CN1180465A - 多次反射型复用器和去复用器 - Google Patents

Abstract

用光程差发生器将传送多个不同波长信号的单光路与分开传送不同波长信号的多光路相耦合,根据光信号的波长使其色散。光程差发生器由一具有多个部分反射面的反射叠层形成,用于沿不同长度的光路反射每个不同波长信号的相继部分能量。

Description

多次反射型复用器和去复用器

                          技术领域

本发明涉及根据光波长利用光程长度的变化为光信号选择路由的复用器和去复用器。

                          背景技术

一般地说，同样的器件可用来进行复用和去复用两种用途。不同之处仅在于光沿相反方向经过器件后所得的结果。复用器使波长不同的(也称为信道)沿多个光路传播的信号进入单个光路。去复用器将波长不同的信号从单个光路分至多个各自的光路中。

在这些器件中用各种技术来区分波长不同的信号。一种这样的技术是改变单个光路与多个光路之间的中间光路的光程长度，以便按角度分离波长不同的信号。沿横向相继布置长度不等的波导，以便垂直于信号传播方向相对改变波长不同之信号的相位。一般来说，光程长度的差是中心波长信号的波长的整数倍，而中心波长信号的波前不受传播距离不同的影响；但是，其余的波长信号作为其波长的函数逐渐倾斜。例如，与中心波长相差最大的波长的波前也是最倾斜的。

沿去复用方向，波长不同的信号作为平行波前入射长度不同的中间光路，而后作为相对倾斜的波前出射中间光路。对于复用操作，入射和出射的情况是相反的。用聚焦过程将波前之间的角度分离转换成与多光路横向阵列一致的线性分离。

每个入射器件的波长不同的信号都呈现出一种模场，该模块由在垂直于传播方向的平面内的辐射图形确定。通常情况下，图形呈高斯型分布。中间光路各自传送每一信号模场的不同部分；但总的来说，中间光路保持原先的模场中的能量的总体分布(即，中间光路中的峰值强度遵循与原先的模场中能量分布匹配的图形)。

但是，这种分布并不适于使倾斜的波前与横向布置的多个光路有效耦合。实际上，具有倾斜波前的波长不同的信号还向传播方向倾斜，并且它们聚焦在与非倾斜波前的焦点位置存在相应偏移的位置处。结果，随着波前倾斜量的增大，传输效率趋于下降。也就是说，中心波长的信号耦合最有效；而其它波长的信号，尤其是离开中心波长信号最远的那些波长的信号会有较大的损耗。

                          发明内容

本发明在其一个或多个不同的实施例中，通过独立控制不同波长信号各自模场分布的能量分布，提高了复用器和去复用器的耦合效率。仍用光程差对波长不同的信号进行角度区分，但是穿过不同长度光路的能量分布不与信号的模场分布匹配。

本发明不将模场分成不同部分并传播不同部分，而是将长度不同的光路布置成能够聚集整个模场的连续部分的能量。换句话说，本发明中每个长度不同的光路包含在每个波长不同信号的模场中对不同位置采样而获得的能量。

本发明新型复用和去复用设备的一个实施例最好是这样的类型，即用一个具有多个不同长度中间光路的光程差发生器使传播多个不同波长信号的单光路与分开传播不同波长信号的多光路耦合。但是，与传统的光程差发生器不同，本发明光程差发生器内的复合分束器：

(a)从每个不同波长信号模场中的多个位置沿不同长度的中间光路中的一条光路转移一部分能量，

(b)从每个不同波长信号模场中的多个位置沿不同长度的中间光路中的另一条光路转移剩余能量中的一部分，并且

(c)继续从每个不同波长信号模场中的多个位置沿不同长度的中间光路中的其它光路转移剩余能量的相继部分，直至基本上沿其它不同长度的中间光路连续转移了每个不同波长信号的所有能量。

