用于色散补偿、光束偏移和光交换的设备的制作方法

专利名称：用于色散补偿、光束偏移和光交换的设备的制作方法
技术领域：
本发明的领域是光通信和处理。
背景技术：
在光网络中传播的光常常遭受色度色散(chromatic dispersion)或偏振 模色散，这些色散可导致信号的劣化和不可接受地高的误差率。为了使这 样的网络运行，数字信号被以足够短的间隔转换成电信号并转换回新的光 信号，使得误差率是可接受地小的。但是这样的光电信号转换器昂贵，且 可能控制网络的成本中，并可能使网络速度慢下来。光学上补偿色散的方 法可通过允许光信号在变得劣化之前传播较长的距离来帮助减小这样的 成本和/或增加速度。
常常通过色散补偿光纤来补偿在光网络中的色度色散，即，随着频率 变4b的群延迟，^口/(列^口在在纟戋￡> (^<:/0/7￡6//0 q/Xo^er尸/y^/cs a"<i rec/wo/ogy, http:〃www.rpt)hotonics.com/dispersion compensation.html中关于"Dispersion Compensation"的文章中描述的，其公开内容在这里通过引用被并入。根 据光纤的组成，这样的光纤通常产生作为频率的固定函数的色散补偿，即 使对色散补偿的要求在时间上变化时(如例如在可重新配置的光网络中出 现的)也是如此。作为频率的函数的色散补偿通常只在有限的带宽上提供 与所需要的色散补偿的良好匹配，这是因为在光纤的组成中只有有限数量的参数，这些参数可用于调节作为为频率的函数的色散。这限制了可使用 的带宽，并可能将给定色散补偿光纤的使用限制到仅仅单个信道。色散补 偿光纤通常不提供对偏振模色散的补偿。它们也可能是昂贵和庞大的，因 为可能需要多达几千米的很长长度的光纤，且给定的光纤只能补偿固定的 色散度。
Gires-Tournois ( GT )标准具是由具有有限折射率n的透明材料制成的 设备，该设备全反射后表面和平行于后表面的具有反射率为R的部分反射 前表面。进入前表面的光在标准具内反射多次，且经历不同数量的反射的 光束分量的干涉产生输出光束，该输出光束具有非常小的衰减，〃f旦具有作 为频率的非线性函数的相位延迟，这取决于光的波长与标准具的厚度d的
关系。GT标准具具有作为频率的周期函数的色度色散，该周期函数依赖 于折射率n、厚度d和反射率R。在2007年2月14日下载的在 http:〃en.wikipedia.org/wiki/Gire-Tournois etalon的文章才是供了 GT标准具如 何工作的更多的细节，并描述了其例如在脉冲压縮中和在非线性迈克耳逊 干涉仪中的 一些使用，该文章的公开内容通过51用被并入。

发明内容
本发明的实施方式的一个方面涉及色散补偿模块，其中光束在进入色 散补偿模块之后，与色散补偿元件相互作用，离开该元件，并反射回该元 件，再次与该元件相互作用。
可选地，色散补偿元件是GT标准具，且由模块产生的色散补偿大于 来源于与GT标准具的单次相互作用的色散补偿，因为光与该才莫块相互作 用多于一次。可选地，由于作为频率的函数的GT标准具色散的周期性， 频率的变化(色散补偿对其重复进行)等于或几乎等于光网络所使用的相 邻信道的频率的差，色散补偿模块在该光网络中操作。
在本发明的一些实施方式中，模块包括双折射材料的块，且光束或至 少其偏振分量在从块的第 一侧上的输入位置到与第 一侧相对的块的第二 侧上的色散补偿元件的路径上穿过块。在与色散补偿元件进行相互作用之后，光传播回来而通过块，但具有改变的偏振例如旋转90度，沿着以改 变的角度定向的不同路径前进，到达在块的第一侧上的引导元件，其从输
