CN102324984A

CN102324984A - 色散补偿器及其色散补偿系统

Info

Publication number: CN102324984A
Application number: CN201110198476A
Authority: CN
Inventors: 秦伟
Original assignee: HARBIN NUOFANG PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HARBIN NUOFANG PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-07-15
Filing date: 2011-07-15
Publication date: 2012-01-18

Abstract

本发明提供一种色散补偿器及其色散补偿系统，其中，色散补偿器包括光学准直器和干涉腔，光学准直器包括同轴设置的光纤插芯和柱状透镜，柱状透镜位于所述光纤插芯和所述干涉腔之间，光纤插芯内设置有相互平行的光纤，光纤插芯与所述柱状透镜相对的端面为一对相互平行的平面，所述干涉腔上具有相互平行的前反射面和后反射面，柱状透镜的主光轴穿过且垂直于所述前反射面。本色散补偿器结构简单、小巧，光信号从信号输入的光纤入射至柱状透镜，经柱状透镜折射后再射至干涉腔，在干涉腔前、后反射面的反射作用下，光信号再射向柱状透镜并最终入射至光信号输出的光纤，光信号经上述折射反射后实现了色散补偿。

Description

色散补偿器及其色散补偿系统

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种对光纤中传输的光信号进行色散补偿的色散补偿器及其色散补偿系统。

背景技术

随着光纤通信系统向宽带、大容量方向的发展，目前干线光纤通信中应用最广泛的密集波分复用(Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM)技术，因其特有的巨大的容量而受到越来越广泛的关注，并得到了长足的发展。但是，随着光信号传输速率及容量的提高，光纤通信系统的色散容限急剧降低，同时新型的低损耗传输光纤和光放大器的应用，也使得光纤通信系统从传统的损耗限制系统转变为色散限制系统。

色散是由于不同波长的光信号在光纤中传输时，因群速度不同产生不同的时间延迟引起的一种物理效应。色散现象严重影响光信号传播速率及容量的提高。

目前，为了解决色散现象一般采用如下两种色散补偿技术：一种是采用色散补偿光纤技术，其是采用色散补偿光纤(DCF，Dispersion CompensationFiber)制成圈插入到光纤线路中，该色散补偿光纤的色散带负号，与线路光纤符号相反，但是其消耗光功率、且体积大、无法补偿色散斜率，已无法满足当今光纤通信系统的需要；另一种是采用线性啁啾光纤光栅技术(CFBG)，线性啁啾光纤光栅虽可补偿色散斜率，但是其只能对单一的波长进行补偿，且色散的调谐难度大、造价高。

发明内容

本发明提供一种结构简单、小巧、对光信号进行色散补偿的色散补偿器及其色散补偿系统，以解决现有技术中存在的缺陷。

本发明提供一种色散补偿器，包括一前一后设置的光学准直器和干涉腔，所述光学准直器包括同轴设置的光纤插芯和柱状透镜，所述柱状透镜位于所述光纤插芯和所述干涉腔之间，所述光纤插芯内设置有相互平行的光纤，所述光纤插芯与所述柱状透镜相对的端面为一对相互平行的平面，所述干涉腔上具有相互平行的前反射面和后反射面，所述柱状透镜的主光轴穿过且垂直于所述前反射面。

本发明还提供一种色散补偿系统，包括多个上述色散补偿器，各所述色补偿器依次通过光纤进行串联。

本发明提供的色散补偿器结构简单、小巧，光信号从信号输入的光纤入射至柱状透镜，经柱状透镜折射(目的在于实现聚光的作用)后再射至干涉腔，在干涉腔前、后反射面的反射作用下，光信号再射向柱状透镜并最终入射至光信号输出的光纤，光信号经上述折射、反射后实现了色散补偿，进而提高了光信号传播速率及容量。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明色散补偿器实施例1的立体结构示意图；