布置不同长度的中间光路，用以对不同波长信号角分离。可以采用分开的聚焦镜片把经角分离的波长信号耦合至多条光路。

用于控制每条中间光路中能量的是从每个不同波长信号模场中的多个位置而不是从模场中单个位置转移到中间光路中的能量。这种对中间光路间的能量分布的新颖控制可在不同波长信号间提供更均匀的耦合效率。

包括复合分束器的光程差发生器可以制成一反射叠层，它具有多个重叠的部分反射面，用于耦合单光路和多光路。每个部分反射面这样取向用于以非零的反射角反射每个不同波长信号的一部分能量，并且每个反射面这样相对定位用于在单光路和多光路之间垂直于传播方向改变其间的光程长度。

例如，第一部分反射面沿第一不同长度中间光路反射每个不同波长信号的一部分能量，并将每个不同波长信号的能量剩余部分透射到第二部分反射面。第二部分反射面沿第不同长度中间光路反射每个不同波长信号的一部分剩余能量，并将每个不同波长信号的再次剩余的能量部分透射到第三和随后的部分反射面，直至将每个不同波长信号的所有能量分配至附加的中间光路中。

可以通过交替放置折射率不同的层或交替放置诸如四分之一波长反射薄膜等透射并部分反射的层来形成叠层的部分反射面。最好，部分反射面平行并大致等间距。在中间光路之间分布的能量由部分反射面所具有的反射率控制。部分反射面之间的光程差由从部分反射面反射的非零反射角、部分反射面之间的间距以及传播介质的折射率来控制。

                       附图概述

图1是本发明新型复用器和去复用器之整体光学设备的示意图。

图2是本发明复用器和去复用器中用作光程差发生器的反射叠层的局部视图。

图3是本发明新型复用器和去复用器中集成光学设备的平面图。

图4是沿图3中4-4剖面线获得的剖面图，示出了微通道波导。

图5A、5B和5C是沿图2中5-5剖面线获得的剖面图，示出了用于形成光程差发生器的另一些结构。

图6是一可调谐反射叠层的剖面平面图。

                          详细描述

在图1所示的本发明新型复用器和去复用器的整体光学设备中，用于传播不同波长信号“λ₁-λ_n”的单光路和用于分别传播相同信号的多光路14、16和18都是单模光纤。在复用操作中，输入和输出颠倒。为简便起见，把本发明新型复用器和去复用器的其它元件相对于去复用操作的光传播方向进行标号。

波束成形装置20包括准直透镜22和圆柱形透镜24，该装置使单光路12与反射叠层26耦合，反射叠层的作用如同多级光程差发生器。波长不同的信号“λ₁-λ_n”作为窄腰(narrow-waisted)波束28被反射叠层26接收，其中窄腰波束28具有沿公共直线光路30传播的多个平行波前，每个波前具有分布于整个模场的给定能量。

反射叠层26包括多个部分反射面32、34、36和38，它们沿公共光路30重叠。部分反射面32、34、36和38最好由反射薄膜形成，例如高折射率的四分之一波长薄膜或空气等。还可以使用高低折射率交替的材料层。尽管图1中仅示出了四层部分反射面，但需要20层或更多层这样的部分反射面，以便获得所需的耦合效率和串扰衰减。

每个部分反射面32、34和36起两路分束器的作用，即从每个不同波长信号“λ₁-λ_n”之模场(例如，整个模场)中的多个位置反射一部分能量，并将每个不同波长信号“λ₁-λ_n”的能量剩余部分透射至部分反射面34、36和38中的一个后续反射面。尽管最好从整个模场中均匀地获得被反射的能量部分，但部分反射面32、34和36还可以用反射率较高的离散区来形成，以便从模场中的多个位置获得能量。在后一情况下，最好在部分反射面之间把离散区错开，从而最终反射整个模场。透射层42、44和46在部分反射面32、34、36和38之间传播波长不同的信号“λ₁-λ_n”。沿公共光路30的最后一个部分反射面38还可制成全反射，以使耦合效率最大。

