TW580590B - Optical signal interleaver with adjustable offset optical crystal - Google Patents

Description

玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係爲一種光信號通信之被動元件，尤指一種具 可調式補償晶體之光波長間隔器。 【先前技術】 DWDM (Dense wavelength division multiplexing)技術係 將多數載有不同訊號的光波長，僅透過單一光纖傳遞’藉 此提昇光信號的傳輸容量，其中不同波長的合成與分離 (Mux/Demux)及加取(Add/Drop)，大多使用光學薄膜爐片加 以完成。但是當光學薄膜濾片傳輸訊號的通道-通道間距 (Channel spacing)密集至100G(0.8nm)後則不易降低，此時可 直接串接光波長間隔器元件，降低傳輸系統中通道-通道 間距至50G(0.4nm)甚至更小，故不失爲一增加總傳輸容量 的可行方式，其最大特色在於不變動既有光學薄膜瀘片網 路架構之前提下，通道數目即可倍增而使總傳輸容量得以 提高。 晶體式光波長間隔器(Optical signal interleaver)的主要 架構包含有：光偏振位移器（Optical polarization beam displacer)、光波長交錯機構與光偏振分離/合倂器(Optical polarization beam splitter/combiner)。 請參閱第五圖所示，爲一習用單級式光波長交錯機構 (5 0 )示意圖，主要包含有兩雙折射波片（Birefnngent element )( 5 1 )( 5 2 )以及一檢偏鏡（Analyzer) 580590 (5 3 )，其中第二雙折射波片（5 2 )係作爲一 ITU(International Telecommunication Union)波長調整片並提 供溫度穩定之用。根據兩雙折射波片（5 1 )( 5 2 )之 材料溫度膨脹係數（Thermal expansion coefficient)與溫度 光學係數（Thermal optical coefficient)，可分別決定兩雙 折射波片（5 1 ) ( 5 2 )之長度分別爲LW1與LW2，藉 此取得良好之分波效應與操作溫度範圍內保持穩定，該單 級式光波長交錯機構（5 0 )之穿透光譜圖請參閱第六圖 所示。 請參閱第七圖所示，係爲一習用雙級式光波長交錯機 構（6 0 )，主要由複數個雙折射波片（6 1 )〜（6 4 )與一檢偏鏡（6 5 )組成，其中第四雙折射波片（6 4)即作爲溫度補償之用，該雙級式光波長交錯機構（6 0 )之穿透光譜係如第八圖所示，相較於單級式光波長交 錯機構（5 0 )，其通帶寬度(Passband width)較爲增加且 更加平坦化(Flattened)(如箭號A所示）。 前述光波長交錯機構（5 0 )( 6 0 )的功能在於 ITU波長的取得與波長間距(Channel spacing)之控制，同時 提供波長相對於溫度改變時的穩定度控制，以降低穿透中 心波長値對於溫度改變所產生的飄移問題。由於晶體式光 波長間隔器原理，係利用相位干涉原理達成波長交錯分 離，對於補償晶體（即前述雙折射波片5 2、6 4)的長 度精準度要求也就非常的高（長度誤差最好在±〇.5um以 內）。但以現今技術而言，僅能夠保障晶體長度之誤差値最 小爲±3um，實無法滿足許多光學要求。 7 580590 請比較第九圖與第十A〜十C圖，第九圖所示是一理 想晶體長度之分光圖，而第十A〜十C圖則是當晶體長度 之誤差値爲lum、2um、3um時之模擬分光圖，由圖中可 明顯得知當晶體長度誤差値爲3um時，其光學特性已無法 達到光波長間隔器所須的目標需求。 【發明內容】 有鑑於前述習用晶體式光波長間隔器之晶體長度難以 掌控的缺點，本發明之主要目的係提供一種具可調式補償 晶體之光波長間隔器，允許光學鏡片具有長度誤差之下， 利用該補償晶體之光學特性造成波長相關相位延遲，使該 光波長間隔器仍可獲得最佳之穩定穿透頻譜。 