專利名稱：增益均衡器、帶有增益均衡器的準直儀和增益均衡器的制造方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及增益均衡器，更具體地說，本發(fā)明涉及用于補償光學放大器增益的波長依賴性的增益均衡器、配有增益均衡器的準直儀以及制造增益均衡器的方法。其中光學放大器例如為摻鉺(Er)光學放大器(EDFA)或半導體光學放大器。
背景技術(shù)：
WDM(波長分割多路轉(zhuǎn)換器)傳輸系統(tǒng)是實現(xiàn)大容量光學通信系統(tǒng)的一種技術(shù)。WDM傳輸系統(tǒng)通過單一光纖對分成多路的不同波長的多路光學信號進行傳輸。具有把摻有稀土光纖作為放大介質(zhì)的光纖放大器可同時增強不同波長的光。通過WDM傳輸系統(tǒng)實現(xiàn)長距離、大容量光學通信系統(tǒng)需要如光纖放大器的光學放大器，該放大器對多路光學信號進行增強。
已經(jīng)開發(fā)出一些摻鉺光纖放大器(EDFAs)作為光纖放大器，因為其具有較寬增益波長帶，已投入實際應用。由鉺離子的受激發(fā)射的發(fā)射強度隨著波長而變化，于是EDFA的增益具有波長依賴性。因此，從EDFA輸出的多路光學信號強度從一個波長變化到另一個波長。
當EDFA用在WDM傳輸系統(tǒng)中時，特別是在級聯(lián)多個EDFAs中，增益波長依賴性在積聚。此時，通過多路器把多路光學信號根據(jù)波長分成多路，各個波長的光學信號由在接收側(cè)的不同接收器來接收，如果光學信號的強度隨著波長不同而不同，那么就出現(xiàn)了問題，即在波長中間出現(xiàn)干擾，以及在各個接收器的光接收標準設定上的困難。
因此，在連接有多個EDFAs的WDM傳輸系統(tǒng)中，要通過增益均衡器來補償每個EDFA增益的波長依賴性。
已知增益均衡器是光纖布拉格光柵型(FBG)、校準器型、Mach-Zehnder型、光纖耦合器型和絕緣多路器型。在這些系統(tǒng)中，F(xiàn)GB系統(tǒng)和校準器系統(tǒng)已經(jīng)部分投入實際應用，或者預期在工業(yè)上利用。
如圖1A所示，EDFA的增益光譜具有兩個峰值特性。因此，通過在EDFA的增益光譜上加上耗損光譜，增益均衡器用來補償增益依賴性。耗損光譜被分離成一組峰值。一組光學過濾片(負過濾片)#1到#3與圖1B所示的WDM傳輸系統(tǒng)結(jié)合，其中光學過濾片#1到#3具有對應于分別包括分離的峰值的波長帶(下面稱“反射帶”)。因此，由負過濾片#1到#3的耗損光譜的組合耗損光譜(見圖1C實線)放在圖1A中的增益光譜上。結(jié)果，如圖1D所示，EDFA增益光譜被修平了。
如圖2所示，負過濾片需要具有下面特性(1)它們應具有窄反射帶。例如，反射帶應等于或窄于100nm。
(2)它們應在反射帶具有理想的透射率(即大約50到80％的透射率)。
(3)它們應在透射帶(除反射帶外的波長帶)沒有脈動波紋，透射帶的透射率應接近100％。
需要特性(1)和(2)來修平EDFA的增益光譜。需要特性(3)來避免多路光學信號強度在波長帶中減弱，在該波長帶不需要把耗損光譜放在增益光譜上。當多個EDFAs連接到增益均衡器時，特別要考慮需要的條件。
FBG增益均衡器在OPTRONICS(1998)第5號第138-143頁以及在第平11-119030號的日本未審查專利公開文本中披露過。校準器型增益均衡器在公開號為2000-82858、平9-289349和平9-18416的日本未審查專利公開文本中披露過。
然而，傳統(tǒng)FBG型增益均衡器的光學特性具有溫度依賴性。構(gòu)成核心的摻鍺(Ge)石英的折射率和光纖的長度取決于溫度。這樣，F(xiàn)GB型增益均衡器隨著溫度變化而具有中心波長的不可忽略的偏差。中心波長的偏差應在某種方式上得到補償。
當厚度為幾mm的相對較厚校準器板用在校準器型增益均衡器時，因為校準器板體積隨著溫度而變化，所有校準器型增益均衡器的光學特性具有溫度依賴性。于是，在校準器型增益均衡器中，中心波長也隨著溫度變化具有不可忽視的偏差。為了消除增益均衡器的溫度依賴性。在日本未審查專利公開文本2000-82858中披露的現(xiàn)有技術(shù)中采用了纖維光柵或絕緣多層過濾片，以補償脈動波紋成分，該脈動波紋成分為修平增益的耗損波長特性和由校準器過濾片產(chǎn)生的耗損波長特性之間的差別之處。
校準器型增益均衡器必須滿足后面提到的在相對透明膜之間的空腔尺寸設定成λ/2整數(shù)倍，方式是負過濾片具有較窄的反射帶，相對透明膜的平面度或平直度應該設定非常精確。這樣就很難制造負過濾片。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供這樣的增益均衡器，該增益均衡器可通過減少隨著溫度變化在中心波長產(chǎn)生的偏差，而充分修平光學放大器的增益光譜，于是提高了再生產(chǎn)性和大規(guī)模生產(chǎn)率。
本發(fā)明的另一個目的是提供這樣的增益均衡器，該增益均衡器可確保在兩種可選擇地疊加的絕緣薄膜的折射率之間有較大差異，同時確保了兩種薄膜層數(shù)量的減少。
本發(fā)明再一個目的是提供配有增益均衡器準直儀，該準直儀很容易地組裝成WDM傳輸裝置，同時可充分地修平光學放大器的增益光譜。
本發(fā)明又一個目的是提供增益均衡器制造方法，該方法可容易形成絕緣多路器過濾片，并很容易制造出在溫度特性、再生產(chǎn)性和大規(guī)模生產(chǎn)率方面良好的增益均衡器。
為達到上述目的，本發(fā)明提供一種增益均衡器，該增益均衡器用于對放大多路光學信號的光學放大器的增益光譜進行修平，所述的光學信號具有帶一組多路傳輸?shù)牟煌ㄩL的光學信號。增益光譜具有增益峰值，該增益峰值具有峰值波長。增益均衡器包括負過濾片。負過濾片包括具有第一表面和絕緣多層過濾片的透明基體。絕緣多層過濾片具有形成在第一表面上的第一絕緣薄膜和形成在第一絕緣薄膜上的第二絕緣薄膜。第一絕緣薄膜和第二絕緣薄膜具有折射率。第一絕緣薄膜的折射率和第二絕緣薄膜的折射率之間的差值相對較小，于是負過濾片具有反射包括增益光譜峰值波長在內(nèi)的預定波長帶光學信號的反射特性。
本發(fā)明的另一個方面是提供一種與第一和第二單模光纖連接并帶有增益均衡器的準直儀。該增益均衡器用于對放大多路光學信號的光學放大器增益光譜進行修平，其中該多路光學信號具有帶一組多路傳輸不同波長的光學信號。該增益光譜具有增益峰值。增益峰值具有峰值波長。該增益均衡器包括負過濾片。該負過濾片包括入射側(cè)準直儀透鏡和絕緣多層過濾片，該透鏡用于把從第一單模光纖輸出的光轉(zhuǎn)換成平行光，而該過濾片形成在入射側(cè)準直儀透鏡表面上。接收側(cè)準直儀透鏡與絕緣多層過濾片表面結(jié)合，用于對平行光引入到第二單模光纖上。絕緣多層過濾片包括形成在入射側(cè)準直儀透鏡表面上的第一絕緣薄膜和形成在第一絕緣薄膜上的第二絕緣薄膜。第一絕緣薄膜和第二絕緣薄膜具有折射率，第一絕緣薄膜和第二絕緣薄膜折射率之間的差值相對較小，于是絕緣多層過濾片具有反射包括增益光譜峰值波長在內(nèi)的預定波長帶光學信號的反射特性。
本發(fā)明的另一個方面是一種制造增益均衡器的方法。該方法包括的步驟為制備透明基體，借助于物理汽相淀積方法，通過把第一金屬材料沉積在透明基體上而形成第一絕緣薄膜，借助于物理汽相淀積方法，通過把第二金屬材料沉積在第一絕緣薄膜表面上而形成第二絕緣薄膜，其中第二金屬材料具有與第一金屬材料成分略微不同的成分，以及通過在透明基體表面上可選擇地沉積一組第一絕緣薄膜和一組第二絕緣薄膜而形成絕緣多層過濾片。
本發(fā)明的另一個方面是一種制造增益均衡器的方法。該方法包括的步驟為制備透明基體，借助于化學汽相淀積方法，通過把第一金屬材料沉積在透明基體上而形成第一絕緣薄膜，借助于化學汽相淀積方法，通過把第二金屬材料沉積在第一絕緣薄膜表面上而形成第二絕緣薄膜，第二金屬材料具有與第一金屬材料組分略微不同的成分，以及通過在透明基體表面上可選擇地沉積一組第一絕緣薄膜和一組第二絕緣薄膜而形成絕緣多層過濾片。
本發(fā)明的另一個方面是一種制造增益均衡器的方法。該方法包括的步驟為制備透明基體，在透明基體上布置至少一個電極，通過借助于噴鍍方法，在至少一個電極上供應能量，從而把至少一種第一金屬材料沉積在透明基體的表面上，從而形成第一絕緣薄膜，通過借助于噴鍍方法，在至少一個電極上供應能量，從而把至少一種第二金屬材料沉積在第一絕緣薄膜的表面上，從而形成第二絕緣薄膜。第一和第二絕緣薄膜具有彼此不同的折射率。
本發(fā)明的另一個方面是一種增益均衡器，該增益均衡器用于對放大多路光學信號的光學放大器的增益光譜進行修平，所述的光學信號具有帶一組多路傳輸?shù)牟煌ㄩL的光學信號。增益光譜具有增益峰值，該增益峰值具有峰值波長λ0。增益均衡器包括負過濾片。該負過濾片包括第一透明基體和絕緣多層過濾片。絕緣多層過濾片具有形成在第一透明基體表面上的第一絕緣薄膜和形成在第一絕緣薄膜上的第二絕緣薄膜。第一絕緣薄膜和第二絕緣薄膜具有折射率。第一絕緣薄膜和第二絕緣薄膜折射率是不同的。負過濾片反射高級反射帶的增益光譜峰值波長λ0的光學信號。
結(jié)合附圖從下面的描述中可以更明顯地看到本發(fā)明的另外方面和優(yōu)點，附圖示意本發(fā)明的原理。


通過參照下面對最佳實施例的描述以及附圖，可以最好地理解本發(fā)明及其目的和優(yōu)點，其中圖1A為EDFA增益光譜圖；圖1B為三個負過濾片布局的示意圖；圖1C為三個負過濾片的耗損光譜和綜合耗損光譜；圖1D為在增益均衡后的增益光譜圖；圖2為解釋負過濾片的一般特性圖；圖3為本發(fā)明第一實施例增益均衡器的局部剖視圖；圖4為本發(fā)明第二實施例增益均衡器的側(cè)視圖；圖5為本發(fā)明第三實施例的增益均衡器的側(cè)視圖；圖6為制造本發(fā)明的增益均衡器使用的噴鍍裝置透視圖；圖7為圖6中噴鍍裝置截面的平面圖；圖8為本發(fā)明一個實施例的配備有增益均衡器的準直儀的結(jié)構(gòu)圖；圖9為本發(fā)明另一個實施例的配備有增益均衡器的準直儀的結(jié)構(gòu)圖；
