专利名称：一种自由空间的色散补偿模块装置的制作方法
技术领域：
一种自由空间的色散补偿模块装置技术领域 本实用新型涉及光纤通讯技术领域，尤其涉及应用于波分复用光通信系统的色 散补偿模块领域。
背景技术：
在光通信中，当一个光脉冲从光纤输入，经过一段长度的光纤传输之后，其输 出端的光脉冲会变宽，甚至有了明显的失真。这说明光纤对光脉冲有展宽作用，即光纤存在 着色散(色散是沿用了光学中的名词)。光纤的色散是引起光纤带宽变窄的主要原因，而光纤 带宽变窄则会限制光纤的传输容量。而且光纤色散限制了信号所能传输的距离。因此在高速 光信号传输中色散问题是普遍存在的，系统必须要有色散补偿的装置，对系统进行色散补偿 可以有效提高系统的传输容量，增长信号无再生传播距离。目前光传输系统中可行的色散补偿方法可以分为两大类其一是基于光纤的色散补偿技术，如采用色散补偿光纤(DCF)、反色散光纤(RDF)等；其二采用色散补偿(DCM— Dispersion Compensating Module)模块对通道色散及色散斜率进行补偿，如基于啁啾光纤布喇格光栅 (CFBG)、镜像相位阵3 / J(VIPA)、平面波导的各类色散补偿器等。在色散补偿器中，G-T腔标准具级联被大量应用在多通道色散补偿和斜率补偿模块上。 但由于单个的G-T腔的缺点是色散补偿带宽非常窄，每一个色散补偿基本单元(Etalon)只能针 对单一中心波长的光来进行补偿，为使DCM模块能应用于WDM、 DWDM等系统中，通常 需要在一个DCM模块中集成了许多个GTEtalon，它们各自的中心波长由所传输的光波长来 定，级联之后才能够在较宽带宽范围内对色散进行补偿。2003年3月20日申请的专利号为 US 6,724,482的美国专利《Synthesis of optical dispersion compensators and methods using a series of GT cavities (光的色散补偿器的合成及其采用一系列GT腔实现的方法)》公开了一种用上 述光学原理来实现WDM多通道色散补偿的DCM模块，其结构如图1所示，包括第1个GTEtalon501、第2个GT Etalon502、第3个GT Etalon503......第n个GT Etalon50n，每个G-T腔的中心色散波长和反射率以及FSR (自由光谱范围)稍有不同，级联后形成一个多通道的 色散补偿模块。另一种装配色散补偿模块的方法是将各个必须的光学部件集中在一个平台上，在自由空 间对各个光学部件进行调试、固定。如图2所示的就是其中一种自由空间的色散补偿模块。 输入端单光纤准直器610的信号光入射到第l个GTEtalon601中，经反射后光线再入射进入 第2个GT Etalon602中，再经反射后光线入射进入第3个GT Etalon603中，依次类推直到经 过第n个GT Etalon60n后，在输出端单光纤准直器611处射出。由于经过了多个GT Etalon 后，光信号在一定带宽内得到了色散补偿，采用这种结构减少了不必要的光纤准直器，亦没 有器件级联型模块的绕线问题，模块体积小，但由于GT腔的多光束干涉要求光束入射角度 很小("ldeg)，从而导致光路很长，使模块体积较大且损耗较大，所以实际制作产品中并不 采用这种方案。还有一种制作色散补偿模块的方法是用光纤准直器进行级联，每个模块是通过n个DCM 器件的级联而成，每一个器件的反射端信号与下一个DCM器件的输入端相连，最后一个DCM 的输出端即为整个色散补偿模块的输出端。由于每个DCM器件都需要双光纤准直器各一个， 使得模块光纤准直器多，成本较高，而且由于受到光纤绕线的限制，模块体积较大。
发明内容本实用新型的目的在于提供了一种体积较小且成本较低的自由空间的色散补偿 模块装置。为实现上述目的，本实用新型包括一个输入端准直器； 一个输出端准直器；另有一系列 用于产生色散的GT腔标准具； 一系列具有光线平移作用的斜方棱镜，其可縮短相对的GT 腔标准具的间距；上述光学元件固定在一平面基底上。当采用上述结构后， 一对准直器分别设置于光输入端口和输出端口并和光纤连接； 一系 列的GT腔标准具作为色散补偿器件，产生色散； 一系列的斜方棱镜，用于转移光学中心线 而不改变光线的传输的方向； 一个平行平板状基底用以支撑上述光学元件。由于光束有一定 的宽度且GT腔本身有最小尺寸限制，所以在图2所示的结构中，当光束以较小的入射角度 入射两排平行放置的GT腔时，其GT腔的排间距就很大，使得模块整体的体积大，而本实 用新型采用了一系列的斜方棱镜放在光路中，使得光束的中心线在x轴方向发生位移L,使得 光路在Y轴方向不需要太长就可以将依次反射的光线中心在X轴上分开一定的距离，此距离 足够将GT腔标准具依次放入且各反射光束互相不干扰，每次通过GT腔标准具的只有一束 光线，这样就使得模块整体的体积减小了。因此本实用新型通过加入斜方棱镜，使得相对的 GT腔标准具的间距不会完全依赖于光的入射角度，縮短了相对的GT腔标准具的间距，使得 整体装配空间縮小，大大縮小了色散补偿模块的尺寸，却足于确保光学部件在自由空间的自 由度、精密定位及良好的温度性能。本实用新型的斜方棱镜可以具有两个反射面，当一束光沿y轴方向有一小偏角入射，经 两个间距为L的平行的反射面反射之后，出射光束的中心在x轴上偏移的距离比未加入斜方 棱镜时增加了一段距离L，这样可以有效避免图2所示的结构因y轴方向上的光路过长而引 起器件体积大的问题。本实用新型可在GT腔标准具内插入薄的光学介质来调整GT腔标准具的中心波长，插 入薄的光学介质调整其角度可以改变GT腔标准具的光程从而改变中心波长，调节中心波长