爲達成前述目的，該具可調式補償晶體之光波長間隔 益係具有： 一矩形本體，該本體係形成有一容置溝槽； 複數光學鏡片，係設置於前述容置溝槽內部而形成光 信號之行進路徑； 一調整機構，係設於前述光信號行進路徑之中’該調 整機構上係設有一補償晶體，藉由調整該補償晶體'與其它 光學鏡片之相對位置，令輸入之光信號可獲得最佳波長分 光效果。 前述調整機構係可自本體之一側(即垂直光路方向）穿 入而位於溝槽中，該調整機構係可加以轉動而直接控制前 述補償晶體之置放角度。 580590 另一調整機構亦可自本體底部穿入而位於溝槽中，而 藉由垂直昇降該調整機構可調整一楔形補償晶體之擺設高 度。 前述矩形本體兩端係各延伸出一方形套管，可供與光 纖準直器連接。 【實施方式】 請參閱第一圖所示，爲本發明光波長間隔器之第一實 施例，該光波長間隔器係由一矩形本體（1 1 )做爲主體 封裝機構，於本體（1 1 )頂面係向下形成一供置放光學 晶體（圖中未示）之長條溝槽（1 2 )，溝槽（1 2 )內 部係設有一長形隔板（1 3 )，又本體（1 1 )兩端係各 延伸出一中空方形套管（1 4)，各方形套管（1 4)可 供與一光纖準直器（collimator，圖中未示）套接。 於本體（1 1 ) 一側板上係形成有一圓形開孔（1 5 )而連通前述溝槽（1 2 )，以供一調整機構（2 0 ) 插設進入溝槽（1 2 )內部，而前述隔板（1 3 )對應於 開孔（1 5 )處亦形成一弧形缺口（ 1 6 )，當前述調整 機構（2 0 )進入溝槽（1 2 )時即可同時跨置於開孔 (1 5 )及缺口（ 1 6 )兩者之孔緣上。又於形成開孔 (1 5 )之同一側邊上係形成一中空通道（1 7 )，其一 端係與前述開孔（1 5 )貫通，另端係開設於本體（1 1)之一端面上。 該調整機構（2 0 )上係可置放一長度約數公釐(mm) 之補償晶體（3 0)(如第二圖所示），其中前述調整機 9 構（2 Ο )係由一圓柱體的一端面沿其軸線方向，採半剖 方式而切削出一對應補償晶體（3 0 )長度的置放平台 (2 1 )，且仍保留一段適當長度的圓柱體而作爲抵止段 (2 2 )，該抵止段（2 2 )之外端面則形成一道淺凹痕 (2 3 )，當調整機構（2 0 )進入溝槽（1 2 )內部 時，藉由該道凹痕（2 3 )可直接旋轉調整機構（2 0 )，進而決定補償晶體（3 0 )的置放角度以微調其有 效光程。故當光束信號進入補償晶體（3 0 )後，因補償 晶體C3 0 )之有效光程已改變，信號行經晶體內部的路 徑長度經調整，將可提供最佳的光程差補償匹配， 當補償晶體（3 0 )其角度調整完成後，將可借助一 設於前述中空通道（1 7 )內部的定位機構（4 0 )(請 參閱第一圖所示）直接抵觸前述抵止段（2 2 )，以固定 住該抵止段（2 2 )使其不再旋動而確保補償晶體（3 0 )之設置角度不致偏移，復對該定位機構（4 0 )及調 整機構（2 0 )兩者點膠固定，前述定位機構（4 0 )係 由有一頂棒（4 1 )、一彈簧（4 2 )以及一螺管（4 3 )所組成。 請參考第三圖所示，爲本發明之另一實施例，相較於 前述第一實施例其不同之處在於該調整機構（2 0 ’）係 自形成於本體（1 1 )底部之開孔（1 5，）穿設進入溝 槽（1 2 )中，且該調整機構（2 0 ’）係由一圓柱體之 一端面向下切削出一 U形平台（2 1 ’）所形成，於該U 形平台（2 0’）上係設置一楔形補償晶體（3 0，）。因 580590 在此實施例中爲配合該楔形補償晶體（3 0 ’）之光學特 性，係令前述調整機構（2 0 ’）採相對於本體（1 0 ) 作垂直方向的高度調整，以獲得最佳的波長分波效果，而 光束信號係自該楔形補償晶體（3 0’）之垂直平面進入 而由其斜面射出（光束信號之行進方向係如圖中A-A’ 方向所示），因此當調整該楔形補償晶體（3 0’）的垂 直方向時，光束信號行經晶體內部路徑長度亦會改變’此 實施例即藉由改變楔形補償晶體（3 0 ’）的有效光程， 達到分光交錯機構的光程差補償匹配目的。 無論前述實施例何者，前述的調整機構（2 0 )( 2 0’）及補償晶體（ 3 0 ) ( 3 0’）的數量係可依據實際 需求增設，並非僅侷限於單組補償。 