專利名稱：多次反射型復用器和去復用器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及根據光波長利用光程長度的變化為光信號選擇路由的復用器和去復用器。
背景技術：
一般地說，同樣的器件可用來進行復用和去復用兩種用途。不同之處僅在于光沿相反方向經過器件后所得的結果。復用器使波長不同的(也稱為信道)沿多個光路傳播的信號進入單個光路。去復用器將波長不同的信號從單個光路分至多個各自的光路中。
在這些器件中用各種技術來區(qū)分波長不同的信號。一種這樣的技術是改變單個光路與多個光路之間的中間光路的光程長度，以便按角度分離波長不同的信號。沿橫向相繼布置長度不等的波導，以便垂直于信號傳播方向相對改變波長不同之信號的相位。一般來說，光程長度的差是中心波長信號的波長的整數倍，而中心波長信號的波前不受傳播距離不同的影響；但是，其余的波長信號作為其波長的函數逐漸傾斜。例如，與中心波長相差最大的波長的波前也是最傾斜的。
沿去復用方向，波長不同的信號作為平行波前入射長度不同的中間光路，而后作為相對傾斜的波前出射中間光路。對于復用操作，入射和出射的情況是相反的。用聚焦過程將波前之間的角度分離轉換成與多光路橫向陣列一致的線性分離。
每個入射器件的波長不同的信號都呈現出一種模場，該模塊由在垂直于傳播方向的平面內的輻射圖形確定。通常情況下，圖形呈高斯型分布。中間光路各自傳送每一信號模場的不同部分；但總的來說，中間光路保持原先的模場中的能量的總體分布(即，中間光路中的峰值強度遵循與原先的模場中能量分布匹配的圖形)。
但是，這種分布并不適于使傾斜的波前與橫向布置的多個光路有效耦合。實際上，具有傾斜波前的波長不同的信號還向傳播方向傾斜，并且它們聚焦在與非傾斜波前的焦點位置存在相應偏移的位置處。結果，隨著波前傾斜量的增大，傳輸效率趨于下降。也就是說，中心波長的信號耦合最有效；而其它波長的信號，尤其是離開中心波長信號最遠的那些波長的信號會有較大的損耗。

發(fā)明內容
本發(fā)明在其一個或多個不同的實施例中，通過獨立控制不同波長信號各自模場分布的能量分布，提高了復用器和去復用器的耦合效率。仍用光程差對波長不同的信號進行角度區(qū)分，但是穿過不同長度光路的能量分布不與信號的模場分布匹配。
本發(fā)明不將模場分成不同部分并傳播不同部分，而是將長度不同的光路布置成能夠聚集整個模場的連續(xù)部分的能量。換句話說，本發(fā)明中每個長度不同的光路包含在每個波長不同信號的模場中對不同位置采樣而獲得的能量。
本發(fā)明新型復用和去復用設備的一個實施例最好是這樣的類型，即用一個具有多個不同長度中間光路的光程差發(fā)生器使傳播多個不同波長信號的單光路與分開傳播不同波長信號的多光路耦合。但是，與傳統(tǒng)的光程差發(fā)生器不同，本發(fā)明光程差發(fā)生器內的復合分束器(a)從每個不同波長信號模場中的多個位置沿不同長度的中間光路中的一條光路轉移一部分能量，(b)從每個不同波長信號模場中的多個位置沿不同長度的中間光路中的另一條光路轉移剩余能量中的一部分，并且(c)繼續(xù)從每個不同波長信號模場中的多個位置沿不同長度的中間光路中的其它光路轉移剩余能量的相繼部分，直至基本上沿其它不同長度的中間光路連續(xù)轉移了每個不同波長信號的所有能量。
布置不同長度的中間光路，用以對不同波長信號角分離?？梢圆捎梅珠_的聚焦鏡片把經角分離的波長信號耦合至多條光路。
用于控制每條中間光路中能量的是從每個不同波長信號模場中的多個位置而不是從模場中單個位置轉移到中間光路中的能量。這種對中間光路間的能量分布的新穎控制可在不同波長信號間提供更均勻的耦合效率。
