CN1311262C - 单通折叠交织器/去交织器 - Google Patents
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Abstract
描述了组合/分解光信道的交织器/去交织器设备。当光信号被引导多次通过单个晶体时,这种交织器/去交织器被描述为折叠的。单通是指光信号沿一(折叠的)路径通过该设备只一次。当作为去交织器运行时,此交织器/去交织器把光信号(如WDM信号)分解为分组的光信号(如信道)。当作为交织器运行时,此交织器/去交织器把各个分组光信号(如信道)混合成一复用(如WDM)光信号。此交织器/去交织器设备能用于增加光网络的带宽。
Description
技术领域:
本发明涉及光学装置。更具体说,本发明涉及一种折叠设计的交织器/去交织器,能使光信号多次通过单个晶体。
背景技术:
随着例如互连网使用率的增加,通信类型的增加,用户的增长,导致通信使用率的增加,因而要求通信商提供更大的语音和数据载流量。为了降低增加载流量的费用和需要的时间量,已经发展出波分复用(WDM)和密集波分复用(DWDM),它们能增加载流量而不要求新的光缆。
WDM和DWDM技术把多个光信号在单根光纤内组合,用不同的光波长或信道传送不同的信号。光信道的交织和去交织通常在薄膜光波导内完成。但是,对多个信道进行交织和去交织,要求的多层薄膜增加了部件的费用和复杂性。用于滤波的多层薄膜的另一个缺点,是薄膜超过规定时间后会碎裂,特别是在高功率运行下。
因此,需要一种改进的用于WDM和/或DWDM光信号的光学装置。
发明内容:
现在说明单通折叠交织器/去交织器(single-pass foldedinterleaver/deinterleaver)。此装置包括一种双折射组件和多次反射的单元。反射单元把经过输入端口接收的光信号反射,使光信号在被导向第一输出端口和第二输出端口之前,多次通过此双折射组件。多次反射通过双折射组件,使经输入端口接收的光信号中包含的一组信号,分成第一分组光信号和第二分组光信号,然后分别把它们导向第一输出端口和第二输出端口。
在一个实施例中,在一个或多个反射单元与双折射晶体之间,放置一组半波片。各半波片按方位角取向放置,使第一分组光信号具有第一种偏振而第二分组光信号具有第二种偏振。在一个实施例中,第一和第二分组光信号包括偶数和奇数国际电信联盟(ITU)信道。
本发明在各个附图中以举例的方式,而不是以限制的方式加以说明,其中相同的参考数字表示相同的单元。
根据本发明的一个方面,这里提供一种去交织器,其特征在于,包括:一个第一端口,用于输入一个光信号,所述第一端口包括:一个准直器组件,用于准直所述光信号,一个离散晶体,用于将所述光信号分成第一和第二子光束和一个半波片,用于改变所述第一和第二子光束之一的偏振态以使所述第一和第二子光束两者的偏振态相同;一个双折射组件,至少包括一个双折射晶体,与所述的第一端口光学耦合;多个反射单元,与所述的双折射组件光学耦合,用于反射所述的第一和第二子光束多次通过所述的双折射组件;一个偏振光束分束器/组合器,用于接收已经多次通过所述的双折射组件第一和第二子光束用于将所述第一子光束中的信道的第一分组与所述第一子光束中的信道的第二分组分离开,和用于将所述第二子光束中的信道的第二分组分离开;一个第二端口,用于输出所述的信道第一分组,所述的第二端口包括:一个波片,用于改变来自所述第一或第二子光束的信道第一分组的偏振状态,由此它们具有相互垂直的偏振状态,一个离散晶体,用于组合来自所述第一和第二子光束的信道第一分组,和一个准直器组件,用于聚焦所述的信道第一分组;和一个第三端口,用于输出所述的信道第二分组,所述的第三端口包括:一个波片,用于改变来自所述第一或第二子光束的信道第二分组的偏振状态,由此它们具有相互垂直的偏振状态,一个离散晶体,用于组合来自第一和第二子光束的信道第二分组,和一个准直器组件,用于聚焦所述的信道第二分组。
根据本发明的另一个方面,这里提供一种交织器,其特征在于,包括:一个第一端口,用于输出一个光信号,所述的第一端口包括:一个准直器组件,用于聚焦所述光信号,一个离散晶体,用于将一个单一的子光束对组合成为所述光信号,和一个半波片,用于改变所述单一子光束对之中一个子光束的偏振状态,由此所述的单一子光束对具有垂直偏振状态;一个第二端口,用于输入来自所述光信号的信道的第一分组,所述的第二端口包括:一个准直器组件,用于准直所述的信道的第一分组,一个离散晶体,用于将所述的信道的第一分组分离成为子光束,和一个半波片,用于改变所述信道第一分组的一个所述子光束的偏振状态,由此所述信道第一分组的两个子光束具有相同的偏振状态;一个第三端口,用于输入来自所述光信号的信道的第二分组,所述的第三端口包括:一个准直器组件,用于准直所述信道的第二分组,一个离散晶体,用于将所述信道的第二分组分离成为子光束,和一个半波片,用于改变所述信道第二分组的一个所述子光束的偏振状态,由此所述信道第二分组的两个子光束具有相同的偏振状态;一个第一偏振光束分束器/组合器,与所述的第一端口相耦合,用于将从所述的第二和第三端口到所述第一端口的子光束组合成为所述的单一子光束对;一个双折射组件,包括至少一个双折射晶体,与所述的第一、第二和第三端口光学耦合; 多个反射单元,与所述的双折射组件相耦合,用于反射所述的单一子光束对多次通过所述的双折射组件,以便从所述第一端口输出;和一个或多个半波片,分别位于一个反射单元、或一个或多个所述反射单元与所述双折射组件之间,每个半波片按照一个预定的方位角取向放置,位于一个反射单元或一个或多个反射单元与所述双折射组件之间,每个半波片以一个预定的方位角取向放置,以使所述单一的光束对相对于所述双折射组件的双折射轴旋转。
附图说明:
图1示意说明从100GHz间隔的光信道体系到200GHz光信道体系的转换。
图2是光学去交织器的一个方框图,它把50GHz间隔的光信道体系转换为200GHz光信道体系。
图3是光学交织器的一个方框图,它把200GHz间隔的光信道体系转换为50GHz光信道体系。
图4a画出单通折叠交织器/去交织器的一个实施例,其输入和输出端口设在此装置的公共侧。
