专利名称：多端口可变光衰减器体系结构及其部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于对宽波段光波长执行高分辨率可变光衰减的光衰减器体系结构。
本发明的优选实施例在智能光网络、光学测量仪器、基于光纤阵列的系统、光子信号处理器、电流感测、密集光计算机以及显示器方面具有特定的应用，尽管不是排他的。
说明书自始至终，除了语境需要其它词语外，词“包括”及其变形(例如“包括”的第三人称单数或者动名词)应该理解为意指包括所述的整体或者整体组，但是不排除其它整体或者整体组。
下面的
背景技术：
说明仅旨在便于理解本发明。应该理解该说明不是认为或者承认所参考的任何材料在本申请的优先权日是普通常识的一部分。
控制多端口光学系统的衰减的能力对于下一代智能光学系统是重要的。这种光学系统包括但不限于通信系统、有线电视系统、局域网(LANs)、电流传感器以及显示器。大多数现有多端口光衰减器限于少数端口，其中多数智能由位于光链路两侧的分立电子元件执行。最近出现的智能光学系统已经被设计为，在特定的示例中，其包括通过许多不同光链路所链接的许多节点。尽管该多个关学链接可以显著地增加这些光学系统的容量和灵活性，但是必须找到节省成本、尺寸紧凑、可靠并且密集的多端口光衰减器体系结构来与这些系统交互，这为需要更高通道数的未来应用提供了稳定性条件。
动态光衰减是其中光信号任意衰减的功率管理过程。精确的可变光衰减能够使动态衰减变化，这对许多新出现的应用是极其重要的。在异常的情况下，其中光信号通过光纤阵列传播，那么有利的是能够任意衰减那些信号以生成特定的功率分布。
发明内容
本发明的目的是提供改进的多端口光链路的光衰减。
根据本发明的一个方面，提供了一种多端口可变光衰减体系结构，其包括第一光信号处理装置，耦合到输入装置，以处理输入到其中的光信号并且输出第一处理光信号；第二光信号处理装置，设置为接收来自第一光处理装置的第一处理光信号并且适应性地处理所接收的输入到其中的第一处理光信号，以便输出第二处理光信号；以及第三光信号处理装置，设置为接收第二处理光信号，并且对第二处理光信号执行预定的处理，以便输出衰减的信号。
优选地，第一光处理装置包括光波导阵列和偏振器装置，以通过对其进行滤波和偏振来处理输入到其中的光信号。
优选地，第一光处理装置是光子晶体光纤阵列，适于维持具有带通光滤波的单模操作。
特别地，其可以是2D偏振维持、锥形光子晶体光纤阵列，其维持光偏振、提供具有带通光滤波的单模操作，并将输出的光功率集中成更高的密度，并由此消除空间光的非均匀性。利用这种方式，增加了光纤的数值孔径，因此在显示应用中获得了更高的视角。
优选地，第三光信号处理装置是相对偏振器装置旋转90度的检偏器薄膜，使得所述预定处理仅涉及其偏振垂直于所述第一处理光信号的偏振的正在通过的光。
可选地，第一光信号处理装置不具有集成在其中的偏振器装置，并且代替的是在第一和第二光信号处理装置之间设置分立的偏振器装置，以在所述第二光信号处理装置接收所述第一处理光信号之前，对第一光信号生成装置所生成的单个信号进行偏振。
优选地，第二光处理装置包括磁光薄膜。
优选地，该磁光薄膜是Bi-YIG薄膜。
优选地，该磁光薄膜由与其整体成型的集成切换电路来驱动，以适应性地处理所接收的输入到其中的第一处理光信号。
优选地，在薄膜中心蚀刻该集成切换电路，或者可以可选地将该集成切换电路沉积在薄膜表面上以生成二维磁场分布。
优选地，集成切换电路包括微小线圈阵列，其沿输入光信号的传播方向生成任意的磁场，从而旋转光信号的偏振。
优选地，该体系结构包括设置在第二和第三光信号处理装置之间的永磁体，其将附加的永磁场施加在微小线圈元件所生成的磁场上。该永磁场与输入光的传播方向平行。
优选地，集成该第一、第二和第三光信号处理装置以便提供集成结构。
根据本发明的第二方面，提供了一种处理输入光信号以产生衰减输出信号的方法，包括对输入光信号偏振并滤波以产生第一处理光信号；任意旋转第一处理光信号的偏振以产生第二处理光信号；以及根据旋转的度数，使可变的第二处理光信号的部分通过，以提供衰减的输出信号。
