專利名稱：色散補償器及其色散補償系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及光纖通信技術領域，尤其涉及一種對光纖中傳輸的光信號進行色散補償的色散補償器及其色散補償系統。
背景技術：
隨著光纖通信系統向寬帶、大容量方向的發展，目前干線光纖通信中應用最廣泛的密集波分復用(Dense Wavelength Division Multiplexing, DWDM)技術，因其特有的巨大的容量而受到越來越廣泛的關注，并得到了長足的發展。但是，隨著光信號傳輸速率及容量的提高，光纖通信系統的色散容限急劇降低，同時新型的低損耗傳輸光纖和光放大器的應用，也使得光纖通信系統從傳統的損耗限制系統轉變為色散限制系統。色散是由于不同波長的光信號在光纖中傳輸時，因群速度不同產生不同的時間延遲引起的一種物理效應。色散現象嚴重影響光信號傳播速率及容量的提高。目前，為了解決色散現象一般采用如下兩種色散補償技術一種是采用色散補償光纖技術，其是采用色散補償光纖(DCF，Dispersion Compensation Fiber)制成圈插入到光纖線路中，該色散補償光纖的色散帶負號，與線路光纖符號相反，但是其消耗光功率、且體積大、無法補償色散斜率，已無法滿足當今光纖通信系統的需要；另一種是采用線性啁啾光纖光柵技術(CFBG)，線性啁啾光纖光柵雖可補償色散斜率，但是其只能對單一的波長進行補償，且色散的調諧難度大、造價高。
發明內容
本發明提供一種結構簡單、小巧、對光信號進行色散補償的色散補償器及其色散補償系統，以解決現有技術中存在的缺陷。本發明提供一種色散補償器，包括一前一后設置的光學準直器和干涉腔，所述光學準直器包括同軸設置的光纖插芯和柱狀透鏡，所述柱狀透鏡位于所述光纖插芯和所述干涉腔之間，所述光纖插芯內設置有相互平行的光纖，所述光纖插芯與所述柱狀透鏡相對的端面為一對相互平行的平面，所述干涉腔上具有相互平行的前反射面和后反射面，所述柱狀透鏡的主光軸穿過且垂直于所述前反射面。本發明還提供一種色散補償系統，包括多個上述色散補償器，各所述色補償器依次通過光纖進行串聯。本發明提供的色散補償器結構簡單、小巧，光信號從信號輸入的光纖入射至柱狀透鏡，經柱狀透鏡折射(目的在于實現聚光的作用)后再射至干涉腔，在干涉腔前、后反射面的反射作用下，光信號再射向柱狀透鏡并最終入射至光信號輸出的光纖，光信號經上述折射、反射后實現了色散補償，進而提高了光信號傳播速率及容量。
附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實-起用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中圖1為本發明色散補償器實施例1的立體結構示意2為本發明色散補償器實施例1的全剖結構示意3為本發明色散補償器實施例2的全剖結構示意4為包括光纖插芯和第二直管的組件結構示意圖； 圖5為包括第四直管和干涉腔的組件結構示意圖； 圖6為包括第三直管和柱狀透鏡的組件結構示意圖； 圖7為包括圓柱和干涉腔的組件結構示意圖； 圖8為設置有加熱器和溫度傳感器的干涉腔部位的立體結構示意圖； 圖9為設置有加熱器和溫度傳感器的圓柱部位的立體結構示意圖； 圖10為本發明色散補償系統實施例的結構示意圖； 圖11為本發明色散補償器在常溫下的色散圖12為本發明色散補償系統實施例使用時改變溫度得到的不同色散量的色散附圖標記
10-色散補償器；20-光學準直器；21-多光纖插芯；
22-柱狀透鏡；211-光纖；212-玻璃插芯；
2123-光出射端面；223-接收端面；225--透鏡透射端面；
30-干涉腔；301-前反射面；302-后反射面；
31-加熱單元；311-加熱器；312-溫度傳感器；
28-間隙；40-第一直管；41-第二直管；
42-第三直管；43-第四直管；401,431,441-前端面
415、432、442_后 51、52、531、532_44_圓柱。
端面；組件；
