CN1154865C - 对波分复用光束进行解复用的装置 - Google Patents

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Abstract

一个装置，它将一个虚像相控阵(VIPA)跟一个解复用器组合在一起，以提供一个宽带的、高分辨率的波长解复用器。一般来说，一个VIPA是一个装置，它接收一根在一个连续波长范围内具有一个各自的波长的输入光束，并引起该输入光束的多次反射以产生自干涉，从而形成一根输出光束。该输出光束跟在该连续波长范围内具有任何其他波长的一根输入光束所形成的一根输出光束在空间上是可区分的。本装置将该VIPA跟一个解复用器，例如一个衍射光栅，组合在一起。

Description

对波分复用光束进行解复用的装置
技术领域
本发明涉及一种装置，它包括一个虚像相控阵(VIPA)，用以对一根波分复用(WDM)光束进行解复用。更具体地说，本发明涉及一种装置，它包括一个跟一个波长分离器，例如一个衍射光栅，组合在一起的VIPA，允许一根具有比较大量的彼此靠近的波长成分的波分复用光束被精确地解复用。
背景技术
在光纤通信系统中，使用波分复用(方式)以高速率来传输比较大量的数据。更具体地说，许多个光载波，每一个都有信息调制于其上，被组合为一根波分复用光束。随后，该波分复用光束通过一根单独的光纤被送往一个受光器。该受光器将该波分复用光束剖分为个别的诸光载波，使得该个别的光载波能够被检出。这样一来，一个通信系统就能在一根光纤上传送比较大量的数据。
因此，该受光器精确地剖分该波分复用光束的能力将大大地影响该通信系统的性能。例如，即使大量的光载波能够被组合到一根波分复用光束中去，若该受光器不能精确地剖分该波分复用光束，则这样一种波分复用光束就无法被传送出去。相应地，对一个受光器来说，总希望含有一个高精度的波长分离器。
图1是一张图，说明一个用作波长分离器的、使用一块多层干涉膜的常规的滤色镜。现在参看图1，在一块透明基底22上形成了一个多层干涉膜20。光束24，它必须是平行光束，被投射到膜20之上，然后在膜20中重复地反射。由膜20的特性所决定的光学条件仅允许一根具有波长λ2的光束从其中通过。一根光束28，它包括所有不满足该光学条件的光束，不能通过该膜20并因而被反射。因此，一个示于图1的滤色镜能用于剖分一根仅包括两个具有不同波长λ1和λ2的光载波的波分复用光束。不幸的是，这样一种滤色镜，仅靠它本身，不能分离一根具有两个以上光载波的波分复用光束。
图2是一张图，说明一个用作一个波长分离器的常规的法布里-皮洛特干涉仪。现在参看图2，高反射率的反射膜30和32互相平行。光束34，它必须是平行光束，被投射到反射膜30之上，并且在膜30和32之间反射许多次。满足由该法布里-皮洛特干涉仪的特性所决定的光学条件的波长为λ2的光束36能透过反射膜32。不满足该透过条件的波长为λ1的光束38被反射。这样一来，具有两种不同波长的光束可以被剖分为两根不同的光束，它们分别对应于这两个不同的波长。因此，如同采用图1所示的滤色镜那样，一个常规的法布里-皮洛特干涉仪能用于剖分一根仅包括两个具有不同波长λ1和λ2的光载波的波分复用光束。不幸的是，这样一种法布里-皮洛特干涉仪不能分离一根具有两个以上光载波的波分复用光束。
图3是一张图，说明一个用作一个波长分离器的密彻尔逊干涉仪。现在参看图3，平行光束40被投射到一块半反射镜42，并被剖分为互相垂直的一根第一光束44和一根第二光束46。一面反射镜48反射第一光束44，而另一块反射镜50则反射第二光束46。半反射镜42与反射镜48之间的距离，以及半反射镜42与反射镜50之间的距离表示一个光程差。由反射镜48反射的光束被折回到半反射镜42，跟由反射镜50反射并被折回到半反射镜42的光束发生干涉。其结果是，分别具有波长λ1和λ2的诸光束52和54被互相分离。如同采用图1所示的滤色镜以及图2所示的法布里-皮洛特干涉仪那样，图3所示的密彻尔逊干涉仪能用于剖分仅包括两个具有不同波长λ1和λ2的光载波的波分复用光束。不幸的是，这样一种密彻尔逊干涉仪不能分离一根具有两个以上光载波的波分复用光束。
有可能将几块滤色镜，法布里-皮洛特干涉仪或密彻尔逊干涉仪组合成一个巨大的阵列，使其能够从一根单独的波分复用光束中分离出附加波长的光载波。然而，这样一种阵列是昂贵的、低效的，还产生一个不希望的巨大的受光器。
一个衍射光栅或者一个阵列波导光栅通常被用来分离一根含有两个以上不同波长光载波的波分复用光束。现在参看图4，一个衍射光栅56具有一个光栅表面58。含有许多种不同波长光载波的平行光束60被投射到光栅表面58之上。不同波长的诸光载波在光栅表面58的每一个梯级上被反射并互相干涉。其结果是，具有不同波长的诸光载波62、64和66从衍射光栅56以不同角度被输出，并由此互相分离。
不幸的是，一个衍射光栅(只能)以相当小的发散角输出具有不同波长的诸光载波。其结果是，对一个受光器来说，难以精确地接收由该衍射光栅分离的各个光载波信号。用衍射光栅来分离具有大量的波长相当靠近的光载波的波分复用光束时，这个问题就变得特别严重。在这种情况下，由该衍射光栅所产生的发散角将是极端小的，典型地≈0.05度/纳米。
还有，一个衍射光栅会受到该入射光束的光偏振的影响。因此，入射光束的偏振会影响该光栅的性能。而且，为了生产一个精确的衍射光栅，其光栅表面需要复杂的制造工艺。
图5是一张图，说明一个用于分离一根波分复用光束的常规的阵列波导光栅。现在参看图5，包括许多个不同波长的光载波的光束通过一个入口68被接收，并通过许多个波导70被分开。在每一个波导70的端部都有一个光出口72，使得一根输出光束74得以产生。诸波导70在长度上是各不相同的，并由此提供不同长度的光程。因此，通过诸波导70的诸光束具有各不相同的相位，并且当它们通过出口72输出时互相干涉。这种干涉使得具有不同波长的诸光束以不同的诸方向被输出。
在一个阵列波导光栅中，可以通过适当地配置诸波导在某种程度上调整其发散角。然而，阵列波导光栅会受到温度变化和其他各种环境因素的影响。因此，温度变化和其他各种环境因素使得适当地调整该发散角变得困难。
发明内容
相应地，本发明的一个目标是提供一种波长分离器，它具有一种简单的配置，并且能够从一根波分复用光束中同时分离出许多个光载波。
本发明的一个附带的目标是提供一种装置，它允许一根具有相当大量的彼此靠近的诸光载波或诸波长成分的波分复用光束得以精确地被解复用。
通过提供一种装置就能实现本发明的诸目标，该装置接收一根在一个连续的波长范围内具有一个各自的波长的输入光束，并产生一根相应的输出光束。该输出光束跟在该连续的波长范围内具有任何其他波长的一根输入光束所形成的一根输出光束在空间上是可分辨的(例如，它沿着一个不同的方向行进)。
