CN103534576A - 用于主动色散均衡的集成系统 - Google Patents

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Abstract

提出了一种用于色散补偿的系统。该系统包括分光元件、多个光学元件、以及多个波导。分光元件配置为生成至少第一辐射束和第二辐射束。多个光学元件配置为在多个光路之中标识一个或多个光路，用于第一辐射束传播。多个波导中安排在多个路径中一个路径中的一个波导的每单位长度群延迟和色散系数属性不同于多个波导中被安排在多个光路中另一个光路中的另一个波导的每单位长度群延迟和色散系数属性。该每单位长度群延迟和色散系数属性补偿关联于第二辐射束的色散。

Description

用于主动色散均衡的集成系统
技术领域
本发明的实施例涉及高分辨率光学相干断层扫描和色散补偿的领域。
背景技术
如果光没有在参考臂与样品臂之间准确地平衡，由于干涉图的展宽和扭曲，当执行光学相干断层扫描（OCT）时可能产生色散。这样的色散引起了分辨率的损失。补偿色散的方法一般落在两个组中：聚焦于通过对应色散关系的整形来物理均衡两个臂的技术，以及依赖于用于对来自物理不平衡的剩余色散进行补偿的信号后期处理的技术。当色散取决于扫面深度时，因为延迟线、系统的物理配置、或者所研究组织的材料性质，物理均衡变得更加困难。软件方法已经被描述用于适于这个情形的色散补偿。然而，这样的软件方法具有得自它们的信号处理本性的缺点。特别是，它们有限的工作范围仅允许用于适度起始水平的色散不平衡。
在超高分辨率系统中，由于它们对色散失配的低容忍，深度相关色散的问题是特别重要的。另外，基于依赖于在工作波长（诸如硅在1.3μm处）强烈色散材料的技术中的集成光学的系统，其借助于路径长度切换方案试图离散地调节工作距离，也必须处理深度相关的色散。处理深度相关的色散在利用带有色散性质的任何效应的延迟线中也是重要的，这种效应诸如硅在1.3μm处的热光效应。
许多文献能够在关于色散补偿的专利文献中找到。特别是，专利申请WO2005/117534、US5994690和WO2007/127395A2描述了基于软件的色散补偿方法。特别是，申请WO2005/117534使用了用于色散补偿的数值方法；申请US5994690描述了一种使用自相关函数来校正图像数据的算法，以及申请WO2007/127395A2示出了如何为色散补偿生成正确的参数。
Guillermo Tearney等人的论文（“High-Speed Phase-and Group-DelayScanning with a Grating-Based Phase Control Delay Line（利用基于光栅的相位控制延迟线的高速相位和群延迟扫描）”Opt.Lett.1997,22(27),第1811-1813页）描述了基于自由空间光学和衍射网络的色散补偿系统。然而，这个系统仅能够解决群速度色散。该系统需要离散光学并且不能被集成。
专利申请US2005/0058397A1描述了一种色散补偿系统，该色散补偿系统使用三个级联的Mach-Zehnder（马赫-曾德尔）干涉仪来产生可调节的色散。因为其干涉工作原理，它的自由光谱范围（FSR）是有限的，并且在FSR与所能够获得的色散的最大水平之间存在折衷。所引用的文档描述了如何使用该所公开的发明在多信道系统中通过选择FSR来补偿色散，其是信道之间的光谱分离的整数分配器。基于这个配置，补偿设备被描述为消色差的。尽管这个命名对于多信道光通信系统能够合适的，但是应用至OCT将需要在FSR上相对于电信参数增加若干数量级。另外，这个系统不允许群延迟、群延迟色散、和/或高阶色散项的分离调节。
另一个专利申请公开，US2005/0018201A1，描述了一种增加OCT中的检测灵敏度并且用于低相干干涉的方法和装置，但是它通过信号频带的光谱划分来实现。
发明内容
提供了一种允许物理色散补偿的系统，该系统适于与平面光子电路的集成，并且该系统能够使用在光学相干断层扫描系统中。另外，这样的系统允许针对高阶色散项的补偿，并且允许对群速度的任意选择，不依赖于色散系数的设计值。
