CN100514118C - 使用虚像相控阵列来产生色散的光学装置 - Google Patents

Abstract

VIPA发生器(240)产生从VIPA发生器(240)发出的光线，并且镜面(254)把光线反射回VIPA发生器(240)。

Description

使用虚像相控阵列来产生色散的光学装置

对相关申请的交叉引用

本申请要求1999年12月14日递交的美国专利申请09/461,277、2000年5月23日递交的美国专利申请09/576,541的优先权，其内容被包含于此以供参考。

本申请还要求2000年12月4日递交的美国专利申请“使用虚像相控阵列来产生色散的光学装置”的优先权，其发明人为Simon Cao和Masataka Shirasaki，申请号还未分配，律师文档号为21.1930cip2，其内容被包含于此以供参考。

本申请的主题内容涉及1997年2月7日递交的美国专利申请08/796,842；1996年7月24递交的美国专利申请08/685,362；以及1997年8月13日递交的美国专利申请08/910,251；其内容被包含于此以供参考。

发明背景

1.发明领域

本发明涉及产生色散的装置，其被用于补偿在光纤传输线路中累积的色散。更加具体来说本发明涉及一种方法，其使用虚像相控阵列来产生色散。

2.背景技术

图1为示出用于通过光纤传输信息的常规光纤通信系统的示意图。现在参见图1(A)，发送器30通过光纤34把脉冲32发送到接收器36。不幸的是，光纤34的色散，也被称为“波长色散”，降低系统的信号质量。更加具体来说，由于色散的结果，在光纤中的信号的传播速度取决于信号的波长。例如，当具有较长波长的脉冲(例如，具有表示“红”色脉冲的波长的脉冲)比具有较短波长的脉冲(例如，具有表示“蓝”色脉冲的波长的脉冲)的传输速度更快，该色散一般被称为“正常”色散。相反，当具有较短波长的脉冲(例如蓝色波长脉冲)比具有较长波长的脉冲(例如红色脉冲)的速度更快，则该色散一般被称为“反常”色散。

因此，如果在从发射器30发射时，脉冲32由红色和蓝色脉冲所构成，则当它穿过光纤34时会分离，从而由接收器36在不同的时间接收分离的红色脉冲38和蓝色脉冲40。图1(A)示出“正常”色散的情况，其中红色脉冲传输速度比蓝色脉冲更快。

作为脉冲传输的另一个例子，图1(B)示出具有连续从蓝色到红色的波长的一个脉冲42，并且由发射器30所发射。图1(C)为示出当到达接收器36时的脉冲42。由于红色成份和蓝色成份以不同的速度传输，因此脉冲42在光纤34中被加宽，并且如图1(C)中所示被色散而造成失真。由于所有脉冲包括有限的波长范围，这种色散在光纤通信系统中是非常普遍的。

因此，为了使光纤系统提供较高的传输容量，该光纤通信系统必须补偿色散。

图2为示出具有相反色散部件来补偿色散的光纤通信系统的示意图。现在参见图2，通常相反色散部件44把“相反”色散添加到脉冲中，以消除由于通过光纤34传输所造成的色散。

存在一种可以用作为相反色散部件44的常规设备。例如，图3为示出具有色散补偿光纤的光纤通信系统，其具有特定的截面指数剖面(cross-section index profile)，并且作为相反色散部件来补偿色散。现在参见图3，色散补偿光纤46提供相反的色散，以消除由光纤34所造成的色散。但是，色散补偿光纤是价格昂贵的，并且需要相对较长的长度来充分补偿色散。例如，如果光纤34具有100公里的长度，则色相补偿光纤大约具有20至30公里的长度。

图4为示出用作为相反色散部件的线性调频脉冲光栅(chirpedgrating)，以补偿色散。现在参见图4，通过光纤并且受到色散的光线被提供到光学循环器50的输入端口48。循环器50把该光线提供到线性调频脉冲光栅52。线性调频脉冲光栅52把光线反射回循环器50，并且不同波长成份以不同的路程沿着线性调频脉冲光栅52反射，使得不同波长成份通过不同的路程，从而补偿色散。例如，线性调频脉冲光栅52可以被设计为使得较长的波长成份沿着线性调频脉冲光栅52通过较长的路程反射，从而传播路程到比较短波长成份更长。然后，循环器50把来自线性调频脉冲光栅52的反射光提供到输入端口54。因此，线性调频脉冲光栅52可以对脉冲添加相反的色散。

不幸的是，线性调频脉冲光栅具有非常窄的带宽用于反射脉冲，因此不能够提供足够的波长带来补偿包含许多波长的光线，例如波分复用光。多个线性调频脉冲光栅可以级联，用于波分复用信号，但是这会导致昂贵的系统。另外，如图4中所示的具有循环器的线性调频脉冲光栅更加适合用于当单个信道被通过光纤通信系统传输的情况。

图5为示出常规的衍射光栅的示意图，其可以用于产生色散。现在参见图5，衍射光栅56具有光栅表面58。具有不同波长的并行光60被入射的光栅表面58上。光线被在光栅表面58的每一台阶上反射，并且相互干涉。结果，具有不同波长的光线62、64和66被以不同的角度从衍射光栅56输出。如下文更加具体地描述，衍射光栅可以空间光栅对结构中，以补偿色散。

更加具体来说，图6(A)为示出用作为补偿色散的相反色散部件的空间光栅对结构的示意图。现在参见图6(A)，光线67从第一衍射光栅68衍射为短波长的光线69和长波长的光线70。然后这些光线69和70被第二衍射光栅72衍射为在相同方向上传播的光线。如图6(A)所示，具有不同波长的波长成份通过不同的路程，以增加相反的色散，从而补偿色散。由于较长的波长(例如光线70)通过比较短波长(例如光线69)更长的距离，则如图6(A)所示的光栅对结构具有反常色散。

图6(B)为示出用作为补偿色散的相反色散部件的附加空间光栅对的示意图。如图6(B)所示，透镜72和74被置于第一和第二衍射光栅68和71之间，使得它们具有一个相同的焦点。由于较长波长(例如光线70)通过的距离比较短波长(例如光线69)更短，因此图6(B)中所示的空间光栅对结构具有正常色散。

如图6(A)和6(B)中所示的空间光栅对结构一般被用于控制在激光谐振器中的色散。但是，实际的空间光栅对结构不以够提供足够大的色散来补偿在光纤通信系统中出现的相对较大的色散量。更加具体来说，由衍射光栅所产生的角色散通常非常小，并且一般大约为0.05度/nm。因此，为了补偿在光纤通信系统中出现的色散，第一和第二光栅68和71必须分离非常大的距离，从而使得这种空间对结构变得不现实。

发明内容

因此本发明的一个目的是提供一种装置，其产生色散并且实际用于补偿在光纤中累积的色散。

本发明的一个目的是通过提供一种装置而实现的，该装置中包含在此称为“虚像相控矩阵”、“VIPA”或者“VIPA发生器”的设备。该VIPA发生器产生从该VIPA发生器传播开的光线。该装置还包括一个镜子或者反射表面，其把光线反射回VIPA发生器，在以该VIPA发生器内中进行多次反射。

本发明的目的是通过提供一个包含VIPA发生器和反射表面的装置而实现的。该VIPA发生器接收不同波长的输入光，并且在由该输入光的波长所确定的方向上产生从VIPA发生器发出的准直输出光。该反射表面把该输出光反射回VIPA发生器。该反射表面沿着与VIPA发生器的角色散方向相垂直的方向或者与包含来自用于输入不同波长的光的VIPA发生器的准直输出光的传输方向的平面相垂直的方向在不同的部位具有不同的曲率。

本发明的目的还通过提供一种包含VIPA发生器、反射表面和透镜的装置来实现。该VIPA发生器接收不同波长的输入光，并且在由输入光的波长所确定的方向上产生从VIPA发生器传输的相应准直输出光，从而该输出光与用不同波长的输入光所产生的输出光在空间上相区分。该反射表面具有圆锥状、或者变型的圆锥状。透镜把从VIPA发生器传播的光线聚焦到该反射表面上，从而该反射表面反射输出光，被反射的光线直接由透镜返回VIPA发生器。该变型的圆锥状可以被设计为使得该装置对一条波分复用光线的相同信道具有均匀色散。

本发明的目的是通过提供一个包含角色散部件和反射表面的装置而实现的。该角色散部件具有一个接收光线并且从该角色散部件输出光线的通道区域。该角色散部件通过该通道区域接收具有在连续波长范围内的各个波长的输入光，并且使该输入光被多次反射，以产生自干涉，其形成沿着由输入光的波长所确定的方向从该角色散部件发送的准直输出光，并且从而与在该连续波长范围内由具有其它波长的输入光所形成的输出光在空间上相区别。该反射表面把输出光反射回角色散部件，以在该角色散部件中进行多次反射，然后从该通道区域输出。该反射表面沿着与包含来自用于输入不同波长的光的角色散部件的准直输出光的传输方向的平面相垂直的方向，在不同位置具有不同的曲率。

另外，本发明的目的通过提供一种包含角色散部件和反射表面的装置来实现。该角色散部件具有一个接收光线并且从该角色散部件输出光线的通道区域。该角色散部件通过该通道区域接收线聚焦的输入光，并且使该输入光被多次反射，以产生自干涉，其形成沿着由输入光的波长所确定的方向从该角色散部件发送的准直输出光，并且从而与具有不同波长的输入光所形成的输出光在空间上相区别。该反射表面把输出光反射回角色散部件，以在该角色散部件中进行多次反射，然后从该通道区域输出。该反射表面沿着与包含来自用于输入不同波长的光的角色散部件的准直输出光的传输方向的平面相垂直的方向，在不同位置具有不同的曲率。

本发明的目的还可以通过提供一个包含第一和第二反射表面和镜面的装置来实现。第二反射表面具有使得入射到其上的部分光线透过的反射率。在各个波长的输入光被聚焦到一条直线上。第一和第二反射表面被设置为使得从该直线发出的输入光被在第一和第二反射表面之间多次反射，从而使多条光线透过第二反射表面。多条透射光线相互干涉，以产生沿着由输入光的波长所确定的方向从该第二反射表面发出的准直输出光，从而对于具有不同波长的输入光所形成的输出光在空间上相区别。该镜面把该光线反射输出回第二反射表面，以通过该第二反射表面，并且在第一和第二反射表面之间进行多次反射。该镜面沿着与包括对于不同波长的输入光来自第二反射表面的准直输出光的传输方向的平面相垂直的方向，在不同位置具有不同的曲率。

本发明的目的还可以通过提供一种包括VIPA发生器、透镜、第一和第二镜面以及波长滤波器的装置而实现。该VIPA发生器接收包含第一和第二波长的直线聚焦的波分复用(WDM)光，并且分别产生与第一和第二波长相对应的准直的第一和第二输出光。该第一和第二输出光在分别由第一和第二波长所确定的第一和第二方向分别从VIPA发生器中发出。透镜聚焦来自VIPA发生器的第一和第二输出光。该第一和第二镜面分别具有圆锥状或变型的圆锥状，用于产生均匀的色散。该波长滤波器对由透镜所聚焦的光线进行滤波，从而在第一波长的光线被聚焦到第一镜面，并且被第一镜面所反射，并且在第二波长的光线被聚焦到第二镜面被第二镜面所反射。被反射的第一和第二光线被波长滤波器和透镜所定向返回到VIPA发生器。

另外，本发明的目的通过使得输入光具有双峰形状的远场分布而实现。例如，可以在输入光纤上或者在VIPA发生器的表面上提供一个相位掩膜，以使得输入光具有双峰形状的远场分布。

本发明的目的是通过提供一种包括在下文中称为“虚像相控阵列”、“VIPA”或者“VIPA发生器”设备的装置而实现的。该VIPA发生器产生从该VIPA发生器传播的光线。该装置还包括镜面或反射表面，其把光线返回到VIPA发生器，以使其在VIPA发生器中进行多次反射。

本发明目的通过提供一种包含VIPA发生器和反射表面的装置而实现。该VIPA发生器接收不同波长的输入光，并且产生在由输入光的波长所确定的方向上从该VIPA发生器传送的相应准直输出光。该反射表面把该输出光反射回VIPA发生器。反射表面沿着与VIPA发生器的角分布方向相垂直的方向，或者与包含对于不同波长的输入光从VIPA发生器输出的准直输出光的传输方向的平面相垂直的方向，在不同的位置具有不同的曲率。

本发明的目的还可以通过提供一种包含VIPA发生器、反射表面和透镜的装置而实现。VIPA发生器接受不同波长的输入光，并且产生在由输入光的波长所确定的方向上从VIPA发生器传送的相应准直输出光，从而该输出光可以与对于不同波长的输入光产生的输出光在空间上相区别。该反射表面具有圆锥状或者变型的圆锥状。该透镜把来自VIPA发生器的输出光聚焦到该反射表面，从而该反射表面反射该输出光，该反射光线被透镜转向回VIPA发生器。该变型的圆锥状可以被设计为使得该装置对于在相同的波分复用光的信道中光线具有均匀的色散。

本发明的目的通过提供一种包含角色散部件和反射表面的装置而实现。该角色散部件具有接收光线并且从该角色散部件输出光线的通道区域。该角色散部件通过该通道区域接收具有在连接波长范围内的各个波长的输入光，并且使该输入光被多次反射以产生自干涉，形成从角色散部件沿着由输入光的波长所确定的方向传输的准直输出光，从而来自对具有连续波长范围内的任何其它波长的输入光形成空间上可区别的输入光。该反射表面把输出光反射回角色散部件，以在角色散部件中进行多次反射然后从通道区域输出。该反射表面沿着与包含对于不同波长的输入光从角色散部件输出的准直输出光的传输方向的平面相垂直的方向，在不同的位置具有不同的曲率。

另外，本发明的目的通过提供一种包含角色散部件和反射表面的装置而实现。该角色散部件具有接收光线并且从该角色散部件输出光线的通道区域。该角色散部件通过该通道区域接收直线聚焦的输入光，并且使该输入光被多次反射以产生自干涉，形成从角色散部件沿着由输入光的波长所确定的方向传输的准直输出光，从而具有不同波长的输入光形成空间上可区别的输入光。该反射表面把输出光反射回角色散部件，以在角色散部件中进行多次反射然后从通道区域输出。该反射表面沿着与包含对于不同波长的输入光从角色散部件输出的准直输出光的传输方向的平面相垂直的方向，在不同的位置具有不同的曲率。

本发明的另一个目的通过提供一种包含第一和第二反射表面和镜面的装置而实现。第二反射表面具有使得入射到其上的部分光线透过的反射率。在各个波长的输入光被聚焦到一条直线上。第一和第二反射表面被设置为使得从该直线发出的输入光被在第一和第二反射表面之间多次反射，从而使多条光线透过第二反射表面。多条透射光线相互干涉，以产生沿着由输入光的波长所确定的方向从该第二反射表面发出的准直输出光，从而对于具有不同波长的输入光所形成的输出光在空间上相区别。该镜面把该光线反射输出回第二反射表面，以通过该第二反射表面，并且在第一和第二反射表面之间进行多次反射。该镜面沿着与包括对于不同波长的输入光来自第二反射表面的准直输出光的传输方向的平面相垂直的方向，在不同位置具有不同的曲率。

本发明的目的还可以通过提供一种包括VIPA发生器、透镜、第一和第二镜面以及波长滤波器的装置而实现。该VIPA发生器接收包含第一和第二波长的直线聚焦的波分复用(WDM)光，并且分别产生与第一和第二波长相对应的准直的第一和第二输出光。该第一和第二输出光在分别由第一和第二波长所确定的第一和第二方向分别从VIPA发生器中发出。透镜聚焦来自VIPA发生器的第一和第二输出光。该第一和第二镜面分别具有圆锥状或变型的圆锥状，用于产生均匀的色散。该波长滤波器对由透镜所聚焦的光线进行滤波，从而在第一波长的光线被聚焦到第一镜面，并且被第一镜面所反射，并且在第二波长的光线被聚焦到第二镜面被第二镜面所反射。被反射的第一和第二光线被波长滤波器和透镜所定向返回到VIPA发生器。

