專利名稱：經(jīng)歷熱膨脹以補(bǔ)償通過(guò)透明材料的光程改變的補(bǔ)償器的制作方法
1996年3月22日在日本提交的申請(qǐng)No.08-66717，本申請(qǐng)是基于它，并且以它要求優(yōu)先權(quán)，并且這里以它作為相關(guān)參考申請(qǐng)。
本發(fā)明涉及一種光學(xué)元件，該光學(xué)元件具有一種透明材料，而光在該透明材料中行進(jìn)一段光程。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及具有補(bǔ)償器的光學(xué)元件，該補(bǔ)償器使透明材料發(fā)生變形以減小溫度變化所引起的光程改變。
在光纖通信系統(tǒng)中，波長(zhǎng)分割多路復(fù)用被用來(lái)以高速傳送大量的數(shù)據(jù)。更具體地說(shuō)，多個(gè)信道-其每一個(gè)都包含所要發(fā)送的信息-被結(jié)合到一束波長(zhǎng)分割多路復(fù)用光中。每一個(gè)信道都處于不同的波長(zhǎng)，且這些波長(zhǎng)在頻譜上是彼此非常接近的。
該波長(zhǎng)分割多路復(fù)用光隨后經(jīng)過(guò)單個(gè)的光纖而被發(fā)送到一個(gè)接收器。該接收器將該波長(zhǎng)分割多路復(fù)用光分到各個(gè)信道上，從而使各個(gè)信道能夠得到檢測(cè)。以此方式，通信系統(tǒng)能夠在光纖上傳送較大量的數(shù)據(jù)。


圖1(A)顯示了傳統(tǒng)的法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀-它通常被用來(lái)從波長(zhǎng)分割多路復(fù)用光獲取單個(gè)的信道。參見圖1(A)，法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀包括一個(gè)分隔器10，該分隔器10用透明材料制成并具有在兩側(cè)上的反射膜12和14。反射膜12和14的反射率為例如95％。分隔器10為整個(gè)結(jié)構(gòu)提供了穩(wěn)定性。然而，分隔器10通?？梢允÷?，只要反射膜12和14被分離和保持在彼此平行的狀態(tài)。
準(zhǔn)直光16包括具有不同波長(zhǎng)的光，且是例如波長(zhǎng)分割多路復(fù)用光。準(zhǔn)直光16進(jìn)入法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀并經(jīng)歷反射膜12和14之間的反射。由于反射膜14具有小于100％的反射率，反射膜12和14之間的多次反射使得光18通過(guò)反射膜14。
另外，法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀具有增強(qiáng)條件，這些條件使得光18彼此干涉并產(chǎn)生離開反射膜14并包括滿足該增強(qiáng)條件的特定波長(zhǎng)的亮光。具有其他波長(zhǎng)的光彼此發(fā)生干涉且因而相互削弱。
因此，法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀接收包括具有很多不同波長(zhǎng)的光的準(zhǔn)直光16，并產(chǎn)生一個(gè)光通量-該光通量只包括具有滿足法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀的加強(qiáng)條件的波長(zhǎng)的光。以此方式，法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀能夠被用來(lái)從波長(zhǎng)分割多路復(fù)用光中分離出單個(gè)的信道。
由于波長(zhǎng)分割多路復(fù)用光的信道的波長(zhǎng)通常是彼此非常接近的，所以法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀具有穩(wěn)定的特征是非常重要的。最略微的特性改變也能夠使經(jīng)過(guò)光纖通信系統(tǒng)發(fā)送的光信號(hào)的質(zhì)量發(fā)生嚴(yán)重的下降。
例如，圖1(B)顯示了法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀中由于溫度的改變引起的透射率-波長(zhǎng)特性的改變。參見圖1(B)，一個(gè)法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀使?jié)M足特定條件的波長(zhǎng)的光通過(guò)，該光由曲線20表示。然而，如果法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀的比較改變，則法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀將使如曲線22表示的、具有不同波長(zhǎng)的光通過(guò)。因此，法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀的光輸出的波長(zhǎng)將隨著溫度的改變而改變。
在圖1(C)所示的裝置中，也發(fā)生了類似的問(wèn)題。更具體地說(shuō)，圖1(C)顯示了一個(gè)虛象相陣(VIPA)。VIPA在1996年七月24日遞交的序號(hào)為08/685，362且題目為“作為波長(zhǎng)多路分解器的虛象相陣”的美國(guó)專利申請(qǐng)中，得到了更為全面的描述，且該文件在此被作為參考文獻(xiàn)。
參見圖1(C)，一個(gè)VIPA包括用透明材料制成的分隔器24。在分隔器24的兩側(cè)上設(shè)置有反射膜26和27。反射膜26和27的反射率分別為例如100％和95％。分隔器24為整個(gè)結(jié)構(gòu)提供了穩(wěn)定性。但分隔器24通?？梢允÷裕灰瓷淠?6和27保持為彼此分離和平行。
入射光28得到聚焦以通過(guò)入射窗口30并隨后在分隔器24中得到發(fā)散，從而使得在反射膜26和27之間發(fā)生多次反射。由于反射膜27的反射率低于100％，反射膜26和27之間的多次反射使得光32通過(guò)反射膜27。而光32彼此干涉而形成入射光28中的每一種波長(zhǎng)的準(zhǔn)直光，其中每一種準(zhǔn)直光都沿著與其他準(zhǔn)直光不同的傳播方向行進(jìn)。
更具體地說(shuō)，VIPA能夠接收包括很多波長(zhǎng)的入射光28，并為每一種波長(zhǎng)產(chǎn)生不同的光通量。每一個(gè)光通量都與VIPA成不同的角度，并因而在空間上與其他的光通量相分離。因此，VIPA能夠接收包括多個(gè)信道的波長(zhǎng)分割多路復(fù)用光，并為每一個(gè)信道產(chǎn)生在空間上可分辨的光通量。VIPA可被用作例如采用波長(zhǎng)分割多路復(fù)用的光纖通信系統(tǒng)中的去多路復(fù)用器。
