CN1581734A - 用于可调式光学波长模块的波长稳定设备及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明披露一种用于光通信系统(opticalcommunication system)中控制可调谐组件(tunable component)所输出的光波的波长稳定设备(wavelength stabilizing apparatus)。本发明的波长稳定设备包含一粗调整模块、一细调整模块及一伺服组件，其中可调谐组件的输出光波经过粗调整模块及细调整模块后分别转换成电子信号，而伺服组件则利用来自粗调整模块的光波的电子信号处理来作为粗调整及确认波道波长的依据，且利用来自细调整模块的光波的电子信号处理来作为微调整及伺服控制的误差信号，并在逻辑运算等信号处理后输出一控制信号予一控制组件来控制可调谐组件。

Description

用于可调式光学波长模块的波长稳定设备及控制方法

技术领域

本发明是关于一种波长稳定设备及波长稳定控制方法，特别是关于一种在光通信系统中，可准确地自可调谐组件输出的光波中获得特定波长的正确波道的波长稳定设备及波长稳定控制方法。

背景技术

在光通信系统中，为了提高光信号的传输效率，本领域技术人员常会利用可调谐组件，例如可调谐激光光源(tunable laser source)，来获得特定波长的波道以搭载所要传输的光信号。然而，由于来自可调谐组件的实际波长及其所在波道常会与期望的特定波长及其所在波道之间会有偏差，因此，波长稳定器通常会被用来伺服控制(servo controlling)可调谐组件所输出的光波，以期获得一期望的特定波长，举例而言，美国专利第US 6,289,028号披露了相关的技术内容。

图1是一示意图，显示现有可调谐激光系统中一波长稳定器的配置结构。如图1所示，可调谐光源1所输出的光波会被分成两部分，一部份由光纤通路2直接接收，另一部分由波长稳定器4接收，通过波长稳定器4及控制单元3对于可调谐光源1的伺服控制来进行调变。

就波长稳定器4而言，光波11是通过分光镜(beam splitter)41而被分成两部分，一部份的光波12经由一法布里-珀罗标准具(Fabry-PerotEtalon)42被导入一光检测组件(photodetector)44，另一部分光波13经由另一法布里-珀罗标准具43后被导入另一光检测组件45。然后，被导入光检测组件44及45的光波信号分别被转换成电子信号，并由一信号处理及校正器5进行信号处理，之后再输出一控制信号予控制单元3。

图2A为法布里-珀罗标准具的波长与电压及穿透率(将穿透出法布里-珀罗标准具的光波能量除以入射至法布里-珀罗标准具的光波能量所得的比例值，Transmittance)的关系图，显示分别由光检测组件44及45对应来自法布里-珀罗标准具42及43的光波的应答。图中PD1是光波12通过法布里-珀罗标准具42所形成的应答曲线，PD2是光波13通过法布里-珀罗标准具43所形成的应答曲线，其中PD1及PD2两者间的差异是由于两光波分别通过不同的两法布里-珀罗标准具所造成的。另外，图2B所示为波长与电压的关系图，显示图2A中应答曲线PD1及PD2两者的差值(PD1-PD2)，而信号处理及校正器5即是根据曲线中某一差值信号402偏离设定点401的误差作为一伺服控制的误差信号，再输出至控制单元3进行控制。

尽管关于波长稳定器的技术已被披露，然而，此一现有波长稳定器在应用上仍有其缺点存在。首先，就美国专利第US 6,289,028号的技术内容而言，其利用了两组可旋转的滤光组件(optical filter)如法布里-珀罗标准具来进行滤光，然而，由于必须使用两组法布里-珀罗标准具以及此两组可动的法布里-珀罗标准具会有定位困难及容易磨耗的问题以及须互相搭配使用的限制存在，所以，在制造上的精确性及重复性较差。

另外，在实际应用中，由于上述波长稳定器仅利用两信号(PD1及PD2)的差值(PD1-PD2)作为伺服控制的误差信号，且入射光波是含有多种不同波道于其中(如图2B所示)，因此通过此误差信号作伺服控制后所输出光波仍无法在众多波道(如λ1、λ2、λ3...)中直接确认且精确掌控该光波的特定波道，甚至可能落在一错误波道(wrongchannel)。

因此，为解决上述问题，本发明提出一种波长稳定设备及对应的波长稳定控制方法，以期具一特定波长的光波输出时，该特定波长波道能被准确且正确地输出，且具有制造方便及节省成本的优点。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的的一是在于提出一种波长稳定设备，其具有粗调整模块以及细调整模块，能准确地且在正确波道上输出特定波长的光波，且制造上具有简便性。

本发明的另一目的是在于提出一种波长稳定控制方法，以能确认及监控可调谐组件，达到准确地在一正确波道上输出特定波长的光波。

本发明的波长稳定设备包含粗调整模块、细调整模块以及伺服组件，粗调整模块是利用光波的穿透率作为粗调整及确认波道波长的依据，并配合利用细调整模块所接收的不同电子信号的差值作为微调整及伺服控制的误差信号，并通过伺服组件将电子信号经逻辑运算等信号处理后输出一控制信号予一控制组件来控制可调谐光源。

本发明所提供的波长稳定设备中，粗调整模块至少包含有一分光组件、一光学滤波组件及一光检测组件。分光组件是用以将一光波分光成多个光波，光学滤波组件是用以将该等光波中具一特定波长的光波的一部分波道滤除，而光检测组件是用以接收该具一特定波长的光波且将其转换成电子信号。

本发明所提供的波长稳定设备中，细调整模块至少包含有一分光组件、一法布里-珀罗标准具(Fabry-Perot Etalon)及一光检测组件。分光组件是用以将一光波分成多个光波，法布里-珀罗标准具是用以将该等光波中具特定周期波长的光波分离出，光检测组件是用以接收该具特定周期波长的光波且将其转换成电子信号。