圖10為本發(fā)明一個實施例的WDM傳輸裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖11為圖10的WDM傳輸裝置的增益均衡模式結(jié)構(gòu)圖；圖12為本發(fā)明例1的增益均衡器透射性能圖；圖13為本發(fā)明例2的增益均衡器透射性能圖；圖14為本發(fā)明例3的增益均衡器透射性能圖；圖15為本發(fā)明例4的增益均衡器透射性能圖；圖16為本發(fā)明例5的增益均衡器透射性能圖；圖17為本發(fā)明例6的增益均衡器透射性能圖；圖18為本發(fā)明例7的增益均衡器透射性能圖；圖19為本發(fā)明例8的增益均衡器透射性能圖；圖20為本發(fā)明例9的增益均衡器折射率輪廓圖；圖21為本發(fā)明例9的增益均衡器透射性能圖；圖22為本發(fā)明對照例1的增益均衡器透射性能圖；圖23為本發(fā)明對照例2的增益均衡器透射性能圖；圖24為本發(fā)明對照例3的增益均衡器透射性能圖；圖25為本發(fā)明對比照例4的增益均衡器透射性能圖；圖26為本發(fā)明例1到例9以及對照例1到4的各例數(shù)據(jù)表；圖27A為本發(fā)明第四實施例的增益均衡器薄膜結(jié)構(gòu)圖；圖27B為圖27A中增益均衡器第三級反射帶圖；圖27C為圖27B中的增益均衡器的部分放大圖；圖28A為圖27A中的增益均衡器的側(cè)視圖；圖28B為圖28A中的增益均衡器的絕緣多層過濾片的部分剖視圖；圖29為包含圖28A中的增益均衡器的增益均衡模式結(jié)構(gòu)圖；圖30A為本發(fā)明第五實施例的增益均衡器薄膜結(jié)構(gòu)圖；圖30B為圖30A中的均衡器第五級波長帶圖；圖31A為本發(fā)明第六實施例的增益均衡器薄膜結(jié)構(gòu)圖；圖31B為圖31A中的增益均衡器第七級波長帶的圖；圖32A為本發(fā)明對照例5的增益均衡器薄膜結(jié)構(gòu)圖，以及圖32B為圖32A中的增益均衡器第一級反射帶圖。
具體實施例方式
在附圖中，所有相同標記表示相同部件。
在下面描述的本發(fā)明各個實施例中的增益均衡器修平光學放大器的增益光譜，其中該光學放大器對包括在WDM透射型光學通信系統(tǒng)中預定光學信號(λ1到λn)的多路光學信號進行放大。每個增益均衡器位于EDFA的前面或后面，提供對應于具有EDFA波長依賴性的增益光譜(見圖1A)的耗損光譜，從而為EDFA增益波長依賴性進行補償。增益光譜具有增益峰值，該峰值具有峰值波長。
在每個實施例中，光學通信系統(tǒng)采用單模光纖作為傳輸路徑，在1550nm波長帶(1.55μm波長帶)進行光學傳輸。圖1A示出了在1550nm波長帶的EDFA的增益光譜。因為折射率一般具有波長色散性能，下面描述的“折射率”的值對應于波長是1550nm的光，除非規(guī)定了波長。
下面參照圖3描述第一實施例的增益均衡器31。圖3所示的增益均衡器31具有某反射帶需要的反射特性，該反射帶對應于EDFA的增益光譜中的特定增益峰值或者峰值波長。例如，增益均衡器31在某反射帶具有需要的反射特性，該反射帶對應于包括在圖1A所示EDFA增益光譜中的一個或兩個增益峰值。
該增益均衡器31具有單個負過濾片35，該負過濾片35包括具有平面(第一表面)32的透明基體33以及形成在平面32上的絕緣多層過濾片34。透明基體33是玻璃基片。透明入射介質(zhì)36與和透明基體33相對的絕緣多層過濾片34的表面結(jié)合。
絕緣多層過濾片34包括具有相對較高折射率的第一絕緣薄膜37和比第一絕緣薄膜相對稍低折射率的第二絕緣薄膜38，這兩種絕緣薄膜以這樣方式可選擇地以預定層數(shù)m來疊加，該方式是使負過濾片35在預定的反射帶(波長帶)具有需要的反射特性，該反射帶包括增益光譜的峰值波長。
第一實施例的增益均衡器31結(jié)構(gòu)如下。
“透明基體(HL)m/入射介質(zhì)”，其中“H”表示第一絕緣薄膜37，而“L”表示第二絕緣薄膜38?！癏L”表示第一絕緣薄膜37和第二絕緣薄膜的疊加組合。在這種情況下，第一絕緣薄膜37形成在透明基體33一側(cè)。參數(shù)“m”表示疊加的層。例如，“(HL)5”表示具有五層疊加薄膜(HL)的絕緣多層過濾片34。
較好的是，第一絕緣薄膜37的折射率nH和第二絕緣薄膜38的折射率nL之間的差值或者說折射率差Δn在0.003到0.04之間的范圍。更好的是，折射率差Δn應該在0.008到0.03之間的范圍。當折射率差Δn小于0.003時，由于折射率差太小，以至于出現(xiàn)反射帶有困難。此時，當疊加層數(shù)m明顯增加時，可使反射帶出現(xiàn)，這導致費用增加，因此實際上是不想要的。
當折射率差Δn超過0.04時，反射帶變得比100nm寬，于是就很困難制作具有不同反射帶的多個負過濾片35的增益均衡器。此時，反射帶的透射率變低(反射率增大)，于是反射帶的光學信號強度降低。
絕緣多層過濾片34的折射率nav(平均折射率nav＝(nH+nL)/2)需要接近透明基體33的折射率nS。較好的是，第一折射率nH等于或小于透明基體33的折射率nS的1.2倍，而第二折射率nL等于或大于透明基體33的折射率nS的0.8倍。更好的是，第一折射率nH等于或小于透明基體33的折射率nS的1.1倍，而第二折射率nL等于或大于透明基體33的折射率nS的0.9倍。實際上，選擇了第二折射率nL大于1.3的第二絕緣薄膜。
當透明基體33的折射率nS和絕緣多層過濾片34的平均折射率nav之間的差值較大時，反射很可能在絕緣多層過濾片34和透明基體33之間的界面發(fā)生。來自反射的耗損就在透射帶產(chǎn)生脈動波紋。該脈動波紋在透射帶產(chǎn)生超過1％的透射耗損?！懊}動波紋”意思是在透射帶的脈動波紋光譜。該脈動波紋降低了在透射帶的透射。當使用的波長在可視范圍內(nèi)時，脈動波紋顏色透射光。
(入射介質(zhì)的折射率)需要的是，入射介質(zhì)36的折射率nm接近絕緣多層過濾片34的平均折射率nav。當折射率nm和折射率nav之間的差較大時，在入射介質(zhì)36和過濾片34之間的界面就可能發(fā)生反射，來自反射的耗損就在透射帶以脈動波紋形式出現(xiàn)。脈動波紋在透射帶產(chǎn)生超過1％的透射耗損，因此是不理想的。
當絕緣多層過濾片34的平均折射率nav設置成接近透明基體33的折射率nS時，入射介質(zhì)36的折射率nm只能設置成與透明基體33的折射率nS相等。較好的是，入射介質(zhì)36的折射率nm應該是透明基體33折射率nS的0.8到1.2倍。更好的是，入射介質(zhì)36的折射率nm應該是透明基體33折射率nS的0.9到1.1倍。理想的是，入射介質(zhì)36和透明基體33由同一材料制造，以使入射介質(zhì)36的折射率nm設定成接近絕緣多層過濾片34的平均折射率nav。
本發(fā)明第一實施例的增益均衡器31具有如下優(yōu)點(1)因為負過濾片35包括透明基體33和絕緣多層過濾片34，于是負過濾片35具有較好的溫度特性。這是因為透明基體33和絕緣多層過濾片34薄到幾十微米到大約100微米。也就是說，因為提供需要的光學特性的功能部分(透明基體33和絕緣多層過濾片34)的厚度比FBG型或校準器型增益均衡器的要小，由于溫度變化產(chǎn)生的熱膨脹的影響較小。另外，絕緣多層過濾片34的折射率不具有溫度依賴性。因此能減小由于溫度變化產(chǎn)生的中心波長的偏離。這就能充分地修平EDFA等光譜的增益光譜。
(2)反射特性僅由第一和第二薄膜37、38的折射率和厚度以及疊加的第一和第二薄膜37、38的層數(shù)來確定。不象校準器型增益均衡器那樣，這種增益均衡器不需要使兩個透明薄膜的平面化和平直度設計得特別精確。這樣就促進了再生產(chǎn)性和大規(guī)模生產(chǎn)率。
(3)第一和第二絕緣薄膜37、38折射率之間的差值Δn設定在0.003至0.04之間范圍，更好的是，在0.008到0.03之間。這樣就可獲得具有窄反射帶的耗損光譜，該窄反射帶對應于EDFA的增益光譜中的特定增益峰值，例如，圖1A中所示的EDFA增益光譜中兩個峰值中的一個。例如，該反射帶可設計成等于或小于100nm。
(4)由于反射帶可設計成等于或小于100nm，于是就能制備這樣的增益均衡器，該增益均衡器具有不同反射帶的幾組負過濾片35的組合。
(5)反射率nH等于或小于透明基體33折射率nS的1.2倍，而折射率nL等于或大于折射率nS的0.8倍。更好的是，折射率nm應該等于或小于折射率nS的1.1倍，同時折射率nL應該等于或大于折射率nS的0.9倍。這樣，在絕緣多層過濾片34和透明基體33之間的界面上不可能發(fā)生反射。結(jié)果，透射帶的脈動波紋減少，從而可以減少透射帶的耗損。
(6)入射介質(zhì)36的折射率nm是透明基體33的折射率nS的0.8到1.2倍，更好的是折射率nS的0.9到1.1倍。這樣，在絕緣多層過濾片34和入射介質(zhì)36之間的界面上不可能發(fā)生反射。在透射帶的透射就增加了，從而可以降低透射帶的透射耗損。結(jié)果，像EDFA這樣的光學放大器的增益光譜可更充分地被修平。
下面參照圖4來討論第二實施例的增益均衡器31A。
如圖4所示，增益均衡器31A具有單一負過濾片35。在該增益均衡器31A中，作為透明基體的入射介質(zhì)36通過粘結(jié)劑39與相對透明基體33的絕緣多層過濾片34表面連接，粘結(jié)劑39只具有折射率和透射率，而這些不會降低增益均衡器31A的光學性能。
增益均衡器31A具有這樣結(jié)構(gòu)，絕緣多層過濾片34配置在透明基體33和入射介質(zhì)36之間，或者具有透明基體33/絕緣多層過濾片34/透明基體36(入射介質(zhì))的夾層結(jié)構(gòu)。抗反射膜40和41分別形成在透明基體33的外表面(第二表面)32a以及入射介質(zhì)36的外表面36a上。
第二實施例的增益均衡器31A具有如下優(yōu)點(1)與透明基體33的外表面相對的絕緣多層過濾片34的表面，可通過粘結(jié)劑39容易地和入射介質(zhì)36結(jié)合起來。