图4b画出单通折叠交织器/去交织器的一个实施例,其输入和输出端口设在此装置的公共侧。
图5a画出单通折叠交织器/去交织器的一个实施例,其输入和输出端口设在此装置的公共侧。
图5b画出单通折叠交织器/去交织器的一个实施例,其输入和输出端口设在此装置的公共侧。
图5c画出单通折叠交织器/去交织器的一个实施例,其输入和输出端口设在此装置的公共侧。
图6a画出单通折叠交织器/去交织器的一个实施例,其输入和输出端口设在此装置的相对两侧。
图6b画出单通折叠交织器/去交织器的一个实施例,其输入和输出端口设在此装置的相对两侧。
图7a画出单通折叠交织器/去交织器的一个实施例,其输入和输出端口设在此装置的相对两侧。
图7b画出单通折叠交织器/去交织器的一个实施例,其输入和输出端口设在此装置的相对两侧。
图8a画出级联折叠交织器/去交织器的一个实施例,其输入和输出端口设在此装置的相对两侧。
图8b画出级联折叠交织器/去交织器的一个实施例,其输入和输出端口设在此装置的相对两侧。
具体实施方式:
现在说明单通折叠交织器/去交织器。在下面的说明中,为了解释,有许多特别详细的陈述,以便完整地理解本发明。但是,很显然,对本领域熟练人员,没有这些特别详细的陈述,也能够实现本发明。另一方面,结构和装置以方框图的形式画出,以免使本发明模糊不清。
本说明中提及“一个实施例”或“某个实施例”,是指结合该实施例说明的某种特性、结构、或特征,至少包含在本发明的一个实施例中。本说明中不同地方出现的“在一个实施例中”一词,不一定全指同一个实施例。
现在说明用于组合/分解光信道的交织器/去交织器设备。当光信号被引导多次通过单个晶体时,这样的交织器/去交织器设备被称为折叠的。单通是指此光信号沿一(折叠的)路径通过该设备只一次。当作为去交织器运行时,此交织器/去交织器把一个光信号(如WDM信号)分解为若干分组的光信号(如信道)。在一个实施例中,把光信号去交织,就是把光信号分解为偶数和奇数国际电信联盟(ITU)信道。
当作为交织器运行时,此交织器/去交织器把各个分组光信号(如信道)混合为一个复用的(如WDM)光信号。交织器/去交织器设备可以用来增加光网络的带宽。例如,交织器/去交织器可以用作第一种信道间隔(如100GHz)使用的部件与第二种信道间隔(200GHz)使用的部件的接口。在一个实施例中,交织是把偶数和奇数ITU信道组合为单个光信号。
图1示意说明从100GHz间隔的光信道体系到200GHz光信道体系的转换。图1的转换可以用于,例如,能使以200GHz间隔的光信道体系运行的装置,与以100GHz间隔的光信道体系运行的其他装置或网络交互作用。100GHz信道间隔与200GHz信道间隔之间的转换,例如,可以增加网络带宽,而不必把与该网络交互作用的所有装置都升级。
在一个实施例中,图1的转换器是一种去交织器,它把有偶数和奇数信道(如ITU信道)的光信号,分解为包含偶数信道的第一光信号和包含奇数信道的第二光信号。信号被去交织之后,奇数信道有200GHz间隔,偶数信道也有200GHz间隔。偶数信道和奇数信道的重新组合,可以用交织器完成,交织器把奇数和偶数信道组合为单个光信号。换而言之,有200GHz间隔的偶数和奇数信道,被组合(被交织)为有100GHz信号间隔的一个光信号。类似的交织操作能为50GHz间隔的信道和100GHz间隔的信道之间提供转换,也能为其他种类信道间隔体系之间提供转换。
图2是去交织器的一个方框图,它把50GHz间隔的光信道体系转换为200GHz光信道体系。一般说,去交织器200包括去交织器210,它把一组50GHz间隔的信道转换为两组100GHz间隔的信道。去交织器200还包括两个去交织器(220和230),它们每一个都把一组100GHz间隔的信道转换为两组200GHz间隔的信道。交织器200允许200GHz间隔信道使用的装置,与50GHz间隔信道使用的装置或网络交互作用。
光纤205载运一组50GHz间隔的光信道i。去交织器210把这组光信道分解为偶数组2(j+1)信道和奇数组2j+1信道。偶数信道输入去交织器230,奇数信道输入去交织器220。偶数和奇数信道都有100GHz间隔。
去交织器220和230的运行还进一步把这组光信道分解。从概念上说,去交织器220和230对相应的100GHz间隔信道进行运作,把输入信道分解为“偶数”和“奇数”信道。去交织器220和230输出的两组信道都有200GHz间隔。
去交织器220把数信道分解为两组信道,即奇-奇,或4k+1信道,由光纤240输出,以及奇-偶,或4k+2信道,由光纤250输出。去交织器230把偶数信道分解为两组信道,即偶-奇,或4k+3信道,由光纤260输出,以及偶-偶,或4(k+1)信道,由光纤270输出。
去交织器200输出的四组信道是200GHz间隔的信道。因此,去交织器200能用作运行200GHz间隔信道使用的一个或多个装置,与运行50GHz间隔信道使用的一个或多个装置或网络的接口。也能支持别的信道间隔。
图3是光学交织器的一个方框图,它把200GHz间隔的光信道体系转换为50GHz光信道体系。一般说,交织器300包括交织器310,它把两组200GHz间隔的信道转换为一组100GHz间隔的信道。类似地,交织器320把两组200GHz间隔的信道转换为一组100GHz间隔的信道。交织器330把两组100GHz间隔的信道转换为一组50GHz间隔的信道。交织器300允许200GHz间隔信道使用的装置,与50GHz间隔信道使用的装置或网络交互作用。
具有200GHz间隔的奇-奇,或4k+1信道,经过光纤340输入交织器310。具有200GHz间隔的奇-偶,或4k+2信道,经过光纤350输入交织器310。交织器310对奇-奇信道和奇-偶信道进行交织,产生一组有100GHz间隔的奇数,或2j+1信道。
具有200GHz间隔的偶-奇,或4k+3信道,经过光纤360输入交织器320。具有200GHz间隔的偶-偶,或4(k+1)信道,经过光纤370输入交织器320。交织器320对偶-奇信道和偶-偶信道进行交织,产生一组有100GHz间隔的偶数,或2(j+1)信道。