本发明所提供的波长稳定设备，还包括一伺服组件，用以接收该电子信号以进行一信号处理，也就是说，用以将粗调整模块的光检测组件的电子信号作为粗调整及确认波长波道的依据，并配合利用细调整模块的光检测组件的电子信号作为微调整及伺服控制的误差信号，以达成准确地在一正确波道上输出一特定波长光波。

需注意的是，本发明的法布里-珀罗标准具是配置为具有一倾斜角，以使光波进入法布里-珀罗标准具后因不同的折射角而产生相位差(Phase Difference)，进而导致穿透率的差异，以使对应的光检测组件产生不同的应答电压值，并以其相对的应答电压值之间的差值作为伺服控制的误差信号，以达成准确地在一正确波道上输出一特定波长光波的目的。

相较于现有技术，由于本发明的细调整模块可在不必使用两组法布里-珀罗标准具的情况下，确保一光纤通路所接收的特定波长光波，达成准确输出且落于一正确波道上的功效，因此，在制造上的精确性及重复性较佳。再者，由于本发明的粗调整模块，可作为粗调整及确认特定输入光的波道的依据，在实际应用中，通过其误差信号并配合非零斜率频谱分布的函数关系作伺服控制，使所输出光波的波道可直接确认而精确掌控，避免落在一错误波道(wrong channel)。

附图说明

图1是一示意图，显示一现有波长稳定设备的配置结构；

图2A是一频谱图，显示波长与应答电压的函数关系图；

图2B是一频谱图，显示波长与应答电压差值的函数关系图；

图3A是一示意图，显示本发明第一实施例的波长稳定设备的配置结构；

图3B是一示意图，显示本发明第二实施例的波长稳定设备的配置结构；

图3C是一示意图，显示本发明第三实施例的波长稳定设备的配置结构；

图3D是一示意图，显示本发明第四实施例的波长稳定设备的配置结构；

图4A是一示意图，显示本发明第五实施例的波长稳定设备的配置结构；

图4B是一示意图，显示本发明第六实施例的波长稳定设备的配置结构；

图5是一示意图，显示本发明第七实施例的波长稳定设备的配置结构；

图6是一示意图，显示本发明第八实施例的波长稳定设备的配置结构；

图7A是一频谱图，显示波长与穿透率的函数关系；

图7B是一频谱图，显示波长与穿透率的函数关系；

图8A是一频谱图，显示波长与穿透率的函数关系；

图8B是一频谱图，显示波长与穿透率的函数关系；

图8C是一频谱图，显示波长与穿透率的函数关系；

图8D是一频谱图，显示波长与穿透率的函数关系；

图9A是一频谱图，显示波长与穿透率的函数关系；

图9B是一频谱图，显示波长与穿透率的函数关系；

图10是一分光组件旋转角度与出射光偏差角度的关系；

图11A至图11I是本发明所使用的棱镜的外观的上视图；及

图12是一频谱图，显示波长与应答电压差值除以入射光波应答电压值的函数关系。

具体实施方式

以下将分别利用八种不同类型的配置，以实施例的方式来详细说明本发明的用于一光通信系统中控制一可调谐组件的波长稳定设备及对应的控制方法。需注意的是，在下列各实施例中，已叙述过的相同部分(例如可调谐光源10、光纤通路20及控制单元30)将不再重复赘述。

<第一实施例>

请参见图3A，是显示本发明第一实施例的用于一光通信系统中控制一可调谐组件所输出的一光波的波长稳定设备60包括一粗调整模块61、一细调整模块62及一伺服组件63。在此，可调谐组件是指可调谐光源10。如图3A所示，可调谐光源10所输出至光纤通路20的光波会有一部分110由波长稳定设备60接收，通过波长稳定设备60及控制单元30对于光波110的伺服控制来调变光源10。

本实施例中，粗调整模块61包含有一分光组件611、一光学滤波组件612及二光检测组件613与614，其中，分光组件611具有一第一镀膜面(未显示)以及一第二镀膜面(未显示)。细调整模块62包含有一分光组件621、一法布里-珀罗标准具(Fabry-Perot Etalon)622、二光检测组件623与624。

本实施例的波长稳定控制过程如下所述：

首先，当光波110进入分光组件611后，分光组件611的第一镀膜面会将光波110分成光波120及光波130，而第二镀膜面再将光波130分成光波131及光波132。当然，分光组件611也可仅利用一镀膜面，即可将光波110分成120、131及132三束光波。

接着，配置于分光组件611与光检测组件613之间的光学滤波组件612会先将光波120的一部分波道滤除后再输出，之后由光检测组件613接收且将其转换成一电子信号51。此外，光检测组件614会接收光波131且将其转换成一电子信号52。

同时，分光组件621是将光波132分成能量相同的光波133及光波134。接着，配置于分光组件621与光检测件623及624之间的法布里-珀罗标准具622会分别将光波133及光波134中具一特定波长的光波分离出，之后，再分别由光检测件623及624接收，且分别转换成电子信号53及54。

最后，伺服组件63接收上述电子信号51、52、53及54，并进行一信号处理。然后，伺服组件63利用电子信号51及电子信号52的比例值作为粗调整及确认波长波道的依据，并配合利用电子信号53与电子信号54的差值作为微调整及伺服控制的误差信号。或者，为进一步将输入光能量变化的影响去除，也可利用电子信号51及电子信号52的比例值作为粗调整及确认波长波道的依据，并配合利用电子信号53与电子信号54的差值除以电子信号52所得的比例值作为微调整及伺服控制的误差信号。

需注意的是，本实施例中的分光组件611及621可以是分光镜，也可以为棱镜，例如多边形分光棱镜，而将一光波分为固定两种能量(相等或不相等皆可)的二光波。当然，分光组件611及621也可以是由二光学棱镜所组成的一棱镜组。此外，通过光学滤波组件612的光波波长频谱分布与穿透率之间具有一非零斜率的函数关系，如图7A及7B所示。将光学滤波组件612的实际穿透率与图7A及7B相配合即可作为粗调整及确认特定输入光的波道为何的依据。