(2)因為抗反射膜40和41分別形成在透明基體33的外表面和入射介質(zhì)36的外表面上，于是可減少與1550nm波長光相關(guān)的每個外表面上的表面反射。
下面參照圖5來討論第三實施例的增益均衡器31B。
如圖5所示，增益均衡器31B包括三個負過濾片351、352和353，這些負過濾片在分別對應三個增益峰值(兩個峰值和其間的較小峰值)的不同波長帶上具有理想的反射特性，該三個增益峰值包含在圖1A中的增益光譜內(nèi)。
負過濾片351包括透明基體331和絕緣多層過濾片341，同時在對應于1531nm的峰值波長的反射帶內(nèi)具有需要的反射特性。負過濾片352包括透明基體332和絕緣多層過濾片342，同時在對應于1545nm的峰值波長的反射帶內(nèi)具有需要的反射特性。負過濾片353包括透明基體333和絕緣多層過濾片343，并在對應于1554nm峰值波長的反射帶內(nèi)具有需要的反射特性。這三個峰值波長中的每一個分別對應于三個增益峰值之一。
三個負過濾片351到353在厚度方向以疊加方式彼此結(jié)合。絕緣多層過濾片341的表面通過粘結(jié)劑391與透明基體332的平面結(jié)合。絕緣多層過濾片342通過粘結(jié)劑392與透明基體333的平面結(jié)合。絕緣多層過濾片343的表面通過粘結(jié)劑393與入射介質(zhì)36的平面結(jié)合。絕緣多層過濾片34的表面可在不使用粘結(jié)劑，而只通過光學接觸設計情況下與入射介質(zhì)36結(jié)合。
第三實施例的增益均衡器31B具有下面的優(yōu)點(1)增益均衡器31B包括具有需要反射特性或在不同波長帶內(nèi)的不同耗損光譜(反射光譜)的三個負過濾片351到353。由于這三個負過濾片光譜的耗損被綜合，于是產(chǎn)生了用于補償如圖1A所示增益光譜的耗損光譜。耗損光譜可修平增益光譜，以補償EDFA增益的波長依賴性。這樣提供了修平的增益光譜，即在如圖1D所示的均衡后的增益光譜。結(jié)果，在較寬波長帶內(nèi)，可獲得沒有波長依賴強度偏差的增強的光。這在WDM透射型光學通信系統(tǒng)中是最好的。
(2)可通過對三個負過濾片的耗損光譜(反射特性)進行改變而對付帶各種形狀的增益光譜。
負過濾片35的數(shù)量可以是兩個或四個或更多。
下面參照圖6和7來討論制造增益均衡器31和31A的第一方法。
為了制造第一和第二實施例的增益均衡器31和31A，采用了圖6和7所示的噴鍍裝置42。該噴鍍裝置42具有腔體43和圓柱支座44，該腔體可通過真空泵(未示出)在減壓下的空氣中進行調(diào)節(jié)；而圓柱支座上固定有透明基體33。噴鍍裝置42還具有一對固定到腔體43壁上的陰極(電極)45和46、一對固定到該一對陰極45和46的那些表面上的對陰極(target)(未示出)以及在對陰極附近的反應氣體入口(未示出)，其中的該一對陰極45和46朝向圓柱支座(圓盤)44。在該實施例中，該一對陰極45和46設置在對陰極對附近。可單獨控制施加到陰極對45和46上的噴鍍能量。
在該實施例的制造方法中，通過采用噴鍍裝置42的噴鍍來間斷或連續(xù)地把第一和第二絕緣薄膜37和38可選擇地疊加在透明基體33上，這樣形成了絕緣多層過濾片34。
在該制造方法中，帶有略微不同成分的金屬對陰極(第一和第二金屬材料)固定到陰極45和46上。例如，用于兩個金屬對陰極之一的材料為鈦(Ti)，而另一對陰極材料為含10-20％重量鈮的鈦-鈮合金(Ti-Nb)。Ti粘結(jié)到陰極45上，而Ti-Nb粘結(jié)到陰極46上。
當形成第一絕緣薄膜37時，噴鍍能量施加到粘結(jié)有Ti的陰極45上。當形成第二絕緣薄膜38時，噴鍍能量施加到粘結(jié)有Ti-Nb的陰極46上。
當噴鍍能量可選擇地施加到兩個陰極45和46上時，通過利用作為反應氣體的氧氣的反應噴鍍，對陰極材料可作為絕緣薄膜而沉積在透明基體33的表面上，其中透明基體33固定到圓柱支座44上。
在可選擇地把第一和第二絕緣薄膜37、38疊加時，可以如下方式進行薄膜厚度控制，該方式為，通過使用普通直接觀察型的光學監(jiān)視器，直接測量薄膜的透射率，同時使薄膜的透射率成為設計值。
第一增益均衡器制造方法具有下面優(yōu)點通過充分地選擇兩種略微不同成分的金屬材料，第一和第二絕緣薄膜37和38可以需要的數(shù)量選擇地疊加到透明基體33上，其中第一和第二絕緣薄膜37和38的折射率差Δn在上述范圍內(nèi)。具體地說，通過把在鈦-鈮合金(Ti-Nb)中鈮(Nb)的含量選擇在10％到20％范圍內(nèi)的重量比，可容易地把第一和第二絕緣薄膜37、38之間的折射率差Δn設定在0.003到0.04的較佳范圍內(nèi)。這樣就使圖3或圖4中所示的增益均衡器31或31A的絕緣多層過濾片34容易地形成在透明基體33上。
該制造方法也可使絕緣多層過濾片341到343容易地形成在圖5所示的增益均衡器31B內(nèi)相應的三個透明基體331到333上。
下面討論第二增益均衡器制造方法。在第二制造方法中，也通過使用噴鍍裝置42進行噴鍍，絕緣多層過濾片34形成在透明基體33上。
在第二制造方法中，該一對陰極45和46彼此鄰近布置，不同類型的金屬對陰極(金屬材料)固定到陰極45和46上。例如鈦(Ti)固定到陰極45上，金屬硅(Si)固定到陰極46上。
噴鍍能量被施加到陰極45和46上同時，對兩個金屬對陰極同時噴鍍。結(jié)果，通過利用氧氣作為反應氣體的反應噴鍍，使第一和第二絕緣薄膜37、38形成在透明基體33上，其中第一和第二絕緣薄膜37、38含有高折射率材料的氧化鈦(TiOx)和低折射率材料的氧化硅(SiOy)的混合物。
在形成第一和第二絕緣薄膜37、38任何之一時，給定噴鍍能量被施加到陰極45上。比施加在陰極45上能量較低的噴鍍能量施加到陰極46上。當?shù)谝唤^緣薄膜37形成時，施加到陰極46的噴鍍能量比形成第二絕緣薄膜38時施加的能量要少。這樣，形成第一絕緣薄膜37時的Si噴鍍速率(噴鍍率)比形成第二絕緣薄膜38時噴鍍速率要低。因此，第一和第二絕緣薄膜37、38含有較高折射率材料的氧化鈦(TiOx)和低折射率材料的氧化硅(SiOy)的必要材料。在第一絕緣薄膜37中的氧化硅含量比在第二絕緣薄膜38中的含量少。
第二增益均衡器制造方法具有下面的優(yōu)點(1)給定噴鍍能量始終施加到彼此鄰近布置的陰極45和46上。金屬材料A在陰極上與氧氣反應時，具有較高折射率；至于金屬材料B在陰極上與氧氣反應形成較低折射率。形成第一絕緣薄膜37時施加的噴鍍能量與形成第二絕緣薄膜38時施加的噴鍍能量不同。這樣就可對含較高折射率和較低折射率混合物的絕緣薄膜的混合比率進行充分調(diào)整。結(jié)果，折射率差Δn在預定范圍內(nèi)的第一和第二絕緣薄膜37、38以需要的量可選擇地疊加在透明基體33上。具體地說，可正確地調(diào)整含較高折射率氧化鈦(TiOx)和較低折射率氧化硅(SiOy)混合物的37和38的混合比率，于是折射率差Δn很容易設定在0.003到0.04的較佳范圍內(nèi)。
這樣可使圖3或圖4所示的增益均衡器31或31A的絕緣多層過濾片34很容易地形成在透明基體33上。該制造方法也可使絕緣多層過濾片341到343很容易地形成在圖5所示的增益均衡器31B的相應的三個透明基體331到333上。
下面討論第三增益均衡器制造方法。在該第三制造中，也可通過采用噴鍍裝置42進行噴鍍而使絕緣多層過濾片34形成在透明基體33上。
根據(jù)第三制造方法，只采用了一對陰極45和46中一個。一種金屬對陰極固定在陰極45、46之一上。形成第一絕緣薄膜37時的反應氣體與形成第二絕緣薄膜38時的反應氣體不同。第三制造方法通過改變反應氣體而提供了具有不同折射率的薄膜。
例如，金屬硅(Si)作為金屬對陰極的對陰極材料，氧氣、氮氣、氫氣或氧氣和氮氣混合物作為反應氣體。第三制造方法提供了具有下面折射率的薄膜。
當反應氣體是氧氣時，獲得了SiOx薄膜(折射率為n□1.45)，當反應氣體為氮氣時，獲得SiNy薄膜(折射率為n□1.8)。當反應氣體為氫氣時，獲得SiHz薄膜(折射率為n口3.8)，當反應氣體為氧氣和氮氣的混合物時，獲得SiOm Nn薄膜(折射率為1.45＜n＜1.8)。
在第三增益均衡器制造方法中，對陰極材料為金屬硅(Si)，形成第一絕緣薄膜37的反應氣體為氧氣，形成第二絕緣薄膜38的反應氣體為氧氣和氮氣的混合物。
第三增益均衡器制造方法具有下面的優(yōu)點(1)一種金屬對陰極(Si)固定到一個陰極上。反應氣體的種類可以在第一絕緣薄膜37和第二絕緣薄膜38的沉積之間變換。例如，當形成第一絕緣薄膜37時，在反應噴鍍中采用氧氣，而形成第二絕緣薄膜38時，在反應噴鍍中采用氧氣和氮氣的混合物。于是，最好的是，折射率差Δn在預定范圍內(nèi)的第一和第二絕緣薄膜37、38可選擇地疊加在透明基體33上。
(2)通過適當?shù)馗淖儦怏w混合物，即氧氣和氮氣的混合物的混合比率，折射率差Δn可在預定范圍內(nèi)充分地變換。(配有增益均衡器的準直儀)下面參照圖8來描述第一配有增益均衡器的準直儀50。第一配有增益均衡器的準直儀50包括增益均衡器61，該增益均衡器61具有單個負過濾片59和光接收側(cè)準直儀透鏡55。
該第一配有增益均衡器的準直儀50具有在一對準直儀透鏡54和55之間的絕緣多層過濾片56，該絕緣多層過濾片56接收由EDFA(摻鉺光學放大器)放大的多路光學信號，并從入射側(cè)單模光纖52輸出到接收側(cè)單模光纖53。象圖3中的絕緣多層過濾片34一樣，該絕緣多層過濾片56具有第一絕緣薄膜37和第二絕緣薄膜38的可選擇疊加的預定數(shù)目m，其中第一絕緣薄膜37具有相對較高折射率，而第二絕緣薄膜38的折射率比第一絕緣薄膜37的折射率略微低。細管57和58分別固定單模光纖52和53。
增益均衡器61的單個負過濾片59包括入射側(cè)準直儀透鏡(透明基體)54和形成在準直儀透鏡54的平端面(一個平面)上的絕緣多層過濾片56，其中準直儀透鏡54把從入射側(cè)單模光纖52來的光轉(zhuǎn)換成平行光。象圖3中的負過濾片35一樣，負過濾片59在一個窄波長帶上具有需要的光學特性(反射比)，該窄波長帶對應于包含在圖1A所示增益光譜中的一組增益峰值中的特定增益峰值。
