专利名称：新型全光纤波长交错器的制作方法
技术领域：
本发明涉及基于HBF Sagnac干涉仪的波长交错器，特别是一种能够实现具有偏振无关、平顶谱形和中心波长可微调的新型全光纤波长交错器。
背景技术：
波长交错器是DWDM系统的关键器件之一，可用于提高DWDM系统传输容量，实现系统升级，波长路由等。由于在普通光纤中光的偏振态是随机的，所以理想的光滤波器应具有偏振无关性；另外高边模抑制比，中心波长可微调以及具有平顶谱形等性能对于DWDM系统也是至关重要的。目前实现光波长交错器的方案主要有基于马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉仪型、阵列波导光栅型、晶体双折射型波长交错器等。马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉仪型波长交错器理论上可以做到全光纤设计，信道均匀性好，但温度稳定性差，对于两臂光程差和耦合器的分光比要求高，难于实用化；阵列波导光栅型波长交错器传输谱型容易控制，可设计成多组输出，缺点是隔离度不高，温度稳定性差，色散度高；晶体双折射型波长交错器可以灵活设计满足不同信道间隔要求，但偏振相关损耗较大。
发明内容本发明的目的旨在为克服现有技术的不足，而提供一种新型全光纤波长交错器，该新型全光纤波长交错器利用3dB光耦合器将入射光分成两束，使其分别进入高双折射光纤，沿光纤相向传输一周后，再回到3dB光耦合器相遇，产生干涉。
本发明为解决上述问题所采用的方案是设计一种新型全光纤波长交错器。它包括环行器、3dB光耦合器、偏振控制器、高双折射光纤和信道中心波长调谐机构及单模光纤，其特征在于所说的密集波分复用光信号的输入端口Port1与环行器(1)的端口(a)相连接，环行器(1)的端口(b)与3dB光耦合器(2)的端口(a)相连接，环行器(1)的端口(c)与输出端口Port2相连接；所说的3dB光耦合器(2)的端口(b)与第一偏振控制器(3)的一端相连接，第一偏振控制器(3)的另一端与第一高双折射光纤(6)的一端相连接，第一高双折射光纤(6)的另一端与第二偏振控制器(4)的一端相连接，第二偏振控制器(4)的另一端与第二高双折射光纤(7)的一端相连接，第二高双折射光纤(7)的另一端与第三偏振控制器(5)相连接，第三偏振控制器(5)的另一端与第三高双折射光纤(8)的一端相连接，第三高双折射光纤(8)的另一端与3dB光耦合器(2)的端口(c)相连接；并且第三高双折射光纤(8)的局部与信道中心波长调谐机构(9)连接；而耦合器(2)的端口(d)与输出端口Port3相连接。
本发明利用3dB光耦合器将入射光分成两束，使其分别进入HBF，沿光纤相向传输一周后，再回到3dB光耦合器相遇，产生干涉，本文提出的Sagnac环结构实现了平顶的同时得到了较高的边模抑制比；利用信道中心波长调谐机构，使粘贴其上的高双折射光纤的等效折射率差与双折射光纤的长度变化量之积ΔnΔL发生相应的改变，从而使波长交错器的传输谱产生相移，通过改变施加于悬臂梁侧向应力的大小来控制和调谐波长的位置。理论分析和实验结果表明(1)该波长交错器与普通HBF Sagnac干涉仪构成的交错器相比在平顶和边模抑制比两方面得到了显著地改善。(2)实现了全波长范围的信道中心波长调谐和奇偶信道的切换。该发明结构简单、调节方便、成本低廉、能在常温下稳定工作。
图1为新型全光纤波长交错器示意图；图2为信道中心波长调谐机构示意图；图3为新型全光纤波长交错器的传输谱图。
图中1.环行器；2.3dB光耦合器；3.第一偏振控制器；4.第二偏振控制器；5.第三偏振控制器；6.第一高双折射光纤；7.第二高双折射光纤；8.第三高双折射光纤；9.信道中心波长调谐机构；10.悬臂梁；11.固定平板；12.位移步进机构；13.单模光纤。
以下结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。