另外，本发明的目的通过使得输入光具有双峰形状的远场分布而实现。例如，可以在输入光纤上或者在VIPA发生器的表面上提供一个相位掩膜，以使得输入光具有双峰形状的远场分布。

本发明的目的通过提供一种装置而实现，其中包括(a)设置为把由虚像相控阵列(VIPA)发生器所产生的反射回VIPA发生器的可变曲率的镜面；以及(b)一个转轴，该镜面绕该转轴旋转，以改变在反射输出光的位置处该镜面的曲率。

本发明的目的还通过提供一种装置而实现，其中包括(a)产生从VIPA发生器传送的光线的虚像相控阵列(VIPA)发生器；(b)被设置为把光线反射回VIPA发生器的可变曲率的镜面；以及(c)一个转轴，该镜面绕该转轴旋转，以改变在反射输出光的位置处该镜面的曲率。

本发明的目的进一步通过提供一种装置而实现，其中包括(a)虚像相控阵列(VIPA)发生器，其接收各个波长的输入光并且产生在由输入光的波长所确定的方向从VIPA发生器传送的相应输出光线；(b)可变曲率的镜面，其被设置为把光线反射回VIPA发生器，从而被反射的输出光通过VIPA发生器，以提供对输入光的色散补偿；以及(c)一个转轴，该镜面绕该转轴旋转，以改变在反射输出光的位置处该镜面的曲率，从而对输入光提供变化的色散补偿量。

另外，本发明的目的通过提供一种装置来实现，其中包括：(a)照射窗；(b)相互平行的第一和第二反射表面，第一反射表面基本上不使光线透过，并且被置于与照射窗相同平面上，该第二反射表面具有使照射到其上的部分光线透过的反射率，其中各个波长的输入光通过该照射窗并且聚焦到一条直线上，该第一和第二反射表面被设置为使得从该直线发射的输入光在第一和第二反射表面之间多次反射，从而使得多条光线透过第二反射表面，该多条透射光线相互干涉以产生沿着由输入光的波长所确定的方向从第二反射表面传送的准直输出光，从而对于具有不同波长的输入光所形成的输出光在空间上可区别；(c)可变曲率的镜面，其把输出光反射回第二反射表面以通过该第二反射表面，并且在第一和第二反射表面之间进行多次反射；以及(d)一个转轴，该镜面绕该转轴旋转以改变在输出光被反射的位置处的镜面的曲率。

本发明的目的还可以通过提供一种装置而实现，其中包括(a)多个镜面，其具有不同的表面曲率以反射光线；以及(b)一个支架，其具有一个转轴并且支承与该转轴等间距的多个镜面，该支架绕着转轴旋转，以使得多个镜面的各个不同的镜面处于把由虚像相控阵列(VIPA)发生器所产生的光反射回VIPA发生器的位置处。

本发明的目的通过提供一种装置而实现，其中包括(a)产生光线的虚像相控阵列(VIPA)发生器；(b)多个镜面，其具有不同的表面曲率；以及(c)一个支架，其具有一个转轴并且支承与该转轴等间距的多个镜面，该支架绕着转轴旋转，以使得多个镜面的各个不同的镜面处于把由VIPA发生器所产生的光反射回VIPA发生器的位置处。

另外，本发明的目的通过提供一种装置而实现，其中包括(a)虚像相控阵列(VIPA)发生器，其接收各个波长的输入光，并且产生在由输入光的波长所确定的方向从VIPA发生器传送的相应输出光；(b)多个镜面，其具有不同的表面曲率；以及(c)一个支架，其具有一个转轴并且支承与该转轴等间距的多个镜面，该支架绕着转轴旋转，以使得多个镜面的各个不同的镜面处于把由VIPA发生器所产生的光反射回VIPA发生器的位置处，从而提供对输入光的色散补偿。

本发明的目的还通过提供一种装置来实现，其中包括：(a)照射窗；(b)相互平行的第一和第二反射表面，第一反射表面基本上不使光线透过，并且被置于与照射窗相同平面上，该第二反射表面具有使照射到其上的部分光线透过的反射率，其中各个波长的输入光通过该照射窗并且聚焦到一条直线上，该第一和第二反射表面被设置为使得从该直线发射的输入光在第一和第二反射表面之间多次反射，从而使得多条光线透过第二反射表面，该多条透射光线相互干涉以产生沿着由输入光的波长所确定的方向从第二反射表面传送的准直输出光，从而对于具有不同波长的输入光所形成的输出光在空间上可区别；(c)多个具有不同表面曲率的镜面；以及(d)一个支架，其具有一个转轴并且支承与该转轴等间距的多个镜面，该支架绕着转轴旋转，以使得多个镜面的各个不同的镜面处于把输出光反射回第二反射表面的位置处，以通过该第二反射表面并且在第一和第二表面之间多次反射。

另外，本发明的目的通过提供一种装置来实现，其中包括(a)具有不同表面曲率用于反射光线的多个固定镜面；以及(b)旋转镜，其可绕着一条转轴旋转以把虚像相控阵列(VIPA)发生器所产生的光线反射到多个固定镜面的各个固定镜面，并且把由各个固定镜面所反射的光线反射回VIPA发生器。

另外，本发明的目的通过提供一种装置来实现，其中包括(a)产生光线的虚像相控阵列(VIPA)发生器；(b)具有不同表面曲率用于反射光线的多个固定镜面；以及(c)旋转镜，其可绕着一条转轴旋转以把VIPA发生器所产生的光线反射到多个固定镜面的各个固定镜面，并且把由各个固定镜面所反射的光线反射回VIPA发生器。

另外，本发明的目的通过提供一种装置而实现，其中包括(a)虚像相控阵列(VIPA)发生器，其接收各个波长的输入光，并且产生在由输入光的波长所确定的方向上从VIPA发生器传送的相应输出光；(b)具有不同表面曲率用于反射光线的多个固定镜面；以及(c)旋转镜，其可绕着一条转轴旋转以把来自VIPA发生器的输出光线反射到多个固定镜面的各个固定镜面，并且把由各个固定镜面所反射的光线反射回VIPA发生器，从而产生对输入光的色散补偿。

并且，本发明的目的还通过提供一种装置来实现，其中包括：(a)照射窗；(b)相互平行的第一和第二反射表面，第一反射表面基本上不使光线透过，并且被置于与照射窗相同平面上，该第二反射表面具有使照射到其上的部分光线透过的反射率，其中各个波长的输入光通过该照射窗并且聚焦到一条直线上，该第一和第二反射表面被设置为使得从该直线发射的输入光在第一和第二反射表面之间多次反射，从而使得多条光线透过第二反射表面，该多条透射光线相互干涉以产生沿着由输入光的波长所确定的方向从第二反射表面传送的准直输出光，从而对于具有不同波长的输入光所形成的输出光在空间上可区别；(c)多个具有不同表面曲率用于反射光线的固定镜面；以及(d)一个旋转镜面，其可绕着转轴旋转，以把来自第二反射表面的输出光反射到多个固定镜面的各个固定镜面，并且把由各个固定镜面所反射的光线反射回第二反射表面，以通过该第二反射表面并且在第一和第二表面之间多次反射。

本发明的目的通过提供一种装置而实现，其中包括：(a)具有不同表面曲率用于反射光线的多个固定镜面；以及(b)离轴的抛物镜面，其可绕着一个转轴而旋转，以把由虚像相控阵列(VIPA)发生器所产生的光线反射到多个固定镜面的各个固定镜面，并且把由各个固定镜面所反射的光线反射回VIPA发生器。

另外，本发明的目的是通过提供一种装置而实现的，其中包括：(a)产生光线的虚像相控阵列(VIPA)发生器；(b)多个固定镜面，其具有不同的表面曲率，以反射光线；以及(c)离轴的抛物镜面，其绕着转轴旋转，以把由VIPA发生器所产生的光线反射到多个固定镜面的各个固定镜面，以及把由各个固定镜面所反射的光线反射回VIPA发生器。

另外，本发明的目的可以通过提供一种装置而实现，其中包括：(a)虚像相控阵列(VIPA)发生器，其接收各个波长的输入光，并且产生在由输入光的波长所确定的方向上从VIPA发生器传送的相应输出光；(b)具有不同表面曲率用于反射光线的多个固定镜面；以及(c)离轴的抛物镜面，其绕着转轴旋转，以把由VIPA发生器所产生的光线反射到多个固定镜面的各个固定镜面，以及把由各个固定镜面所反射的光线反射回VIPA发生器，从而对该输入光提供色散补偿。

另外，本发明的目的通过提供一种装置来实现，其中包括：(a)照射窗；(b)相互平行的第一和第二反射表面，第一反射表面基本上不使光线透过，并且被置于与照射窗相同平面上，该第二反射表面具有使照射到其上的部分光线透过的反射率，其中各个波长的输入光通过该照射窗并且聚焦到一条直线上，该第一和第二反射表面被设置为使得从该直线发射的输入光在第一和第二反射表面之间多次反射，从而使得多条光线透过第二反射表面，该多条透射光线相互干涉以产生沿着由输入光的波长所确定的方向从第二反射表面传送的准直输出光，从而对于具有不同波长的输入光所形成的输出光在空间上可区别；(c)多个具有不同表面曲率用于反射光线的固定镜面；以及(d)离轴的抛物镜面，其绕着转轴旋转，以把来自第二反射表面的输出光线反射到多个固定镜面的各个固定镜面，以及把由各个固定镜面所反射的光线反射回第二反射表面，以通过该第二反射表面，并且在第一和第二反射表面之间多次反射。

附图说明

从下文结合附图对优选实施例的详细描述中，本发明的这些和其它目的和优点将变得更加清楚，其中：

图1(A)(现有技术)为示出常规光纤通信系统的示意图。

图1(B)为示出脉冲在传输通过常规光纤通信系统中的一条光纤之前的示意图。

图1(C)为示出脉冲在传输通过常规光纤通信系统中的一条光纤之后的示意图。

图2(现有技术)为示出具有相反色散部件用于补偿色散的一种光纤通信系统的示意图。

图3(现有技术)为示出具有作为相反色散部件的色散补偿光纤的一种光纤通信系统的示意图。

图4(现有技术)为示出用作为用于补偿色散的相反色散部件的线性调频光栅的示意图。

图5(现有技术)为示出常规衍射光栅的示意图。

图6(A)(现有技术)为示出用于产生反常色散的空间光栅对结构的示意图。

图6(B)(现有技术)为示出用于产生正常色散的空间光栅对结构的示意图。

图7为示出VIPA的示意图。

图8为示出图7的VIPA的详细视图。

图9为示出图7中所示的VIPA沿着线IX-IX的截面视图。

图10为示出由VIPA所产生的反射之间的干涉的示意图。

图11为示出沿着图7中所示的VIPA的线IX-IX截取的示意图，用于说明输入光线的倾角。

图12(A)、12(B)、12(C)和12(D)为示出用于制造一个VIPA的方法的示意图。

图13为示出使用VIPA作为产生色散的角色散部件的装置的示意图。

图14为示出图13中的装置的操作的详细视图。

图15为示出VIPA的干涉的各个级别的示意图。

图16为示出用于波分复用光的几个信道的色散的曲线图。

图17为示出由VIPA聚集在镜面的不同点上的波分复用光的不同信道的示意图。

图18为示出使用VIPA对光线进行可变的色散的一种装置的侧面视图。

图19为示出使用VIPA对光线进行可变的色散的一种装置的侧面视图。

图20(A)和20(B)为示出使用VIPA对光线进行可变的色散的一种装置的侧面视图。

图21为示出来自VIPA的光通亮的输出角与光通亮的波长之间的关系的曲线图。

图22为示出VIPA的角色散与光通亮的波长之间的关系的曲线图。

图23为示出在使用VIPA的装置中的不同镜面类型的效果的曲线图。

图24为示出对于在装置中所用的不同类型的镜面，在使用VIPA的装置中的色散与波长之间的关系的曲线图。

图25为示出使用VIPA的装置中的镜面的效果的曲线图。

图26为示出使用VIPA的装置的恒定色散的曲线图。

图27为示出对使用VIPA的装置设计的不同镜面的特性的曲线图。

图28(A)，28(B)，28(C)，28(D)，28(E)和28(F)为示出使用VIPA的装置的镜面的例子的示意图。

图29为示出柱面镜的示意图。

图30(A)为示出在用具有柱面镜的VIPA补偿色散之后，对于一个波分复用光的一个信道，色散与波长之间的关系的曲线图。

图30(B)为示出在用具有柱面镜的VIPA补偿色散之后，对于一个波分复用光的所有波长，色散与波长之间的关系的曲线图。

图31(A)为示出在用具有变型的柱面镜的VIPA补偿色散之后，对于一个波分复用光的一个信道，色散与波长之间的关系的曲线图。

图31(B)为示出在用具有变型的柱面镜的VIPA补偿色散之后，对于一个波分复用光的所有波长，色散与波长之间的关系的曲线图。

图32为示出根据本发明另一个实施例使用VIPA来对光线提供可变的色散的装置的顶视图。

图33(A)和33(B)为示出根据本发明的一个实施例如何从圆锥的截面形成一个镜面的示意图。

图34(A)为示出根据本发明一个实施例对于使用VIPA来提供色散的装置中，对于不同镜面的曲率半径在一个信道中的色散与波长的关系的曲线图。

图34(B)为示出根据本发明一个实施例的图34(A)的曲率半径的示意图。

图34(C)为示出根据本发明一个实施例的改进的曲率半径的示意图。

图35为示出根据本发明一个实施例，在使用VIPA来提供色散的装置中对于不同曲率半径，色散与波长之间的关系的曲线图。

图36为示出根据本发明一个实施例，使用VIPA的装置中的各个角度的示意图。

图37为示出根据本发明的一个实施例，使用VIPA的装置中的角度的另一个示意图。

图38为示出根据本发明一个实施例，如何在使用VIPA的装置中产生色散的示意图。。

图39(A)、39(B)和39(C)为示出根据本发明一个实施例的镜面弯曲的曲线图。

图40为示出根据本发明一个实施例的用于形成镜面的锥形的示意图。

图41为示出根据本发明一个实施例形成镜面的步骤的示意图。

图42为示出根据本发明另一个实施例，使用VIPA来提供色散斜率的装置的侧面视图。

图43(A)为示出根据本发明一个实施例，在使用锥形镜面的图42的装置中，对于所有波长的色散量的曲线图。

图43(B)为示出根据本发明一个实施例，在使用锥形镜面的图42的装置中，对于所有波长的色散量的曲线图。

图44为示出根据本发明一个实施例，在VIPA和透镜之间使用全息光栅的示意图。

图45为示出根据本发明一个实施例，在VIPA和透镜之间使用反射型光栅的示意图。

图46和47为示出根据本发明一个实施例，使用半波片的示意图。

图48(A)为示出根据本发明另一个实施例，使用VIPA来对不同的信道提供不同的色散的装置的侧视图或顶视图。

图48(B)为示出根据本发明另一个实施例，对于在图48(A)中的装置，色散与波长之间的关系的曲线图。

图49为根据本发明一个实施例，使用VIPA来对不同的信道提供不同的色散的装置的侧视图或顶视图。

图50为示出根据本发明一个实施例，使用VIPA来提供色散的装置中的插入损耗的示意图。

图51为示出根据本发明一个实施例，使用VIPA来提供色散的装置的插入损耗的示意图。

图52为示出根据本发明一个实施例，从光纤发出并进入VIPA的光线的光强的示意图。

图53为示出根据本发明一个实施例，在使用VIPA来提供的色散的装置中，在输入光纤上以产生双峰状的远场分布的光相位掩膜的侧视图。

图54为示出根据本发明一个实施例，沿着图53中的线54-54截取的截面视图。

图55为示出根据本发明一个实施例，在VIPA上对VIPA内接收的光线提供双峰状的远场分布的光相位掩膜的侧视图。

图56为示出根据本发明一个实施例，在VIPA上对VIPA内接收的光线提供双峰状的远场分布的光相位掩膜的侧视图。

图57和58为示出根据本发明一个实施例，在VIPA上对VIPA内接收的光线提供双峰状的远场分布的光相位掩膜的侧视图。

图59为示出根据本发明一个实施例，增加到损耗曲线上的额外损耗的示意图。

图60为示出根据本发明一个实施例，使用额外损耗部件来提供额外损耗的示意图。

图61为示出根据本发明一个实施例，使用VIPA来提供色散的镜面的侧视图。

图62为示出根据本发明一个实施例的镜面的正视图。

图63(A)、63(B)和63(C)为示出根据本发明一个实施例，在使用VIPA的装置中有效地调节反射率的方法的示意图。

图64为示出根据本发明一个实施例，在VIPA和透镜之间使用光栅的示意图。

图65、66和67为示出根据本发明的实施例，使用具有活动镜面的VIPA的示意图。

图68和69为示出根据本发明一个实施例，利用可旋转的可变曲面镜的可调节色散补偿器的示意图。

图70为示出根据本发明一个实施例，用作为可调节色散补偿器的一部分的可变曲面镜的例子的示意图。

图71为示出根据本发明一个实施例，利用多个曲面镜或者镜面的部分的可调节色散补偿器的示意图。

图72为示出根据本发明一个实施例，利用多个曲面镜或者镜面的部分和可旋转平面镜的可调节色散补偿器的示意图。

图73为示出根据本发明一个实施例，利用多个曲面镜或者镜面部分以及可旋转的离轴抛物镜面的可调节色散补偿器的示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的当前优选实施例，本发明的例子在附图中示出，其中相同的参考标号表示相同的部件。