具體實施例方式為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。如圖1、2所示，本發明色散補償器10的實施例1，包括一前一后設置的光學準直器 20和干涉腔30 (本文中光信號進入該色散補償器10的一側為為前，而另一側為后)。其中，光學準直器20包括多光纖插芯21和柱狀透鏡22。多光纖插芯21與柱狀透鏡22同軸設置。多光纖插芯21包括玻璃插芯212，玻璃插芯212上沿其中心軸設置有通孔，在該通孔內固定了兩條光纖211，這兩條光纖211相互平行。其中，一條光纖211為光信號輸入光纖，另一條光纖211為光信號輸出光纖。玻璃插芯212與柱狀透鏡22相對的端面是一對相對于柱狀透鏡22主光軸傾斜的斜面，且兩斜面相互平行，這里采用一對相互平行的斜面可以降低端面的回波損耗，減少反射光對光信號的干擾。位于玻璃插芯212上的所述斜面為光出射端面2123，上述光纖211 —端的端部與光出射端面2123平齊，位于柱狀透鏡22上的所述斜面為接收端面223，在光出射端面2123與接收端面223之間設置了微小的間隙觀，設置此間隙28用來隔開光出射端面2123與接收端面223，保證光的正常傳播。柱狀透鏡22的另一端為透鏡透射端面225，該透鏡透射端面225為球面透鏡的表面，即此時柱狀透鏡22為球面透鏡。當然，透鏡透射端面225也可以為平面，則此時柱狀透鏡采用自準
直透鏡。在玻璃插芯212的外側套裝一個第二直管41，第二直管41為玻璃管，且其后端面 415為連接面。在柱狀透鏡22的外側套裝一個第三直管42，第三直管42為玻璃管。在第三直管42的外側套裝一個第一直管40，第一直管40為玻璃管，且其前端面401同樣為連接面。在第二直管41的連接面與第一直管40的連接面之間涂抹粘結劑來將第一直管40與第二直管41固定連接在一起。在第一直管40內還固定安裝了一個第四直管43，第四直管43為玻璃管，第四直管43位于柱狀透鏡22的后方，第四直管43的前端面431與透鏡透射端面225相對設置。 所述的干涉腔30固定安裝在第四直管43的后端面上。干涉腔30具有相互平行的前反射面301和后反射面302，且柱狀透鏡22的主光軸經過前反射面301和后反射面302，并與前反射面301和后反射面302垂直，前反射面301的反射來自介電薄膜技術或干涉腔30基質的菲涅爾反射。在前反射面301上鍍有部分反射膜，部分反射膜的反射率在10% 60%之間；后反射面302上鍍有全反射膜，設置部分反射膜和全反射膜實現了對色散斜率的補償。 該色散補償器10在常溫下的色散隨波長變化的曲線如圖11所示，由圖可見，該色散補償器 10的峰值色散可達^Ops/nm。在干涉腔30的后端面上粘接了加熱單元31，加熱單元31包括一個加熱器311和溫度傳感器312，加熱器311為加熱電阻，溫度傳感器312為熱敏電阻。干涉腔30由硅材質(包括單不限于硅、半導體材料、晶體)制得，加熱器311用于給干涉腔30加熱，溫度傳感器312用來感測干涉腔30的溫度。隨著干涉腔30溫度的改變其硅材質的折射率也相應的變化，折射率變化引起干涉腔30的光學厚度發生變化，而群時延的中心頻率已隨之變化，從而在某個頻率上就可以得到不同的色散值，繼而達到調節色散的目的。該色散補償器在組裝時，首先，將第三直管42的內壁涂上一層膠，然后將柱狀透鏡22插入到第三直管42內，通過上述的膠將第三直管42與柱狀透鏡22固定為圖6所示的組件52 ；其次，將第四直管43的后端面432上涂上一層膠，將干涉腔30通過其前反射面 301粘接在第四直管43上以形成圖5所示的組件531，并把如圖8所示的由加熱器311和溫度傳感器312組成的加熱單元粘接在干涉腔30的后反射面上；然后，將第一直管40的內壁涂上一層膠，分別將組件52和組件531插入到第一直管40內，且保證柱狀透鏡22的透鏡透射端面225與前反射面的距離為上述球面透鏡的焦距，以使整體的連接損耗最小；最后， 將第二直管41的內壁上涂上一層膠，將固定有兩根平行光纖211的玻璃插芯212插入第二直管41，通過上述膠固定為圖4所示的組件51，隨后通過光學測試調整好玻璃插芯212的出射端面2123相對于柱狀透鏡的接收端面的角度和距離，并在第二直管41的后端面415 上涂膠將其粘接在第一玻璃管的前端面上，至此完成該色散補償器的組裝。