参照图2，部分反射面32以反射角θ_i将每个不同波长信号“λ₁-λ_n”的一部分能量从公共光路30反射至中间光路52，并沿公共光路30将剩余能量透射至部分反射面34。部分反射面34以反射角“θ_t”将一部分剩余的能量从公共光路30反射至中间光路54，并且部分反射面34将剩余的能量透射到下一个部分反射面36。下一个部分反射面36再反射一部分能量并透射另一部分入射能量。被反射的能量部分从公共光路30转移到中间光路56。被透射的能量部分被传播到随后的类似的部分反射面(例如，反射面38)，直至大体上将不同波长信号“λ₁-λ_n”的所有能量都从公共光路30转移至附加的中间光路(例如，中间光路58)。

部分反射面32、34、36和38的取向相互平行，并且以大致恒定的距离“L_t”隔开。为了便于说明，把从反射叠层26反射的反射角“θ_i”画成大约45度，但最好避免把“θ_i”选择在布儒斯特角(例如大约5度至15度范围内)的附近，从而使部分反射面32的反射率不依赖于偏振。在最外面的部分反射面32的界面处的反射角“θ_i”与反射叠层26内的反射角“θ_t”相差一折射量。“θ_i和θ_t”两角度之间的数值关系如下：

                    n_isinθ_i＝n_tsinθ_t

其中“n_i”是与叠层26之最外面的部分反射面32相邻的透射介质的折射率，而“n_t”是透射层42的折射率。

部分反射面32、34、36和38的连续反射在中间光路52、54、56和58之间分配不同波长信号“λ₁-λ_n”的能量，而不考虑不同波长信号“λ₁-λ_n”之模场中的能量分布。中间光路52、54、56和58之间的能量分布通过调节部分反射面32、34、36和38的反射率的数值来控制。例如，可使部分反射面32、34、36和38的反射率百分比逐渐增大，从而补偿按指数降低的到达后续的部分反射面34、36和38的能量。

当计算所需的反射率时，还必须考虑再反射。例如，图2示出了被部分反射层34反射的一部分能量通过部分反射面32的部分反射沿暂时光路60返回到部分反射层34。部分反射面34再沿与部分反射面36的反射成一直线的中间光路56反射更少部分的能量。沿暂时光路60返回的剩余能量透射到随后的部分反射层36和38，以便沿其余的中间光路(例如，光路58)转移。

中间光路52、54、56和58的光程长度作为两相邻部分反射层之间的间距“L_t”、中间透射层的折射率“n_t”以及两个部分反射层之反射角“θ_t”的函数而变化，所依据的等式为：

                      δρ＝2L_tn_tcosθ_t

其中“δρ”是相邻中间光路52、54、56和58之光程差。

最好将光程差“δρ”选为中心波长“λ₀”，(例如对应于图1所示信号“λ₁”的波长)的整数倍“m”。作为光程差“δρ”的结果，所有其它非整数倍波长的相位会不同。倍数“m”最好在20至150范围内，以便增加不同波长信号之间的相位变化。器件的有用波长范围(即，自由光谱区“FSR”)也与整数倍数“m”相关，其关系为： $\mathrm{FSR}=\frac{{\mathrm{\λ}}_0}{m}$

沿中间光路52、54、56和58的光程差“δρ”连同这些中间光路之间的横向间距产生了如图1所示的不同波长信号之间的角色散。若以每单位波长的弧度数进行数值表达，那么两个波长不同的信号之间的角色散“dθ_i/dλ”近似等于： $\frac{{\mathrm{d\θ}}_i}{\mathrm{d\λ}}\≅\frac{-n_t{\cot \mathrm{\θ}}_t}{n_i\mathrm{\λ}}$

对于所有相邻的中间光路52、54、56和58，波长之间的角色散“dθ_i/dλ”可以是一恒量，以便在不同波长信号“λ₁-λ_n”之间产生一阶倾斜变化，或者可以沿传播方向的横向改变角色散“dθ_i/dλ”，以对波前形状产生高阶影响。例如，波前曲率可用于聚焦。