<第二实施例>

请参见图3B，依本发明第二实施例的用于一光通信系统中控制一可调谐组件所输出的一光波的波长稳定设备60a包含一粗调整模块61a、一细调整模块62a及一伺服组件63。在此，可调谐组件是指可调谐光源10。

本实施例中，粗调整模块61a包含有一分光组件611a、一光学滤波组件612及二光检测组件613与614，其中除了分光组件611a的外，其它组件均与第一实施例的粗调整模块61中的组件相同。细调整模块62a则包含有一分光组件621a、一法布里-珀罗标准具622、二光检测组件623及624，其中除了分光组件621a的外，其它组件均与第一实施例的细调整模块62中的组件相同。本实施例中，分光组件611a仅利用一镀膜面(未显示)来进行分光动作，而分光组件621a是利用一或两镀膜面(未显示)来进行分光动作。

本实施例的波长稳定控制过程如下所述：

首先，当光波110进入分光组件611a后，分光组件611a的镀膜面(未显示)会将光波110分成光波120及光波130。

接着，配置于分光组件611a与光检测组件613之间的光学滤波组件612会先将光波120的一部分波道滤除后再输出，之后再由光检测组件613接收且将其转换成一电子信号51a。

此时，分光组件621a利用一或两镀膜面(未显示)将光波130分成光波140、150及160。接着，光波140直接为光检测组件614所接收，且将其转换成一电子信号52a。而配置于分光组件621a与光检测件623及624之间的法布里-珀罗标准具622会分别将光波150及光波160中具一特定波长的光波分离出，之后再分别由光检测件623及624接收，且分别转换成电子信号53a及54a。

最后，伺服组件63接收电子信号51a、52a、53a及54a以进行一信号处理。本实施例中，伺服组件63是利用电子信号51a及电子信号52a的比例值作为粗调整及确认波长波道的依据，并配合利用电子信号53a及电子信号54a的差值作为微调整及伺服控制的误差信号。或者，为进一步将输入光能量变化的影响去除，也可利用电子信号51a与电子信号52a的比例值作为粗调整及确认波长的依据，并配合利用电子信号53a与电子信号54a的差值除以电子信号52a所得的比例值作为微调整及伺服控制的误差信号。

需注意的是，本实施例中的分光组件611a及621a可为分光镜或棱镜，例如多边形分光棱镜，而分光组件611a与621a也可以是由二光学棱镜所组成的一棱镜组，用以将光波分为能量相等或不等的光波120、130或140、150及160。此外，通过光学滤波组件612的光波波长频谱分布与穿透率之间具有一非零斜率的函数关系，如图7A及7B所示。将光学滤波组件612的实际穿透率与图7A及7B相配合即可作为粗调整及确认特定输入光的波道为何的依据。

<第三实施例>

请参见图3C，依本发明第三实施例的用于一光通信系统中控制一可调谐组件所输出的一光波的波长稳定设备60b包括一粗调整模块61b、一细调整模块62及一伺服组件63。在此，可调谐组件是指可调谐光源10。

本实施例中，粗调整模块61b包含有一分光组件611a、一光学滤波组件612b及二光检测组件613与614，其中除了分光组件611a、光学滤波组件612b的外，其它组件均与第一实施例的粗调整模块61中的组件相同。细调整模块62则包含有一分光组件621、一法布里-珀罗标准具(Fabry-Perot Etalon)622、二光检测组件623与624，所有组件均与第一实施例的细调整模块62中的组件相同。本实施例中，分光组件611a及621均仅利用一镀膜面(未显示)来进行分光动作。

本实施例的波长稳定控制过程如下所述：

首先，分光组件611a将光波110分成光波120及光波130。光学滤波组件612b则将光波120分成光波121及光波122。光检测件613接收光波121且将其转换成电子信号51b。光检测件614接收光波122且将其转换成电子信号52b。

此时，分光组件621将光波130分成光波170及光波180。接着，配置于分光组件621与光检测件623及624之间的法布里-珀罗标准具622分别将光波170及光波180中具一特定波长的光波分离出。然后，光检测件623接收光波170且将其转换成电子信号53b，而光检测件624接收光波180且将其转换成电子信号54b。

最后，伺服组件63接收上述电子信号51b、52b、53b及54b以进行一信号处理，并利用电子信号51b与电子信号52b作为粗调整及确认波长波道的依据。换言之，利用电子信号51b除以电子信号51b与第二电子信号52b的和，或电子信号51b减去电子信号52b后再除以电子信号51b与电子信号52b的和，并配合利用该电子信号53b与该第四电子信号54b的差值作为微调整及伺服控制的误差信号。或者，为进一步将输入光能量变化的影响去除，也可利用电子信号51b与电子信号52b作为粗调整及确认波长波道的依据，也即电子信号51b除以电子信号51b与电子信号52b的和，或电子信号51b减去电子信号52b后再除以电子信号51b与电子信号52b的和；并配合利用电子信号53b与电子信号54b的差值除以电子信号51b与电子信号52b的和所得的比例值作为微调整及伺服控制的误差信号。

本实施例中，分光组件611a及621是为分光镜、棱镜或棱镜组，例如多边形分光棱镜，用以将光波分为固定两种能量(相等或不相等皆可)的二光波。此外，通过光学滤波组件612b的光波波长频谱分布与穿透率之间具有一非零斜率的函数关系，如图7A及7B所示。将光学滤波组件612b的实际穿透率与图7A及7B相配合即可作为粗调整及确认特定输入光的波道为何的依据。

