波長(zhǎng)相關(guān)損耗補(bǔ)償?shù)墓馑p器和補(bǔ)償方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及光通信用的可變光衰減器。引入一個(gè)介于準(zhǔn)直透鏡和輸出光波導(dǎo)的位相層，產(chǎn)生一個(gè)與光衰減器固有波長(zhǎng)相關(guān)損耗大小接近、符號(hào)相反的第二波長(zhǎng)相關(guān)損耗，從而與固有波長(zhǎng)相關(guān)損耗抵消，獲得極低殘余波長(zhǎng)相關(guān)損耗的光衰減器，以適應(yīng)光通信系統(tǒng)對(duì)此類光衰減器的需求。
【專利說明】波長(zhǎng)相關(guān)損耗補(bǔ)償?shù)墓馑p器和補(bǔ)償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光通信用的光衰減器，尤其涉及一種波長(zhǎng)相關(guān)損耗補(bǔ)償?shù)目勺児馑p器以及補(bǔ)償方法。
【背景技術(shù)】
[0002]可變光衰減器(以下簡(jiǎn)稱光衰減器)可將光信號(hào)進(jìn)行定量的衰減，光衰減值可根據(jù)需要調(diào)節(jié)，是現(xiàn)代光通信系統(tǒng)重要的光學(xué)器件?；谖㈦娮訖C(jī)械轉(zhuǎn)鏡式光衰減器，由于其簡(jiǎn)潔的光學(xué)設(shè)計(jì)、緊湊的結(jié)構(gòu)和方便的電學(xué)控制，在現(xiàn)代光通信網(wǎng)絡(luò)中已被廣泛采用。在大多數(shù)的光衰減器應(yīng)用場(chǎng)合，如波分和密集波分光網(wǎng)絡(luò)，光纖中傳輸有很多波長(zhǎng)的光信號(hào)，需要對(duì)所有這些波長(zhǎng)的光信號(hào)同時(shí)進(jìn)行衰減。
[0003]微電子機(jī)械轉(zhuǎn)鏡式光衰減器采用微機(jī)械驅(qū)動(dòng)的微小反射鏡，改變反射光線的角度，通過準(zhǔn)直透鏡的作用，轉(zhuǎn)化為輸出光斑位置相對(duì)于輸出波導(dǎo)的偏離，從而起到光衰減的作用。這種光衰減器有一個(gè)固有的缺點(diǎn)，表現(xiàn)為光衰減值隨波長(zhǎng)的不同而不同，即通常所說的波長(zhǎng)相關(guān)損耗(WDL)。
[0004]波長(zhǎng)相關(guān)損耗來源于光波導(dǎo)模場(chǎng)半徑是波長(zhǎng)相關(guān)的，針對(duì)基模而言，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，在光波導(dǎo)中的模場(chǎng)半徑就越大。輸出光斑偏離輸出光波導(dǎo)造成的損耗由下式給出:
[0005]IL(X) = 4.34.(-^t)2 (I)
ω\λ)
[0006]其中，IL(X)是插入損耗(即光衰減值)，ΛΧ是輸出光斑偏離輸出光波導(dǎo)的位置，ω(λ)是模場(chǎng)半徑。在一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)，有如下關(guān)系成立:
[0007]ω ( λ ) = a+b.λ (2)
[0008]其中a和b是色散相關(guān)常數(shù)。可以看到，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，模場(chǎng)半徑越大，在同樣的偏離量Λ X下，短波長(zhǎng)相對(duì)長(zhǎng)波長(zhǎng)將具有更大的衰減量，產(chǎn)生固有的波長(zhǎng)相關(guān)損耗，即WDL。根據(jù)
(I)式和(2)式，可以推導(dǎo)出波長(zhǎng)相關(guān)損耗WDL為:
[0009]WDL^-2-b- — -M (3)
ω