交织器330对偶数和奇数信道进行交织,产生一组有50GHz间隔的信道i。因此,交织器300能使按200GHz间隔信道运行的装置,与按50GHz间隔信道运行的装置交互作用。也能支持别的信道间隔。
图4a画出单通折叠交织器/去交织器的一个实施例,其输入和输出端口设在此装置的公共侧。图4的箭头与此单通折叠交织器/去交织器作为去交织器运行相对应。换句话说,在多个频率上载运信息的一个光信号,例如,一个波分复用(WDM)信号被接收,并分解为两个光信号,它们的每一个包括来自输入光信号的一预定的频率分组(如偶数信道和奇数信道)。
光信号通过端口400接收。在一个实施例中,端口400是一准直器组件,它有一GRIN透镜把光准直。也能够用其他类型透镜,或接收预准直的光。端口400经过光纤接收光信号,并用GRIN透镜把光信号准直。
在一个实施例中,端口400还包括把光信号的垂直偏振分量或水平偏振分量旋转的半波片402。在一个实施例中,相对于端口400从光纤404接收的光信号,半波片402的方位角是45°。在一个实施例中,端口400的离散晶体使光信号的垂直偏振分量偏移,同时,半波片402又使此垂直偏振分量变为水平偏振,于是两个分量都是水平偏振的。
准直的光信号被导向反射单元410。在一个实施例中,反射单元410是个90°反射晶体;但是,也可以用例如以交织器/去交织器的物理布置为基础的其他反射单元。在一个实施例中,接收的和/或反射的光信号通过的表面,有低阶补偿器480部件,用来补偿在相应晶体内的相移。如果反射单元不引起相移,低阶补偿器480可以省去。
经反射单元410反射的光信号,被引导通过半波片430。半波片430在光信号的寻常分量和反常分量之间引入一个180°的相对相位差。在一个实施例中,半波片430以第一预定方位角取向放置。在一个实施例中,对从反射单元410到双折射组件420的光信号,第一方位角在0°至10°的范围(如3.5°);但是,在适当改变一个或更多其他半波片的角度的情况下,此方位角可以不同。
通过半波片430之后的光信号,被导向双折射组件420。在一个实施例中,双折射组件420由晶体424和426组成,与单个双折射晶体比较,它们被选来在某个工作温度范围内改善热稳定性。在一个实施例中,晶体424是厚度约为2mm的TiO2晶体,而晶体426是厚度约为9.5mm的YVO4晶体。在一个实施例中,双折射组件420的横截面面积是5mm乘8mm;但是,也可以用其他尺寸。别的双折射组件也可以用,例如,如果温度的稳定性不重要,也可以用单个晶体,或者,可以用其他的两晶体双折射组件。
通过双折射组件420之后的光信号,被反射单元412反射回来,通过双折射组件420。在一个实施例中,反射单元412是个90°反射晶体;但是,也可以用其他反射单元。在一个实施例中,接收的和/或反射的光信号通过的表面,有低阶补偿器482,用来补偿在相应晶体内的相移。如果反射单元不引起相移,低阶补偿器482可以省去。
在被反射单元412反射,通过双折射组件420之后的光信号,通过半波片432。在一个实施例中,对从双折射组件420到反射单元414的光信号,半波片432按第一方位角(如3.5°)取向放置。半波片432或两个半波片432和430的其他方位角,可以用于不同的滤波特性或物理配置。
通过半波片432后的光信号,被反射单元414反射。在一个实施例中,反射单元414是个90°反射晶体;但是,也可以用其他反射单元。在一个实施例中,接收的和/或反射的光信号通过的表面,有低阶补偿器484,用来补偿在相应晶体内的相移。如果反射单元不引起相移,低阶补偿器484可以省去。
经反射单元414反射的光信号,被引导通过半波片434。在一个实施例中,半波片434按预定的第二方位角取向放置。在一个实施例中,对从反射单元414到双折射组件420的光信号,第二方位角在0°至-10°的范围(如-9°);但是,在适当改变一个或更多其他半波片的方位角的情况下,此方位角可以不同。
通过双折射组件420之后的光信号,被反射单元416反射回来,通过双折射组件420。在一个实施例中,反射单元416是个90°反射晶体;但是,也可以用其他反射单元。在一个实施例中,接收的和/或反射的光信号通过的表面,有低阶补偿器486,用来补偿在相应晶体内的相移。如果反射单元不引起相移,低阶补偿器486可以省去。
在被反射单元416反射,通过双折射组件420之后的光信号,通过半波片436。在一个实施例中,对从双折射组件420到反射单元418的光信号,半波片436按第二方位角(如-9°)取向放置。半波片436或两个半波片436和434的其他方位角,可以用于不同的滤波特性或物理配置。
通过半波片436后的光信号,被反射单元418反射。在一个实施例中,反射单元418是个90°反射晶体;但是,也可以用其他反射单元。在一个实施例中,接收的和/或反射的光信号通过的表面,有低阶补偿器488,用来补偿在相应晶体内的相移。如果反射单元不引起相移,低阶补偿器488可以省去。
经反射单元418反射的光信号,被引导通过半波片438。在一个实施例中,半波片438按预定的第三方位角取向放置。在一个实施例中,对从反射单元418到双折射组件420的光信号,第三方位角是22.5°。在另一个实施例中,对从反射单元418到双折射组件420的光信号,第三方位角是-22.5°。
通过双折射组件420之后的光信号,通过半波片440。在一个实施例中,对从双折射组件420到光束分束器450的光信号,半波片440按第三预定方位角(如22.5°)取向放置。在另一个实施例中,对从双折射组件420到光束分束器450的光信号,半波片440的方位角是-22.5°。
在一个实施例中,半波片438和440的方位角决定了被引导的光信号到达的端口。如果半波片438和440的方位角都是22.5°,第一组光信号(如偶数信道)被导向端口470,同时第二组光信号(如奇数信道)被导向端口472。如果方位角都是-22.5°,则第一组光信号(如偶数信道)被导向端口470,同时第二组光信号(如奇数信道)被导向端口472。因此,可以用半波片438和440来提供转接功能。在一个实施例中,半波片438和440是机械上可动的部件。在另一个实施例中,半波片438和440是电压控制的液晶部件,其中可用电压来控制部件的转接状态。
