光耦合器的制作方法

专利名称：光耦合器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光谱选择型式的光耦合器，其中，光线横向地耦合到光 波导管以及从该光波导管耦合，该光波导管例如是光纤。
背景技术：
光谱选择的光耦合器也称作信道分接或插入滤波器，用于从宽带光信号 中提取单波段信道，或者用于将单波段信道插入宽带光信号中。通常，光谱选择的光耦合器用在波分复用(WDM)光通信系统，以用于插入和分接单 波段信道。信道分接滤波器以前作为双波导管耦合器使用。在1992年1月的Joumal of Lightwave Technology, vol. 10， no. 1, 中的文章"Narrow-Band Optical Channel-Dropping Filter"叙述了 一种光信道分接滤波器，该滤波器包括第一 和第二波导管，第一波导管含有V4移位的分布式反馈(DFB)谐振器。通过 两波导管之间的倏逝耦合将在第二波导管中传播的光线耦合到第一波导管 上。只有一个波长的光线在第一波导管中是谐振的，并因而只有该波长的光 线有效地耦合到第一波导管上。通过使得V4移位的DFB谐振器为不对称的 (即，光栅比V4移位的一侧上的长)，光线可以在DFB谐振器之外耦合。然而，现有技术中的信道分接滤波器具有一些重要的缺陷和限制。滤波 器难以制造，这是由于波导管要求非常精确地放置，以便获得可靠的倏逝耦 合。而且，现有技术的滤波器难以控制和调谐。 一旦设备已经装配，则耦合 强度和耦合波长就在很大长度上固定。而且，各个滤波器需要具有一定的尺 寸，以便获得所需的识别力。特别地，在要单独地分接若干信道时(例如， 在构造多路信号分解器时)，该设备需要相当大的尺寸。而且，现有技术的 滤波器所具有的问题在于，其难以在纤维构造中实施，这是由于波导管间的 倏逝耦合需要非常准确。任一个波导管的任何微扰能够在性能上造成大的不 可控变化。WO02/06878披露了一种光谦选择耦合器，与早期的耦合器相比，其具 有新的几何形状和新的作用原理。其提出了通过炫耀的光学布拉格光栅形式 的偏转器将光线从光纤横向地向外耦合。光线从光纤横向地耦合到 Fabry-Perot型式的外部谐振器。在外部谐振器中谐振的光波长更加强烈地耦 合到光纤或者从光纤耦合。通过改变外部谐振器的性能，如反射面间的距离， 可以调谐要耦合的波长。尽管WO02/06878中披露的技术提供了对早期技术的一些重要改进，但 仍存在一些问题。该技术具有固有的几何形状问题，该问题在于外部谐振器 的反射镜之间的间隔必须是20pm或更低，以便容许方便地调谐。间隔越大， 所给的自由光谱区(FSR)越短，因此在谐振波长之间的间隔越小。将可以 理解，FSR具有一个下限，在该下限以下，将难以将波长信道分离。利用上 述的技术，在完成从一个光纤到另一个光纤的耦合时，将难以将两个光纤设 置于系统的外部谐振器内，这就需要充分大的FSR (即> 两个谐振器反射镜 之间的足够小的间隔)。这不仅是由于谐振器的反射面之间的有限空间，而 且还由于两光纤必须相对于谐振器的两反射面准确地置于该谐振器的内部。 而且，由于外部谐振器的谐振模式在空间上与各个光纤中的偏转器重叠，在 外部谐振器中的光线和仍旧封闭在光纤芯部的光线之间产生交互作用。这些 交互作用可能会扰乱封闭的光线，该封闭的光线在光纤的芯部内传播。发明内容因此，本发明的一般目的是提供一种上述技术的改进。