图7为示出虚像相控阵列(VIPA)的示意图。另外，在下文中，术语“虚像相控阵列”、“VIPA”和“VIPA发生器”是可以互换的。

现在参见图7，VIPA76最好由薄的玻璃片所制成。输入光77被例如半柱面镜这样的透镜80聚焦到直线78上，从而输入光77传送到VIPA76上。直线78在下文中被称为“焦线78”。输入光77从焦线78放射状地传播，以在VIPA76中内部接收。然后VIPA78输出准直光的光通量82，其中光通量82的输出角随着输入光77的波长而改变。例如，当输入光77在波长λ1时，VIPA76在特定的方向上输出波长为λ1的光通量82a。当输入光77在波长λ2时，VIPA76在不同的方向上输出波长为λ2的光通量82b。因此，VIPA76产生在空间上可相互区别的光通量82a和82b。

图8为示出VIPA76的详细示图。现在参见图8，VIPA76例如包括由玻璃所制成并且具有反射膜122和124的薄片120。反射膜122最好具有大约95％或更高，但是小于100％的反射率。反射膜124最好具有大约100％的反射率。照射窗126形成在薄片120上，并且最好具有大约0％的反射率。

输入光77被透镜80通过照射窗126聚焦到焦线78上，并且在反射膜122和124之间进行多次反射。焦线78最好在施加有反射膜122的薄片120的表面上。因此，焦线78基本上为通过照射窗126聚焦到反射膜122上的一条直线。焦线78的宽度可以被称为由透镜80聚焦的输入光77的“束腰”。因此，如图8中所述的本发明的实施例把输入光77的束腰聚焦到薄片120的远处表面上(即其上具有反射膜122的表面)。通过把束腰聚焦到薄片120的远处表面上，本发明的当前实施例减少了(i)在输入光77通过照射窗126时被输入光77所覆盖的薄片120的表面上的照射窗126的区域(例如，图11中所示的区域“a”，在下文中更加详细地描述)，与(ii)在输入光77第一次被反射膜124所反射时由输入光77所覆盖的反射薄124上的区域(例如，在图11中所示的区域“b”，在下文中更加详细地描述)之间重叠的可能性。最好减少这种重叠，以保证VIPA的正确工作。

在图8中，输入光77的光轴132具有小的倾角θ。在反射膜122的第一次反射之后，5％的光线通过该反射膜122并且在束腰之后分离，以及95％的光线被反射到反射膜124。在被反射膜124第一次反射之后，光线再一次照射到反射膜122上，但是偏移量为d。然后，5％的光线通过反射膜122。按照类似的方式，如图8中所示，该光线被分离为具有固定的间隔d的多条路径。在每条路径中的射束形状形成为使得光线从束腰的虚像134分离。虚像134沿着与薄片120相垂直的直线相距恒定的间隔2t，其中t为薄片120的厚度。在虚像134中的束腰的位置被自对齐，并且不需要调节各自的位置。从虚像134分支的光线相互干涉，并且形成根据输入光77的波长而改变的方向上传播的准直光136。

光线路径的间隔为d＝2tSinθ，以及在相邻射束之间的路径长度差为2tCosθ。角色散与这两个数值之比，即cotθ，成比例。结果，VIPA产生较大的角色散。

从图8可以容易看出，术语“虚像相控阵列”来源于虚像134的阵列的形成。

图9为示出沿着图7的VIPA76的线IX-IX截取的截面示图。现在参见图9，薄片120具有反射表面122和124。反射表面122和124相互平行并且相距薄片120的厚度t。反射表面122和124一般是淀积在薄片120上的反射膜。如上文所述，除了照射窗126之外，反射表面124具有大约100％的反射率，并且反射表面122具有大约95％或更高的反射率。因此，反射表面122具有大约5％或更小的透射率，使得入射到反射表面122上的大约5％或更少的光线将被透射，并且大约95％或更多的光线被反射。反射表面122和124的反射率容易根据特定的VIPA的应用而改变。但是，通常反射表面122具有小于100％的反射率，从而入射光线可以透过。

反射表面124具有照射窗126。照射窗126使得光线通过，并且最好没有反射，或者有非常少的反射。照射窗126接收输入光77，以使得输入光77被接收在其中，并且在反射表面122和124之间反射。

由于图9表示图7中的沿着线IX-IX截取的截面，因此在图7中的焦线78在图9中表现为一个“点”。然后，输入光77从焦线78发射。另外，如图9中所示，焦线78被置于反射表面122上。尽管不要求焦线78在反射表面122上，但是在焦线78中的位置的偏移可能造成VIPA76的特性的微小改变。

如图9中所示，输入光77通过照射窗126中的区域A0进入薄片120，其中点P0表示区域A0的外围点。

由于反射表面122的反射率，使得大约95％或更多的入射光77被反射表面122所反射，并且入射到反射表面124的区域A1上。点P1表示区域A1的外围点。在反射离开反射表面124上的区域A1之后，输入光77到达反射表面122，并且部分通过反射表面122，作为有光线R1所表示的输出光Out1。按照这种方式，如图9中所示，输入光77在反射表面122和124之间经过多次反射，其中反射表面122的每次反射还导致各个输出光的透射。因此，例如，紧接着在输入光77被反射离开反射表面124上的区域A2、A3和A4之后，输入光77反射离开反射表面122，以产生输出光Out2、Out3和Out4。点P2表示区域A2的外围点，点P3表示区域A3的外围点，以及点P4表示区域A4的外围点。输出光Out2由光线R2所表示，输出光Out3由光线R3所表示，以及输出光Out4由光线R4所表示。尽管图9中仅仅示出输出光Out0、Out1、Out2、Out3和Out4，但是根据输入光77的功率以及反射表面122和124的反射率，实际上可以有更多的输出光。如下文中更加详细地描述，输出光相互干涉，以产生具有根据输入光77的波长而改变的方向的光束。因此，光束可以被描述为由于输出光Out0、Out1、Out2、Out3和Out4的干涉所形成的合成输出光。

图10示出由VIPA所产生的反射之间的干涉。现在参见图10，从焦线78发出的光线被反射表面124所反射。如上文所述，反射表面124具有大约100％的反射率，因此其功能基本上作为一个反射镜。结果，输出光Out1可以被光学分析，就好象反射表面122和124不存在那样，取而代之的是输出光Out1从焦线I₁发出。类似地，输出光Out2、Out3和Out4可以被光学分析，就好象它们是分别从焦线I₁、I₂、I₃和I₄发出。焦线I₂、I₃和I₄是焦线I₀的虚像。

因此，如图10中所示，焦线I₁与焦线I₀相距2t的距离，其中t等于反射表面122和124之间的距离。类似地，每个后续的焦线与紧接着在前的焦线相距2t的距离。因此，焦线I₂与焦线I₁相距2t的距离。另外，反射表面122和124之间的每次后续的多层反射产生比前一次输出光的光强更弱的输出光。因此，输出光Out2的光强比输出光Out1更弱。

如图10中所示，来自交线的输出光相重叠并且相互干涉。更加具体来说，由于焦线I₁、I₂、I₃和I₄是焦线I₀的虚项，因此输出光Out0、Out1、Out2、Out3和Out4在焦线I₁、I₂、I₃和I₄的位置具有相同的光学相位。因此，根据输入光77的波长产生在特定方向上传输的光束。

根据本发明上述实施例的VIPA具有增强的条件，这是VIPA的设计的特征。该增强的条件增加输入光的干涉，从而形成光束。VIPA的增强条件由如下方程(1)所表示：

2t＊cosφ＝mλ

其中φ表示相对于反射表面122和124的表面相垂直的直线测量的合成光束的传输方向，λ表示输入光的波长，t表示反射表面122和124之间的距离，以及m表示一个整数。

因此，如果t为常数，并且m被指定一个特定的数值，则可以确定对具有波长λ的输入光形成的光束的传播方向φ。

更加具体来说，输入光77通过特定的角度从焦线78发散。因此，具有相同波长的输入光将从焦线78在多个方向上传输，在反射表面122和124之间反射。VIPA的增强条件使得通过输出光的干涉使得在特定方向上传输的光线被增强，在形成具有对应于输入光的波长的方向的光束。在与增强条件所需的特定方向之外的不同方向上传输的光线被输出光的干涉所减弱。

图11为示出图7中所示的VIPA的沿着线IX-IX的截面示图，其中示出用于确定输入光线的入射角或倾斜角的VIPA的特性。

现在参见图11，输入光77被柱面透镜(未示出)所会聚并且聚焦在焦线78上。如图11中所示，输入光77覆盖具有宽度等于照射窗126上的“a”的区域。在输入光77被一次从反射表面122反射时，输入光77被入射在反射表面124上，并且覆盖具有等于反射表面124上的“b”的宽度的区域。另外，如图11中所示，输入光77沿着相对于反射表面122的法线形成θ1的倾角的光轴132传输。

倾角θ1应当被设置为防止输入光77在第一次被反射表面122所反射之后从照射窗126射出该薄片。换句话说，倾角θ1应当被设备为使得输入光77被“保留”在反射表面122和124之间，而不从照射窗126射出。因此，为了防止输入光77通过照射窗126离开该薄片，倾角θ1应当根据如下方程(2)来设置：

光轴倾角θ1≥(a+b)/4t

因此如图7-11所示，VIPA接收具有在连接波长范围内的各个波长的输入光。VIPA使输入光被多重反射，以产生自干涉，从而形成输出光。该输出光与由具有在连续波长范围内的任何其它波长的输入光所形成的输出光在空间上可区别。例如，图9示出在反射表面122和124之间多重反射的输入光77。该多重反射产生相互干涉的多个输出光Out0、Out1、Out2、Out3和Out4，以对输入光77的每个波长产生在空间上可区别的光束。

“自干涉”是表示在来自同一个光源的多个光线或光束之间产生的干涉。由于输出光Out0、Out1、Out2、Out3和Out4来自同一个光源(即，输入光77)，因此输出光Out0、Out1、Out2、Out3和Out4之间的干涉被称为输入光77的自干涉。

输入光可以是在连续波长范围内的任何波长。因此，该输入光不限于从离散值范围选择的数值的波长。另外，对在连续波长范围内的特定波长的输入光产生的输出光在空间上可与该输入光在连续波长范围内不同波长所产生的输出光相区别。因此，例如图7中所示，当输入光77处于在连续波长范围内的不同波长，则光束82的传输方向(即，“空间特性”)不同。

图12(A)、12(B)、12(C)和12(D)为示出用于产生VIPA的方法的示意图。

现在参见图12(A)，并行薄片164最好由玻璃所制成，并且具有良好的并行度。通过真空淀积、离子溅射或其它类似的方法，把反射膜166和168形成在平行薄片164的两侧。反射膜166和168之一具接近于100％的反射率，并且另一个反射膜具有小于100％并且最好高于80％的反射率。

现在参见图12(B)，一个反射膜166和168被部分剥离以形成照射窗170。在图12(B)中，反射膜166被剥离，从而照射窗170可以形成在平行薄片164上与反射膜166相同的表面上。但是，另外反射膜168可以被部分剥离，从而照射窗形成在平行薄片164上与反射膜168相同的表面上。如本发明各个实施例所示，照射窗可以形成在平行薄片164的两侧。

可以通过腐蚀处理，执行反射膜的剥离，而且还可以使用机械剥离处理，并且更加廉价。但是，如果反射膜被机械剥离，则平行薄片164应当被小心地处理，以使得对平行薄片164的损害最小化。例如，如果形成照射窗的平行薄片的部分被严重损坏，则该平行薄片164将产生由于接收的输入光的散射所造成的额外损耗。

除了首先形成反射膜然后对其剥离之外，可以通过预先遮挡对应于照射窗的一部分平行薄片164，然后防止该部分被反射薄所覆盖。

现在参见图12(C)，透明粘合剂172被施加到反射膜166以及已经除去反射薄166的平行薄片164的部分上。透明粘合剂172由于还要施加到形成照射窗的平行薄片164的部分上，因此它应当产生尽可能小的光损耗。

现在参见图12(D)，平行透明保护片174被施加到透明粘合剂172上，以保护反射膜166和平行薄片164。由于透明粘合剂172填充由于除去反射膜166而产生的凹陷部分，因此可以使透明保护片174与平行薄片164的上表面相平行。

类似地，为了保护反射膜168，可以把粘合剂(未示出)施加到反射膜168的上表面，并且应当提供保护片(未示出)。如果反射膜168具有大约100％的反射率，并且在平行薄片164的相同表面上没有照射窗，则不必使该粘合剂和保护片为透明。

另外，防反射膜176可以施加在透明的保护片174上。例如，透明保护片174和照射窗170可以被防反射膜176所覆盖。

焦线可以在照射窗的表面上、或者在输入光进入平行薄片的相对表面上。另外，焦线可以在平行薄片上或者在照射窗之前。

根据上文所述，两个反射膜之间反射光线，一个反射膜的反射率大约为100％。但是，用分别具有小于100％的两个反射膜也可以获得类似的效果。例如，两个反射膜可以具有95％的反射率。在这种情况中，每个反射膜具有光线透过并且造成干涉。结果，在取决于波长的方向上传输的光束形成在具有反射膜的平行薄片的两侧。因此，根据VIPA的所需特性可以容易地改变本发明的任何实施例的各个反射率。

根据上文所述，通过平行薄片或者通过相互平行的两个反射表面形成波导器件。但是，该薄片或反射表面不一定要平行。

根据上文所述，VIPA使用多重反射，并且保持干涉光之间恒定的相位差。结果，VIPA的特性是稳定的，从而减少由于偏振所造成的光学特性改变。相反，常规衍射光栅的光学特性根据输入光的偏振而产生令人所不希望的改变。

根据上文所述，VIPA提供相互在“空间上可区别”的光束。“空间上可区别”是指该光束在空间上可以被区分。例如，如果各个光束被准直并且在不同的方向上传输或者聚焦在不同的位置，则各个光束在空间上可区别。但是，本发不限于这些实施例，存在有许多其它方法可以使光束在空间上可区别。

图13为示出使用VIPA作为角色散部件而不是使用衍射光栅来产生色散的一种装置。现在参见图13，VIPA240具有例如大约100％的透射率的第一表面242，以及例如大约98％的透射率的第二表面244。VIPA240还包括照射窗247。但是，VIPA240不限于该具体结构。而是，VIPA240可以具有如本文中所述的各种不同结构。