VIPA所具有的問(wèn)題與圖1(B)中所示的關(guān)于法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀的問(wèn)題相類似。更具體地說(shuō)，由于VIPA的溫度變化，VIPA會(huì)產(chǎn)生有害的、具有不同波長(zhǎng)的光通量。
因此，法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀和VIPA的特性，隨著溫度的改變而發(fā)生有害的變化。這些特性改變是由于用在法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀和VIPA中的分隔器的熱膨脹引起的。例如，如果圖1(A)所示的法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀的分隔器10發(fā)生膨脹，則反射膜12和14之間的物理距離也將發(fā)生膨脹。另外，分隔器10的折射率也隨著溫度的改變而改變。這種折射率改變?cè)斐闪朔瓷淠?2和14之間的光程的改變，其中光程是反射膜12和14之間的物理距離與分隔器10的折射率的乘積。
類似地，如果圖1(C)所示的VIPA的分隔器24得到擴(kuò)展，則反射膜26和27之間的物理距離也得到擴(kuò)展。另外，分隔器24的折射率隨著溫度的改變而改變。這種折射率改變?cè)斐闪朔瓷淠?6和27之間的光程的改變。
由于光程與溫度改變相對(duì)應(yīng)的改變，法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀和VIPA的特性也會(huì)發(fā)生不希望的改變。例如，當(dāng)采用通常的玻璃作為法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀或VIPA中的分隔器時(shí)，分隔器的厚度在溫度每上升一度時(shí)增大約5×10-6。另外，分隔器的折射率在溫度每改變一度時(shí)也增大約5×10-6。假定光的波長(zhǎng)為1500nm且溫度上升了10度，則光程將改變因子10-4且將造成0.15nm的波長(zhǎng)改變。這是顯著的改變并能夠嚴(yán)重地影響法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀或VIPA的特性。
因此，本發(fā)明的目的，是提供例如法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀或VIPA的一種光學(xué)元件，它具有對(duì)于光學(xué)元件的溫度改變來(lái)說(shuō)是穩(wěn)定的特性。
另外，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種光學(xué)元件-光通過(guò)它而行進(jìn)，且其中光所行進(jìn)的光程相對(duì)于光學(xué)元件的溫度改變來(lái)說(shuō)是穩(wěn)定的。
本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)，一部分在以下的描述中給出，一部分由于該描述而變得顯而易見，或者可以從實(shí)施本發(fā)明而獲得。
本發(fā)明的前述目的，是通過(guò)提供一個(gè)包括透明材料和補(bǔ)償器的設(shè)備而實(shí)現(xiàn)的。光通過(guò)透明材料而行進(jìn)一定的光程。該補(bǔ)償器附著到該透明材料上并經(jīng)歷熱膨脹-它使得透明材料發(fā)生變形從而減小了由于透明材料的溫度改變而導(dǎo)致的光程改變。光程被定義為透明材料的折射率與光通過(guò)透明材料所行進(jìn)的物理長(zhǎng)度的積。較好地，該補(bǔ)償器減小了光程的改變，從而使該光程被保持為基本恒定。
另外，本發(fā)明的目的是通過(guò)提供一種透明材料、該透明材料上的第一和第二反射表面以及一個(gè)補(bǔ)償器而實(shí)現(xiàn)的。該透明材料內(nèi)有延伸的光程，且該光學(xué)路徑具有物理長(zhǎng)度。光程被定義為該光學(xué)路徑的物理長(zhǎng)度與透明材料的折射率之積。光從第一反射表面進(jìn)入并沿著該光學(xué)路徑通過(guò)透明材料而到達(dá)第二反射表面。補(bǔ)償器與透明材料相粘連并經(jīng)歷使透明材料變形的熱膨脹，從而減小了由于透明材料的溫度改變而導(dǎo)致的光程改變。更具體地說(shuō)，該補(bǔ)償器通過(guò)沿著與光學(xué)路徑橫交的方向拉透明材料，而使透明材料沿著光學(xué)路徑方向的厚度減小。
本發(fā)明的目的也是通過(guò)提供一種設(shè)備而實(shí)現(xiàn)的，其中該設(shè)備包括第一和第二透明層。光通過(guò)第一透明層而行進(jìn)第一光程并隨后通過(guò)第二透明層而行進(jìn)第二光程。該第二光程發(fā)生改變以對(duì)由于第一透明層的溫度改變引起的第一光程的改變進(jìn)行補(bǔ)償，從而使第一和第二光程之和基本上保持不變。
本發(fā)明的目的，也是通過(guò)提供一種設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其中該設(shè)備包括第一和第二物體。第一物體是透明的，從而使光在第一物體中行進(jìn)一定的光程。第二物體與第一物體相互作用，以減小由于第一物體的溫度改變而導(dǎo)致的光程改變。這種相互作用是機(jī)械相互作用。
另外，本發(fā)明的目的是通過(guò)提供一種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其中該方法包括以下步驟(a)使光通過(guò)一個(gè)透明材料而行進(jìn)一定的光程；以及，(b)使透明材料發(fā)生變形以減小透明材料的溫度改變而導(dǎo)致的光程改變。
從以下結(jié)合附圖對(duì)最佳實(shí)施例所進(jìn)行的描述，本發(fā)明的這些和其他目的和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見和容易理解。在附圖中圖1(A)(現(xiàn)有技術(shù))顯示了一個(gè)法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀。
圖1(B)顯示了對(duì)于法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀來(lái)說(shuō)根據(jù)溫度改變的透射率改變與波長(zhǎng)的關(guān)系。
圖1(C)顯示了虛象相陣(VIPA)。
圖2顯示了影響根據(jù)本發(fā)明的法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀或VIPA的各種力。