更具体地说，该装置接收一根在一个连续波长范围内具有一个各自的波长的输入光束，其中该装置引起该输入光束的多次反射以产生自干涉并由此形成一根输出光束。该输出光束跟在该连续波长范围内具有任何其他波长的一根输入光束所形成的一根输出光束在空间上是可分辨的。这种装置可以被称为一个虚像相控阵(VIPA)。
而且，通过提供一种装置就能实现本发明的诸目标，该装置将一个VIPA跟一个波长分离器，或“解复用器”，例如一个衍射光栅，组合在一起。更具体地说，该VIPA接收一根输入光束并产生一根从该VIPA传播出去的相应的输出光束。该输出光束包括许多种不同的诸波长成分，例如不同的诸光载波。该解复用器将该输出光束解复用为许多根分离的诸光束，它们分别地对应于该输出光束中许多种不同的波长成分。最好是，该解复用器具有一个垂直于该VIPA的发散方向的发散方向。在这种情况下，可以用安排在一个栅格图中的诸光纤检出已分离的诸光束。
还有，通过提供一种装置就能实现本发明的诸目标，该装置对一根含有许多根光束的输入光束进行解复用。这许多跟光束中的每一根都具有一种不同的波长。该装置包括第一和第二解复用器。该第一解复用器将该输入光束解复用为许多根输出光束，它们分别地对应于该输入光束中的许多根光束。该第一解复用器沿着一个基本上为直线性的发散方向发散这许多根输出光束，每一根输出光束都有一个不同的输出角。而且，每一根输出光束包括许多种波长成分。该第二解复用器将每一根输出光束解复用为许多根分离的光束，它们分别地对应于在输出光束中的许多种波长成分。该第二解复用器沿着一个基本上为直线性的发散方向发散这许多根已分离的诸光束，每一根已分离的光束都有一个不同的输出角。该第二解复用器的发散方向不平行于，并且最好垂直于，该第一解复用器的发散方向。
此外，根据本发明，提供了一种对波分复用光束进行解复用的装置，包括：一个虚像相控阵(VIPA)，用以接收一根在一个连续波长范围内具有一个波长的输入光束，并产生一根从该VIPA传播出去的对应的输出光束，该输出光束从该VIPA出发，沿着一个为直线性的发散方向进行发散，每一个波长都有一个不同的输出角，该发散的输出光束包括许多种不同的波长成分；以及一个解复用器，将该输出光束解复用为许多根分离的光束，它们分别对应于该输出光束中的许多种不同的波长成分，这许多根分离的光束被该解复用器沿着一个为直线性的发散方向发散，每一根分离的光束都有一个不同的输出角，该VIPA的发散方向不平行于该解复用器的发散方向。
此外，根据本发明，提供了一种对波分复用光束进行解复用的装置，包括：一个角发散部件，它具有一个透过区域，用以将光束接收到该角发散部件，并从该角发散部件输出光束，通过该透过区域，该角发散部件接收一根在一个连续波长范围内具有一个各自的波长的输入光束，并引起该输入光束的多次反射，以产生形成该输出光束的自干涉，该输出光束从该角发散部件出发而行进，并且跟在该连续波长范围内具有任何其他波长的一根输入光束所形成的一根输出光束在空间上是可区分的，该输出光束被该角发散部件沿着一个为直线性的发散方向发散，每一种波长都有一个不同的输出角，该发散的输出光束包括许多种不同的波长成分；一个解复用器，将该输出光束解复用为许多根分离的光束，它们分别对应于该输出光束中的许多种不同的波长成分，这许多根分离的光束被该解复用器沿着一个为直线性的发散方向发散，每一根分离的光束都有一个不同的输出角，该角发散部件的发散方向不平行于该解复用器的发散方向；以及一块透镜，它将许多根分离的光束聚焦到一个焦平面，每一根分离的光束都被聚焦到该焦平面上与其他诸分离光束(的焦点)不同的一个点上。
附图说明
从以下的结合诸附图的关于诸实施例的说明中，本发明的这些和其他的目标和优点将变得显而易见和更易于理解，在附图中：
图1(现有技术)是一张图，说明一块使用一片多层干涉膜的常规的滤色镜。
图2(现有技术)是一张图，说明一个常规的法布里-皮洛特干涉仪。
图3(现有技术)是一张图，说明一个常规的密彻尔逊干涉仪。
图4(现有技术)是一张图，说明一个常规的衍射光栅。
图5(现有技术)是一张图，说明一个用于分离一根波分复用光束的常规的阵列波导光栅。
图6是一张图，说明一个根据本发明的一个实施例的虚像相控阵(VIPA)。
图7是一张图，说明一个根据本发明的实施例的示于图6的该VIPA的沿VII-VII线的截面。
图8是一张图，说明根据本发明的一个实施例、由一个VIPA产生的诸反射(光束)之间的干涉。
图9是一张图，说明根据本发明的一个实施例、示于图6的该VIPA的沿VII-VII线的一个截面，用以表示一个光束的形成。
图10是一张图，说明根据本发明的一个实施例、示于图6的该VIPA的沿VII-VII线的一个截面，表示一个VIPA用以确定输入光束的倾角的诸特性。
图11是一张图，说明根据本发明的一个实施例、跟一个受光器配合使用的一个VIPA。
图12是一张图，说明根据本发明的一个附加的实施例、跟一个受光器配合使用的一个VIPA。
图13是一张图，说明根据本发明的又一个实施例的一个VIPA。
图14是一张图，说明根据本发明的一个实施例的一个波导型VIPA。
图15(A)，15(B)，15(C)，15(D)是几张图，说明根据本发明的一个实施例、用以产生一个VIPA的一种方法。
图16(A)和16(B)是两张图，分别说明根据本发明的一个实施例、将一个VIPA跟一个解复用器，例如一个衍射光栅，组合在一起的一种装置的顶视图和侧视图。
图17(A)是一张图，说明根据本发明的一个实施例的VIPA的输出角与波长的关系。
图17(B)是一张图，说明一个衍射光栅的输出角与波长的关系。
图18是一张图，说明根据本发明的一个实施例的一个VIPA-衍射装置的工作的一个实例。
具体实施方式
现在详细参考本发明的诸优选实施例，其实例示于诸附图中，其中，相同的诸参考数字始终对应于相同的诸元件。
图6是一张图，说明根据本发明的一个实施例的一个虚像相控阵(VIPA)。在下文中，名词“波长分离器”以及“虚像相控阵”或“VIPA”可以被互换地使用。
现在参看图6，VIPA 76最好用一块薄的玻璃片制成。入射光77通过一块透镜80，例如一块半圆柱透镜，聚焦到一条线78上，使得入射光77进入VIPA 76。以下将线78称为“焦线78”。入射光77从焦线78出发沿径向传播，在VIPA里面被接收。然后VIPA 76输出一根准直光束82，该光束82的输出角随着入射光77波长的变化而变化。例如，若入射光77的波长为λ1，则VIPA 76按照一个特定的方向输出一根波长为λ1的光束82a。若入射光77的波长为λ2，则VIPA 76按照一个不同的方向输出一根波长为λ2的光束82b。若入射光77是一根将波长为λ1的光束以及波长为λ2的光束组合在一起的波分复用光束，则VIPA 76同时以不同方向输出两根分离的光束82a和82b。因此，VIPA76产生了在空间上可互相区分的光束82a和82b。这样一来，VIPA 76就能从一根波分复用光束中同时分离出两个或多个载有信息的光束。