由此，控制对光程差“δρ”以及角色散“dθ_i/dλ”有影响的变量，连同改变部分反射面32、34、36和38之数量、位置以及反射率能力，以影响不同波长信号“λ₁-λ_n”各自波前的相对倾斜度和波形，还可影响由不同波长信号“λ₁-λ_n”共同传播的模场能量分布。通常，相邻信号间的均匀耦合效率和较低的串扰是这类优化的基本目标。

聚焦镜片62在反射叠层26与多光路14、16和18之间耦合有角度倾斜的信号“λ₁-λ_n”。如图所示，图1中波前不倾斜的信号“λ₁”沿光轴64被聚焦在光路14上，光程差“δρ”是该信号波长的偶数倍“m”。其余信号“λ₂和λ_n”按照它们的相对倾斜量以相对于光轴64递增的偏移被聚焦在光路16和18上。附加光路可位于光轴64的任何一侧，以传播要求复用或去复用的其它波长的信号。

图3示出了本发明新型复用器和去复用器的平面型设备70。在平面光波导76中作为微通路波导形成单光路72和多光路74。图4是沿直线4-4截取的剖面图，它示出了在衬底78上由纤芯部分71和周围包层部分73形成的单波导72。

单波导72将不同波长信号“λ₁-λ_n”作为窄光束80直接传送到反射叠层82，其中反射叠层82具有多个部分反射面84，各反射面相互平行，但对于光束80倾斜一个非零的反射角。与前一设备10的相应的反射面相似，部分反射面84起复合分束器的作用。

沿直线5-5截取得到的图5A、5B和5C示出了反射叠层82三种另外的结构，分别用82A、82B和82C表示。在图5A中，反射叠层82A由多个用透射元件88隔开的反射薄膜86构成，制作透射元件可以用与波导相同或不同的材料。反射薄膜86起部分反射面84的作用。透射元件88起透射衬底的作用，其厚度约为20微米至1000微米，用以支撑厚度薄得多的反射薄膜86，反射薄膜的厚度只有大约四分之一波长(约为500埃-2000埃)。

透射元件88可以由许多不同类型的材料制成，包括玻璃、聚合物、半导体和电光材料等。玻璃材料有SiO₂、碱石灰玻璃、掺杂的石英、TiO₂、GeO₂、Al₂O₃，以及其它氧化物或硫化物玻璃。聚合物可以是紫外固化、热塑性或热固性材料，包括聚碳酸酯、聚酰亚胺和有机玻璃等。半导体包括Si、Ge、InP和GaAs。

反射膜86也可选择多种材料，包括一些与透射元件88列出的材料相同的材料。除了能够部分反射外，反射面86还能部分透射。事实上，反射膜86最好透射95％以上，从而每层反射膜86只能反射一小部分不同波长信号“λ₁-λ_n”中的能量。

例如，反射膜86可以由各种氧化物、硫化物、氮化物和氟化物材料制成，例如Si₃N₄、氮氧化硅、MgF₂、PbF₂和ZnS等。还可使用其它透明的聚合物、液晶材料和电光材料，包括那些可通过溅射、传统蒸发或电子束蒸发，以及等离子或化学汽相淀积而沉积的材料。还可使用诸如掺铝的ZnO或氧化锡铟等透明的电极材料。

用于形成反射膜86和透射元件88的这些材料中的一些更适于整体的光学应用，例如用于制作前述设备10的反射叠层26，而另一些则更适于本设备70的反射叠层82。材料选择还依赖于材料在反射叠层透射所涉及的波长范围(例如1000纳米-1700纳米)内的光学特性。此外，反射膜86和透射元件88的吸收都应较低，以使效率最高。

图5B的反射叠层很相似，所不同的是，在透射元件92之间用气隙90代替了反射薄膜。由于折射率在气隙90与透射元件92之间的界面上发生变化，所以界面起部分反射面84的作用。由于空气的折射率是固定的，所以每个界面的反射量可以通过调节透射元件92的折射率来控制。

在图5C的反射叠层82C中，也是利用折射率的变化来形成部分反射面84的。叠层82C是通过交替层叠折射率不同的(即，较低和较高的折射率)层94和96制成的。层94和96之间的界面提供了部分反射率，该反射率是折射率差的函数。