接收側(cè)準直儀透鏡55(等同于增益均衡器31的入射介質(zhì)36)把平行光引導到接收側(cè)單模光纖53上。準直儀透鏡55的平端面通過粘結(jié)劑60與絕緣多層過濾片56結(jié)合。準直儀透鏡54和55為徑向漸變折射率棒狀透鏡的圓柱微透鏡。
第一配有增益均衡器的準直儀50具有下面優(yōu)點(1)增益均衡器61與準直儀50整體形成。準直儀50固定在光纖(位于WDM傳輸裝置的光學放大器的前面和后面的入射側(cè)和接收側(cè)光纖)之間，這樣，可對光學放大器的增益光譜進行補償。
當準直儀50連接在光纖之間時，入射側(cè)準直儀透鏡的光軸必須而且只能與入射側(cè)單模光纖的軸中心重合，同時接收側(cè)準直儀透鏡的光軸必須而且只能與接收側(cè)單模光纖的軸中心重合。這樣就能使準直儀50固定到WDM傳輸裝置上。
(2)在EDFA51的增益光譜被充分地修平后，從入射側(cè)單模光纖52輸出到準直儀50的多路光學信號連接到接收側(cè)單模光纖53上。
下面參照圖9來描述配有第二增益均衡器的準直儀的50A。象圖5中所示的第三實施例的增益均衡器31B一樣，該第二配有增益均衡器的準直儀50A包括帶三個負過濾片591、592和593的增益均衡器61A。這三個負過濾片591、592和593在一定波長帶具有理想的反射特性，該波長帶分別對應于在圖1A中所示的增益光譜中的三個峰值(1531nm、1545nm和1554nm的峰值波長)。
負過濾片591包括準直儀透鏡(透明基體)541和形成在該準直儀透鏡541的平端面上的絕緣多層過濾片561。負過濾片592包括準直儀透鏡(透明基體)542和形成在該準直儀透鏡542的平端面上的絕緣多層過濾片562。負過濾片593包括準直儀透鏡(透明基體)543和形成在該準直儀透鏡543的平端面上的絕緣多層過濾片563。
四個準直儀透鏡541、542、543和55以其光軸彼此重合的方式布置。三個負過濾片591到593沿著獨立的準直儀透鏡的光軸豎直連接。通過粘結(jié)劑601，絕緣多層過濾片561與準直儀透鏡542結(jié)合。通過粘結(jié)劑602，絕緣多層過濾片562與準直儀透鏡543結(jié)合。通過粘結(jié)劑603，絕緣多層過濾片563與準直儀透鏡55結(jié)合。
準直儀透鏡55等同于增益均衡器31B的入射介質(zhì)36，利用粘結(jié)劑603，該透鏡的平面與形成在準直儀透鏡543端面上的絕緣多層過濾片563的表面結(jié)合。單模光纖53與多路器74連接，該多路器以波長把多路光學信號λ1到λm波長分開，獲得n個光學信號。
第二配有增益均衡器的準直儀50A具有下面優(yōu)點(1)第二配有增益均衡器的準直儀50A的增益均衡器61A包括在三個不同波長帶具有理想反射特性(耗損光譜)的三個負過濾片591到593。當三個負過濾片的耗損光譜結(jié)合后，就產(chǎn)生了補償圖1A中所示的增益光譜的耗損光譜。綜合的耗損光譜可修平增益光譜，以補償EDFA的增益的波長依賴性。結(jié)果，獲得了圖1D中所示的均衡后的增益光譜。
這樣，在EDFA 51的增益光譜在反射帶被充分修平后，輸入到第二配有增益均衡器的準直儀50A上的多路光學信號連接到接收側(cè)單模光纖53上。此時，在透射帶的光學信號強度沒有降低。結(jié)果，通過接收側(cè)的單模光纖53，可獲得不具有波長依賴性強度偏差的增強光線。
(2)可通過充分改變?nèi)齻€負過濾片的耗損光譜，來補償具有復雜形狀的增益光譜。
負過濾片59的數(shù)量不限于三個，而可以是兩個、四個或更多。
下面參照圖10和11來描述采用增益均衡器的WDM傳輸裝置70。該WDM傳輸裝置包括圖5中所示的增益均衡器31B。
該WDM傳輸裝置70包括分別輸出不同波長λ1到λn的光學信號的n個光源711、712、…71n，多路器73把光學信號λ1到λn分成多路，并把分成多路的光學信號連接到單模光纖72上。該n個光源711、…71n，例如為激光二極管陣列，如圖10所示。
WDM傳輸裝置70還包括EDFA 51和多路器74，EDFA 51把多路的光學信號λ1-λn放大，而多路器74把多路光學信號λ1-λn以波長不同而分成多路，從而獲得了n個光學信號。由多路器74分離的n個光學信號通過n個單模光纖分別在n個光接收部分751、752、…和75n被接收到。該n個光接收部分751、752、…和75n，例如為光電探測器陣列。
WDM傳輸裝置70還具有位于EDFA 51和多路器74之間的增益均衡模塊76。如圖11所示，增益均衡模塊76包括準直儀透鏡77、增益均衡器31B和準直儀透鏡79，其中準直儀透鏡77把由EDFA放大的多路光學信號轉(zhuǎn)換成平行光，并從單模光纖52輸出；而準直儀透鏡79把平行光聚集，并將該光引到單模光纖78的接收側(cè)。增益均衡器31B位于準直儀透鏡77和79之間的平行光路徑上。增益均衡模塊76還包括分別固定單模光纖52和78的細管80、81。
采用增益均衡器的WDM傳輸裝置70具有下面優(yōu)點多路光學信號被EDFA 51放大，從入射側(cè)單模光纖52輸出到增益均衡模塊76，通過增益均衡器31B在反射帶把EDFA 51的增益光譜充分修平后，該多路光學信號被引到接收側(cè)單模光纖53上。接著，在較寬的波長帶上，可獲得沒有波長依賴性強度偏差的被增強的光，這在WDM透射型光學通信系統(tǒng)中是最好的。[例1]下面將參照附圖10和26，來描述圖3和4所示的增益均衡器31和31A的例1。(負過濾片35的制備)將一對陰極45和46彼此靠近，通過用第一制造方法中的圖6和7所示的相同類型的噴鍍裝置42，向陰極獨立地施加噴鍍能量。
所用的金屬對陰極材料為鈦(Ti)與硼和硅的摻雜物(SiB)。所用的放電氣體是氧和氬的混合氣體。
當通過同時向陰極45和46供給能量，而兩種對陰極放電時，含有氧化鈦(TiO2)和氧化硅(SiO2)混合物的絕緣薄膜沉積在安置于固定支座(圓盤)44上的玻璃基片(透明基體)33上。所用的玻璃基片是100mm×100mm×1mm(厚度)的“BK7”(Schott的產(chǎn)品)。
在固定支座44的旋轉(zhuǎn)速度為200/min的情況下進行噴鍍，氧氣流速為40cm3/min，氬氣流速為10cm3/min，全部氣體壓強為0.66Pa(5×10-3Torr)。在薄膜沉積時，玻璃基片不能經(jīng)受熱處理。
通過調(diào)節(jié)向陰極45和46噴鍍能量，和調(diào)節(jié)形成于玻璃基片上經(jīng)混合的絕緣薄膜中TiO2和SiO2成分的組成百分比，可控制單獨金屬對陰極的噴鍍速率，從而設定絕緣多層過濾片34的第一和第二絕緣薄膜37和38的折射率。
在形成混合的絕緣薄膜時，通過進行前面提到的實驗沉積，而確定施加到陰極45和46上噴鍍能量和得到的絕緣薄膜的折射率之間關(guān)系。根據(jù)確定的關(guān)系，各陰極上供給有噴鍍能量。
下面進行實驗沉積。首先，在噴鍍的條件下，設定五個標準作為施加在陰極45和46上的能量值。根據(jù)五個標準改變施加到每個電極上能量，在玻璃基片上形成十次單個混合的絕緣薄膜。在每個沉積中，通過光譜學光度法，可計算出玻璃基片上形成的單個混合絕緣薄膜的折射率。從十次計算結(jié)果，可得到每個陰極上的噴鍍能量和混合絕緣薄膜之間的關(guān)系。
當用直接觀測型的光學監(jiān)視器監(jiān)視玻璃基片的透射率時，對第一和第二絕緣薄膜37和38的厚度進行控制。甚至在沉積時，直接觀測型光學監(jiān)視器也可直接測量安置在噴鍍裝置42上的玻璃基片的透射率。
根據(jù)實驗結(jié)果設定施加到獨立陰極上的噴鍍能量，并進行噴鍍，通過這樣方式使具有下列折射率的第一和第二絕緣薄膜37(H)和38(L)疊加在玻璃基片上(見圖26所示例1的數(shù)據(jù))。
H的折射率(nH)1.530(當λ＝1550nm時)
L的折射率(nL)的1.519(當λ＝1550nm時)折射率差Δn0.011在例1中，反射帶中的中心波長λ為λ＝1550nm，并制備具有“玻璃基片(透明基體)/(HL)100/玻璃基片(入射介質(zhì))”結(jié)構(gòu)的負過濾片35。玻璃基片(BK7)的折射率(n3)為1.493(見圖26)。在下述本發(fā)明的例子和對照例中，除非具體說明，反射帶的中心波長λ為λ＝1550nm。(粘在玻璃基片上)為了使負過濾片35的玻璃基片(入射介質(zhì))36的折射率nm等于絕緣多層過濾片34的平均折射率nav，或者等于玻璃基片(透明基體)33的折射率nε，通過下述方法將玻璃基片36粘結(jié)起來。
將紫外固化粘結(jié)劑(n＝1.511)39涂在絕緣多層過濾片34的表面。將用作透明基體33的相同類型和相同形狀的玻璃基片(BK7)粘貼，以使絕緣多層過濾片34夾在兩個相同玻璃基片中。在這種情況下，使紫外線照射在紫外固化粘結(jié)劑39上，以將玻璃基片(入射介質(zhì))36粘在絕緣多層過濾片34的表面上。
在下述本發(fā)明的例子和對照例中，除非具體說明，是用紫外固化粘結(jié)劑將玻璃基片粘在負過濾片的絕緣多層過濾片的表面。(抗反射薄膜的沉積)如下所述，抗反射薄膜分別形成于兩個玻璃基片33和36的外表面。
通過電子束真空沉積，具有結(jié)構(gòu)TiO2(64.1nm)/SiO2(60.8nm)/TiO2(218.7nm)/SiO2(258.7nm)的抗反射薄膜40和41分別形成于玻璃基片33和36的外表面。在波長波段λ＝1550nm±50nm中，抗反射薄膜40和41在圖4中所示的增益均衡器31A的兩側(cè)面把反射抑制到0.2％或更低。在本發(fā)明下述例子和對照例中，除非具體說明，抗反射薄膜同樣形成于兩個玻璃基片的外表面上。
通過采用LED光源的光學光譜分析器可評估形成的增益均衡器的光學特性(反射特性)。在下述本發(fā)明的例子和對照例中，是采用LED光源的光學光譜分析器對增益均衡器的反射特性進行評估的。
例1中的增益均衡器提供了如圖12所示的透射光譜。如圖12所示，反射帶約為30nm，在反射帶中的透射率約為60％，在除反射帶的透射波段中的透射率為100％，并且在透射波段中沒有多少脈動波紋。該增益均衡器可適用于WDM透射系統(tǒng)。圖26中的透射光譜列中標號○表示適用的情況。[例2]下面將參照圖13和圖26描述圖5中所示的增益均衡器31B的例2。