圖3(A)顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀。
圖3(B)顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀。
圖4(A)顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀。
圖4(B)顯示了根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例的法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀。
圖5(A)和5(B)顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀。
圖6(A)和6(B)顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀。
圖7(A)顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀。
圖7(B)顯示了根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例的法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀。
圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的補(bǔ)償器。
現(xiàn)在詳細(xì)參見本發(fā)明目前的最佳實(shí)施例，其例子在附圖中得到了顯示，在所有附圖中相同的標(biāo)號(hào)表示相同的元件。
圖2顯示了影響根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀或VIPA的分隔器的各種力。參見圖2，在一個(gè)法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀或VIPA中，透明板100被用作分隔器。光(未顯示)沿著一條光學(xué)路徑(未顯示)通過(guò)透明板100行進(jìn)。因此，透明板100由于加熱而膨脹，從而改變厚度。作為這種膨脹的結(jié)果，通過(guò)透明板100的光學(xué)路徑的長(zhǎng)度也發(fā)生改變。
根據(jù)本發(fā)明的這些實(shí)施例，一個(gè)補(bǔ)償器(圖2中未顯示，但在以下描述的其他附圖中得到了顯示)與透明板100相粘連。該補(bǔ)償器用不同于透明板100的材料的材料制成，并具有比透明板100大的熱膨脹系數(shù)。因此，補(bǔ)償器的膨脹抵消了透明板100中光學(xué)路徑的長(zhǎng)度的改變。
例如，假定一個(gè)補(bǔ)償器與透明板100的一或兩側(cè)相粘連，并具有大于透明板100的熱膨脹系數(shù)。在此情況下，α1表示透明板100的熱膨脹系數(shù)，n1表示透明板100的折射率的溫度系數(shù)(它是一度溫度變化的折射率n的改變?chǔ)?n除以n)，σ表示泊松比值(當(dāng)物體動(dòng)態(tài)且水平膨脹單位長(zhǎng)度時(shí)的垂直收縮)，P1表示透明板100的折射率的應(yīng)力(Strain)系數(shù)的平行分量，且P2表示透明板100的折射率的應(yīng)力系數(shù)的縱向或垂直分量。
折射率的應(yīng)力系數(shù)的平行分量P1，表示的是當(dāng)應(yīng)力與通過(guò)透明板100行進(jìn)的光的光學(xué)偏振平行施加時(shí)折射率的改變比率。折射率的應(yīng)力系數(shù)的垂直分量P2，表示當(dāng)應(yīng)力與通過(guò)透明板100行進(jìn)的光的光學(xué)偏振相垂直施加時(shí)的折射率改變率。與透明板100緊密相粘連的補(bǔ)償器的熱膨脹系數(shù)用α2表示。
另外，如前所述，法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀和VIPA的特性改變是由于透明板100的膨脹而導(dǎo)致的光程的改變。因此，該光程應(yīng)該被保持為不變。假定圖2所示的透明板100的厚度為t且透明板100的折射率為n，則光程等于nt。因此，如果溫度改變所產(chǎn)生的nt的改變率Δ(nt)/nt被設(shè)定在大約為零，則光程的改變可被設(shè)定為大約為零。
溫度改變產(chǎn)生的nt的改變率Δ(nt)/nt由下式表示Δ(nt)nt={(n+Δn)·(t+Δt)-nt}nt]]>=Δnn+Δtt+Δn·Δtnt]]>
因此，溫度改變產(chǎn)生的nt的改變率Δ(nt)/nt，是通過(guò)將折射率的改變率加到透明板100的厚度的改變率上而獲得的。
當(dāng)溫度上升一度時(shí)，各個(gè)值的改變?nèi)缦?。透明?00的厚度和折射率的積nt的改變率在不設(shè)置補(bǔ)償器的情況下為α1+n1。
隨后獲得的，是在透明板100沿著橫向方向受到補(bǔ)償器的拉伸時(shí)折射率與厚度的乘積nt的改變量。
如果透明板100由于補(bǔ)償器的膨脹而沿著橫向方向過(guò)度膨脹，膨脹量由α2-α1表示。因此，透明板100的厚度的減小量由σ0(α2-α1)表示，其中σ0＝2σ/(1-σ)。值σ0是在考慮到透明板100的兩維膨脹的情況下獲得的，并用無(wú)窮幾何級(jí)數(shù)表示。系數(shù)“2”表示透明板100是兩維雙向膨脹的。
隨后獲得的，是通過(guò)補(bǔ)償器膨脹的透明板100的折射率改變率。
參見圖2，其中用箭頭102表示了通過(guò)透明板100的光的偏振。由于方向(A)與光的偏振102相同，通過(guò)沿著方向(A)的膨脹的折射率的改變率為-P1(α2-α1)。
方向(B)與通過(guò)透明板100行進(jìn)的光的偏振102垂直。因此，通過(guò)沿著方向(B)的膨脹的折射率改變率用-P2(α2-α1)表示。
另外，方向(C)是與通過(guò)透明板100行進(jìn)的光的偏振102相垂直的。因此，通過(guò)沿著方向(C)的收縮的折射率的改變率用P2(α2-α1)σ0表示。乘上σ0表明考慮了響應(yīng)于沿著方向(A)和(B)的兩維膨脹的厚度收縮。
由于P1和P2被定義為收縮系數(shù)，沿著方向(A)和(B)的膨脹具有負(fù)號(hào)，而沿著方向(C)的收縮具有正號(hào)。
由于總改變量可以根據(jù)折射率的改變率和厚度改變率而分別地獲得，因而每一個(gè)值都被加起來(lái)以借助公式(1)來(lái)獲得透明板100的光程的改變率Δ(nt)/nt，如下所示。
Δ(nt)/nt＝α1+n1-(α2-α1)×(σ0+P1+P2×(1-σ0))……公式(2)如果上述公式(2)大約為零，則透明板100的光程不隨著溫度而改變。因此，采用透明板100的光學(xué)元件將具有獨(dú)立于溫度改變的特性。即，即使當(dāng)溫度上升，通過(guò)選擇透明板100的材料和相粘連的補(bǔ)償器從而使公式(2)基本上為零，就可以使光學(xué)元件的特性不發(fā)生改變。