包括復合分束器的光程差發(fā)生器可以制成一反射疊層，它具有多個重疊的部分反射面，用于耦合單光路和多光路。每個部分反射面這樣取向用于以非零的反射角反射每個不同波長信號的一部分能量，并且每個反射面這樣相對定位用于在單光路和多光路之間垂直于傳播方向改變其間的光程長度。
例如，第一部分反射面沿第一不同長度中間光路反射每個不同波長信號的一部分能量，并將每個不同波長信號的能量剩余部分透射到第二部分反射面。第二部分反射面沿第不同長度中間光路反射每個不同波長信號的一部分剩余能量，并將每個不同波長信號的再次剩余的能量部分透射到第三和隨后的部分反射面，直至將每個不同波長信號的所有能量分配至附加的中間光路中。
可以通過交替放置折射率不同的層或交替放置諸如四分之一波長反射薄膜等透射并部分反射的層來形成疊層的部分反射面。最好，部分反射面平行并大致等間距。在中間光路之間分布的能量由部分反射面所具有的反射率控制。部分反射面之間的光程差由從部分反射面反射的非零反射角、部分反射面之間的間距以及傳播介質的折射率來控制。
附圖概述

圖1是本發(fā)明新型復用器和去復用器之整體光學設備的示意圖。
圖2是本發(fā)明復用器和去復用器中用作光程差發(fā)生器的反射疊層的局部視圖。
圖3是本發(fā)明新型復用器和去復用器中集成光學設備的平面圖。
圖4是沿圖3中4-4剖面線獲得的剖面圖，示出了微通道波導。
圖5A、5B和5C是沿圖2中5-5剖面線獲得的剖面圖，示出了用于形成光程差發(fā)生器的另一些結構。
圖6是一可調諧反射疊層的剖面平面圖。
詳細描述在圖1所示的本發(fā)明新型復用器和去復用器的整體光學設備中，用于傳播不同波長信號“λ1-λn”的單光路和用于分別傳播相同信號的多光路14、16和18都是單模光纖。在復用操作中，輸入和輸出顛倒。為簡便起見，把本發(fā)明新型復用器和去復用器的其它元件相對于去復用操作的光傳播方向進行標號。
波束成形裝置20包括準直透鏡22和圓柱形透鏡24，該裝置使單光路12與反射疊層26耦合，反射疊層的作用如同多級光程差發(fā)生器。波長不同的信號“λ1-λn”作為窄腰(narrow-waisted)波束28被反射疊層26接收，其中窄腰波束28具有沿公共直線光路30傳播的多個平行波前，每個波前具有分布于整個模場的給定能量。
反射疊層26包括多個部分反射面32、34、36和38，它們沿公共光路30重疊。部分反射面32、34、36和38最好由反射薄膜形成，例如高折射率的四分之一波長薄膜或空氣等。還可以使用高低折射率交替的材料層。盡管圖1中僅示出了四層部分反射面，但需要20層或更多層這樣的部分反射面，以便獲得所需的耦合效率和串擾衰減。
每個部分反射面32、34和36起兩路分束器的作用，即從每個不同波長信號“λ1-λn”之模場(例如，整個模場)中的多個位置反射一部分能量，并將每個不同波長信號“λ1-λn”的能量剩余部分透射至部分反射面34、36和38中的一個后續(xù)反射面。盡管最好從整個模場中均勻地獲得被反射的能量部分，但部分反射面32、34和36還可以用反射率較高的離散區(qū)來形成，以便從模場中的多個位置獲得能量。在后一情況下，最好在部分反射面之間把離散區(qū)錯開，從而最終反射整個模場。透射層42、44和46在部分反射面32、34、36和38之間傳播波長不同的信號“λ1-λn”。沿公共光路30的最后一個部分反射面38還可制成全反射，以使耦合效率最大。
參照圖2，部分反射面32以反射角θi將每個不同波長信號“λ1-λn”的一部分能量從公共光路30反射至中間光路52，并沿公共光路30將剩余能量透射至部分反射面34。部分反射面34以反射角“θt”將一部分剩余的能量從公共光路30反射至中間光路54，并且部分反射面34將剩余的能量透射到下一個部分反射面36。下一個部分反射面36再反射一部分能量并透射另一部分入射能量。被反射的能量部分從公共光路30轉移到中間光路56。被透射的能量部分被傳播到隨后的類似的部分反射面(例如，反射面38)，直至大體上將不同波長信號“λ1-λn”的所有能量都從公共光路30轉移至附加的中間光路(例如，中間光路58)。