在例2中，在反射帶中制備分別具有中心波長為1545nm、1554nm和1531nm的三個負過濾片351、352和353，并且將該過濾片連續(xù)(豎向)粘附在一起以形成增益均衡器31B。
根據(jù)實驗結(jié)果設定施加到獨立的陰極上的噴鍍能量，并通過利用例1中實驗的沉積結(jié)果進行噴鍍，通過這種方式使具有下列折射率的第一和第二絕緣薄膜37和38疊加在玻璃基片上(見圖26所示例2的數(shù)據(jù))。
H的折射率(nH)1.526(當λ＝1545nm時)
L的折射率(nL)1.520(當λ＝1545nm時)折射率差Δn0.006在例2中，反射帶中的中心波長λ為1545nm，制備“玻璃基片/(HL)125”結(jié)構(gòu)的負過濾片A1。
為了評估負過濾片A1的光學性能，通過采用紫外固化粘結(jié)劑，將玻璃基片粘著在負過濾片的絕緣多層過濾片的表面。圖13中的曲線A1表示負過濾片A1的透射光譜。
根據(jù)實驗結(jié)果設定施加到獨立的陰極上的噴鍍能量，并通過利用例1中實驗的沉積結(jié)果進行噴鍍，通過這種方式使具有下列折射率的第一和第二絕緣薄膜37和38疊加在玻璃基片上(見圖26所示例2的數(shù)據(jù))。
H的折射率(nH)1.526(當λ＝1554nm時)L的折射率(nL)1.520(當λ＝1554nm時)折射率差Δn0.006在例2中，反射帶中的中心波長λ為1554nm，形成“玻璃基片/(HL)165”結(jié)構(gòu)的負過濾片A2。為了評估負過濾片A2的光學性能，按照每個負過濾片A1，形成帶抗反射薄膜的負過濾片A2，圖13中的曲線A2表示帶有抗反射薄膜的負過濾片A2的透射光譜。
根據(jù)實驗結(jié)果設定施加到獨立的陰極上的噴鍍能量，并通過利用例1中實驗的沉積結(jié)果進行噴鍍，通過這種方式使具有下列折射率的第一和第二絕緣薄膜37和38疊加在玻璃基片上(見圖26所示例2的數(shù)據(jù))。
H的折射率(nH)1.523(當λ＝1531nm時)L的折射率(nH)1.520(當λ＝1531nm時)折射率差Δn0.003在該例中，反射帶中的中心波長λ為1531nm，制備“玻璃基片/(HL)375”結(jié)構(gòu)的負過濾片A3。為了評估負過濾片A3的光學性能，按照每個負過濾片A1，形成帶抗反射薄膜的負過濾片A3，圖13中的曲線A3表示帶有抗反射薄膜的負過濾片A3的透射光譜。
隨后，通過疊加第一和第二絕緣薄膜37和38，制備圖5所示的三個負過濾片351，352和353，該薄膜的波長與相應玻璃基片(圖5所示的透明基體331，332和333，)上的負過濾片A1，A2和A3的波長相同。隨后如圖5所示，用粘結(jié)劑391，392和393將三個負過濾片351，352和353分別粘在三個玻璃基片上，由此形成增益均衡器31B。
增益均衡器31B的反射光譜由圖13中的綜合損失曲線表示。由此可確定，將三個負過濾片A1，A2和A3綜合在一起的綜合損失曲線表示的反射光譜能夠抵償(補償)EDFA的增益光譜。[例3]在例3中，根據(jù)實驗結(jié)果設定施加到獨立的陰極上的噴鍍能量，并通過利用例1中實驗的沉積結(jié)果進行噴鍍，通過這種方式使具有下列折射率的第一和第二絕緣薄膜37和38疊加在玻璃基片上(見圖26所示例3的數(shù)據(jù))。
H的折射率(nH)1.523
(當λ＝1550nm時)L的折射率(nL)1.520(當λ＝1550nm時)折射率差Δn0.003在例3中，制備“玻璃基片/(HL)250”結(jié)構(gòu)的負過濾片。
例3中所示的增益均衡器具有如圖14所示的透射光譜。如圖14所示，反射帶約為10nm，反射帶中的透射率約為80％，在透射帶中的透射率為100％，并且在透射帶中沒有脈動波紋。
由于例3中只有Δn為0.003的很小折射率差，所以獲得了約為10nm的很窄反射帶的反射特性。同時在反射帶中的透射率開始略微升高，通過增加絕緣多層過濾片的疊加數(shù)目可降低反射帶的透射率。[例4]在例4中，根據(jù)實驗結(jié)果設定施加到獨立的陰極上的噴鍍能量，并通過利用例1中實驗的沉積結(jié)果進行噴鍍，通過這種方式使具有下列折射率的第一和第二絕緣薄膜37和38疊加在玻璃基片上(見圖26所示例4的數(shù)據(jù))。
H的折射率(nH)1.558(當λ＝1550nm時)L的折射率(nL)1.520(當λ＝1550nm時)折射率差Δn0.038在例4中，制備“玻璃基片/(HL)30”結(jié)構(gòu)的負過濾片。
例4中所示的增益均衡器具有如圖15所示的透射光譜。如圖15所示，反射帶約為100nm，反射帶中的透射率約為60％，在透射帶中的透射率為100％，并且在透射帶中沒有多少脈動波紋。
由于例4中的折射率差Δn較大，Δn為0.038，所以反射帶增寬。[例5]在例5中，根據(jù)實驗結(jié)果設定施加到獨立的陰極上的噴鍍能量，并通過利用例1中實驗的沉積結(jié)果進行噴鍍，通過這種方式使具有下列折射率的第一和第二絕緣薄膜37和38疊加在玻璃基片上(見圖26所示例5的數(shù)據(jù))。
H的折射率(nH)1.765(當λ＝1550nm時)L的折射率(nL)1.750(當λ＝1550nm時)折射率差Δn0.015在例5中，絕緣多層過濾片的平均折射率nav為1.758(是玻璃基片(透明基體)折射率的1.18倍)(nS＝1.493)。由此形成具有“玻璃基片/(HL)100”的負過濾片。
例5中所示的增益均衡器具有如圖16所示的透射光譜。如圖16所示，反射帶約為50nm，反射帶中的透射率約為75％，在整個透射帶中沒有產(chǎn)生脈動波紋，并且由于脈動波紋而產(chǎn)生的透射損失約為3％。
由于例5中的絕緣多層過濾片具有較大的平均折射率，約為玻璃基片(透明基體)折射率(nS)的1.2倍，所以沒有產(chǎn)生脈動波紋。[例6]
在例6中，采用具有折射率為1.767的玻璃基片(由MatsunamiGlass Ind.生產(chǎn)的“SFL-6”)。根據(jù)實驗結(jié)果設定施加到獨立的陰極上的噴鍍能量，并通過利用例1中實驗的沉積結(jié)果進行噴鍍，通過這種方式將具有下列折射率的第一和第二絕緣薄膜37和38疊加在玻璃基片上(見圖26所示例6的數(shù)據(jù))。
H的折射率(nH)1.520(當λ＝1550nm時)L的折射率(nL)1.505(當λ＝1550nm時)折射率差Δn0.015在例6中，絕緣多層過濾片的平均折射率nav為1.513(是玻璃基片(透明基體)折射率的0.85倍)(nS＝＝1.767)。由此制備具有“玻璃基片/(HL)70”的負過濾片。用紫外固化粘結(jié)劑將具有折射率nm為1.767的玻璃基片(入射介質(zhì))粘在負過濾片的絕緣多層過濾片的表面。
例6中所示的增益均衡器具有如圖17所示的透射光譜。如圖17所示，反射帶約為40nm，反射帶中的透射率約為60％，盡管在透射帶鄰近處沒有出現(xiàn)脈動波紋，但由于脈動波紋而產(chǎn)生的透射耗損是無關(guān)緊要的。
由于例6中的絕緣多層過濾片具有較小的平均折射率，約為玻璃基片(透明基體)折射率nS的0.85倍，所以沒有產(chǎn)生脈動波紋。[例7]在例7中，采用具有折射率為1.767的玻璃基片(由MatsunamiGlass Ind.生產(chǎn)的“SFL-6”)。根據(jù)實驗結(jié)果設定施加到獨立的陰極上的噴鍍能量，并通過利用例1中實驗的沉積結(jié)果進行噴鍍，通過這種方式將具有下列折射率的第一和第二絕緣薄膜37和38疊加在玻璃基片上(見圖26所示例7的數(shù)據(jù))。
H的折射率(nH)1.470(當λ＝1550nm時)L的折射率(nL)1.455(當λ＝1550nm時)折射率差Δn0.015在例7中，制備具有“玻璃基片/(HL)70”的負過濾片。用紫外固化粘結(jié)劑將具有折射率nm為1.455的石英玻璃基片(入射介質(zhì))粘在負過濾片的絕緣多層過濾片的表面。
例7中所示的增益均衡器具有如圖18所示的透射光譜。如圖18所示，反射帶約為50nm，反射帶中的透射率約為70％，在透射帶鄰近處產(chǎn)生很少脈動波紋，由于脈動波紋而產(chǎn)生的透射耗損約為3％。
由于入射介質(zhì)(石英玻璃基片)具有較小的折射率，約為玻璃基片(透明基體)折射率nS的0.8倍，所以沒有產(chǎn)生脈動波紋。[例8]在例8中，采用例1中具有折射率為1.493的玻璃基片(BK7透明基體)。根據(jù)實驗結(jié)果設定施加到獨立的陰極上的噴鍍能量，并通過利用例1中實驗的沉積結(jié)果進行噴鍍，通過這種方式將具有下列折射率的第一和第二絕緣薄膜37和38疊加在玻璃基片上(見圖26所示例8的數(shù)據(jù))。
H的折射率(nH)1.535(當λ＝1550nm時)L的折射率(nL)1.520
(當λ＝1550nm時)折射率差Δn0.015在例7中，制備具有“玻璃基片/(HL)70”的負過濾片。用紫外固化粘結(jié)劑將具有折射率nm為1.767的玻璃基片(由Matsunami GlassInd.生產(chǎn)的“SFL-6”入射介質(zhì))粘在負過濾片的絕緣多層過濾片的表面。
例8中所示的增益均衡器具有如圖19所示的透射光譜。如圖19所示，反射帶約為40nm，反射帶中的透射率約為60％，在透射帶鄰近處產(chǎn)生很少脈動波紋，并且由于脈動波紋而產(chǎn)生的透射耗損約為3％。
由于入射介質(zhì)(玻璃基片)具有較大的折射率，nm約為透明基體(玻璃基片)的折射率nS的1.2倍，所以沒有產(chǎn)生脈動波紋。[例9]在例9中，采用變跡法。根據(jù)變跡圖解，能夠按下列方式形成絕緣多層過濾片，即當點靠近入射介質(zhì)和透明基體時，折射率差Δn變小。
在例9中，采用例1中具有折射率為1.493的玻璃基片(BK7透明基體)。根據(jù)實驗結(jié)果設定施加到獨立的陰極上的噴鍍能量，并通過利用例1中實驗的沉積結(jié)果進行噴鍍，通過這種方式將具有下列折射率的第一和第二絕緣薄膜37和38疊加在玻璃基片上(見圖26所示例9的數(shù)據(jù))。