例如，假定補(bǔ)償器的熱膨脹系數(shù)為α2＝14×10-6，透明板100的熱膨脹系數(shù)為α1＝5.9×10-6，泊松比值為σ＝0.293，且折射率的溫度系數(shù)為n1＝2.1×10-6。在此例子中，公式(2)可以由以下公式計(jì)算。
1.3×10-6-(P1+0.2×P2)×8×10-6公式(3)如果P1和P2大約為0.14，則該表達(dá)式基本為零。因此，可以選擇這樣的光學(xué)玻璃，即它能夠提供與上述例子接近的適當(dāng)?shù)闹?。另外，上述的例子只是作為一個(gè)例子，而本發(fā)明不僅限于任何具體的例子或材料。很多其他的材料也可以采用，只要這些材料滿足公式(2)。
各種光學(xué)玻璃呈現(xiàn)出5-14×10-6的熱膨脹系數(shù)(一個(gè)例外是具有0.5×10-6的熱膨脹系數(shù)的熔融石英)，0.2-0.3的泊松比值(一個(gè)例外是具有0.05的泊松比值的熔融石英)，1-大約5×10-6的折射率溫度系數(shù)，且折射率的應(yīng)力系數(shù)的平行和垂直分量大約為0.1-0.3。
因此，上述數(shù)字例子可通過(guò)選擇光學(xué)玻璃而得到采用。即使這些數(shù)字例子不與參數(shù)的值匹配，也能夠通過(guò)選擇使公式(2)大約為零的材料，而獲得獨(dú)立于溫度的光學(xué)元件。
圖3(A)顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀。參見圖3(A)，具有上述參數(shù)的光學(xué)玻璃被用作透明板201和補(bǔ)償器203。例如一個(gè)法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀包括一個(gè)透明板201和反射膜202。一個(gè)補(bǔ)償器203被附著到透明板201加有反射膜202的側(cè)面上。補(bǔ)償器203用透明材料制成。
當(dāng)折射率n隨著溫度的上升而增大時(shí)，透明板201膨脹并變厚。然而，由于補(bǔ)償器203比透明板201膨脹得更多，透明板201在機(jī)械上被向外拉，如箭頭207所示，并變得較薄。透明板201的這種向外拉力，抵消了厚度t和折射率n的積的增大，從而使光程基本上保持不變。
厚度t大約為50-100μm。補(bǔ)償器203的厚度T和T’不一定彼此相等，但希望的是具有例如2mm相同厚度的補(bǔ)償器。補(bǔ)償器203的厚度T和T’應(yīng)該遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于透明板201的厚度t，以防止當(dāng)透明板201被補(bǔ)償器203所拉時(shí)補(bǔ)償器203的膨脹被抑制。如果透明板201的收縮克服了補(bǔ)償器203的拉力，則透明板201不能受拉且光程不能保持為恒定。
因此，為了響應(yīng)于溫度改變而將光程保持恒定，補(bǔ)償器203應(yīng)該比透明板201厚。然而，只要補(bǔ)償器203的厚度為透明板201的例如至少五倍，就能夠獲得適當(dāng)?shù)耐该靼?01的輸出拉力。較好地，補(bǔ)償器203的厚度應(yīng)該是透明板201的10至20倍。
補(bǔ)償器203利用粘合劑而被粘合在反射膜202上，但也可以不用粘合劑，而是通過(guò)平整地研磨反射膜202和補(bǔ)償器203的表面以獲得光學(xué)平面，而得到粘合。如果光學(xué)平面的表面彼此相連，則在這些表面之間沒(méi)有間隙，就好象它們是用粘合劑連接在一起一樣。其結(jié)果，不需要粘合劑。
即使在透明板201的兩側(cè)上沒(méi)有設(shè)置補(bǔ)償器，也能夠通過(guò)只在透明板201的一側(cè)上設(shè)置補(bǔ)償器而獲得相同的效果。
例如，圖3(B)顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀。參見圖3(B)，補(bǔ)償器203只有一側(cè)上具有法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀。在此情況下，透明板201的厚度t小于補(bǔ)償器203的厚度T，且T較好地是等于或大于t的5倍。
圖4(A)顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀。參見圖4(A)，用于透明板201和補(bǔ)償器203的材料得到選擇，以滿足上述的公式(2)。另外，補(bǔ)償器203的面積被設(shè)計(jì)得大于透明板201。在透明板201的兩側(cè)上都設(shè)置有反射膜202，以形成法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀。
在圖4(A)中，透明板201的厚度通常是50-100μm，且每一個(gè)補(bǔ)償器203的厚度較好地是被設(shè)定為透明板201的厚度的至少5倍。補(bǔ)償器203的較好的厚度大約為2mm。在圖4(A)中，補(bǔ)償器203被設(shè)置在透明板201的兩側(cè)上。因此，當(dāng)溫度上升時(shí)，透明板201隨著補(bǔ)償器203的膨脹而膨脹。
由于補(bǔ)償器203的面積被設(shè)計(jì)得大于透明板201的面積，補(bǔ)償器203作用在透明板201上的拉力大得足以獲得所需的向外拉力的效果。
圖4(B)顯示了根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例的法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀。參見圖4(B)，補(bǔ)償器203被設(shè)置在透明板201的一側(cè)上。
因此，補(bǔ)償器203 把拉力加到透明板201的一側(cè)上。然而，由于透明板100通過(guò)熱膨脹的膨脹很小，只要使補(bǔ)償器203通過(guò)反射膜202而牢固地附著在透明板201上，就能夠獲得適當(dāng)?shù)睦πЧ?br> 在此情況下，補(bǔ)償器203的厚度T較好地是透明板201的厚度t的五倍或更大。補(bǔ)償器203的材料是從滿足上述條件的光學(xué)玻璃中選擇的，或者可以是具有大的熱膨脹系數(shù)的光可透射材料。
例如，參見圖4(B)，入射光204通過(guò)一個(gè)反射膜202而進(jìn)入，在透明板201中經(jīng)歷多次反射，并作為輸出光205而得到輸出。由于輸出光205必須通過(guò)補(bǔ)償器203，平面物體203應(yīng)該用光可透射材料制成。
