專利名稱：：具有較大連續(xù)調(diào)諧范圍的可變光延遲線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及可變光延遲線，更具體地，涉及具有較大連續(xù)調(diào)諧范圍的可變光延遲線。
背景技術(shù)：
：當(dāng)前通信的主要進(jìn)步之一在于更多使用光纖系統(tǒng)來承載大量信息，它在長(zhǎng)距離上具有低失真和低成本。在這樣的光纖通信系統(tǒng)中，光延遲線是重要的元件。在從一條通路到另一條通路的光信號(hào)流交換中，它們是關(guān)鍵的元件。它們被用于互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的分組交換，以及用于識(shí)別互聯(lián)網(wǎng)分組地址的相關(guān)濾波器中的基本組成部件。在控制信號(hào)路由定時(shí)的緩沖器中也使用延遲線。它們還用于同步數(shù)據(jù)比特、補(bǔ)償不同光通路之間的色散，以及補(bǔ)償通路之間的差值延遲。需要可變延遲線，因?yàn)榭赡茉诓煌瑫r(shí)間需要不同延遲。除光網(wǎng)絡(luò)元件的動(dòng)態(tài)特性所需的變化之外，可能需要光網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的延遲變化，以補(bǔ)償RF傳輸通路中的差別，該差別是由于例如衛(wèi)星軌道的改變、以定距離間隔的多個(gè)地面天線或大氣閃爍造成的。通用的可變光延遲線是增量的而非連續(xù)可變的。通常的通用可變延遲線包括多條光纖，每個(gè)都被剪為稍微不同的長(zhǎng)度，光開關(guān)選擇該光纖通路，從而選擇延遲時(shí)間。由于長(zhǎng)度上的差值是增量的，延遲線也是增量而非連續(xù)的。因此該可變延遲線僅能近似于所需的精確延遲。因此，提供一種改進(jìn)的可在較大動(dòng)態(tài)范圍上提供連續(xù)分辨率的可變光延遲線是有利的。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明，一種具有較大連續(xù)調(diào)諧范圍的可變光延遲線，包括增量可變延遲線，提供從一序列增量不同延遲中選擇的延遲；以及連續(xù)可變延遲線，在包含第一可變延遲線內(nèi)的延遲增量的范圍上提供連續(xù)可變延遲。在優(yōu)選實(shí)施例中，第一可變延遲線包括延遲通路陣列，每條通路都和其他的通路彎曲不同，從而提供增量的不同延遲。第二可變延遲線是在第一延遲增量上可連續(xù)調(diào)諧的可調(diào)諧延遲通路。當(dāng)考慮結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明的示范實(shí)施例時(shí)，會(huì)更加清楚本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)、特性以及不同的額外的特點(diǎn)。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的可變光延遲線的示意圖；圖2顯示用在圖1的實(shí)施例中的優(yōu)選的增量延遲線；圖3顯示用在圖1的實(shí)施例中的優(yōu)選的連續(xù)延遲線；以及圖4顯示可選的連續(xù)延遲線。應(yīng)當(dāng)理解，附圖是用于說明本發(fā)明的概念的目的，而非按比例縮放。具體實(shí)施例方式參考附圖，圖1示意性顯示可變光延遲線10，它具有較大連續(xù)調(diào)諧范圍，包含和連續(xù)可變延遲線12串聯(lián)的增量可變延遲線11。增量延遲線11具有光輸入13和光輸出14。經(jīng)信號(hào)通路15提供的增量控制信號(hào)在光輸入和光輸出之間選擇延遲通路。