H的折射率(nH)1.583(當λ＝1550nm時)L的折射率(nL)1.550
(當λ＝1550nm時)折射率差Δn0.033在例9中，制備具有“玻璃基片/(HL)30”的負過濾片(見圖20)。折射率nH和nL為沿厚度方向、在絕緣多層過濾片中心部分的折射率。
用紫外固化粘結(jié)劑將玻璃基片(BK7透明基體)粘在負過濾片的絕緣多層過濾片的表面。
例9中所示的增益均衡器具有如圖21所示的透射光譜。如圖21所示，反射帶約為100nm，反射帶中的透射率約為80％，即使折射率差Δn很大，但在透射帶中也沒有產(chǎn)生脈動波紋。[對照例1]在對照例1中，根據(jù)實驗結(jié)果設定施加到獨立的陰極上的噴鍍能量，并通過利用例1中實驗的沉積結(jié)果進行噴鍍，通過這種方式將具有下列折射率的第一和第二絕緣薄膜37(H)和38(L)疊加在玻璃基片上(見圖26所示對照例1中的數(shù)據(jù))。
H的折射率(nH)1.702(當λ＝1550nm時)L的折射率(nL)1.505(當λ＝1550nm時)折射率差Δn0.197在例3中，制備具有“玻璃基片/(HL)30”的負過濾片。
對照例1中所示的增益均衡器具有如圖22所示的透射光譜。如圖22所示，反射帶約為150nm，反射帶中的透射率接近0％，在透射帶中產(chǎn)生很大的脈動波紋。
由于折射率nH和nL之間的折射率差Δn約為0.2，不在最佳范圍之內(nèi)，在對照例1中，反射帶將擴大。對照例1中的增益均衡器不能適用于WDM透射系統(tǒng)。圖26中透射光譜列中的標號X表示不適用的情況。[對照例2]在對照例2中，采用例1中的玻璃基片(折射率nS＝1.493)。根據(jù)實驗結(jié)果設定施加到獨立的陰極上的噴鍍能量，并通過利用例1中實驗的沉積結(jié)果進行噴鍍，通過這種方式將具有下列折射率的第一和第二絕緣薄膜37和38疊加在玻璃基片上(見圖26所示對照例2中的數(shù)據(jù))。
H的折射率(nH)1.824(當λ＝1550nm時)L的折射率(nL)1.810(當λ＝1550nm時)折射率差Δn0.014在對照例2中，平均折射率nav為1.817(是玻璃基片(透明基體)的折射率(nS＝1.493)的1.21倍)，并且制備具有“玻璃基片/(HL)100”的負過濾片。
對照例2中所示的增益均衡器具有如圖23所示的透射光譜。如圖23所示，反射帶約為30nm，反射帶中的透射率接近60％，在反射帶的特性方面不會產(chǎn)生問題。但是，在透射帶中產(chǎn)生很大的脈動波紋，并且由于脈動波紋而產(chǎn)生的透射耗損約為5％。由于絕緣多層過濾片具有較大的折射率(平均折射率nav)，超過了對照例2中的最佳范圍，所以在玻璃基片和絕緣多層過濾片之間內(nèi)表面上的折射產(chǎn)生耗損，從而導致脈動波紋的出現(xiàn)。[對照例3]在對照例3中，根據(jù)實驗結(jié)果設定施加到獨立的陰極上的噴鍍能量，并通過利用例1中實驗的沉積結(jié)果進行噴鍍，通過這種方式將具有下列折射率的第一和第二絕緣薄膜37和38疊加在玻璃基片上(見圖26所示對照例3中的數(shù)據(jù))。
H的折射率(nH)1.530(當λ＝1550nm時)L的折射率(nL)1.519(當λ＝1550nm時)折射率差Δn0.011在對照例3中，制備具有“玻璃基片/(HL)100”的負過濾片。隨后與例1相同，玻璃基片(入射介質(zhì))沒有粘在絕緣多層過濾片的表面，而是在玻璃基片(透明基體)的外表面上形成有抗反射薄膜，入射介質(zhì)為空氣(折射率為1.0)。
對照例3中所示的增益均衡器具有如圖24所示的透射光譜。如圖24所示，反射帶約為40nm，反射帶中的透射率接近75％，在反射帶的特性方面不會產(chǎn)生問題。但是，在透射帶中產(chǎn)生很大的脈動波紋，并且由于脈動波紋而產(chǎn)生的透射耗損約為10％。
由于入射介質(zhì)具有較小的折射率(1.0)，超過了對照例3中的最佳范圍，所以在絕緣多層過濾片表面的折射產(chǎn)生耗損，從而導致脈動波紋出現(xiàn)。[對照例4]在對照例4中，根據(jù)實驗結(jié)果設定施加到獨立的陰極上的噴鍍能量，并通過利用例1中實驗的沉積結(jié)果進行噴鍍，通過這種方式將具有下列折射率的第一和第二絕緣薄膜37和38疊加在玻璃基片上(見圖26所示對照例4中的數(shù)據(jù))。(H的折射率(nH)1.532(當λ＝1550nm時)L的折射率(nL)1.516(當λ＝1550nm時)折射率差Δn0.016在對照例4中，制備具有“玻璃基片/(HL)110”的負過濾片。隨后，用紫外固化粘結(jié)劑將具有折射率nm為1.856的玻璃基片(由OharaInc.生產(chǎn)的“S-LAH58”入射介質(zhì))粘在負過濾片的絕緣多層過濾片34的表面。
對照例4中所示的增益均衡器具有如圖25所示的透射光譜。如圖25所示，反射帶約為30nm，反射帶中的透射率接近30％，在反射帶的特性方面不會產(chǎn)生問題。但是，在透射帶中產(chǎn)生很大的脈動波紋，并且由于脈動波紋而產(chǎn)生的透射耗損約為10％。
在對照例4中，入射介質(zhì)的折射率nm為透明基體的折射率nS的1.24倍，或者為絕緣多層過濾片的折射率(平均折射率nav)的1.24倍，超過了最佳范圍。由此在入射介質(zhì)和絕緣多層過濾片之間內(nèi)表面上的折射產(chǎn)生耗損，從而導致脈動波紋出現(xiàn)。
下面將參照附圖28A和28B描述根據(jù)第四個實施例的增益均衡器31C。除了絕緣多層過濾片34的結(jié)構(gòu)有不同之外，增益均衡器31C基本與圖4中第二實施例的增益均衡器31A相同。圖27A示出了增益均衡器31C的薄膜結(jié)構(gòu)，圖27B示出了第三級反射帶以及圖27C示出了圖27B中部分放大的增益均衡器。
如圖28A所示，增益均衡器31C包括單個負過濾片35。該負過濾片35包括帶有平面32的透明基體33，在平面32上形成的絕緣多層過濾片34。
增益均衡器31C的負過濾片35按下列方式制備，即對應于圖1A中的一個增益光譜的增益峰值(峰值波長)，在波長λ0的位置處形成有第三級(高級)反射帶。增益均衡器31C用該第三級反射帶修平增益光譜。波長λ0為1546.5nm，并制備對應于增益光譜中的中央峰值的負過濾片35。
采用玻璃基片33(“BK7”，Schott的產(chǎn)品第一透明基體)。用粘結(jié)劑將與第一透明基體33的材料相同的第二透明基體(BK7)36A粘在絕緣多層過濾片34的表面。例如，用光學接觸，而不是用粘結(jié)劑將絕緣多層過濾片34與第二透明基體連接在一起。
如圖28B所示，絕緣多層過濾片34具有預定的其它疊層數(shù)目(重復數(shù)目)，該疊層為第一絕緣薄膜37(具有相對較大的折射率)與第二絕緣薄膜38(具有比絕緣薄膜37的折射率小的折射率)疊加。該絕緣多層過濾片34按下列方式形成，即反射帶(反射特性)約為19nm，并且在波長λ0(λ0＝1546.5nm)的位置透射率約為53％，如圖27C所示。
下面描述增益均衡器31C的結(jié)構(gòu)。
“透明基體/(HL)m/透明基體”的疊加量m為50。
負過濾片35按下列方式形成，即在波長λ0(λ0＝1546.5nm)的位置處形成有第三級反射帶(見圖27B)。在選用波長λ0＝1546.5nm的第三級反射帶情況下，設計波長λc為4639.5nm(1546.5nm×3)，絕緣多層過濾片34的第一和第二絕緣薄膜37和38的光感膜厚度為λc/4。由此形成具有中心波長為4639.5nm的第一級反射帶(未示出)。
當負過濾片35具有如圖27C所示的反射帶時，第一和第二絕緣薄膜37和38的折射率之間折射率差Δn(Δn＝nH-nL)為Δn＝0.025，第一和第二絕緣薄膜37和38的疊加量(重復數(shù)目)m為50(見圖27A)。
增益均衡器31C適用于圖10所示的WDM傳輸裝置。圖29是增益均衡模塊76的結(jié)構(gòu)示意圖，在此情況下的增益均衡器31C適用于WDM傳輸裝置。
根據(jù)第四實施例的增益均衡器31C具有以下優(yōu)點。
(1)增益均衡器31C的負過濾片35按下列方式形成，即在波長λ0(λ0＝1546.5)的位置處形成有第三級反射帶，用該第三級波長帶修平增益光譜。由此可增加折射率差Δn(Δn＝0.025)，并減少絕緣薄膜37和38的疊加量。
因為折射率差Δn可相對較大，所以允許絕緣薄膜37和38(nH、nL)的折射率有變化。這樣便于對絕緣薄膜37和38進行折射率控制，從而易于形成絕緣多層過濾片34。
當絕緣薄膜37和38的疊加量m減少時，可以縮短絕緣多層過濾片34的形成時間。從而降低生產(chǎn)成本。
(2)在設計負過濾片中應考慮與絕緣多層過濾片34接觸的介質(zhì)(透明基體)的折射率。在增益均衡器31C中，絕緣多層過濾片34夾在透明基體33和相同材料36A之間，如圖28A所示。這樣可使薄膜結(jié)構(gòu)的設計比透明基體33和36A的折射率彼此不同的情況容易。
下面將參照附圖30A和30B描述根據(jù)第五實施例的增益均衡器31D。該增益均衡器31D僅僅在絕緣多層過濾片34的結(jié)構(gòu)上不同于第四實施例中的增益均衡器31C。
第五實施例的增益均衡器31D的負過濾片35按下列方式形成，即在波長λ0(λ0＝1546.5nm)的位置處形成有第五級反射帶(見圖30B)。增益均衡器31D用第五級反射帶修平圖1A中的增益光譜。在選用波長λ0＝1546.5nm的第五級反射帶情況下，設計波長λc為7732.5nm(1546.5nm×5)，絕緣多層過濾片34的第一和第二絕緣薄膜37和38的光感膜厚度為λc/4。
因為負過濾片35具有第四實施例如圖27C所示的反射帶，所以第一和第二絕緣薄膜37和38的折射率之間的折射率差設為Δn＝0.04，第一和第二絕緣薄膜37和38的疊加量(重復數(shù)目)m設為32(見圖30A)。
根據(jù)第五實施例的增益均衡器31D具有下列優(yōu)點。
