专利名称：一种f-p标准具型的波带开关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光纤通讯领域，尤其涉及一种利用F—P标准具型的技术实现一路通道的 光信号在两个输出端口可切换输出，而另外一路通道的光信号输出则不受影响的交叉波分复 用器件。
技术背景交叉波分复用器(Interleaver)作为一种密集波分复用(DWDM)系统的核心器件，其基 本功能为把从输入端输入的信道间隔为f的光信号分成信道间隔为2f的奇偶两路通道的光 信号，并经过两个输出端口输出。目前，在用于实际通讯网络的过程中，人们提出了波带开 关的概念该器件不仅能实现上述的波长交叉复用功能，同时可以通过某种方式切换，选择 在一个端口词时输出奇偶通道信号，如两奇偶两路通道的光信号同时选择在奇通道端口输出。在切换过程中，原端口输出通道信号(如奇通道)始终在该端口输出，不受该切换的影响， 而另外一个端口输出的通道信号(如偶通道)则合入该输出通道(如奇通道)输出。目前存在着几种工作方式不同的交叉波分复用器，其中利用F-P标准具的滤波特性，实 现波分复用器功能的技术，早已被人采用并为人所熟知。F-P标准具相当于一种梳状滤波器，其传输曲线如图l所示，x方向为透射频率v， y方向为标准具透过率，其滤波特性可由以下公式表述F-P标准具的自由光谱范围(FSR):
<formula>formula see original document page 3</formula> 公式(1)传输曲线: <formula>formula see original document page 3</formula> 公式(2)其中<formula>formula see original document page 3</formula>这里c为真空中光速；n为针对所计算中心波长的腔内介质折射率e为光线在腔内传 输时与F-P标准具反射面法线的夹角；d为F-P标准具的物理腔长，即F-P标准具两反射面 的物理间距u为所计算光的传输频率n"为所计算频率光所对应的介质折射率P为F-P 标准具反射面的反射率。Jay Raman (译音杰伊拉曼)等人于1998年和2000年提出的美国专利《WDM multiplexer-demultiplexer using fabry-perot filter (使用法布里一玻罗滤波器的WDM复用/解复 用器件)》(美国专利号5835517、 6122417)以及Jean-Marc Halbout (译音吉恩一马克黑 尔勃特)等人于1992年提出的美国专利《Optical wavelength demultiplexing filter for passing a selected one of aplurality of optical wavelengths(在多个波长中选择透过--个波长的光学波长解 复用过滤器)》(美国专利号5408319)等，此类专利均提出了利用F-P标准具实现波分复用 技术的功能，并提出了通过调节F-P腔的实际或等效腔长的方法，调节滤波波长。但是此类 器件都不能实现上述波带开关的功能。 发明内容本实用新型的目的在于提供一种基于F-P标准具的滤波特性的波带开关。 为实现上述目的，本实用新型包括一交叉波分复用器，该交叉波分复用器中设有F-P标 准具，其自由光谱范围为波长交叉复用的奇、偶信道间隔的2倍，另有一能对F-P标准具的 两反射面的光学间距进行微调的标准具腔长微调装置；或者是另有一能旋转F-P标准具的标 准具角度调节装置。本实用新型通过采用上述的技术方案，通过标准具腔长微调装置或标准具角度调节装置， 改变F-P标准具的相关参数nu、 d、 6中的一个或多个，从而使F-P标准具透射峰值发生漂 移，使其与F-P标准具原透射峰值对应的通道波长在透射与反射两种状态下切换，由此实现 该通道的光信号在两个端口可选择输出的波带开关功能。以奇偶信道间隔为50G的交叉波分复用器为例，则对应的F-P标准具的FSR应为100G， F-P标准具的传输曲线和奇偶间隔的信道对应关系如图2、图3所示，图中实线是标准具传输 曲线，虚线是传输信道，x方向为传输频率v, y方向为标准具透过率。由图2可知，在其中一个通道(如奇通道)与F-P标准具的透过率峰值(以下简称"透 射峰)对应的时候，此时另一个通道(如偶通道)的标准具透过率最低，此时该通道由F-P 标准具反射输出。在此状态下，本器件实现波长交叉复用功能。由公式(1)、 (2)可知，当改变F-P标准具的参数n"、 d、 e中的--个或多个微小的量 时，F-P标准具透射峰值波长会发生溧移，对应于原透射峰的通道信号(如奇通道)的透过 率迅速降低到与另一通道(如偶通道)相近的水平，此时两个通道信号均被标准具反射，实 现同一端口输出。由上述两种状态的切换，实现了波带开关的功能。本实用新型中，改变F-P标准具参数可通过能对F-P标准具的两反射面的光学间距(即 光学腔长)进行微调的标准具腔长微调装置来实现。该标准具腔长微调装置可以是机械式微 调装置，利用机械方式改变F-P标准具的物理腔长d:也可以是压电控制式微调装置，利用