部分反射面32、34、36和38的取向相互平行，并且以大致恒定的距離“Lt”隔開。為了便于說明，把從反射疊層26反射的反射角“θi”畫成大約45度，但最好避免把“θi”選擇在布儒斯特角(例如大約5度至15度范圍內)的附近，從而使部分反射面32的反射率不依賴于偏振。在最外面的部分反射面32的界面處的反射角“θi”與反射疊層26內的反射角“θt”相差一折射量?！唉萯和θt”兩角度之間的數值關系如下nisinθi＝ntsinθt其中“ni”是與疊層26之最外面的部分反射面32相鄰的透射介質的折射率，而“nt”是透射層42的折射率。
部分反射面32、34、36和38的連續(xù)反射在中間光路52、54、56和58之間分配不同波長信號“λ1-λn”的能量，而不考慮不同波長信號“λ1-λn”之模場中的能量分布。中間光路52、54、56和58之間的能量分布通過調節(jié)部分反射面32、34、36和38的反射率的數值來控制。例如，可使部分反射面32、34、36和38的反射率百分比逐漸增大，從而補償按指數降低的到達后續(xù)的部分反射面34、36和38的能量。
當計算所需的反射率時，還必須考慮再反射。例如，圖2示出了被部分反射層34反射的一部分能量通過部分反射面32的部分反射沿暫時光路60返回到部分反射層34。部分反射面34再沿與部分反射面36的反射成一直線的中間光路56反射更少部分的能量。沿暫時光路60返回的剩余能量透射到隨后的部分反射層36和38，以便沿其余的中間光路(例如，光路58)轉移。
中間光路52、54、56和58的光程長度作為兩相鄰部分反射層之間的間距“Lt”、中間透射層的折射率“nt”以及兩個部分反射層之反射角“θt”的函數而變化，所依據的等式為δρ＝2Ltntcosθt其中“δρ”是相鄰中間光路52、54、56和58之光程差。
最好將光程差“δρ”選為中心波長“λ0”，(例如對應于圖1所示信號“λ1”的波長)的整數倍“m”。作為光程差“δρ”的結果，所有其它非整數倍波長的相位會不同。倍數“m”最好在20至150范圍內，以便增加不同波長信號之間的相位變化。器件的有用波長范圍(即，自由光譜區(qū)“FSR”)也與整數倍數“m”相關，其關系為FSR=λ0m]]>沿中間光路52、54、56和58的光程差“δρ”連同這些中間光路之間的橫向間距產生了如圖1所示的不同波長信號之間的角色散。若以每單位波長的弧度數進行數值表達，那么兩個波長不同的信號之間的角色散“dθi/dλ”近似等于dθidλ≅-ntcotθtniλ]]>對于所有相鄰的中間光路52、54、56和58，波長之間的角色散“dθi/dλ”可以是一恒量，以便在不同波長信號“λ1-λn”之間產生一階傾斜變化，或者可以沿傳播方向的橫向改變角色散“dθi/dλ”，以對波前形狀產生高階影響。例如，波前曲率可用于聚焦。
由此，控制對光程差“δρ”以及角色散“dθi/dλ”有影響的變量，連同改變部分反射面32、34、36和38之數量、位置以及反射率能力，以影響不同波長信號“λ1-λn”各自波前的相對傾斜度和波形，還可影響由不同波長信號“λ1-λn”共同傳播的模場能量分布。通常，相鄰信號間的均勻耦合效率和較低的串擾是這類優(yōu)化的基本目標。
聚焦鏡片62在反射疊層26與多光路14、16和18之間耦合有角度傾斜的信號“λ1-λn”。如圖所示，圖1中波前不傾斜的信號“λ1”沿光軸64被聚焦在光路14上，光程差“δρ”是該信號波長的偶數倍“m”。其余信號“λ2和λn”按照它們的相對傾斜量以相對于光軸64遞增的偏移被聚焦在光路16和18上。附加光路可位于光軸64的任何一側，以傳播要求復用或去復用的其它波長的信號。