增益均衡器31D的負過濾片35按下列方式形成，即對應于圖1A中的一個增益光譜的增益峰值(峰值波長)，在波長λ0的位置處形成有第五級反射帶，并且用該第五級反射帶修平增益光譜。由此可能使折射率差Δn大于第四實施例中的折射率差(例如將Δn設為0.04)。另外，可使絕緣薄膜37和38的疊加量m小于第四實施例中的疊加量。由此，絕緣薄膜37和38的折射率的變化多于第四實施例中的變化，從而易于形成絕緣多層過濾片34。其結(jié)果為，能夠使制備絕緣多層過濾片34的時間短于第四實施例中的制備時間，從而進一步降低成本。
下面將參照附圖31A和31B描述根據(jù)第六實施例的增益均衡器31E。該增益均衡器31E僅僅在絕緣多層過濾片34的結(jié)構(gòu)上不同于第四實施例中的增益均衡器31C。
第六實施例的增益均衡器31E的負過濾片35按下列方式形成，即在波長λ0(λ0＝1546.5nm)的位置處形成有第七級反射帶(見圖31B)。增益均衡器31E用第七級反射帶修平圖1A中的增益光譜。
在選用第七級反射帶的情況下，波長λ0＝1546.5nm，設計波長λc為10825.5nm(1546.5nm×7)，絕緣多層過濾片34的第一和第二絕緣薄膜37和38的光感膜厚度為λc/4。
因為負過濾片35具有第四實施例如圖27C所示的反射帶，所以絕緣多層薄膜34的第一和第二絕緣薄膜37和38的折射率之間的折射率差Δn設為Δn＝0.06，第一和第二絕緣薄膜37和38的疊加量(重復數(shù)目)m設為21(見圖31A)。
根據(jù)第六實施例的增益均衡器31E具有下列優(yōu)點。
增益均衡器31E的負過濾片35按下列方式形成，即對應于圖1A中的一個增益光譜的增益峰值(峰值波長)，在波長λ0的位置處形成有第七級反射帶。并且用該第七級反射帶修平增益光譜。由此可能使折射率差Δn大于第四實施例中的折射率差(例如將Δn設為0.06)。另外，可使絕緣薄膜37和38的疊加量m小于第五實施例中的疊加量。由此，絕緣薄膜37和38的折射率的變化多于第五實施例中的變化，從而易于形成絕緣多層過濾片34。其結(jié)果為，能夠使制備絕緣多層過濾片34的時間短于第五實施例中的制備時間，從而進一步降低生產(chǎn)成本。[對照例5]下面參照附圖32A和32B描述根據(jù)對照例5的增益均衡器。該增益均衡器采用第一級反射帶。負過濾片35對照第四實施例如圖27C所示具有反射帶。
對照例5的負過濾片35按下列方式形成，即在波長λ0(λ0＝1546.5nm)的位置處形成有第一級反射帶。在選用第一級反射帶的情況下，波長λ0＝1546.5nm，設計波長λc為1546.5nm，絕緣多層過濾片34的第一和第二絕緣薄膜37和38的光感膜厚度為λc/4。
第一和第二絕緣薄膜37和38的折射率之間的折射率差Δn設為Δn＝0.007，第一和第二絕緣薄膜37和38的疊加量m設為170(見圖32A)。
與對照例5比較，可以理解以下內(nèi)容根據(jù)第四至六實施例，采用高級反射帶能夠使折射率Δn大大高于對照例5中的折射率，并且能夠使疊加量m明顯減少。
本領域所屬普通技術(shù)人員應該理解，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思或范圍的情況下，本發(fā)明可以其它具體形式表達。尤其是，應該能夠理解本發(fā)明可以下述形式表達。
在每個實施例中，絕緣多層過濾片34的結(jié)構(gòu)可改為“L(HL)m”、“(HL)mH”或“(LH)m”。在這里，“L(HL)m”表示絕緣多層過濾片34，它包括形成在透明基體33的平表面32上的單個第二絕緣薄膜38，并且m組雙層薄膜(HL)疊加在單個第二絕緣薄膜38上?！?HL)mH”表示絕緣多層過濾片34，它包括疊加的m組雙層薄膜(HL)，并且在m組雙層薄膜(HL)上形成有單個第一絕緣薄膜37?！?LH)m”表示絕緣多層過濾片34，它包括疊加的m組雙層薄膜(LH)，并且在每個雙層薄膜(LH)的透明基體33側(cè)形成有第二絕緣薄膜38。
在每個實施例中，透明基體33可以是具有平表面可透光的透鏡，或者是具有平端面的光學波導元件。如圖8或9所示，透明基體33可以是折射率漸變棒狀透鏡或折射率漸變平面狀微透鏡或類似元件。透明基體也可以是在玻璃基片中形成有多個槽的波導的光學波導元件。
在第一個實施例中，透明基體33只能透過波長1550nm的光。例如，透明基體33可以是透明樹脂基片，具有扁平面可透光的圓柱形透鏡(例如漸變折射率棒狀透鏡)或者是光學部件，如波導管。
在第一至第三實施例中，絕緣多層過濾片按下列方式形成，即其折射率在薄膜厚度方向上連續(xù)變化。例如，絕緣多層過濾片按下列方式形成，即絕緣多層過濾片的折射率在薄膜厚度方向上正弦變化。在這種情況下，根據(jù)射線光學理論，正弦特性的振幅最好設為Δn，而正弦波長設為(λ/4)×2。
在第一增益均衡器的制造方法中，與氧起反應的鈮(Nb)或鉭(Ta)成為高折射率的材料，可被用作對陰極材料。
在第一增益均衡器的制造方法中，將不同對陰極材料粘在陰極45和46上。所用的對陰極材料為高折射率材料氧化鈦(TiO2；第一金屬氧化物)和低折射率材料氧化硅(SiO2；第二金屬氧化物)。在這種情況下，加在陰極45和46的噴鍍能量得到調(diào)整，并且具有所需折射率的第一和第二絕緣薄膜37和38通過非反應噴鍍而可選擇疊加。在非反應噴鍍方案中，適于用離子束噴鍍，或用RF(高頻)噴鍍。
在第二增益均衡器的制造方法中，加在陰極45的噴鍍能量(此處附加Ti)可以在第一絕緣薄膜37(H)的沉積時間與第二絕緣薄膜38(L)的沉積時間之間變化。在這種情況下，將較多劑量的高折射率材料的氧化鈦(TiOx)混合在第一絕緣薄膜37中，該絕緣薄膜主要由低折射率材料的氧化硅(SiOy)組成。將較少劑量的氧化鈦混合在第二絕緣薄膜38中，該絕緣薄膜主要由氧化硅組成。
在第一和第二增益均衡器的制造方法中，可通過其它物理汽相淀積(PVD)或化學汽相淀積而形成絕緣多層過濾片。
在第三增益均衡器的制造方法中，對陰極材料不僅僅限于金屬硅(Si)。
在第三增益均衡器的制造方法中，當?shù)谝缓偷诙^緣薄膜37和38疊加時，可使用相同類型的反應氣體，但是加在第一和第二絕緣薄膜37和38上的反應氣體的劑量彼此不同。在這種情況下，通過充分設定加入氣體的量，而得到具有所需折射率差Δn的第一和第二絕緣薄膜37和38。通過充分設定加入氣體的量，可在預定范圍內(nèi)改變折射率差Δn。
在第四至第六實施例中，除波長λ0＝1546.5nm的位置外，可以形成第三級、第五級或第七級反射帶。
在第四至第六實施例中，在波長λ0＝1546.5nm的位置處，除了形成的第三級、第五級或第七級反射帶外，還可形成高級(高于7的奇數(shù)級別)反射帶。
根據(jù)第四至第六實施例的增益均衡器31C、31D和31E適用于圖8所示的配備瞄準儀的增益均衡器。
在第四至第六實施例中，根據(jù)所需的高級反射帶，可隨意更改折射率差Δn和疊加量m。
在第四至第六實施例中，可通過采用如例9中做出的變跡圖解，形成絕緣多層過濾片。
在第四至第六實施例中，象圖5所示的增益均衡器31B一樣，該增益均衡器具有多組疊加的負過濾片(圖5中有三組)。在這種情況下，單個負過濾片以下列方式形成后，即在EDFA的增益光譜中，對應于不同增益峰值(峰值波長)的位置形成有高級反射帶。例如，當綜合了三組負過濾片的耗損光譜時，如圖1A所示的具有三組增益峰值的EDFA的增益光譜通過比增益均衡器31B結(jié)構(gòu)更簡單的結(jié)構(gòu)進行補償。
本例和實施例僅為示例，而不起限制作用，本發(fā)明也不僅僅限于這里所提到的細節(jié)，在附加的權(quán)利要求的范圍和內(nèi)容之內(nèi)可以修改。
權(quán)利要求
1.一種增益均衡器，該增益均衡器用于對放大多路光學信號的光學放大器的增益光譜進行修平，所述的光學信號具有帶一組多路傳輸?shù)牟煌ㄩL的光學信號，所述增益光譜具有增益峰值，該增益峰值具有峰值波長，增益均衡器的特性在于負過濾片(35)包括具有第一表面(32)和絕緣多層過濾片(34)的透明基體(33)，其中絕緣多層過濾片具有形成在第一表面上的第一絕緣薄膜(37、38)和形成在第一絕緣薄膜上的第二絕緣薄膜(38、37)，其中第一絕緣薄膜和第二絕緣薄膜都具有折射率，同時其中第一絕緣薄膜折射率和第二絕緣薄膜折射率之間的差值相對較小，于是負過濾片具有反射包括增益光譜峰值波長在內(nèi)的預定波長帶光學信號的反射特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增益均衡器，特性還在于，透明入射介質(zhì)(36)與絕緣多層過濾片結(jié)合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的增益均衡器，其特性還在于，透明基體包括與第一表面相對的第二表面(32a)，該透明入射介質(zhì)包括與結(jié)合到絕緣多層過濾片一側(cè)相對的外表面(36a)，以及增益均衡器還包括兩個抗反射膜(40、41)，這兩個膜分別形成在透明基體的第二表面和透明入射介質(zhì)的外表面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增益均衡器，其特性在于，所述增益峰值是一組增益峰值之一，每個峰值具有峰值波長，負過濾片是一組依次結(jié)合的負過濾片之一，以及該組負過濾片中每一個均反射預定波長帶的光學信號，該預定波長帶包括一個增益峰值的峰值波長。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的增益均衡器，其特性在于，在該組負過濾片中的負過濾片的透明基體包括與第一表面相對的第二表面(32a)，以及增益均衡器還包括與絕緣多層過濾片結(jié)合并包括外表面(36a)的透明入射介質(zhì)(36)；以及分別形成在透明基體的第二表面和透明入射介質(zhì)的外表面上的兩個抗反射膜(40、41)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增益均衡器，其特性在于，絕緣多層過濾片包括一組可選擇地疊加在透明基體第一表面上的第一絕緣薄膜和一組第二絕緣薄膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增益均衡器，其特性在于，第一絕緣薄膜和第二絕緣薄膜之間折射率的差值處于0.003到0.04之間的范圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增益均衡器，其特性在于，第一絕緣薄膜的折射率等于或小于透明基體折射率的1.2倍，以及第二絕緣薄膜的折射率等于或大于透明基體折射率的0.8倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增益均衡器，其特性在于，第一絕緣薄膜的折射率等于或小于透明基體折射率的1.1倍，以及第二絕緣薄膜的折射率等于或大于透明基體折射率的0.9倍。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的增益均衡器，其特性在于，透明入射介質(zhì)的折射率是透明基體折射率的0.8到1.2倍。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的增益均衡器，其特性在于，透明入射介質(zhì)的折射率是透明基體折射率的0.9到1.1倍。