如图13中所示，光线从光纤246输出、被准直透镜248准直，并且由柱面透镜250通过照射窗247线聚焦到VIPA240中。然后，VIPA240产生由聚焦透镜252聚焦到镜面254上的准直光251。镜面254可以是形成在基片258上的镜面部分256。

镜面254通过聚焦透镜252把光线反射到VIPA240中。然后，光线在VIPA240中进行多次反射，并且从照射窗247输出。从照射窗247输出的光线通过柱面透镜250和准直透镜248，并且被光纤246所接收。

因此，光线从VIPA240输出并且被镜面254反射回VIPA240。由镜面254反射的光线通过在方向上正好与它原来传输的路径相反的方向的路径传输。从下文具体描述可以看出，在光线中的不同波长成份被聚焦到镜面254的不同位置，并且被反射回VIPA240。结果，不同波长成份通过不同的距离，从而产生色散。

图14为更加详细的示出图13中的VIPA的操作的示意图。假设具有各种波长成份的光线被VIPA240所接收。如图14中所示，VIPA240使得束腰262的虚像260形成，其中每个虚像260发出光线。

如图14中所示，聚焦透镜252把来自VIPA240的不同波长成份聚焦在镜面254的不同点上。更加具体来说，较长的波长264聚焦在点272上，中间波长266聚焦在点270上，并且较短波长268聚焦在点274上。然后，较长波长264返回到比中央波长266更接近束腰262的虚像260。较短波长268返回到比中央波长266更远离束腰262的虚像260。因此，该结构提供正常色散。

镜面254被设计为仅仅反射在预定干涉级的光线，并且在任何干涉级的光线应当被聚焦在镜面254之外。更加具体来说，如上文所述，VIPA将输出准直光。该准直光将在与每个虚像具有mλ的差别的路径的方向上传输，其中m为整数。第m级干涉被定义为对应于m的输出光。

例如，图15为示出VIPA的各个干涉级的示意图。现在参见图15，例如VIPA240这样的VIPA发射准直光276、278和280。每个准直光276、278和280对应于不同干涉级。因此，例如准直光276是对应于第(n+2)个干涉级的准直光，准直光278是对应于第(n+1)个干涉级的准直光，并且准直光280是对应于第n个干涉级的准直光，其中n为整数。准直光276被示出为具有几个波长成份276a、276b和276c。类似地，准直光278被示出为具有几个波长成份278a、278b和278c，以及准直光280被示出为具有几个波长成份280a、280b和280c。在此，波长成份276a、278a和280a具有相同的波长。波长成份276b、278b和280b具有相同的波长(但是与波长成份276a、278a和280a的波长不同)。波长成份276c、278c和280c具有相同的波长(但是与波长成份276a、278a和280a，以及与波长成份276b、278b和280b的波长不同)。尽管图15仅仅示出对于三个不同干涉级的准直光，但是还可以由许多其它干涉级的准直光。

由于对于不同的干涉级的相同波长的准直光在不同的方向上传送，因此聚焦在不同的位置，从而镜面254可以仅仅把来自单个干涉级的光反射回VIPA240。例如，如图15中所示，镜面254的反射部分的长度应当相对较小，从而仅仅对应于单个干涉级的光线被反射。更加具体来说，在图15中，仅仅准直光278被镜面254所反射。按照这种方式，准直光276和278被聚焦在镜面254之外。

波分复用光通常包含谁多信道。再次参见图13，如果VIPA240的第一和第二表面242和244之间的厚度t被设置在特定的数值，则该结构将能够同时补偿在每个信道中的色散。

更加具体来说，每个信道具有中央波长。这些中央波长通常相距固定的频率间隔。第一和第二表面242和244之间的VIPA240的厚度t应当被设置为使得对应于中央波长的所有波长成份具有来自VIPA240的相同输出角，因此在镜面254上具有相同的位置。当厚度t被设置为使得对于每个信道，由对应于中央波长的波长成份所传送通过VIPA240的来回光程是每个信道的中央波长的倍数。厚度t在下文中被称为“WDM匹配自由光谱范围厚度”或者“WDM匹配FSR厚度”。

另外，对于相同θ和不同的整数，这种情况中通过VIPA240的来回光程(2ntcosθ)等于对应每个信道中的中央波长的波长乘以的一个整数，其中n是第一和第二表面242和244之间的材料的折射率，θ表示对应于每个信道的中央波长的光束的传播方向。更加具体来说，如上文所述，θ表示输入光的光轴的小倾角(参见图8)。

因此，对应于中央波长的所有波长成份将具有来自VIPA240的相同输出角，因此具有在镜面254上的相同聚焦位置，如果t被设置为使得对应每个信道中的中央波长的波长成份，2ncosθ是对于相同θ和不同整数的每个信道的中央波长的整数倍。

例如，2毫米的来回路程的物理长度(其大约是VIPA240的1毫米厚度的两倍)以及1.5的折射率使得具有100GHz的间隔的所有波长满足该条件。结果，VIPA240可以同时补偿在波分复用光的所有信道中的色散。

因此，参见图14，通过设置厚度t为WDM匹配FSR厚度，VIPA240和聚焦透镜252将使得(a)对应于每个信道的中央波长的波长成份被聚焦在镜面254的点270上，(b)对应于每个信道的较长波长成份的波长成份被聚焦在镜面254的点272上，以及(c)对应于每个信道的较短波长成份的波长成份聚焦在镜面254的点274上。因此，VIPA240可以被用作为补偿波分复用光的所有信道中的色散。

图16为示出当厚度t被设置为WDM匹配FSR厚度时波分复用光的几个通道的色散量的曲线图。如图16中所示，所有信道被提供相同的色散。但是，该色散在信道之间不连续。另外，可以通过适当地设置镜面254的尺寸，而设置VIPA240将补偿色散的每个信道的波长范围。

如果厚度t不被设置为WDM匹配FSR厚度，则波分复用光的不同信道将聚焦在镜面254的不同点上。例如，如果厚度为来回光程的二分之一、三分之一或者其它分数的厚度，则两个、三个、四个或更多的信道可能会聚焦在相同的镜面上，而每个信道聚焦在不同的焦点。更加具体来说，当厚度t为WDM匹配FSR厚度的一半时，来自奇数信道的光线将聚焦在镜面254的相同点处。但是，来自偶数信道的光线将聚焦在与奇数信道不同的点数。

例如，图17为示出聚焦在镜面254的不同点上的不同信道。如图17中所示，偶数信道的中央波长的波长成份被聚焦在镜面254的一个点上，以及奇数信道的中央波长的波长成份被聚焦在不同的点上。结果，VIPA240可以适应性地同时补偿在波分复用光的所有信道中的色散。

有几种不同的方式来通过VIPA改变添加的色散数值。例如，图18为示出使用VIPA来对光线提供可变的色散的一种装置的侧视图。现在参见图18，VIPA240使所有不同的干涉级具有不同的角色散。因此，添加到光信号的色散量可以通过旋转或移动VIPA240而改变，从而对应于不同干涉级的光线被聚焦到镜面254上，并且被反射回VIPA240。

图19为示出使用VIPA来提供可变色散的装置的侧视图。现在参见图19，聚焦透镜252和镜面254之间的相对距离保持固定，并且聚焦透镜252和镜面254一同相对于VIPA240而移动。聚焦透镜252和镜面254的运动改变从透镜254返回到VIPA240的光线的偏移，从而改变色散。

图20(A)和20(B)为示出使用VIPA来对光线提供变化的色散值的装置的侧视图。图20(A)和20(B)类似于图14，在图20(A)和20(B)中示出由束腰262的虚像260所发射的光线的较长波长264、中间波长266和较短波长268的传输方向。

现在参见图20(A)，镜面254是一个凸面镜。射束偏移被凸面镜所放大。因此，用短焦距和较小的空间可以获得较大的色散。当镜面254为凸面镜时，如图20(A)所示，凸起的形状一般仅仅可以从侧面来观察，而不能够从顶部观察。

现在参见图20(B)，镜面254为凹镜。对于凹面镜，色散的正负号被反转。因此，可以用较短的透镜焦距和较小的空间来获得反常色散。当镜面254为凹面镜时，如图20(B)所示，凹进的形状一般仅仅可以从侧面来观察，而不能够从顶部观察。

因此，通常镜面254从顶部观察时看起来为扁平形状。但是，从顶部观察时，镜面254可能是凸面镜或凹面镜，从而表示该镜面是一个“一维”镜面。

在图20(A)和20(B)中，镜面254位于聚焦透镜252的焦点处或附近。

因此，如上文所述，镜面254从侧面观看可以是凸起或凹陷的，例如分别在图20(A)和20(B)中所示。凸面镜可以增强色散，并且凹面镜可以减弱色散或者使色散从负(正常)反转为正(反常)。更加具体来说，凸面镜产生在负方向上更大的色散，并且凹面镜产生在负方向上更小的色散，或者把色散反转为正方向。这是因为，色散是从侧面观看的镜面的曲率的一个函数。

图21为示出来自VIPA240的光束的输出角与光束的波长之间的关系的曲线图。如图21中所示，波长与输出角的关系曲线282不是线性的。

由于波长与VIPA所产生的光束的输出角之间的关系不是线性的，因此如果使用平面镜、通常的凹面镜或通常的凸面镜作为镜面254时，在一个波长带中的色散不是恒定的。在色散中的非线性被称为高阶色散。

通常，参见图20(A)和20(B)中的装置，通常参照如下方程(3)可以理解色散中的非线性：

(色散角)·(1-f·(1/R))∝色散

其中f为透镜252的焦距，以及R为镜面254的曲率半径。

图22为示出VIPA240的角色散与光束的波长之间的关系的曲线。通常，在图22中的曲线84表示图20中的曲线282的斜率。如图22中所示，角色散不是恒定的。另外，角色散随着波长改变而改变。

图23为示出上述方程(3)的一项(1-f·(1/R))与波长之间的关系曲线。更加具体来说，线286表示对于平面镜(曲率半径等于“∞”(无穷大))，(1-f·(1/R))项与波长之间的关系的曲线。线288表示对于凹面镜(曲率半径等于“+”)，(1-f·(1/R))项与波长之间的关系的曲线。线290表示对于凸面镜(曲率半径等于“-”)，(1-f·1/R))项与波长之间的关系的曲线。如图23中所示，每种镜面具有固定的曲率半径。

图24为示出当镜面254为凸面镜、平面镜和凹面镜时，例如图20(A)和20(B)这样的装置的色散与波长之间的关系。更加具体来说，曲线292是当镜面254为凸面镜时色散与波长的关系曲线。曲线294是当镜面254为平面镜时色散与波长的关系曲线。曲线296是当镜面254为凹面镜时色散与波长的关系曲线。

以一种非常普遍的方式，曲线292和294和296分别表示图22中所示的角色散与图23中所示的适当直线的乘积，如上述方程3所示。更加具体来说，通常曲线292表示图22中的曲线284与图23中的直线290的乘积。通常，曲线294表示图22中的曲线284与图23中的直线286的乘积。通常，曲线296表示图22中的曲线284与图23中的直线288的乘积。

从图24可以看出，无论凸面镜、平面镜和凹面镜被用作为镜面254，色散都是不固定的。

根据上文所述，色散的波长相关性可以通过镜面254的曲率的线性调频而减少或消除。

更加具体来说，图25为示出上述方程3中的(1-f·(1/R))项的曲线298与波长之间的关系曲线。通常，图25中的曲线298与图22中的曲线284相反。因此，具有图25中的特性的镜面将提供如图26中的曲线300所示的恒定色散。

例如，对于图14中所示的装置，较长的波长在负方向上具有比短波长更大的色散。因此，镜面254可以被设计为具有反射较长的波长的凹陷部分，以及反射较短波长的凸起部分，以有效地消除色散的波长相关性。理想地，当波长从短变长时，镜面254的曲率沿着光线的焦点连续地从凸起变为凹陷。如果该改变是基于常规的凸面镜，而不是平面镜，则当波长从短变长时，镜面的曲率可以从强凸起连续地变为轻微的凸起。

因此，难以设计镜面254来提供固定的色散。例如，图27为示出许多不同的镜面设计的特性的曲线图。图27中的曲线302示出当输出光的波长增加时，连续从凸起变为凹陷的镜面。曲线304示出当输出光的波长增加时从强凸起变为轻微凸起的镜面。曲线306示出当输出光的波长增加时从轻微凹陷变为强凹陷的镜面。其它镜面设计例如包括如曲线308和310所示。

实际上可以采用无数的镜面设计，并且这种设计可以在图27中示出。另外，镜面设计不限于如图27中所示具有相同斜率的特性曲线。

图28(A)、28(B)、28(C)以及28(D)示出可以用作为镜面254的各种镜面的表面形状。例如，图28(A)示出如图27中的曲线302所表示从凸起连续变为凹陷的镜面。图28(B)示出如图27中的曲线310所表示从强凸起连续变为弱凸起的镜面。图28(C)示出如图27中的曲线306所表示从弱凹陷连续变为强凹陷的镜面。

另外，实际上可以采用无数的镜面设计。例如，图28(D)示出从平面镜变为凸面镜。图28(E)示出从平面镜变为凹面镜。图28(F)示出具有凸起部分和凹陷部分的镜面，但是该镜面不从凸起连续变为凹陷。

因此，如上文所述，一个装置包括VIPA、镜面和透镜。VIPA接收输入光并且产生从VIPA传送出去的相应输出光(例如光束)。透镜把输出光聚焦到镜面上，从而该镜面反射输出光，并且反射的光线被透镜返回到VIPA。该镜面具有使得该装置产生恒定的色散。

例如，由透镜的聚焦的输出光随着输出光的波长改变入射在镜面的不同表面点上。该镜面的形状使得随着输出光的波长从短变长，该表面点连续地从凸起变为凹陷。作为另一个例子，该镜面可以被形成为使得该表面点随着输出光的波长从短变长，而连续地从强凸起变为弱凸起。

另外，镜面可以形成为使得随着输出光的波长从短变长，该表面点连续地从弱凹陷变为强凹陷。在此有许多其它例子。例如，镜面具有凹陷部分和凸起部分，使得比特定波长更短波长的输出光被该凸起部分反射，从而比特定波长更长波长的输出光被凹陷部分反射。

另外，例如该镜面对应于大于特定波长的输出光的波长的增加而连续地从平坦部分变为凹陷部分，从而比特定波长更短波长的输出光被照射到该平坦部分，并且比特定波长更长波长的输出光照射到凹陷部分。或者，该镜面相应于大于特定波长的输出光的波长的增加而从凸起部分连续变为平坦部分，从而在比特定波长更短的波长输出光照射在凸起部分，并且比特定波长更长波长的输出光照射在平坦部分。

如上文所述，VPIA提供比衍射光栅大得多的角色散。因此，VIPA可以用于补偿比如图6(A)和6(B)所示的空间光栅对结构大得多的色散。

如上文所述，把光线反射回VIPA以补偿色散的镜面可以被称为柱面镜，因为该镜面的形状为圆柱的表面。换句话说，如图29中所示，该镜面沿着形成圆柱的轴具有相同的曲率半径。由于色散是上文所述的镜面曲率的半径的一个函数，因此当镜面沿着形成圆柱的轴移动时，色散不改变。如图30(A)中所示，色散可以在如上文所述的每个信道中改变(参见图24)。但是，该色散将是周期性的，如图30(B)所示，并且该色散对于所有信道来说近似相等。

图31(A)为示出在采用具有例如图28(A)至28(F)中所示的变型的柱面镜的VIPA进行色散补偿之后，对于波分复用光的一个信道，色散与波长的关系曲线。现在参见图31(A)，可以看出色散量基本上对于同一信道内的每个波长来说是相同的。

图31(B)为示出在采用具有例如图28(A)至28(F)中所示的变型的柱面镜的VIPA进行色散补偿之后，对于波分复用光的所有波长(因此是多个信道)，色散与波长的关系曲线。现在参见图31(B)，可以看出色散量基本上对于所有信道中的所有波长来说是相同或一致的。