特别地，本发明 的目的是致力于光线横向耦合到波导管和从该波导管横向耦合的几何形状 问题，以及外部谐振器中的光线和波导管中的光线之间的残余交互作用问 题。用于叙述光线耦合到光波导管和从光波导管(诸如用在这里的光纤)耦 合的术语"4黄向"意味着光线相对于纤维轴沿着非轴向方向耦合，通常通过 光纤覆层。为了完成光线的横向耦合，通常在光波导管中需要几种偏转器， 以用于将光线的传播方向改变为横向(即非轴向)传播方向。 通过如附属权利要求所限定的光耦合器来获得这种改进。 本发明基于这种认识，即，如果从光纤向外耦合的光线从光纤的偏转部 分被引导离开，出射耦合的光线的管理和操纵将变得容易。换句话说，在向
外耦合的光线输送或引导离开光纤的偏转部分时，将向外耦合的光线和残留 在光纤中的光线之间的交互作用消除或者至少充分地降低。因此，易于对出 射耦合的光线进行更加通用的操纵，而残留在光纤芯部内的光线实质上未受 扰动。本发明提供一种光谱选择的光耦合器，其包括具有芯部和覆层的第 一光 纤。在所述光纤中，提供一种偏转器，以用于偏转在所述光纤芯部传播的至 少一些光线。设置偏转器，从而使得以避免光纤覆层和所述覆层周围的外部地向外偏转。此外，外部光导管设置在所述外部介质中，该外部光导管由至 少第一和第二反射面限定。光纤设置在光导管的所述第一和所述第二反射面 之间。特别地，偏转器设置成使得所述光纤中传播的光线偏转为外部光导管 中的限制传播模式。进入限制的传播模式的光线的波长将与外部光导管的一 种或多种容许模式相应，例如，由所述偏转器之间的距离所确定的模式。在 这个上下文中，外部光导管的限制的传播模式与光线相应，该光线不只是在 诸如传统的标准中的相同的两个表面部分之间反射，而是还在空间中连续地 输送。光线将以不同的角度从光纤偏转到周围的介质，该角度尤其通过与光栅 周期相关的光线的波长和与光纤中的传播轴相关的布拉格光栅的倾斜度来 确定，如现有技术中所已知的。因此，不同的波长将通常沿着稍微不同的方 向偏转。能够设置光线的出射耦合角度，从而使得光线的传播矢量与外部光 导管内部的光纤平行。通过调节外部光导管的反射镜之间的间隔，光导管的自由光谱区FSR可以变化。FSR确定了光导管中的传播模式的波长之间的 间隔。通过使得光导管的FSR充分大，例如，通过使得反射镜间的间隔小， 对于相应的偏转角，只有其中一个出射耦合波长将能够在光导管内部传播， 其传播矢量分量平行于光纤轴(即，在限制的传播模式中)。将该波长称作 光导管的谐振波长。为了便于调节反射镜间的间隔，可将滤波器覆层周围的外部介质分成接 近和围绕光纤的指数匹配的介质，以及紧跟在其中 一个反射镜之后的间隙。 在这个上下文中，指数匹配介质的表面优选地基本上与光纤芯部平行。.应该指出，由外部光导管输送的光线将在这个光导管的反射镜之间进行 大量的反射。因此，限定外部光导管的反射镜的反射率应该非常高，优选高于99%。因此，优选的是，外部光导管使用介质镜。而且，由于光线在光纤 的偏转部分将沿着横向经过光纤芯部和覆层，优选的是，在覆层和芯部之间的折射指数的过渡应该是平稳的(即，不是步进的)，由此在光线经过芯部 和覆层之间时，降低了光线的散射。优选地，使用炫耀的布拉格光栅将光线从光纤芯部向外偏转(以及偏转 到该光纤芯部)。更加优选的是，使用切趾炫耀布拉格光栅。切趾光栅可有 利地具有带通滤波器的性能。向理想的带通滤波器的空域的转换导致产生 sinc似的函数。正常地，只是使用sinc似的函数的优化部分，这是由于经常 需要尽可能短的保持偏转光栅的长度。这可通过破坏两个第一旁瓣之后的 sinc似的函数来实现，因此，在主瓣的每一侧上只有一个旁瓣。