[0010]可以看到，隨著衰減值IL的增大，波長(zhǎng)相關(guān)損耗WDL也隨之增大。對(duì)于常用的康寧公司的SMF28光纖，在40納米C波段通信波長(zhǎng)范圍內(nèi)，b值約為3.11，因此可以推算出在衰減值為20dB的情況下，波長(zhǎng)相關(guān)損耗WDL可達(dá)到ldB，不能滿足光通信系統(tǒng)的要求。
[0011]現(xiàn)有的技術(shù)方案中，如圖1a和圖1b所示的美國(guó)專利(US7295748)采用了一個(gè)在準(zhǔn)直透鏡(103)和反射鏡(105)之間的色散棱鏡(104)，使得在光線從輸入波導(dǎo)(101)經(jīng)準(zhǔn)直透鏡、反射鏡、準(zhǔn)直透鏡，最后聚焦到輸出波導(dǎo)(102)上時(shí)，不同波長(zhǎng)的輸出光斑位置有所分開，并使得短波長(zhǎng)輸出光斑(107)相對(duì)長(zhǎng)波長(zhǎng)輸出光斑(108)更靠近輸出波導(dǎo)模場(chǎng)光斑(106)，在所需要的衰減范圍內(nèi)，產(chǎn)生的波長(zhǎng)相關(guān)損耗與固有的WDL符號(hào)相反，從而大大降低了波長(zhǎng)相關(guān)損耗的大小。
[0012]上述方案補(bǔ)償后的波長(zhǎng)相關(guān)損耗可由下式描述:
[0013]WDL = 2.IL --).Αλ(4)
Ax ω
[0014](4)式中，IL指光衰減值，Λ X是達(dá)到該衰減值所需要的光斑偏離量(110)，ρ是色散相關(guān)參量，由下式定義:
[0015]P = 2 ■ a ■ f ■ —(5)
ΑΛ
[0016](5)式中，α是色散棱鏡(104)的契角，f為準(zhǔn)直透鏡(103)的焦距，Δη/Δ λ為色散棱鏡的色散系數(shù)。從(4)可以看到，在色散棱鏡契角α、準(zhǔn)直透鏡焦距f、色散系數(shù)固定的情況下，除去光衰減值為零的情況下(即IL = O)，只有在某個(gè)特殊的衰減值所對(duì)應(yīng)的Λ X滿足(6)式的情況下，WDL才會(huì)達(dá)到零點(diǎn)(以下稱為WDL的第二零點(diǎn)):.P ■ ω
[0017]Ax = ~-~(6)
D
[0018]在設(shè)計(jì)時(shí)可以通過取不同的P值來優(yōu)化第二零點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的光衰減值的位置，從而平衡總體的WDL水平。圖2a表示固有的WDL水平(未加補(bǔ)償色散棱鏡)；圖2b表示取較小的P值所對(duì)應(yīng)的WDL水平，WDL第二零點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的光衰減值為10dB，WDL在O-1OdB范圍內(nèi)較小，但15dB以上變大；圖2c表示取較大P值所對(duì)應(yīng)的TOL水平，WDL第二零點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的光衰減值為20dB，WDL在20dB附近較小，但在l_15dB范圍內(nèi)較大。
[0019]可以看到，上述波長(zhǎng)相關(guān)損耗補(bǔ)償方案有一個(gè)固有的缺點(diǎn)，S卩很難在一個(gè)大的衰減范圍(如O到20dB)得到普遍低的波長(zhǎng)相關(guān)損耗，這是由于采用棱鏡型色散元件帶來的特征:如圖1b所示，色散產(chǎn)生的短波長(zhǎng)位置(107)與長(zhǎng)波長(zhǎng)位置(108)的偏離量(109)不隨光衰減的大小而變化，即(4)中的P是固定的，因此不能提供不同衰減情況下所需要的不同補(bǔ)償量。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0020]針對(duì)目前光通信系統(tǒng)對(duì)光衰減器需求的現(xiàn)狀，特別是對(duì)具有極低波長(zhǎng)相關(guān)損耗的光衰減器的需求，本發(fā)明提供了一種隨著光衰減值的增加或減少，補(bǔ)償量相應(yīng)增加或減少，從而在大的衰減范圍內(nèi)(0-20dB)具有極低WDL的光衰減器，以及相應(yīng)的補(bǔ)償方法。
