(duì)所需衍射級(jí)的主光LA造成干擾。不需要的衍射級(jí)的光LB的出射量的增大會(huì)增大入射到VIPA上的光的比例，這些光被作為不需要的光而丟棄，從而導(dǎo)致插入損耗增大。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題而完成本發(fā)明，因此本發(fā)明的目的是提供一種使用VIPA以減小插入損耗的可變色散補(bǔ)償器。
為了實(shí)現(xiàn)該目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種可變色散補(bǔ)償器，其包括光學(xué)系統(tǒng)，用于沿一維方向會(huì)聚輸入光；光學(xué)部分，其具有解復(fù)用功能，包括兩個(gè)相對(duì)的平行平面，其中一個(gè)平行平面形成有窗口和第一反射表面，而另一平行平面形成有第二反射表面，由所述光學(xué)系統(tǒng)沿一維方向會(huì)聚的光通過該窗口進(jìn)入第一和第二反射表面之間的空間，該入射光在這些反射表面上反射多次，并部分地通過第二反射表面發(fā)射，并且所發(fā)射的光彼此干涉，由此形成隨不同波長(zhǎng)而沿不同方向前進(jìn)的光束；以及反射器，用于對(duì)從所述光學(xué)部分的第二反射表面沿不同方向發(fā)射的不同波長(zhǎng)的光束進(jìn)行反射，并使這些光束返回所述光學(xué)部分。該光學(xué)系統(tǒng)具有下述的光學(xué)特性，該光學(xué)特性使得入射光束直徑與出射光束直徑之間的放大率變?yōu)榕c所述光學(xué)部分的折射率相對(duì)應(yīng)的預(yù)定目標(biāo)值近似的值，入射光束直徑表示所述光學(xué)部分的窗口以及沿下述平面的光束截面之間的重疊部分的長(zhǎng)度，該平面與進(jìn)入所述光學(xué)部分的光束的所述一維方向垂直，出射光束直徑表示該光束截面與所述光學(xué)部分的第二反射表面之間的重疊部分的長(zhǎng)度。
在上述可變色散補(bǔ)償器中，由所述光學(xué)系統(tǒng)沿一維方向會(huì)聚的光進(jìn)入所述光學(xué)部分，即，具有根據(jù)波長(zhǎng)對(duì)輸入光進(jìn)行解復(fù)用的功能的VIPA。該光學(xué)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為使得從該光學(xué)系統(tǒng)入射到該光學(xué)部分的光束的直徑與從該光學(xué)部分出射的光束的直徑之間的放大率，對(duì)于與光會(huì)聚的一維方向垂直的平面中的光束的交叉部分，變?yōu)榕c預(yù)定目標(biāo)值相近的值。因此，與現(xiàn)有技術(shù)中的入射光束相比，該光學(xué)部分中的光束直徑經(jīng)歷了更小的變化，并且出射光束直徑增大。結(jié)果，抑制了從該光學(xué)部分出射的光中包含的不需要的衍射級(jí)的光，并且可以將能量集中在具有所需衍射級(jí)的光上。
根據(jù)上述的本發(fā)明，提高了從光學(xué)部分出射的光的衍射效率，因此，可以減小可變色散補(bǔ)償器的插入損耗。
通過以下結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)說(shuō)明，上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明了。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的VIPA可變色散補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖2表示傳統(tǒng)VIPA可變色散補(bǔ)償器的VIPA的光學(xué)設(shè)計(jì)概念。
圖3表示法向衍射光柵的槽寬度與光的擴(kuò)展之間的關(guān)系。
圖4表示入射到VIPA板上的光的光束直徑與損耗之間的關(guān)系。
圖5表示根據(jù)本發(fā)明的VIPA可變色散補(bǔ)償器的VIPA的光學(xué)設(shè)計(jì)概念。
圖6表示入射光束直徑相對(duì)于出射光束直徑的放大率與插入損耗之間的關(guān)系。
圖7是表示從VIPA板出射的光的干涉條件的示意圖。
圖8是表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的VIPA可變色散補(bǔ)償器的側(cè)視圖。