在一个实施例中，提出了一种用于色散补偿的系统。该系统包括分光元件、多个光学元件、以及多个波导。分光元件配置为，生成至少第一辐射束和第二辐射束。多个光学元件配置为，在多个光路之中标识一个或多个光路，用于该第一辐射束传播。多个波导中安排在多个光路中的一个光路中的一个波导具有与多个波导中安排在多个光路中的另一个光路中的另一个波导的每单位长度群延迟和色散系数性质不同的每单位长度群延迟和色散系数性质。每单位长度群延迟和色散系数性质补偿关联于第二辐射束的色散。
描述了一种示例方法。该方法包括将辐射束分束以形成至少第一辐射束和第二辐射束。该方法进一步包括使用一个或多个光学元件在多个光路之中标识一个或多个光路。该方法进一步包括通过所标识的一个或多个光路接收该第一辐射束，并且通过所标识的一个或多个光路将群延迟和色散中的至少一个引入第一辐射束。通过所标识的一个或多个光路所引入至该第一辐射束的群延迟和色散中的至少一个不同于通过该多个光路之中的另外一个或多个光路所引入至该第一辐射束的群延迟和色散中的至少一个。每单位长度群延迟和色散系数中的至少一个形成系数矢量空间的生成元，以补偿关联于第二辐射束的色散。
附图说明
附图并入本文并形成本说明书的一部分，附图示出本发明的实施例并且与本描述一起，进一步用来解释本发明的原理并且使得所属领域的技术人员能够制造并使用本发明。
图1根据实施例，示出OCT系统的框图。
图2示出色散参数的矢量图。
图3根据实施例，示出色散补偿器。
图4根据实施例，示出另一个色散补偿器。
图5根据实施例，示出另一个色散补偿器。
图6根据实施例，示出另一个色散补偿器。
图7根据实施例，示出波导的横截面。
图8是根据实施例的方法的流程图。
本发明的实施例将参考这些附图来描述。
具体实施方式
尽管讨论了特定的配置和布置，但是应当理解，这仅用于举例说明的目的而做出。所属领域的技术人员将认识到，不偏离本发明的精神和范围，能够使用其他的配置和布置。对所属领域的技术人员将明显的是，本发明还能够在各种其他应用中被采用。
注意，本说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的提及，指示了所描述的实施例可以包括特定的特征、结构、或特性，但是每个实施例可能不一定包括该特定的特征、结构、或特性。此外，这样的词组并不一定指代相同的实施例。进一步地，当特定的特征、结构或特性连同实施例被描述时，将这样的特征、结构或特性连同不论是否明确描述的其他实施例来实现，将在本领域的技术人员的知识之内。
本文所描述的本发明的实施例通过使用，例如，适合用于通过微加工技术集成的物理均衡，提供了一种对光学相干断层扫描中色散问题的解决方案。一个实施例以使得结果链具有期望的色散行为的方式，包括带有不同色散性质的波导段的顺序组合。波导段的多样性可以通过不同波导长度和类型的选择组合而形成。多路复用配置可以用来获得可选择的色散系数。该多路复用能够具有不同的类型，包括，例如，时域和频域实施方式。在一个实施例中，色散补偿系统可以放置在干涉仪的参考臂和/或样品臂中，以提供物理色散调节。
本文所描述的本发明实施例，当解决集成波导系统的特定困难并且从它们特定的优点得益时，对色散进行补偿。在一个示例中，被具体化的色散补偿器不同于基于在自由空间环境中引入宏观色散材料的系统，因为它不需要准直元件，由此产生了不中断导波光路的解决方案。在另一个示例中，被具体化的色散补偿器不同于数值系统，因为它在两个光学臂之间产生了实际物理色散均衡，并且能够用于补偿大得多的失配。在另一个示例中，被具体化的色散补偿器不同于基于宏观色散元件的解决方案，因为它不需要外部光学元件，并且可以集成在平面光学设备中。相比于数值系统，被具体化的色散补偿器具有如下的优点：更大的工作范围而不影响信噪比。
图1根据实施例示出OCT系统101，OCT系统101利用了光学补偿元件112，并且用于对样品101成像。例如，光学补偿元件112可以针对OCT系统101内光的色散进行补偿。术语“光”的使用可以指代任何范围的电磁光谱。在实施例中，术语“光”指代位于1.3μm附近波长处的红外辐射。