图7是一张图，说明根据本发明的实施例示于图6的VIPA 76沿线段VII-VII的一个截面。现在参看图7，VIPA 76含有一种材料84，例如玻璃，在其上具有诸反射面86和88。诸反射面86和88互相平行，并且被隔开一个间隔t。诸反射面86和88典型地是附着在材料84上的反射膜。除了在一个将在下面详述的辐射窗口90以外，反射面88具有大约100％的反射率。反射面86具有大约95％的反射率。因此，反射面86具有大约5％的透过率，使得入射到反射面86上的光当中大约有5％将得以透过，并且大约95％的光将被反射。该反射率可以很容易地根据特定的VIPA应用而改变。但是，一般来说，反射面86应当具有小于100％的反射率，以便入射光中的一部分得以透过。
反射面88在其上具有一个辐射窗口90。辐射窗口90允许光束透过，并且最好反射率为零，或者具有一个非常低的反射率。辐射窗口90接收入射光92，使得入射光92能在诸反射面86和88之间被接收和被反射。
由于图7表示沿图6的线段VII-VII的一个截面，所以图6中的焦线78在图7中表现为一个“点”。然后，入射光92从焦线78出发沿径向传播。而且，如图7所示，焦线78被定位于反射面86之上。虽然对焦线78来说并不要求它位于反射面86之上，但是焦线78的位移会引起VIPA 76的特性的小的变化。
如图7所示，入射光92通过在辐射窗口90中的一个区域A0进入材料84，在这里诸点P0表示区域A0的诸边界点。
由于反射面86的反射，大约有不到5％的光透过反射面86，即由光线R0所定义的出射光Out0，并且大约95％以上的入射光92被反射面86所反射，并且被投射到反射面88的区域A1之上。诸点P1表示区域A1的诸边界点。
在从反射面88上的区域A1反射出去之后，入射光92行进到反射面86并且部分地透过反射面86，即由光线R1所定义的出射光Out1。这样一来，如图7所示，入射光92在诸反射面86和88之间经历了多次反射，其中(光束)每从反射面86反射一次也导致一根各自的出射光束从中透过。因此，例如，每当入射光束92从反射面88上的区域A2、A3和A4反射出来，入射光束92就从反射面86进行反射，并分别地产生诸出射光束Out2，Out3和Out4。诸点P2表示区域A2的诸边界点，诸点P3表示区域A3的诸边界点，以及诸点P4表示区域A4的诸边界点。出射光束Out2由光线R2定义，出射光束Out3由光线R3定义，以及出射光束Out4由光线R4定义。虽然图7仅示出诸出射光束Out1，Out2，Out3和Out4，但实际上将会有更多的出射光束，这取决于入射光束92的功率以及诸反射面86和88的反射率。
正如将在下面详述的那样，诸出射光束互相干涉以产生一根光束作为输出光束。出射光束的方向根据入射光束92的波长而改变。
图7说明入射光束92只有一种波长的例子。然而，若该输入光束含有多种波长(例如一根波分复用光束，它含有多个光载波，其中的每一个都具有不同的波长)，该输入光束将以同样的方式被反射。然而，对应于许多个光载波，将分别地形成许多根光束。每一根光束将从该VIPA以不同于其他诸光束的角度输出。
图8是一张图，说明根据本发明的一个实施例，在由一根VIPA产生的诸反射(光束)之间的干涉。现在参看图8，来自焦线78的光束被反射面88反射，然后被反射面86反射。如前所述，反射面88具有大约100％的反射率，并且，因此，实质上起到一面镜子的作用。其结果是，出射光束Out1可以用光学方法来分析，仿佛诸反射面86和88不存在那样，并且，出射光束Out1从焦线I 1发出。类似地，诸出射光Out2，Out3，Out4也可以用光学方法来分析，仿佛它们分别地从诸焦线I2，I3和I4发出那样。诸焦线I1，I2，I3和I4都是该焦线I0的虚像。
因此，如图8所示，焦线I1跟焦线I0之间的距离为2t，这里t等于诸反射面86和88之间的距离。类似地，每一根后继的焦线都跟紧挨着的前面一根焦线保持2t的距离。因此，焦线I2离开焦线I1的距离为2t。而且，介于诸反射面86和88之间的每一次后继的多反射都产生一根出射光束，它在亮度上比前一次的出射光束来得弱。因此，出射光束Out2在亮度上比出射光束Out1来得弱。
如图8所示，来自诸焦线的诸出射光束互相重叠并且互相干涉。而且，诸焦线I1，I2，I3，和I4都是焦线I0的虚像，并且，因此，诸出射光Out0，Out1，Out2，Out3和Out4在诸焦线I0，I1，I2，I3和I4的位置处，具有相同的光学相位。因此，这种干涉产生一根光束，它按照一个取决于输入光束92的波长的特定的方向行进。
一个根据本发明的上述诸实施例的VIPA具有作为VIPA设计特性的强化条件。该强化条件增加诸出射光束之间的干涉以便形成一根光束。该VIPA的强化条件由下列方程式(1)表示：
2t×cosφ＝mλ
式中φ表示从一根垂直于诸反射面86和88的表面的直线(起算)所测得的光束的传播方向，λ表示该输入光束的波长，t表示诸反射面86和88之间的距离，以及m表示一个整数。
因此，若t保持恒定并且m被分配一个特定的数值，则由输入光束形成的波长为λ的该光束的传播方向就能被确定。
更具体地说，输入光束从焦线78出发，以一个特定的角度沿径向发散。因此，具有相同波长的输入光束将从焦线78出发沿着许多个不同的方向行进，并且在诸反射面86和88之间被反射。该VIPA的强化条件使得沿着一个特定的方向行进的光束通过出射光束的干涉得以强化，以便形成一根光束，其方向对应于该输入光束的波长。沿着该强化条件所要求的特定方向以外的不同方向行进的光束，将因为诸出射光束的干涉而被削弱。
而且，若该输入光束具有许多种不同波长，则该强化条件将为该输入光束中的每一种波长形成一根不同的光束。每一根光束将具有一种不同的波长。因此，该VIPA能够接收一根波分复用光束，并产生行进于不同方向的许多光束，它们对应于该波分复用光束的各种波长。
图9是一张图，说明根据本发明的一个实施例、由VIPA 76形成的一根光束，并表示沿图6中的线段VII的一个截面。更具体地说，图9说明，VIPA 76能够形成许多根光束，其中每一根光束都具有一个取决于该输入光束的波长的不同的传播方向。
现在参看图9，具有许多种波长的输入光束从焦线78出发沿径向发散，使得该光束在诸反射面86和88之间被反射。假设该输入光束包括具有3种不同波长的光束。因此，每一种波长的光束将从焦线78出发沿着许多个不同的方向发散。VIPA 76的强化条件使得具有相同波长并行进于一个特定方向的光束被行进于不同的诸方向的光束所强化，以便形成一根光束。后者具有对应于该输入光束波长的方向。因此，例如，具有波长λ1并且从焦线78起算沿着方向θ1传播的光束将被行进于不同的诸方向的光束所强化，并将形成一根具有传播方向θ1的光束LF1。类似地，具有波长λ2并且从焦线78出发沿着方向θ2传播的光束将被行进于不同的诸方向的光束所强化，并将形成一根具有传播方向θ2的光束LF2。同样，具有波长λ3并从焦线78出发沿着方向θ3传播的光束将被行进于不同的诸方向的光束所强化，并将形成一根具有传播方向θ3的光束LF3。