圖9是表示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的VIPA可變色散補(bǔ)償器的側(cè)視圖。
圖10是表示傳統(tǒng)VIPA可變色散補(bǔ)償器的示例結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖11是圖10所示的示例結(jié)構(gòu)的俯視平面圖。
圖12表示用于說(shuō)明VIPA的工作原理的模型。
圖13是表示從VIPA出射的光的衍射級(jí)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參照附圖來(lái)說(shuō)明用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的可變色散補(bǔ)償器的最佳方式。在所有附圖中，相同的標(biāo)號(hào)表示相同或等效的組成部分。
首先，為了幫助理解本發(fā)明，參照?qǐng)D2簡(jiǎn)要地說(shuō)明傳統(tǒng)VIPA可變色散補(bǔ)償器的VIPA的光學(xué)設(shè)計(jì)概念。
在圖2中，設(shè)t為VIPA板10的厚度(反射多層膜12、14之間的距離)，“a”為入射到窗口16的光束的直徑，而“b”為在反射多層膜12上反射一次并返回到反射多層膜14的光束的直徑。入射到VIPA板10上的光沿與圖2中的紙面垂直的一維方向會(huì)聚，因此，光束直徑“a”、“b”分別與沿垂直于該移位方向的光束截面(圖2中的中間色點(diǎn)網(wǎng)部分)與VIPA板10的形成有窗口16的一個(gè)平面以及反射多層膜14之間的重疊部分的長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)。在該過程中，光以下述的方式進(jìn)入VIPA板10的條件表示為以下方程(1)和(2)，該方式使得入射光束沒有被與窗口16相鄰的反射多次膜14的端部阻斷，并且沒有任何反射光從窗口16泄漏。
t·tanθ-a/2≥0 (1)t·tanθ-b/2≥0 (2)
其中θ是VIPA板10的傾斜角，即，VIPA板10從光沿著與VIPA板10的表面垂直的方向進(jìn)入的位置開始傾斜的角度。
方程(1)和(2)組合為由以下方程(3)表示的關(guān)系。
t·tanθ≥(a+b)/4(3)順便提及，鑒于在VIPA板10的傾斜角θ很小的情況下tanθ近似于θ的事實(shí)，方程(3)的關(guān)系可以改寫為以下方程(4)。
t·θ≥(a+b)/4(4)在傳統(tǒng)的VIPA可變色散補(bǔ)償器中，用于向VIPA板10施加入射光的光學(xué)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為使得光束直徑“a”、“b”滿足方程(4)的關(guān)系。在該光學(xué)設(shè)計(jì)中，引入方程(4)的關(guān)系只是為了確保入射到VIPA板10上的光進(jìn)入窗口16而沒有被反射多層膜14阻斷，并且沒有考慮沿一維方向會(huì)聚并進(jìn)入VIPA板10的光的光束直徑與衍射效率之間的關(guān)系。
鑒于此，根據(jù)本發(fā)明，確定了包含衍射影響在內(nèi)的光入射到VIPA板10上的條件，并且根據(jù)這些條件，對(duì)入射到VIPA板10上的光進(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì)，由此減小VIPA可變色散補(bǔ)償器的插入損耗。下面詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的原理。
沿一維方向會(huì)聚并入射到考慮了VIPA的工作原理的VIPA板10上的光的光束直徑與用于確定法向衍射光柵的槽寬度的參數(shù)相對(duì)應(yīng)。通常，光通道的小槽寬度易于使光展開，例如，如圖3的左側(cè)所示。結(jié)果，在光進(jìn)入具有小槽寬度的衍射光柵的情況下，光能量具有滿足多個(gè)衍射條件的多個(gè)傳播方向，因此產(chǎn)生了具有多個(gè)衍射級(jí)的光。另一方面，對(duì)于光通道的大槽寬度，光不易展開，例如，如圖3的右側(cè)所示。因此，在光進(jìn)入具有大槽寬度的衍射光柵的情況下，光能量不具有滿足多個(gè)干涉條件的多個(gè)傳播方向，因此可以所需的衍射級(jí)對(duì)光進(jìn)行會(huì)聚。具體地，可以提高衍射效率。本發(fā)明考慮了這種現(xiàn)象，并且增大進(jìn)入VIPA板10的光的光束直徑，由此抑制不需要的衍射級(jí)的光。