OCT系统101进一步包括光源102、分光元件104、样品臂106、参考臂108、以及检测器114。在所示出的实施例中，补偿元件112位于参考臂108内，然而应当理解，补偿元件112也可以位于样品臂106中。备选地，补偿元件112可以存在于样品臂106和参考臂108两者中。在一个实施例中，样品臂106和参考臂108是光波导，诸如图案化波导或光纤。在实施例中，OCT系统101的所有组件集成在平面光波回路（PLC）上。也可以考虑其他的实施方式，诸如，例如，光纤系统、自由空间光学系统、光子晶体系统等。
应当理解，OCT系统101可以包括任何数量的、为了清楚而未示出的其他光学元件。例如，沿着样品臂106或参考臂108的路径，OCT系统101可以包括镜子、棱镜、光栅、分光器、微机械元件等。
分光元件104用来把从光源102所接收的光引导至样品臂106和参考臂108两者。分光元件104可以是，例如，双向耦合器、分光器、或将单个光束转换成为两个或更多光束的其他任何调制光学设备。
在样品臂106上传播下去的光最终照射在样品110上。样品110可以是将被成像的任何合适的样品，诸如组织。在OCT过程期间，光在样品110内的特定深度进行扫描，并且散射辐射被收集回样品臂106中。在另一个实施例中，散射辐射被收集回与发射波导不同的波导中。
样品臂106和参考臂108内的光在检测器114处被接收之前被重新组合。在所示出的实施例中，光由分光元件104重新组合。在另一个实施例中，光在与分光元件104不同的光学耦合元件处重新组合。
补偿元件112可以设计为，针对样品臂106内光的变化色散进行补偿，变化色散产生于在样品110内各种深度处的扫描。因此，在示例中，补偿元件112影响参考臂108中光的光学性质，来针对关联于样品臂106中光的色散进行补偿。本文描述了补偿元件112的不同实施例。
一种主动色散补偿系统，诸如一个示例中的补偿元件112，包括多个光路，这些光路由带有不同群延迟和色散性质的波导段组成。性质上的分歧可以来源于，例如，不同的几何形状、不同的芯材料和包覆材料、周期或准周期的蚀刻、以及不同的掺杂图案，它们在导光区域或以其他方式引起了色散性质（例如，光子晶体、布拉格衍射光栅）。每一个波导段可以以不同的有效折射率为特征。上面所描述的性质的改变引起了在有效折射率的改变。在实施例中，段类型的数量取决于待补偿色散的最高阶，而两个类型是用来调节群延迟和二阶色散的任意组合的最少数量。例如，补偿4阶色散利用具有四个段类型的波导。如果在不同段中传播的模式的尺寸和/或形状之间存在失配，模式光斑尺寸转换器可以用来确保不同段之间的绝热耦合。这样的光斑尺寸转换器的示例包括垂直和/或水平的锥形波导。
为了均衡或补偿色散系数和群延迟的任何组合，由每个波导类型的每单位长度色散系数和每单位长度群延迟所形成的矢量，形成补偿给定色散的系数矢量空间的生成系统。对于在一般情况下是紧凑的最终系统，这些矢量应当展现出足够的线性独立性。
在一个实施例中，色散和群延迟矢量形成n维矢量空间，n是用于补偿的最高色散阶。对于n=2，两个波导类型由两个矢量表示，该两个矢量由对应于群延迟和二阶色散的单位系数形成。如果这些矢量是非共线的，则平面中的任何点能够表达为它们的线性组合。这形式上以下面的等式1来表达：
τ g D 2 = dτ g 1 / dl dτ g 2 / dl dD 1 2 / dl dD 1 2 / dl l 1 l 2 - - - ( 1 )
等式1示出了延迟（g）和色散（2）的任何组合能够通过足够长度1、2的两个波导段的级连来达到。平面中存在对于一些波导类型意味着负长度的区域，但是对于所有的效应，OCT中重要的是参考臂和样品臂之间的相位差异。因此，一个臂中的负长度能够理解为是相反臂中的正长度。
在实施例中，对于任何所选择的光路，带有不同性质的波导段具有一组唯一的长度。在一个示例中，这些长度能够以所有的可切换路径引入相同的总群延迟的方式来计算。在另一个示例中，这些长度以这些路径中的每一个路径具有不同群延迟（例如，线性地间隔开）但是具有恒定色散的方式来计算。在后一个示例中，有可能获得显著的自由空间扫描范围，而不遭受有关波导的色散。