如上所述，应当满足方程式(1)，使得在诸出射光束之间增加干涉以便形成一根光束。而且，材料84的厚度t最好是固定的。因此，输入光束的入射角范围应当这样设定，使得输入光束将以一个能满足方程式(1)的传播方向φ进入VIPA 76。更具体地说，输入光束的传播方向可以被固定，诸反射面86和88之间的距离t可以被固定，并且输入光束的波长可以事先确定。因此，针对输入光束中的每一种波长所出射的光束的特定角度可以被确定，并且VIPA 76的强化条件可以被满足。
而且，由于输入光束从焦线78出发沿着许多个不同的方向辐射，可以确信，输入光束将沿着一个能满足该强化条件的角度传播。
图10是一张图，说明示于图6的该VIPA的沿线段VII-VII的一个截面，表示根据本发明的一个实施例，一个VIPA用以确定输入光束的入射角，或倾角的诸特性。
现在参看图10，输入光束92被一块圆柱透镜(未示出)所收集，并且被聚焦于焦线78。如图10所示，输入光束92覆盖着一块具有等于辐射窗口90上的“a”的宽度的面积。输入光束92从反射面86被反射一次之后，输入光束92被投射于反射面88，并且覆盖着一块具有等于反射面88上的“b”的宽度的面积。而且，如图10所示，输入光束92沿着一根光轴94行进，光轴94相对于反射面86的法线之间的倾角为θ1。
该倾角θ1应当这样设定，以便在输入光束92入射于该VIPA时，防止它通过辐射窗口90而在材料84之外行进，并且在它被反射面86首次反射之后，防止输入光束92行进于反射面88之外。换句话说，该倾角θ1应当这样设定，使得输入光束92在诸反射面86和88之间保持一种“被俘获”的状态，并且不会通过辐射窗口90逃逸。因此，为了避免输入光束92通过辐射窗口90行进于材料84之外，应当根据下列方程式(2)来设定该倾角θ1：
光轴倾角θ1≥(a+b)/4t
因此，如图6-图10所示，本发明的诸实施例包括一个接收输入光束的VIPA，该输入光束具有处于连续的波长范围内的一个各自的波长。该VIPA引起该输入光束的多次反射以产生自干涉并由此形成一根输出光束。该输出光束跟在连续的波长范围之内具有任何其他波长的一根输入光束所形成的另一根输出光束在空间上是可区分的。例如，图7说明一根输入光束92，它在诸反射面86和88之间经历了多次反射。这种多次反射产生许多根出射光束Out1，Out2，Out3和Out4，它们互相干涉以产生一根光束(例如图9所示的诸光束LF1，LF2或LF3)。
“自干涉”是一个名词，表明干涉发生在许多光线或光束之间，而它们都来源于同一个光源。因此，诸出射光束Out0，Out1，Out2，Out3和Out4被称为输入光束92的自干涉，因为诸出射光束Out0，Out1，Out2，Out3和Out4全都来源于同一个光源(那就是，输入光束92)。
根据本发明的上述实施例，一根输入光束可以具有处于连续波长范围内的任何波长。因此，该输入光束不限于具有一个波长，后者是从一个离散的数值范围内所选出的一个数值。
还有，根据本发明的上述实施例，在一个连续波长范围内具有一个特定波长的输入光束所产生的输出光束，跟另一根输出光束在空间上是可区分的，后者在该输入光束具有处于连续波长范围内的一个不同的波长时产生。因此，例如图6所示那样，当输入光束77具有在一个连续波长范围内的各种不同波长时，该光束82的行进方向(那就是，一种“空间特性”)是不同的。这种工作可以跟示于图1-图3的常规的波长分离装置进行比较，在这里，对应于输入光束的两种不同波长的输出光束在空间上是可区分的，但不能针对该输入光束的一个连续波长范围内的每一个波长而产生一根在空间上可区分的输出光束。例如，在图1所示的滤色镜中，不含波长λ2的一根波分复用光束中的所有光载波将被输出为光束28。
图11是一张图，说明一个根据本发明的一个实施例、跟一个受光器配合使用的VIPA。现在参看图11，多层反射膜96和98被敷贴于一块用玻璃制成、具有厚度t，例如100微米的平行板100的两侧。平行板100最好具有处于20到2000微米范围内的厚度。反射膜96和98最好是多层的、高反射率的干涉膜。
反射膜98的反射率约为100％，反射膜96的反射率约为95％。然而，反射膜96的反射率并不限于95％，它可以是一个不同的数值，只要有足够的光量从反射膜96反射出来，使得在诸反射膜96和98之间能发生多次反射即可。最好是，反射膜96的反射率处于80％到比100％低几个百分点的范围内。而且，反射膜98的反射率不限于100％，但应当足够高，使得在诸反射膜96和98之间能发生多次反射。
一个辐射窗口102接收输入光束，并且被定位于平行板100的跟反射膜96相同的表面上。可以用一块具有大约0％的反射率的薄膜，在平行板100的表面上形成辐射窗口102。如图11所示，介于辐射窗口102与反射膜96之间的边界最好是一根直线。
该输入光束从，例如，一根光纤(未示出)输出，并且被一块准直透镜106接收。准直透镜106将该输入光束转换为平行光束104，后者被一块圆柱透镜108所接收。圆柱透镜108将平行光束104聚焦到反射膜98上的焦线110，或者聚焦到平行板100里面的某一点上。这样一来，输入光束经由辐射窗口102进入平行板100。
输入光束的光轴相对于反射膜96的法线之间有一个倾角，使得输入光束在进入平行板100以后不会通过辐射窗口102逃逸。因此，该倾角根据上面的方程式(2)来设定。
一旦进入平行板100，该输入光束在诸反射膜96和98之间(例如，在图7中所示)经历多次反射。输入光束在反射膜96上每入射一次，大约有95％的光量被反射到反射膜98，并且大约有5％的光量透过反射膜96以形成一根出射光束(例如，示于图7的出射光束Out1)。介于诸反射膜96和98之间的多次反射导致许多根出射光束被形成。这许多根出射光束互相干涉，以形成一根光束112，其传播方向取决于该输入光束的波长。
随后光束112被一块透镜114收集，它将光束112聚焦于一个收集点。对应于输入光束的不同波长，该收集点沿着一条直线路径116移动。例如，随着输入光束的波长增加，该收集点沿着直线路径116向远处移动。许多个受光器118被安排在直线路径116上，以便接收该聚焦的光束112。因此，每一个受光器118可以被这样定位，以便接收一根对应于一个特定波长的光束。
借助于控制介于该VIPA的诸反射膜或反射面之间的距离t，介于诸反射膜或反射面之间的反射光束的相位差可以被移动一个预定的数量，由此实现良好的对环境因素的抵抗力。而且，本发明上述诸实施例仅仅在光学特性上经历一个小的变化，后者取决于光学偏振。
图12是一张图，说明根据本发明的一个附加的实施例、一个跟一个受光器配合使用的VIPA。示于图12的该VIPA类似于示于图11的VIPA，所不同的是诸反射膜96和98的反射率被颠倒过来。更具体地说，在示于图12的该VIPA中，反射膜98具有大约95％的反射率，并且反射膜96具有大约100％的反射率。如图12所示，借助于通过反射膜98的诸出射光束的干涉，形成光束112。因此，该输入光束进入平行板100的一侧，而光束112形成于平行板100的对面一侧。另一方面，示于图12的该VIPA工作于与示于图11的该VIPA相似的方式。