最后，切趾 布拉格光栅的使用极好地抑制了宽的波长范围的变形(distortion )。优选地，外部光导管的反射镜之间的间隔是可控的，例如通过静电调谐 或者其他方式来控制。带有可调谐的反射镜的光耦合器具有至少三个优点。 首先，相同型式的光耦合器可用于控制几个不同的波长。因而，需要的元件 较少。其次，在装配系统时，不必确定光学系统的精确的最终性能和操作， 这是由于可之后调谐各个相应的光耦合器的谐振波长。第三，关于在不同波 长信道的路线(routing)中的变化，能够再组合这种光学系统。可以获得对谐振波长的更加改善的调谐，如果外部光导管的所述两个反 射镜中的至少一个在功能上分成几个反射的子部分，其中，各个子部分相对 于所述光导管的第二对置反射镜的距离和/或方向是单独地可控的。以这种方 式，各个子部分或子反射镜例如可以设置和调谐，从而其补偿了外部光导管 的各种不完全性。通常，高度可取的是，在使用如上所述的子反射镜时，避 免离散的反射镜元件。而且，光导管反射镜应当优选作为连续的元件出现， 其在较小的、受限区域内可分别控制。换句话说，子部分或者子反射镜优选 以分部分方式(portion wise )的可控能力限定，而不是以分离的反射镜部分 限定。在许多应用中，需要将一定波长的出射耦合接通和切断，而不需干扰其 他波长，例如，在信道插入分接应用中。获得这一点的一种方式是在偏转部 分加入双的、重叠的炫耀光栅。光线的波长然后被横向地"向上"和"向下" 去耦(出射耦合的光线和光纤芯部通常在一个平面上)。如果两个反射镜在 谐振位置，则这种波长就建设性地干涉。通过将两个反射镜"向下"或"向
上"移动例如四分之一波长，这就将造成出射耦合的波长破坏性地干涉，即， 光耦合器的分接功能将被切断。反射镜在这种情况下应该优选同时地移动或 者以较小的步长移动，以便使得光线不与其他信道发生千涉。也要求能够在不干扰任何其他信道的情况下从一个信道切换到另一个 信道，即，从一个传播的波长切换为外部光导管中的另一个波长，而不需要扫描通过任何中间的波长，即所谓的无碰撞调谐(hitless tuning )。这可以这 样获得，即，如果在外部光导管道反射镜之间的间隔可以调节以配合新的谐 振波长之前，配置或者解谐反射镜，使得从光纤出射耦合的光线暂时不能在 外部光导管中传播，有效地消除了任何限制的传播模式。例如，光导管的其 中一个反射面开始可以是旋转或倾斜的，优选地，反射面之间的间隔距离在 光导管的第一端的降低，并在其另一端增加。因而，没有光线在光导管中传 播，且反射镜间隔的差优选大致与光导管的所述第 一和第二端之间的一个 FSR相应。之后，倾斜的反射面往回旋转，这样，两个反射面再次相互平行。 对于后一次旋转来说，适当地选择旋转轴，使得反射面之间的新的间隔距离 与新的所需的传播波长相应。可替换地，在外部光导管的光路中可以引入吸收部分(absorbing section )。在外部光导管处于这个非谐振状态时，在去除吸收部分之前，将 外部光导管中的反射镜之间的间隔调节至与新的谐振波长相应。例如，这通 过固定部分来实现，该固定部分可在吸收状态和非吸收状态之间切换。有利地，出射耦合光线可由所述光导管引导至远离所述第一光纤和/或远 离其偏转部分的区域。以这种方式，就防止光线与该光纤发生交互作用，同时，易于管理和操纵该光线。此外，在涉及光耦合器的设计时，引导光线离 开光纤的能力给出了许多选择，这是由于可以用较大的自由度来管理和操纵 出射耦合的光线。在本发明的一个实施例中，将光线从第一光纤耦出，至少一些出射耦合 的光纤后来耦合到第二光纤或者返回到第一光纤。在光线耦合回到第一光纤 时，光线可以耦合回到光纤的其所耦出的相同部分，或者其可耦合回到光纤 的不同部分。导管可通过光纤的偏转部分下游的反向发射器终止。因而，光线将朝向光纤 的偏转部分往回引导，在此，其可沿着与其在耦出之前所有的方向相反的方