在這種情況下，如圖4所示，考慮會(huì)聚在形成有反射多層膜12的出射側(cè)平面上之后沿傳播路徑在相反方向上前進(jìn)的光。具體地，考慮從出射側(cè)平面上的會(huì)聚點(diǎn)向窗口16前進(jìn)的光束。在會(huì)聚在出射平面上的光的光束直徑很小的情況下，如圖4中的虛線所示，到達(dá)入射側(cè)平面的光束被過分展開，導(dǎo)致被反射多層膜14阻斷。另一方面，在會(huì)聚在出射平面上的光的光束直徑過大的情況下，如圖4的實(shí)線所示，到達(dá)入射側(cè)平面的光束直徑非常大，而被反射多層膜14阻斷。如上所述，根據(jù)傳統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計(jì)概念，確定入射側(cè)平面上的光束直徑a、b，以確保入射光不被反射多層膜14阻斷，因此，沒有考慮通過窗口16會(huì)聚在出射側(cè)平面上的光的光束直徑。
根據(jù)本發(fā)明，采用了下述的光學(xué)設(shè)計(jì)條件，其中通過增大會(huì)聚在出射側(cè)平面上的光的光束直徑來(lái)提高衍射效率，以抑制VIPA板10中的損耗，而不是采用傳統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)條件來(lái)防止入射光被反射多層膜14阻斷以減小VIPA板10中的損耗。換句話說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)是基于以下思想進(jìn)行最優(yōu)設(shè)計(jì)的即使在通過增大會(huì)聚在出射側(cè)平面上的光的光束直徑，而由反射多層膜14部分地阻斷入射光的情況下，這種缺點(diǎn)也不能通過抑制不需要的衍射級(jí)的光來(lái)減小損耗的效果所掩飾。例如，可以根據(jù)以下說(shuō)明的理論方程來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的該基本光學(xué)設(shè)計(jì)概念。
具體地，如圖5所示，假定入射側(cè)平面上的光束直徑為2ω，而出射側(cè)平面上的光束直徑為2ω0。方程(5)的關(guān)系在假定這兩個(gè)光束都是零級(jí)的高斯光束的前提下在光束直徑2ω、2ω0之間成立。
ω=ω01+(λtπcosθω02)2]]>=ω02+λ2t2π2cos2θω02...(5)]]>從VIPA板10的窗口16到出射側(cè)平面上的會(huì)聚點(diǎn)的距離為t/cosθ，并且可以通過方程(6)確定用于在t/cosθ范圍內(nèi)使光束直徑變化最小的條件，以通過將以上方程(5)視為ω0的函數(shù)來(lái)對(duì)根號(hào)里的值進(jìn)行微分計(jì)算。
ω0=λtπcosθ...(6)]]>根據(jù)以上方程(6)，當(dāng)按照增大光束直徑的方式來(lái)計(jì)算VIPA可變色散補(bǔ)償器的插入損耗時(shí)，例如，如圖6中的計(jì)算結(jié)果所示，插入損耗在ω大約是ω0的1.5倍的條件下減小。然而，該值僅是示例，可以根據(jù)VIPA板10中的折射率來(lái)確定減小插入損耗的條件。
因此，根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)通過如上方法確定的ω與ω0之比的目標(biāo)值，對(duì)用于向VIPA板10施加入射光的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，以使得會(huì)聚在出射平面上的光的光束直徑增大，同時(shí)VIPA板10內(nèi)的光束直徑的變化很小。
只要可以增大會(huì)聚光束直徑，則用于向VIPA板10施加會(huì)聚光的光學(xué)系統(tǒng)可以是各種透鏡組合。通常，在光束直徑為d的光由透鏡會(huì)聚的情況下，已知會(huì)聚光束的直徑D由以下使用透鏡的焦距f和光波長(zhǎng)λ表示的方程(7)來(lái)表示。
D=2.44λfd...(7)]]>以上方程(7)表示，在入射到透鏡的光的光束直徑d固定的情況下，可以通過增大透鏡的焦距來(lái)增大會(huì)聚光束的直徑D。另一方面，在透鏡的焦距f固定的情況下，可以通過減小輸入到透鏡的光的光束直徑來(lái)增大會(huì)聚光束的直徑D。根據(jù)這些一般透鏡特性，以下參照本發(fā)明的實(shí)施例來(lái)說(shuō)明具有根據(jù)本發(fā)明的原理而設(shè)計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)的VIPA可變色散補(bǔ)償器。