图13是一张图，说明一个根据本发明的又一个实施例的VIPA。现在参看图13，一块由例如玻璃制成的平板120在其上具有诸反射膜122和124。反射膜122具有高于95％但低于100％的反射率。反射膜124具有大约100％的反射率。辐射窗口126具有大约0％的反射率。
输入光束128通过辐射窗口126由圆柱透镜130聚焦到一根焦线129。焦线129位于敷贴着反射膜122的平板120的表面上。因此，焦线129实质上是通过辐射窗口126聚焦于反射膜122之上的一条线。焦线129的宽度可以被称为输入光束128的“光束腰部”，因为它被圆柱透镜130聚焦。因此，如图13所示的本发明的该实施例将输入光束128的光束腰部聚焦到平板120的距离较远的表面上(那就是，在其上贴有反射膜122的那个表面)。通过将光束腰部聚焦于平板120的距离较远的表面，本发明的该实施例减少了在(i)和(ii)之间发生重叠的可能性，这里(i)是指在平板120表面上的辐射窗口126中被输入光束128所覆盖的区域，因为它通过辐射窗口126行进(例如，示于图10的区域“a”)，(ii)是指当输入光束128被反射膜124首次反射时反射膜124被输入光束128所覆盖的区域(例如，示于图10的区域“b”)。人们希望减少这样的重叠以便保证该VIPA的良好工作。
在图13中，输入光束128的光轴132具有一个小的倾角θ。在反射膜122首次反射时，5％的光透过反射膜122，并且在光束腰部之后发散，95％的光被反射到反射膜124。被反射膜首次反射之后，该光束再次投射到反射膜122，但是发生了数量为d的位移。然后，5％的光透过反射膜122。以一种类似的方式，如图13所示，该光束被剖分为具有恒定间隔d的许多路径。在每一条路径上，该光束形成一定的形状，使得该光束从光束腰部129的虚像134处发散。虚像134沿着一条垂直于该平板的直线以恒定的间隔2t被定位，这里t是平板120的厚度。在虚像134中，该光束腰部的位置是自对准的，并且不需要去调整个别的位置。随后，从虚像134发散的光束互相干涉，并且形成准直光束136，其传播方向随着输入光束128的波长而改变。
光程的间隔为d＝2tSinθ，并且相邻两根光束之间的光程差为2tCosθ。发散角正比于这两个数字的比值，该比值为Cotθ。其结果是，与常规的波长分离器相比，本发明的诸实施例在不同的光载波的诸光束之间，产生一个显著地大的发散角。
正如前面所指出的那样，本发明的诸实施例被称为一个“虚像相控阵”。从图13很容易看出，名词“虚像相控阵”起源于一个虚像134的阵列的形成。
图14是一张图，说明一种根据本发明的一个实施例的波导型VIPA。现在参看图14，光束138从一根光纤(未示出)处输出，并且被设置于一块基板142上的一个波导140所接收。波导140是，例如，铌酸锂。光束138含有调制于具有不同波长的许多光载波之上的诸光学信号。
由于光束138从光纤输出，所以它具有一个发散宽度。因此，一个准直透镜142将光束138转换为平行光束。然后，该平行光束被一块圆柱透镜144收集，并聚焦于一根焦线146。随后，该光束从焦线146出发，通过一个辐射窗口150辐射到一个VIPA 148。
VIPA 148含有位于一块平行板156之上的诸反射膜152和154。反射膜154位于平行板156的一侧，而反射膜152以及辐射窗口150则位于平行板156的另一侧。反射膜152具有大约100％的反射率，而反射膜154则具有小于100％的反射率。被平行板156所反射的光束158被输出到平行板156与辐射窗口150相对的一侧。
若输入光束138包括许多种波长，则将形成许多根光束158，它们沿着不同的方向行进，这取决于输入光束138的诸波长。由VIPA 148形成的光束158被一块透镜160聚焦于不同的诸点上，这取决于光束158的传播方向。因此，如图14所示，在不同的诸收集点上，将分别形成具有诸波长λ1，λ2和λ3的诸光束158a，158b和158c。
在各个收集点上设置了许多个接收波导162。每一个接收波导162导出一个具有单一波长的光学信号以及相应的光载波。因此，可以同时接收许多根光束，并通过不同的诸信道传送出去。每一个接收波导162都有一个设置于其后级的对应的受光器(未示出)。该受光器典型地是一个光二极管。因此，由每一个接收波导162导出的光在被相应的受光器检出之后被(进一步地)处理。
图15(A)，15(B)，15(C)和15(D)都是说明根据本发明的一个实施例，用以产生一个VIPA的方法的图。
现在参看图15(A)，一块平行板164最好由玻璃制成，并且显示出良好的平行度。用真空蒸镀、离子溅射或其他类似方法，在平行板164的两侧形成反射膜166和168。诸反射膜166和168其中之一具有接近100％的反射率，而另一面反射膜则具有低于100％、并且最好高于80％的反射率。
现在参看图15(B)，诸反射膜166和168其中之一被部分地刮掉以形成一个辐射窗口170。图15(B)示出了反射膜166被刮掉，使得在平行板164上反射膜166所在的一侧表面上形成了辐射窗口170。然而，作为一种替代，也可以部分地刮掉反射膜168，使得在平行板164上反射膜168所在的一侧表面上形成一个辐射窗口。正如本发明的各实施例所说明的那样，一个辐射窗口可以位于平行板164的任何一侧。
可以用一种刻蚀工艺来实现反射膜的刮除。但是也可以使用一种机械的刮除工艺，后者费用更为低廉。然而，若用机械方法去刮除一块反射膜，应当对平行板164细心地进行加工，以便使平行板的损伤为最小。例如，若平行板164上形成辐射窗口的部分受到严重损伤，则由于被接收的输入光束的散射，将使平行板164产生额外的损耗。
取代先形成反射膜然后把它刮掉的方法，可以将平行板164上对应于辐射窗口的部分事先加以屏蔽，然后将这一部分保护起来以免被反射膜所覆盖，用这样的方法也能产生一个辐射窗口。
现在参看图15(C)，一块透明的胶带172被敷贴到辐射膜166以及平行板164上已经被刮掉反射膜的部分。透明胶带172应当产生可能最小的光损耗，因为它也被敷贴到平行板164上形成一个辐射窗口的那一部分。
现在参看图15(D)，一块透明的保护平板174被施加于透明胶带172之上，以保护反射膜166以及平行板164。由于反射膜172被敷贴以填充因去除反射膜而产生的凹陷部分，所以透明的保护平板174可以被设置为跟平行板164的顶部表面相平行。
类似地，为了保护反射膜168，可以将一块胶带(未示出)敷贴到反射膜168的顶部表面，并设置一块保护平板(未示出)。若反射膜168具有大约100％的反射率，并且在平行板164的同一个表面上没有辐射窗口，则胶带和保护平板就不需要具有透明性。