在圖4(A)和4(B)中，每一個(gè)平面物體203都具有一個(gè)附著表面，用于附著在透明板201的一個(gè)側(cè)表面上。另外，每一個(gè)補(bǔ)償器203的附著表面的表面面積大于透明板201的附著側(cè)表面的表面面積。其結(jié)果，每一個(gè)補(bǔ)償器203的拉力作用在透明板201的整個(gè)附著側(cè)表面上，從而能夠?qū)囟雀淖冊(cè)斐傻墓獬谈淖冞M(jìn)行更為有效的補(bǔ)償。
圖5(A)和5(B)顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀。參見圖5(A)和5(B)，透明板201上具有反射膜202。一個(gè)透明補(bǔ)償器401通過(guò)金屬焊接而被附著在透明板201上。較好地，一個(gè)薄金屬層被形成在反射膜202上且一個(gè)薄金屬層被形成在補(bǔ)償器401的平面表面上。該薄金屬層是借助例如蒸發(fā)而形成的。在補(bǔ)償器401上的金屬膜被焊接到透明板201上的金屬膜上，從而將補(bǔ)償器401焊接到透明板201上。
由于金屬膜不是光可透射的，所以在透明板201上提供了一個(gè)光進(jìn)入孔404，以接收光。更具體地說(shuō)，如圖5(B)所示，在除了光進(jìn)入孔404以外的透明板201上，提供了金屬膜405。光進(jìn)入孔較好地是在透明板201的中心。當(dāng)透明板201熱膨脹時(shí)，補(bǔ)償器401也膨脹，從而進(jìn)一步地拉透明板201并因而使光程保持恒定。如果透明板201和補(bǔ)償器401通過(guò)金屬膜405而彼此相粘連，則與利用粘合劑或光學(xué)平面的粘合相比，金屬膜405提供了可靠的粘合。
因此，金屬膜或粘合劑都可以被用作連接透明板201和補(bǔ)償器401的粘合材料。借助這種粘合材料，應(yīng)該提供光進(jìn)入孔404，如圖5(B)所示，以允許光通過(guò)它。另外，粘合材料不應(yīng)該出現(xiàn)在光進(jìn)入孔404中，以使光不會(huì)受到粘合材料的阻擋。在此情況下，應(yīng)該采用粘合材料，以在圍繞光進(jìn)入孔404的區(qū)域中提供牢固的粘合力，從而能夠把補(bǔ)償器401對(duì)透明板402的拉力保持為恒定。其結(jié)果，產(chǎn)生了沒(méi)有通過(guò)溫度特性改變的光學(xué)元件。
在圖5(A)和5(B)中，在透明板201的兩側(cè)上都設(shè)置有補(bǔ)償器401。然而，與圖3(B)和4(B)所示的情況類似地，可以只在透明板201的一側(cè)上設(shè)置補(bǔ)償器401。在這樣的情況下，補(bǔ)償器401被與光進(jìn)入孔404一起設(shè)置。如果采用金屬膜或不透明的粘合劑作為粘合材料，則該金屬膜或不透明粘合劑應(yīng)該被加到補(bǔ)償器401和/或透明板201上，從而使得光進(jìn)入孔404中沒(méi)有粘合材料存在。另外，在圖5(B)中，光進(jìn)入孔404是圓形的。然而，光進(jìn)入孔404并不局限于任何具體的形狀。
圖6(A)和6(B)顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀。圖6(A)和6(B)所示的配置基本上與圖5(A)和5(B)所示的相同。然而，在圖6(A)和6(B)中，不透明補(bǔ)償器501(與透明補(bǔ)償器相對(duì))被附著在透明板201上。補(bǔ)償器501的熱膨脹系數(shù)大于透明板201的，并被附著在透明板201的兩側(cè)上。
由于補(bǔ)償器501是不透明的，設(shè)置了光出射口504和一個(gè)光進(jìn)入口505。光進(jìn)入口505和光出射口504較好是通過(guò)在補(bǔ)償器501上開出一個(gè)孔而形成。
光進(jìn)入口505和光出射口504減小了透明板201與補(bǔ)償器203之間的、需要施加粘合材料的表面面積。然而，補(bǔ)償器501的厚度較好地是透明板201的五倍或更大，從而能夠獲得對(duì)透明板201的適當(dāng)?shù)睦πЧ?br> 雖然圖6(B)顯示了圓形的光進(jìn)入口505，該光進(jìn)入口不局限于任何具體的形狀。
另外，在圖6(A)和6(B)中，所顯示的補(bǔ)償器501的長(zhǎng)度小于透明板201。然而，補(bǔ)償器501的長(zhǎng)度也可以大于透明板201。
圖7(A)顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀。參見圖7(A)，兩個(gè)透明板601和602被疊置在一起。反射膜604被加在透明板601的一側(cè)上，且反射膜604被加在透明板602的一側(cè)上，以形成法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀。
透明板601用其光程隨著溫度上升發(fā)生正向改變的材料制成，且透明板602用其光程隨著溫度上升發(fā)生負(fù)向改變的材料制成。通過(guò)每一個(gè)透明板601和602的光程，用相應(yīng)的透明板的厚度與折射率之積來(lái)近似表示。因此，溫度改變引起的總光程的改變，在透明板601和602之間被抵消了，從而使整個(gè)薄板(即透明板601和602的結(jié)合)的特性基本上保持恒定。
圖7(B)顯示了根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀。參見圖7(B)，一個(gè)透明板603用這樣的材料制成-即該材料將厚度與折射率之積的改變基本上置于零。反射膜604被加在透明板603的兩側(cè)上。利用厚度和折射率n之積不由于溫度改變而改變的材料，可以在不用把補(bǔ)償器疊置到透明板603上的情況下形成溫度獨(dú)立的光學(xué)元件。
在圖7(A)中透明板602用聚合物形式的PMMA制成。PMMA具有7×10-5的熱膨脹系數(shù)和Δn/N＝-7×10-5--15×10-5的折射率改變/溫度比值。當(dāng)Δn/N小于-7×10-5時(shí)，溫度改變將折射率與厚度之積置于負(fù)值。
另外，在圖7(B)中，透明板603用作為聚合物的PMMA制成。例如，溫度引起的折射率改變對(duì)于PMMA為-7×10-5，熱膨脹系數(shù)為7×10-5。因此，溫度改變引起的折射率與厚度之積的改變彼此抵消，并呈現(xiàn)出近似為零的改變。
另外，附著其厚度和熱膨脹系數(shù)大于透明板的厚度和熱膨脹系數(shù)的補(bǔ)償器，使得折射率與厚度之積在溫度改變的情況下能夠保持恒定。
用來(lái)防止折射率與厚度之積由于溫度改變而改變的材料，可以從各種常用的光學(xué)玻璃中選擇。不需要開發(fā)專用的光學(xué)材料，且溫度獨(dú)立的光學(xué)元件是容易制成的。
根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例，一種光學(xué)元件包括在相反的側(cè)面上帶有反射膜的透明板。一種補(bǔ)償器被緊密地附著在該透明板的至少一個(gè)側(cè)上并用不同于透明板的材料制成。另外，該補(bǔ)償器的熱膨脹系數(shù)大于透明板的。借助這種配置，由于溫度改變?cè)斐傻耐该靼宓恼凵渎逝c厚度之積的變化，通過(guò)借助補(bǔ)償器的熱改變而產(chǎn)生的拉力而變化透明板，而得到了抵消。以此方式，透明板的折射率與厚度之積被保持為基本恒定。