向耦合到光纤的芯部。通过使得外部光导管的反射面稍微向内(即，朝向光 纤)倾斜来便利地实现反向发射器，因此，用于该光导管内部的模式的传播 方向颠倒。而且，可以简便的方式调谐光导管的调谐波长。可调谐能力将通常与FSR相等。在本发明的不同实施例中，光线可从该光纤耦出，而不会耦合回到相同 的光纤或者耦合到另一个光纤。相反，光线可只是分接，或者如果需要，可 以分析或者以其他方式操纵该光线。通过将光线带离含有偏转器的一部分光纤，在开始管理和操纵光线时， 引入了更大程度的自由度。 一旦出射耦合的光线已经以光导管的限制的传播 模式传播到光纤偏转部分之外，消除了出射耦合的光线和残留在光纤中的光 线之间的交互作用。因此可在不与光纤中的光线发生干涉的情况下操纵这种 出射耦合的光线。有利地，外部光导管可包括第一、第二和第三光导引部分。这些光导引 部分可设置为分离的设备，但是优选将其连接到一起，以便于这些光纤的布 置。第 一光导？I部分设置用来从光纤的第 一偏转部分朝向所述第二光导？ 1部 分引导出射耦合光线，优选沿着光纤的光线传播轴引导，直到所述第一部分 内部的光线到达所述第 一偏转部分之外。所述第二光导？ 1部分设置成用来从 所述第一导引部分接收光线，并将所述光线朝向所述第三导引部分引导。所 述第三光导引部分设置成用来从所述第二光导引部分接收光线，并将所述光 线耦合到所述第二光纤。光在第二光纤中的耦入在原理上与光从第 一光纤耦 出的时间倒置一样。而且，尽管已经叙述了具有第一、第二和第三部分，但 是，外部光导管优选作为连续元件实施。有利地，通过波导作用或透镜作用来执行由所述第二光导引部分所进行 的接收光线的传递。如果使用波导，接收的光线就限于所述第二光导引部分 的模式中(例如，在两个反射面之间)。另一方面，如果使用透镜作用，接 收的光线被直接反射，例如通过所述第二光导引部分的椭圆形反射面直接反 射到所述第三光导引部分的接收部。在使用波导作用时，优选至少其中一个 反射面在尺寸上是弯曲的，并且与所述光导管的传播轴不平行，因此，光线 更易于在其内限定为限制模式。有利地，在偏转器和/或外部光导管高度偏振相关时，可以使用附加的外 部光导管装置。与所述第一装置相比，这种附加装置优选布置得与所述第一
光导管装置相同，但是绕所述第一光纤的轴线旋转90度，以便操纵正交的 偏才展方向。为了确保所需的波长被完全分接，可沿着要分接的光线的传播方向在滤 波器的偏转部分之后设置带阻滤波器或者反射滤波器，即，设置在偏转器的 下游。


在下文，将更加详细地叙述本发明的优选实施例。在参考附图阅读了详 细的iJL明书时，将可以理解本发明的各种目的和优点。图1是依照本发明的设备的主要操作的示意图。图2示意性地示出出射耦合的光线如何被操纵并耦合回到光线中。图3是依照本发明的第一实施例，示意性地示出光线如何耦合到第一光 纤之外并耦合到第二光纤中。图4是依照本发明的第二实施例，示意性地示出光线通过光耦合器如何 从第 一光纤耦合到第二光纤。图5示意性地示出光线的第一和第二偏振方向如何分别由第 一和第二光 耦合器耦合，从第一光纤耦合到第二光纤。在附图中，相同的部件由相同的附图标记表示。
具体实施方式