而且，可以将一块抗反射膜176敷贴到透明保护平板174之上。例如，可以将抗反射膜176覆盖到透明保护平板174以及辐射窗口170之上。
根据本发明的上述诸实施例，一根焦线被描述为，它位于在一块平行板上与输入光束进入的那一面相对的表面上。然而，该焦线可以在该平行板里面，在辐射窗口上，或者在该辐射窗口的前面。
根据本发明的上述诸实施例，可以在两块反射膜之间反射光束，其中一块反射膜的反射率约为100％。然而，用两块各具有小于100％的反射率的反射膜也可以得到类似的效果。例如，两块反射膜可以各具有95％的反射率。在这种情况下，每一面反射膜都具有让光透过并引起干涉的光路。其结果是，在诸反射膜形成于其上的该平行板的两侧，形成了一根光束，其行进方向取决于波长。因此，在本发明的不同实施例中，可以很容易地根据所需的VIPA特性来改变各种反射率。
根据本发明的上述诸实施例，一个VIPA被描述为，由一块平行板或者由互相平行的两块反射表面来形成。但是，并不要求该板或诸反射表面保持平行。
根据本发明的上述诸实施例，一根含有许多种波长的光束可以同时地被分离。因此，一个用于波分复用通信的受光器可以成功地缩小尺寸。
根据本发明的上述诸实施例，一个VIPA可以将一根波分复用光束同时地剖分为该光束的每一种波长。而且，通过改变形成该VIPA的该平行板的厚度t，就能调整该发散角。其结果是，可以使该发散角变得足够大，使得一个受光器能够容易地接收每一个已分离的信号。例如，一个常规的衍射光栅需要一个精细的凹凸表面以便得到大的发散角。然而，要制备一个精细的和精密的凹凸表面是非常困难的，因此限制了发散角的大小。与此相对比，一个根据本发明的上述诸实施例的VIPA，仅需改变该平行板的厚度，就能实现一个比较大的发散角。
而且，一个根据本发明的上述诸实施例的VIPA，跟一个常规的衍射光栅相比，能产生一个较大的发散角。因此，一个使用根据本发明的上述诸实施例的VIPA的受光器能正确无误地接收一个光学信号，即使在实现高级多路复用过程的各种波分复用通信(系统)中也是这样。还有，这样一种受光器具有相当简单的结构，并且在生产上也是比较便宜的。
根据本发明的上述诸实施例，一个VIPA使用多次反射，并且在诸干涉光束之间保持一个恒定的相位差。其结果是，该VIPA的诸特性是稳定的，由此减少了因偏振引起的光学特性变化。与此相对比，一个常规的衍射光栅将经受由于输入光束的极化而引起的不希望的(特性)变化。
而且，跟一个阵列波导光栅相比，一个根据本发明的上述诸实施例的VIPA需要一种比较简单的结构，获得稳定的光学特性以及对环境条件变化的抵抗力。
本发明的上述诸实施例被描述为，提供互相之间“在空间上可区分的”诸光束。“在空间上可区分的”指的是，诸光束在空间上是可以区分的。例如，若不同的诸光束被准直并按不同的诸方向行进，或者被聚焦于不同的诸位置，则它们在空间上是可区分的。但是，本发明不打算局限于这些严格的实例，并且有许多其他方法使得诸光束在空间上能互相区分。
一个VIPA具有一个由该VIPA的诸反射面之间的厚度t(例如图7所示的介于诸反射面86和88之间的厚度t)所确定的相应的自由光谱范围。当用作一个波长分离器时，这个自由光谱范围限制了该VIPA的波长带，因为，一般来说，该波长带基本上等于该自由光谱范围。例如，若该厚度t为50微米，则该VIPA的波长带为16纳米，并且每一个相继的16纳米的波长带的输出角被重复。
因此，该VIPA的输入光束可以落入一个相当宽的波长范围。这个波长范围将被划分为许多个由该VIPA的自由光谱范围所确定的波长带。对每一个波长带来说，来自该VIPA的输出角被重复。
通常希望提供一种具有较宽波长带的VIPA。例如，由于最新的技术进展，光学放大器的带宽已经大大地增加。人们希望得到一个具有宽波长带或带宽的VIPA，以便有效地分离由该光学放大器放大的光束。为了做到这一点，介于该VIPA的诸反射面之间的厚度t应当做得更薄一些。然而，厚度t小于50微米的VIPA不能容易地被制造出来。
为了解决一个VIPA的有限波长带的问题，一个VIPA可以跟一个波长分离器(也称为一个解复用器)组合使用，以便提供一种具有一个宽波长带的装置。
更具体地说，图16(A)和图16(B)是两张图，说明根据本发明的一个实施例、将一个VIPA跟一个解复用器组合在一起的装置。图16(A)是该装置的顶视图，而图16(B)则是该装置的侧视图。
现在参看图16(A)和图16(B)，一根输入光束，例如一根波分复用光束，从一根光纤200行进到一个准直透镜210。准直透镜210准直该输入光束，并将该准直光束送往一块半圆柱透镜220。半圆柱透镜220将该光束线聚焦到一个VIPA 230。
VIPA产生一根输出光束(例如一根光束)，它被送往一个解复用器，例如衍射光栅240。衍射光栅240将该光束解复用为许多根分离的光线或光束，它们被一个聚焦透镜250聚焦到一个焦平面260。
一般来说，一个VIPA，例如VIPA 230，在一个窄的波长范围内具有比较高的分辨率。例如，图17(A)是一张图，说明波长与一个VIPA的输出角的关系。现在参看图17(A)，一个VIPA有许多个重复的波长带280，它们由该VIPA的自由光谱范围来确定。一般来说，每一个波长带280的带宽基本上等于该自由光谱范围。
如图17(A)所示，诸波长λ1，λ2，λ3，λ4和λ5中的每一个都是从该VIPA以相同的输出角θ发散出来的。因此，该VIPA将以输出角θ发散一根输出光束，它具有对应于诸波长λ1，λ2，λ3，λ4和λ5的波长成分。
与此相对比，图17(B)是一张图，说明一个衍射光栅的波长与输出角(的关系)。现在参看图17(B)，该衍射光栅具有一个宽的波长带290，它包括诸波长λ1，λ2，λ3，λ4和λ5。该衍射光栅将分别以诸输出角θ1，θ2，θ3，θ4和θ5发散诸波长λ1，λ2，λ3，λ4和λ5(的光束)。
从图17(A)和图17(B)可以看出，一个VIPA将允许在一个波长带(例如波长带280)内，以显著地不同的诸输出角输出一些相对靠近的诸波长。因此，一个VIPA在一个窄的波长带内具有比较高的分辨率。与此相对比，一个衍射光栅允许在一个宽的波长带内的诸波长被分离，但是诸输出角将靠拢在一起。因此，一个衍射光栅在一个宽的波长带内具有比较低的分辨率。
通过参考VIPA 230以及衍射光栅240的分辨率，图16(A)和图16(B)现在变得容易理解了。更具体地说，再次参看图16(A)和图16(B)，该输入光束首先用较高分辨率的VIPA 230进行解复用，然后用较低分辨率的衍射光栅240进行进一步的解复用。
图18是一张图，说明根据本发明的一个实施例的该VIPA-衍射装置的工作的一个实例。现在参看图18，VIPA 230接收具有诸波长λ1，λ2，λ3，λ4，λ5，λ6，λ7，λ8，λ9，λ10，λ11和λ12的输入光束295。作为响应，VIPA 230产生许多根光束或输出光束300，310，320，330和340，它们从VIPA 230传播出去。输出光束310包括诸波长λ2。λ7和λ12。输出光束320包括诸波长λ3和λ8。输出光束330包括诸波长λ4和λ9。输出光束340包括诸波长λ5和λ10。