另外，溫度上升造成了透明板的膨脹，且還增大了透明板的折射率。另外，該補(bǔ)償器與透明板的膨脹同時(shí)地膨脹。由于補(bǔ)償器的熱膨脹系數(shù)大于透明板的，補(bǔ)償器的膨脹大于透明板的膨脹。因此，該補(bǔ)償器進(jìn)一步在膨脹該透明板的同時(shí)進(jìn)一步拉緊了該透明板。機(jī)械拉緊的效果通過(guò)泊松比值而減小了透明板的厚度，并抵消了透明板的折射率與厚度之積由于溫度上升所引起的改變，從而使該積保持恒定。
與此相反地，當(dāng)溫度下降時(shí)，透明板收縮并變薄。然而，補(bǔ)償器收縮得比透明板多，從而使透明板進(jìn)一步收縮，并使透明板變厚。其結(jié)果，透明板的折射率與厚度之積在溫度改變的情況下被保持為近似恒定。
另外，如上所述，可以把補(bǔ)償器附著在透明板的一或兩側(cè)上。隨著溫度的上升，透明板201膨脹并受到到補(bǔ)償器的拉力。因此，在沒(méi)有附著的補(bǔ)償器的情況下，透明板的厚度t將由于透明板的熱膨脹而變大。然而，實(shí)際上補(bǔ)償器使透明板的厚度t變小，從而使透明板的折射率與厚度之積保持恒定。另外，透明板和補(bǔ)償器的材料是從光學(xué)玻璃中選擇的，以形成這樣的光學(xué)元件-即它使得透明板的折射率與厚度之積和厚度t能夠保持恒定。
雖然圖3(A)、3(B)、4(A)、4(B)、5(A)、5(B)、6(A)、6(B)、7(A)和7(B)是作為法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀而進(jìn)行描述的，但這些圖也可以被認(rèn)為是代表VIPA的。例如，在圖3(A)和3(B)中，一個(gè)VIPA通常將包括在相應(yīng)的反射膜202的一側(cè)上的光進(jìn)入口窗口，且一個(gè)反射膜202的反射率被設(shè)定在100％且另一反射膜202的反射率被設(shè)定在95％。另外，如在1996年七月24日遞交的、序號(hào)08/685，362且題目為“作為波長(zhǎng)多路分解器的虛象相陣”美國(guó)專利申請(qǐng)(它在此被作為參考文獻(xiàn))中所詳細(xì)描述的，在VIPA上并不總是需要采用光進(jìn)入口窗口的。
另外，本發(fā)明的上述實(shí)施例是結(jié)合法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀或VIPA而描述的。然而，本發(fā)明不僅限于應(yīng)用在法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀或VIPA中，并可被應(yīng)用在很多不同的光學(xué)元件中。
另外，根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例，附著在透明板上的補(bǔ)償器可以是透明或不透明的。例如，圖3(A)顯示了采用透明的補(bǔ)償器，且圖6(A)顯示了采用不透明的補(bǔ)償器。
在本發(fā)明的上述實(shí)施例中，補(bǔ)償器被顯示為平面形的物體，諸如矩形或平行六面體的。然而，該補(bǔ)償器不僅限于這些形狀，并可以是各種形狀的。
例如，圖(8)顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的補(bǔ)償器。參見圖8，透明板201上附著有任意形狀的補(bǔ)償器700。這種任意形狀的補(bǔ)償器可以是例如半球形的。然而，透明板201和補(bǔ)償器700的材料應(yīng)該得到適當(dāng)選擇，以具有使上述公式(2)近似為零的參數(shù)。
另外，在此光被描述為通過(guò)“透明板”而行進(jìn)一定的光程。然而，本發(fā)明不僅限于“板”形。幾乎任何尺寸或形狀的材料都能夠使用，只要光通過(guò)其而行進(jìn)一定的光程。
另外，在此描述的VIPA和法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀帶有具有特定反射率的反射膜。然而，本發(fā)明不僅限于具有特定反射率的反射膜。例如，可以設(shè)計(jì)出具有很多不同類型的反射率的法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀和VIPA。
根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例，通過(guò)一個(gè)透明材料而行進(jìn)的光程被保持為基本恒定。例如，一個(gè)補(bǔ)償器被附著在該透明材料上并經(jīng)歷使該透明材料變形的熱膨脹，從而使光程被保持為基本恒定。光程是否被認(rèn)為是“基本”恒定，當(dāng)然取決于光學(xué)元件的具體使用。然而，在通常的WDM系統(tǒng)中，如果光程的偏離被保持在等于或小于1×10-6/℃，則補(bǔ)償器被認(rèn)為是使光程“基本上”保持為恒定。雖然不是特別好，但如果光程的偏離被保持在等于或小于2×10-6/℃，則在通常的WDM系統(tǒng)中的補(bǔ)償器仍然被認(rèn)為是使光程“基本上”保持恒定。
光通過(guò)其行進(jìn)的透明材料，在此被描述為法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀或VIPA中的分隔器。然而，透明材料不僅限于這樣分隔器。相反地，本發(fā)明可以應(yīng)用于多種不同的、具有多種不同用途的透明材料。
另外，透明材料在此被描述為其上具有反射表面。然而，本發(fā)明不僅限于采用其上具有反射表面的透明材料。相反地，本發(fā)明可被應(yīng)用于多種不同類型的、其上沒(méi)有反射表面的光波導(dǎo)。
根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例，補(bǔ)償器經(jīng)歷“熱膨脹”。“熱膨脹”包括材料的物理膨脹和物理收縮。一般地，物理收縮被稱為“負(fù)”熱膨脹。
根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例，光通過(guò)其行進(jìn)的透明材料在此被描述為光學(xué)玻璃。然而，透明材料不僅限于光學(xué)玻璃，且可以采用其他的透明材料。
因此，根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例，一種設(shè)備包括透明材料和補(bǔ)償器。光通過(guò)該透明材料而行進(jìn)一定的光程。該補(bǔ)償器被附著在透明材料上并經(jīng)歷使透明材料變形的熱膨脹，以減小由于透明材料的溫度改變而造成的光程改變。更具體地說(shuō)，該補(bǔ)償器通過(guò)拉緊該透明材料而使該透明材料沿著與光通過(guò)透明材料行進(jìn)的光學(xué)路徑橫交的方向發(fā)生變形，從而減小透明材料沿著光學(xué)路徑方向的厚度。