圖3示出了本發(fā)明新型復用器和去復用器的平面型設備70。在平面光波導76中作為微通路波導形成單光路72和多光路74。圖4是沿直線4-4截取的剖面圖，它示出了在襯底78上由纖芯部分71和周圍包層部分73形成的單波導72。
單波導72將不同波長信號“λ1-λn”作為窄光束80直接傳送到反射疊層82，其中反射疊層82具有多個部分反射面84，各反射面相互平行，但對于光束80傾斜一個非零的反射角。與前一設備10的相應的反射面相似，部分反射面84起復合分束器的作用。
沿直線5-5截取得到的圖5A、5B和5C示出了反射疊層82三種另外的結構，分別用82A、82B和82C表示。在圖5A中，反射疊層82A由多個用透射元件88隔開的反射薄膜86構成，制作透射元件可以用與波導相同或不同的材料。反射薄膜86起部分反射面84的作用。透射元件88起透射襯底的作用，其厚度約為20微米至1000微米，用以支撐厚度薄得多的反射薄膜86，反射薄膜的厚度只有大約四分之一波長(約為500埃-2000埃)。
透射元件88可以由許多不同類型的材料制成，包括玻璃、聚合物、半導體和電光材料等。玻璃材料有SiO2、堿石灰玻璃、摻雜的石英、TiO2、GeO2、Al2O3，以及其它氧化物或硫化物玻璃。聚合物可以是紫外固化、熱塑性或熱固性材料，包括聚碳酸酯、聚酰亞胺和有機玻璃等。半導體包括Si、Ge、InP和GaAs。
反射膜86也可選擇多種材料，包括一些與透射元件88列出的材料相同的材料。除了能夠部分反射外，反射面86還能部分透射。事實上，反射膜86最好透射95％以上，從而每層反射膜86只能反射一小部分不同波長信號“λ1-λn”中的能量。
例如，反射膜86可以由各種氧化物、硫化物、氮化物和氟化物材料制成，例如Si3N4、氮氧化硅、MgF2、PbF2和ZnS等。還可使用其它透明的聚合物、液晶材料和電光材料，包括那些可通過濺射、傳統(tǒng)蒸發(fā)或電子束蒸發(fā)，以及等離子或化學汽相淀積而沉積的材料。還可使用諸如摻鋁的ZnO或氧化錫銦等透明的電極材料。
用于形成反射膜86和透射元件88的這些材料中的一些更適于整體的光學應用，例如用于制作前述設備10的反射疊層26，而另一些則更適于本設備70的反射疊層82。材料選擇還依賴于材料在反射疊層透射所涉及的波長范圍(例如1000納米-1700納米)內的光學特性。此外，反射膜86和透射元件88的吸收都應較低，以使效率最高。
圖5B的反射疊層很相似，所不同的是，在透射元件92之間用氣隙90代替了反射薄膜。由于折射率在氣隙90與透射元件92之間的界面上發(fā)生變化，所以界面起部分反射面84的作用。由于空氣的折射率是固定的，所以每個界面的反射量可以通過調節(jié)透射元件92的折射率來控制。
在圖5C的反射疊層82C中，也是利用折射率的變化來形成部分反射面84的。疊層82C是通過交替層疊折射率不同的(即，較低和較高的折射率)層94和96制成的。層94和96之間的界面提供了部分反射率，該反射率是折射率差的函數。
同樣，一些與對于透射元件88或反射膜86列出的材料相同的材料可用來制作折射率較低和較高的交替層94和96。例如，折射率較低的材料包括諸如SiO2、摻B2O3的SiO2、摻flumined的SiO2和Na3AlF6，以及諸如有機玻璃和硅樹脂等聚合物。折射率較高的玻璃包括Si3N4、TiO2、GeO2、ZnS、PbF2和Si。具有合適的較高折射率的聚合物包括聚碳酸酯、聚酰亞胺和感光性樹脂。
與設備10相似，從反射疊層82出射的模場主要由部分反射面84的相對反射率和相對位置確定。由透射層(例如，標號88)的不同折射率以及部分反射面84的反射角進一步確定不同波長信號“λ1-λn”的角色散。