<第四实施例>

请参见图3D，依本发明第四实施例的用于一光通信系统中控制一可调谐组件所输出的一光波的波长稳定设备60c包括一粗调整模块61c、一细调整模块62及一伺服组件63。在此，可调谐组件是指可调谐光源10。

本实施例中，粗调整模块61c包含有二分光组件611a、615、一光学滤波组件612c及二光检测组件613与614，其中除了分光组件611a、615、光学滤波组件612c的外，其它组件均与第一实施例的粗调整模块61中的组件相同。分光组件611a具有至少一镀膜面(未显示)。细调整模块62则包含有一分光组件621、一法布里-珀罗标准具(Fabry-PerotEtalon)622、二光检测组件623与624，所有组件均与第一实施例的细调整模块62中的组件相同。本实施例中，分光组件611a、615及621均仅利用一镀膜面(未显示)来进行分光动作。

本实施例的波长稳定控制过程如下所述：

首先，分光组件611a将光波110分成光波120及光波130。分光组件615再将光波120分成光波123及124。光学滤波组件612c则将光波123的一部分波道滤除，再由光检测组件613接收且将其转换成电子信号51c。光检测件614接收光波124且将其转换成电子信号52c。

此时，分光组件621将光波130分成光波170及光波180。接着，配置于分光组件621与光检测件623及624之间的法布里-珀罗标准具622分别将光波170及光波180中具一特定波长的光波分离出。然后，光检测件623接收光波170且将其转换成电子信号53c，而光检测件624接收光波180且将其转换成电子信号54c。

最后，伺服组件63接收上述电子信号51c、52c、53c及54c以进行一信号处理，并利用电子信号51c与电子信号52c作为粗调整及确认波长波道的依据。换言之，利用电子信号51c及电子信号52c的比例值作为粗调整及确认波长波道的依据，并配合利用该电子信号53c与该第四电子信号54c的差值作为微调整及伺服控制的误差信号。或者，为进一步将输入光能量变化的影响去除，也可利用电子信号51c与电子信号52c的比例值作为粗调整及确认波长波道的依据，并配合利用电子信号53c与电子信号54c的差值除以电子信号52c所得的比例值作为微调整及伺服控制的误差信号。

本实施例中，分光组件611a、615及621是为分光镜、棱镜或棱镜组，例如多边形分光棱镜，用以将光波分为固定两种能量(相等或不相等皆可)的二光波。此外，通过光学滤波组件612c的光波波长频谱分布与穿透率之间具有一非零斜率的函数关系，如图7A及7B所示。将光学滤波组件612c的实际穿透率与图7A及7B相配合即可作为粗调整及确认特定输入光的波道为何的依据。

<第五实施例>

请参见图4A，依本发明第五实施例所提供的用于一光通信系统中控制一可调谐组件所输出的一光波的波长稳定设备70将由可调谐激光光源10输出至光纤通路20的一部分光波210接收，且通过伺服组件73及控制单元30来调变可调谐光源10。波长稳定设备70包括一粗调整模块71、一细调整模块72及一伺服组件73。

本实施例中，粗调整模块71包含有二分光组件711及712、二光学滤波组件713及714、三光检测组件715、716及717。细调整模块72则包含有一分光组件721、一法布里-珀罗标准具(Fabry-PerotEtalon)722、二光检测组件723及724，所有组件均与第一实施例的细调整模块62中的组件相同。分光组件711、712及721，具有镀膜面(未显示)，分光组件711、712及721均仅利用一镀膜面(未显示)来进行分光动作。

本实施例的波长稳定控制过程如下所述：

首先，分光组件711，利用其镀膜面将光波210分成光波220及光波230。分光组件712，利用其镀膜面将光波220分成光波221及光波222。光学滤波组件713，将光波221分成光波223及光波224。光学滤波组件714将光波223的一部份波道滤除。光检测件715，是用以接收部份波道已滤除的光波223且将其转换成电子信号55。光检测件716，是用以接收光波224且将其转换成电子信号56。此外，光检测件717，是用以接收光波222且将其转换成电子信号57。

此时，分光组件721将光波230分成光波231及光波232。接着，配置于分光组件721与光检测件723及724之间的法布里-珀罗标准具722分别将光波231及光波232中具一特定波长的光波分离出。然后，光检测件723接收光波231且将其转换成电子信号58，而光检测件724接收光波232且将其转换成电子信号59。

最后，伺服组件73接收上述电子信号55、56、57、58及59以进行一信号处理。于本实施例中，伺服组件73是利用电子信号57与电子信号56的比例值及电子信号57与电子信号55的比例值作为粗调整及确认波长波道的依据，并配合利用电子信号58与电子信号59的差值作为微调整及伺服控制的误差信号。或者，为进一步将输入光能量变化的影响去除，也可利用电子信号57及电子信号56的比例值及电子信号57及电子信号55的比例值作为粗调整及确认波长波道的依据，并配合利用电子信号58与电子信号59的差值除以电子信号57所得的比例值，作为微调整及伺服控制的误差信号。

本实施例中，光学滤波组件713、714的波长与穿透率各具有一非零斜率的函数关系，如图8A及8C的曲线A、B所示。此外，分光组件711、712及721可为分光镜、棱镜或棱镜组，例如多边形分光棱镜，用以将光波分为固定两种能量(相等或不相等皆可)的二光波。

就本实施例的粗调整模块71而言，当第一实施例、第二实施例、第三实施例及第四实施例的光学滤波组件612、612b及612c的波长与穿透率的关系函数的斜率值不够大时，也就是单位波长的穿透率变化不够大时，即可利用本实施例来增加穿透率变化，以能提高判别波长的分辨率。换言之，光学滤波组件713可被改为具有较大斜率的波长与穿透率的关系函数的滤波组件，如图8A中的曲线A或8C的曲线A2(即电子信号56除以电子信号57的比例值)所示。同时，利用光学滤波组件714滤出经过光学滤波组件713而分出的光波223，其光学特性如图8A的曲线B或8C的曲线B(电子信号55除以电子信号57的比例值)，使可应用的波长范围不变，但电压值的变化随函数斜率变大而提高，以达到增加判别波长的分辨率的目的。特予说明的是，区块90所述的流程为可重复实施的部分，以能将判别波长的分辨率进一步提高。