图2为本发明色散补偿器实施例1的全剖结构示意图；

图3为本发明色散补偿器实施例2的全剖结构示意图；

图4为包括光纤插芯和第二直管的组件结构示意图；

图5为包括第四直管和干涉腔的组件结构示意图；

图6为包括第三直管和柱状透镜的组件结构示意图；

图7为包括圆柱和干涉腔的组件结构示意图；

图8为设置有加热器和温度传感器的干涉腔部位的立体结构示意图；

图9为设置有加热器和温度传感器的圆柱部位的立体结构示意图；

图10为本发明色散补偿系统实施例的结构示意图；

图11为本发明色散补偿器在常温下的色散图；

图12为本发明色散补偿系统实施例使用时改变温度得到的不同色散量的色散图。

附图标记：

10-色散补偿器； 20-光学准直器； 21-多光纤插芯；

22-柱状透镜； 211-光纤； 212-玻璃插芯；

2123-光出射端面；223-接收端面； 225-透镜透射端面；

30-干涉腔； 301-前反射面； 302-后反射面；

31-加热单元； 311-加热器； 312-温度传感器；

28-间隙； 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-圆柱。

端面；组件；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、2所示，本发明色散补偿器10的实施例1，包括一前一后设置的光学准直器20和干涉腔30(本文中光信号进入该色散补偿器10的一侧为为前，而另一侧为后)。

其中，光学准直器20包括多光纤插芯21和柱状透镜22。多光纤插芯21与柱状透镜22同轴设置。多光纤插芯21包括玻璃插芯212，玻璃插芯212上沿其中心轴设置有通孔，在该通孔内固定了两条光纤211，这两条光纤211相互平行。其中，一条光纤211为光信号输入光纤，另一条光纤211为光信号输出光纤。玻璃插芯212与柱状透镜22相对的端面是一对相对于柱状透镜22主光轴倾斜的斜面，且两斜面相互平行，这里采用一对相互平行的斜面可以降低端面的回波损耗，减少反射光对光信号的干扰。位于玻璃插芯212上的所述斜面为光出射端面2123，上述光纤211一端的端部与光出射端面2123平齐，位于柱状透镜22上的所述斜面为接收端面223，在光出射端面2123与接收端面223之间设置了微小的间隙28，设置此间隙28用来隔开光出射端面2123与接收端面223，保证光的正常传播。柱状透镜22的另一端为透镜透射端面225，该透镜透射端面225为球面透镜的表面，即此时柱状透镜22为球面透镜。当然，透镜透射端面225也可以为平面，则此时柱状透镜采用自准直透镜。

在玻璃插芯212的外侧套装一个第二直管41，第二直管41为玻璃管，且其后端面415为连接面。在柱状透镜22的外侧套装一个第三直管42，第三直管42为玻璃管。在第三直管42的外侧套装一个第一直管40，第一直管40为玻璃管，且其前端面401同样为连接面。在第二直管41的连接面与第一直管40的连接面之间涂抹粘结剂来将第一直管40与第二直管41固定连接在一起。

在第一直管40内还固定安装了一个第四直管43，第四直管43为玻璃管，第四直管43位于柱状透镜22的后方，第四直管43的前端面431与透镜透射端面225相对设置。所述的干涉腔30固定安装在第四直管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，且柱状透镜22的主光轴经过前反射面301和后反射面302，并与前反射面301和后反射面302垂直，前反射面301的反射来自介电薄膜技术或干涉腔30基质的菲涅尔反射。在前反射面301上镀有部分反射膜，部分反射膜的反射率在10％～60％之间；后反射面302上镀有全反射膜，设置部分反射膜和全反射膜实现了对色散斜率的补偿。该色散补偿器10在常温下的色散随波长变化的曲线如图11所示，由图可见，该色散补偿器10的峰值色散可达280ps/nm。

在干涉腔30的后端面上粘接了加热单元31，加热单元31包括一个加热器311和温度传感器312，加热器311为加热电阻，温度传感器312为热敏电阻。干涉腔30由硅材质(包括单不限于硅、半导体材料、晶体)制得，加热器311用于给干涉腔30加热，温度传感器312用来感测干涉腔30的温度。随着干涉腔30温度的改变其硅材质的折射率也相应的变化，折射率变化引起干涉腔30的光学厚度发生变化，而群时延的中心频率已随之变化，从而在某个频率上就可以得到不同的色散值，继而达到调节色散的目的。