同样，一些与对于透射元件88或反射膜86列出的材料相同的材料可用来制作折射率较低和较高的交替层94和96。例如，折射率较低的材料包括诸如SiO₂、掺B₂O₃的SiO₂、掺flumined的SiO₂和Na₃AlF₆，以及诸如有机玻璃和硅树脂等聚合物。折射率较高的玻璃包括Si₃N₄、TiO₂、GeO₂、ZnS、PbF₂和Si。具有合适的较高折射率的聚合物包括聚碳酸酯、聚酰亚胺和感光性树脂。

与设备10相似，从反射叠层82出射的模场主要由部分反射面84的相对反射率和相对位置确定。由透射层(例如，标号88)的不同折射率以及部分反射面84的反射角进一步确定不同波长信号“λ₁-λ_n”的角色散。

聚焦透镜(图3)将不同波长信号“λ₁-λ_n”的角分隔变换成对应于多波导74之位置的空间分隔。换句话说，将不同波长信号“λ₁-λ_n”中的每个信号聚焦在多波导74中的一个不同的波导上。多波导74逐渐呈扇形展开，用以与更大的光纤(未示出)相连。

除了整体和集成的平面型设备10和70之外，本发明新型复用器和去复用器还可通过混合光学元件组装而成。例如，可在平面型光波导上实现单光路和多光路，并且可以分开制作光程差发生器或聚焦镜片，并将它们与平面型光波导耦合。一种分开制作具有较高层间均匀性的反射叠层的方法是(a)处理用于形成部分反射面的平板透射材料的一个表面，(b)将平板切成小块，(c)将这些小块组装成重叠的叠层。

无论设备是整体的、集成的还是混合的光学元件，为按规定路线传送间隔接近的波长信号(例如，相差1纳米或更小)制造中需要严格控制容差，这是很困难的。结果，必须进行一些后续“调整”。调整可以通过在光程差发生器中使用一种或多种材料来实现，这些材料能够响应于诸如温度、压力，或者电场或磁场等局部状态使折射率、尺寸或反射率发生变化。

例如，图6例示了一种可调整的反射叠层100，该反射叠层具有被透射衬底层104隔开的反射薄膜层102。反射薄膜层102可以由诸如ITO等透明的导电材料制成，而透射衬底层104可以由纯的或掺杂的硅单晶制成。由调整装置106产生并施加在导电材料反射层102两端的电压可改变透射层104的折射率，从而改变反射层102之间的光程长度。

用压电晶体(诸如聚偏氟乙烯)取代透射层104的硅晶体可以改变反射层102之间的物理间距“L_t”。可以采用以类似方式施加的电压使压电晶体沿物理间距“L_t”的方向膨胀或收缩。电光反射层两端的电压可用来控制各层的反射特性。除此之外，还可改变调整装置106，以便控制其它透射和反射层附近的温度、压力，或者电场或磁场，这些透射和反射层会对这些影响起反应。

Claims (72)

1.一种根据光信号的波长为所述光信号选择路由的设备，其特征在于，包括：

单光路，该光路传播多个波长不同的信号，每个所述信号都有一给定的分布于整个模场的能量；

多光路，这些光路分开传播所述波长不同的信号；

光程差发生器，它具有多个长度不同的中间光路，用于耦合所述单光路和多光路；并且

所述光程差发生器包括复合分束器，该分束器能够：

(a)从每个所述不同波长信号之模场的多个位置，沿所述不同长度的中间光路中的某一条光路转移一部分能量，

(b)从每个所述不同波长信号之模场的多个位置，沿所述不同长度的中间光路中的另一条光路转移剩余能量中的一部分，

(c)从每个所述不同波长信号之模场的多个位置，沿所述不同长度的中间光路的其它光路继续转移剩余能量的相继部分，直至沿所述其它的不同长度中间光光路逐步转移了每个不同波长信号的几乎所有能量。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，将所述长度不同的中间光路布置成能够按角度分离不同波长信号的样式。