本实例中，光学滤波组件714和光检测件715可省略不用，故伺服组件73仅使用电子信号57及电子信号56的比例值作为粗调整及确认波长波道的依据，并配合利用电子信号58与电子信号59的差值除以电子信号57所得的比例值，作为微调整及伺服控制的误差信号。

<第六实施例>

本发明第六实施例所提供的用于一光通信系统中控制一可调谐组件所输出的一光波的波长稳定设备70a如图4B所示。在此，细调整模块72是与第五实施例的相同，而粗调整模块71a内部组件除配置上不同外，所包含的组件也与第五实施例的相同。

本实施例的波长稳定控制过程如下所述：

首先，当光波210进入分光组件711后，分光组件711的镀膜面会将光波210分成光波220及光波230。

接着，分光组件712，用以将光波220分成光波221及光波222。光学滤波组件713a，用以将光波221的一部分波道滤除，得到光波225。光学滤波组件714a将光波225分成光波226及光波227。光检测件715，用以接收光波226且将其转换成电子信号55a。光检测件716，用以接收光波227且将其转换成电子信号56a。光检测件717，用以接收光波222且将其转换成电子信号57a。

此时，分光组件721是将光波230分成能量相同的光波231及光波232。接着，配置于分光组件721与光检测件723及724之间的法布里-珀罗标准具722会分别将光波231及光波232中具一特定波长的光波分离出，之后再分别由光检测件723及724接收，且分别转换成电子信号58a及59a。

最后，伺服组件73接收上述电子信号55a、56a、57a、58a及59a以进行一信号处理。在此，伺服组件73是利用电子信号57a与电子信号56a的比例值或电子信号57a与电子信号55a的比例值作为粗调整及确认波长波道的依据，并配合利用电子信号58a与电子信号59a的差值作为微调整及伺服控制的误差信号。或者，为进一步将输入光能量变化的影响去除，也可利用电子信号57a及电子信号56a的比例值或电子信号57a及电子信号55a的比例值作为粗调整及确认波长波道的依据，并配合利用电子信号58a与电子信号59a的差值除以电子信号57a所得的比例值，作为微调整及伺服控制的误差信号

本实施例中，光学滤波组件713a的波长与穿透率的关系函数可如图8B或8D中的曲线A，光学滤波组件714a的波长与穿透率的关系函数也可如图8B或8D中的曲线B。因此，电子信号56a除以电子信号57a即如图8B或8D中的曲线B2，电子信号55a除以电子信号57a即如图8B或8D中的曲线B，就可同时利用电子信号55a、56a和57a作为粗调整及确认波长波道的依据。

<第七实施例>

请参见图5，本发明第七实施例的用于一光通信系统中控制一可调谐组件所输出的一光波的波长稳定设备80包括一粗调整模块81、一细调整模块82及一伺服组件83。在此，可调谐组件是指可调谐光源10。如图5所示，可调谐光源10所输出至光纤通路20的光波会有一部分310由波长稳定设备80接收，通过波长稳定设备80及控制单元30对于光波310的伺服控制来调变光源10。

本实施例中，粗调整模块81包含有二分光组件811、812、三光学滤波组件813、814、815及四光检测组件816、817、818、819。分光组件811、812具有镀膜面(未显示)。细调整模块82包含有一分光组件821、一法布里-珀罗标准具(Fabry-Perot Etalon)822、二光检测组件823及824，其组件配置如第一实施例中所述，于此不再多加赘述。

本实施例的波长稳定控制过程如下所述：

首先，当光波310进入分光组件811后，分光组件811的镀膜面会将光波310分成光波320及光波330。

接着，分光组件812，用以将光波320分成光波321及光波322。光学滤波组件813，用以将光波321分成光波323及光波324。光学滤波组件814，用以将光波323的一部分波道滤除。光学滤波组件815，用以将一部分波道滤除的光波323分成光波325及光波326。光检测件819，用以接收光波322且将其转换成电子信号540。光检测件818，用以接收光波324且将其转换成电子信号530。光检测件817，用以接收光波326且将其转换成电子信号520。光检测件816，用以接收光波325且将其转换成电子信号510。

此时，分光组件821是将光波330分成能量相同的光波331及光波332。接着，配置于分光组件821与光检测件823及824之间的法布里-珀罗标准具822会分别将光波331及光波332中具一特定波长的光波分离出，之后再分别由光检测件823及824接收，且分别转换成电子信号550及560。

最后，伺服组件83接收电子信号550、560、540、530、520、510以进行一信号处理。伺服组件83是利用电子信号540与电子信号530的比例值、电子信号540与电子信号520的比例值、或电子信号540与电子信号510的比例值作为粗调整及确认波长波道的依据，并配合利用电子信号550与电子信号560的差值作为微调整及伺服控制的误差信号。

本实施例中，光学滤波组件813、814及815的波长与穿透率各具有一非零斜率的函数关系，如图9A中的曲线A、曲线B和曲线C。

为将判别波长的分辨率进一步提高，即可同时利用电子信号510、520、530及540作为粗调整及确认波长波道的依据，即电子号530除以电子信号540如图9A中的曲线A所示，电子信号520除以电子信号540如图9A中的曲线B2所示，电子信号510除以电子信号540如图9A中的曲线C所示，使可应用的波长范围不变，但电压值的变化随函数斜率变大而进一步提高，以达到增加判别波长的分辨率的目的。此外，区块91所述的流程为可重复实施的部分，以能将判别波长的分辨率进一步地提高。

