CN1383007A - 基于啁啾波导光栅的色散补偿器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于啁啾波导光栅的色散补偿器。本发明的基于啁啾波导光栅的色散补偿器,在1∶1耦合器的同向两臂上分别有一根或多根特性比较一致即中心波长相同、反射带宽相同、带内反射率相同的啁啾波导光栅,在两臂的光栅与耦合器之间的光波导上分别有一个或多个光相位调节装置;两臂的末端分别有光匹配器;1∶1耦合器的另一同向两臂为光纤。本发明的色散补偿器可以无需环行器,降低了成本,结构紧凑有利于封装,插入损耗小(可达到小于1.5dB),并且端口具有互易性,为双向传输提供了可能。
Description
技术领域：
本发明属于光纤通信技术领域，具体涉及一种色散补偿器。
背景技术：
色散是光纤的重要指标之一，它是指不同波长的光在光纤内传播过程中能量发生分离的现象。由于光纤的色散，使得输入光脉冲在传输过程中畸变展宽，产生码间干扰，增加误码率，所以色散限制了光纤的传输容量和传输距离。掺铒光纤放大器(EDFA)的广泛应用有效地克服了单模光纤的损耗，使高速率长距离光传输成为现实。但是众所周知，掺铒光纤放大器(EDFA)工作在1550nm的低损耗窗口，而目前全世界已经铺设的上亿公里通信光纤中大部分都是普通单模光纤(G652光纤)，其零色散系数点位于1310nm附近，在1550nm则有大约17ps/nm·km的色散系数，这已成为对已铺设光纤通信系统升级扩容的主要障碍。正鉴于此，色散补偿技术近年来一直是光纤通信技术领域的热点和难点。
目前，存在多种色散补偿的方案，包括色散补偿光纤、预啁啾技术、中点谱反转技术和啁啾波导光栅色散补偿器特别是其中的啁啾光纤光栅色散补偿器等。在这些方案中，啁啾光纤光栅色散补偿器作为一种啁啾波导光栅色散补偿器，具有低损耗、易于与其它光纤耦合、无源偏振不敏感、体积小、结构简单以及补偿率高等优点，因此，利用啁啾光纤光栅色散补偿器进行色散补偿被认为是一种应用前景最好的方案并且目前已开始商用。
利用啁啾光纤光栅色散补偿器进行色散补偿的基本结构如图1所示，它包括一个三端口的光环行器9和一根或多根级联啁啾光纤光栅10。入射的光信号由环行器的端口1(Port1)输入、由端口2(Port2)输出并进入啁啾光纤光栅10，由于啁啾光纤光栅色散补偿器是反射型色散补偿器，所以入射进啁啾光纤光栅10的光将被反射回来，沿原路返回进入环行器的端口2(Port2)，由端口3(Port3)输出。因为不同波长的光在啁啾光纤光栅10的不同位置被反射从而使得不同波长的光引入了不同的延时，所以由端口1(Port1)入、端口3(Port3)出的光信号得到了相应的色散补偿。这是目前采用啁啾波导光栅结构色散补偿器(如啁啾光纤光栅色散补偿器)进行色散补偿的唯一结构。
由图1可以看出，目前利用啁啾波导光栅色散补偿器(如啁啾光纤光栅色散补偿器)进行色散补偿必须配合环行器同时使用，存在如下缺点：
1.插入损耗大。一般环行器自身插入损耗约为3dB，所以整个结构的插入损耗不小于3dB。
2.不利于集成。两个分离的光器件不仅难于封装成较小的体积，而且引入了附加的连接损耗。
3.成本高。啁啾光纤光栅色散补偿器必须与环行器配合使用，缺一不可，这无疑增加了使用成本，提高了光通信系统的造价。
4.端口没有互易性。从图1可以看出这种结构光信号只能从环行器的端口1(或端口3)入，如果光信号从环行器的端口3(或端口1)入将没有光输出，此时整个结构相当于一个隔离器。
发明内容：
本发明的目的在于，提供一种无需环行器、成本低、结构紧凑有利于封装、插入损耗小(可达到小于1.5dB)、端口具有互易性的基于啁啾波导光栅的色散补偿器。
本发明的基于啁啾波导光栅的色散补偿器，在1∶1耦合器(3dB耦合器)的同向两臂上分别有一根或多根特性比较一致(中心波长相同、反射带宽相同、带内反射率相同)的啁啾波导光栅，在两臂的光栅与耦合器之间的光波导上分别有一个或多个光相位调节装置；两臂的末端分别有光匹配器；1∶1耦合器的另一同向两臂为光纤。其结构如图2所示。通过光相位调节装置调节两臂上的光栅与耦合器之间的光程差，使之尽量小，最佳为零。当光信号由端口1输入后，被1∶1耦合器3一比一地耦合到含有啁啾波导光栅5的两臂上并入射进光栅，啁啾波导光栅带宽内的光信号被光栅反射后分别沿原路返回进入1∶1耦合器3并分别被1∶1地耦合到端口1和端口2；而啁啾波导光栅带宽外的光信号将通过啁啾波导光栅5进入光匹配器6被很快衰减掉。由于端口1处两束光干涉相消而端口2处两束光干涉相长，所以使得光信号由端口1入，从端口2出，同时完成了色散补偿功能。同样的道理，如果光信号由端口2入，将从端口1出，同时完成色散补偿功能。