3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，还包括一聚焦镜片，该镜片使已按角度分离的波长信号在所述不同长度的中间光路和所述多光路之间耦合。

4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，还包括一聚焦镜片，该镜片使所述波长不同的信号在所述不同长度的中间光路和所述单光路之间耦合。

5.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述复合分束器控制能量在不同长度的中间光路之间的分布，而与所述不同波长信号之模场无关。

6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述复合分束器使每个所述不同波长信号的能量在所述不同长度的中间光路之间的分布大致相等。

7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述光程差发生器的所述复合分束器包括多个部分反射面。

8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述部分反射面的第一部分反射面沿所述不同长度的中间光路中的第一光路反射每个所述不同波长信号的一部分能量，并且将每个所述不同波长信号的剩余能量透射至所述部分反射面的第二部分反射面上。

9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述第二部分反射面沿所述不同长度的中间光路中的第二光路反射每个所述不同波长信号剩余能量中的一部分，并且将每个所述不同波长信号再次剩余的能量透射至所述部分反射面的第三部分反射面上。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述复合分束器至少包括20个所述部分反射面。

11.如权利要求9所述的设备，其特征在于，平行布置所述部分反射面。

12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述部分反射面的间隔距离等于不同波长信号之波长的倍数。

13.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述部分反射面的间隔距离至少为20微米。

14.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述第三部分反射面沿所述不同长度的中间光路中的第三光路反射每个所述不同波长信号再次剩余能量的一部分。

15.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述第一、第二和第三部分反射面这样相对定位，从而由所述第一部分反射面将所述第二部分反射面所反射的一部分能量反射回第二部分反射面，而由所述第二部分反射面沿所述第三中间光路再反射进一步减少的能量部分。

16.如权利要求15所述的设备，其特征在于，由所述第三部分反射面之所述反射所形成的沿所述第三中间光路的光程长度与由所述第二部分反射面之再反射所形成的沿所述第三中间光路的光程长度基本相等。

17.一种光学复用或去复用器件，其特征在于，包括：

单光路，用于传播多个波长不同的信号，每个信号都有一给定的能量；

多光路，用于分开传播所述波长不同的信号；

反射叠层，它具有多个重叠的部分反射面，用于耦合所述单光路和多光路；并且

每个所述部分反射面的取向能够沿非零反射角反射每个所述波长不同信号的一部分能量，并且其相对定位能够将每个所述不同波长信号的能量剩余部分透射到另一个所述部分反射面，以便在所述单光路与所述多光路之间，沿传播方向之横向，改变所述单光路与多光路之间的光程长度。