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的VIPA可變色散補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
在圖1中，根據(jù)第一實(shí)施例的VIPA可變色散補(bǔ)償器是其中根據(jù)方程(7)所示的一般透鏡特性，通過增大透鏡的焦距來(lái)增大會(huì)聚光的光束直徑的示例。具體地，在該VIPA可變色散補(bǔ)償器中，在準(zhǔn)直透鏡40和VIPA板10之間的預(yù)定位置處設(shè)置了具有比線聚焦透鏡50更長(zhǎng)焦距的線聚焦透鏡51，而不是包括在圖10所示的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的線聚焦透鏡50。除了線聚焦透鏡51以外，該結(jié)構(gòu)的其他部分與現(xiàn)有技術(shù)的相類似。在圖1中，傳統(tǒng)線聚焦透鏡50的結(jié)構(gòu)由虛線來(lái)表示，以便于與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較。以下將具體地說(shuō)明構(gòu)成該VIPA可變色散補(bǔ)償器的光學(xué)部分。
VIPA板10包括形成在基板的相對(duì)的平行平面的之一上的反射多層膜12(第二反射表面)，以及形成在另一平面上的反射多層膜14(第一反射表面)和窗口16。VIPA板10相對(duì)于以直角進(jìn)入窗口16的光的光軸傾斜預(yù)定角度。反射多層膜12對(duì)于從窗口16入射的光信號(hào)具有低于100％(優(yōu)選地，95～98％)的反射率，并且形成在基板的平面之一的整個(gè)區(qū)域上。另一方面，反射多層膜14對(duì)于從窗口16入射的光信號(hào)具有大約100％的反射率，并且形成在基板的另一平面的一部分上。該基板的另一平面的未形成有反射多層膜14的部分構(gòu)成對(duì)于光信號(hào)透明的窗口16。
光循環(huán)器20例如是具有三個(gè)端口的普通光學(xué)部分，用于沿從第一端口到第二端口、從第二端口到第三端口，以及從第三端口到第一端口的方向傳輸光。將輸入到VIPA可變色散補(bǔ)償器的光信號(hào)施加給光循環(huán)器20的第一端口，并通過第二端口將其發(fā)送到光纖30的一端，同時(shí)從第三端口輸出返回到光纖30的另一端的光信號(hào)，作為VIPA可變色散補(bǔ)償器通過第二端口的輸出光。
光纖30將單模光纖等的一端連接至光循環(huán)器20的第二端口，而單模光纖等的另一端設(shè)置為與準(zhǔn)直透鏡40相鄰。光纖30并不限于上述類型。
準(zhǔn)直透鏡40是普通透鏡，其將從光纖30的另一端出射的光束轉(zhuǎn)換為平行光并將其施加給線聚焦透鏡51。
線聚焦透鏡51將來(lái)自準(zhǔn)直透鏡40的平行光會(huì)聚在一線段上，并且具體地包括柱面透鏡或折射率色散透鏡(refractive index dispersionlens)。線聚焦透鏡51具有比上述傳統(tǒng)線聚焦透鏡50更長(zhǎng)的焦距，并且設(shè)置在準(zhǔn)直透鏡40和VIPA板10之間的與增大的焦距相對(duì)應(yīng)的適當(dāng)位置處。
會(huì)聚透鏡60是普通透鏡，用于將根據(jù)波長(zhǎng)的差異而具有不同方向的多個(gè)光束，在VIPA板10中多次反射并且在彼此干涉的同時(shí)從反射多層膜12出射之后，會(huì)聚在單個(gè)點(diǎn)上。
三維反射鏡70為具有非球面的三維結(jié)構(gòu)。該非球面反射鏡具有中心軸，該中心軸提供了沿與VIPA板10中的光的角色散方向垂直的方向的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。該三維反射鏡70被設(shè)置在移動(dòng)臺(tái)(未示出)上，并且移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)軸與中心軸彼此平行。
接下來(lái)，說(shuō)明第一實(shí)施例的操作。