所述耦合器包括光纤耦合器、波导耦合器在内的各种形式和各种材料制成的1∶1耦合器。
所述啁啾波导光栅包括一切在光波导上制成的具有啁啾特性的光栅，也包括本不具有啁啾特性的光栅通过改变其包括应力特性、温度特性在内的各种特性而得到的具有啁啾特性的光栅。
所述光波导为包括光导纤维在内的各种材料和各种形式的光波导。
所述光相位调节装置包括利用光波导的应力特性、温度特性在内的各种特性制成的调节光相位的各种光相位调节装置，利用光致折射率改变效应在内的各种效应制成的调节光相位的光相位调节装置，还包括通过调节光程来改变光相位的各种光相位调节装置。
所述光匹配器包括各种材料和各种形式的具有低光反射率的吸收和辐射光功率的装置，包括光衰减器。
所述光纤的种类包括G 652、G 653、G 655光纤以及保偏光纤、大有效面积光纤、全波光纤等在内的各种材料和各种形式的光纤。
本发明的工作原理：这种色散补偿器利用的是Michelson干涉仪原理，典型的Michelson干涉仪结构如图3所示。它的工作原理基于干涉效应，它由一个1∶1耦合器3和两个反射率一致的光反射镜11组成，两光反射镜与1∶1耦合器之间的光波导等长，L1＝L2，也就是两臂的光程相等从而两臂对任意波长的相差为零。为了说明的方便，假设光信号由Port1端口输入。由Port1端口到Port3端口存在两条光路，光路“1”：Port1端口-L1臂-光反射镜-L2臂-Port3端口；光路“2”：Port1端口-L2臂-光反射镜-L2臂-Port3端口。经过这两条光路到达Port3端口的光相位差为0，结果干涉相长；同理，由Port1端口到Port1端口也存在两条光路，光路“1”：Port1端口-L1臂-光反射镜-L1臂-Port1端口；光路“2”：Port1端口-L2臂-光反射镜-L2臂-Port1端口。经过这两条光路到达Port1端口的两束光相位差为π，结果干涉相消。所以由Port1端口入射的光信号完全由Port3端口输出，同理由Port3端口入射的光信号完全由Port1端口输出。
本发明的色散补偿器可以单独使用而无需环行器，降低了成本，结构紧凑有利于封装，插入损耗小(可达到小于1.5dB)，并且端口具有互易性，为双向传输提供了可能。
附图说明：
图1为现有基于啁啾光纤光栅色散补偿器的色散补偿结构的示意图；
图2为本发明的基于啁啾波导栅结构的色散补偿器的结构示意图；
图3为Michelson干涉仪的基本原理图；
图中，1、2-端口；3-1∶1耦合器；4-光相位调节装置；5-啁啾波导光栅；6-光匹配器；7-光纤；8-光波导；9-光环行器；10-啁啾光纤光栅；11-光反射镜。
实施例：
采用本发明技术方案的色散补偿器如图2所示。1∶1耦合器3采用的是熔融拉锥的光纤耦合器，在波长1550nm处具有1∶1分光比。耦合器的同向两臂光波导8采用的是光敏处理后的康宁(Corning)SMF-28光纤，在距耦合器3等距离的两臂光波导8上分别有一个中心波长相同、反射带宽相同、带内反射率相同的啁啾波导光栅5，该两个啁啾波导光栅5是在光波导8上刻出的线性啁啾光纤光栅。通过光相位调整装置4调节两个啁啾波导光栅5与耦合器3的光程差，使之尽量小。两臂的末端分别有光匹配器6，防止线性啁啾光纤光栅反射带宽外的光反射。1∶1耦合器3的另一同向两臂为光纤7。
这个色散补偿器通过端口1和2与光纤通信系统连接，补偿系统中积累的色散。此色散补偿器无需环行器、偏振不敏感、结构紧凑、插入损耗小(小于1.5dB)，并且端口1、2具有互易性。
Claims (10)
1.基于啁啾波导光栅的色散补偿器，其特征在于该色散补偿器包括一个1∶1耦合器，在1∶1耦合器的同向两臂上分别有一根或多根中心波长相同、反射带宽相同、带内反射率相同的啁啾波导光栅，在两臂的光栅与耦合器之间的光波导上分别有一个或多个光相位调节装置，两臂的末端分别有光匹配器；1∶1耦合器的另一同向两臂连接光纤。