压电材料在外加电场的作用下引起的微小形变(电致伸縮)，通过控制外加电压来调节F-P标 准具的物理腔长d:也可以是温度控制式微调装置，利用普通材料的热胀冷縮的性能或者利 用光学材料的热光效应和热膨胀效应的特性，通过控制温度变化来调节F-P标准具的光学腔 长；也可以是腔内玻片旋转式微调装置，由于可旋转玻片本身折射率与空气的差异，其不同 的旋转角度会引起不同的F-P标准具腔内实际光程的变化，从而使F-P标准具波长漂移量可 调。假设F-P标准具奇偶两个通道的间隔为50G,则F-P标准具的FSR为IOOG。当采用正入 射方式，如需透射峰漂移25G，经过计算，F-P标准具的两个反射面的轴向间隔仅需要调节 1.163pm的i即可。该标准具腔长微调装置根据F-P标准具的种类的不同而不同，当F-P标准具是空气隙F-P 标准具时，该标准具腔长微调装置是机械式微调装置、压电控制式微调装置、温度控制式微 调装置或腔内玻片旋转式微调装置中的一种或多种的'组合当F-P标准具是固体腔F-P标准 具时，该标准具腔长微调装置是温度控制式微调装置。本实用新型中，改变F-P标准具参数也可通过一能旋转F-P标准具的标准具角度调节装 置来实现。该标准具角度调节装置通过旋转F-P标准具，改变光射入F-P标准具的角度，由 菲涅尔公式(nlXsinei-n2Xsin02)可知，随着入射角度的改变，光折射入F-P标准具腔 的角度也随之改变，即在腔内来回反射的角度(公式(2)中的Q )也相应改变。由公式(2) 可知，此时F-P标准具的透射峰也会相应漂移，由此实现本实用新型的目的。本实用新型中，为实现更优化的性能，所用的F-P标准具最好实现近似矩形的光滤波通 带，且其上升沿和下降沿应尽可能的陡峭，可以采用2腔 5腔的多腔标准具来实现。根据 目前的实际需要和制造的难度，所采用的多腔标准身的腔数一般在2 5腔之间。
以下结合附图对本实用新型作进一步的详述 图l是F-P标准具的传输曲线图图2是本实用新型在正常波长交叉复用状态时的F-P标准具的传输曲线和奇偶间隔的信 道对应关系图；图3是本实用新型在同一端口输出状态时的F-P标准具的传输曲线和奇偶间隔的信道对 应关系图；图4是本实用新型采用空气隙F-P标准具的实施例1的结构示意图； 图5是本实用新型采用固体腔F-P标准具的实施例2的结构示意图； 图6是本实用新型采用腔内玻片旋转式微调装置的实施例3的结构示意图7是本实用新型采用标准具角度调节装置的实施例4的结构示意阁 图8是本实用新型采用3腔固体腔F-P标准具的实施例4的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的具体实施例如图4~图7所示。1、 实施例l:如图4所示。本实施例采用空气隙F-P标准具，其包括第一光纤准直器101和第二光纤准直器102， 第一光纤准直器101为输入端同时也是偶通道光信号的输出端，第二光纤准直器102为奇通 道光信号的输出端一个空气隙F-P标准具103，其包括第一反射面1031和第二反射面1032， 第二反射面1032与一个轴向的标准具腔长微调装置104相连并受其调节。当本实施例实现波长交叉复用时，多波长光信号X l Am由第一光纤准直器01输入， 空气隙F-P标准具103的第一反射面1031和第二反射面1032的间距由标准具腔长微调装置 104控制，其传输曲线的透射峰与输入信号的奇通道(Xl、 X3、 X5…)相重合，所以奇通 道光信号透射，从透射输出端口第二光纤准直器102输出。由于此时空气隙F-P标准具102 的FSR为奇偶通道间隔的2倍，所以偶通道(入2、入4、 A6…)投射率正好处于空气隙F-P 标准具传输曲线的谷底并接近于0，所以偶通道光信号被反射，从反射输出端口第一光纤准 直器IOI输出。当需要切换到另外一个工作状态时，即奇偶两个通道的信号由同一个输出端口输出.则 通过调节标准具腔长微调装置104使第一反射面1031和第二反射面1032的光学间距发生微 小的变化，此时该空气隙F-P标准具103的FSR基本不发生改变，但其透射峰所对应的波长 频率会发生相应的漂移。合理控制该漂移的量，使奇偶两个通道的波长均不与透射峰重合， 此时奇偶两个通道均真有极低的透过率，故同时被空气隙F-P标准具103反射，从反射输出 端口第一光纤准直器101输出。