專利名稱:體式(bulk)光干涉儀的制作方法
相關專利申請的相互參考這是本發明的第一次申請。
交叉復用器具有各種不同的形式,如雙折射晶體交叉復用器,此交叉復用器在2001年10月9日發表的美國第6,301,046號專利中得以說明,該專利由考仇·泰(Kuochou Tai)等人所著;又如由查爾斯·享利(Charles Henry)所著的、美國1997年1月21日發表的第5,596,661號專利中公開的集成晶格交叉復用器;再如由本杰明·丁格爾(BenjaminDingel)等人所著,發表于2001年10月16日的美國第6,304,689號專利,和由雷札·帕亞姆(Reza Paiam)所著、發表于2001年6月26日的美國第6,252,716號專利,以及由丁蒙·曹(Simon Cao)所著、發表于2001年1月2日的美國第6,169,828號專利的邁克爾遜G-T(MichelsonGires-Tournois)干涉儀(MGTI)。以偏振為基礎并使用一個分割鏡環形共振器的一種交叉復用器被甘·周(Gan Zhou)等人所發明,此發明專利作為美國第6,243,200號專利發表于2001年6月5日。
本發明的一個目的是克服現有技術的不足,并提供一種簡單的體式光交叉復用器,這種交叉復用器具有數量較少、制造成本低并且還能提供可靠和穩定的性能的部件。
本發明的另一個方面涉及馬赫-曾德爾干涉儀,其中包括
光束分離器,用來將輸入光束分離成第一和第二子光束,并且分別沿干涉儀的第一干涉臂和第二干涉臂定向第一和第二子光束;位于干涉儀第一干涉臂內、具有影響第一子光束的相位響應的第一共振延遲的第一環形共振器;位于干涉儀第二干涉臂內、具有影響第二子光束的相位響應的第二共振延遲的第二環形共振器;用來干涉第一和第二子光束以形成第一和第二輸出光束的光束混合器/分離器。
典型的輸入光束20是密集波分復用(DWDM)信號,該信號包括許多波長信道,光束20通過第一端口11被發射,并被具有第一光束分割涂層層23a形式的光束分割器分割成第一子光束21和第二子光束22,其中分割涂層層23a被涂在第一玻璃(或其它透明物)基片一側的一部分上。第一光束分割涂層23a最好將輸入光束20一分為二,也就是反射率范圍在42%到50%間,理想的反射率為50%。第一子光束21通過第一個基片24直到與放置在第一基片24的對邊的一部分反射表面26相交為止。第一部分反射表面26的反射率最好在42%到50%間。第一子光束21的一部分通過第一環形共振器27,此共振器包括一個鏡子31和另一個鏡子32。經過第一諧振腔的延遲距離之后,光從第一環形諧振腔27出來,和從第一部分反射膜層26反射的光混合,形成第一子光束33。再混合的子光束33被直接導入第一基片24。
第二子光束22通過第二玻璃(或其它透明物)基片34時被第一光束分割涂層23a反射,以便與第二部分反射表面交會。第二部分反射表面36的反射率最好在2.4%到5.2%間。第二子光束22的一部分通過包括第一個鏡子41和第二個鏡子42的第二環形共振器37。經過第二環形延遲距離后的光從第二環形共振器37出射,并和被第二部分反射表面36反射的光混合,射向第一基片24,這樣就形成了第二再混合子光束38。第二再混合子光束38在第二光束分割層23b上與第一再混合子光束33發生干涉,形成一部分的光,即第二端口12輸出的第一輸出光束以及剩余的光,即第三端口13輸出的第二輸出光束。第二光束分割層23b的反射率范圍最好也在43%到50%之間,理想的反射率為50%。為了使生產簡單,第一和第二光束分割涂層23a和23b可以有相同的反射率50%,并且被同時涂上。