[0021]本發(fā)明提供的光衰減器，如圖3a所示，包含有:
[0022]一個(gè)輸入光波導(dǎo)(301)，用于輸入光信號(hào)；
[0023]一個(gè)輸出光波導(dǎo)(302)，用于輸出光信號(hào)；
[0024]一個(gè)準(zhǔn)直透鏡(303)具有第一焦平面(322)和第二焦平面(323)；
[0025]一個(gè)反射鏡(305)，具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸(321)，可繞所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；
[0026]一個(gè)位相層(304)。
[0027]所述輸入光波導(dǎo)和輸出光波導(dǎo)位于準(zhǔn)直透鏡的第一焦平面上，反射鏡位于準(zhǔn)直透鏡的第二焦平面上；所述位相層位于第一焦平面與準(zhǔn)直透鏡之間，靠近輸入光波導(dǎo)和輸出光波導(dǎo)。
[0028]輸入光信號(hào)經(jīng)輸入光波導(dǎo)輸入，成為入射光線，通過準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直后，入射到反射鏡被反射，再經(jīng)準(zhǔn)直透鏡和位相層聚焦到輸出光波導(dǎo)，成為出射光線，并輸出光信號(hào)。
[0029]反射鏡的旋轉(zhuǎn)使得聚焦到輸出光波導(dǎo)的光斑位置產(chǎn)生變化，與輸出光波導(dǎo)產(chǎn)生位置偏離，從而產(chǎn)生光衰減。反射鏡旋轉(zhuǎn)角度的大小決定了光衰減的大小。
[0030]位相層的結(jié)構(gòu)如圖3b所示，包含有:一個(gè)光學(xué)基底(306);第一光學(xué)區(qū)域(307)具有折射率Ii1 ;第二光學(xué)區(qū)域(308)具有折射率n2。第一和第二光學(xué)區(qū)域在光線傳播方向上的厚度為t (309)，兩個(gè)區(qū)域具有一個(gè)分界面(310)。
[0031]所述位相層與輸入光波導(dǎo)和輸出光波導(dǎo)的位置關(guān)系如圖3c所示。位相層的分界面靠近輸出光波導(dǎo)，使得光線聚焦到輸出光波導(dǎo)前通過了位相層的兩個(gè)光學(xué)區(qū)域，通過兩個(gè)光學(xué)區(qū)域的光斑產(chǎn)生一個(gè)光程差，記為OPD (Optical Path Difference), OPD可由下式給出:
[0032]OPD = Oi2-1i1).t (7)
[0033]這兩個(gè)區(qū)域的光斑I禹合到輸出光波導(dǎo)后相干疊加，由于光程差的存在，其相干疊加后的強(qiáng)度與光程差和波長(zhǎng)有關(guān)，產(chǎn)生一個(gè)額外波長(zhǎng)相干損耗，稱為第二波長(zhǎng)相干損耗，它與前述(3)式描述的固有波長(zhǎng)相關(guān)損耗相加得到殘余波長(zhǎng)相關(guān)損耗。
[0034]由于(3)式描述的固有波長(zhǎng)相干損耗與光衰減(IL)成正比，因此第二波長(zhǎng)相干損耗需要與光衰減也成正比(或近似正比)且反號(hào)，才能使兩者抵消，從而在大的光衰減范圍內(nèi)得到極低的殘余波長(zhǎng)相關(guān)損耗。
[0035]為了實(shí)現(xiàn)第二波長(zhǎng)相干損耗與光衰減成近似正比，如圖3c所示，位相層的分界面(310)靠近輸出光波導(dǎo)(302)的波導(dǎo)中心(331),但有一個(gè)小的偏離量(330),記為d。d的最佳距離在4-10微米之間。分界面偏離輸出波導(dǎo)中心的方向與產(chǎn)生光衰減時(shí)光斑偏離的方向一致，在光衰減較小情況下，光斑(332)靠近波導(dǎo)中心(331)，通過位相層第二光學(xué)區(qū)域(307)的光線較少，產(chǎn)生的第二波長(zhǎng)相干損耗也較小；當(dāng)光衰減增大，光斑(333)遠(yuǎn)離波導(dǎo)中心(331)，通過位相層第二光學(xué)區(qū)域(307)的光線較多，產(chǎn)生的第二波長(zhǎng)相干損耗也較大，從而達(dá)到了補(bǔ)償量隨光衰減增大而增大的目的。