在具有上述結(jié)構(gòu)的VIPA可變色散補(bǔ)償器中，將通過光纖傳輸路徑傳播并產(chǎn)生色散的WDM光輸入到光循環(huán)器20的第一端口，并且通過光循環(huán)器20的第二端口發(fā)送至光纖30。將從光纖30出射的WDM光，在通過準(zhǔn)直透鏡40轉(zhuǎn)換為平行光后，由線聚焦透鏡51會(huì)聚在一線段上，并通過VIPA板10的窗口16進(jìn)入處于彼此相對(duì)關(guān)系的反射多層膜12、14之間的空間。鑒于線聚焦透鏡51具有長(zhǎng)焦距的事實(shí)，即使輸入到線聚焦透鏡51中的準(zhǔn)直光的光束直徑保持與現(xiàn)有技術(shù)中的相同，入射到VIPA板10上的光的會(huì)聚光束的直徑也比現(xiàn)有技術(shù)中的大。
入射到VIPA板10上的光在反射多層膜12、14之間重復(fù)多次反射。在反射多層膜12上每反射一次，百分之幾的光就通過反射表面透射到VIPA板10的外部。在該過程中，入射到VIPA板10上的光的會(huì)聚光束的增大的直徑(如圖7的示意圖所示)抑制了滿足干涉條件的方向上的第(m+1)級(jí)的光(不需要的衍射級(jí)的光)的傳播。因此，從VIPA板10出射的光的大部分構(gòu)成了第m級(jí)的光(所需衍射級(jí)的光)。
從VIPA板10出射的光彼此干涉，并且對(duì)于不同的波長(zhǎng)形成了具有不同前進(jìn)方向的多個(gè)光束(圖12)。各個(gè)波長(zhǎng)的光束都由會(huì)聚透鏡60會(huì)聚并在三維反射鏡70的反射表面上沿Y軸在不同位置反射(圖10)。在該過程中，通過位于與色散補(bǔ)償量相對(duì)應(yīng)的預(yù)定X軸位置處的移動(dòng)臺(tái)，來(lái)調(diào)節(jié)三維反射鏡70。
在三維反射鏡70上反射的光按順序通過會(huì)聚透鏡60、VIPA板10、線聚焦透鏡51、準(zhǔn)直透鏡40和光纖30，并從光循環(huán)器20的第三端口輸出。結(jié)果，在經(jīng)過與三維反射鏡70的位置相對(duì)應(yīng)的預(yù)定量的色散補(bǔ)償后，從VIPA可變色散補(bǔ)償器輸出輸入到VIPA可變色散補(bǔ)償器中的WDM光。
根據(jù)上述第一實(shí)施例，通過使用具有長(zhǎng)焦距的線聚焦透鏡51，增大了入射到VIPA板10上的光的會(huì)聚光束的直徑，由此抑制了不需要的衍射級(jí)的光，同時(shí)將能量集中在所需衍射級(jí)的光上。因此，即使在入射到VIPA板10上的光束被入射側(cè)的反射多層膜14阻斷的情況下，衍射效率也可以提高到足夠掩蓋損耗的程度，因此可以減小VIPA可變色散補(bǔ)償器的插入損耗。
接下來(lái)，說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施例。
圖8是表示根據(jù)第二實(shí)施例的VIPA可變色散補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
在圖8中，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的VIPA可變色散補(bǔ)償器表示具有方程(7)所表示的普通透鏡特性的示例，其中減小了入射到透鏡上的光的光束直徑，而增大了會(huì)聚光束的直徑。具體地，在根據(jù)本實(shí)施例的VIPA可變色散補(bǔ)償器中，在光纖30和線聚焦透鏡50之間的預(yù)定位置處設(shè)置了焦距比準(zhǔn)直透鏡40短的準(zhǔn)直透鏡41，而不是包含在圖10所示的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的準(zhǔn)直透鏡40。除了準(zhǔn)直透鏡41以外，其他部分的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)的相同。在圖8中，傳統(tǒng)準(zhǔn)直透鏡40的位置由虛線來(lái)表示，以便與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較。
準(zhǔn)直透鏡41是普通透鏡，用來(lái)將從光纖30出射的光束轉(zhuǎn)換為平行光。準(zhǔn)直透鏡41的焦距比傳統(tǒng)準(zhǔn)直透鏡40的短，并且準(zhǔn)直透鏡41相對(duì)于光纖30的出射端的位置是根據(jù)其縮短的焦距來(lái)確定的。