18.如权利要求17所述的器件，其特征在于，所述反射叠层是通过交替叠放折射率不同的叠层而形成的。

19.如权利要求18所述的器件，其特征在于，所述交替层之一为空气。

20.如权利要求18所述的器件，其特征在于，所述两种叠层的吸光率都较低。

21.如权利要求17所述的器件，其特征在于，所述反射叠层是通过交替叠放透射层和部分反射层而形成的。

22.如权利要求21所述的器件，其特征在于，还包括一调整器，用于改变所述透射层和部分反射层之一的折射率。

23.如权利要求22所述的器件，其特征在于，所述层之一由一种电光材料制成。

24.如权利要求23所述的器件，其特征在于，另一所述层由一种导电材料制成。

25.如权利要求21所述的器件，其特征在于，还包括一调整器，用于改变部分反射面之间的间距。

26.如权利要求25所述的器件，其特征在于，所述层之一由一种压电材料制成。

27.如权利要求26所述的器件，其特征在于，另一所述叠层由一种导电材料制成。

28.如权利要求21所述的器件，其特征在于，所述部分反射面是反射薄膜。

29.如权利要求17所述的器件，其特征在于，所述反射叠层还包括一全反射层，该层沿非零反射角反射每个不同波长信号的能量剩余部分。

30.如权利要求17所述的器件，其特征在于，所述部分反射面相互平行地延伸。

31.如权利要求30所述的器件，其特征在于，所述部分反射面以大致相等的间距隔开。

32.如权利要求31所述的器件，其特征在于，所述部分反射面被透射层隔开。

33.如权利要求32所述的器件，其特征在于，所述透射层由基本相同的光学材料制成。

34.如权利要求17所述的器件，其特征在于，一对相邻的所述部分反射面之间的间距为“L_t”，并且所述相邻部分反射面之间透射层的折射率为“n_t”。

35.如权利要求34所述的器件，其特征在于，所述相邻部分反射面之间的光程差“δρ”按下式计算：

                         δρ＝2L_tn_tcosθ_t

其中“θ_t”是所述反射叠层内由所述相邻部分反射面反射的反射角。

36.如权利要求35所述的器件，其特征在于，所述间距“L_t”至少为20微米。

37.如权利要求35所述的器件，其特征在于，所述角度“θ_t”大约在5度和15度之间。

38.如权利要求17所述的器件，其特征在于，每个所述部分反射面沿所述单光路和所述多光路之间的多个所述不同中间光路之一反射每个所述不同波长信号的一部分能量。

39.如权利要求38所述的器件，其特征在于，控制每个部分反射面的部分反射率，以便在所述不同长度的中间光路之间大致等分每个所述不同波长信号的能量。

40.如权利要求17所述的器件，其特征在于，每个所述部分反射面按重复方式沿多个所述不同长度的中间光路之一依次反射每个所述不同波长信号的一部分能量，并将每个所述不同波长信号的一部分剩余能量透射到随后的一个反射面，直至沿所述不同长度的中间光路反射了每个不同波长信号的大体上所有的能量。