增量延遲線11通常包括多個(gè)增量不同通路長(zhǎng)度的光波導(dǎo)通路11A，以及一個(gè)或多個(gè)光開關(guān)11B，11C，用于確定哪條光通路將輸入連接到輸出?？刂菩盘?hào)選擇特定通路并因此為增量延遲。優(yōu)選的，相繼通路之間的增量差形成實(shí)質(zhì)上等值，例如T，2T，3T，…，nT的延遲增加或減少的單調(diào)序列。來自延遲線11的增量延遲光還通過連續(xù)可變延遲線12。線12包括輸入16，輸出17以及用于連續(xù)控制信號(hào)的信號(hào)通路18。雖然延遲線12僅可在延遲線11范圍的一小部分上調(diào)諧光線，可以選擇延遲線11的連續(xù)調(diào)諧范圍，以包含線11相繼增量延遲間的延遲間隔，例如范圍(0，T)。結(jié)果是，線11和12的串聯(lián)組合實(shí)際上可在超過延遲線11的范圍上產(chǎn)生所有可能延遲。因此，該裝置提供了比連續(xù)延遲線12可產(chǎn)生的還要大的較大連續(xù)調(diào)諧范圍。應(yīng)當(dāng)注意到，線11或線12任何之一都可是串聯(lián)構(gòu)成的裝置10中的第一個(gè)。圖2顯示用在圖1的實(shí)施例中的優(yōu)選的增量可變延遲線11。延遲線11包括光開關(guān)211，例如由受控掃描鏡212和鏡陣列213構(gòu)成的微機(jī)械鏡開關(guān)(MEMs開關(guān))。該延遲線進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)光纖延遲通路的光纖陣列214A和214B。如下所示，每個(gè)光纖陣列包括多個(gè)光纖通路。每個(gè)光纖通路包括彎曲區(qū)域221，在此該光纖與陣列中的其他光纖被不同彎曲，一個(gè)或多個(gè)第二區(qū)域222A，222B，在此光纖和陣列中的其他光纖是平行的，以及反射器225。設(shè)計(jì)該陣列以便每條光纖通路將用不同于陣列中的其他通路的延遲反射輸入信號(hào)。準(zhǔn)直器透鏡陣列(未示出)耦合光線進(jìn)入和出光纖陣列。例如，在1997年5月13日授予Nukermans等的美國(guó)專利號(hào)5,629,7990中說明適當(dāng)?shù)腗EMs鏡開關(guān)以及它們的制造，在此結(jié)合作為參考。在1999年11月8日V.Aksyuk申請(qǐng)的美國(guó)申請(qǐng)序列號(hào)09/415,478以及2000年4月26日Greywall申請(qǐng)的序列號(hào)為09/559,216中也說明了適當(dāng)?shù)拈_關(guān)，在此結(jié)合作為參考。光纖陣列214A和214B在制造上呈現(xiàn)了重要的優(yōu)點(diǎn)。使用本領(lǐng)域公知的技術(shù)，每個(gè)陣列都易于制成計(jì)算機(jī)生成光纖電路。實(shí)質(zhì)上，計(jì)算機(jī)逐點(diǎn)引導(dǎo)每條光纖在粘合層基底上的放置(未示出)。該處理在1993年11月2日授予J.Burack等的美國(guó)專利申請(qǐng)5,259,051以及在1995年6月6日授予W.Holland的美國(guó)專利申請(qǐng)5,421,970中有詳細(xì)描述，在此結(jié)合作為參考。反射器225可以是用例如紫外線側(cè)面寫的通用方法形成在光纖內(nèi)的Bragg光柵。區(qū)域222B內(nèi)的光纖平行取向的重要優(yōu)點(diǎn)在于可沿光纖帶相同橫斷面排列光柵。這樣具有所有光柵橫越光纖帶的重要效果，例如可在單紫外曝光下形成所有的214A，214B。可選的，反射器225可以是鏡子或反射鏡膜。參考圖2，現(xiàn)在說明增量可變延遲線11的操作。可經(jīng)輸入光纖13提供輸入光信號(hào)。