聚焦透鏡(圖3)將不同波長信號“λ1-λn”的角分隔變換成對應于多波導74之位置的空間分隔。換句話說，將不同波長信號“λ1-λn”中的每個信號聚焦在多波導74中的一個不同的波導上。多波導74逐漸呈扇形展開，用以與更大的光纖(未示出)相連。
除了整體和集成的平面型設備10和70之外，本發(fā)明新型復用器和去復用器還可通過混合光學元件組裝而成。例如，可在平面型光波導上實現單光路和多光路，并且可以分開制作光程差發(fā)生器或聚焦鏡片，并將它們與平面型光波導耦合。一種分開制作具有較高層間均勻性的反射疊層的方法是(a)處理用于形成部分反射面的平板透射材料的一個表面，(b)將平板切成小塊，(c)將這些小塊組裝成重疊的疊層。
無論設備是整體的、集成的還是混合的光學元件，為按規(guī)定路線傳送間隔接近的波長信號(例如，相差1納米或更小)制造中需要嚴格控制容差，這是很困難的。結果，必須進行一些后續(xù)“調整”。調整可以通過在光程差發(fā)生器中使用一種或多種材料來實現，這些材料能夠響應于諸如溫度、壓力，或者電場或磁場等局部狀態(tài)使折射率、尺寸或反射率發(fā)生變化。
例如，圖6例示了一種可調整的反射疊層100，該反射疊層具有被透射襯底層104隔開的反射薄膜層102。反射薄膜層102可以由諸如ITO等透明的導電材料制成，而透射襯底層104可以由純的或摻雜的硅單晶制成。由調整裝置106產生并施加在導電材料反射層102兩端的電壓可改變透射層104的折射率，從而改變反射層102之間的光程長度。
用壓電晶體(諸如聚偏氟乙烯)取代透射層104的硅晶體可以改變反射層102之間的物理間距“Lt”。可以采用以類似方式施加的電壓使壓電晶體沿物理間距“Lt”的方向膨脹或收縮。電光反射層兩端的電壓可用來控制各層的反射特性。除此之外，還可改變調整裝置106，以便控制其它透射和反射層附近的溫度、壓力，或者電場或磁場，這些透射和反射層會對這些影響起反應。
權利要求
1.一種根據光信號的波長為所述光信號選擇路由的設備，其特征在于，包括單光路，該光路傳播多個波長不同的信號，每個所述信號都有一給定的分布于整個模場的能量；多光路，這些光路分開傳播所述波長不同的信號；光程差發(fā)生器，它具有多個長度不同的中間光路，用于耦合所述單光路和多光路；并且所述光程差發(fā)生器包括復合分束器，該分束器能夠(a)從每個所述不同波長信號之模場的多個位置，沿所述不同長度的中間光路中的某一條光路轉移一部分能量，(b)從每個所述不同波長信號之模場的多個位置，沿所述不同長度的中間光路中的另一條光路轉移剩余能量中的一部分，(c)從每個所述不同波長信號之模場的多個位置，沿所述不同長度的中間光路的其它光路繼續(xù)轉移剩余能量的相繼部分，直至沿所述其它的不同長度中間光光路逐步轉移了每個不同波長信號的幾乎所有能量。
2.如權利要求1所述的設備，其特征在于，將所述長度不同的中間光路布置成能夠按角度分離不同波長信號的樣式。
3.如權利要求2所述的設備，其特征在于，還包括一聚焦鏡片，該鏡片使已按角度分離的波長信號在所述不同長度的中間光路和所述多光路之間耦合。
4.如權利要求3所述的設備，其特征在于，還包括一聚焦鏡片，該鏡片使所述波長不同的信號在所述不同長度的中間光路和所述單光路之間耦合。
5.如權利要求3所述的設備，其特征在于，所述復合分束器控制能量在不同長度的中間光路之間的分布，而與所述不同波長信號之模場無關。
6.如權利要求5所述的設備，其特征在于，所述復合分束器使每個所述不同波長信號的能量在所述不同長度的中間光路之間的分布大致相等。
7.如權利要求1所述的設備，其特征在于，所述光程差發(fā)生器的所述復合分束器包括多個部分反射面。
8.如權利要求7所述的設備，其特征在于，所述部分反射面的第一部分反射面沿所述不同長度的中間光路中的第一光路反射每個所述不同波長信號的一部分能量，并且將每個所述不同波長信號的剩余能量透射至所述部分反射面的第二部分反射面上。