衍射光栅240接收诸输出光束300，310，320，330和340，并将每一根输出光束解复用为分别对应于该输出光束的诸波长的分离光束。例如，衍射光栅240将输出光束300解复用为分别具有诸波长λ1，λ6和λ11的3根分离光束。
若VIPA 230发散其诸输出光束的发散方向不平行于衍射光栅发散诸分离光束的发散方向，则VIPA230与衍射光栅240的组合将允许一根波分复用光束具有相当大量的彼此靠近的诸波长成分，以便被精确地解复用。
例如，图18说明一个具有排列成栅格图的诸点1到12的一个栅格350。诸点1到12表示个别的诸光纤的诸端点。若VIPA 230的发散方向基本上垂直于衍射光栅240的发散方向，则由衍射光栅240产生的分离光束能够被安排在栅格图中的光纤所接收。采用这样的配置，一根具有相当大量彼此靠近的诸波长成分的波分复用光束可以被精确地解复用。
不打算将VIPA 230的发散方向限定于基本上与衍射光栅240的发散方向相垂直的发散方向。例如，该发散方向简单地可以是互相“不平行”。而且，本发明不打算受到诸发散方向之间的关系的限制。因此，在某些应用中，对诸发散方向来说，保持平行可能是适当的。
应当明白，一个VIPA和一个衍射光栅二者按照一个沿着一个发散方向的输出角输出光束。因此，例如，VIPA 230产生许多根输出光束，其中每一根都从该VIPA以一个不同的输出角发散出去。然而，诸输出光束沿着相同的发散方向进行发散。在图18中，VIPA 230和衍射光栅240的发散方向二者最好基本上都是直线性的。例如，在图18中，VIPA 230的发散方向相对于该图来说可以是垂直的，而衍射光栅240的发散方向相对于该图来说可以是水平的。在这种情况下，两个发散方向将是互相垂直的。
图18中的装置允许一根处于宽波长范围内的输入光束以高精度和高分辨率被解复用。例如，若VIPA 230在一个16纳米的波长带内，以0.8纳米的间隔解复用20个波长，并且衍射光栅240在每一个VIPA波长带内解复用5个波长，则在一个80纳米的总带宽之内可以以0.08纳米的间隔解复用100个波长。
在本发明的上述诸实施例中，衍射光栅240被用作一个解复用器。但是，本发明不打算局限于使用一个衍射光栅。作为替代，可以使用任何其他合适的解复用器。例如，可以使用一个多层的干涉膜。
根据本发明的上述诸实施例，一个装置包括一个VIPA和一个解复用器，例如，一个衍射光栅。该VIPA接收一根具有在一个连续波长范围之内的一个波长的输入光束。作为响应，该VIPA产生一根从该VIPA传播出去的相应的输出光束。该输出光束从该VIPA出发，沿着一个基本上为直线性的发散方向进行发散，每一个波长都有一个不同的输出角，而且，该发散的输出光束包括许多种不同的波长成分。该解复用器将该输出光束解复用为许多根分离的光束，它们分别对应于该输出光束中的许多种不同的波长成分。这许多根分离的光束被该解复用器沿着一个基本上为直线性的发散方向进行发散，每一根分离的光束都有一个不同的输出角。该VIPA的发散方向不平行于，并且最好是垂直于，该解复用器的发散方向。可以提供一块透镜，它将这许多根分离的光束聚焦到一个焦平面，每一根分离的光束都被聚焦到该焦平面上与其他诸分离光束(的焦点)不同的一个点上。
典型地，该输入光束是一根波分复用光束，它包括两根以上的光束，其中每一根都具有一种不同的波长。随后，该VIPA针对该输入光束中的每一根光束，形成一根相关的输出光束。每一根输出光束对其他诸输出光束来说，都是在空间上可区分的，并且每一根输出光束都包括许多种不同的波长成分。在这种情况下，该解复用器将每一根输出光束解复用为许多根分离的光束，它们分别对应于该输出光束中的许多种不同的波长成分。可以提供一块透镜，它将诸分离光束从该解复用器聚焦到一个焦平面。若该VIPA的发散方向基本上垂直于该解复用器的发散方向，则每一根分离光束可以被聚焦到该焦平面上与其他诸分离光束(的焦点)不同的一个点上，使得不同的诸点在该焦平面上形成一个栅格图。
根据所示的本发明的诸实施例，例如，在图18中，一个装置对一根包括许多根各具有不同波长的输入光束进行解复用。该装置包括第一和第二解复用器。例如，在图18中，  VIPA 230作为第一解复用器，而衍射光栅240则作为第二解复用器。该第一解复用器将该输入光束解复用为许多根输出光束，它们分别对应于该输入光束中的许多根光束。该第一解复用器沿着一个基本上为直线性的发散方向发散诸输出光束，每一根输出光束都有一个不同的输出角。而且，每一根输出光束都包括许多种波长成分。第二解复用器将每一根输出光束解复用为许多根分离的光束，它们分别对应于该输出光束中的许多种波长成分。该第二解复用器沿着一个基本上为直线性的发散方向发散许多根分离的光束，每一根分离的光束都有一个不同的输出角。第二解复用器的发散方向不平行于，并且最好垂直于，该第一解复用器的发散方向。不打算将该第一和第二解复用器局限于一个VIPA和一个衍射光栅。作为替代，可以使用任何适当的解复用器，或者波长分离器。
一般来说，一个VIPA是一个角发散部件，它具有一个透过区域，用于将光束接收到该VIPA，并从该VIPA输出光束。通过该透过区域，该VIPA接收一根具有在一个连续波长范围内的一个各自的波长的输入光束。该VIPA引起输入光束的多次反射以产生自干涉并形成该输出光束。该输出光束从该VIPA出发，并且跟在该连续波长范围内具有任何其他波长的一根输入光束所形成的一根输出光束在空间上是可区分的。
在本文中公开了各种透镜。例如，图16(A)公开了准直透镜210，半圆柱透镜220以及聚焦透镜250的应用。但是，本发明不打算局限于使用任何特定类型的透镜。作为替代，可以使用不同类型的透镜或装置以提供适当的效果。
在本文中使用的名词“许多根”表示“多于一根”。因此，许多根光束指的是“多于一根”光束。例如，两根光束就是许多根光束。
虽然已经显示和叙述了本发明的几个优选实施例，但是专业人士应当懂得，在不背离本发明的原理和精神实质的前提下，可以对这些实施例作出更改，在本权利要求书及其等价物中，将对上述原理和精神实质的范围作出规定。

Claims (25)

1.一种对波分复用光束进行解复用的装置，包括：
一个虚像相控阵，用以接收一根输入光束，并产生一根从该虚像相控阵传播出去的对应的输出光束，该输出光束包括许多种不同的波长成分；以及
一个解复用器，将该输出光束解复用为许多根分离的光束，分别对应于该输出光束中的许多种不同的波长成分。
2.一种根据权利要求1所述的装置，其中：
该虚像相控阵沿着一个为直线性的发散方向发散该输出光束，
该解复用器沿着一个为直线性的发散方向发散诸分离的光束，
该虚像相控阵的发散方向不平行于该解复用器的发散方向。
3.一种根据权利要求2所述的装置，其中该虚像相控阵的发散方向垂直于该解复用器的发散方向。