另外，根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例，一種設(shè)備包括第一和第二物體。例如，參見圖3(A)，透明板201可被認(rèn)為是“第一物體”，且補(bǔ)償器203可被認(rèn)為是“第二物體”。第一物體是透明的，因而光通過(guò)第一物體行進(jìn)一定的光程。第二物體與第一物體相互作用以減小由于第一物體的溫度改變而造成的光程改變。這種相互作用是“機(jī)械相互作用”，它表明一個(gè)物體的空間改變影響著另一物體。
雖然已經(jīng)顯示并描述了本發(fā)明的幾個(gè)最佳實(shí)施例，但對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的精神和原理的情況下，是可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行改變的，且本發(fā)明的范圍只由權(quán)利要求書及其等價(jià)描述限定。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包括一種透明材料，通過(guò)它光行進(jìn)一定的光程；以及一個(gè)補(bǔ)償器，它經(jīng)歷使透明材料發(fā)生變形的熱膨脹，以減小由于透明材料的溫度改變而造成的光程改變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中補(bǔ)償器減小光程改變以使光程被保持為基本恒定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，進(jìn)一步包括在透明材料上的第一和第二反射表面，光從第一反射表面行進(jìn)該光程而到達(dá)第二反射表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中透明材料具有在其中延伸的光學(xué)路徑并具有一個(gè)物理長(zhǎng)度，光沿著該光學(xué)路徑而通過(guò)透明材料行進(jìn)，該透明材料具有折射率，且光程被定義為光學(xué)路徑的物理長(zhǎng)度與該透明材料的折射率之積。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，進(jìn)一步包括在透明材料上并被該光學(xué)路徑所彼此分開的第一和第二反射表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，進(jìn)一步包括將補(bǔ)償器附著在透明材料上的粘合劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，其中粘合劑是光學(xué)粘合劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，進(jìn)一步包括一種附著材料-它是透明的并將補(bǔ)償器附著在透明材料上，其中該補(bǔ)償器是透明的，且光通過(guò)該補(bǔ)償器和粘合材料而行進(jìn)并通過(guò)透明材料行進(jìn)該光程。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的設(shè)備，其中附著材料是光學(xué)粘合劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，進(jìn)一步包括一種附著材料-它將補(bǔ)償器附著在透明材料上，其中該補(bǔ)償器是透明的，且光通過(guò)補(bǔ)償器行進(jìn)并通過(guò)透明材料行進(jìn)該光程。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其中在補(bǔ)償器與透明材料之間存在有一個(gè)邊界，光在一個(gè)交點(diǎn)跨過(guò)該邊界并通過(guò)該透明材料而行進(jìn)該光程，且該附著材料處于該邊界上以將補(bǔ)償器附著到該透明材料上，但不存在于邊界的該交點(diǎn)上，從而在邊界上提供了一個(gè)開口-光能夠通過(guò)該開口過(guò)去。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備，其中附著材料是從由金屬和粘合劑組成的組中選出的。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中補(bǔ)償器是被焊接到透明材料上的。
14.根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其中光學(xué)路徑沿著一個(gè)光學(xué)路徑方向而通過(guò)透明材料延伸，該透明材料沿著該光學(xué)路徑方向具有一個(gè)厚度，該補(bǔ)償器沿著該光學(xué)路徑方向具有一個(gè)厚度，及補(bǔ)償器的所述厚度比透明材料的所述厚度至少大五倍。
15.根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其中該補(bǔ)償器是附著在透明材料上的平面形狀的物體。
16.根據(jù)權(quán)利要求3的設(shè)備，其中透明材料和第一和第二反射表面一起形成了由法-布標(biāo)準(zhǔn)具干涉儀和虛象相陣(VIPA)組成的組中的一個(gè)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中透明材料是光學(xué)玻璃。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中補(bǔ)償器是光學(xué)玻璃。
19.根據(jù)權(quán)利要求3的設(shè)備，其中補(bǔ)償器是透明的并位于第一和第二反射表面之間以使光通過(guò)經(jīng)補(bǔ)償器行進(jìn)而從第一反射表面行進(jìn)至第二反射表面并在該透明材料中行進(jìn)該光程。
20.根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其中該光學(xué)路徑沿著一個(gè)光學(xué)路徑方向而通過(guò)透明材料延伸，該透明材料具有沿著光學(xué)路徑方向的、在10μm至5mm范圍內(nèi)的厚度，該補(bǔ)償器具有沿著光學(xué)路徑方向的，在100μm至5cm范圍內(nèi)的厚度。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中光沿著一個(gè)光學(xué)路徑通過(guò)透明材料而行進(jìn)該光程，且該補(bǔ)償器通過(guò)沿著與該光學(xué)路徑橫交的方向拉透明材料而使該透明材料發(fā)生變形，從而減小透明材料沿著光學(xué)路徑方向的厚度。