<第八实施例>

本发明第八实施例所提供的用于一光通信系统中控制一可调谐组件所输出的一光波的波长稳定设备80a如图6所示。在此，细调整模块82所包含的组件与第六实施例的相同，而粗调整模块81a包含二分光组件811及812、四光学滤波组件813a、814a、815a及820、四光检测组件816、817、818及819。此中，除光学滤波组件813a、814a及820的用途不同于第七实施例的外，其它组件均与第七实施例同。

本实施例的波长稳定控制过程如下所述：

首先，当光波310进入分光组件811后，分光组件811的镀膜面会将光波310分成光波320及光波330。

接着，分光组件812，用以将光波320分成光波321及光波322。光学滤波组件813a，用以将光波321的一部分波道滤除，得到光波323a。光学滤波组件814a，用以将光波323a分成光波324a及光波325a。光学滤波组件815a，用以将光波324a分成光波326a及光波327。光学滤波组件820，用以将光波326a的一部分波道滤除，得到光波328。光检测件819，用以接收光波322且将其转换成电子信号540a。光检测件818，用以接收光波325a且将其转换成电子信号530a。光检测件817，用以接收光波327且将其转换成电子信号520a。光检测件816，用以接收光波328且将其转换成电子信号510a。

此时，分光组件821是将光波330分成能量相同的光波331及光波332。接着，配置于分光组件821与光检测件823及824之间的法布里-珀罗标准具822会分别将光波331及光波332中具一特定波长的光波分离出，之后再分别由光检测件823及824接收，且分别转换成电子信号550a及560a。

最后，伺服组件83接收电子信号550a、560a、540a、530a、520a、510a以进行一信号处理。伺服组件83是利用电子信号540a与电子信号530a的比例值、电子信号540a与电子信号520a的比例值、或电子信号540a与电子信号510a的比例值作为粗调整及确认波长波道的依据，并配合利用电子信号550a与电子信号560a的差值作为微调整及伺服控制的误差信号。

本实施例中，光学滤波组件813a、814a、815a及820的波长与穿透率的关系函数分别如图9B中的曲线A、B、C及D所示。因此，电子信号530a除以电子信号540a如图9B中的曲线B2，电子信号520a除以电子信号540a如图9B中的曲线C2，电子信号510a除以电子信号540a如图9B中的曲线D2，就可同时利用电子信号540a、530a、520a和510a作为粗调整及确认波长波道的依据，并配合利用电子信号550a与电子信号560a的差值作为微调整及伺服控制的误差信号。同样地，区块92所述的流程为可重复实施的部分，以能将判别波长的分辨率进一步地提高。

需注意的是，在上述各个实施例中，光学滤波组件的波长与穿透率具有一非零斜率的函数关系，其可以是正斜率或负斜率的滤光片、高通截止滤光片(High Pass Filter)或是低通截止滤光片(Low PassFilter)，主要是依实际上的应用需求来决定。此外，只要滤出特定波长的目的能够达到，任何类型的光学滤波组件均可被应用。

此外，在上述各个实施例中，配置一棱镜作为分光组件于细调整模块中对于制造所发生配置错位误差有减少的功能。也即，若组装后因热膨胀或其它因素造成棱镜旋转，如图10所示，当棱镜旋转角度为1度时，两出射光的夹角偏差角度约为-0.012度，故可将其误差减少约80倍。此外，本发明所使用的棱镜的外观的上视图如图11A至图11I所示，于上述各实施例中，可配置上述棱镜、绕射组件或棱镜组作为分光组件。

还有，在上述各个实施例中，配置光学滤波组件的目的在于将光波的部份波道滤除，以利用穿透率-波长的函数关系作为粗调整及确认波道波长的依据。

同时，在上述各个实施例中，配置具有一倾斜角的法布里-珀罗标准具的目的在于，令不同入射光波的折射角相异，进而产生光程差，而导致穿透率的差异，并以其应答电压值的差值ΔV作为伺服控制的误差信号以准确地在正确波道上输出特定波长光波，之后，再将上述应答电压值的差值ΔV除以入射法布里-珀罗标准具的光波应答电压值V_f可进一步将输入光能量变化的影响去除，如图12所示。

综上所述，本发明已利用实际例子及通过各个实施例来详加描述。然而，本领域技术人员当了解的是，本发明的各个实施例在此仅为例示性而非为限制性，也就是说，在不脱离本发明实质精神及范围之内，上述所述及的各项组件或各个方法步骤的变化例及修正例均为本发明所涵盖。因此，本发明是由后附的权利要求书所加以界定。

Claims (24)

1.一种波长稳定设备，用于一可调光学波长模块中控制一可调谐组件所输出的一光波，其特征在于：该波长稳定设备包含：

一粗调整模块，包含：

一第一分光组件，接收该光波且将其分成多个光波；

一第一光学滤波组件，接收至少一该等光波且将其一部分波道滤除；

二光检测组件，分别将所接收的光波转换成一第一电子信号及一第二电子信号；及

一细调整模块，包含：

一分光组件，将所接收的光波分成多个光波；

一法布里-珀罗标准具，分别将该等光波中具一特定波长的光波分离出；及

二光检测组件，分别接收该等具特定波长的光波，且将其转换成一第三电子信号及一第四电子信号；及

一伺服组件，其接收该第一、第二、第三及第四电子信号以进行一信号处理；

其中，该伺服组件利用该粗调整模块的该第一及第二电子信号作为粗调整及确认波长波道的依据，并配合利用该细调整模块的该第三及第四电子信号作为微调整及伺服控制的误差信号。