[0036]為了實(shí)現(xiàn)第二波長(zhǎng)相干損耗與固有波長(zhǎng)相關(guān)損耗反號(hào)，需要設(shè)計(jì)特定范圍的光程差(OPD)。設(shè)兩個(gè)區(qū)域的光振幅分別為a和b，它們相干疊加產(chǎn)生的光強(qiáng)(I)以及光強(qiáng)對(duì)波長(zhǎng)的導(dǎo)數(shù)分別由下述⑶和(9)式表示:
[0037]I(A) = a2 + /?2 + 2ab cos {2π(8)
X
dl ^ab.0PD.0PD、
[0038]— = ---sin (2^.-)(9)
CUΛ2Λ
[0039]因此，(PD需滿足下述關(guān)系(10)式，其中k為包含零的正整數(shù)。在此條件下，由兩個(gè)區(qū)域的光振幅疊加產(chǎn)生的第二波長(zhǎng)相干損耗與固有波長(zhǎng)相關(guān)損耗反號(hào)，相互抵消。
[0040]OPD = (k+0.75).λ (10)
[0041]最佳的光程差范圍為1-10微米,一個(gè)典型的由位相層產(chǎn)生的第二波長(zhǎng)相干損耗由圖4a示所示，它與光衰減近似成正比且與圖2a所示的固有波長(zhǎng)相關(guān)損耗反號(hào)，兩者相加得到的殘余波長(zhǎng)相干損耗如圖4b所示，可以看到，在0_25dB光衰減范圍內(nèi)，得到的殘余波長(zhǎng)相關(guān)損耗小于0.06dB。
[0042]位相層可以直接在輸出光波導(dǎo)上通過光學(xué)鍍膜的方法或刻蝕的方法產(chǎn)生，這時(shí)第一或第二光學(xué)區(qū)域?yàn)榭諝鈱?，也可以用一個(gè)獨(dú)立的位相板，通過光學(xué)鍍膜、刻蝕或兩個(gè)不同折射率光學(xué)玻璃拼接等方法制作而成。獨(dú)立的位相板也可以通過粘膠劑與輸入輸出光波導(dǎo)的端面直接粘合，最佳的選擇是將包含有位相層的一面與輸入輸出光波導(dǎo)端面粘合，此時(shí)第一或第二光學(xué)區(qū)域的折射率為粘合劑的折射率。
[0043]位相層的第二光學(xué)區(qū)域(光學(xué)介質(zhì))可以進(jìn)一步擴(kuò)展到涵蓋輸出光波導(dǎo)，輸出光線通過一個(gè)均勻的光學(xué)介質(zhì)不會(huì)對(duì)總體波長(zhǎng)相關(guān)損耗產(chǎn)生影響。通過光學(xué)介質(zhì)的擴(kuò)展，使得輸入和輸出光波導(dǎo)與透鏡的有效光學(xué)距離一致，以降低插入損耗。
[0044]反射鏡可以是機(jī)械驅(qū)動(dòng)的，也可以是由熱、靜電或磁力驅(qū)動(dòng)的微機(jī)械轉(zhuǎn)鏡。
[0045]本發(fā)明還提供了補(bǔ)償光衰減器波長(zhǎng)相關(guān)損耗的方法，包括:
[0046]使用一個(gè)輸入光波導(dǎo)輸入光信號(hào)；
[0047]使用一個(gè)輸出光波導(dǎo)，用于輸出光信號(hào)；
[0048]使用一個(gè)準(zhǔn)直透鏡對(duì)輸入光信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)直，所述準(zhǔn)直透鏡具有第一和第二焦平面，輸入和輸出光波導(dǎo)位于所述準(zhǔn)直透鏡的第一焦平面上；
[0049]使用可旋轉(zhuǎn)的反射鏡反射準(zhǔn)直光信號(hào)，反射鏡位于所述準(zhǔn)直透鏡的焦平面上；
[0050]在輸出光波導(dǎo)與準(zhǔn)直透鏡之間插入一個(gè)位相層，具有第一和第二光學(xué)區(qū)域，兩個(gè)區(qū)域的折射率不同，并具有一分界面，所述分界面與輸出光波導(dǎo)中心有一定偏離(4-10微米)，分界面偏離輸出波導(dǎo)中心的方向與產(chǎn)生光衰減時(shí)光斑偏離的方向一致。