9.如權利要求8所述的設備，其特征在于，所述第二部分反射面沿所述不同長度的中間光路中的第二光路反射每個所述不同波長信號剩余能量中的一部分，并且將每個所述不同波長信號再次剩余的能量透射至所述部分反射面的第三部分反射面上。
10.如權利要求9所述的設備，其特征在于，所述復合分束器至少包括20個所述部分反射面。
11.如權利要求9所述的設備，其特征在于，平行布置所述部分反射面。
12.如權利要求11所述的設備，其特征在于，所述部分反射面的間隔距離等于不同波長信號之波長的倍數。
13.如權利要求11所述的設備，其特征在于，所述部分反射面的間隔距離至少為20微米。
14.如權利要求9所述的設備，其特征在于，所述第三部分反射面沿所述不同長度的中間光路中的第三光路反射每個所述不同波長信號再次剩余能量的一部分。
15.如權利要求14所述的設備，其特征在于，所述第一、第二和第三部分反射面這樣相對定位，從而由所述第一部分反射面將所述第二部分反射面所反射的一部分能量反射回第二部分反射面，而由所述第二部分反射面沿所述第三中間光路再反射進一步減少的能量部分。
16.如權利要求15所述的設備，其特征在于，由所述第三部分反射面之所述反射所形成的沿所述第三中間光路的光程長度與由所述第二部分反射面之再反射所形成的沿所述第三中間光路的光程長度基本相等。
17.一種光學復用或去復用器件，其特征在于，包括單光路，用于傳播多個波長不同的信號，每個信號都有一給定的能量；多光路，用于分開傳播所述波長不同的信號；反射疊層，它具有多個重疊的部分反射面，用于耦合所述單光路和多光路；并且每個所述部分反射面的取向能夠沿非零反射角反射每個所述波長不同信號的一部分能量，并且其相對定位能夠將每個所述不同波長信號的能量剩余部分透射到另一個所述部分反射面，以便在所述單光路與所述多光路之間，沿傳播方向之橫向，改變所述單光路與多光路之間的光程長度。
18.如權利要求17所述的器件，其特征在于，所述反射疊層是通過交替疊放折射率不同的疊層而形成的。
19.如權利要求18所述的器件，其特征在于，所述交替層之一為空氣。
20.如權利要求18所述的器件，其特征在于，所述兩種疊層的吸光率都較低。
21.如權利要求17所述的器件，其特征在于，所述反射疊層是通過交替疊放透射層和部分反射層而形成的。
22.如權利要求21所述的器件，其特征在于，還包括一調整器，用于改變所述透射層和部分反射層之一的折射率。
23.如權利要求22所述的器件，其特征在于，所述層之一由一種電光材料制成。
24.如權利要求23所述的器件，其特征在于，另一所述層由一種導電材料制成。
25.如權利要求21所述的器件，其特征在于，還包括一調整器，用于改變部分反射面之間的間距。
26.如權利要求25所述的器件，其特征在于，所述層之一由一種壓電材料制成。
27.如權利要求26所述的器件，其特征在于，另一所述疊層由一種導電材料制成。
28.如權利要求21所述的器件，其特征在于，所述部分反射面是反射薄膜。
29.如權利要求17所述的器件，其特征在于，所述反射疊層還包括一全反射層，該層沿非零反射角反射每個不同波長信號的能量剩余部分。
30.如權利要求17所述的器件，其特征在于，所述部分反射面相互平行地延伸。
31.如權利要求30所述的器件，其特征在于，所述部分反射面以大致相等的間距隔開。
32.如權利要求31所述的器件，其特征在于，所述部分反射面被透射層隔開。
33.如權利要求32所述的器件，其特征在于，所述透射層由基本相同的光學材料制成。
34.如權利要求17所述的器件，其特征在于，一對相鄰的所述部分反射面之間的間距為“Lt”，并且所述相鄰部分反射面之間透射層的折射率為“nt”。