优选地，该方法包括控制通过微小线圈馈入的电流以在所述第一处理光信号上产生磁场分布，所述磁场分布执行所述的任意旋转；所述旋转调节第一处理光信号的单个分量的偏振量，从而提供所述的第二处理光信号，并且对第二处理光信号检偏，从而获得可变的光衰减。
利用这种方式，可以提供节省成本、硬件压缩、基本和通用的可变光衰减器阵列，其可以用于密集的多端口光学系统。
现在将仅通过实例、参照附图来介绍实施本发明的最优模式，其中图1示出了本发明的多端口可变光衰减器体系结构的优选实施例的布置；图2示出了用于在磁光薄膜的表面上沉积微小线圈(micro coil)的方法的结果；图3示出了用于在磁光薄膜的中心内蚀刻3D线圈结构的方法的结果；和图4示出了用于将导电材料沉积在图3所示的所蚀刻3D线圈内以获得微小线圈的方法的结果。
具体实施例方式
实现本发明的最优方式指向用于光子系统的密集多端口可变光衰减器体系结构。该衰减器体系结构一般利用光波导阵列、偏振器、集成偏振旋转器阵列以及检偏器，其可以动态地配置为对宽波段的光波长执行高分辨率的可变光衰减。
如附图中的图1所示，多端口可变光衰减器体系结构100包括锥形偏振维持光子晶体光纤阵列(TPMPCFA)105形式的第一光信号处理装置，其包括多个光子晶体纤维108；磁光薄膜110形式的第二光信号处理装置，其具有与其整体形成的微小线圈阵列115；以及检偏器120形式的第三光信号处理装置。
发射到多端口可变光衰减器端口的输入光信号首先由TPMPCFA105偏振并且光谱滤波以产生第一处理光信号。然后，偏振的第一处理光信号通过磁光薄膜110，其中通过控制馈入微小线圈阵列115的元件的电流量来独立旋转他们的偏振以产生第二处理光信号。这些电流生成平行于光信号的传播方向的可变磁场。当偏振旋转的光信号的偏振方向不与检偏器120的偏振方向对准时，检偏器120阻止正在传播的光信号的一部分，由此衰减了该光信号。
永磁体125以形成在第二光信号处理装置表面上的薄膜的形式设置，从而施加垂直于磁光薄膜110的恒定磁场。永磁体125的作用是将磁光薄膜110内部的磁畴转变为单个畴，因此降低了额外的光损耗。
没有偏振旋转提供给微小线圈阵列115时，TPMPCFA 105和检偏器120的偏振方向通常相互垂直。
图2示出了沉积在磁光薄膜110上的导电的平面微小线圈205。该微小线圈205的材料可以是任何导电材料，例如铜或铝。
还可以将微小线圈阵列制成具有低阻抗和大量的匝数。
当磁光薄膜太薄以至于无法进行蚀刻时，一般采用形成该微小线圈的方式。
图3示出了用于在磁光薄膜的中心实现微小线圈的工艺。
如图3所示，首先，在磁光薄膜110的中心内蚀刻深度等于磁光薄膜110的深度的圆柱形槽305。
第二，将导电材料沉积在圆柱形槽305中以实现如图4所示的微小线圈405。
应该注意可以通过激光蚀刻实现该槽。具有微微秒和飞秒脉冲宽度和高峰值功率的超短脉冲激光可以限制受热区并且通过切除使材料移除工艺占优势，因此在磁光薄膜上获得优良的蚀刻精度。
因此，如果该磁光薄膜足够厚，则上述蚀刻技术是形成该微小线圈的优选方式。
通过对执行本发明的最优模式的上述说明，显而易见的是，通过使用夹在偏振器和检偏器之间的可变偏振旋转器，可以获得可变的衰减。此外，通过使用用于输入端口的光纤阵列和集成的可变偏振旋转器阵列，可以实现节省成本、静态、多端口的可变光衰减器。
所提出器件的主要优点是(1)其能够实现自适应多端口光衰减，这对许多正出现的光子系统是至关重要的，(2)其兼容将来的多端口并行光子信号处理，(3)其是静态器件(不是机械移动部件)，因此与机械可调节衰减器相比，其具有较长的使用寿命，以及(4)其节省成本，这是因为所有端口共享集成的可变偏振旋转器阵列。
应该理解的是，本发明的范围不是由此处具体所述的本发明的最优模式来限定。因此，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，本发明的其它模式可以体现为包括对此处关于最优模式所述的具体实施例的修改和修正。