图32为根据本发明另一个实施例使用VIPA来对光线提供可变色散的装置的顶视图。现在参见图32，圆锥状镜400被用于把光线反射回VIPA240。镜面400可以在方向401上移动。

如上文所述，VIPA240产生在由光的波长所确定的方向上传送的准直光束，其被称为准直输出光。VIPA240的角色散方向是随着光线的波长改变而改变的准直输出光的传输方向，并且例如由图32中的方向402所表示。对于不同波长的准直输出光将在相同的平面上。

因此，方向401沿着锥面并且可以描述为与VIPA240的角色散方向以及来自VIPA240的准直光的传输方向相垂直。另外，方向401可以被描述为与包含来自VIPA240的不同波长的准直输出光的传输方向的平面相垂直。

图33(A)和33(B)为示出根据本发明的一个实施例，如何从锥体405的一个截面形成镜面400的示意图。如图33(A)所示，方向402最好沿着锥体405的表面并且通过锥体405的顶点。尽管，最好使方向401通过锥体405的顶点，但是它不一定要通过该顶点。

在图33(B)中，镜面400具有3个不同的曲率A、B和C的半径。曲率A的半径为最大，曲率C的半径为最小，以及曲率B的半径在A和C之间。

通过把镜面在方向401上移动(例如对应于图32中的方向401)，光线焦点的位置从图33(B)中的圆锥状镜的表面上的A处移动到C处。由于A、B和C的半径不同，因此色散也不同。从而，色散随着圆锥状镜的移动而改变。

图34(A)为示出根据本发明的一个实施例，当镜面在例如方向401这样的方向上移动时，对于圆锥状镜的曲率A、B和C的半径，色散量与在一个信道中波长之间的关系曲线。从图34(A)可以看出，通常曲率C的半径产生最大的色散量。通常曲率A的半径产生最小的色散量。从图34(A)可以看出，通常曲率B的半径产生的色散量在A和C之间。

从图34(A)可以看出，并且参照图24和30(A)所述，色散量对于一个信道中的不同波长而不同。但是，如参见图26、31(A)和31(B)所述，通过改变镜面，可以在每个信道以及在所有信道中提供均匀色散量。

例如，图34(B)为根据本发明一个实施例当圆锥状镜沿着例如方向401这样的方向上移动时，示出曲率A、B和C的半径的示意图。相反，图34(C)为根据本发明一个实施例当提供均匀色散的变形圆锥状镜沿着例如方向401这样的方向上移动时，示出变型的曲率A’、B’和C’的半径的示意图。例如，在变型的镜面中，由透镜252所聚焦的输出光随着输出光波长的改变而照射在不同的表面点上。从而当输出光的波长从短变长时，镜面被形成为使得表面点连续地从凸起变为凹陷。作为另一个例子，该镜面可以形成为使得当输出光的波长从短变长时，表面点连续地从强凸起变为弱凸起。

另外，该镜面可以形成为使得当输出光的波长从短变长时，表面点连续地从弱凹陷变为强凹陷。在此有许多实例。例如，该镜面可以具有凹陷部分和凸起部分，从而在比特定波长更短波长的输出光被凸起部分所反射，以及比特定波长更长波长的输出光被凹陷部分所反射。

结果，该变型的镜面在每个信道以及在所有信道中提供均匀色散。

图35为示出根据本发明一个实施例，对于曲率A’、B’和C’的半径，色散与在一个信道中的波长之间的关系的曲线图。从图35可以看出，每个曲率A’、B’和C’的半径产生一致但是不同的色散量。因此，每个信道将具有均匀的色散，并且色散量可以通过移动镜面而改变。

图36为示出根据本发明一个实施例使用VIPA的装置中的各种角度的示意图。现在参见图36，Θ和θ为平均入射角，以及Φ和φ为对于形成VIPA240的第二表面244这样的薄片的法线形成的输出角。Θ和Φ表示VIPA240的表面242和244之间在空气中的角度，而θ和φ表示VIPA240的表面242和244之间在玻璃中的角度。由于在玻璃表面上的折射，在空气中的角度大约为在玻璃中的角度的n倍。其中n为玻璃的折射率。

图37为示出根据本发明一个实施例，使用VIPA的装置中的角度的另一个示意图。如图37中所示，输出角φ被确定为发自两个相邻束腰的光路中的差值为波长的整路倍的方向。相邻束腰之间的间隔为2t(t为VIPA的厚度，例如图8中所示)，以及在玻璃中的输出角为φ。从而，2tcosφ＝mλ/n(m为整数)。由此，角色散为dΦ/dλ＝-n²/λΦ，如以下方程(4)所示：

光路的间距：d＝2tsinφ

路径长度之差： $m\·\frac{\mathrm{\λ}}{n}=2t\cos \mathrm{\φ}$

$\frac{\mathrm{m\Δ\λ}}{n}=-2t\sin \mathrm{\φ\Δ\φ}$

$\mathrm{\Δ\φ}=-\cos \mathrm{\φ}\·\frac{\mathrm{\Δ\λ}}{\mathrm{\λ}}\≈-\frac{1}{\mathrm{\φ}}\frac{\mathrm{\Δ\λ}}{\mathrm{\λ}}$

θ：在玻璃中的输入角  φ：在玻璃中的输出角

Θ：在空气中的输入角  Φ：在空气中的输出角

                     Θ≈θ

                     Φ≈φ

                     ΔΦ≈Δφ

$\text{\Δ\Φ\≈-}\frac{n}{\mathrm{\φ}}\frac{\mathrm{\Δ\λ}}{\mathrm{\λ}}\≈-\frac{n^2}{\mathrm{\Φ}}\frac{\mathrm{\Δ\λ}}{\mathrm{\λ}},\frac{\mathrm{d\Φ}}{\mathrm{d\λ}}\≈-\frac{n^2}{\mathrm{\λ\Φ}}$         方程(4)

图38为示出根据本发明一个实施例如何在使用VIPA的装置中产生色散的示意图。图14也示出色散是如何产生的，但是图38是更加量化的示意图。

现在参见图38，在空气中相对于VIPA的法线的光线传输角为Φ-Θ。并且，透镜252的焦聚为f，中央束腰的深度为a。在镜面上的光线聚焦位置为f，并且中央束腰的深度为a。在镜面上的光线聚焦位置y为y＝f(Φ-Θ)。镜面形状为y的一个函数c(y)。镜面斜率h为dc/dy。然后，通过如下方程(5)获得在来回传输之后的射束偏移：

镜面形状：c(y)，镜面的斜率： $h\left(y\right)=\frac{\mathrm{dc}\left(y\right)}{\mathrm{dy}},$ y≈f(Φ-Θ)

(射束偏移)≈2(f-a)(Φ-Θ)+2fh(y)

$\≈\frac{{2n}^2}{\mathrm{c\Φ}}\{(f-a)(\mathrm{\Φ}-\mathrm{\Θ})+\mathrm{fh}\left(y\right)\}$      方程(5)

在图38中的距离改变可以容易地从射束偏移而获得，并且该延迟是该距离改变量除以在玻璃中的光速。色散被计算为随着波长改变的延迟改变量，并且由如下方程(6)示出：

$\≈\frac{2n^2}{c}\{(f-a)\frac{\mathrm{\Θ}}{{\text{\Φ}}^2}+\frac{f}{\mathrm{\Φ}}\frac{\mathrm{dh}\left(y\right)}{\mathrm{dy}}\frac{\mathrm{dy}}{\mathrm{d\Φ}}-\frac{\mathrm{fh}\left(y\right)}{{\mathrm{\Φ}}^2}\}\frac{\mathrm{d\Φ}}{\mathrm{d\λ}}$     方程(6)

$\≈-\frac{{2n}^4}{\mathrm{c\λ}{\mathrm{\Φ}}^3}\{(f-a)\mathrm{\Θ}+f^2\mathrm{\Φ}\frac{\mathrm{dh}\left(y\right)}{\mathrm{dy}}-\mathrm{fh}\left(y\right)\}$

对于半径r的柱面镜，

        方程(7)

则该镜面为柱面镜，并且沿着角色散的方向具有圆形形状，dh/dy简单地为1/r，并且获得如下方程(7)：

从方程(7)，可以看出在WDM信道中的色散是不均匀的，并且色散改变量大约与1/Φ³成正比。

如方程(6)中所示，色散为Φ的一个函数。为了使WDM信道中的色散均匀，在Φ改变时该公式需要保持恒定。因此，在方程(6)的大括号中的数值应当与Φ³成正比(忽略λ的小的改变)。假设比例常数为K(这意味着色散为-2n⁴K/cλ)，其中对于波长的小的改变，n、c、λ、f和a为常数或基本上恒定，我们获得如下方程(8)：

$(f-a)\mathrm{\Θ}+f^2\mathrm{\Φ}\frac{\mathrm{dh}\left(y\right)}{\mathrm{dy}}-\mathrm{fh}\left(y\right)=K{\mathrm{\Φ}}^3$        方程(8)

在此，y≈f(Φ-Θ)。从而， $\mathrm{\Φ}=\frac{y}{f}+\mathrm{\Θ}$

对于在WDM信道中的均匀色散的条件为

$f^2(\frac{y}{f}+\mathrm{\Θ})\frac{\mathrm{dh}\left(y\right)}{\mathrm{dy}}-\mathrm{fh}\left(y\right)=k{(\frac{y}{f}+\mathrm{\Θ})}^3-(f-a)\mathrm{\Θ}$

在中央y＝0处，镜面斜率h应当为0。可以解出方程(8)以获得如下方程(9)：

$h\left(y\right)=\frac{K}{2f^4}{y}^3+\frac{3\mathrm{K\Θ}}{2f^3}{y}^2+\frac{K{\mathrm{\Θ}}^2-(f-a)}{f^2}y$     方程(9)

在积分之后获得镜面曲线，并且由如下方程(10)所示

$c\left(y\right)=\∫h\left(y\right)\mathrm{dy}$

$=\frac{K}{8f^4}{y}^4+\frac{\mathrm{K\Θ}}{2f^3}{y}^3+\frac{K{\mathrm{\Θ}}^2-(f-a)}{{2f}^2}{y}^2$         方程(10)

方程(10)决定对于不同K的理想曲线，例如在图28中所示。

镜面形状由数值K所确定，其给出色散。为了给出沿着图33(B)中的曲线A、B和C的形状，可以分别对方程(10)使用小的K、中等的K和大的K值。该曲线在图39(A)、39(B)和39(C)中所示。但是，为了便于制造，该形状大约为椭圆、抛物面或双曲面的一部分。这种情况中，该镜面可以作为圆锥的一部分。

图40为示出根据本发明的一个实施例用于形成镜面的圆锥的一个例子。现在参见图40，圆锥405具有底部406。如果底部406为圆形，则圆锥406为通常的圆锥。但是，圆锥405例如可以在侧面方向上延伸。在这种情况中，底部406为椭圆，如图40中所示。在椭圆的情况中，底部406具有长轴r₁和短轴r₂。方向401由沿着圆锥表面从圆锥的顶点到底部与底部406的长轴或短轴相交的直线所确定。但是，该直线不一定要与其中一条轴相交。如图40中所示，圆锥406被与方向401相垂直的平面407所切割。根据圆锥405的顶角，对于该镜面的切割曲线408为椭圆、抛物线或双曲线。因此，在镜面区域中的割线408为这三种曲线之一的一部分。变型的圆锥形镜面被定义为使得割线408由方程(10)所确定而不是由这三种形状所确定。

对于不同的WDM信道的光线将被聚焦在偏离方向401的不同位置处。因此，不同的WDM信道将得到不同的曲线并且产生不同的色散。因此，该锥形可以进一步变形，使得对于不同WDM信道的切割曲线由具有所需数值K的方程(10)所确定。这表示色散改变不限于随着波长或者WDM信道线性改变，并且它可以用任何方式改变。

图41为示出根据本发明一个实施例的台阶形状的镜面的示意图。该静面可以对不同的WDM信道提供不同的形状，而不造成镜面相对于入射光的过度倾斜。

再次参见图32，镜面400可在方向401上移动。镜面400还可以被描述为可以在透镜252的焦平面中或附近移动。如上文所述，镜面400具有圆锥形状，或者变型的圆圆锥状，从而镜面400沿着表面将具有不同的曲率。由于曲率延着方向401而改变，并且镜面400在该方向上移动，因此可以通过把镜面400移动相对较小的距离而改变色散。在这种设计中，镜面400的移动距离一般小于1厘米，这远小于图19中的镜面254的移动距离。

另外，在图19中，透镜252的位置是可移动的，而在图32中，镜面252的位置一般被固定。因此，在图19中，需要在VIPA240和透镜252之间具有较大的间隔，从而透镜252和镜面254可以一同移动相同较大的距离，以提供所需的色散量。VIPA240和透镜252之间的较大距离是所不希望的，并且这会增加该装置的整体尺寸。通过比较，在图32中，需要VIPA240和透镜252之间具有相对较小的间隔，并且镜面400仅仅需要移动相对较小的距离，以提供所需的色散量，从而使得整个装置比图19中所示的装置小得多。

图42为示出根据本发明的另一个实施例使用VIPA以提供色散斜率的装置的侧面示图。现在参见图42，角色散部件500被置于VIPA240和透镜252之间。角色散部件500例如可以是透射型衍射光栅、反射型衍射光栅或者全息光栅。

角色散部件500具有与VIPA240的角色散方向相垂直的角色散方向。

最好，由角色散部件500所提供的角色散量应当足够大，以区别用于不同WDM信道的不同波长。因此，最好由角色散部件500所提供的角色散应当大于大约0.1度/nm。该数值容易通过使用作为角色散部件500的衍射光栅而获得。但是，本发明不限于任何特定量的角色散。

在图42中，镜面400的位置最好被固定。这不同于图32，其中镜面400的位置是可移动的。但是，在图42中，镜面400不限于被固定，并且可以移动以增加可变的色散。

通过使用VIPA240和透镜252之间的角色散部件500，由于角色散部件500的角色散，在不同信道中的光线将被沿着镜面400的表面上的方向401(未在图42中示出)而偏移，并且将得到镜面400的不同曲率。结果，不同的信道将具有相同的色散。这种与信道相关的色散被称为高阶色散或色散斜率，并且由于在光纤中传输不同的WDM信道，因此在光纤中将看到不同的色散，从而需要光纤色散的补偿。

图43(A)为示出根据本发明一个实施例使用用作为图42中的镜面400的圆锥状镜面对于所有波长(许多信道)的色散量的曲线图。例如，该圆锥状镜面一般如图33(A)和33(B)所示。如图43(A)所示，色散量在每个信道中不是一致的，并且对不同的信道而不同。

图43(B)为示出根据本发明的一个实施例使用变型的圆锥状镜面作为图42中的镜面400对于所有波长(许多信道)的色散量的曲线图。例如，根据本发明的一个实施例，该变型的圆锥状镜面一般具有如图34(C)具有曲率A’、B’和C’的半径。如图43(B)中所示，色散量在每个信道中是一致的，并且对于不同的信道是不同的。

在图43(A)和43(B)中，色散随着波长增加而增加。但是，在本发明的一些实施例中，通过使角色散部件500倒置或者使锥形镜面的方向反转，色散可以随着波长的增加而减小。

因此，为了补偿所有WDN的同时色散成份，参数(例如镜面形状、焦聚等等)最好被设计为使得对于例如图43(A)或43(B)的每个WDM信道的色散为相同的量，但是与相应波长的传输线路的色散的符号相反。也就是说，尽管通过传输线路，不同的WDM信道可以具有不同的色散量，但是如本文中所示可以使用VIPA来补偿具有不同色散量的WDM信道的色散。

图44为示出根据本发明一个实施例使用全息光栅510作为VIPA240和透镜252之间的角色散部件的示意图。

另外，图45为示出根据本发明一个实施例使用全息光栅520作为VIPA240和透镜252之间的角色散部件的示意图。

当衍射光栅被用作为角色散部件时(参见图42)，一个问题是偏振相关性。因此，可以使用半波片来消除衍射光栅的偏振相关性。

例如，图46为示出使用插入在衍射光栅和透镜252之间的半波片530的示意图。

图47为示出使用插入在透镜252和圆锥状镜面400之间的半波片530的示意图。作为一个例子，半波片530被放置为相对于衍射光栅的s或p的偏振面形成45度角的轴上。