[0051]初始時(shí)，經(jīng)反射鏡反射、準(zhǔn)直透鏡聚焦的光信號(hào)與輸出光波導(dǎo)中心重合。旋轉(zhuǎn)反射鏡，使聚焦的光信號(hào)首先通過所述位相層的第一和第二光學(xué)區(qū)域，到達(dá)輸出光波導(dǎo)，并偏離輸出光波導(dǎo)的中心，產(chǎn)生補(bǔ)償了波長(zhǎng)相關(guān)損耗的光衰減。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0052]圖1a現(xiàn)有光衰減器技術(shù)，采用色散棱鏡補(bǔ)償WDL
[0053]圖1b現(xiàn)有技術(shù)中，波長(zhǎng)相關(guān)損耗的補(bǔ)償機(jī)理
[0054]圖2a固有波長(zhǎng)相關(guān)損耗與光衰減的關(guān)系
[0055]圖2b現(xiàn)有技術(shù)中，補(bǔ)償量較小情況下得到的殘余波長(zhǎng)相關(guān)損耗與光衰減的關(guān)系
[0056]圖2c現(xiàn)有技術(shù)中，補(bǔ)償量較大情況下得到的殘余波長(zhǎng)相關(guān)損耗與光衰減的關(guān)系
[0057]圖3a本發(fā)明提供的大范圍光衰減范圍內(nèi)對(duì)波長(zhǎng)相關(guān)損耗補(bǔ)償?shù)墓馑p器
[0058]圖3b本發(fā)明提供的光衰減器使用的位相層
[0059]圖3c本發(fā)明提供的光衰減器，位相層與輸出光波導(dǎo)的位置關(guān)系
[0060]圖4a本發(fā)明提供的光衰減器，由位相層產(chǎn)生的第二波長(zhǎng)相關(guān)損耗與光衰減的關(guān)系
[0061]圖4b本發(fā)明提供的光衰減器，殘余波長(zhǎng)相關(guān)損耗與光衰減的關(guān)系
[0062]圖5a本發(fā)明的實(shí)施例1
[0063]圖5b本發(fā)明的實(shí)施例1，位相層的構(gòu)成及與輸入輸出光波導(dǎo)的位置關(guān)系
[0064]圖6a本發(fā)明的實(shí)施例2，位相層的構(gòu)成及與輸入輸出光波導(dǎo)的位置關(guān)系，分界面為直線
[0065]圖6b本發(fā)明的實(shí)施例2，位相層的構(gòu)成及與輸入輸出光波導(dǎo)的位置關(guān)系，分界面為圓環(huán)
[0066]圖7本發(fā)明的實(shí)施例3，位相層由兩種不同光學(xué)玻璃拼接而成
【具體實(shí)施方式】
[0067][實(shí)施例1]
[0068]本發(fā)明提供的一個(gè)補(bǔ)償波長(zhǎng)相關(guān)損耗的光衰減器實(shí)施例，如圖5a(俯視圖)和圖5b (側(cè)視圖)所示，包含有:
[0069]一個(gè)輸入光波導(dǎo)(501),用于輸入光信號(hào)；
[0070]一個(gè)輸出光波導(dǎo)(502)，用于輸出光信號(hào)；
[0071]一個(gè)準(zhǔn)直透鏡(503)具有第一焦平面(522)和第二焦平面(523)；
[0072]一個(gè)反射鏡(505)，具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸(521)，可繞所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；
[0073]一個(gè)位相層，由獨(dú)立的位相板(504)構(gòu)成。
[0074]所述輸入光波導(dǎo)和輸出光波導(dǎo)位于準(zhǔn)直透鏡的第一焦平面上，反射鏡位于準(zhǔn)直透鏡的第二焦平面上；所述位相板位于第一焦平面與準(zhǔn)直透鏡之間，靠近輸入光波導(dǎo)和輸出光波導(dǎo)，。