41.如权利要求40所述的器件，其特征在于，将所述反射叠层布置成能够作为多个平行波前接收所述不同波长信号，并且能够将多个所述平行波前变换成多个相对倾斜的波前。

42.如权利要求41所述的器件，其特征在于，还包括一聚焦镜片，该镜片将相对倾斜的波长信号变换成与所述多光路对准的直线上有区别的波长信号。

43.如权利要求41所述的器件，其特征在于，所述部分反射面倾斜，使之与所述单光路与所述反射叠层之间的传播方向成非零反射角。

44.如权利要求43所述的器件，其特征在于，将所述单光路形成为平面型光波导中的一根波导。

45.如权利要求44所述的器件，其特征在于，所述反射叠层也形成于所述平面型光波导中，作为一系列对所述非零反射角取向的部分反射面。

46.一种按角度色散不同波长信号的方法，其特征在于，包括以下步骤：

沿一公共光路将波长不同信号传送给多级光程差发生器；

在所述多级光程差发生器的第一级接收所述波长不同信号，作为具有给定能量的多个平行波前；

从公共光路将每个所述平行波前的一部分能量转移至第一中间光路；

沿所述公共光路将每个所述平行波前的一部分剩余能量传送给所述多级光程差发生器的第二级；

从所述公共光路将每个平行波前剩余能量的一部分转移至第二中间光路；

重复从所述公共光路传送并转移每个所述平行波前剩余能量相继部分的所述步骤，直至沿另外的所述中间光路转移了每个所述平行波前的大体上所有的能量；并且

按逐步改变长度的顺序布置所述中间光路，用以将多个所述平行波前变换成多个相对倾斜的波前。

47.如权利要求46所述的方法，其特征在于，还包括将所述相对倾斜的波前与各自的多光路耦合的步骤。

48.如权利要求47所述的方法，其特征在于，所述耦合步骤包括将所述相对倾斜的波前聚焦到各自的所述多光路上的步骤。

49.如权利要求46所述的方法，其特征在于，多级光程差发生器的所述级包括部分反射面。

50.如权利要求49所述的方法，其特征在于，所述转移的步骤包括从公共光路将所有所述平行波前的部分能量部分反射至各自的所述中间光路。

51.如权利要求50所述的方法，其特征在于，传送剩余部分能量的所述步骤包括使剩余能量透过所述部分反射面。

52.如权利要求51所述的方法，其特征在于，传送剩余部分能量的所述步骤包括使剩余能量透过隔开所述部分反射面的折射元件。

53.如权利要求51所述的方法，其特征在于，还包括以相对于所述公共光路的非零反射角使所述部分反射面相互平行定向的步骤。

54.如权利要求53所述的方法，其特征在于，还包括以基本恒定的距离隔开所述部分反射面的步骤。

55.如权利要求51所述的方法，其特征在于，还包括相对调节所述部分反射面的反射率从而控制能量在所述中间光路之间分布的步骤。

56.如权利要求52所述的方法，其特征在于，还包括将所述部分反射面和折射元件布置成叠层，从而使所述部分反射面沿所述公共光路重叠的步骤。

57.如权利要求52所述的方法，其特征在于，还包括调节所述折射元件的折射率以便进一步控制所述中间光路光程长度的步骤。

58.如权利要求57所述的方法，其特征在于，所述调节步骤包括用外部控制来调节所述折射元件的折射率的步骤。

59.如权利要求58所述的方法，其特征在于，所述外部控制是温度、压力、电场和磁场之一。

60.如权利要求46所述的方法，其特征在于，还包括调整所述多级光程差发生器以调节所述中间光路相对光程长度的步骤。

61.一种将传送多个不同波长信号的单光路与分开传送不同波长信号的多光路相耦合而与不同波长信号能量之模场分布无关的方法，其特征在于，包括以下步骤：

在公共光路与多个中间光路中第一中间光路之间，从每个不同波长信号模场中的多个位置分离一部分能量；

从所述公共光路将每个所述不同波长信号的一部分剩余能量转移给所述中间光路的第二光路；

从所述公共光路将每个所述不同波长信号再次剩余的能量部分相继转移给另外的所述中间光路，直至沿所述中间光路转移了每个所述不同波长信号的大体上所有的能量；并且

使由中间光路传送的所述不同波长信号色散，以便在所述中间光路与所述多光路之间分开耦合所述不同波长信号。

62.如权利要求61所述的方法，其特征在于，所述转移步骤包括从每个所述不同波长信号模场中的多个位置转移所述能量剩余部分的步骤。

63.如权利要求62所述的方法，其特征在于，所述相继转移的步骤包括从每个所述不同波长信号模场中的所述多个位置相继转移所述能量的再次剩余部分。

64.如权利要求61所述的方法，其特征在于，所述分离步骤包括从每个所述不同波长信号的整个模场中分离一部分所述能量的步骤。

65.如权利要求64所述的方法，其特征在于，所述转移步骤包括从每个所述不同波长信号的整个模场中转移所述能量剩余部分的步骤。

66.如权利要求65所述的方法，其特征在于，所述相继转移步骤包括从每个所述不同波长信号的整个模场中相继转移所述能量剩余部分的步骤。

67.如权利要求61所述的方法，其特征在于，所述分离步骤包括用第一部分反射面沿所述第一中间光路反射每个所述不同波长信号之部分能量并且沿所述公共光路透射每个所述不同波长信号之能量剩余部分的步骤。

68.如权利要求67所述的方法，其特征在于，所述转移步骤包括用第二部分反射面沿所述第二中间光路反射每个所述不同波长信号之所述能量剩余部分并沿所述公共光路透射每个所述不同波长信号之所述能量再次剩余部分的步骤。

69.如权利要求68所述的方法，其特征在于，还包括相对调节所述第一和第二部分反射面之反射率以控制由所述中间光路传送的所述不同波长信号之总体模场分布的步骤。

70.如权利要求69所述的方法，其特征在于，控制所述总体模场分布，以提高所述单光路与多光路之间的耦合效率。

71.如权利要求61所述的方法，其特征在于，所述色散步骤包括形成具有不同光程长度的所述中间光路的步骤。

72.如权利要求71所述的方法，其特征在于，所述色散步骤还包括按逐步改变长度的顺序布置所述不同长度的中间光路以使所述不同波长信号之波前相对倾斜的步骤。

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