采用如图46和47中所示的结构，通过具有p偏振的衍射光栅的光线将返回到该具有s偏振的衍射光栅，并且通过具有s偏振的衍射光栅的光线将返回到具有p偏振的衍射光栅。因此，衍射光栅的偏振相关性被消除。

图48(A)为示出根据本发明另一个实施例使用VIPA来对于不同信道提供两个不同的色散的装置的侧视图或顶视图。现在参见图48(A)，波长滤波器510被置于透镜252和镜面M1和M2之间。波长滤波器510对来自透镜252的光线进行滤波，从而波长为λ1的光线被导向镜面M2，并且波长为λ2的光线被导向M2。镜面M1具有与M2不同的曲率，因此λ1和λ2将具有不同的色散。因此，每个镜面M1和M2例如可以是在本文中所述的柱面镜或变型的柱面镜。例如，镜面M1和M2可以是变型的柱面镜，以在对应于λ1和λ2的信道中提供一致但是不同的色散量。

图48(B)为示出根据本发明的一个实施例，用于图48(A)中的装置的色散与波长的关系曲线，其中镜面M1和M2为变型的柱面镜，以在每个信道中提供均匀的色散。尽管图48(A)示出为两个波长而构造的装置，但是一般对用于分离其它波长或信道的波长滤波器和镜面的数目没有限制。

例如，图49为示出根据本发明一个实施例使用VIPA来对不同的信道提供三种不同的色散的装置的侧视图或顶视图。现在参见图49，波长滤波器520和530被用于分别把波长为λ1、λ2和λ3的光线转向到镜面M1、M2和M3。

根据本发明的上述实施例，使用VIPA与例如圆锥状或变型的圆锥状镜这样的镜面相结合的装置来产生色散斜率或较高阶的色散。该镜面的圆锥状或变型的圆锥状被设计为使得该装置的色散斜率或较高阶色散补偿发送光(光纤)的色散斜率或高阶色散。

在发射器通过传输线路把光信号发送到接收器的光学通信系统中，本发明的装置可以插入在发射器中、传输线路中、接收器中或者在发射器、传输线路和接收器的任何组合中。例如，在图1中，本发明的装置可以插入在发射器30中、光纤34(例如，传输线路)或者接收器中，或者在发射器30、光纤34和接收器36的任何组合中。另外，本发明的两个或多个装置可以级联在一起，或者仅仅一个装置可以用于发射器30、光纤34和/或接收器36中。因此，本发明不限于可以一同使用已提供所需效果的装置的数目。

如本发明的上述实施例中所述，使用VIPA来提供色散的装置的一个问题是，该装置在传输频谱中具有相对较窄的频带。通常，由于来自光纤-光纤的插入损耗，使得该频带变窄。例如，在图13中，在传输通过VIPA240并且被镜面254所反射之后，从光线由光纤246发出到光线再次被光纤246所接收期间出现插入损耗。

例如，图50为示出根据本发明一个实施例，在使用VIPA来提供色散的装置中的插入损耗的曲线图。现在参见图50，曲线550示出可能一般对于一个信道出现的实际插入损耗。相反，曲线560示出对于该信道的更加理想的插入损耗。

该插入损耗由于几个不同的因素所造成，一个主要因素是由于在不同波长的不同衍射效率所造成的损耗。

例如，图51为示出在不同波长的不同衍射效率的示意图。现在参见图51，来自VIPA240的输出光被透镜252聚焦在镜面570上。在最短波长的光线被聚焦在点580上，在中央波长的光线被聚焦在点590上，并且在最长波长的光线被聚焦在点600上。但是，由于VIPA240的特性，特别是在VIPA240内部出现的多次反射，使得在点590的中央波长的光线为最强，而在最短波长和最长波长的光线分别在点580和600为最弱。

例如，图52为示出从光纤传出并进入本发明的上述实施例中的VIPA的光线的光强的示意图。图52包括如图13中所示的光纤246和透镜248和250，但是VIPA被除去，并且允许光线传送到屏幕610。虚线框240示出应当放置VIPA的位置。

如图52中所示，在光线在屏幕610上具有由曲线620所示的光强。结果，如果提供到VIPA的输入光的远场分布为双峰形状，则插入损耗接近于图50中所示的理想插入损耗560。按照这种方式，该装置的传输光谱将非常平坦。

图53为示出根据本发明一个实施例，在使用VIPA来提供色散的装置中，在输入光纤上的光相位掩膜以提供双峰形状的远场分布的侧视图。现在参见图53，输入光纤246(例如，对应于图13中的输入光纤246)具有芯部650。光相位掩膜660和670分别覆盖芯部的上部和下部。结果，将在VIPA和输入端提供双峰状的远场分布(未在图53中示出)，并且该装置的插入损耗将具有更加理想的插入损耗。

图54为示出根据本发明一个实施例沿着图53的线54-54截取的截面视图。从图53和54可以看出，相位掩膜660和670分别覆盖顶部和底部。该相位掩膜应当不在该芯部的侧面部分上。

不一定要在输入光纤上增加相位掩膜。而是，例如可以在VIPA上增加相位掩膜。

例如，图55为示出根据本发明一个实施例，在VIPA上的用于对VIPA内部接收的光线提供双峰状的远场分布的相位掩膜的侧面视图。在图55中的部件与图11中相类似。

现在参见图55，光相位掩膜690和695被置于光入射窗表面124，以提供被接收到VIPA的光线的双峰状远场分布。

图56为示出根据本发明另一个实施例，在VIPA上的用于对VIPA内部接收的光线提供双峰状的远场分布的相位掩膜的侧面视图。图56不同于图55之处在于相位掩膜690和695被提供在反射表面122上。因此，相位掩膜可以在VIPA的反射表面或者光入射窗上。

另外，通过把相位掩膜置于输入光的中央可以获得双峰状的远场分布。

例如，图57和58为根据本发明另一个实施例，在VIPA上的用于对在VIPA内部接收的光线提供双峰状的远场分布的相位掩膜的侧面视图。在图57和58中，相位掩膜700被置于输入光的中央。这种情况中，在远场分布中央的光相位可能为π，并且在端部可能为0。这与图53-56中的远场分布相反。

如上文所述，相位掩膜可以用于提供双峰状的远场分布。该相位掩膜最好具有对应于π加上光相位的厚位。但是，加上该相位掩膜的光相位的优选范围是2/3π至4/3π。

提供适当的附加相位的任何透明材料可以用于该相位掩膜。例如，SiO₂是用作为相位掩膜的典型材料。

如上文所述，相位掩膜被用于提供双峰状的远场分布。在此，“双峰状”被定义为具有两个几乎相同的峰值以及在该峰值之间的凹谷。凹谷的深度应当小于或等于顶部峰值的50％，并且最好小于顶部峰值的20％。最好，该峰值为相等，但是该峰值之间相差10％的幅度也满足要求。

另外，除了使用相位掩膜之外，有其它方式来产生双峰状的远场分布，并且本发明不限于使用相位掩膜来达到这个目的。

上述使用相位掩膜来产生双峰状的远场分布的实施例可应用于本发明的使用VIPA来产生色散的实施例。但是，这些实施例还可以应用于使用VIPA作为多路分解器。例如，涉及使用相位掩膜来产生双峰状的远场分布的上述本发明实施例可以应用于图7和8中的VIPA。

如上文所述，使用VIPA来补偿色散的装置一般具有如图50中所示在每个WDM信道中的损耗曲线。如上文所述，该损耗曲线可以通过使用光相位掩膜来变得平坦。但是，存在有其它方式来使该损耗曲线变得平坦，例如通过添加额外的损耗。

例如，图59为根据本发明一个实施例，把额外损耗添加到该损耗曲线的示意图。现在参见图59，通过添加额外损耗705，损耗曲线550将被平坦化变为曲线710。

图60为示出根据本发明一个实施例，使用额外损耗部件来提供额外损耗从而使该损耗曲线平坦化的示意图。现在参见图60，VIPA色散补偿器720表示使用VIPA来产生如本文中所述的色散的一种装置。额外损耗部件730与VIPA色散部件720相级联。额外损耗部件730可以在VIPA色散部件720的上游或下游，并且在VIPA色散部件720和额外损耗部件730之间可以有一些光学元件。因此，本发明不限于VIPA色散部件720相对于额外损耗部件730的具体位置。

额外损耗部件730例如可以是干涉计或者波长滤波器。但是，Mach-Zehnder干涉计或者Fabry-Perot干涉计是适用的，因为它们具有周期性的传输曲线，并且通过选择适当的干涉计的参数，该周期可以调节到WDM信道间隔。因此，将同时对所有WDM信道，使整个传输曲线平坦化。

使用额外损耗部件的上述实施例被用于使用VIPA来产生色散的本发明的实施例。但是，这些实施例还可以应用于使用VIPA作为多路分解器。例如，与额外损耗部件的使用相关的本发明上述实施例可以应用于图7和8中的VIPA。

除了使用额外损耗部件之外，还可以使用其它方式来平整该损耗曲线。

例如，图61为示出根据本发明一个实施例，用于VIPA来提供色散的镜面并且将平整该损耗曲线的镜面的侧面视图。现在参见图61，镜面704可以是圆锥状镜，变型的圆锥状镜、平整的镜面或者任何其它形状的镜面。图61示出位置P、Q和R的侧面视图。位置P、Q和R分别对应于图14中的点274、270和272。在短波长的光线被聚焦在点274或P处，并且长波长的光线被聚焦在点272或R处。

在镜面740的反射率被沿着VIPA的角色散方向而调整。也就是说，在位置Q处的反射率最低，从而提供较高的损耗，并且在位置P和R处的反射率较高，以提供较低的损耗。因此，在接近于WDM信道中部的位置，反射光的功率减小，因此损耗曲线被平整。为了改变反射率，光吸收材料层可以覆盖接近位置Q之处，或者在多层镜面的情况下，可以调节一个或多个层面的厚度。

如果VIPA使用不是圆锥状或者变型的圆锥状的镜面，也就是说，如果VIPA使用例如图14、20(A)、20(B)中的镜面254或者使用图28(A)至28(F)的镜面形状，则反射率的调节可以有效地通过对镜面构图而不是实际调节反射率而实现。

例如，图62为示出根据本发明一个实施例的镜面750的正面视图。现在参见图62，镜面750被构图为如图中所示，以改变镜面750的反射率。在此，在位置Q附近，镜面750的宽度小于的聚焦射束尺寸760，因此来自位置Q附近的反射光功率被减少。

图63(A)、63(B)和63(C)为示出根据本发明一个实施例，在VIPA使用不是圆锥状或者变型的圆锥状的镜面770的情况下，用于调节有效反射率的另一种方式的示意图。更加具体来说，图63(A)、63(B)和63(C)分别示出在位置P、Q和R处在镜面770上的入射光780的俯视图。如图63(A)、63(B)和63(C)所示，不是调节反射率，而改变俯视中的镜面角度。在上述本发明的实施例中，例如图14中所示，在俯视的情况下，镜面最好平均光入射角相垂直。但是，如果镜面在俯视图中为倾斜，如图63(A)、63(B)和63(C)所示，反射光被偏转，并且对输出光纤的耦合效率减小。在位置P和R处，入射光780与镜面770相垂直，并且光线完全返回到输出光纤。另一方面，在位置Q处，镜面770在俯视图中为倾斜，并且反射光稍微偏离输出光纤方向。这造成额外损耗以及损耗曲线的平坦化。通过逐步沿着VIPA的角色散方向改变俯视图中的镜面770的倾斜角，则可以有效地产生用于使损耗曲线平坦化的额外损耗。

如图63(A)、63(B)和63(C)中所示的镜面角的改变，以及如图62中的镜面的构图可以用于上述装置中，该装置使用VIPA与不是圆锥状或变型的圆锥状的镜面相结合。这是因为，在圆锥状或变型的圆锥状镜面的情况中，在俯视下，在某一波长的光线可能被有效地聚焦在镜面的不同位置，因此该镜面不应当被构图或者在俯视图中倾斜。

图64为示出根据本发明一个实施例使用在VIPA和透镜之间的光栅的示意图。图64类似于图44和45。但是，图44和45中的实施例分别使用全息光栅和反射型光栅，在图64中的实施例使用光栅800。光栅800例如是一种透射型光栅，但是来自光栅800的输出光相对于到达光栅800的输入光具有大的角度，该角度在大于或等于30度并且小于或等于150度的范围内。例如，在图64的具体例子中，来自光栅800的输出光相对于到达光栅800的输入光形成大约90度。光栅800例如可以通过全息照相而制成。由于光栅800的角色散在小的空间中相对较大，则在图64中的结构是非常实用的。

另外，图46和47中的实施例可以应用于图64的实施例。更加具体来说，如图46和47所示的半波片530可以应用于图64中的实施例，以消除光栅800的偏振相关性。

在图44、45和64中，镜面400可以被移动以改变色散量。

例如，图65、66和67分别对应于图44、45和64，但是该图示出镜面400可被移动以改变色散量。例如，在图65、66和67中，镜面400沿着镜面400表面在方向810上移动，并且垂直于VIPA240的角色散方向402。

从上文可以理解，在本发明的各个实施例中，可以改变色散量。因此，VIPA与其它部件(例如镜面、透镜等等)相结合以提供一个可调节的色散补偿器。

图68和69示出根据本发明另一个实施例的可调节色散补偿器。现在参见图68和69，该可调节的色散补偿器包括一个可变曲率镜面455，其曲率沿着与VIPA340的角色散方向相平行的方向改变。如图70中所示，该可变曲率镜面455例如包括平坦部分455a和凸起部分455b，但是可以有无数种其它结构。

如图68和

中所示，该可调节色散补偿器包括用于使可变曲率镜面455绕着与VIPA340的角色散方向相垂直的轴456旋转的机构。另外，轴456可以被描述为与包含对于来自VIPA340的不同波长的准直输出光的传输方向的平面相垂直。该旋转轴456可以使镜面455的不同弯曲部分到达聚焦透镜352的焦平面上。

图68和69示出通过可调节色散补偿器由包含一个信道的较长波长464的光线与包含一个信道的较短波长468的光线的路径的示意图。但是，包含任何光信道的光线包括连续波长的光线。在图68中，可变曲率镜面455被设置为使得凸起部分455b截取并反射较长波长的光线464和较短波长的光线468，而在图69中，该镜面被设置为使得平坦部分455a截取并反射这些光线。如上文所述，凸起和平坦部分455a-455b通过透镜352把光线464和468反射回到VIPA340，从而当凸起部分被置于光路中时产生较大幅度的色散。

由于可变曲率的镜面455包括一个平面，其具有置于该平面上或内部的转轴，通常，该转轴与可变曲率镜面455的任何特定部分的曲率中心不一致。因此，绕着轴456旋转可变曲率镜面455通常不会使该可变曲率镜面不同的弯曲部分到达透镜352焦点处或附近的正确位置。因此，镜面在可变位置之间的运动包括可变曲率镜面455绕着轴456旋转，以及轴456沿着预定路径平移。在图68和69中，轴456包括在从图68所示的位置旋转到图69中所示的位置的过程中，或在相反过程中，沿着一条狭缝或轨道458移动的杆或销钉。另外，轴的平移可以通过许多其它机构来实现。镜面455的旋转和轴456的平移被同时在该装置中控制从而使包含不同幅度和类型的曲率(凸起、凹陷和平面)的镜面部分到达所需的光路的路径。按照这种方式，在图68和69中的装置作为一种可调节的色散补偿器。