在具有上述結(jié)構(gòu)的VIPA可變色散補(bǔ)償器中，由具有較短焦距的準(zhǔn)直透鏡41將從光纖30出射的光轉(zhuǎn)換為平行光，以使進(jìn)入線聚焦透鏡50的平行光的光束直徑小于現(xiàn)有技術(shù)的光束直徑。因此，即使線聚焦透鏡50的焦距保持與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的相同，進(jìn)入VIPA板10的會(huì)聚光的光束直徑也較大。因此，根據(jù)本實(shí)施例的VIPA可變色散補(bǔ)償器產(chǎn)生了與上述第一實(shí)施例相同的操作效果。
接下來(lái)，說(shuō)明本發(fā)明的第三實(shí)施例。
圖9是表示根據(jù)第三實(shí)施例的VIPA可變色散補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
在圖9中，根據(jù)第三實(shí)施例的VIPA可變色散補(bǔ)償器是其中分別使用可變焦距的透鏡組42、43和52、53作為準(zhǔn)直透鏡41和線聚焦透鏡51來(lái)組合第一和第二實(shí)施例的應(yīng)用示例。
透鏡組42、43具有與根據(jù)第二實(shí)施例的準(zhǔn)直透鏡41相同的功能，并且通過改變透鏡42、43之間的距離δ1，可以改變?cè)撏哥R組的總焦距。通過類似的方式，透鏡組52、53具有與根據(jù)第一實(shí)施例的線聚焦透鏡51相同的功能，并且通過改變透鏡52、53之間的距離δ2，可以改變?cè)撏哥R組的總焦距。
通常，已知一組兩個(gè)透鏡的焦距由以下方程(8)給出。
1f=1f1+1f2+δf1·f2...(8)]]>其中f1、f2是各個(gè)透鏡的焦距，而δ是透鏡之間的距離。
在使用上述透鏡組42、43和52、53的VIPA可變色散補(bǔ)償器中，可以通過調(diào)整透鏡42、43之間的距離δ1或者透鏡52、53之間的距離δ2，由此改變準(zhǔn)直透鏡或線聚焦透鏡的焦距，來(lái)精細(xì)地調(diào)節(jié)入射到VIPA板10上的光的會(huì)聚光束的直徑。這種對(duì)會(huì)聚光束直徑的精細(xì)調(diào)節(jié)功能使得可以容易地實(shí)現(xiàn)具有最小插入損耗的最優(yōu)光學(xué)系統(tǒng)。
通過如上所述精細(xì)調(diào)節(jié)會(huì)聚光束來(lái)優(yōu)化光學(xué)系統(tǒng)的具體方法通過下述的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)在測(cè)量插入損耗并將各個(gè)透鏡固定在使插入損耗的測(cè)量結(jié)構(gòu)最小的位置同時(shí)，使用諸如光學(xué)夾具(jig)的精細(xì)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)各個(gè)透鏡的位置。
除了使用兩個(gè)透鏡的透鏡組作為示例的第三實(shí)施例以外，還可以使用三個(gè)或更多個(gè)透鏡的透鏡組來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的效果。另外，也可以僅由準(zhǔn)直透鏡和線聚焦透鏡之一來(lái)構(gòu)成透鏡組，以對(duì)會(huì)聚光束的直徑進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)，而不是使用準(zhǔn)直透鏡和線聚焦透鏡兩者的透鏡組。因此，可以在適當(dāng)?shù)膽?yīng)用中適當(dāng)選擇透鏡組。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)設(shè)備，其包括光學(xué)系統(tǒng)，用于沿一維方向會(huì)聚輸入光；光學(xué)部分，其具有解復(fù)用功能，包括兩個(gè)相對(duì)的平行平面，其中所述平行平面之一形成有窗口和第一反射表面，而另一平行平面形成有第二反射表面，由所述光學(xué)系統(tǒng)沿一維方向會(huì)聚的光通過所述窗口進(jìn)入所述第一與第二反射表面之間的空間，入射光在所述反射表面上多次反射，并通過所述第二反射表面部分地射出，并且所發(fā)射的光彼此干涉，由此形成根據(jù)波長(zhǎng)的差異而沿不同方向前進(jìn)的光束；以及反射器，用于對(duì)從所述光學(xué)部分的第二反射表面沿不同方向出射的不同波長(zhǎng)的光束進(jìn)行反射，并使所述光束返回所述光學(xué)部分；其中所述光學(xué)系統(tǒng)具有下述的光學(xué)特性入射光束直徑與出射光束直徑的放大比變?yōu)榕c一預(yù)定目標(biāo)值相近的值，該預(yù)定目標(biāo)值與所述