22.根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其中補(bǔ)償器通過(guò)沿著與該光學(xué)路徑橫交的方向拉該透明材料而使該透明材料發(fā)生變形，從而減小透明材料沿著該光學(xué)路徑方向的厚度。
23.根據(jù)權(quán)利要求3的設(shè)備，其中光沿著一條光學(xué)路徑行進(jìn)該光程，且該補(bǔ)償器通過(guò)沿著與該光學(xué)路徑橫交的方向拉該透明材料而使透明材料發(fā)生變形，從而減小該透明材料沿著光學(xué)路徑方向的厚度。
24.根據(jù)權(quán)利要求3的設(shè)備，其中該補(bǔ)償器使透明材料發(fā)生變形從而對(duì)于透明材料的溫度改變有Δn/n+Δt/t≈0其中n是透明材料的折射率，且該透明材料使第一和第二反射表面分開了一個(gè)距離t。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的設(shè)備，其中該補(bǔ)償器使透明材料發(fā)生變形，從而對(duì)于透明材料的溫度改變有Δn/n+Δt/t≈0其中n是透明材料的折射率，且該透明材料使第一和第二反射表面分開了一個(gè)距離t。
26.一種設(shè)備，包括一種透明材料-它具有在其中延伸的一條光學(xué)路徑，該透明材料具有折射率，該光學(xué)路徑具有一個(gè)物理長(zhǎng)度，且一個(gè)光程被定義為光學(xué)路徑的該物理長(zhǎng)度與該透明材料的折射率之積；在透明材料上的第一和第二反射表面，光從第一反射表面通過(guò)該透明材料通過(guò)沿著該光學(xué)路徑而到達(dá)第二反射表面，以及一個(gè)補(bǔ)償器-它附著在該透明材料上并經(jīng)歷使該透明材料發(fā)生變形的熱膨脹以減小由于該透明材料的溫度改變而造成的光程改變。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的設(shè)備，其中該補(bǔ)償器減小光程的改變以使光程保持基本恒定。
28.根據(jù)權(quán)利要求26的設(shè)備，其中該透明材料具有彼此相對(duì)的第一和第二平面表面，第一反射表面位于第一平面表面上且第二反射表面位于第二平面表面上，且該補(bǔ)償器具有一個(gè)平面表面-該平面表面附著在由平面形物體的第一平面表面和平面物體的第二平面表面組成的組中的一個(gè)上。
29.根據(jù)權(quán)利要求26的設(shè)備，其中該補(bǔ)償器通過(guò)沿著與光學(xué)路徑橫交的方向拉透明材料而使該透明材料發(fā)生變形，從而減小透明材料沿著光學(xué)路徑方向的厚度。
30.根據(jù)權(quán)利要求26的設(shè)備，其中該補(bǔ)償器使透明材料發(fā)生變形，從而對(duì)于透明材料的溫度改變有Δn/n+Δt/t ≈ 0其中n是透明材料的折射率，且該透明材料使第一和第二反射表面分開了一個(gè)距離t。
31.根據(jù)權(quán)利要求29的設(shè)備，其中該補(bǔ)償器使透明材料發(fā)生變形，從而對(duì)于透明材料的溫度改變有Δn/n+Δt/t ≈ 0其中n是透明材料的折射率，且該透明材料使第一和第二反射表面分開了一個(gè)距離t。
32.一種設(shè)備，包括第一和第二透明物體，光通過(guò)第一透明物體而行進(jìn)一個(gè)第一光程并隨后通過(guò)第二透明物體而行進(jìn)一個(gè)第二光程，其中該第二光程發(fā)生改變以補(bǔ)償由于第一透明物體的溫度改變而造成的第一光程的改變，從而使第一和第二光程之和保持基本恒定。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的設(shè)備，進(jìn)一步包括第一和第二反射表面，第一和第二透明物體位于該第一和第二反射表面之間，從而使光從第一反射表面通過(guò)第一透明物體而行進(jìn)第一光程，通過(guò)第二透明物體而行進(jìn)第二光程，并到達(dá)第二反射表面。
34.一種設(shè)備，包括一個(gè)第一物體，它是透明的且光通過(guò)它而行進(jìn)一個(gè)光程；以及一個(gè)第二物體，它與第一物體發(fā)生作用以減小由于第一物體的溫度改變而造成的該光程的改變。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的設(shè)備，進(jìn)一步包括在第一物體上的第一和第二反射表面，光從第一反射表面行進(jìn)該光程而到達(dá)該第二反射表面。
36.根據(jù)權(quán)利要求34的設(shè)備，其中第二物體經(jīng)過(guò)機(jī)械相互作用而與第一物體發(fā)生相互作用。
37.根據(jù)權(quán)利要求36的設(shè)備，其中該機(jī)械相互作用是由于第一和第二物體的熱膨脹而引起的。
38.根據(jù)權(quán)利要求35的設(shè)備，其中第二物體通過(guò)沿著與光的行進(jìn)方向橫交的方向拉緊第一物體而與第一物體發(fā)生相互作用，從而減小第一物體沿著光的行進(jìn)方向的厚度。
39.一種方法，包括以下步驟使光通過(guò)一個(gè)透明材料而行進(jìn)一個(gè)光程；以及使該透明材料發(fā)生變形以減小由于該透明材料的溫度改變而造成的光程改變。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的方法，其中發(fā)生變形的步驟包括使透明材料發(fā)生變形以使該光程保持為基本恒定。
41.根據(jù)權(quán)利要求39的方法，其中該透明材料具有在其中延伸的光學(xué)路徑并具有一個(gè)物理長(zhǎng)度，光沿著該光學(xué)路徑而通過(guò)透明材料行進(jìn)，該透明材料具有一個(gè)折射率，且該光程被定義為該光學(xué)路徑的該物理長(zhǎng)度與該透明材料的折射率之積。
全文摘要
包括透明材料和補(bǔ)償器的一種設(shè)備。光通過(guò)該透明材料而行進(jìn)一個(gè)光程。該補(bǔ)償器被附著在透明材料上并經(jīng)歷使透明材料發(fā)生變形的熱膨脹，以減小由于透明材料的溫度改變而造成的光程改變。該光程被定義為透明材料的折射率與光通過(guò)該透明材料而行進(jìn)的一個(gè)光學(xué)路徑的物理長(zhǎng)度之積。較好地，該補(bǔ)償器減小了光程的改變從而使光程保持為基本恒定。
文檔編號(hào)G02B5/28GK1162125SQ97104830
公開日1997年10月15日 申請(qǐng)日期1997年3月21日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月22日
發(fā)明者白崎正孝 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社