图71示出根据本发明的另一个实施例的可调节色散补偿器。在图71中的补偿器包括与图68和69中的补偿器相类似的部件，只是该补偿器的镜面组件558替换图68和69中的单个可变曲率镜面455。镜面组件558包括多个镜面555a、555b、555c等等，所有镜面被固定设置为大约与转轴556等间距。在此，“多个”镜面表示两个或多个镜面或者镜面片断。这些镜面或镜面片断通常包括具有各种幅度和类型的曲率(凸起、凹陷和平面)的表面。镜面或镜面片断555a、555b、555c等等被附加到以转轴556为中心的镜面支架557上。通过镜面支架557绕着转轴556的旋转，多个镜面555a、555b、555c等等的各个镜面可以到达截取并反射光线464和468的位置。

在图71中，镜面支架557包括以转轴556为中心的圆筒。但是，可以采用任何几何形状和结构作为该镜面支架557，只要从透镜352到反射光线464和468的镜面的表面的距离保持基本上等于透镜352的焦聚即可。尽管该镜面或镜面片断555a、555b、555c等等被示出为在图71中的分段不连续镜面片断，但是这些镜面还可以包括连续变化曲率的单个镜面的部分。

图72为根据本发明另一个实施例的可调节色散补偿器的示意图。图72中的可调节色散补偿器包括相同的VIPA340和构成图68和69中的可调节色散补偿器以及图71中的可调节色散补偿器的聚焦透镜352部件。但是，与图68和69中的可调节色散补偿器以及图71中的可调节色散补偿器相反，在此没有沿着透镜352的焦线放置的曲面镜。另外，在图72中的补偿器包括在所述焦线和旋转平面镜602之外放置的多个镜面或者镜面片断655a、655b、655c等等。镜面或者镜面片断655a、655b、655c等等通常包括具有各种幅度和曲率(凸起、凹陷和平面)的表面。尽管这些镜面或镜面片段在图72中被示出为分离不连续的镜面片段，但是这些镜面还包括连续变化曲率的单个镜面的部分。

在图72中，旋转平面镜602沿着透镜352的焦线放置与VIPA340相对，并且与该线形成一个角度，从而把光线464和468的路径折叠为一个或多个镜面或镜面片断655a、655b、655c等等。平面镜602绕着置于反射表面平面镜602上并且沿着透镜352的焦线的轴603旋转。请注意，图72中所示的轴603通常不是实际的部件而是一个几何结构。光信道的中央波长的光线的通路(未示出)与在旋转轴603位置处的镜面602相交。

构成图72中的可调节色散补偿器的多个镜面或者镜面片断655a、655b、655c等等沿着表示以转轴603为中心的圆的一部分的圆弧606放置。圆弧606的半径被设置为使得透镜352的中心到轴603的距离加上从轴603到圆弧606的距离之和等于透镜352的焦聚。因此，光线464和468都分别聚焦在点472和474上，其中点472和474都位于一个镜面或镜面片断655a、655b、655c等等的表面上。光线464和468被多个镜面或镜面片断655a、655b、655c等等之一所反射，使得每条光线464和468返回到旋转平面镜602，返回通过透镜352并且返回到VIPA340。

在图72的可调节色散补偿器中，在光信号中产生的色散量可以通过使平面镜602绕着其中心旋转而变化，如调节方向604所示。该旋转平面镜602的旋转可以控制反射点472和474从一组固定镜面或镜面片断655a、655b、655c等等到另一组镜面的运动。如上文所述，使光信号被反射回VIPA340的特定镜面或镜面片断655a、655b、655c的镜面曲率的大小和方向决定由该装置所产生的色散量。根据沿着圆弧606放置这些镜面或镜面片段，信号光保持聚焦在每个镜面或镜面片断655a、655b、655c等等的表面上。按照这种方式该装置作为一种和调节色散补偿器。

图73为示出根据本发明另一个实施例的一种可调节色散补偿器的示意图。图73中的可调节色散补偿器包括与图68、69、71和72中的可调节色散补偿器内的VIPA相同的VIPA340。但是，与这些其它可调节色散补偿器相反，在图73中的可调节色散补偿器不包括在VIPA340输出侧的聚焦透镜。另外，在图73中的可调节色散补偿器包括执行聚焦功能的离轴抛物面镜702。离轴抛物面镜离轴被置于VIPA340的输出侧，从而截取并反射包含由VIPA340输出的光信道的光线。两个这样的光线路径，包含长波长的光线464和包含短波长的光线468，在图73中示出。离轴抛物面镜702能够绕着一条轴703旋转，该轴沿着与抛物面镜702相交的光信道的中央波长(未示出)的光线设置。请注意，图73中的轴703不是实际部件，而是一种几何结构。

离轴抛物面镜702包括焦点705。通过离轴抛物面镜702的聚焦，由VIPA340输出并且包含光信道(未示出)的中央波长的准直光线被聚焦在点705。包含所述信道的长波长的光线464和包含所述信道的短波长的光线468分别聚焦在点472和474上，如图73所示。点472和474被设置在焦点705的相对侧，如图73所示。在离轴抛物面镜702绕着轴703旋转过程中，焦点705和点472和474沿着圆弧706移动，该圆弧表示以轴703为中心的圆的一部分。在图73中的可调节色散补偿器进一步包括多个镜面或镜面片断755a、755b、755c等等，其表面沿着圆弧706放置，并与该圆弧相切。尽管镜面或镜面片断755a、755b、755c等等被示出为图73中的分离不连续镜面片段，但是这些镜面还可以包括连续变化曲率的单个镜面的一部分。

在图73中的可调节色散补偿器中，在包含光线464和468的光信号中产生的色散量可以通过使离轴抛物面镜702绕着轴703在调节方向704上旋转而改变。离轴抛物面镜702的旋转可以控制反射点472和474从一组固定镜面或镜面片断755a、755b、755c等等到另一组镜面的运动。包含信号信道的光线然后被一个镜面或镜面片断755a、755b、755c等等反射回离轴抛物面镜702。然后这些光线被离轴抛物面镜702重新准直并且反射回VIPA340。如上文所述，使光信号被反射回VIPA的特定镜面或镜面片断755a、755b、755c的镜面曲率的大小和类型(凸起、凹陷或平面)决定由图73中的装置所产生的色散量。根据沿着圆弧706放置这些镜面或镜面片段，信号光保持聚焦在每个镜面或镜面片断755a、755b、755c等等的表面上。按照这种方式该装置作为一种和调节色散补偿器。

如上文所述，镜面被用于把光线反射回VIPA。因此，镜面可被称为把光线返回到VIPA的“光线返回设备”。但是，本发明不限于使用镜面作为光线返回设备。例如，棱镜(取代镜面)可以被用作为把光线返回到VIPA的光线返回设备。另外，镜面/或棱镜的各种组合或透镜装置可以用作为把光线返回到VIPA的光线返回设备。

在本发明的各个实施例中，透镜被用于把来自VIPA的光线聚焦到镜面，并且把返回光线从镜面返回到VIPA。例如，参见图13中的透镜252的操作。但是，本发明不限于使用透镜用于此目的。例如，镜面可以用于取代透镜252来聚焦来自VIPA的光线，并且把返回光线返回到VIPA。

在上这本发明的实施例中，VIPA具有反射光线的反射膜。例如，图8示出具有用于反射光线的反射膜122和124的VIPA76。但是，VIPA不限用使用“膜”来提供反射表面。另外，VIPA仅仅必须具有适当的反射表面，而这些反射表面可能由“膜”所形成或者可能不由“膜”所形成。

另外，在本发明的上述实施例中，VIPA包括发生多次反射的透明玻璃片。例如，图8示出其上具有反射表面的透明玻璃片120的VIPA76。但是，VIPA不限于使用玻璃材料或使用类型的“薄片”来分隔该反射表面。另外，该反射表面仅仅必须保持由一些间隔相互隔离。例如，VIPA的反射表面可以由“空气”所隔离，而不用玻璃片。因此，反射表面可以被描述为例如由光学玻璃或空气这样的透明材料所隔离。

根据本发明的上述实施例，一种装置使用VIPA来补偿色散。为此目的，本发明的实施例不限于具体的VIPA结构。而是，任何在此所讨论的不同VIPA结构或者在美国专利08/685,362所公开的结构可以用于补偿色散的装置中。例如，VIPA可以具有或没有照射窗，并且在VIPA的各个表面上的反射率不限于任何特定的实施例。

本发明涉及一种VIPA色散补偿器。“VIPA色散补偿器”这个术语是指如本文中所述使用VIPA来产生色散的装置。例如，在图13、19、32、42、44和48(A)中的装置示出一种VIPA色散补偿器。

在此所述的VIPA的各个实施例可以被称为虚像相控阵列(VIPA)发生器。

尽管已经描述本发明的几个优选实施例，但是本领域的专业人员可以对这些实施例作出更改，而不脱离本发明的原则和精神，本发明的范围在权利要求书中定义。

Claims (101)

1.一种装置，其中包括：

虚像相控阵列装置(VIPA)发生器，其接收各个波长的输入光，并且在由该输入光的波长所确定的方向上产生从VIPA发生器发出的相应准直输出光；以及

反射表面，其把该输出光反射回VIPA发生器，该反射表面具有圆锥状或变形的圆锥状，沿着垂直于一个平面的方向在不同的位置具有不同的曲率，该平面包含对于不同波长的输入光从VIPA发生器输出的准直输出光的传播方向。

2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

透镜或镜面，其把来自VIPA发生器的输出光聚焦到反射表面，从而该反射表面反射该输出光，并且被反射的光线被所述透镜或镜面返回到VIPA发生器。

3.根据权利要求2所述的装置，其中该反射表面可在透镜的焦平面上或周围移动。

4.根据权利要求2所述的装置，其中该反射表面沿着在焦平面上并且与来自VIPA的准直输出光的光传输方向相垂直的直线，与透镜的焦平面相接触。

5.根据权利要求4所述的装置，其中该反射表面可在所述直线方向上移动。

6.根据权利要求2所述的装置，进一步包括：

在VIPA发生器和所述透镜或镜面之间的角色散部件，该角色散部件具有与所述平面相垂直的角色散方向。

7.根据权利要求6所述的装置，其中该角色散部件是透射型衍射光栅、反射型衍射光栅或全息光栅。

8.根据权利要求1所述的装置，其中由VIPA发生器所接收的输入光具有双峰状远场分布。

9.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

用于使由VIPA发生器所接收的输入光具有双峰状远场分布的装置。

10.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

至少一个相位掩模，其使由VIPA发生器所接收的输入光具有双峰状远场分布。

11.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

把输入光提供到VIPA发生器的光纤；以及

至少一个在光纤上的相位掩模，其使由VIPA发生器所接收的输入光具有双峰状远场分布。

12.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

至少一个在VIPA发生器表面上的相位掩模，其使由VIPA发生器所接收的输入光具有双峰状远场分布。

13.根据权利要求1所述的装置，其中

该输入光是具有多个信道的波分复用(WDM)光，每个信道具有由于通过传输线路传播而产生的对应于波长的色散量，以及

反射表面的参数使该装置对每个信道提供与其通过传输线路传送所造成的色散量相同但符号相反的色散量。

14.根据权利要求1所述的装置，其中

该输入光具有相关的损耗曲线，以及

该装置进一步包括把损耗添加到输入光以平整该损耗曲线的额外损耗部件。

15.根据权利要求1所述的装置，其中，该反射表面的曲率c(y)如下：

$c\left(y\right)=\frac{K}{8f^4}{y}^4+\frac{\mathrm{K\Θ}}{2f^3}{y}^3+\frac{K{\mathrm{\Θ}}^2-(f-a)}{2f^2}{y}^2$

c(y)＝反射表面的曲率，

y＝反射表面上的光聚焦位置，

Θ＝在空气中光线输入到VIPA发生器的输入角，

f＝将从VIPA发生器传输的输出光线聚焦到反射表面上的透镜或镜面的焦距，

a＝VIPA发生器的中央束腰的深度，

K为一个常数，使得色散等于-2n⁴K/cλ，c为光速，λ为波长，n为形成VIPA发生器的材料的折射率。

16.根据权利要求15所述的装置，进一步包括：

透镜或镜面，其把来自VIPA发生器的输出光聚焦到反射表面，从而该反射表面反射该输出光，并且被反射的光线被所述透镜或镜面返回到VIPA发射器。

17.根据权利要求16所述的装置，其中该反射表面可在该透镜的焦平面中或其周围移动。

18.根据权利要求16所述的装置，其中该反射表面沿着在焦平面上并且与来自VIPA的准直输出光的光传输方向相垂直的直线，与透镜的焦平面相接触。

19.根据权利要求18所述的装置，其中该反射表面可在所述直线方向上移动。

20.根据权利要求16所述的装置，进一步包括：

在VIPA发生器和所述透镜或镜面之间的角色散部件，该角色散部件具有与所述平面相垂直的角色散方向。

21.根据权利要求20所述的装置，其中该角色散部件是光栅。

22.根据权利要求21所述的装置，进一步包括：

消除该光栅的偏振依赖性的四分之一波片。

23.根据权利要求21所述的装置，其中该反射表面可移动，以改变色散量。

24.根据权利要求15所述的装置，其中由VIPA发生器所接收的输入光具有双峰状远场分布。

25.根据权利要求15所述的装置，进一步包括：

至少一个相位掩模，其使由VIPA发生器所接收的输入光具有双峰状远场分布。

26.根据权利要求15所述的装置，进一步包括：

把输入光提供到VIPA发生器的光纤；以及

至少一个在光纤上的相位掩模，其使由VIPA发生器所接收的输入光具有双峰状远场分布。

27.根据权利要求15所述的装置，进一步包括：

至少一个在VIPA发生器表面上的相位掩模，其使由VIPA发生器所接收的输入光具有双峰状远场分布。

28.根据权利要求15所述的装置，其中

该输入光是具有多个信道的波分复用(WDM)光，每个信道具有对应于波长的由于通过传输线路而产生的色散量，以及

反射表面的参数使该装置对每个信道提供与由于通过传输线路传播所造成的色散量相同但符号相反的色散量。

29.根据权利要求15所述的装置，其中该VIPA发生器包括：

第一和第二表面，该第一表面具有95％或更高的反射率；以及

在与第一表面相同的平面上的辐射窗，该输入光通过该辐射窗进入到VIPA发生器，第一和第二表面被设置为使得通过该辐射窗进入VIPA发生器的输入光在第一和第二表面之间被多次反射，以产生所述输出光。

30.根据权利要求29所述的装置，其中：

第一表面具有100％的反射率，以及

该照射窗具有100％的透射率。

31.一种装置，其中包括：

虚像相控阵列(VIPA)发生器，其接收各个波长的输入光，并且在由输入光的波长所确定的方向上产生从VIPA发生器输出的相应准直输出光，从而该输出光与用不同波长的输入光所产生的输出光在空间上相区分；