[0075]輸入光信號(hào)經(jīng)輸入光波導(dǎo)輸入，成為入射光線，首先經(jīng)過位相板，再通過準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直后，入射到反射鏡被反射，再經(jīng)準(zhǔn)直透鏡和位相板聚焦到輸出光波導(dǎo)，成為出射光線，并輸出光信號(hào)。
[0076]反射鏡的旋轉(zhuǎn)使得聚焦到輸出光波導(dǎo)的光斑位置產(chǎn)生變化，與輸出光波導(dǎo)產(chǎn)生位置偏離，從而產(chǎn)生光衰減。反射鏡旋轉(zhuǎn)角度的大小決定了光衰減的大小。
[0077]位相板的結(jié)構(gòu)與輸入輸出光波導(dǎo)的位置關(guān)系如圖5b所不,包含有:一個(gè)光學(xué)基底(506);第一光學(xué)區(qū)域(507)具有折射率Ii1第二光學(xué)區(qū)域(508)具有折射率n2。在此實(shí)施例中，第一光學(xué)區(qū)域?yàn)榭諝?，H1 = I。第一和第二光學(xué)區(qū)域在光線傳播方向上的厚度為t (509)，兩個(gè)區(qū)域具有一個(gè)分界面(510)。
[0078]所述位相板與輸入光波導(dǎo)和輸出光波導(dǎo)的位置關(guān)系如圖5b所示。位相層的分界面靠近輸出光波導(dǎo)，使得光線聚焦到輸出光波導(dǎo)前通過了位相板的兩個(gè)光學(xué)區(qū)域，通過兩個(gè)光學(xué)區(qū)域的光斑產(chǎn)生一個(gè)光程差0PD，(PD滿足前述(10)式的條件。OPD與兩個(gè)光學(xué)區(qū)域厚度(509) t的關(guān)系由以下(11)式給出:
[0079]OPD = (n2-l).t (11)
[0080]位相板的分界面(510)靠近輸出光波導(dǎo)(502)的波導(dǎo)中心,但有一個(gè)小的偏離量(530)，記為d。d的最佳距離在4-10微米之間。分界面偏離輸出波導(dǎo)中心的方向與產(chǎn)生光衰減時(shí)光斑與輸出波導(dǎo)中心偏離的方向一致。
[0081]位相板是通過在光學(xué)玻璃材料(如BK7)上選擇性刻蝕形成的。即第一光學(xué)區(qū)域?yàn)榭諝猓诙鈱W(xué)區(qū)域和光學(xué)基底為所選擇的光學(xué)玻璃材料。位相板的通光面鍍有光學(xué)增透膜。
[0082]位相板的第二光學(xué)區(qū)域(光學(xué)介質(zhì))擴(kuò)展到涵蓋輸出光波導(dǎo)，使得輸入和輸出光波導(dǎo)與透鏡的有效光學(xué)距離一致，以降低插入損耗。
[0083]位相板還可直接粘合到輸入和輸出波導(dǎo)端面上，此時(shí)第一光學(xué)區(qū)域?yàn)檎衬z劑，折射率Ii1不為1，OPD的計(jì)算公式采用前述(10)式。
[0084]反射鏡可以是機(jī)械驅(qū)動(dòng)的，也可以是由熱、靜電或磁力驅(qū)動(dòng)的微機(jī)械轉(zhuǎn)鏡。
[0085][實(shí)施例2]
[0086]本發(fā)明的第2個(gè)實(shí)施例與實(shí)施例1類似，如圖6a和6b所示，不同的是位相層(604)直接在輸入光波導(dǎo)(601)和輸出光波導(dǎo)(602)的端面通過光學(xué)鍍膜的方法形成。第一光學(xué)區(qū)域(607)與第二光學(xué)區(qū)域(608)的分界面(610)可以是直線也可以是圓或圓環(huán)。
[0087][實(shí)施例3]
[0088]本發(fā)明的第3個(gè)實(shí)施例與實(shí)施例1類似，如圖7所示，不同的是位相層(704)是由兩個(gè)具有不同折射率的光學(xué)玻璃拼接而成。如第一光學(xué)區(qū)域(707)采用光學(xué)玻璃bk7，第二光學(xué)區(qū)域(708)采用融石英，兩者在通信常用的1.55微米波段的折射率差約為0.056，通過提高厚度(709) t來達(dá)到所需光程差OPD，OPD由前述(10)式描述。兩種光學(xué)材料的分界面(710)需足夠平整以避免光斑通過時(shí)產(chǎn)生不需要的散射。光學(xué)基底(706)在光學(xué)效應(yīng)上不是必需的，它起到對(duì)較薄的第一和第二光學(xué)區(qū)域所用光學(xué)材料的支撐作用，可采用兩種光學(xué)玻璃中的一種，或折射率相近的其它光學(xué)玻璃。