光學(xué)部分的折射率相對(duì)應(yīng)，所述入射光束直徑表示所述光學(xué)部分的窗口以及沿與進(jìn)入所述光學(xué)部分的光束的所述一維方向垂直的平面的光束截面之間的重疊部分的長(zhǎng)度，而所述出射光束直徑表示所述光束截面與所述光學(xué)部分的第二反射表面之間的重疊部分的長(zhǎng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述光學(xué)系統(tǒng)具有下述的光學(xué)特性通過在與所述窗口相鄰的所述第一反射表面的端部對(duì)入射到所述光學(xué)部分的光束進(jìn)行反射，使得能夠部分地阻斷該光束。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述光學(xué)系統(tǒng)將所述入射光束直徑與所述出射光束直徑的放大比的所述目標(biāo)值設(shè)定為大約1.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述光學(xué)系統(tǒng)包括準(zhǔn)直透鏡，用于將所述輸入光轉(zhuǎn)換為平行光；以及線聚焦透鏡，用于將來(lái)自該準(zhǔn)直透鏡的平行光沿一維方向會(huì)聚，并且其中在從所述準(zhǔn)直透鏡入射到所述線聚焦透鏡的平行光的光束直徑固定的情況下，增大所述線聚焦透鏡的焦距，以使得所述入射光束直徑與所述出射光束直徑的放大比接近所述目標(biāo)值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述線聚焦透鏡由一組多個(gè)透鏡構(gòu)成，并且可以通過改變這些透鏡之間的距離來(lái)改變所述焦距。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述光學(xué)系統(tǒng)包括準(zhǔn)直透鏡，用于將所述輸入光轉(zhuǎn)換為平行光；以及線聚焦透鏡，用于將來(lái)自該準(zhǔn)直透鏡的平行光沿一維方向會(huì)聚，并且其中在所述線聚焦透鏡的焦距固定的情況下，縮短所述準(zhǔn)直透鏡的焦距，以使得所述入射光束直徑與所述出射光束直徑的放大比接近所述目標(biāo)值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述準(zhǔn)直透鏡由一組多個(gè)透鏡構(gòu)成，并且可以通過改變這些透鏡之間的距離來(lái)改變所述焦距。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述光學(xué)系統(tǒng)包括準(zhǔn)直透鏡，用于將所述輸入光轉(zhuǎn)換為平行光；以及線聚焦透鏡，用于將來(lái)自該準(zhǔn)直透鏡的平行光沿一維方向會(huì)聚，并且其中縮短所述準(zhǔn)直透鏡的焦距并且增大所述線聚焦透鏡的焦距，以使得所述入射光束直徑與所述出射光束直徑的放大比接近所述目標(biāo)值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述準(zhǔn)直透鏡和所述線聚焦透鏡分別由一組多個(gè)透鏡構(gòu)成，并且可以通過改變這些透鏡之間的距離來(lái)改變所述準(zhǔn)直透鏡的焦距和所述線聚焦透鏡的焦距。
全文摘要
可變色散補(bǔ)償器。公開了一種光學(xué)設(shè)備。在通過準(zhǔn)直透鏡將入射光轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫泄庵?，由線聚焦透鏡對(duì)該平行光進(jìn)行會(huì)聚，并施加給VIPA板。該線聚焦透鏡的焦距比現(xiàn)有技術(shù)的長(zhǎng)，因此入射到VIPA板上的光束的光束直徑變化較小，同時(shí)增大了出射光束直徑。結(jié)果，抑制了包含在從VIPA板出射的光中的不需要的衍射級(jí)的光，并且將能夠集中在所需衍射級(jí)的光上，由此可以減小可變色散補(bǔ)償器的插入損耗。
文檔編號(hào)H04B10/12GK1880987SQ200510112888
公開日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2005年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月16日
發(fā)明者泉裕友 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社