從第一分割涂層23a到第一部分反射表面26再回到第二分割涂層23b的光路被稱為馬赫-曾德爾干涉儀的第一光路。從第一分割涂層23a到第二部分反射表面26再回到第二分割涂層23b的光路被稱為馬赫-曾德爾干涉儀的第二光路。為了引起干涉,第一光路與第二光路的長度不同。這種長度差被稱作光路長度差。當作為交叉復用器使用時,最好是帶有部分反射表面的光路即第二光路比其它光路都短,并且該部分反射表面的反射率較低,再者第一光路與第二光路的長度差值是第一共振器延遲距離的一半,假定第一和第二共振器的延遲距離相等。在用作交叉復用器時,一組波長信道,例如偶數的國際電信聯盟(ITU)信道被端口12輸出,而另一組波長信道例如奇數ITU信道被端口13輸出。
圖2是根據此發明的一個實施例的示意圖,其中使用了最少量的基片材料。新的第一和第二基片124和134分別比
圖1中其對應部分24和34薄得多。因此,需要有第三基片144支持第一部分反射涂層26?;?24也可以被分成兩片獨立的基片,每一片都有光束分割層23a和23b中的一層。
圖3a和3b是取代第一和第二環形共振器27和37的另兩個環形共振器的示例圖。環形共振器137(圖3a)包括第二基片34,第二部分反射涂層36和三個反射表面141,142,143。本領域技術人員理解,可以使用任何數量的反射表面。圖3b是帶有一個楔角形調節片150的第二環形共振器37。折射系數不同于空氣的調節片150可以用來小幅度調節其中一個環形共振器的光路距離以適當匹配兩個環形共振器。精確調節楔形調節片150會產生或多或少通過其自身的光束,從而加長或減短環形共振器的光路長度。
圖4和圖5圖解了根據本發明的交叉復用器理論上的傳輸光譜響應。實線表示偶數ITU波長信道,而虛線則表示奇數ITU波長信道。具有-0.5dB損耗的通帶的帶寬占交叉復用器自由光譜范圍(FSR)的85%以上,具有-25dB損耗的截帶的帶寬超過了交叉復用器FSR的75%。兩條響應曲線的不同是由于第一和第二部分反射表面26和36不同的反射率引起的。為了得到如圖4所示的曲線圖,第一和第二光束分割涂層層23a和23b的反射率應分別為50%和48.3%,而第一和第二部分反射涂層層26和36的反射率則分別為44.8%和3.4%。為了獲得如圖5所示的曲線圖,第一和第二光束分割涂層層23a和23b的反射率都應為50%,而第一和第二部分反射涂層層26和36的反射率則分別42.2%和3.3%。
圖6所示的曲線圖說明了根據本發明的交叉復用器的奇數ITU波長信道的相位差。在相當于光交叉復用器的FSR的連續波長信道上,相位差在0和±π之間交替。圖中具有0相位差的水平曲線段代表相長干涉部分,即平頭(flattop)通帶,而具有±π相位差的水平曲線段則代表相消干涉部分,即截帶。
根據此發明的設備也能夠用來解交叉復用兩組互補的波長信道。兩束輸入光束中的每一束包括其中的一組互補的波長信道,這兩束光束分別被輸入第二和第三端口12和13(或第一和第四端口11和14),并被導入光束分割器,這兩束光在分割器中發生干涉并且被分割成兩條子光束。每條子光束到達環形共振器27或37中的一個,并形成兩條再混合子光束,這兩條再混合子光束在光束分割器中又被混合起來,并且從第一或第四端口11或14輸出(或者從第二或第三端口12或13輸出)。
權利要求
1.一種光學干涉儀器件,包括用來發射輸入光束的第一輸入端口;用來將輸入光束分成分別經過第一和第二條光路的第一及第二子光束的第一光束分離器;位于第一光路的第一環形共振器,此共振器包括至少兩個基本屬于全反射的表面和第一部分反射面,第一部分反射面將第一子光束的一部分射入第一環形共振器,并且將其余的第一子光束反射掉,這樣,來自第一環形共振器的經過第一共振延遲的光與剩余的第一子光束混合,形成第一再混合子光束;位于第二光路的第二環形共振器,此共振器包括至少兩個基本屬于全反射的表面和第二部分反射面,第二部分反射面將第二子光束一部分射入第二環形共振器,并且將其余的第二子光束反射掉,這樣,來自第二環形共振器的經過第二共振延遲的光與剩余的第二子光束混合,形成第二再混合子光束;用來接收第一和第二再混合子光束的第二光束分離器,其中第一和第二再混合子光束產生干涉和第一和第二輸出光束;用來輸出第一輸出光束的第一輸出端口;及用來輸出第二輸出光束的第二輸出端口。