然后,光信号通过偏振光束分束器450。偏振光束分束器把输出信号送至两个输出准直器。偏振光束分束器450根据偏振把光信号分束。光信号被分成一水平偏振信号和一垂直偏振信号。一个输出信号(如水平偏振信号)被导向端口470,同时第二个输出信号(如垂直偏振信号)被导向反射单元460,后者把第二输出信号反射至端口472。也可以用别的光束分束部件。
端口470包括半波片475,而端口472包括半波片477。在一个实施例中,半波片477和半波片475两者的方位角,相对于分别从离散晶体482和离散晶体450接收的光信号,都是45°。半波片477和475把接收的光分量旋转,分别使端口472和470的每一个,都接收一垂直偏振分量和一水平偏振分量,然后分别把它们组合起来并导向光纤473和475。
在一个实施例中,端口470和472之一接收偶数ITU信道而另一端口接收奇数ITU信道。还可以提供其他滤波特性。例如,可以把第一部分信道(如1-4)导向一个端口而第二部分信道(如5-8)导向另一个端口。
要作为一个交织器运行,则把两组光信号输入端口470和472。按与上述去交织器功能相反的方式,把这两组光信号组合起来。组合的(交织的)光信号通过端口400输出。因此,图4画出的设备既能作为交织器运行也能作为去交织器运行。
在一个实施例中,图4a的交织器/去交织器用角度调谐来补偿制造公差。在一个实施例中,角度调谐是在交织器/去交织器已经组装之后,通过旋转双折射组件实现的,以便使被交织或被去交织的信号(如ITU信道)符合需要的特性。旋转双折射组件420,以增加信号通过双折射组件420的光程长度。当给出所需的光程长度后,例如用环氧树脂或焊接技术,把双折射组件保持在要求的位置上。
图4b画出单通折叠交织器/去交织器的一个实施例,其输入和输出端口设在此装置的公共侧。图4b的交织器/去交织器包括与图4a的交织器/去交织器相同的部件(如反射单元、半波片、双折射组件);但是,与图4a的交织器/去交织器比较,图4b的交织器/去交织器部件,安排的物理位置有所不同。
在一个实施例中,图4b的交织器/去交织器,不包括图4a交织器/去交织器的低阶补偿器。低阶补偿器的光学补偿,能够由双折射组件420的角度调谐提供。用双折射组件420,而不是用低阶补偿器,能够增加通过交织器/去交织器材料的光程长度。在另一个实施例中,图4b的交织器/去交织器,可以如上面对图4a所述那样,包括低阶补偿器。
图5a画出单通折叠交织器/去交织器的一个实施例,其输入和输出端口设在此装置的公共侧。如图4一样,图5的箭头对应于把单通折叠交织器/去交织器用作去交织器。图5的交织器/去交织器有三个反射单元,而不像图4的交织器/去交织器,有五个反射单元。
光信号通过端口500接收。在一个实施例中,端口500是个准直器组件,上有GRIN透镜把光准直。也可以用别种类型透镜,或可以接收预准直的光。在一个实施例中,端口500包括一离散晶体和半波片502。离散晶体和半波片502能提供两个水平(或两个垂直)偏振分量。
光信号通过偏振片510。在一个实施例中,对从端口500到反射单元520的光信号,偏振片510提供的偏振在0°到10°的范围(如2.6°),但是,例如根据一个或多个半波片的方位角,能够提供其他的偏振。
偏振的光信号被导向反射单元520。在一个实施例中,反射单元520是一个90°反射晶体;但是,也可以用其他的反射单元。在一个实施例中,接收的和/或反射的光信号通过的表面,有低阶补偿器530,用来补偿在相应晶体内的相移。如果反射单元不引起相移,低阶补偿器530可以省去。
经反射单元520反射的光信号,被引导通过半波片540。在一个实施例中,半波片540按第一预定方位角取向放置。在一个实施例中,对从反射单元520到双折射组件550的光信号,第一方位角在0°到-10°(如-6.7°)的范围;但是,在适当改变一个或多个其他半波片和/或偏振片510的方位角情况下,此方位角可以不同。
通过半波片530后的光信号,被导向双折射组件550。在一个实施例中,双折射组件550由晶体554和556组成,与单个双折射晶体比较,它们被选来在某个工作温度范围内改善热稳定性。在一个实施例中,晶体554是厚度为2mm的TiO2晶体,而晶体556是厚度为9.5mm的YVO4晶体。在一个实施例中,双折射组件550的横截面面积是6mm乘5mm;但是,其他尺寸也可以用。别的双折射组件也可以用,例如,如果温度的稳定性不重要,也可以用单个晶体,或者,可以用其他的两晶体双折射组件。
通过双折射组件550之后的光信号,被反射单元522反射回去,通过双折射组件550。在一个实施例中,反射单元522是个90°反射晶体;但是,也可以用其他反射单元。在一个实施例中,接收的和/或反射的光信号通过的表面,有低阶补偿器532,用来补偿在相应晶体内的相移。如果反射单元不引起相移,低阶补偿器532可以省去。
在被反射单元522反射,通过双折射组件550之后的光信号,通过半波片542。在一个实施例中,对从双折射组件550到反射单元524的光信号,半波片542按第一方位角(如-6.7°)取向放置。半波片542和半波片540的其他方位角,可以用于不同的滤波特性或物理配置。
通过半波片542之后的光信号,被反射单元524反射。在一个实施例中,反射单元524是个90°反射晶体;但是,也可以用其他反射晶体。在一个实施例中,接收的和/或反射的光信号通过的表面,有低阶补偿器534,用来补偿在相应晶体内的相移。如果反射单元不引起相移,低阶补偿器534可以省去。
经反射单元524反射的光信号,被引导通过半波片544。在一个实施例中,半波片544按第二预定方位角取向放置。在一个实施例中,第二方位角是22.5°。在另一个实施例中,此方位角是-22.5°。光信号通过双折射组件550之后,再通过半波片546。在一个实施例中,半波片546按方位角22.5°取向放置。在另一个实施例中,此方位角是-22.5°。