2.如权利要求1所述的基于啁啾波导光栅的色散补偿器，其特征在于所述耦合器为光纤耦合器或波导耦合器。
3.如权利要求1所述的基于啁啾波导光栅的色散补偿器，其特征在于所述啁啾波导光栅为在光波导上制成的具有啁啾特性的光栅，或者本不具有啁啾特性的光栅通过改变其包括应力特性、温度特性在内的各种特性而得到的具有啁啾特性的光栅。
4.如权利要求1所述的基于啁啾波导光栅的色散补偿器，其特征在于所述光波导包括光导纤维。
5.如权利要求1或2或3或4所述的基于啁啾波导光栅的色散补偿器，其特征在于所述光相位调节装置为利用光波导的应力特性、温度特性在内的各种特性制成的调节光相位的光相位调节装置，或者利用光致折射率改变效应在内的各种效应制成的调节光相位的光相位调节装置，或者通过调节光程来改变光相位的光相位调节装置。
6.如权利要求1或2或3或4所述的基于啁啾波导光栅的色散补偿器，其特征在于所述光匹配器包括低光反射率光衰减器。
7.如权利要求1或2或3或4所述的基于啁啾波导光栅的色散补偿器，其特征在于所述光纤的种类包括G652、G653、G655光纤、保偏光纤、大有效面积光纤、全波光纤。
8.如权利要求5所述的基于啁啾波导光栅的色散补偿器，其特征在于所述光匹配器包括低光反射率光衰减器。
9.如权利要求5所述的基于啁啾波导光栅的色散补偿器，其特征在于所述光纤的种类包括G652、G653、G655光纤、保偏光纤、大有效面积光纤、全波光纤。
10.如权利要求6所述的基于啁啾波导光栅的色散补偿器，其特征在于所述光纤的种类包括G652、G653、G655光纤、保偏光纤、大有效面积光纤、全波光纤。
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Publications (1)
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| CN1383007A true CN1383007A (zh) | 2002-12-04 |
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| CN02121364A Pending CN1383007A (zh) | 2002-06-17 | 2002-06-17 | 基于啁啾波导光栅的色散补偿器 |
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN101887202A (zh) * | 2010-06-22 | 2010-11-17 | 浙江大学 | 光纤传感用m-z型光谱整形器 |
| CN108061980A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-05-22 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 啁啾光纤光栅色散量调节方法、装置及包含该装置的系统 |
| CN112630967A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-04-09 | 业成科技（成都）有限公司 | 光波导模组及电子设备 |
| CN112684541A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-04-20 | 浙江大学 | 一种级联式可调硅基布拉格光栅色散补偿器 |
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2002
- 2002-06-17 CN CN02121364A patent/CN1383007A/zh active Pending
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| CN101887202B (zh) * | 2010-06-22 | 2012-08-29 | 浙江大学 | 光纤传感用m-z型光谱整形器 |
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