在图1中，示出的波长选4奪的光耦合器10包括光纤20和外部光导管11。 光纤包括芯部21、覆层22和偏转器23。偏转器由光学布拉格光栅组成。在 布拉格光栅的域之间的边界不平行于光纤中所传播的光线的电磁场的意义 上来说，光学布拉格光栅23相对于光纤芯部是炫耀的(即，倾斜的)。偏转 器23将光纤20的芯部21中所传播的光线偏转到所述外部光导管11中。光 导管11由第一反射镜12和第二反射镜13限定形成，这两个反射镜设置在 所述光纤20外部的相对侧上。在这个优选实施例中，反射镜12和13基本 上平行于光纤芯部，由此限定了在其中偏转光纤的谐振波长将沿着光纤传播 的光导管。例如通过传播光线的波长和光栅相对于光纤芯轴的倾斜角度(其 闪耀角)来确定光纤芯部内所传播的光线是否由布拉格光栅偏转。通过传播光线相对于光栅周期的波长、光栅的倾斜角度、和光纤覆层、 光纤芯部以及周围介质中的折射指数来确定光线从光纤向外耦合到周围介 质28的角度。偏转器可设置用来使得芯部中所传播的所有波长基本上都偏 转到外部光导管中。在这种情况下，外部光导管11的自由光"i普区优选大于 不一致的光学信号的整个波长范围，以便确保只有一个波长信道将以外部光 导管11的限制模式传播。在设置光纤时应该注意，这样，所需的出射耦合 的波长就与能够在外部光导管11的内部传播的模式(即，限制的传播模式) 相应并与之耦合。如图l所示，光线相对于横向以角度b从光纤向外耦合到指数匹配的周围介质28。选择角度b,并且使得所需波长的光线在光导管11 中将采取限制的传播模式。角度b的选择一 方面是设备长度和波长选择性之间的优化，另 一 方面是 FSR和反射器缺陷灵敏度之间的优化。对于限定外部光导管的反射器之间的 相同距离来说，角度b越大，就意味着FSR越大，但是，波长选择性降低， 以用于大角度，除非偏转器部分制得非常长。优选地，角度b在5到15度 之间。只有一小部分光线在各个光栅元件处向外耦合。因此，光^f册应该制得充 分长，这样，能够向外耦合所需量的光线。箭头AIO、 All、 A12指示光线 的传播方向。将可以理解，由于光线传播是非时变的，偏转器23也操作用 来将所述光导管11内部所传播的光线偏转到光纤20和光纤芯部21中。一 旦光线已经由反射镜12和13引导离开光纤的偏转部分24，即，引导至包括 偏转器的光纤的纵向延伸长度之外的区域，就基本上消除了出射耦合的光线 与留在光纤中的光线的交互作用。因而，在偏转区域24之外，可操纵出射 耦合的光线，基本上不会影响到留在光纤中的光线。本发明的第二个实施例在图2中示意性地示出。在这个实施例中，所述 外部光导管的第一反射镜12包括几个子反射镜210-218,其中，可以单独地 控制这些子反射镜中的每一个的方向和位置。应该着重指出，这些子反射镜 通常不包括单独的离散元件。相反，子反射镜有利地限定为大而连续的反射 镜面的单独可控区域，如上所述。难以制造具有理想特性(例如，绝对平的) 的大反射镜，甚至更难以制造成对工作的反射镜。因此，在这个实施例中， 通过使得反射镜12的各个区域具有单独的可控制性，将其中一个反射镜分 成一组子反射镜210-218。通过将这些子反射镜中的每一个都设置在相应的 理想位置和方向，可以获得更加优化的光导管。光线的出射耦合和所述光线