图2示出示例情况的使用笛卡尔坐标系的矢量图，其中色散被补偿至二阶（n=2）。在该图中，x轴表示群延迟（以及速度）并且y轴指示群延迟色散（GDD）的量，并且因此指示群速度色散（GVD）。在图2中，两个不同的波导段由两个矢量表示，这两个矢量由两个对应的幺正系数（unitarycoefficient）形成。
图2还示出由对应于特定选择策略的群延迟和GDD的组合定义的区域，这些选择策略用于这些波导段的有效折射率。例如，在其中波导段的有效折射率的选择导致了恒定的群延迟但变化的GDD的情况，被图示为具有恒定延迟的垂直线。在另一个示例中，在其中波导段的有效折射率的选择导致了每个光路引起不同的群延迟和恒定GDD的情况，被图示为具有恒定色散的水平线。也被图示出的是有角度的线，当探测该介质的不同深度而没有色散效应时，它的斜率由对于给定色散介质的群速度与群速度色散之间的关系来给定。
图3根据实施例，示出色散补偿器系统。该系统包括多个切换元件1、各自包括两个段2和2’的多个波导、多个调制元件3、以及多个反射元件4。
主动光路5（以粗体示出）可以使用多个切换元件1来标识。每个切换元件1可以是，例如，光学开关或将大多数入射光沿着一个路径定向而不是沿着另一个路径定向的调制元件。所图示的八个光路中的每一个包括波导，该波导具有波导段2和2’的唯一组合。例如，段2和2’中的每一个可以由以下因素中的改变来标识：波导宽度、掺杂分布、材料、或引起对特定段的有效折射率改变的任何因素。
在光学相干断层扫描的情况下，不期望切换元件1允许小却重要的光功率分量达到主动光路5之外的光路。泄漏的光产生了对干扰图案的贡献，而干扰图案作为扰动源出现。因此，在实施例中，调制元件3放置在每个光路中，其目的是将特定的调制（例如，相位/频率）应用至主动光路5，并且将在光检测器处所测量的其干扰图案的光谱进行移动。以这种方式，能够获得对这样的干扰源的可观抑制。调制元件3可以是相位调制器，并且配置为对各个光路之间由于切换元件1中非理想光切换的任何干扰进行抑制。
在所图示的实施例中，每个光路还包括反射元件4。入射在反射元件4上的光可以通过同一光路5而返回。反射元件4可以是镜子或抛光小平面。
在一个实施例中，图3中所图示的色散补偿器的每个光路可以被选择，以补偿通过样品臂106从样品110返回的光内存在的不同水平的色散。不同水平的色散可以来源于样品110内的不同扫描深度，并且结果色散能够针对不同扫描深度而预先确定。在实施例中，多个反射元件4放在OCT系统101的参考臂108的末端。
尽管示出八个光路，但是考虑到本文的描述，相关领域的技术人员能够理解，任何数量的光路可以连同任何适当的多路复用装置一起实现，用于在这些路径之间进行标识。此外，尽管已经使用切换元件1示出时分多路复用方案，但是也可能使用相位调制器来实施频分多路复用方案，以同时标识多于一个光路。
图4示出色散补偿器的另一个实施例。取代了包括反射元件4，所图示的实施例在多个波导的相对侧上包括光路和切换元件1的复制布置。复制布置可以将经色散补偿的光引导回到分光元件104和/或检测器114。在另一个实施例中，提供了第二光路网络，该第二网络不对第一光路网络的布置进行镜像，而主动光路5从该第一网络的布置中选择。如所图示的这种传输配置，根据一个实施例，当它放置在OCT系统101的样品臂106内时，可以是有用的。
图5示出色散补偿器的另一个实施例，它不包括调制元件3。另外，根据实施例，沿着每个光路安排的每个波导包括3个波导段2、2’、2’’。使用三个波导段2、2’、2’’允许三阶色散补偿（n=3）。
尽管前面的附图示出切换元件1形成二叉树用于在多个内标识期望的波导，但是也可能考虑其他用于路径标识的架构。在一个实施例中，光开关可以用来在公共波导段中不同的点注入光。在另一个实施例中，使用切换元件1来完成各个波导段的级连。
根据实施例，图6示出一个实施方式，其中光路标识通过级联布置的切换元件1的配置来完成。切换元件1允许在该级联的每个级处在不同类型的波导段2和2’之间进行选择。通过激活这些开关，有可能将光功率定向至2n个可能的光路之间的一个主动光路5，其中n是这样的级联配置中的级数。根据实施例，如果每个备选支路中的波导段2、2’的长度的设计是足够的，有可能在由感兴趣的群延迟和色散系数所定义的矢量空间中获得一组不同的点。在所示出的实施例中，支路选择是二元的，但是能够考虑具有多于两个输入和输出的切换元件1用于补偿更高的色散阶。