12.一種與第一和第二單模光纖連接并帶有增益均衡器(61)的準直儀，用于對放大多路光學信號的光學放大器增益光譜進行修平，其中該多路光學信號具有帶一組多路傳輸不同波長的光學信號，該增益光譜具有增益峰值，增益峰值具有峰值波長，該增益均衡器的特性在于負過濾片(59)包括入射側(cè)準直儀透鏡(54)和絕緣多層過濾片(56)，該透鏡用于把從第一單模光纖輸出的光轉(zhuǎn)換成平行光，而該過濾片形成在入射側(cè)準直儀透鏡的表面上，接收側(cè)準直儀透鏡(55)與絕緣多層過濾片表面結(jié)合，用于將平行光引入到第二單模光纖上，絕緣多層過濾片包括形成在入射側(cè)準直儀透鏡表面上的第一絕緣薄膜(37、38)和形成在第一絕緣薄膜上的第二絕緣薄膜(38、37)，其中第一絕緣薄膜和第二絕緣薄膜都具有折射率，同時其中第一絕緣薄膜折射率和第二絕緣薄膜折射率之間的差值相對較小，于是絕緣多層過濾片具有反射包括增益光譜峰值波長在內(nèi)的預定波長帶光學信號的反射特性。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的準直儀，其特性在于，所述增益峰值是一組增益峰值之一，每個峰值具有峰值波長，負過濾片是一組依次結(jié)合的負過濾片之一，以及該組負過濾片中每一個均反射預定波長帶的光學信號，該預定波長帶包括一個增益峰值的峰值波長。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的準直儀，其特性在于，每個入射側(cè)和接收側(cè)準直儀透鏡為漸變折射率棒狀透鏡。
15.一種制造增益均衡器的方法，該方法的特性在于，包括步驟為制備透明基體(33)；借助于物理汽相淀積方法，通過把第一金屬材料沉積在透明基體上而形成第一絕緣薄膜(37、38)；借助于物理汽相淀積方法，通過把第二金屬材料沉積在第一絕緣薄膜表面上而形成第二絕緣薄膜(38、37)，其中第二金屬材料具有與第一金屬材料組分略微不同的成分；以及通過在透明基體表面上可選擇地沉積一組第一絕緣薄膜和一組第二絕緣薄膜而形成絕緣多層過濾片(34)。
16.一種制造增益均衡器的方法，該方法的特性在于，包括的步驟為制備透明基體(33)；借助于化學汽相淀積方法，通過把第一金屬材料沉積在透明基體表面上而形成第一絕緣薄膜(37、38)；借助于化學汽相淀積方法，通過把第二金屬材料沉積在第一絕緣薄膜表面上而形成第二絕緣薄膜(38、37)，其中第二金屬材料具有與第一金屬材料成分略微不同的成分；以及通過在透明基體表面上可選擇地沉積一組第一絕緣薄膜和一組第二絕緣薄膜而形成絕緣多層過濾片(34)。
17.一種制造增益均衡器的方法，該方法的特性在于，包括的步驟為制備透明基體(33)；在透明基體上布置至少一個電極；通過借助于噴鍍方法，在至少一個電極上供應能量，從而把至少一種第一金屬材料沉積在透明基體的表面上，從而形成第一絕緣薄膜(37、38)；通過借助于噴鍍方法，在至少一個電極上供應能量，從而把至少一種第二金屬材料沉積在第一絕緣薄膜的表面上，從而形成第二絕緣薄膜(38、37)；以及其中第一和第二絕緣薄膜具有彼此不同的折射率。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特性在于，構(gòu)成兩個電極(45、46)中的至少一個電極以這樣方式使兩個電極彼此靠近，即其中在兩個電極上固定有兩種金屬對陰極，且其中施加到兩個電極中其中一個上的能量與在形成第一和第二絕緣薄膜步驟中的相同，以及施加到兩個電極其中另一個上的能量在形成第一和第二絕緣薄膜步驟之間是不同的。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特性在于，兩種不同金屬對陰極是具有較高折射率的第一金屬氧化物和具有較低折射率的第二金屬氧化物，以及通過非反應噴鍍，把第一和第二金屬氧化物沉積在透明基體表面上而形成第一和第二絕緣薄膜。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特性在于，在形成第一和第二絕緣薄膜中采用的噴鍍方法中，在反應氣體存在情況下采用了一種對陰極，其中在噴鍍中的反應氣體種類在形成第一和第二絕緣薄膜步驟中是不同的。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特性在于，形成第一和第二絕緣薄膜的步驟采用一種對陰極和一種反應氣體，其中反應氣體的量在形成第一和第二絕緣薄膜步驟中是不同的。
22.一種增益均衡器，該增益均衡器用于對放大多路光學信號的光學放大器的增益光譜進行修平，所述的多路光學信號具有帶一組多路傳輸?shù)牟煌ㄩL的光學信號，所述增益光譜具有增益峰值，該增益峰值具有峰值波長λ0，增益均衡器的特性在于負過濾片(35)包括第一透明基體(33)和絕緣多層過濾片(34)，其中絕緣多層過濾片具有形成在第一透明基體表面上的第一絕緣薄膜(37、38)和形成在第一絕緣薄膜上的第二絕緣薄膜(38、37)，其中第一絕緣薄膜和第二絕緣薄膜都具有折射率，第一絕緣薄膜折射率和第二絕緣薄膜折射率是不同的，以及其中負過濾片反射具有在高級反射帶具有增益光譜峰值波長λ0的光學信號。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的增益均衡器，其特性在于，當高級反射帶的級別為n(n為不包括1在內(nèi)的奇數(shù))時，第一和第二絕緣薄膜具有nλ0/4的光學膜厚度。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的增益均衡器，其特性在于，高級反射帶屬于第三級，第一和第二絕緣薄膜具有3λ0/4的光學膜厚度。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的增益均衡器，其特性在于，高級反射帶屬于第五級，第一和第二絕緣薄膜具有5λ0/4的光學膜厚度。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的增益均衡器，其特性在于，高級反射帶屬于第七級，第一和第二絕緣薄膜具有7λ0/4的光學膜厚度。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的增益均衡器，其特性還在于，第二透明基體(36A)與第一透明基體形成的材料相同，并以朝向第一透明基體的方式與絕緣多層過濾片結(jié)合。
28.根據(jù)權(quán)利要求22所述的增益均衡器，其特性在于，增益峰值是增益峰值組中之一，每個峰值具有峰值波長λ0，負過濾片是一組依次結(jié)合的負過濾片中之一，以及該組負過濾片中的每一個均反射光學信號，該光學信號在高級反射帶中一個增益峰值中具有峰值波長。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的增益均衡器，其特性在于，當每個高級反射帶的級數(shù)是n(n為不包括1在內(nèi)的奇數(shù))時，第一和第二絕緣薄膜具有nλ0/4的光學膜厚度。
30.根據(jù)權(quán)利要求22所述的增益均衡器，其特性在于，第一絕緣薄膜折射率和第二絕緣薄膜折射率之間的差值相對較小。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的增益均衡器，其特性在于，當每個高級反射帶的級數(shù)是n(n為不包括1的奇數(shù))時，第一和第二絕緣薄膜具有nλ0/4的光學膜厚度。
32.根據(jù)權(quán)利要求22所述的增益均衡器，其特性在于，絕緣多層過濾片包括可選擇地疊加在第一透明基體表面上的一組第一絕緣薄膜和一組第二絕緣薄膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種增益均衡器,通過減少隨著溫度變化的中心波長中的偏差,該增益均衡器可充分地對光學放大器的增益光譜進行修平,從而促進了再生產(chǎn)性和大規(guī)模生產(chǎn)。該增益均衡器包括負過濾片(35)。該負過濾片包括具有第一表面(32)和絕緣多層過濾片(34)的透明基體(33),其中絕緣多層過濾片(34)具有形成在第一表面上的第一絕緣薄膜(37、38)和形成在第一絕緣薄膜上的第二絕緣薄膜(38、37)。第一絕緣薄膜的折射率和第二絕緣薄膜的折射率差值相對較小,于是負過濾片具有用于反射預定波長的光學信號的反射特性,其中預定波長包括增益光譜的峰值波長。
文檔編號H01S3/067GK1383028SQ02118049
公開日2002年12月4日 申請日期2002年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月20日
發(fā)明者森健次, 安崎利明, 豊島隆之, 新井大介 申請人:日本板硝子株式會社