的引导在这个实施例中以基本相同的方式工作，如参考图l所述的。在图2中，示意性的箭头用来指示光线的传播。箭头A21指示光线在光纤芯部的传 播方向。箭头A22指示其中光线从光纤向外耦合的方向。箭头A23指示所 述出射耦合的光线的初始传播方向；该方向与图1中的箭头A10-A13所示的 方向相同。在图2中，出射耦合的光线在与调制器14交互作用之后反射，并将其 朝向所述光纤的偏转部分24往回引导。光学调制器14可因此设置为波长选 择调制器，这是由于其可仅对耦合到外部光导管的受限、传播模式的光线作 用。在光线再一次到达其所耦合的偏转部分24时，通过偏转器23将其耦合 返回到光纤，从而沿着相对方向在光纤芯部传播。因此，该方向与该光线在 其耦合到光纤芯部的外部之前的传播方向相对。然而，应该可以理解，如上所述的子反射镜的原理可与任何调制器14 一起使用或不与之一起使用，图中示出的实施例只是许多实施例中的一个示 例。图3示意性地示出本发明的一个实施例，其中， 一个波长信道入m从第 一光纤20分出，并加到第二光纤30。两个光纤20和30以较小的距离隔开 设置并相互平行，所述距离通常为好几十微米。根据与图l相关的叙述来设 置所述第一光纤20和外部光导管的第一光导引部分31。与几个波长信道入 1,…，入m,入n相应的光线可沿着由箭头A31所示的方向在所述光纤芯部 的内部传播。在偏转部分24，与外部光导管的所述第一部分发生谐振的光线 从所述第一光纤20向外耦合并耦合到如上所述的所述第一光导引部分31 中，在此，其沿着所述第一光纤20的传播轴朝向第二光导引部分41传播， 如箭头A32所示。在光线已经经过偏转部分24之外后，第二光导引部分41 从所述第一光导引部分31接收传播光线，并将其朝向所述第二光纤30和第 三光导引部分51引导。在这个实施例中，所述第二光导引部分41中的传播 方向大致正交于所述第一传播方向A31，如箭头A33所示。在光线到达所述 第三光导引部分51时，该光线由其沿着所述第二光纤的偏转部分34引导， 如箭头A34所示。在第二光纤的偏转部分34,传播光线耦合到所述第二光 纤30,以这种方式，其可看作从所述第一光纤20出射耦合的光线的时间倒 置。耦合到所述第二光纤的光线然后沿着所述第二光纤的芯部传播，如箭头 A35所示。
通过偏转部分24、 34和外部光导管的限制模式之间的协作， 一个所需 波长信道入m可在光纤之间耦合，同时，剩余的信道在原始光纤中大致不受 影响地继续。图4示意性地示出又一个实施例，其中，依照本发明，光线从第一光纤 20耦合到第二光纤30。除了使用第二光导引部分41的另一设计之外，该实 施例以与图3所示的实施例的类似方式设计。第二光导引部分包括第一反射 镜42和第二反射镜43。这儿，第二光导引部分不指引光线正交于光纤的传 播轴传播。相反，出射耦合的光线的传播方向逐级改变，在第一光纤20的 偏转部分24之后的一点开始，在此其沿着与第一光纤芯部平行的方向传播， 并在所述第二光纤的偏转部分34之前的一点结束，在此光线平行于所述第 二光纤传播。"之前"和"之后"这儿都涉及出射耦合的光线的传播方向， 即，上游和下游。优选地，其中一个反射镜41的曲率半径为50和500jum 之间，以便确保更好地控制外部光导管内部的光线。而且，光导管的整个上 反射面可成形为一个连续的工件；换句话说，上部光导引单元包括所述第一、 第二和第三光导引部分的上反射面。相应地，下光导引单元可包括所述第一、 第二和第三光导引部分的下反射面。以外部光导管的限制模式，将已经从第 一光纤向外耦合并传播到该光纤的偏转部分之外的光线引导至第二光纤，最 后，到达第二光纤的偏转部分，以用于耦合到该第二光纤。外部光导管的部分通常是谐振的，这样，提高了特殊波长或波长信道的 耦合，其中，在该外部光导管部分，外部光导管中的模式和光纤中的光线发 生交互作用。