該信號(hào)通過光環(huán)形器22并打擊掃描鏡212。鏡212受控將該信號(hào)導(dǎo)向陣列鏡213，它會(huì)將輸入信號(hào)反射到提供期望延遲的光纖陣列的光纖通路中。該信號(hào)傳播到光纖通路，并被反射器225反射。當(dāng)反射時(shí)，信號(hào)再度從光纖通路出現(xiàn)，從鏡213和212反射，通過準(zhǔn)直器23，并由環(huán)形器22重新導(dǎo)向到輸出光纖14。連續(xù)可調(diào)延遲線可以是多種連續(xù)可調(diào)光延遲裝置的任何之一，例如全通濾波器以及可調(diào)線性調(diào)頻光柵。圖3顯示優(yōu)選的連續(xù)可調(diào)多級(jí)全通濾波器(APF)30。APF30優(yōu)選的是環(huán)形級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)環(huán)形諧振器31獨(dú)立耦合到光波導(dǎo)通路32，各諧振器的光通路長(zhǎng)度-因此為延遲-可由相應(yīng)移相器33調(diào)諧。相移可以是電光的、熱致發(fā)光的、或電流注入。這種可調(diào)APF延遲裝置的結(jié)構(gòu)和操作在2001年9月11日授予Kazarinov等的名稱為“AllPassOpticalFilters(全通光濾波器)”的美國(guó)專利6,289,151中有詳細(xì)說明，在此結(jié)合美國(guó)專利6,289,151作為參考?？蛇x的，連續(xù)可調(diào)延遲線12可包括可調(diào)線性調(diào)頻Bragg光柵，如圖4所示。實(shí)際上，線12包括可調(diào)線性調(diào)頻Bragg光柵40。使用例如加熱器41的控制元件來控制沿光柵的相繼擾動(dòng)之間的通路長(zhǎng)度，該光柵反過來控制在其被反射通過環(huán)形器42到達(dá)輸出之前由輸入光信號(hào)引起的通路長(zhǎng)度?？刂圃?1可以是熱耦合到光柵的加熱器。這種可調(diào)延遲裝置的結(jié)構(gòu)和操作在2001年8月14日授予B.Eggleton等的名稱為“OpticalGratingDeviceswithAdjustableChirp(具有可調(diào)線性調(diào)頻的光柵裝置)”的美國(guó)專利6,275,629中有所說明，在此結(jié)合作為參考。在示范實(shí)施例中，在具有180°彎曲的基底上布置光纖。每條光纖都具有寫入其內(nèi)的具有近似100％光信號(hào)反射的Bragg光柵。在180°彎曲的彎曲區(qū)域之后的直的部分將這些光柵寫入光纖。光纖光柵被如此放置，從而光纖和光柵的輸入端口之間的距離對(duì)于所有光纖來說都是相同的。相鄰光纖是相切的(touching)，從而由于彎曲半徑改變引起的對(duì)于0.25mm節(jié)距光纖陣列的往返通路的差值延遲是8ps。1xn開關(guān)，例如MEMS開關(guān)，使用大量熔合接合器將來自開關(guān)的輸出光纖和陣列的光纖接合，被連接到光纖陣列。大量熔合接合器的使用導(dǎo)致了從開關(guān)到光纖陣列輸入相同的通路長(zhǎng)度。反射的信號(hào)在輸入處由環(huán)形器與輸入信號(hào)分離。逐光纖的延遲增量包括8ps往返延遲增量以及由于開關(guān)的逐信道可變延遲。反射的信號(hào)從環(huán)形器被路由到全通濾波器，可調(diào)整該濾波器用于連續(xù)延遲增量。全通濾波器可用于微調(diào)從開關(guān)和基于光纖的延遲的組合獲得的近似增量之間的延遲，以及任何其他通路長(zhǎng)度差別源?？蓮?0-20ps(包括開關(guān))到10ns初始增量延遲制造基于光纖的延遲。例如，如果刻出具有180°角度的1000條光纖，則最內(nèi)側(cè)和最外側(cè)光纖之間的延遲增量是8ns。