权利要求
1.一种多端口可变光衰减体系结构，包括第一光信号处理装置，耦合到输入装置，以处理输入到其中的光信号并且输出第一处理光信号；第二光信号处理装置，设置为接收来自所述第一光处理装置的所述第一处理光信号，并且适应性地处理所接收的输入到其中的所述第一处理光信号，以便输出第二处理光信号；以及第三光信号处理装置，设置为接收所述第二处理光信号，并且对所述第二处理光信号执行预定处理，以便输出衰减的信号。
2.如权利要求1所述的体系结构，其中所述第一光处理装置包括光波导阵列和偏振器装置，从而通过对其进行滤波和偏振来处理输入到其中的光信号。
3.如权利要求1所述的体系结构，其中所述第一光处理装置是光子晶体光纤阵列，其适于维持具有带通光滤波的单模操作。
4.如权利要求3所述的体系结构，其中所述阵列包括2D偏振维持、锥形光子晶体光纤阵列，其维持光偏振、提供具有带通光滤波的单模操作，并且将输出的光功率集中成更高的密度，并由此消除空间光的非均匀性，其中增加了光纤的数值孔径。
5.如权利要求1所述的体系结构，其中所述第三光信号处理装置是相对所述偏振器装置旋转90度的检偏器薄膜，使得所述预定处理仅涉及其偏振垂直于所述第一处理光信号的偏振的、正在通过的光。
6.可选地，所述第一光信号处理装置不具有与其集成在一起的偏振器装置，并且代替的是在所述第一和第二光信号处理装置之间设置分立的偏振器装置，从而在所述第二光信号处理装置接收所述第一处理光信号之前，对所述第一光信号生成装置所生成的单个信号进行偏振。
7.如权利要求1所述的体系结构，其中所述第二光处理装置包括磁光薄膜。
8.如权利要求7所述的体系结构，其中所述磁光薄膜是Bi-YIG薄膜。
9.如权利要求7所述的体系结构，其中所述磁光薄膜由与其整体成型的集成切换电路来驱动，以适应性地处理所接收的输入到其中的所述第一处理光信号。
10.如权利要求9所述的体系结构，其中在所述薄膜中心蚀刻该集成切换电路，或者可以可选地将该集成切换电路沉积在所述薄膜表面上，从而生成二维磁场分布。
11.如权利要求9所述的体系结构，其中所述集成切换电路包括微小线圈阵列，其沿所述输入光信号的传播方向生成任意的磁场，从而旋转所述光信号的偏振。
12.如权利要求1所述的体系结构，还包括布置在所述第二和第三光信号处理装置之间的永磁体，其将附加的永磁场施加在所述微小线圈元件所生成的磁场上；其中所述永磁场与所输入光的传播方向平行。
13.如权利要求1所述的体系结构，其中集成所述第一、第二和第三光信号处理装置以提供集成结构。
14.一种处理输入光信号以产生衰减的输出信号的方法，其包括对输入光信号偏振并滤波以产生第一处理光信号；任意旋转所述第一处理光信号的偏振以产生第二处理光信号；以及根据旋转的度数，使可变的所述第二处理光信号的部分通过，以提供衰减的输出信号。
15.如权利要求14所述的方法，还包括控制通过微小线圈馈入的电流以在所述第一处理光信号上产生磁场分布，所述磁场分布执行所述任意旋转；所述旋转调节所述第一处理光信号的单个分量的偏振量，从而提供所述第二处理光信号，并且对所述第二处理光信号进行检偏，以便获得可变的光衰减。
全文摘要
提供了一种多端口可变光衰减体系结构(100)，其包括第一光信号处理装置(105)，处理输入到其中的光信号并且输出第一处理光信号；第二光信号处理装置(110)，设置为接收来自第一光处理装置(105)的第一处理光信号并且适应性地处理所接收的输入到其中的第一处理光信号，以便输出第二处理光信号；以及第三光信号处理装置(120)，设置为接收第二处理光信号，并且对第二处理光信号进行预定处理，以便输出衰减的信号。
文档编号G02B6/26GK101023382SQ200580026878
公开日2007年8月22日 申请日期2005年6月8日 优先权日2004年6月9日
发明者卡迈勒·阿拉梅赫, 阿达姆·乌塞兰, 萨瑟兰·埃尔伍德 申请人:帕诺拉马实验室有限公司