诸如外部光导管的任何中间部分来说，诸如图中所示的部分41 ， 其满足外部光导管的模式为限制模式。光线的出射耦合在很大程度上是偏振相关的。因此，可以使用两个光耦 合器，以便从第一光纤20的芯部沿着波长信道的两个正交的偏振方向向外 耦合，如图5所示。可使用两个光耦合器542和552将这两个偏振方向耦合 到第二光纤40,这个两个光耦合器各自包括第一光导引部分31; 61、第二 光导引部分44; 71、以及第三光导引部分51; 81。这些都可依照关于图3 或4所述的进行设计。第一光纤20设有第一偏转部分24 (未详细示出)，以 用于管理在这个光纤中传播的光线的第一偏振方向，和第二偏转部分64 (未 详细示出)，其用于管理在这个光纤中传播的光线的第二、正交的偏振方向。 同样地，第二光纤40设有第一偏转部分54 (未详细示出)和第二偏转部分84(未详细示出)，其用于管理光线的两个正交的偏振方向。通常，各个光 纤的两个偏转部分将绕光纤轴相对于彼此旋转90度。为了实际原因，设置 光纤20和40,并且使得第二光纤40首先在第一平面上平行于第一光纤20 运行。之后，重新设置第二光纤40,并且，使其在第二平面上平行于第一光 纤20运行，该第二平面正交于第一平面。因而，例如，如关于图3或4所 述的那样设置第一和第二光耦合器，但是，以相互正交的关系，以可以管理 两个偏振方向的方式设置。因此，传播光线的第一偏振方向在所述第一光纤 20的所述第一偏转部分24向外耦合，第二偏振方向在第二偏转部分64向外 耦合出所述第一光纤20。光线的所述第一偏振方向在第二光纤40的第一偏 转部分54耦合到该所述第二光纤40，所述第二偏振方向在所述第二光纤40 的第二偏转部分84耦合到该第二光纤40。将可以理解，已经任意选择这儿所述的任何传播方向，以只用于说明目 的，且功能对称可用于创造性的光耦合器的工作原理。因此，通过考虑到电 磁传播的时间可逆性，将可以理解，以类似的方式实现光线耦合到光纤以及 光线从光线耦出。结论作为本发明基础的 一般构思是将选择波长的光线从光纤横向地偏转出 来，并且致使该光线离开其可能与光纤芯部交互作用的区域。选择长度的光 线然后与留在光纤中的光线分离，这样，对其可更加便利地进行管理和操作。 特别地，也借助于第二光纤芯部中的光线偏转器，可将选择波长的光线引导 至该第二光纤并将其横向地导入该第二光纤。为了较好的区分选择的波长， 从光纤偏转出来的光线由谐振光导管输送，在该光导管中，要耦合的信道以 限制方式输送。本发明还是US6501879中所披露的现有技术的改进和提高，其中，或许 最重要的提高在于，可以更自由地管理和操纵从光纤向外耦合的光线。用于 输送从光纤偏转的光线的光导管有利地包括一对偏转表面，诸如反射镜，其 中，这些反射镜间的间隔是可调节的，这样，可以调谐光导管的光谱选择性。 因此，本发明保持了 US6501879的优点，并提供了一些附加的重要优点。例如，本发明提供了一种比现有技术更广泛的调谐能力，这是由于在外 部光导管的放置和设计方面容许了更大的自由度。特别地，在将光线从一个
空间内。在现有技术中，这是一种障碍，这是因为反射镜之间的间隔应该为 大约20Mm或更少，以便提供所需的调谐能力。
权利要求
1、一种光谱选择的光耦合器，包括第一光纤，其具有用来沿着预定路径引导光线的光引导芯部和围绕所述芯部的覆层；偏转器，其设在所述光纤中，操作用来通过覆层从光纤向外横向地偏转在光纤中传播的任何光线的至少一部分；外部光导管，其由至少第一和第二反射面限定，其中，光纤定位在所述第一和第二反射面之间；偏转器，其相对于外部光导管设置，以便将来自所述光纤的光线偏转为外部光导管的受限传播模式。