上面所描述的实施例利用了具有不同段的波导，这些段由每单位长度群延迟和色散系数所形成的矢量来标识。本文更详细地描述了这样的波导的设计和制造。
在实施例中，使用肋形/脊形波导，因为它们允许适度大的模尺寸而保持单模操作。肋形几何形状示出在图7中，其中示出它的定义参数。衬底折射率ns和包覆折射率nc比波导区域折射率nf低。肋形高度H与板厚度h之间的关系经常根据无量纲参数来表达：h=rH。
用于波导内的单模操作的条件先前已经在文献中介绍。当使用具有小于约2微米的宽度和高度的矩形波导时，可以获得单模操作。相比矩形或带状波导，只要投入了一些努力使侧壁平滑，肋形/脊形波导就允许低损耗传导（<1dB/cm）。
不同的波导几何形状已经使用基于波束传播方法（BPM）的程序来研究。BPM在缓慢变化包络近似下求解亥姆霍兹方程。这个方法能够提供在波导中来自它的横截面的基模（和高阶模）的适度精确解。对于每个模式，关联于给定的传播常数，能够获得有效折射率。通过扫描激发波长，复原该模式的光谱行为。在这些仿真中没有考虑材料的色散性质，因为结果仅包含几何形状的贡献。事实上，模内色散传统地分为归因于波导行为的分量Dw，以及归因于材料的整体性质的另一个分量Dm。尽管这个示例仿真在本文中用于参考，但是本领域的技术人员将认识到，可以替代地使用其他技术和几何形状值。
在这个示例仿真中，色散系数从对应于作为角频率的函数的传播常数的泰勒展开的多项式拟合来提取，如在下面示出在等式2中。
&beta; ( &omega; ) = &beta; 0 + &PartialD; &beta; ( &omega; ) &PartialD; &omega; ( &omega; - &omega; 0 ) + 1 2 ! &PartialD; 2 &beta; ( &omega; ) &PartialD; &omega; 2 ( &omega; - &omega; 0 ) 2 + 1 3 ! &PartialD; 3 &beta; ( &omega; ) &PartialD; &omega; 3 ( &omega; - &omega; 0 ) 3 + &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; - - - ( 2 )
该展开的前三项（除了常数项）分别是群速度、群速度色散（GVD）、以及三阶色散。在下述分析中，用于设计目的仅将前两项作为目标。
所仿真的几何形状被分组成为服从标准单模条件的第一种类，并且然后分组成为另一个无双折射的种类。对于所有的几何形状，关于横向尺寸执行灵敏度分析。然后，对于候选波导技术，所有设计参数上的变化服从于用于波导尺寸H、W、h的制造公差，并且芯折射率已经被引入，同时考虑了引起热光偏移的可能温度变化。
不同的几何形状针对各种波导段而选择。针对七个示例波导段所选择的几何形状的示例在下面示出在表1中。
表1
几何形状 W(μm) H(μm) h(μm) r
A 5.4 6.0 4.60 0.77
B 2.7 3.0 2.30 0.77
C 1.35 1.5 1.03 0.69
D 1.35 1.5 1.21 0.81
E 0.9 1.0 0.77 0.77
F 0.63 0.7 0.53 0.76
G 0.4 0.4 0.31 0.77
所选择的几何形状覆盖从如段A中所示出的较大尺寸下至段G中的亚微米尺寸的波导尺寸范围。针对每个波导段并且针对准-TE和准-TM模两者，所获得的GVD和群延迟在下面概述在表2中。
表2
Figure BDA0000412757290000101
表2示出了波导在群速度方面有些双折射，但是当尺寸减小时，关于色散的这个效应被夸大了。理想地，在被具体化的OCT系统中，色散补偿针对开始于27fs并且上升至270fs的量（对应于10mm扫描范围）而执行。这要求1-3fs/(cm·nm)范围的色散水平，从而在上至100nm的光学带宽上，对于具有约1cm的最大总长度的波导，能够实现补偿，同时允许更加紧凑的物理实现。这些几何色散水平能够用尺寸约1μm的波导来达到，但是对于这样的浅蚀刻设计（因数2的差异或者更高），两个极化模式之间的差异变得过大。针对制造敏感性，关于线宽W所执行的研究产生了下至具有约1μm模尺寸的波导的合理稳定性。