2.根據權利要求1所述的器件,其中第一光束分離器包括涂在基本上透明的基片的一個表面上的第一光束分割涂層,該分割涂層的反射率范圍在約43%到約50%之間。
3.根據權利要求2所述的器件,其中第二光束分離器包括涂在與第一光束分割涂層相鄰的基本上透明的基片的一個表面上的第二分割涂層,該分割涂層的反射率范圍在約43%到約50%之間。
4.根據權利要求3所述的器件,其中第一部分反射涂層被涂在基本上透明的基片的另一表面上。
5.根據權利要求1所述的器件,其中第一光路長度是指從第一光束分離器到第一環形共振器,再回到第二光束分離器的距離;第二光路長度是指從第一光束分離器到第二環形共振器,再回到第二光束分離器的距離;其中第一共振延遲與第二共振延遲相等;第一光路長度比第二光路長度多出相當于第一共振延遲的一半的距離。
6.根據權利要求5所述的器件,其中第一部分反射涂層的反射率在42%左右到50%左右之間。
7.根據權利要求6所述的器件,其中第二部分反射涂層的反射率在2.4%左右到5.2%左右之間。
8.根據權利要求1所述的器件,其中第一環形共振器還包括用來調節光路長度的調節片。
9.根據權利要求7所述的器件,其中輸入光束包括多個波分復用信道;第一輸出光束包括所述多個信道的第一組信道,第二輸出光束包括所述多個信道的第二組信道。
10.根據權利要求9所述的器件,其中第一組信道包括一個或多個奇數ITU信道;第二組信道包括一個或多個偶數ITU信道。
11.一種馬赫-曾德爾干涉儀,包括光束分離器,用來將一束輸入光束分離成第一和第二子光束,并且分別沿干涉儀的第一干涉臂和第二干涉臂定向第一和第二子光束;位于干涉儀第一干涉臂內、具有影響第一子光束的相位響應的第一共振延遲的第一環形共振器;位于干涉儀第二干涉臂內、具有影響第二子光束的相位響應的第二共振延遲的第二環形共振器;用來干涉第一和第二子光束以形成第一和第二輸出光束的光束混合器/分離器。
12.根據權利要求11所述的器件,其中第一環形共振器還包括用來調節光路長度的調節片。
13.根據權利要求11所述的器件,其中第一共振延遲與第二共振延遲基本上相等,并且第一干涉臂的長度比第二干涉臂的長度多出相當于第一共振延遲一半的距離。
14.根據權利要求13所述的器件,其中輸入光束包括多個波分復用信道,第一輸出光束包括所述多個信道的第一組信道,第二輸出光束包括所述多個信道的第二組信道。
15.根據權利要求13所述的器件,其中第一組信道包括一個或多個奇數ITU信道,第二組信道包括一個或多個偶數ITU信道。
全文摘要
本發明涉及一種基于馬赫-曾德爾干涉儀的光交叉復用器,這種交叉復用器可以在波分復用(WDM)和密集波分復用(DWDM)光網絡中用作光信道的交叉復用器。光信道交叉復用器/解交叉復用器混合WDM和DWDM信道組以便通過網絡傳輸,并且/或者將WDM和DWDM信號分離成具有更利于今后的解復用的信道間隔的信道組。根據此發明的交叉復用器在其兩臂各運用一個環形共振器作為移相器,從而為平頭波長響應提供寬的通帶和截帶。
文檔編號G02B6/27GK1464317SQ02123139
公開日2003年12月31日 申請日期2002年6月19日 優先權日2002年6月19日
發明者曾和平, 梁豐, 吳立, 凌紀武 申請人:Jds尤尼費斯公司