如圖3所示，本發明色散補償器10另一實施例的全剖結構示意圖，其與上述實施例的區別在于，玻璃插芯212中固定連接了四根光纖211，此四根光纖211在玻璃插芯212 內相互平行，且在分布位置上呈菱形結構，該四根光纖中的一根為光信號輸入光纖，另一根為光信號輸出光纖，其與兩根光纖的端部連接在一起。在玻璃插芯212中設置多根光纖 211 (本實施例設置了四根，但不僅僅局限于設置四根)，則該色散補償器就變成了一個多端口設備，這樣可以獲得更高的色散量。在第一直管的后端塞裝了一個另見圖9所示的組件，該組件包括一個圓柱44，該圓柱44為玻璃圓柱，在圓柱44的前端面441上粘接干涉腔 30構成圖7所示的組件532，后端面442上粘接由加熱器311和溫度傳感器312組成的加熱單元31。在該實施例中，柱狀透鏡為自準直透鏡，即其透鏡透射端面225為平面。當然， 柱狀透鏡也可以采用上述實施例的球面透鏡。該實施例的色散補償器在組裝上與上述實施例相似，這里不再贅述。如圖10所示，本發明色散補償系統實施例的結構示意圖，包括多個上述任一實施例的色散補償器10，且多個色散補償器10通過光纖進行串聯以對光信號的色散進行補償， 通過改變各色散補償器10的干涉腔的溫度可以獲得如圖12所示的色散量為+500pS/nm 和-500ps/nm的色散圖。最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。
權利要求
1.一種色散補償器，其特征在于，包括一前一后設置的光學準直器和干涉腔，所述光學準直器包括同軸設置的光纖插芯和柱狀透鏡，所述柱狀透鏡位于所述光纖插芯和所述干涉腔之間，所述光纖插芯內設置有相互平行的光纖，所述光纖插芯與所述柱狀透鏡相對的端面為一對相互平行的平面，所述干涉腔上具有相互平行的前反射面和后反射面，所述柱狀透鏡的主光軸穿過且垂直于所述前反射面。
2.根據權利要求1所述的色散補償器，其特征在于，所述后反射面的后方固定設置有加熱器。
3.根據權利要求1所述的色散補償器，其特征在于，所述前反射面上設置有部分反射膜。
4.根據權利要求1所述的色散補償器，其特征在于，所述后反射面上設置有全反射膜。
5.根據權利要求1所述的色散補償器，其特征在于，所述光纖一端的端面與所述光纖插芯上的所述平面平齊。
6.根據權利要求2所述的色散補償器，其特征在于，所述后反射面的后方還固定設置有溫度傳感器。
7.根據權利要求6所述的色散補償器，其特征在于，所述柱狀透鏡的外側套裝有第一直管，所述光纖插芯的外側套裝有第二直管，所述第一直管與所述第二直管固定連接，所述第一直管內設置有第四直管，所述干涉腔固定于所述第四直管的后端面上，所述加熱器及所述溫度傳感器均固定設置于所述后反射面上。
8.根據權利要求6所述的色散補償器，其特征在于，所述柱狀透鏡的外側套裝有第一直管，所述光纖插芯的外側套裝有第二直管，所述第一直管與所述第二直管固定連接，所述第一直管內設置有圓柱，所述干涉腔固定于所述圓柱的前端面上，所述加熱器及所述溫度傳感器均固定設置于所述圓柱的后端面上。
9.根據權利要求1-8任一所述的色散補償器，其特征在于，兩所述平面為相對于所述柱狀透鏡主光軸傾斜的斜面。
10.根據權利要求9所述的色散補償器，其特征在于，兩所述斜面之間設置有間隙。
11.一種色散補償系統，其特征在于，包括多個如權利要求1-10任一所述的色散補償器，各所述色補償器依次通過光纖進行串聯。
全文摘要
本發明提供一種色散補償器及其色散補償系統，其中，色散補償器包括光學準直器和干涉腔，光學準直器包括同軸設置的光纖插芯和柱狀透鏡，柱狀透鏡位于所述光纖插芯和所述干涉腔之間，光纖插芯內設置有相互平行的光纖，光纖插芯與所述柱狀透鏡相對的端面為一對相互平行的平面，所述干涉腔上具有相互平行的前反射面和后反射面，柱狀透鏡的主光軸穿過且垂直于所述前反射面。本色散補償器結構簡單、小巧，光信號從信號輸入的光纖入射至柱狀透鏡，經柱狀透鏡折射后再射至干涉腔，在干涉腔前、后反射面的反射作用下，光信號再射向柱狀透鏡并最終入射至光信號輸出的光纖，光信號經上述折射反射后實現了色散補償。
文檔編號H04B10/18GK102324984SQ20111019847
公開日2012年1月18日 申請日期2011年7月15日 優先權日2011年7月15日
發明者秦偉 申請人:哈爾濱諾方光電科技有限公司