如所讨论的，改变几何尺寸H、h、W和/或波导材料折射率中的任何一个，将改变关联于波导的群速度（群延迟的倒数）和GVD。制作缺陷将对所有这些变量具有影响。下面的表3概述了，在具有H=1.5um、W=0.8um、以及r=0.39的硅波导中，对于每个极化模式，群速度和GVD对这些参数的改变如何敏感。
表3
极化 变量 S(GVD) S(1/vg)
TE nSi -0,34 0,98
TE H -1,21 -0,03
TE h -1,06 -0,02
TE W -0,07 -0,01
TM nSi -0,19 0,98
TM H -1,46 -0,03
TM h -0,13 -0,01
TM W -0,54 -0,02
发现了芯折射率是仅有的对群速度具有显著影响的参数，并且所计算的敏感性接近于1。在芯中给定强场限制，这并非是想不到的。几何参数轻微地改变色散关系，但是它的斜率仍然由该材料支配。两种极化关于群速度上扰动的影响，都展现出相同的行为。
总的来说，对于这个示例仿真，在色散系数中观察到了合理的稳定行为。最大的敏感度的绝对值是1.46。所预期的参数改变连同对于每种极化关于GVD的估计效应一起，在下面概述在表4中。所假定的折射率变化与约80K的温度漂移一致。垂直尺寸已经从与普通洁净室过程的经验被估计。精确参数调谐和度量衡的引入以及校正过程步骤可以进一步改善这些值。100nm的波导宽度变化已经选择为可接受的制作公差。
表4
Figure BDA0000412757290000121
表4所示出的所计算的敏感度可以用来更新波导尺寸，以获得关于色散更好的极化独立。例如，宽度W可以增加10%至0.88μm，而h可以减小5%至0.55μm。这些示例参数允许每种极化模式的性质的接近独立的修改。对于这个新几何形状重复先前基于BPM的分析，导致针对TE模的2.633fs/(cm··nm)的GVD，以及针对TM模的2.616fs/(cm··nm)的GVD。
根据实施例，图8示出用于补偿色散的示例方法800。方法800可以由OCT系统101的不同组件执行，这些组件可以包括色散补偿器，诸如在图3-6中图示的那些。
在框802，辐射束分成至少第一辐射束和第二辐射束。该辐射束可以，例如，经由分光器或双向耦合设备来分束。任何一个或者所有的辐射束可以限制在波导内，波导诸如光纤、微带波导、或肋形/脊形波导。
在框804，在多个光路之中标识一个或多个光路。该标识可以由光学开关执行。备选地，该标识可以由光学环行器或相位调制器执行。
在框806，第一辐射束通过所标识的一个或多个光路被接收。
在框808，群延迟和色散中的至少一个通过所标识的一个或多个路径被引入至第一辐射束。通过所标识的一个或多个光路所引入的群延迟和色散不同于通过该多个光路之中另外的一个或多个光路引入至第一辐射束的群延迟和色散。另外，该群延迟和色散形成了补偿关联于第二辐射束色散的系数矢量空间的生成元。
将意识到，详细描述部分而不是概述和摘要部分，意图为用来解释权利要求书。概述和摘要部分可以阐述一个或多个、但不是所有的如由发明人所考虑的、本发明的示例性实施例，并且因此概述和摘要部分不以任何方式意图为限制本发明和所附权利要求书。
在功能构建块的辅助下，上面已经描述了本发明的实施例，其中功能构建块示出所指定的功能和这些功能的关系的实施方式。这些功能构建块的边界为了描述的方便在本文中已经任意地定义。只要所指定的功能和这些功能的关系适当地执行，还能够定义备选的边界。
特定实施例的前述描述将如此完整地揭示本发明的一般性质，使得其他人通过应用本领域技术内的知识，不用过度的实验，不偏离本发明的一般概念，能够针对各种应用容易地修改和/或适配这种特定的实施例。因此，基于本文所提出的教导和指导，这样的适配和修改被意图为在所公开实施例的等效方案的含义和范围内。将理解，本文中的措辞或术语是用于描述的目的而非用于限制的目的，从而本说明书的术语或措辞将由技术人员根据教导和指导来解释。
本发明的宽度和范围不应当由上面所描述的示例性实施例中的任何一个来限定，而是仅应当根据下述权利要求和它们的等效方案来定义。