請參閱第四A及四B圖所示，其中圖式四A係爲一雙 級式光波長交錯機構所量測出的穿透光譜圖，其中的補償 晶體係尙未調整其設置角度，而第四B圖中所示即顯示出 該補償晶體經適當旋轉一角度後，再次測量出其穿透光譜 圖，兩者比較後係可明顯看出其效能確已大幅提昇。 綜上所述，本發明係僅須於現有之光波長間隔器的架 構下增設一調整機構，據此改變補償晶體之角度或是其垂 直位徑，進而決定光束信號於此補償晶體之有效光程路徑 長度而達到分光要求，其相較於習用準確要求補償晶體長 度的作法，已大幅改善實施的可行度且仍能獲得最佳的分 光要求，係符合發明專利之申請要件，爰依法具文提出申 請。 11 580590 【圖式簡單說明】 (一）圖式部份： 第一圖：係本發明一實施例之分解圖。 第二圖：係第一圖之局部外觀圖。 第三圖：係本發明另一實施例之分解圖。 第四A圖：係一雙級式光波長間隔器之補償晶體未調整角 度前之穿透光譜。 第四B圖：係一雙級式光波長間隔器之補償晶體調整角度 後之穿透光譜。 第五圖：係一習用單級式光波長交錯機構示意圖。 第六圖：係第五圖所示單級式光波長交錯機構之穿透光譜 圖。 第七圖：係一習用雙級式光波長交錯機構示意圖。 第八圖：係第七圖所示雙級式光波長交錯機構之穿透光譜 圖。 第九圖：係一理想補償晶體之穿透光譜圖。 第十A〜十C圖：係補償晶體長度之誤差値爲lum、 2um、3um時之模擬分光圖。 (1 2 )溝槽 (14)方形套管 (1 6 ).缺口 (二）元件代表符號： (1 1 )矩形本體 (1 3 )隔板 (1 5 )開孔 (1 7 )中空通道 （2 0 )調整機構 12 580590 (21 (2 2 (30 (40 (42 (50 (60 (51 (53 )平台 （2 1 ’）U形平台 )抵止段 （2 3 )凹痕 )補償晶體 （3 0’）楔形補償晶體 )定位機構 （4 1 )頂棒 )彈簧 （4 3 )螺管 )單級式光波長交錯機構 )雙級式光波長交錯機構 )(52) (61)〜（64)雙折射波片 )(6 5 )檢偏鏡

Claims (1)

1. 580590 拾、申請專利範圍 1 · 一*種具可調式補償晶體之光波長間隔益’係包含 有： 一本體，其內部係具有複數分光用之光學晶體以構成 光束信號之行進路徑； 一調整機構，係設於前述光信號行進路徑之中，其中 該調整機構上係設有一補償晶體’藉由調整該補償晶體與 其它光學晶體之相對位置，令輸入之光束信號可獲得最佳 波長分光效果。 2·如申請專利範圍第1項所述具可調式補償晶體之 光波長間隔器，前述本體係形成有一與光信號行進路徑平 行之溝槽，供置放前述光學晶體。 3·如申請專利範圍第2項所述具可調式補償晶體之 光波長間隔器，該本體之一側板上係形成有一開孔，可供 前述調整機構自該開孔處穿入，又該調整機構係可加以轉 動而控制前述補償晶體之置放角度。 4·如申請專利範圍第3項所述具可調式補償晶體之 光波長間隔器，該調整機構係由一圓柱體的一端面沿其軸 線方向，採半剖方式而切削出一供補償晶體置放的平台， 且保留一段適當長度的圓柱體以作爲抵止段，該抵止段之 外端面則形成一道凹痕。 5·如申請專利範圍第4項所述具可調式補償晶體之 光波長間隔器，該本體形成有開孔的側邊上係形成一中空 通道，該中空通道的一端與開孔連通，另端係開設於本體 14 580590 之一端面。 6·如申請專利範圍第5項所述具可調式補償晶體之 光波長間隔器，該中空通道內部係設有一定位機構，以抵 靠於前述抵止段。 7·如申請專利範圍第6項所述具可調式補償晶體之 光波長間隔器，該定位機構係由一頂棒、一彈簧及一螺管 組成。 8·如申請專利範圍第2項所述具可調式補償晶體之 光波長間隔器，於溝槽內部係設有一隔板，該隔板於對應 開孔處係形成一弧形缺口。 9·如申請專利範圍第1項所述具可調式補償晶體之 光波長間隔器，該本體之底部係形成有一開孔，可供前述 調整機構自該開孔處穿入而進入該溝槽中，又該調整機構 係可垂直升降而控制前述補償晶體之置放高度。 1〇·如申請專利範圍第9項所述具可調式補償晶體 之光波長間隔器，該調整機構係由一圓柱體之一端面向下 切削出一U形平台所形成，於該U形平台上係設置前述補 償晶體，其中該補償晶體爲形成有一斜面之楔形補償晶 體。 11·如申請專利範圍第7或10項所述具可調式補 償晶體之光波長間隔器，該本體兩端面係延伸出供連接光 纖準直器之中空套管。 15