具有圆锥状、或者变形的圆锥状的反射表面；以及

透镜或镜面，其把从VIPA发生器传播的输出光聚焦到该反射表面上，从而该反射表面反射输出光，被反射的光线由所述透镜或镜面引导回VIPA发生器，

其中圆锥状或变形的圆锥状的反射表面校正不均匀的色散。

32.根据权利要求31所述的装置，其中该圆锥状或变形的圆锥状反射表面可在与VIPA发生器的角色散方向相垂直的方向上移动。

33.根据权利要求31所述的装置，其中该反射表面可在与一个平面相垂直的方向上移动，该平面包含对于不同波长的输入光从VIPA发生器输出的准直输出光的传输方向。

34.根据权利要求31所述的装置，其中该反射表面可在透镜或镜面的焦平面上或附近移动。

35.根据权利要求31所述的装置，进一步包括：

在VIPA发生器和透镜之间的角色散部件。

36.根据权利要求35所述的装置，其中该角色散部件具有与VIPA发生器的角色散方向相垂直的角色散方向。

37.根据权利要求35所述的装置，其中该角色散部件是透射型衍射光栅、反射型衍射光栅或全息光栅。

38.根据权利要求31所述的装置，其中由VIPA发生器所接收的输入光具有双峰状远场分布。

39.根据权利要求31所述的装置，进一步包括：

用于使由VIPA发生器所接收的输入光具有双峰状远场分布的装置。

40.根据权利要求31所述的装置，进一步包括：

至少一个相位掩模，其使由VIPA发生器所接收的输入光具有双峰状远场分布。

41.根据权利要求31所述的装置，进一步包括：

把输入光提供到VIPA发生器的光纤；以及

至少一个在光纤上的相位掩模，其使由VIPA发生器所接收的输入光具有双峰状远场分布。

42.根据权利要求31所述的装置，进一步包括：

至少一个在VIPA发生器表面上的相位掩模，其使由VIPA发生器所接收的输入光具有双峰状远场分布。

43.根据权利要求31所述的装置，其中

该输入光是具有多个信道的波分复用(WDM)光，每个信道具有由于通过传输线路传播而产生的对应于波长的色散量，以及

所述反射表面和所述透镜或镜面中至少一个的参数使该装置对每个信道提供与通过传输线路传播所造成的色散量相同但符号相反的色散量。

44.根据权利要求31所述的装置，其中

该输入光具有相关的损耗曲线，以及

该装置进一步包括把损耗添加到输入光以平整该损耗曲线的额外损耗部件。

45.根据权利要求31所述的装置，其中，该反射表面的曲率c(y)如下：

$c\left(y\right)=\frac{K}{8f^4}{y}^4+\frac{\mathrm{K\Θ}}{2f^3}{y}^3+\frac{K{\mathrm{\Θ}}^2-(f-a)}{2f^2}{y}^2$

c(y)＝反射表面的曲率，

y＝反射表面上的光聚焦位置，

Θ＝在空气中光线输入到VIPA发生器的输入角，

f＝将从VIPA发生器传输的输出光线聚焦到反射表面上的透镜或镜面的焦距，

a＝VIPA发生器的中央束腰的深度，

K为一个常数，使得色散等于-2n⁴K/cλ，c为光速，λ为波长，n为形成VIPA发生器的材料的折射率。

46.根据权利要求45所述的装置，其中圆锥状或变形的圆锥状反射表面可在与VIPA发生器的角色散方向相垂直的方向上移动。

47.根据权利要求45所述的装置，其中该反射表面可在与包含对于不同波长的输入光从VIPA发生器输出的准直输出光的传输方向的平面相垂直的方向上移动。

48.根据权利要求45所述的装置，其中该反射表面可在该透镜的焦平面中或其附近移动。

49.根据权利要求45所述的装置，进一步包括：

在VIPA发生器与该透镜之间的角色散部件。

50.根据权利要求49所述的装置，其中该角色散部件具有与该VIPA发生器的角色散方向相垂直的角色散方向。

51.根据权利要求49所述的装置，其中该角色散部件是光栅。

52.根据权利要求51所述的装置，进一步包括：

消除该光栅的偏振依赖性的四分之一波片。

53.根据权利要求51所述的装置，其中该反射表面可移动，以改变色散量。

54.根据权利要求45所述的装置，其中由VIPA发生器所接收的输入光具有双峰状远场分布。

55.根据权利要求45所述的装置，进一步包括：

至少一个相位掩模，其使由VIPA发生器所接收的输入光具有双峰状远场分布。

56.根据权利要求45所述的装置，进一步包括：

把输入光提供到VIPA发生器的光纤；以及

至少一个在光纤上的相位掩模，其使由VIPA发生器所接收的输入光具有双峰状远场分布。

57.根据权利要求45所述的装置，进一步包括：

至少一个在VIPA发生器表面上的相位掩模，其使由VIPA发生器所接收的输入光具有双峰状远场分布。

58.根据权利要求45所述的装置，其中

该输入光是具有多个信道的波分复用(WDM)光，每个信道具有对应于波长的、由于通过传输线路而产生的色散量，以及

所述反射表面和所述透镜或镜面中至少一个的参数使该装置对每个信道提供与通过传输线路传送所造成的色散量相同但符号相反的色散量。

59.根据权利要求45所述的装置，其中该VIPA发生器包括：

第一和第二表面，该第一表面具有95％或更高的反射率；以及

在与第一表面相同的平面上的辐射窗，该输入光通过辐射窗进入到VIPA发生器，第一和第二表面被设置为使得通过辐射窗进入VIPA发生器的输入光在第一和第二表面之间被多次反射，以产生所述输出光。

60.根据权利要求59所述的装置，其中：

第一表面具有100％的反射率，以及

该辐射窗具有100％的透射率。

61.一种装置，包括：

虚像相控阵列(VIPA)发生器，其接收具有双峰状的远场分布的各个波长的输入光，并且产生在由输入光的波长所确定的方向上从VIPA发生器传送的相应准直输出光；以及

把该输出光反射回VIPA发生器的反射表面，该反射表面具有圆锥状、或者变形的圆锥状。

62.根据权利要求61所述的装置，进一步包括：

透镜或镜面，其把来自VIPA发生器的输出光聚焦到反射表面，从而该反射表面反射该输出光，并且被反射的光线被所述透镜或镜面返回到VIPA发生器。

63.根据权利要求61所述的装置，进一步包括：

用于使由该VIPA发生器所接收的输入光具有双峰状远场分布的装置。

64.根据权利要求61所述的装置，进一步包括：

至少一个相位掩模，其使由VIPA发生器所接收的输入光具有双峰状远场分布。

65.根据权利要求61所述的装置，进一步包括：

把输入光提供到VIPA发生器的光纤；以及

至少一个在光纤上的相位掩模，其使由VIPA发生器所接收的输入光具有双峰状远场分布。

66.根据权利要求61所述的装置，进一步包括：

至少一个在VIPA发生器表面上的相位掩模，其使由VIPA发生器所接收的输入光具有双峰状远场分布。

67.一种装置，其中包括：

虚像相控阵列(VIPA)发生器，其接收具有双峰状的远场分布的各个波长的输入光，并且产生在由输入光的波长所确定的方向上从VIPA发生器输出的相应准直输出光，从而该输出光与由不同波长的输入光所产生的输出光可在空间上相区别；

反射表面，具有圆锥状、或者变形的圆锥状；以及

透镜或镜面，其把来自VIPA发生器的输出光聚焦到该反射表面上，从而该反射表面反射该输出光，所反射的光线被所述透镜或镜面返回到该VIPA发生器。

68.根据权利要求67所述的装置，进一步包括：

用于使由该VIPA发生器所接收的输入光具有双峰状远场分布的装置。

69.根据权利要求67所述的装置，进一步包括：

至少一个相位掩模，其使由VIPA发生器所接收的输入光具有双峰状远场分布。

70.根据权利要求67所述的装置，进一步包括：

把输入光提供到VIPA发生器的光纤；以及

至少一个在光纤上的相位掩模，其使由VIPA发生器所接收的输入光具有双峰状远场分布。

71.根据权利要求67所述的装置，进一步包括：

至少一个在VIPA发生器表面上的相位掩模，其使由VIPA发生器所接收的输入光具有双峰状远场分布。

72.一种装置，包括：

虚像相控阵列(VIPA)发生器，其接收各个波长的线聚焦输入光，并且产生在由输入光的波长所确定的方向上从VIPA发生器输出的相应准直输出光，从而该输出光与由不同波长的输入光所产生的输出光可在空间上相区别，该输入光具有相关的损耗曲线；

反射表面，具有圆锥状、或者变形的圆锥状；以及

一个额外损耗部件，其把损耗添加到输入光中，以平整该损耗曲线。

73.根据权利要求72中所述的装置，其中该额外损耗部件是Mach-Zehnder干涉计、Fabry-Perot干涉计、光干涉计和波长滤波器之一。

74.一种装置，包括：

虚像相控阵列(VIPA)发生器，其接收各个波长的线聚焦输入光，并且产生在由输入光的波长所确定的方向上从VIPA发生器输出的相应准直输出光，该VIPA发生器具有相应的角色散方向；以及

反射表面，其把输出光反射回VIPA发生器，以对该输入光提供色散或高阶色散，其中该反射表面具有圆锥状、或者变形的圆锥状，该反射表面的反射率沿着VIPA发生器的角色散方向被调整从而使VIPA发生器的损耗曲线平坦化。

75.一种装置，包括：

虚像相控阵列(VIPA)发生器，其接收各个波长的线聚焦输入光，并且产生在由输入光的波长所确定的方向上从VIPA发生器输出的相应准直输出光，该VIPA发生器具有相应的角色散方向，并且该输入光具有相关的损耗曲线；

反射表面，具有圆锥状、或者变形的圆锥状，其把输出光反射回VIPA发生器；以及

透镜或镜面，其把来自VIPA发生器的输出光聚焦到该反射表面上，从而该反射表面反射该输出光，所反射的光线被所述透镜或镜面返回到该VIPA发生器，其中该反射表面被构图，以平整该损耗曲线。

76.一种装置，包括：

虚像相控阵列(VIPA)发生器，其接收包含第一和第二波长的光线的线聚焦波分复用光，并且产生分别相应于第一和第二波长的准直第一和第二输出光，第一和第二输出光分别在由第一和第二波长所确定的第一和第二方向上从VIPA发生器发出；

透镜或光导向镜面，其聚焦来自VIPA发生器的第一和第二输出光；

第一和第二镜面，其分别具有用于产生均匀的色散的圆锥状或变形的圆锥状；以及

波长滤波器，其过滤由所述透镜或光导向镜面所聚焦的光线，从而第一波长的光线被聚焦到第一镜面，并且被第一镜面所反射，第二波长的光线被聚焦到第二镜面，并且被第二镜面所反射，所反射的第一和第二光线被波长滤波器和所述透镜或光导向镜面引导返回到VIPA发生器，每个第一和第二镜面的曲率c(y)如下：

$c\left(y\right)=\frac{K}{8f^4}{y}^4+\frac{\mathrm{K\Θ}}{2f^3}{y}^3+\frac{K{\mathrm{\Θ}}^2-(f-a)}{2f^2}{y}^2$

c(y)＝反射表面的曲率，

y＝反射表面上的光聚焦位置，

Θ＝在空气中光线输入到VIPA发生器的输入角，

f＝将从VIPA发生器传输的输出光线聚焦到反射表面上的透镜或镜面的焦距，

a＝VIPA发生器的中央束腰的深度，

K为一个常数，使得色散等于-2n⁴K/cλ，c为光速，λ为波长，n为形成VIPA发生器的材料的折射率。

77.根据权利要求76所述的装置，其中第一和第二镜面可移动，以改变分别对第一和第二波长的光线提供的色散量。

78.根据权利要求76所述的装置，其中该VIPA发生器包括：

第一和第二表面，该第一表面具有95％或更高的反射率；以及

在与第一表面相同的平面上的辐射窗，该第一和第二表面被设置为使得波分复用光通过该辐射窗被VIPA发生器所接收，然后在第一和第二表面之间多次反射，从而产生所述第一和第二输出光。

79.根据权利要求78所述的装置，其中：

该第一表面具有100％的反射率，以及

该辐射窗具有100％的透射率。

80.一种装置，其中包括：

虚像相控阵列(VIPA)发生器，其接收各个波长的输入光，并且产生在输入光的波长所确定的方向上从VIPA发生器发出的相应输出光线；

可变曲率镜面，具有圆锥状、或者变形的圆锥状，其被设置为把输出光反射回VIPA发生器，从而被反射的输出光通过VIPA发生器，从而对该输入光提供色散补偿；以及

转轴，该镜面绕该转轴旋转，以改变反射输出光的镜面的曲率，从而改变对输入光所提供的色散补偿量。

81.根据权利要求80所述的装置，其中镜面的曲率沿着与VIPA发生器的角色散方向相平行的方向改变。

82.根据权利要求80所述的装置，其中该转轴与VIPA发生器的角色散方向相垂直。

83.根据权利要求81所述的装置，其中该转轴与VIPA发生器的角色散方向相垂直。

84.根据权利要求80所述的装置，其中该转轴被置于该镜面上或其内部。

85.根据权利要求80所述的装置，进一步包括一条平移路径，该转轴可沿着该路径移动，从而提供旋转和平移，以改变反射输出光的镜面的曲率。

86.根据权利要求82所述的装置，进一步包括一条平移路径，该转轴可沿着该路径移动，从而提供旋转和平移，以改变反射输出光的镜面的曲率。

87.根据权利要求80所述的装置，其中该镜面的曲率从平坦部分到凸起部分发生变化。

88.根据权利要求80所述的装置，进一步包括：

透镜，其把来自VIPA发生器的输出光引导到所述镜面，从而该镜面反射该输出光，所反射的光线被该透镜引导回VIPA发生器。

89.根据权利要求85所述的装置，进一步包括：

透镜，其把来自VIPA发生器的输出光引导到所述镜面，从而该镜面反射该输出光，所反射的光线被该透镜引导回VIPA发生器。

90.一种装置，包括：

虚像相控阵列(VIPA)发生器，其接收各个波长的输入光，并且产生在由输入光的波长所确定的方向上从VIPA发生器发出的相应输出光；

具有不同表面曲率的多个镜面，具有圆锥状、或者变形的圆锥状；以及

支架，其具有一个转轴并由该转轴等间距地支撑的多个镜面，该支架可绕着该转轴旋转，以使得所述多个镜面中的各不同镜面进入把所述输出光反射回VIPA发生器的位置，从而对输入光提供色散补偿。

91.根据权利要求90所述的装置，其中所述多个镜面是分离的不相连接的镜面。

92.根据权利要求90所述的装置，其中所述多个镜面是连续改变曲率的单个镜面的不同的部分。

93.根据权利要求90所述的装置，进一步包括：

透镜，其把VIPA发生器的输出光聚焦到各个在反射光线的位置的镜面，并且把所反射光线引导回VIPA发生器。

94.一种装置，包括：

虚像相控阵列(VIPA)发生器，其接收各个波长的输入光，并且产生在由输入光的波长所确定的方向上从VIPA发生器发出的相应输出光；

用于反射光线的具有不同表面曲率的多个固定镜面，具有圆锥状、或者变形的圆锥状；以及

旋转镜面，其可绕着一条转轴旋转，以把来自VIPA发生器的输出光反射到所述多个固定镜面中的相应固定镜面，并且把由相应固定镜面所反射的光线反射回VIPA发生器，从而对该输入光提供色散补偿。

95.根据权利要求94所述的装置，其中所述多个固定镜面是分离的不相连接的镜面。

96.根据权利要求94所述的装置，其中所述多个固定镜面是连续改变曲率的单个镜面的不同部分。

97.根据权利要求94所述的装置，进一步包括：

透镜，其把来自VIPA发生器的输出光聚焦到旋转镜面，并且把来自该固定镜面并由该旋转镜面反射的光线引导回VIPA发生器。

98.一种装置，包括：

虚像相控阵列(VIPA)发生器，其接收各个波长的输入光，并且产生在由输入光的波长所确定的方向上从VIPA发生器发出的相应输出光；

用于反射光线的具有不同表面曲率的多个固定镜面，具有圆锥状、或者变形的圆锥状；以及

离轴抛物镜面，其可绕着一条转轴旋转，以把来自VIPA发生器的输出光反射到所述多个固定镜面中的相应固定镜面，并且把由相应固定镜面所反射的光线反射回VIPA发生器，从而对该输入光提供色散补偿。

99.根据权利要求98所述的装置，其中所述多个固定镜面是分离的不相连接的镜面。

100.根据权利要求98所述的装置，其中所述多个固定镜面是连续改变曲率的单个镜面的不同部分。

101.一种通信系统，包括：

光传输线路；

通过该传输线路传输光信号的发射器；

接收来自该传输线路的光信号的接收器；以及

补偿设备，其连接到发射器、接收器和传输线路之一上，以对光信号提供色散斜率或者高阶色散，该补偿设备包括：

虚像相控阵列(VIPA)发生器，其接收作为线聚焦输入光的光信号，并且产生在由输入光的波长所确定的方向上从VIPA发生器输出的相应准直输出光，

具有圆锥状或变形的圆锥状的镜面，以及

光导向设备，其把来自VIPA发生器的输出光聚焦到所述镜面上，从而该镜面反射输出光，该输出光被该光导向设备返回到VIPA发生器。

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