Claims (21)

1.一种用于色散补偿的系统，包括：
分光元件，被配置为生成至少第一辐射束和第二辐射束；
多个光学元件，被配置为在多个光路之中标识一个或多个光路，用于该第一辐射束传播；以及
多个波导，其中所述多个波导中安排在所述多个光路中一个光路中的一个波导的每单位长度群延迟和色散系数性质不同于所述多个波导中被安排在所述多个光路中另一个光路中的另一个波导的每单位长度群延迟和色散系数属性，并且其中每单位长度群延迟和色散系数属性补偿关联于所述第二辐射束的色散。
2.根据权利要求1所述的系统，其中每单位长度群延迟和色散系数属性由至少两个矢量表示。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述至少两个矢量形成补偿色散的系数矢量空间的生成元。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个波导中的一个或多个波导包括多个级连的波导段。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述多个级连的波导段由波导段中的至少两个波导段的几何形状改变来定义。
6.根据权利要求4所述的系统，其中所述多个级连的波导段由波导段中的至少两个波导段的材料组成的改变来定义。
7.根据权利要求4所述的系统，其中所述多个级连的波导段由波导段中的至少两个波导段中的不同准周期蚀刻分布来定义。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个光学元件包括多个光学开关。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个光学元件包括多个相位调制器。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个光路包括多个支路波导。
11.根据权利要求1所述的系统，进一步包括耦合至所述多个波导的多个光斑尺寸转换器。
12.根据权利要求1所述的系统，进一步包括多个光学调制器，所述多个光学调制器被配置为减小所述多个光路之间的干扰。
13.根据权利要求1所述的系统，进一步包括反射元件，所述反射元件安排在所述多个波导中至少一个波导的终止端，并且配置为反射辐射束以通过对应的波导传播返回。
14.根据权利要求1所述的系统，进一步包括第二多个光路，所述第二多个光路在所述多个波导的相对侧上。
15.根据权利要求14所述的系统，进一步包括第二组光学元件，所述第二组光学元件被配置为，在所述第二多个光路之中标识一个或多个光路，用于所述第一辐射束传播。
16.一种用于色散补偿的方法，包括：
将辐射束分束，以形成至少第一辐射束和第二辐射束；
使用一个或多个光学元件，在多个光路之中标识一个或多个光路；
通过所标识的一个或多个光路接收所述第一辐射束；以及
将群延迟和色散中的至少一个通过所标识的一个或多个光路引入至所述第一辐射束，其中：
通过所标识的一个或多个光路所引入至所述第一辐射束的群延迟和色散中的至少一个不同于通过所述多个光路之中的另外的一个或多个路径所引入至所述第一辐射束的群延迟和色散中的至少一个，以及
群延迟和色散中的至少一个形成补偿关联于所述第二辐射束的色散的系数矢量空间的生成元。
17.根据权利要求16所述的方法，其中标识一个或多个光路包括使用一个或多个光学开关来标识。
18.根据权利要求16所述的方法，其中标识一个或多个光路包括使用一个或多个相位调制器来标识一个或多个光路。
19.根据权利要求16所述的方法，其中引入群延迟和色散中的至少一个包括引入作为来自n维矢量空间的矢量的群延迟和色散中的至少一个，其中n是用于补偿的最高色散阶。
20.根据权利要求16所述的方法，进一步包括将辐射束通过所标识的一个或多个光路反射返回。
21.根据权利要求16所述的方法，其中所述引入包括传导所述第一辐射束通过包括多个级连的波导段的波导，其中每个波导段提供不同的有效折射率。
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