具体实施方式
本发明-基于HBF Sagnac干涉仪的波长交错器，它包括环行器、光耦合器、高双折射光纤(HBF)、偏振控制器(PC)、信道中心波长调谐机构及将各器件相互连接的单模光纤等。其特点是密集波分复用(Dense Wavelength-Division-MultiplexerDWDM)光信号由输入端口Port1输入至环行器1的端口a，环行器1的端口b与3dB光耦合器2的端口a相连接，环行器1的端口c与输出端口Port2相连，输出端口Port2为DWDM光信号的奇信道输出端。
3dB光耦合器2的端口b与第一偏振控制器3相连接，第一偏振控制器3的另一端与第一高双折射光纤6的一端相连接，第一高双折射光纤6的另一端与第二偏振控制器4相连接，第二偏振控制器4的另一端与第二高双折射光纤7的一端相连接，第二高双折射光纤7的另一端与第三偏振控制器5相连接，第三偏振控制器5的另一端与第三高双折射光纤8的一端相连接，第三高双折射光纤8另一端与3dB光耦合器2的端口c相连接。3dB光耦合器2的端口d与输出端口Port3相连，输出端口Port3为DWDM光信号的偶信道输出端。整体器件之间的连接用单模光纤(13)连接。
三段高双折射光纤6、7、8长度比为2∶2∶1。
信道中心波长调谐机构(9)由连接着第三高双折射光纤(8)的悬臂梁(10)，与悬臂梁的外端上方接触的固定平板(11)，及可施加侧向应力来改变梁的挠度的位移步进机构(12)组成。其中悬臂梁(10)固定箱体上；沿悬臂梁的中轴线粘接第三高双折射光纤(8)；位移步进机构(12)是一个可旋过固定平板(11)螺孔的、顶部为螺帽的螺钉。
通过侧向位移步进机构12的旋进，可进行信道中心波长的微调谐。信道中心波长调谐机构(9)的悬臂梁(10)截面为矩形，可以使用高刚性能的金属或非金属材料，如锰钢、有机玻璃。
本发明的原理是输入光首先经过环行器，接着由3dB光耦合器分成两束分别进入HBF，沿着光纤相向传一周后，再回到3dB光耦合器相遇，产生干涉。偏振控制器PC用于调整HBF的输入光与其快轴间的夹角。当耦合器的耦合系数为0.5时，提出的波长交错器的反射和透射谱函数为R＝1-(A1+A2+A3+A4)T＝(A1+A2+A3+A4)2其中A1=sin(θ4-θ1)cosθ2cosθ3cos(β1λ+β2λ+β3λ)]]>A2=cos(θ4-θ1)cosθ2sinθ3cos(β1λ+β2λ-β3λ)]]>A3=-sin(θ4-θ1)sinθ2sinθ3cos(β1λ-β2λ+β3λ)]]>A4=cos(θ4-θ1)sinθ2cosθ3cos(β1λ-β2λ-β3λ)]]>DWDM光信号经输入端口Port1输入至环行器1，输入光进入3dB光耦合器2，3dB光耦合器2将输入光一分为二沿环路相向传输一周后，回到3dB光耦合器2的两束光发生干涉后，由3dB光耦合器2的d端经输出端口Port3输出透射光，a端输出反射光至环行器1的b端，并由环行器1的c端经输出端口Port2输出反射光。偏振控制器3、4和5用于调节两方向入射光与高双折射光纤6、7、8的快轴间的夹角，调节偏振控制器可使光波的偏振方向发生旋转。通过以上方案，可实现奇偶信道的交错、透射谱与反射谱平顶、输出波长间隔均匀、边模抑制比高等特性。输出光谱见图3。
环行器1用于将输入光与反射输出光分离；3dB光耦合器2至少具有四个端口a、b、c和d，一方面将外部输入的光一分为二沿环路相向传输，另一方面使相向传输一周后回到3dB光耦合器2的两束光发生干涉；三个偏振控制器3、4、5可调节两方向入射光与高双折射光纤6、7、8的快轴间的夹角；高双折射光纤6、7、8要满足一定的比例2∶2∶1，用于使通过其光的两个偏振分量产生相位差；信道中心波长调谐机构用于波长交错器中心波长的微调。
环行器，可以是光纤或光学晶体制成的任何一种光环行器，至少应具有三个端口光耦合器是与DWDM信号相适应的3dB光耦合器，它至少具有四个端口。