4.一种根据权利1要求所述的装置，其中：
该输入光束处于一个波长范围之内，后者被划分为许多个由该虚像相控阵的自由光谱范围所确定的波长带，以及
在每一个波长带中，该虚像相控阵具有高于该解复用器的分辨率。
5.一种根据权利要求1所述的装置，其中：
该输入光束具有一个处于一个连续波长范围之内的波长，
随着该输入光束在该连续波长范围内改变其波长，该虚像相控阵沿着一个为直线性的发散方向发散该输出光束，每一个波长都有一个不同的输出角，以及
该解复用器沿着一个为直线性的发散方向发散许多根分离的光束，每一根分离的光束都有一个不同的输出角，该虚像相控阵的发散方向不平行于该解复用器的发散方向。
6.一种根据权利要求5所述的装置，其中该虚像相控阵的发散方向垂直于该解复用器的发散方向。
7.一种根据权利要求1所述的装置，其中：
该虚像相控阵具有一个自由光谱范围，
该输入光束的波长处于一个波长范围之内，后者被划分为由该虚像相控阵的自由光谱范围所确定的许多个波长带，
对每一个波长带来说，随着该输入光束在该波长带内改变其波长，该虚像相控阵沿着一个为直线性的发散方向发散该输出光束，每一个波长都有一个不同的输出角，以及
该解复用器沿着一个为直线性的发散方向发散这许多根分离的光束，每一根分离的光束都有一个不同的输出角，该虚像相控阵的发散方向不平行于该解复用器的发散方向。
8.一种根据权利要求1所述的装置，其中该解复用器是一个衍射光栅。
9.一种根据权利要求2所述的装置，其中该解复用器是一个衍射光栅。
10.一种根据权利要求1所述的装置，其中：
该虚像相控阵是一个角发散部件，它具有一个透过区域，用以将光束接收到该虚像相控阵，并从该虚像相控阵输出光束，
通过该透过区域，该虚像相控阵接收在一个连续波长范围内具有一个各自的波长的该输入光束，并引起该输入光束的多次反射，以产生形成该输出光束的自干涉，该输出光束从该虚像相控阵出发而行进，并且它跟在该连续波长范围之内具有任何其他波长的一根输入光束所形成的一根输出光束在空间上是可区分的。
11.一种根据权利要求2所述的装置，还包括：
一块透镜，它将许多根分离的光束聚焦到一个焦平面上，每一根分离的光束都被聚焦到在该焦平面上与其他诸分离光束的焦点不同的一个点上。
12.一种根据权利要求1所述的装置，其中：
该输入光束包括两根或多根各具有不同波长的光束，并且该虚像相控阵针对该输入光束中的每一根光束形成一根各自的输出光束，每一根输出光束跟其他诸输出光束在空间上是可区分的，并且每一根输出光束包括许多种不同的波长成分，以及
该解复用器将每一根输出光束解复用为许多根分离的光束，它们分别对应于该输出光束中的许多种不同的波长成分。
13.一种根据权利要求12所述的装置，还包括：
一个透镜，它将来自该解复用器的诸分离的光束聚焦到一个焦平面上，每一根分离的光束都被聚焦到该焦平面上与其他诸分离光束的焦点不同的一个点上，使得不同的诸点在该焦平面上形成一个栅格图。
14.一种根据权利要求5所述的装置，还包括：
一块透镜，它将许多根分离的光束聚焦到一个焦平面上，每一根分离的光束都被聚焦到该焦平面上与其他诸分离的光束的焦点不同的一个点上。
15.一种根据权利要求5所述的装置，其中：
该输入光束包括两根或多根各具有不同波长的光束，并且该虚像相控阵针对该输入光束中的每一根光束，形成一根各自的输出光束，每一根输出光束跟其他诸输出光束在空间上是可区分的，并且每一根输出光束包括许多种不同的波长成分，以及
该解复用器将每一根输出光束解复用为许多根分离的光束，它们分别对应于该输出光束中的许多种不同的波长成分。
16.一种根据权利要求15所述的装置，还包括：
一块透镜，它将来自该解复用器的诸分离的光束聚焦到一个焦平面上，每一根分离的光束都被聚焦到在焦平面上与其他诸分离光束的焦点不同的一个点上，使得不同的诸点在该焦平面上形成一个栅格图。
17.一种根据权利要求5所述的装置，其中：
该虚像相控阵是一个角发散部件，它具有一个透过区域，用以将光束接收到该虚像相控阵，并从该虚像相控阵输出光束，
通过该透过区域，该虚像相控阵接收在一个连续波长范围内具有一个各自的波长的该输入光束，并引起该输入光束的多次反射，以产生形成该输出光束的自干涉，该输出光束从该虚像相控阵出发而行进，并且跟在该连续波长范围内具有任何其他波长的一根输入光束所形成的一根输出光束在空间上是可区分的。
18.一种根据权利要求17的装置，还包括：
一块透镜，它将许多根分离的光束聚焦到一个焦平面，每一根分离的光束都被聚焦到该焦平面上与其他诸分离光束的焦点不同的一个点上。
19.一种根据权利要求18所述的装置，其中该解复用器是一个衍射光栅。
20.一种根据权利要求18所述的装置，其中：
该输入光束包括两根或多根各具有不同波长的光束，并且该角发散部件针对该输入光束中的每一根光束形成一根各自的输出光束，每一根输出光束跟其他诸输出光束在空间上是可区分的，而且，每一根输出光束包括许多种不同的波长成分，
该解复用器将每一根输出光束解复用为许多根分离的光束，它们分别对应于该输出光束中的许多种不同的波长成分；以及
该透镜将每一根分离的光束聚焦到该焦平面上与其他诸分离光束的焦点不同的一个点上，使得不同的诸点在该焦平面上形成一个栅格图。
21.一种对波分复用光束进行解复用的装置，用于对包括许多根各具有不同波长的光束的输入光束进行解复用，该装置包括：
一个第一解复用器，它将该输入光束解复用为许多根输出光束，它们分别对应于该输入光束中的许多根光束，该第一解复用器沿着一个为直线性的发散方向发散这许多根输出光束，每一根输出光束都有一个不同的输出角，每一根输出光束都包括许多种波长成分；以及
一个第二解复用器，它将每一根输出光束解复用为分离的诸光束，它们分别对应于该输出光束中的许多种波长成分，该第二解复用器将这许多根分离的光束沿着一个为直线性的发散方向进行发散，每一根分离的光束都有一个不同的输出角，该第二解复用器的发散方向不平行于该第一解复用器的发散方向，
其中该第一解复用器是一个虚像相控阵。
22.一种根据权利要求21所述的装置，其中该第二解复用器的发散方向垂直于该第一解复用器的发散方向。
23.一种根据权利要求21所述的装置，其中该第二解复用器是一个衍射光栅。
24.一种根据权利要求21所述的装置，其中：
该第一解复用器具有一个相应的自由光谱范围；
该输入光束处于一个波长范围内，后者被划分为许多个由该第一解复用器的自由光谱范围所确定的波长带，以及
在每一个波长带内，该第一解复用器具有高于该第二解复用器的分辨率。
25.一种根据权利要求21所述的装置，还包括：
一块透镜，它将来自该第二解复用器的分离的诸光束聚焦到一个焦平面上，每一根分离的光束都被聚焦到该焦平面上与其他分离的诸光束的焦点不同的一个点上，使得不同的诸点在该焦平面上形成一个栅格图。
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