2.如权利要求1所述的波长稳定设备，其特征在于：该第一光学滤波组件的波长与穿透率之间具有一非零斜率的函数关系。

3.如权利要求1所述的波长稳定设备，其特征在于：该细调整模块的该分光组件均是一多边形分光棱镜。

4.如权利要求1所述的波长稳定设备，其特征在于：该第一光学滤波组件是一高通截止滤光片。

5.如权利要求1所述的波长稳定设备，其特征在于：该第一光学滤波组件是置于该第一分光组件及该粗调整模块的该等光检测组件其中的一之间。

6.如权利要求1所述的波长稳定设备，其特征在于：该第一光学滤波组件是置于该第一分光组件及该粗调整模块的该等光检测组件之间。

7.如权利要求1所述的波长稳定设备，其特征在于：该粗调整模块更包含一第二分光组件，置于该第一分光组件及该第一光学滤波组件之间。

8.如权利要求7所述的波长稳定设备，其特征在于：该粗调整模块更包含一第二光学滤波组件，置于该第一光学滤波组件及该粗调整模块的该等光检测组件其中的一之间；及一第一光检测组件，直接接收来自该第二分光组件的光波。

9.如权利要求7所述的波长稳定设备，其特征在于：该粗调整模块更包含一第二光学滤波组件，置于该第一光学滤波组件及该粗调整模块的该等光检测组件之间；及一第一光检测组件，直接接收来自该第二分光组件的光波。

10.如权利要求8所述的波长稳定设备，其特征在于：该第二光学滤波组件的波长与穿透率之间具有一非零斜率函数关系。

11.如权利要求9所述的波长稳定设备，其特征在于：该第二光学滤波组件的波长与穿透率之间具有一非零斜率函数关系。

12.如权利要求8所述的波长稳定设备，其特征在于：该粗调整模块更包含一第三光学滤波组件，置于该第二光学滤波组件及该粗调整模块的该等光检测组件之间；及一第二光检测组件，直接接收来自该第一光学滤波组件的光波。

13.如权利要求9所述的波长稳定设备，其特征在于：该粗调整模块更包含一第三光学滤波组件，置于该第二光学滤波组件及该粗调整模块的该等光检测组件其中的一之间；一第四光学滤波组件，置于该第二光学滤波组件及该第一光学滤波组件之间；及一第二光检测组件，直接接收来自该第四光学滤波组件的光波。

14.如权利要求12所述的波长稳定设备，其特征在于：该第三光学滤波组件的波长与穿透率之间具有一非零斜率函数关系。

15.如权利要求13所述的波长稳定设备，其特征在于：该第三光学滤波组件及该第四光学滤波组件的波长与穿透率之间具有一非零斜率函数关系。

16.一种波长稳定控制方法，用于一可调光学波长模块中控制一可调谐组件所输出的一光波，其特征在于：该波长稳定控制方法包含下列步骤：

一光波输入步骤，将该光波输入一粗调整模块以及一细调整模块；

一光波转换步骤，分别将由该粗调整模块以及由该细调整模块输出的光波转换成电子信号；以及

一信号处理步骤，对该等电子信号进行一信号处理；

其中，利用由该粗调整模块转换而成的电子信号作为粗调整及确认波长波道的依据，并配合利用由该细调整模块转换而成的电子信号作为微调整及伺服控制的误差信号。

17.如权利要求16所述的波长稳定控制方法，其特征在于：该光波输入步骤，包含：

将该光波分成一第一光波及一第二光波；

将该第二光波分成一第三光波及一第四光波；

将该第四光波分成一第五光波及一第六光波；

将该第一光波的一部分波道滤除；

将该第五光波中具一特定波长的光波分离出；及

将该第六光波中具一特定波长的光波分离出；且

该光波转换步骤，包含：

分别将该滤除一部分波道的第一光波、该第三光波、该具一特定波长的第五光波以及该具一特定波长的第六光波转换成一第一电子信号、一第二电子信号、一第三电子信号及一第四电子信号；且

该信号处理步骤是利用该第一电子信号及该第二电子信号的比例值作为粗调整及确认波长波道的依据，并配合利用该第三电子信号及该第四电子信号的差值或该第三电子信号及该第四电子信号的差除以该第二电子信号的比例值作为微调整及伺服控制的误差信号。

18.如权利要求16所述的波长稳定控制方法，其特征在于：该光波输入步骤，包含：

将该光波分成一第一光波及一第二光波；

将该第二光波分成一第三光波、一第四光波及一第五光波；

将该第一光波的一部分波道滤除；

将该第四光波中具一特定波长的光波分离出；及

将该第五光波中具一特定波长的光波分离出；

该光波转换步骤，包含：

分别将该滤除一部分波道的第一光波、该第三光波、该具一特定波长的第四光波以及该具一特定波长的第五光波转换成一第一电子信号、一第二电子信号、一第三电子信号及一第四电子信号；且

该信号处理步骤是利用该第一电子信号及该第二电子信号的比例值作为粗调整及确认波长波道的依据，并配合利用该第三电子信号及该第四电子信号的差值或该第三电子信号及该第四电子信号的差除以该第二电子信号的比例值作为微调整及伺服控制的误差信号。

19.如权利要求16所述的波长稳定控制方法，其特征在于：该光波输入步骤，包含：

将该光波分成一第一光波及一第二光波；

将该第一光波分成一第三光波及一第四光波；

将该第二光波分成一第五光波及一第六光波；

将该第五光波中具一特定波长的光波分离出；及

将该第六光波中具一特定波长的光波分离出；

该光波转换步骤，包含：

分别将该第三光波、第四光波、该具一特定波长的第五光波以及该具一特定波长的第六光波分别转换成一第一电子信号、一第二电子信号、一第三电子信号及一第四电子信号；且

该信号处理步骤是利用该第一电子信号与第一电子信号及该第二电子信号的和的比例值或该第一电子信号及该第二电子信号的差与第一电子信号及该第二电子信号的和的比例值作为粗调整及确认波长波道的依据，并配合利用该第三电子信号与该第四电子信号的差值或该第三电子信号与该第四电子信号的差除以该第一电子信号及该第二电子信号的和的比例值作为微调整及伺服控制的误差信号。