的目的是将每个GT腔标准具的中心波长分别控制在一定数值上，这样多个GT腔标准具级 联时就可以在一定带宽内得到需要的色散延迟特性(或曲线)。
以下结合附图对本实用新型作进一步的详述图1是已有的一种色散补偿模块的结构示意图；图2是已有的另一种色散补偿模块的结构示意图；图3是本实用新型的结构示意图；图4是本实用新型的局部放大结构示意图；图5是本实用新型另一实施例的局部放大结构示意图；图6是本实用新型的斜方棱镜的工作原理图；图7是本实用新型的GT腔标准具插入光学介质的结构示意。
具体实施方式
请参阅图3、图4所示，本实用新型由以下部件组成 一个输入端准直器 101; —个输出端口准直器102; —系列的GT腔标准具201 20n， n为所级联标准具的个数； 一系列具有光线转向作用的斜方棱镜301 30m (m二n—l): 一个可以支撑上述元件的平面 基底401。输入端准直器101和输出端口准直器102分别设置于光输入端口和输出端口并和光纤连 接； 一系列的GT腔标准具作为色散补偿器件，产生色散； 一系列的斜方棱镜，使进入棱镜 的光与出射棱镜的光保持平行，用于转移光学中心线而不改变光线的传输的方向，从而使光 束转向来缩短光路；基底401为平行平板状，可以是玻璃或陶瓷的。在具体制作时，先利用机械调试装置将输入端准直器101与第1个GT腔标准具201调 试完成，利用胶粘剂或其他方式将其固定在基底401上；然后将第1个斜方棱镜301放置入 光路，微调其角度使得光线被转向到所需方向后将其固定；再将第2个GT腔标准具202放 置入光路，调节其角度使得其色散中心波长达到要求的波长之后，用胶粘剂或其他方式将其 固定；依此类推，顺次将斜方棱镜与GT腔标准具固定在基底401上；最后将输出端准直器 102定位并固定在基底401上，就完成了本实用新型自由空间的色散补偿模块的制作。请参阅图5所示，本实用新型可将第1个斜方棱镜201加长，将第2个斜方棱镜202取 消，这样可以省去一个斜方棱镜，以下的斜方棱镜可依次类推。本实用新型的各光学元件的部件均可采用玻璃材料或其他低热膨胀率材料。本实用新型的斜方棱镜的工作原理是通过控制和改变光线的方向，使光线方向不变而中 心线发生偏移。如图6所示，入射角为a的入射光线经过边长为L的斜方棱镜后其光线的中 心线在X轴方向上发生了一个边长L的位移，而其传播方向仍然是a 。本实用新型可在GT腔标准具内插入薄的光学介质来调整GT腔标准具的中心波长。如 图7所示在一 GT腔标准具中插入薄的光学介质，通过改变其角度e来改变光束在GT腔 标准具内部的光程，从而改变GD (Group Delay群延迟)曲线的中心波长，如公式(2);以期 得到级联后总的GD曲线F(入),如公式(1)。<formula>formula see original document page 6</formula>), 公式(1)其中<formula>formula see original document page 6</formula>公式(2)
权利要求1、一种自由空间的色散补偿模块的装置，其包括一个输入端准直器和一个输出端准直器，其特征在于另有一系列用于产生色散的GT腔标准具；一系列具有光线平移作用的斜方棱镜，其可缩短相对的GT腔标准具的间距；上述光学元件固定在一平面基底上。
2、 根据权利要求l所述的一种自由空间的色散补偿模块的装置，其特征在于该斜方棱 镜具有两个反射面。
3、 根据权利要求1或2所述的一种自由空间的色散补偿模块的装置，其特征在于该GT腔标准具内插入薄的光学介质来调整GT腔标准具的中心波长。
专利摘要本实用新型公开一种自由空间的色散补偿模块的装置，其包括一个输入端准直器和一个输出端准直器；一系列用于产生色散的GT腔标准具；一系列具有光线转向作用的斜方棱镜，其可缩短相对的GT腔标准具的间距；上述光学元件固定在一平面基底上。当采用上述结构后，该一系列的斜方棱镜，用于使光束转向，从而缩短光路，使得相对的GT腔标准具的间距不会完全依赖于光的入射角度，缩短了相对的GT腔标准具的间距，使得整体装配空间缩小。本实用新型可大大缩小了色散补偿模块的尺寸，却足于确保光学部件在自由空间的自由度、精密定位及良好的温度性能。
文档编号G02B6/34GK201035185SQ200720007009
公开日2008年3月12日 申请日期2007年5月10日 优先权日2007年5月10日
发明者凌吉武, 砺 吴, 赵武丽 申请人:福州高意通讯有限公司