在一个实施例中,半波片544和546的方位角决定了被引导的光信号到达的端口。如果半波片544和546的方位角是22.5°,第一组光信号(如偶数信道)被导向端口570,同时第二组光信号(如奇数信道)被导向端口572。如果方位角是-22.5°,则第一组光信号(如偶数信道)被导向端口570,同时第二组光信号(如奇数信道)被导向端口572。因此,可以用半波片544和546来提供转接功能。在一个实施例中,半波片544和546是机械上可动的部件。在另一个实施例中,半波片544和546是电压控制的液晶部件,其中可用电压来控制部件的转接状态。
在一个实施例中,光信号然后通过偏振光束分束器565。偏振光束分束器馈至两个输出准直器。偏振光束分束器565根据偏振把光信号分束。光信号被分成一水平偏振信号和一垂直偏振信号。一个输出信号(如水平偏振信号)被导向端口570,同时第二个输出信号(如垂直偏振信号)被导向反射单元560,后者把第二输出信号反射至端口572。端口570和572把输出信号会聚至一光纤。在一个实施例中,端口570和端口572之一接收偶数ITU信道,而另一个端口接收奇数ITU信道。还能提供其他滤波特性。在一个实施例中,端口570和572分别包括离散晶体和半波片575和577,用于接收的光信号的一个分量。
在一个实施例中,图5a的交织器/去交织器,用角度调谐来补偿制造公差。在一个实施例中,如上面对图4a的双折射组件420所述,角度调谐是旋转双折射组件550实现的。
要作为一个交织器运行,则把两组光信号输入端口570和572。按与上述去交织器功能相反的方式,把这两组光信号组合起来。组合的(交织的)光信号经端口500输出。因此,图5画出的设备既能作为交织器运行也能作为去交织器运行。
图5b画出单通折叠交织器/去交织器的一个实施例,其输入和输出端口设在此装置的公共侧。图5b的交织器/去交织器包括与图5a的交织器/去交织器相同的部件(如偏振片、反射单元、半波片、双折射组件);但是,与图5a的交织器/去交织器比较,图5b的交织器/去交织器部件,安排的物理位置有所不同。
在一个实施例中,图5b的交织器/去交织器不包括图5a交织器/去交织器的低阶补偿器。低阶补偿器的光学补偿,能够由双折射组件550的角度调谐提供。用双折射组件550,而不是用低阶补偿器,能够增加通过交织器/去交织器材料的光程长度。在另一个实施例中,图5b的交织器/去交织器,可以如上面对图5a所述那样,包括低阶补偿器。
图5c画出单通折叠交织器/去交织器的一个实施例,其输入和输出端口设在此装置的公共侧。图5c的交织器/去交织器包括与图5a和5b的交织器/去交织器相同的部件(如反射单元、半波片、双折射组件),但有一例外。半波片580代替了图5a和5b的偏振片510和半波片540。与图5a和5b的交织器/去交织器比较,图5c的交织器/去交织器的其余部件,安排的物理位置有所不同。在一个实施例中,对从端口500到反射单元520的光信号,半波片580的方位角是-8°;但是,也可以用其他角度。
在一个实施例中,图5c的交织器/去交织器,不包括图5a交织器/去交织器的低阶补偿器。低阶补偿器的光学补偿,能够由双折射组件550的角度调谐提供。用双折射组件550,而不是用低阶补偿器,能够增加通过交织器/去交织器材料的光程长度。在另一个实施例中,图5c的交织器/去交织器,可以如上面对图5a和5b所述那样,包括低阶补偿器。
图6a画出单通折叠交织器/去交织器的一个实施例,其输入和输出端口设在此装置的相对两侧。如同上面图4和5那样,图6的箭头对应于把单通折叠交织器/去交织器用作去交织器。
光信号通过端口600接收。在一个实施例中,端口600是个准直器组件,上有GRIN透镜把光准直。也能够用其他类型透镜,或接收预准直的光。在一个实施例中,端口600包括一离散晶体和半波片602。离散晶体和半波片602能提供两个水平(或两个垂直)偏振分量。
准直的光信号被引导通过半波片630。在一个实施例中,半波片630按第一预定方位角取向放置。在一个实施例中,对从端口600到双折射组件620的光信号,此角度在0°到10°的范围(如3.5°);但是,在适当改变一个或多个其他半波片的方位角的情况下,此方位角可以不同。
通过半波片630后的光信号,被导向双折射组件620。在一个实施例中,双折射组件620由晶体624和626组成,它们被选来在某个工作温度范围内提供热稳定性。在一个实施例中,晶体624是厚度为2mm的TiO2晶体,而晶体626是厚度为9.5mm的YVO4晶体。其他双折射组件也可以用。
通过双折射组件620后的光信号,被反射单元612反射回去,通过双折射组件620。在一个实施例中,反射单元612是个90°反射晶体;但是,也可以用其他反射单元。在一个实施例中,接收的和/或反射的光信号通过的表面,有低阶补偿器682,用来补偿在相应晶体内的相移。如果反射单元不引起相移,低阶补偿器682可以省去。
在被反射单元612反射,通过双折射组件620之后的光信号,通过半波片632。在一个实施例中,对从双折射组件620到反射单元614的光信号,半波片632按第一方位角(如3.5°)取向放置。半波片632,或半波片632和半波片630的其他方位角,可以用于不同的滤波特性或物理配置。
通过半波片632后的光信号,被反射单元614反射。在一个实施例中,反射单元614是个90°反射晶体;但是,也可以用其他反射单元。在一个实施例中,接收的和/或反射的光信号通过的表面,有低阶补偿器684,用来补偿在相应晶体内的相移。如果反射单元不引起相移,低阶补偿器684可以省去。
经反射单元614反射的光信号,被引导通过半波片634。在一个实施例中,半波片634按第二预定方位角取向放置。在一个实施例中,对从反射单元614到双折射组件620的光信号,第二方位角在0°至-10°的范围(如-9°);但是,在适当改变一个或多个其他半波片的角度的情况下,此方位角可以不同。
通过双折射组件620后的光信号,被反射单元616反射回去,通过双折射组件620。在一个实施例中,反射单元616是个90°反射晶体;但是,也可以用其他反射单元。在一个实施例中,接收的和/或反射的光信号通过的表面,有低阶补偿器686,用来补偿在相应晶体内的相移。如果反射单元不引起相移,低阶补偿器686可以省去。