20.如权利要求16所述的波长稳定控制方法，其特征在于：该光波输入步骤，包含：

将该光波分成一第一光波及一第二光波；

将该第一光波分成一第三光波及一第四光波；

将该第三光波的一部分波道滤除；

将该第二光波分成一第五光波及一第六光波；

将该第五光波中具一特定波长的光波分离出；及

将该第六光波中具一特定波长的光波分离出；

该光波转换步骤，包含：

分别将该一部分波道滤除的第三光波、第四光波、该具一特定波长的第五光波以及该具一特定波长的第六光波分别转换成一第一电子信号、一第二电子信号、一第三电子信号及一第四电子信号；且

该信号处理步骤是利用该第一电子信号与第一电子信号及该第二电子信号的和的比例值或该第一电子信号及该第二电子信号的差与第一电子信号及该第二电子信号的和的比例值作为粗调整及确认波长波道的依据，并配合利用该第三电子信号与该第四电子信号的差值或该第三电子信号与该第四电子信号的差除以该第一电子信号及该第二电子信号的和的比例值作为微调整及伺服控制的误差信号。

21.如权利要求16所述的波长稳定控制方法，其特征在于：该光波输入步骤，包含：

将该光波分成一第一光波及一第二光波；

将该第一光波分成一第三光波及一第四光波；

将该第二光波分成一第五光波及一第六光波；

将该第五光波中具一特定波长的光波分离出；

将该第六光波中具一特定波长的光波分离出；

将该第三光波分成一第七光波及一第八光波；及

将该第七光波的一部分波道滤除；

该光波转换步骤，包含：

分别将该一部分波道滤除的第七光波、该第八光波、该第四光波、该具一特定波长的第五光波、该具一特定波长的第六光波转换成一第一电子信号、一第二电子信号、一第三电子信号、一第四电子信号及一第五电子信号；且

该信号处理步骤是利用该第三电子信号与该第二电子信号的比例值或该第三电子信号与该第一电子信号的比例值作为粗调整及确认波长波道的依据，并配合利用该第四电子信号与该第五电子信号的差值或该第四电子信号与该第五电子信号的差值除以该第三电子信号的比例值作为微调整及伺服控制的误差信号。

22.如权利要求16所述的波长稳定控制方法，其特征在于：该光波输入步骤，包含：

将该光波分成一第一光波及一第二光波；

将该第一光波分成一第三光波及一第四光波；

将该第二光波分成一第五光波及一第六光波；

将该第五光波中具一特定波长的光波分离出；

将该第六光波中具一特定波长的光波分离出；

将该第三光波的一部分波道滤除；

将该一部份波道滤除的第三光波分成一第七光波及一第八光波；及

该光波转换步骤，包含：

分别将该第七光波、该第八光波、该第四光波、该具一特定波长的第五光波及该具一特定波长的第六光波转换成一第一电子信号、一第二电子信号、一第三电子信号、一第四电子信号及一第五电子信号；且

该信号处理步骤是利用该第三电子信号与该第二电子信号的比例值或该第三电子信号与该第一电子信号的比例值作为粗调整及确认波长波道的依据，并配合利用该第四电子信号与该第五电子信号的差值或该第四电子信号与该第五电子信号的差值除以该第三电子信号的比例值作为微调整及伺服控制的误差信号。

23.如权利要求16所述的波长稳定控制方法，其特征在于：该光波输入步骤，包含：

将该光波分成一第一光波及一第二光波；

将该第一光波分成一第三光波及一第四光波；

将该第二光波分成一第五光波及一第六光波；

将该第三光波分成一第七光波及一第八光波；

将该第五光波中具一特定波长的光波分离出；

将该第六光波中具一特定波长的光波分离出；

将该第七光波的一部分波道滤除；

将该一部分波道滤除的第七光波分成一第九光波及一第十光波；该光波转换步骤，包含：

分别将该第九光波、该第十光波、该第八光波、该第四光波、该具一特定波长的第五光波、该具一特定波长的第六光波转换成一第一电子信号、一第二电子信号、一第三电子信号、一第四电子信号、一第五电子信号及一第六电子信号；且

该信号处理步骤是利用该第四电子信号与该第三电子信号的比例值、该第四电子信号与该第二电子信号的比例值、或该第四电子信号与该第一电子信号的比例值作为粗调整及确认波长波道的依据，并配合利用该第五电子信号与该第六电子信号的差值作为微调整及伺服控制的误差信号。

24.如权利要求16所述的波长稳定控制方法，其特征在于：该光波输入步骤，包含：

将该光波分成一第一光波及一第二光波；

将该第一光波分成一第三光波及一第四光波；

将该第二光波分成一第五光波及一第六光波；

将该第三光波的一部分波道滤除；

将该第五光波中具一特定波长的光波分离出；

将该第六光波中具一特定波长的光波分离出；

将该一部分波道滤除的第三光波分成一第七光波及一第八光波；

将该第七光波的一部分波道滤除；

将该一部分波道滤除的第七光波分成一第九光波及一第十光波；

将该第九光波的一部分波道滤除；

该光波转换步骤，包含：

分别将该一部分波道滤除的第九光波、该第十光波、该第八光波、该第四光波、该具一特定波长的第五光波、该具一特定波长的第六光波转换成一第一电子信号、一第二电子信号、一第三电子信号、一第四电子信号、一第五电子信号及一第六电子信号；且

该信号处理步骤是利用该第四电子信号与该第三电子信号的比例值、该第四电子信号与该第二电子信号的比例值、或该第四电子信号与该第二电子信号的比例值作为粗调整及确认波长波道的依据，并配合利用该第五电子信号与该第六电子信号的差值作为微调整及伺服控制的误差信号。

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