该色散补偿器在组装时，首先，将第三直管42的内壁涂上一层胶，然后将柱状透镜22插入到第三直管42内，通过上述的胶将第三直管42与柱状透镜22固定为图6所示的组件52；其次，将第四直管43的后端面432上涂上一层胶，将干涉腔30通过其前反射面301粘接在第四直管43上以形成图5所示的组件531，并把如图8所示的由加热器311和温度传感器312组成的加热单元粘接在干涉腔30的后反射面上；然后，将第一直管40的内壁涂上一层胶，分别将组件52和组件531插入到第一直管40内，且保证柱状透镜22的透镜透射端面225与前反射面的距离为上述球面透镜的焦距，以使整体的连接损耗最小；最后，将第二直管41的内壁上涂上一层胶，将固定有两根平行光纤211的玻璃插芯212插入第二直管41，通过上述胶固定为图4所示的组件51，随后通过光学测试调整好玻璃插芯212的出射端面2123相对于柱状透镜的接收端面的角度和距离，并在第二直管41的后端面415上涂胶将其粘接在第一玻璃管的前端面上，至此完成该色散补偿器的组装。

如图3所示，本发明色散补偿器10另一实施例的全剖结构示意图，其与上述实施例的区别在于，玻璃插芯212中固定连接了四根光纤211，此四根光纤211在玻璃插芯212内相互平行，且在分布位置上呈菱形结构，该四根光纤中的一根为光信号输入光纤，另一根为光信号输出光纤，其与两根光纤的端部连接在一起。在玻璃插芯212中设置多根光纤211(本实施例设置了四根，但不仅仅局限于设置四根)，则该色散补偿器就变成了一个多端口设备，这样可以获得更高的色散量。在第一直管的后端塞装了一个另见图9所示的组件，该组件包括一个圆柱44，该圆柱44为玻璃圆柱，在圆柱44的前端面441上粘接干涉腔30构成图7所示的组件532，后端面442上粘接由加热器311和温度传感器312组成的加热单元31。在该实施例中，柱状透镜为自准直透镜，即其透镜透射端面225为平面。当然，柱状透镜也可以采用上述实施例的球面透镜。

该实施例的色散补偿器在组装上与上述实施例相似，这里不再赘述。

如图10所示，本发明色散补偿系统实施例的结构示意图，包括多个上述任一实施例的色散补偿器10，且多个色散补偿器10通过光纤进行串联以对光信号的色散进行补偿，通过改变各色散补偿器10的干涉腔的温度可以获得如图12所示的色散量为+500ps/nm和-500ps/nm的色散图。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种色散补偿器，其特征在于，包括一前一后设置的光学准直器和干涉腔，所述光学准直器包括同轴设置的光纤插芯和柱状透镜，所述柱状透镜位于所述光纤插芯和所述干涉腔之间，所述光纤插芯内设置有相互平行的光纤，所述光纤插芯与所述柱状透镜相对的端面为一对相互平行的平面，所述干涉腔上具有相互平行的前反射面和后反射面，所述柱状透镜的主光轴穿过且垂直于所述前反射面。

2.根据权利要求1所述的色散补偿器，其特征在于，所述后反射面的后方固定设置有加热器。

3.根据权利要求1所述的色散补偿器，其特征在于，所述前反射面上设置有部分反射膜。

4.根据权利要求1所述的色散补偿器，其特征在于，所述后反射面上设置有全反射膜。

5.根据权利要求1所述的色散补偿器，其特征在于，所述光纤一端的端面与所述光纤插芯上的所述平面平齐。

6.根据权利要求2所述的色散补偿器，其特征在于，所述后反射面的后方还固定设置有温度传感器。

7.根据权利要求6所述的色散补偿器，其特征在于，所述柱状透镜的外侧套装有第一直管，所述光纤插芯的外侧套装有第二直管，所述第一直管与所述第二直管固定连接，所述第一直管内设置有第四直管，所述干涉腔固定于所述第四直管的后端面上，所述加热器及所述温度传感器均固定设置于所述后反射面上。

8.根据权利要求6所述的色散补偿器，其特征在于，所述柱状透镜的外侧套装有第一直管，所述光纤插芯的外侧套装有第二直管，所述第一直管与所述第二直管固定连接，所述第一直管内设置有圆柱，所述干涉腔固定于所述圆柱的前端面上，所述加热器及所述温度传感器均固定设置于所述圆柱的后端面上。

9.根据权利要求1-8任一所述的色散补偿器，其特征在于，两所述平面为相对于所述柱状透镜主光轴倾斜的斜面。

10.根据权利要求9所述的色散补偿器，其特征在于，两所述斜面之间设置有间隙。

11.一种色散补偿系统，其特征在于，包括多个如权利要求1-10任一所述的色散补偿器，各所述色补偿器依次通过光纤进行串联。