偏振控制器，可以是可调节光的偏振态的任何一种偏振旋转器。
信道中心波长调谐机构可施加应力于高双折射光纤，通过施加侧向应力来改变梁的挠度，以此来调节信道中心波长的位置。
本发明所述的波长交错器可在常温下工作。
权利要求
1.一种新型全光纤波长交错器，包括环行器、3dB光耦合器、偏振控制器、高双折射光纤和信道中心波长调谐机构，以及连接单模光纤，其特征在于所说的密集波分复用光信号的输入端口Port 1与环行器(1)的端口(a)相连接，环行器(1)的端口(b)与3dB光耦合器(2)的端口(a)相连接，环行器(1)的端口(c)与输出端口Port 2相连接；所说的3dB光耦合器(2)的端口(b)与第一偏振控制器(3)的一端相连接，第一偏振控制器(3)的另一端与第一高双折射光纤(6)的一端相连接，第一高双折射光纤(6)的另一端与第二偏振控制器(4)的一端相连接，第二偏振控制器(4)的另一端与第二高双折射光纤(7)的一端相连接，第二高双折射光纤(7)的另一端与第三偏振控制器(5)相连接，第三偏振控制器(5)的另一端与第三高双折射光纤(8)的一端相连接，第三高双折射光纤(8)的另一端与3dB光耦合器(2)的端口(c)相连接；并且第三高双折射光纤(8)的局部与信道中心波长调谐机构(9)连接；而耦合器(2)的端口(d)与输出端口Port 3相连接。
2.根据权利要求1所述的新型全光纤波长交错器，其特征在于所说的第一高双折射光纤(6)、第二高双折射光纤(7)和第三高双折射光纤(8)的长度比为2∶2∶1。
3.根据权利要求1或2所述的新型全光纤波长交错器，其特征在于所说的信道中心波长调谐机构(9)由连接着第三高双折射光纤(8)的悬臂梁(10)，与悬臂梁的外端上方接触的固定平板(11)，及可施加侧向应力来改变梁的挠度的位移步进机构(12)组成。
4.根据权利要求3所述的新型全光纤波长交错器，其特征在于所说的悬臂梁(10)固定箱体上；沿悬臂梁的中轴线粘接第三高双折射光纤(8)；位移步进机构(12)是一个可旋过固定平板(11)螺孔的、顶部为螺帽的螺钉。
5.根据权利要求4所述的新型全光纤波长交错器，其特征在于所说的信道中心波长调谐机构(9)的悬臂梁(10)截面为矩形，使用高刚性能的金属或非金属材料，如锰钢、有机玻璃。
6.根据权利要求3所述的新型全光纤波长交错器，其特征在于所说的环行器是光纤或光学晶体制成的光环行器。
7.根据权利要求3所述的新型全光纤波长交错器，其特征在于所说的耦合器是与DWDM信号相适应的3dB光耦合器。
8.根据权利要求3所述的新型全光纤波长交错器，其特征在于所说的偏振控制器，是可调节光的偏振态的偏振旋转器。
9.根据权利要求4或5、6、7所述的新型全光纤波长交错器，其特征在于所说的偏振控制器，是可调节光的偏振态的偏振旋转器。
全文摘要
本发明是一种新型全光纤波长交错器。其基于高双折射光纤(High Birefringent Fiber HBF)Sagnac干涉仪的波长交错器，特别是能够实现具有偏振无关、平顶谱型和中心波长可微调的全光纤波长交错器。它包括环行器、耦合器、高双折射光纤、偏振控制器、信道中心波长调谐机构及单模光纤等。本发明的Sagnac环结构，实现了平顶的同时得到了较高的边模抑制比；利用信道中心波长调谐机构，使粘贴其上的双折射光纤的等效折射率差与双折射光纤的长度变化量之积ΔnΔL发生相应的改变，从而使波长交错器的传输谱产生相移，通过改变施加于悬臂梁上侧向应力的大小来控制和调谐信道中心波长的位置。本发明具有调谐方法简便、成本低廉、在常温下稳定工作等优点。
文档编号G02F1/225GK1928686SQ20061001598
公开日2007年3月14日 申请日期2006年9月25日 优先权日2006年9月25日
发明者马秀荣, 开桂云, 童峥嵘, 刘艳格, 吴志芳, 方伟, 郭宏雷, 王力维, 张明明 申请人:天津理工大学