35.如權利要求34所述的器件，其特征在于，所述相鄰部分反射面之間的光程差“δρ”按下式計算δρ＝2Ltntcosθt其中“θt”是所述反射疊層內由所述相鄰部分反射面反射的反射角。
36.如權利要求35所述的器件，其特征在于，所述間距“Lt”至少為20微米。
37.如權利要求35所述的器件，其特征在于，所述角度“θt”大約在5度和15度之間。
38.如權利要求17所述的器件，其特征在于，每個所述部分反射面沿所述單光路和所述多光路之間的多個所述不同中間光路之一反射每個所述不同波長信號的一部分能量。
39.如權利要求38所述的器件，其特征在于，控制每個部分反射面的部分反射率，以便在所述不同長度的中間光路之間大致等分每個所述不同波長信號的能量。
40.如權利要求17所述的器件，其特征在于，每個所述部分反射面按重復方式沿多個所述不同長度的中間光路之一依次反射每個所述不同波長信號的一部分能量，并將每個所述不同波長信號的一部分剩余能量透射到隨后的一個反射面，直至沿所述不同長度的中間光路反射了每個不同波長信號的大體上所有的能量。
41.如權利要求40所述的器件，其特征在于，將所述反射疊層布置成能夠作為多個平行波前接收所述不同波長信號，并且能夠將多個所述平行波前變換成多個相對傾斜的波前。
42.如權利要求41所述的器件，其特征在于，還包括一聚焦鏡片，該鏡片將相對傾斜的波長信號變換成與所述多光路對準的直線上有區(qū)別的波長信號。
43.如權利要求41所述的器件，其特征在于，所述部分反射面傾斜，使之與所述單光路與所述反射疊層之間的傳播方向成非零反射角。
44.如權利要求43所述的器件，其特征在于，將所述單光路形成為平面型光波導中的一根波導。
45.如權利要求44所述的器件，其特征在于，所述反射疊層也形成于所述平面型光波導中，作為一系列對所述非零反射角取向的部分反射面。
46.一種按角度色散不同波長信號的方法，其特征在于，包括以下步驟沿一公共光路將波長不同信號傳送給多級光程差發(fā)生器；在所述多級光程差發(fā)生器的第一級接收所述波長不同信號，作為具有給定能量的多個平行波前；從公共光路將每個所述平行波前的一部分能量轉移至第一中間光路；沿所述公共光路將每個所述平行波前的一部分剩余能量傳送給所述多級光程差發(fā)生器的第二級；從所述公共光路將每個平行波前剩余能量的一部分轉移至第二中間光路；重復從所述公共光路傳送并轉移每個所述平行波前剩余能量相繼部分的所述步驟，直至沿另外的所述中間光路轉移了每個所述平行波前的大體上所有的能量；并且按逐步改變長度的順序布置所述中間光路，用以將多個所述平行波前變換成多個相對傾斜的波前。
47.如權利要求46所述的方法，其特征在于，還包括將所述相對傾斜的波前與各自的多光路耦合的步驟。
48.如權利要求47所述的方法，其特征在于，所述耦合步驟包括將所述相對傾斜的波前聚焦到各自的所述多光路上的步驟。
49.如權利要求46所述的方法，其特征在于，多級光程差發(fā)生器的所述級包括部分反射面。
50.如權利要求49所述的方法，其特征在于，所述轉移的步驟包括從公共光路將所有所述平行波前的部分能量部分反射至各自的所述中間光路。
51.如權利要求50所述的方法，其特征在于，傳送剩余部分能量的所述步驟包括使剩余能量透過所述部分反射面。
52.如權利要求51所述的方法，其特征在于，傳送剩余部分能量的所述步驟包括使剩余能量透過隔開所述部分反射面的折射元件。
53.如權利要求51所述的方法，其特征在于，還包括以相對于所述公共光路的非零反射角使所述部分反射面相互平行定向的步驟。
54.如權利要求53所述的方法，其特征在于，還包括以基本恒定的距離隔開所述部分反射面的步驟。
55.如權利要求51所述的方法，其特征在于，還包括相對調節(jié)所述部分反射面的反射率從而控制能量在所述中間光路之間分布的步驟。