【權(quán)利要求】
1.一種波長(zhǎng)相關(guān)損耗補(bǔ)償?shù)目勺児馑p器，包含有: 一個(gè)輸入光波導(dǎo)，用于輸入光信號(hào)，所述光信號(hào)具有一個(gè)中心波長(zhǎng)； 一個(gè)輸出光波導(dǎo)，用于輸出光信號(hào)； 一個(gè)準(zhǔn)直透鏡具有第一焦平面和第二焦平面； 一個(gè)反射鏡，具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，可繞所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。 所述輸入光波導(dǎo)和輸出光波導(dǎo)位于所述準(zhǔn)直透鏡的第一焦平面上，具有一個(gè)共同的端面。所述反射鏡位于準(zhǔn)直透鏡的第二焦平面上。 其特征在于: 還包含有一個(gè)位相層，具有第一和第二光學(xué)區(qū)域，兩個(gè)光學(xué)區(qū)域具有不同的折射率，產(chǎn)生一個(gè)光程差。第一和第二光學(xué)區(qū)域還具有一個(gè)分界面。 所述位相層位于所述輸入和輸出光波導(dǎo)與所述準(zhǔn)直透鏡之間。所述分界面靠近輸出光波導(dǎo)中心并具有一個(gè)偏離量，偏離的方向與反射鏡旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生輸出光信號(hào)偏離方向一致。 輸入光信號(hào)經(jīng)輸入光波導(dǎo)輸入，成為入射光線，通過準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直后，入射到反射鏡被反射，再經(jīng)準(zhǔn)直透鏡和位相層聚焦到輸出光波導(dǎo)，成為出射光線，并輸出光信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種波長(zhǎng)相關(guān)損耗補(bǔ)償?shù)墓馑p器，其特征在于，所述光程差約等于(k+0.75).λ，k為包含零的正整數(shù)，λ為所述光信號(hào)的中心波長(zhǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種波長(zhǎng)相關(guān)損耗補(bǔ)償?shù)墓馑p器，其特征在于，所述分界面與輸出光波導(dǎo)中心的偏尚量為4-10微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種波長(zhǎng)相關(guān)損耗補(bǔ)償?shù)墓馑p器，其特征在于，所述位相層是一個(gè)獨(dú)立的位相板，由分區(qū)刻蝕或分區(qū)光學(xué)鍍膜而成，所述第一或第二光學(xué)區(qū)域?yàn)榭諝狻?br>
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種波長(zhǎng)相關(guān)損耗補(bǔ)償?shù)墓馑p器，其特征在于，所述位相板采用粘合劑粘接到所述輸入和輸出光波導(dǎo)端面上，所述第一或第二光學(xué)區(qū)域的為所述粘合劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種波長(zhǎng)相關(guān)損耗補(bǔ)償?shù)墓馑p器，其特征在于，所述位相層是直接在所述輸入和輸出光波導(dǎo)端面上通過分區(qū)刻蝕或分區(qū)光學(xué)鍍膜形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種波長(zhǎng)相關(guān)損耗補(bǔ)償?shù)墓馑p器，其特征在于，所述位相層由兩個(gè)不同折射率的光學(xué)玻璃拼接而成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種波長(zhǎng)相關(guān)損耗補(bǔ)償?shù)墓馑p器，其特征在于，所述位相層還包含一個(gè)光學(xué)基底。