2、 如权利要求1所述的光谱选择的光耦合器，其特征在于，来自光 纤的光线在所述光纤的偏转部分耦合到光导管，所述外部光导管设置用来将 所述光线引导至远离所述偏转部分的区域。
3、 如权利要求2所述的光谱选择的光耦合器，其特征在于，所述外 部光导管包括第一光导引部分，其设置用来沿着包含所述偏转器的所述光纤的第一部 分在第 一方向引导所述传播模式并将其引导至该第 一部分之外；第二光导引部分，其设置用来从所述第一光导引部分接收传播模式，并将该传播模式引导至远离所述光纤的区域。
4、 如权利要求3所述的光谱选择的光耦合器，还包括 第三光导引部分，其设置用来从所述第二光导引部分接收传播模式，并沿着第二光纤的第一部分引导该传播模式，第二光纤的所述第一部分包括偏 转器，其操作用来将来自第三光导引部分的传播模式的光线耦合到第二光 纤。
5、 如前述任一权利要求所述的光谱选择的光耦合器，其特征在于， 外部光导管的所述第 一反射面和所述第二反射面之间的间隔是可调节的，这 样，可以调谐传播^^莫式的容许波长范围。
6、 如权利要求5所述的光谱选择的光耦合器，其特征在于，所述第 一反射面在功能上分为多个子反射镜，可以单独地控制各个子反射镜的位置 和/或方向。
7、 如前述任一权利要求所述的光谱选择的光耦合器，其特征在于， 至少其中 一个所述反射面可以是倾斜的，以便暂时防止从光纤偏转的任何光 线进入外部光导管的限制的传播模式。
8、 如前述任一权利要求所述的光谱选择的光耦合器，其特征在于， 所述偏转器是布拉格光栅。
9、 如权利要求9所述的光谱选择的光耦合器，其特征在于，偏转器 是炫耀布拉格光栅。
10、 如权利要求9所述的光谱选择的光耦合器，其特征在于，炫耀布 拉格光栅是切趾的。
11、 如前述任一权利要求所述的光谱选择的光耦合器，其特征在于， 所述外部光导管的至少一部分反射面是凹的圓柱面，以便于所述传播模式在 所述外部光导管中的引导。
12、 一种从光纤向外耦合光线的方法，包括步骤 通过在所述光纤的偏转部分偏转至少一部分光线，将在所述光纤中传播的光线横向地耦合为外部光导管的限制的传播模式；以及将离开所述偏转部分的出射耦合的光线作为外部光导管中的限制的传 播模式引导。
13、 如权利要求12所述的方法，还包括步骤将出射耦合的光线朝向光纤的偏转部分往回偏转；以及 将偏转的光线耦合到所述光纤，这样，该光线沿着与初始方向相反的方 向传播。
14、 如权利要求12所述的方法，还包括步骤 将所述出射耦合的光线耦合到另 一个光纤。
15、 如权利要求12-14之一所述的方法，还包括步骤 改变所述光导管的两个反射面之间的间隔距离，从而改变耦合波长。
全文摘要
本发明是具有新的几何形状和新的作用原理的光谱选择的光耦合器。依照本发明的光耦合器包括光纤(20)和外部光导管(11)。在光纤中提供一偏转器(23)，以操作用来将预定波长的光线偏转为所述光导管的限制的传播模式。将出射耦合的光线引导至远离光纤的出射耦合部分的区域。本发明可用于将光线从第一光纤耦合到第二光纤。
文档编号G02B6/293GK101133351SQ200580048886
公开日2008年2月27日 申请日期2005年12月29日 优先权日2004年12月30日
发明者拉乌尔·斯塔布, 斯坦·赫尔姆弗里德, 本特·约翰森, 本特·萨尔格伦, 米基尔·伯格曼, 约翰·佩内福斯 申请人:普罗克斯米奥恩纤维系统公司