56.如權利要求52所述的方法，其特征在于，還包括將所述部分反射面和折射元件布置成疊層，從而使所述部分反射面沿所述公共光路重疊的步驟。
57.如權利要求52所述的方法，其特征在于，還包括調節(jié)所述折射元件的折射率以便進一步控制所述中間光路光程長度的步驟。
58.如權利要求57所述的方法，其特征在于，所述調節(jié)步驟包括用外部控制來調節(jié)所述折射元件的折射率的步驟。
59.如權利要求58所述的方法，其特征在于，所述外部控制是溫度、壓力、電場和磁場之一。
60.如權利要求46所述的方法，其特征在于，還包括調整所述多級光程差發(fā)生器以調節(jié)所述中間光路相對光程長度的步驟。
61.一種將傳送多個不同波長信號的單光路與分開傳送不同波長信號的多光路相耦合而與不同波長信號能量之模場分布無關的方法，其特征在于，包括以下步驟在公共光路與多個中間光路中第一中間光路之間，從每個不同波長信號模場中的多個位置分離一部分能量；從所述公共光路將每個所述不同波長信號的一部分剩余能量轉移給所述中間光路的第二光路；從所述公共光路將每個所述不同波長信號再次剩余的能量部分相繼轉移給另外的所述中間光路，直至沿所述中間光路轉移了每個所述不同波長信號的大體上所有的能量；并且使由中間光路傳送的所述不同波長信號色散，以便在所述中間光路與所述多光路之間分開耦合所述不同波長信號。
62.如權利要求61所述的方法，其特征在于，所述轉移步驟包括從每個所述不同波長信號模場中的多個位置轉移所述能量剩余部分的步驟。
63.如權利要求62所述的方法，其特征在于，所述相繼轉移的步驟包括從每個所述不同波長信號模場中的所述多個位置相繼轉移所述能量的再次剩余部分。
64.如權利要求61所述的方法，其特征在于，所述分離步驟包括從每個所述不同波長信號的整個模場中分離一部分所述能量的步驟。
65.如權利要求64所述的方法，其特征在于，所述轉移步驟包括從每個所述不同波長信號的整個模場中轉移所述能量剩余部分的步驟。
66.如權利要求65所述的方法，其特征在于，所述相繼轉移步驟包括從每個所述不同波長信號的整個模場中相繼轉移所述能量剩余部分的步驟。
67.如權利要求61所述的方法，其特征在于，所述分離步驟包括用第一部分反射面沿所述第一中間光路反射每個所述不同波長信號之部分能量并且沿所述公共光路透射每個所述不同波長信號之能量剩余部分的步驟。
68.如權利要求67所述的方法，其特征在于，所述轉移步驟包括用第二部分反射面沿所述第二中間光路反射每個所述不同波長信號之所述能量剩余部分并沿所述公共光路透射每個所述不同波長信號之所述能量再次剩余部分的步驟。
69.如權利要求68所述的方法，其特征在于，還包括相對調節(jié)所述第一和第二部分反射面之反射率以控制由所述中間光路傳送的所述不同波長信號之總體模場分布的步驟。
70.如權利要求69所述的方法，其特征在于，控制所述總體模場分布，以提高所述單光路與多光路之間的耦合效率。
71.如權利要求61所述的方法，其特征在于，所述色散步驟包括形成具有不同光程長度的所述中間光路的步驟。
72.如權利要求71所述的方法，其特征在于，所述色散步驟還包括按逐步改變長度的順序布置所述不同長度的中間光路以使所述不同波長信號之波前相對傾斜的步驟。
全文摘要
用光程差發(fā)生器將傳送多個不同波長信號的單光路與分開傳送不同波長信號的多光路相耦合,根據光信號的波長使其色散。光程差發(fā)生器由一具有多個部分反射面的反射疊層形成,用于沿不同長度的光路反射每個不同波長信號的相繼部分能量。
文檔編號H04J14/02GK1180465SQ97190092
公開日1998年4月29日 申請日期1997年2月11日 優(yōu)先權日1997年2月11日
發(fā)明者溫卡塔·A·巴加萬徒拉 申請人:康寧股份有限公司