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種波長(zhǎng)相關(guān)損耗補(bǔ)償?shù)墓馑p器，其特征在于，所述位相層還進(jìn)一步擴(kuò)展到涵蓋輸入光波導(dǎo)，位相層在輸入光波導(dǎo)的區(qū)域是均勻的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種波長(zhǎng)相關(guān)損耗補(bǔ)償?shù)墓馑p器，其特征在于，所述位相層的第一和第二光學(xué)區(qū)域的分界面是直線、圓或圓環(huán)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10所述的任一種補(bǔ)償波長(zhǎng)相關(guān)損耗的光衰減器，其特征在于，所述的反射鏡是熱、靜電或電磁驅(qū)動(dòng)的。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的任一種補(bǔ)償波長(zhǎng)相關(guān)損耗的光衰減器，其特征在于，所述的反射鏡是微機(jī)械反射鏡。
13.—種補(bǔ)償光衰減器波長(zhǎng)相關(guān)損耗的方法,包含: 使用一個(gè)輸入光波導(dǎo)輸入光信號(hào)； 使用一個(gè)輸出光波導(dǎo)，用于輸出光信號(hào)； 使用一個(gè)準(zhǔn)直透鏡對(duì)輸入光信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)直，所述準(zhǔn)直透鏡具有第一和第二焦平面，輸入和輸出光波導(dǎo)位于所述準(zhǔn)直透鏡的第一焦平面上； 使用一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的反射鏡反射準(zhǔn)直光信號(hào)，反射鏡位于所述準(zhǔn)直透鏡的焦平面上； 在輸出光波導(dǎo)與準(zhǔn)直透鏡之間插入一個(gè)位相層，具有第一和第二光學(xué)區(qū)域，兩個(gè)區(qū)域的折射率不同，光信號(hào)通過時(shí)產(chǎn)生一個(gè)光程差。所述位相層還具有一分界面，所述分界面與輸出光波導(dǎo)中心有一定偏離，分界面偏離輸出波導(dǎo)中心的方向與產(chǎn)生光衰減時(shí)光斑偏離的方向一致。 初始時(shí)，經(jīng)反射鏡反射、準(zhǔn)直透鏡聚焦的光信號(hào)與輸出光波導(dǎo)中心重合。旋轉(zhuǎn)反射鏡，使聚焦的光信號(hào)首先通過所述位相層的第一和第二光學(xué)區(qū)域，到達(dá)輸出光波導(dǎo)，并偏離輸出光波導(dǎo)的中心，產(chǎn)生補(bǔ)償了波長(zhǎng)相關(guān)損耗的光衰減。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種補(bǔ)償光衰減器波長(zhǎng)相關(guān)損耗的方法，其特征在于，所述第一和第二光學(xué)區(qū)域的光程差約等于(k+0.75).λ，k為包含零的正整數(shù)，λ為所述光信號(hào)的中心波長(zhǎng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13-14所述的任一種補(bǔ)償光衰減器波長(zhǎng)相關(guān)損耗的方法，其特征在于，所述第一和第二光學(xué)區(qū)域的分界面偏離輸出波導(dǎo)中心約4-10微米。
【文檔編號(hào)】G02B6/32GK104297855SQ201410442592
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】陳波 申請(qǐng)人:徐州旭海光電科技有限公司