在被反射单元616反射,通过双折射组件620之后的光信号,通过半波片636。在一个实施例中,对从双折射组件620到反射单元618的光信号,半波片636按第三方位角(如-9°)取向放置。半波片636,或半波片636和半波片634的其他方位角,可以用于不同的滤波特性或物理配置。
通过半波片636后的光信号,被反射单元618反射。在一个实施例中,反射单元618是个90°反射晶体;但是,也可以用其他反射单元。在一个实施例中,接收的和/或反射的光信号通过的表面,有低阶补偿器688,用来补偿在相应晶体内的相移。如果反射单元不引起相移,低阶补偿器688可以省去。
经反射单元618反射的光信号,被引导通过半波片638。在一个实施例中,半波片638按第三预定方位角取向放置。在一个实施例中,第三方位角是22.5°。
经反射单元618反射的光信号,被引导通过半波片638。在一个实施例中,半波片638按第二预定方位角取向放置。在一个实施例中,第二方位角是22.5°。在另一个实施例中,方位角是-22.5°。光信号通过双折射组件620之后,再通过半波片640。在一个实施例中,半波片640按方位角22.5°取向放置。在另一个实施例中,方位角是-22.5°。
在一个实施例中,半波片638和640的方位角决定了被引导的光信号到达的端口。如果半波片638和640的方位角是22.5°,第一组光信号(如偶数信道)被导向端口670,同时第二组光信号(如奇数信道)被导向端口672。如果半波片638和640的方位角是-22.5°,则第一组光信号被导向端口 670,同时第二组光信号被导向端口672。因此,可以用半波片638和640来提供转接功能。在一个实施例中,半波片638和640是机械上可动的部件。在另一个实施例中,半波片638和640是电压控制的液晶部件,其中可用电压来控制部件的转接状态。
通过双折射组件620后的光信号,通过半波片640。在一个实施例中,半波片640按第三预定方位角取向放置;但是,也可以用其他方位角。在一个实施例中,光信号然后通过偏振光束分束器650。偏振光束分束器要求两个输出准直器。
偏振光束分束器650根据偏振把光信号分束。光信号被分成水平偏振信号和垂直偏振信号。一个输出信号(如水平偏振信号)被导向端口670,同时第二个输出信号(如垂直偏振信号)被导向反射单元660,后者把第二输出信号反射至端口672。端口670和672把输出信号会聚至一光纤。在一个实施例中,一个输出信号包括偶数ITU信道,而另一个输出信号包括奇数ITU信道。在一个实施例中,端口670和672分别包括离散晶体和半波片675和677,用于接收的光信号的一个分量。
在一个实施例中,图6a的交织器/去交织器用角度调谐来补偿制造公差。在一个实施例中,如上面对图4a的双折射组件420所述,角度调谐用旋转双折射组件620来实现。
要作为一个交织器运行,把两组光信号输入端口670和672。按与上述去交织器功能相反的方式,把这两组光信号组合起来。组合的光信号经端口600输出。因此,图6画出的设备既能作为交织器运行也能作为去交织器运行。
图6b画出单通折叠交织器/去交织器的一个实施例,其输入和输出端口设在此装置的相对两侧。图6b的交织器/去交织器包括与图6a的交织器/去交织器相同的部件(如反射单元、半波片、双折射组件);但是,与图6a的交织器/去交织器比较,图6b的交织器/去交织器部件,安排的物理位置有所不同。
在一个实施例中,图6b的交织器/去交织器,不包括图6a交织器/去交织器的低阶补偿器。低阶补偿器的光学补偿,能够由双折射组件620的角度调谐提供。用双折射组件620,而不是用低阶补偿器,能够增加通过交织器/去交织器材料的光程长度。在另一个实施例中,图6b的交织器/去交织器,可以如上面对图6a所述那样,包括低阶补偿器。
图7a画出单通折叠交织器/去交织器的一个实施例,其输入和输出端口设在此装置的相对两侧。如同上面图4和5那样,图7的箭头对应于把单通折叠交织器/去交织器用作去交织器。图7的交织器/去交织器有三个反射单元,而不像图6的交织器/去交织器,有五个反射单元。
光信号通过端口700接收。在一个实施例中,端口700是个准直器组件,上有GRIN透镜把光准直。也能够用其他类型透镜,或接收预准直的光。在一个实施例中,端口700包括离散晶体和半波片702。离散晶体和半波片702能提供两个水平(或两个垂直)偏振分量。
光信号通过偏振片710。在一个实施例中,对从端口700到双折射组件750的光信号,偏振片710提供的偏振在0°到10°的范围(如2.6°);但是,例如根据一个或多个半波片的方位角,能够提供其他的偏振。偏振的光信号被引导通过半波片740。在一个实施例中,半波片740按第一预定方位角取向放置。在一个实施例中,对从端口700到双折射组件750的光信号,此角度在0°到-10°的范围(如-6.7°);但是,在适当改变一个或多个其他半波片的方位角的情况下,此方位角可以不同。
通过半波片740后的光信号,被导向双折射组件750。在一个实施例中,双折射组件750由晶体754和756组成,它们被选来在某个工作温度范围内提供热稳定性。在一个实施例中,晶体754是厚度为2mm的TiO2晶体,而晶体756是厚度为9.5mm的YVO4晶体;但是,也可以用其他尺寸。其他的双折射组件也可以用。
通过双折射组件750后的光信号,被反射单元722反射回去,通过双折射组件750。在一个实施例中,反射单元722是个90°反射晶体;但是,也可以用其他反射单元。在一个实施例中,接收的和/或反射的光信号通过的表面,有低阶补偿器732,用来补偿在相应晶体内的相移。如果反射单元不引起相移,低阶补偿器732可以省去。
在被反射单元722反射,通过双折射组件750之后的光信号,通过半波片742。在一个实施例中,对从双折射组件750到反射单元724的光信号,半波片742按第一方位角(如-6.7°)取向放置。半波片742,或半波片742和740的其他方位角,可以用于不同的滤波特性或物理配置。