此實(shí)施例可以有多種可選改變。可在每條光纖中寫入可從傳輸轉(zhuǎn)換到反射狀態(tài)(通過加熱器開關(guān)或伸展光柵)的多個(gè)光柵。這可以用于獲得以從幾十到幾百ps(例如，10cm間隔的光柵能給出0.5ns延遲步長(zhǎng))為順序的延遲步長(zhǎng)。這允許用更少光纖獲得更廣范圍的延遲。然后路由此種陣列中選定光纖上的選定光柵的反射輸出信號(hào)通過全通濾波器，用于微調(diào)該延遲增量。還可不用光柵實(shí)現(xiàn)可變延遲，例如，在基底上刻出不同長(zhǎng)度的光纖，將光纖的輸出端和nx1開關(guān)接合。然后通過用于微調(diào)該延遲的全通濾波裝置傳輸來自該開關(guān)的輸出信號(hào)。應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例僅僅舉例說明多種可能特定實(shí)施例中的一些，它們可以代表本發(fā)明的應(yīng)用。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以作出許多和變化的其他配置，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。權(quán)利要求1.一種具有較大連續(xù)調(diào)諧范圍的可變光延遲線，包括增量可變光延遲線，用于接收光信號(hào)，以為該光信號(hào)提供從一序列不同增量延遲中選擇的延遲；以及和增量延遲線串聯(lián)光耦合的連續(xù)可變光延遲線，用于接收該光信號(hào)，以提供來自實(shí)質(zhì)上包含增量延遲線內(nèi)的延遲增量的延遲范圍的連續(xù)延遲。2.權(quán)利要求1的可變延遲線，其中增量延遲線包括具有不同增量光通路長(zhǎng)度的多個(gè)光通路，以及用于將信號(hào)切換到選定通路長(zhǎng)度的通路上的光開關(guān)。3.權(quán)利要求2的可變延遲線，其中多個(gè)光通路包括具有至少一個(gè)平行通路區(qū)域和第二區(qū)域的一組通路，其中每個(gè)通路曲率不同以產(chǎn)生不同增量通路長(zhǎng)度。4.權(quán)利要求1的可變延遲線，其中連續(xù)可變延遲線包括全通光濾波器。5.權(quán)利要求4的可變延遲線，其中全通濾波器包括多級(jí)全通濾波器，該多級(jí)全通濾波器包含多個(gè)光耦合到光波導(dǎo)上的環(huán)形諧振器。6.權(quán)利要求1的可變延遲線，其中連續(xù)可變延遲線包括線性調(diào)頻光柵。7.權(quán)利要求2的可變延遲線，其中連續(xù)可變延遲線包括全通光濾波器。8.權(quán)利要求3的可變延遲線，其中連續(xù)可變延遲線包括全通光濾波器。9.權(quán)利要求3的可變延遲線，其中連續(xù)可變延遲線包括多級(jí)全通濾波器，該多級(jí)全通濾波器包含多個(gè)光耦合到光波導(dǎo)上的環(huán)形諧振器。全文摘要根據(jù)本發(fā)明，一種具有較大連續(xù)調(diào)諧范圍的可變光延遲線，包括增量可變延遲線，提供從一序列不同增量延遲中選擇出的延遲；以及連續(xù)可變延遲線，在包含第一可變延遲線內(nèi)的延遲增量的范圍上提供連續(xù)可變延遲。在優(yōu)選實(shí)施例中，第一可變延遲線包括延遲通路陣列，其中每一通路和其他通路的彎曲不同，以提供不同的增量延遲。第二可變延遲線是在第一延遲增量上連續(xù)可調(diào)的可調(diào)延遲通路。文檔編號(hào)G02B26/08GK1584648SQ200410055839公開日2005年2月23日申請(qǐng)日期2004年8月4日優(yōu)先權(quán)日2003年8月5日發(fā)明者阿爾賓·L.·卡斯普爾,簡(jiǎn)·D.·萊格蘭格,克里斯蒂·K.·麥德森申請(qǐng)人:朗迅科技公司