该标准具腔长微调装置104可以是利用机械结构带动的机械式微调装置，如采用精密电 机来带动微调；也可以是压电控制式微调装置，如利用电致伸縮效应的压电陶瓷；也可以是 温度控制式微调装置，如采用具有热膨胀性的材料，利用其热胀冷缩的性能来调节两反射面 的物理间距，如在标准具的间隔块材料相连温度控制装置。2、 实施例2:如图5所示。本实施例与实施例1基本相同，但采用固体腔F-P标准具203，其标准具腔长微调装置 为温度控制式微调装置204，该温度控制式微调装置204包含一个温度控制电路205，通过温 度调节的方式来调节固体腔F-P标准具203的透射峰漂移。根据光学材料具有热光效应和热 膨胀效应的特性，随蕃温度的变化，光学材料的折射率和厚度都会发生变化，通过利用光学
材料的热膨胀特性改变F-P标准具的物理腔长d,或者在物理腔长d不变的情况"F，利用光 学材料的热光效应使光学腔长发生了变化，改变腔体材料的介质折射率Ti u ，也可以是同时 改变两者。其温度调节的方式可以采用TEC (Thermoelectric cooler,半导体热电致冷器)温 度调节方式。3、 实施例3:如图6所示。本实施例采用空气隙F-P标准具103，其标准具腔长微调装置为腔内玻片旋转式微调装 置304，即在空气隙F-P标准具103中间加一旋转角度可调的玻片3041，玻片3041连接一个 玻片旋转角度调节装置3042。由于玻片304本身折射率与空气的差异，其不同的旋转角度会 引起不同的空气隙F-P标准具103腔内实际光程的变化，从而使空气隙F-P标准具波长漂移 量可调。4、 实施例4:如图7所示。本实施例釆用固体腔F-P标准具203，多波长光信号入l 入m由输入端第一光纤准直器 101输入，第二光纤准直器102为奇通道光信号(入l、 X3、入5…)的输出端，第三光纤准 直器401为偶通道光信号(X2、 X4、入6…)的输出端，标准具角度调节装置404可旋转固 体腔F-P标准具203,调节固体腔F-P标准具203的入射角，F-P标准具203的透射峰也会相 应漂移，由此实现本实用新型的目的。本实施例的结构也可用于空气隙F-P标准具。本实施 例所需的角度调节量较大，如与实施例1中的条件一致的情况下，改用本实施例的结构，所 需转动的角度约为1.6° 。5、 实施例5:如图8所示。在实际运用中，由于需要实现近似矩形的光滤波通带，常采用多腔标准具，其各腔的腔 长和腔镜的反射率等均可按需要有所不同，按目前的实际需要和制造的难度，多腔标准具的 腔数在2 5腔之间，其具体的F-P标准具腔的数量根据实际通带平坦度和信道隔离度的要求 来确定。本实施例采用3腔的固体腔F-P标准具503和与之对应的温度控制式微调装置504，该 温度控制式微调装置504包含一个温度控制电路505，通过温度调节的方式来调节固体腔F-P 标准具503的透射峰漂移。
权利要求1、一种F-P标准具的波带开关，包括一交叉波分复用器，该交叉波分复用器中设有F-P标准具，其自由光谱范围为波长交叉复用的奇、偶信道间隔的2倍，其特征在于另有一能对F-P标准具的两反射面的光学间距进行微调的标准具腔长微调装置。
2、 如权利要求1所述的一种F-P标准具的波带开关，其特征在于另有一能旋转F-P标 准具的标准具角度调节装置。
3、 如权利要求1所述的一种F-P标准具的波带开关，其特征在于该F-P标准具是空气 隙F-P标准具，该标准具腔长微调装置是机械式微调装置、压电控制式微调装置、温度控制 式微调装置或腔内玻片旋转式微调装置中的一种或多种的组合。
4、 如权利要求1所述的一种F-P标准具的波带开关，其特征在于改F-P标准具是固体 腔F-P标准具，该标准具腔长微调装置是温度控制式微调装置。
5、 如权利要求l一之一所述的一种F-P标准具的波带开关，其特征在于该F-P标准具 是2腔 5腔的多腔标准具。
专利摘要本实用新型公开一种F-P标准具的波带开关，其包括一交叉波分复用器，该交叉波分复用器中设有F-P标准具，其自由光谱范围为波长交叉复用的奇、偶信道间隔的2倍，一能对F-P标准具的两反射面的光学间距进行微调的标准具腔长微调装置；或者是一能旋转F-P标准具的标准具角度调节装置。本实用新型通过采用上述的技术方案，通过标准具腔长微调装置或标准具角度调节装置，改变F-P标准具的相关参数n<sub>υ</sub>、d、θ中的一个或多个，从而使F-P标准具透射峰值发生漂移，使其与F-P标准具原透射峰值对应的通道波长在透射与反射两种状态下切换，由此实现该通道的光信号在两个端口可选择输出的波带开关功能。
文档编号G02B6/26GK201035181SQ20072000674
公开日2008年3月12日 申请日期2007年4月11日 优先权日2007年4月11日
发明者凌吉武, 砺 吴, 胡豪成, 蒋友山 申请人:福州高意通讯有限公司