通过半波片742后的光信号,被反射单元724反射。在一个实施例中,反射单元724是个90°反射晶体;但是,也可以用其他反射单元。在一个实施例中,接收的和/或反射的光信号通过的表面,有低阶补偿器734,用来补偿在相应晶体内的相移。如果反射单元不引起相移,低阶补偿器734可以省去。
经反射单元724反射的光信号,被引导通过半波片744。在一个实施例中,半波片744按第二预定方位角取向放置。在一个实施例中,第二方位角是22.5°。在另一个实施例中,方位角是-22.5°。通过双折射组件750后的光信号,通过半波片746。在一个实施例中,对从双折射组件750到光束分束器765的光信号,半波片746按方位角22.5°取向放置。在另一个实施例中,半波片746的方位角是-22.5°。
在一个实施例中,半波片744和746的方位角决定了被引导的光信号到达的端口。如果半波片744和746的方位角是22.5°,第一组光信号(如偶数信道)被导向端口770,同时第二组光信号(如奇数信道)被导向端口772。如果方位角是-22.5°,则第一组光信号被导向端口770,同时第二组光信号被导向端口772。因此,可以用半波片744和746来提供转接功能。在一个实施例中,半波片744和746是机械上可动的部件。在另一个实施例中,半波片744和746是电压控制的液晶部件,其中可用电压来控制部件的转接状态。
在一个实施例中,光信号然后通过偏振光束分束器765。偏振光束分束器要求两个输出准直器。偏振光束分束器765根据偏振把光信号分束。光信号被分成一水平偏振信号和一垂直偏振信号。一个输出信号(如水平偏振信号)被导向端口770,同时第二个输出信号(如垂直偏振信号)被导向反射单元760,后者把第二输出信号反射至端口772。端口770和772把输出信号会聚至一光纤。在一个实施例中,端口770和772分别包括离散晶体和半波片775和777,用于接收的光信号的一个分量。
在一个实施例中,图7a的交织器/去交织器用角度调谐来补偿制造公差。在一个实施例中,如上面对图4a的双折射组件420所述,角度调谐是旋转双折射组件750实现的。
要作为一个交织器运行,把两组光信号输入端口770和772。按与上述去交织器功能相反的方式,把这两组光信号组合起来。组合的光信号经端口700输出。因此,图7画出的设备既能作为交织器运行也能作为去交织器运行。
图7b画出单通折叠交织器/去交织器的一个实施例,其输入和输出端口设在此装置的相对两侧。图7b的交织器/去交织器包括与图7a的交织器/去交织器相同的部件(如反射单元、半波片、双折射组件);但是,与图7a的交织器/去交织器比较,图7b的交织器/去交织器部件,安排的物理位置有所不同。
在一个实施例中,图7b的交织器/去交织器,不包括图7a交织器/去交织器的低阶补偿器。低阶补偿器的光学补偿,能够由双折射组件750的角度调谐提供。用双折射组件750,而不是用低阶补偿器,能够增加通过交织器/去交织器材料的光程长度。在另一个实施例中,图7b的交织器/去交织器,可以如上面对图7a所述那样,包括低阶补偿器。
图8a画出级联折叠交织器/去交织器的一个实施例,其输入和输出端口设在此装置的相对两侧。图8a的交织器/去交织器,是图2和3所画方框图的一个实施例。图8a的箭头对应于图2的去交织器。为实现图3的交织器,可以让光信号沿图8a箭头的反方向通过。
图8a的交织器/去交织器,包括三个双折射组件(820,821,和822)。通过端口800接收的光信号,被引导通过双折射组件820、821、和822,到达端口890和892。由于光信号没有被反射回去通过双折射组件820、821、和822,所以图8a的交织器/去交织器是单通的交织器/去交织器。
经过端口800接收的光信号,被引导通过半波片831和双折射组件820,被反射单元810反射回去,通过双折射组件820,又被反射单元811反射,通过半波片832和833、双折射组件820、和半波片834及835,到达光束分束器817。光束分束器817把光信号按偏振分成第一子光束和第二子光束。
第一子光束通过半波片836、双折射组件821,被反射单元814反射回去,通过双折射组件821,又被反射单元815反射回去,通过半波片837及838、双折射组件821、和半波片843与844,到达端口890。第二子光束被光束分束器817反射,到达反射单元816,后者把第二子光束导向半波片845,到达双折射组件822,被反射单元813反射回去,通过双折射组件822,到达反射单元812,后者把第二子光束反射,通过半波片839和840,到达双折射组件822和半波片841与842,再到端口892。
在一个实施例中,当经过端口800接收的光信号包括偶数和奇数信道时,选择图8a的交织器/去交织器中半波片的方位角,以分解偶数和奇数ITU信道。当经过端口890或892接收一组奇数信道,又经过端口892或890接收一组偶数信道时,这两组信道被组合起来,或叫被交织。
在一个实施例中,双折射组件820、821、和822中的一个或多个,由两个晶体组成,它们被选来在某个工作温度范围内提供热稳定性。在一个实施例中,一个晶体是厚为2mm的TiO2晶体,而第二个晶体是厚为9.5mm的YVO4晶体,但是,也可以用其他尺寸。也可以用其他的双折射组件,例如,单个晶体的双折射组件。在一个实施例中,双折射组件820、821、和822中的一个或多个,使用上面说明的角度调谐。
图8b画出级联折叠交织器/去交织器的一个实施例,其输入和输出端口设在此装置的相对两侧。与图8a一样,图8b的交织器/去交织器,是图2和3所画方框图的一个实施例。图8b的箭头对应于图2的去交织器。为实现图3的交织器,可以让光信号沿图8b箭头的反方向通过。
图8b的交织器/去交织器,包括三个双折射组件(825和826)。通过端口800接收的光信号,被引导通过双折射组件825和826,到达端口890和892。由于光信号没有被反射回去通过双折射组件825和826,所以图8b的交织器/去交织器是单通的交织器/去交织器。
经过端口800接收的光信号,通过半波片860,到达双折射组件825,然后又被反射单元852反射回去,通过双折射组件825,到达反射单元850,后者把光信号反射,通过半波片863和864、离散晶体880,又通过半波片865和866,到达双折射组件826,被反射单元856反射回去,通过双折射组件826,到达反射单元854,后者把信号反射,通过半波片867和868,通过双折射组件826,又通过半波片869和870,到达离散晶体885和887。离散晶体885和887把一组信道导向端口890,还把第二组信道导向端口892。
在一个实施例中,当经过端口800接收的光信号包括偶数和奇数信道时,选择图8b的交织器/去交织器中半波片的方位角,把偶数和奇数ITU信道分解。当经过端口890或892接收一组奇数信道,并且经过端口892或890接收一组偶数信道时,这两组信道被组合起来,或叫被交织。
在一个实施例中,双折射组件825和826中的一个或两个,由两个晶体组成,它们被选来在某个工作温度范围内提供热稳定性。在一个实施例中,一个晶体是厚为2mm的TiO2晶体,而第二个晶体是厚为9.5mm的YVO4晶体,但是,也可以用其他尺寸。也可以用其他的双折射组件,例如,用单个晶体的双折射组件。在一个实施例中,双折射组件825和826中的一个或两个,使用上面说明的角度调谐。
本文意图用图8a和8b的交织器/去交织器,作为许多可能的单通级联交织器/去交织器的两个代表。可以设计提供类似的功能,但有两个、三个、或更多双折射组件的许多另外的实施例。因此,本发明对级联单通交织器/去交织器的说明,不应限制在图8a和8b所示两个实施例。
在前面的说明中,已经参照具体的实施例对本发明加以阐述。但是显而易见,在不偏离本发明的更广泛的精神和涵盖范围下,可以对之作各种修改和变更。因此,本说明和附图应当认为是示例性的而非限制性的。
Claims (8)
1.一种去交织器,其特征在于,包括:
一个第一端口,用于输入一个光信号,所述第一端口包括:一个准直器组件,用于准直所述光信号,一个离散晶体,用于将所述光信号分成第一和第二子光束,和一个半波片,用于改变所述第一和第二子光束之一的偏振态,以使所述第一和第二子光束两者的偏振态相同;
一个双折射组件,至少包括一个双折射晶体,与所述的第一端口光学耦合;
多个反射单元,与所述的双折射组件光学耦合,用于反射所述的第一和第二子光束多次通过所述的双折射组件;
一个或多个半波片,分别位于一个反射单元、或一个或多个所述反射单元与所述双折射组件之间,每个半波片按照一个预定的方位角取向放置,以使所述第一和第二子光束的偏振相对于所述双折射组件的双折射轴旋转,由此在所述第一和第二子光束中的信道第一分组偏振状态相对于在所述的第一和第二子光束中的信道第二分组而变化;
一个偏振光束分束器/组合器,用于接收已经多次通过所述的双折射组件第一和第二子光束,用于将所述第一子光束中的信道第一分组与所述第一子光束中的信道第二分组分离开,和用于将所述第二子光束中的信道第一分组与所述第二子光束中的信道第二分组分离开;
一个第二端口,用于输出所述的信道第一分组,所述的第二端口包括:一个波片,用于改变来自所述第一或第二子光束的信道第一分组的偏振状态,由此它们具有相互垂直的偏振状态,一个离散晶体,用于组合来自所述第一和第二子光束的信道第一分组,和一个准直器组件,用于聚焦所述的信道第一分组;和
一个第三端口,用于输出所述的信道第二分组,所述的第三端口包括:一个波片,用于改变来自所述第一或第二子光束的信道第二分组的偏振状态,由此它们具有相互垂直的偏振状态,一个离散晶体,用于组合来自第一和第二子光束的信道第二分组,和一个准直器组件,用于聚焦所述的信道第二分组。
2.根据权利要求1所述的去交织器,其特征在于,所述的双折射组件至少由两个晶体组成,其中所述的晶体的每个由不同材料组成,以增强热稳定性。
3.根据权利要求1所述的去交织器,其特征在于,所述的多个半波片包括:一个第一半波片,按第一方位角取向放置,一个第二半波片,按第二方位角取向放置,和一个第三半波片,按第三方位角取向放置。
4.根据权利要求3所述的去交织器,其特征在于,所述的第一方位角在0°到10°的范围内。
5.根据权利要求4所述的去交织器,其特征在于,还包括:一个偏振片,位于所述的第一端口与所述的双折射组件之间。
6.根据权利要求1所述的去交织器,其特征在于,所述的双折射组件包括:一个TiO2晶体和一个YVO4晶体。
7.根据权利要求1所述的去交织器,其特征在于,一个所述的反射单元还包括:一个低阶补偿器部件,用于补偿由该反射单元引起的相移。
8.一种交织器,其特征在于,包括:
一个第一端口,用于输出一个光信号,所述的第一端口包括:一个准直器组件,用于聚焦所述光信号,一个离散晶体,用于将一个单一的子光束对组合成为所述光信号,和一个半波片,用于改变所述单一子光束对之中一个子光束的偏振状态,由此所述的单一子光束对具有垂直偏振状态;
一个第二端口,用于输入来自所述光信号的信道的第一分组,所述的第二端口包括:一个准直器组件,用于准直所述的信道的第一分组,一个离散晶体,用于将所述的信道的第一分组分离成为子光束,和一个半波片,用于改变所述信道第一分组的一个所述子光束的偏振状态,由此所述信道第一分组的两个子光束具有相同的偏振状态;
一个第三端口,用于输入来自所述光信号的信道的第二分组,所述的第三端口包括:一个准直器组件,用于准直所述信道的第二分组,一个离散晶体,用于将所述信道的第二分组分离成为子光束,和一个半波片,用于改变所述信道第二分组的一个所述子光束的偏振状态,由此所述信道第二分组的两个子光束具有相同的偏振状态;
一个第一偏振光束分束器/组合器,与所述的第一端口相耦合,用于将从所述的第二和第三端口到所述第一端口的子光束组合成为所述的单一子光束对;
一个双折射组件,包括至少一个双折射晶体,与所述的第一、第二和第三端口光学耦合;
多个反射单元,与所述的双折射组件相耦合,用于反射所述的单一子光束对多次通过所述的双折射组件,以便从所述第一端口输出;和
一个或多个半波片,分别位于一个反射单元、或一个或多个所述反射单元与所述双折射组件之间,每个半波片按照一个预定的方位角取向放置,以使所述单一的光束对相对于所述双折射组件的双折射轴族转。
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