入位置横向偏移(displace )。引导元件例如反射镜或另一 GT标准具引导 光回来而通过块到达第二侧，但偏振再次改变，例如回到光第一次穿过块 时的值，所以光再次沿着以改变的角度定向的不同路径前进，且光返回到 色散补偿元件，光返回的位置从光以前与色散补偿元件进行相互作用的位 置橫向偏移。
可选地，块的两侧实质上是平的表面，且实质上彼此平行。可选地， 每当光穿过块时，光恰好在进入块之前且恰好在离开块之后，实质上垂直 于平的表面传播，即使由于双折射，块内的路径有时与表面成斜角也是如此。
可选地，位于块的每侧上的偏振由四分之一波片或等效元件改变，光 穿过块两次，每次它都与色散补偿元件或引导元件进行相互作用。
该过程可选地重复明确数量的次数，光在块的两侧之间来回反射，在 每次反射时横向偏移，直到它到达输出口并离开色散补偿模块为止。反射 的数量取决于输出口的位置，以及对于光的不同偏振态，取决于双折射材 料中路径的方位角的差异。
在本发明的一些实施方式中，模块的色散补偿特性被实时地控制。例 如，色散补偿元件的色散补偿特性例如通过控制元件的温度来实时地控 制。可选地或此外，各种手段用于实时地控制光与元件进行相互作用的次 数。可选地，反馈用于实时地最优化模块的色散补偿特性，例如通过最小 化光网络中的比特误差率，或通过最小化色散的更直接的测量。
在本发明的一些实施方式中，可选地非偏振的输入光束在进入色散补 偿模块之前分成两个偏振分量，且在它进入色散补偿;漠块时每个偏振分量 与具有不同特性的不同色散补偿元件进行相互作用，从而补偿输入光束中 的偏振模色散。
在本发明的一些实施方式中，色散补偿模块包括可选地具有不同特性 的多个色散补偿元件，在作为频率的函数的色散补偿中提供额外的自由度。
本发明的 一些实施方式的 一个方面包括使用具有两侧的双折射材料 的块来使光束或至少其偏振分量横向偏移的设备，这两侧可选地实质上是 平行的平的表面。光束在第一侧上的第一位置处进入块，且至少光束的分 量在第一路径上穿过块到达第二侧上的第一出口位置。光离开块，并由引 导元件例如反射镜引导回块，可选地在第一出口位置再次进入块，但具有
变化的偏振，例如旋转了 90度。偏振由偏振改变元件改变，例如通过在 块的第二侧和引导元件之间穿过四分之一波片或等效元件两次来改变。光 接着穿过块回到第一侧，但由于偏振被改变而沿着具有变化的方位角的不 同的路径前进，并到达第一侧上的第二出口位置，其从光在第一侧上进入 块的第一位置横向偏移。
可选地，有另一引导元件例如反射镜，并可选地在第一侧上有另一偏 振改变元件，且光再次被引导回块，其偏振改变，例如回到它第一次穿过 块时的偏振。该过程可选地重复，光穿过块来回反射，且每次变得橫向偏 移，直到它最后一次在出口离开块为止。
可选地，每当光穿过块时，恰好在光进入块之前且恰好在光离开块之 后，光实质上垂直于平的表面传播，即使由于双折射，块内的路径有时与 表面成斜角也是如此。
设备可根据出口的位置使光偏移多个不同的密集的距离中的任何一 个。可选地，光偏移的方向取决于当它进入设备时的偏振。可选地，光通 过两个出口之一离开，取决于当它进入设备时的偏振。可选地，有多个输 出口，且反射镜中的一个或两个是可移动的，使得输出口的选择和偏移距 离是可实时地控制的。
因此根据本发明的示例性实施方式提供了 一种使至少光束的分量横 向偏移的方法，所述方法包括以下步骤
a) 引导所述光束在第一位置处进入双折射材料的块，且引导至少所 述光束的所述分量在第一路径上穿过所述块到达出口位置；以及
b) 在所述光束的所述分量穿过所述块之后改变所述光束的所述分量的偏振，并引导所述光束的所述分量从前面的出口位置传递回来 而通过所述块到达下一出口位置，所述光束的所述分量由于其偏 振态被改变而沿着以改变的角度定向的下一路径前进至少 一次；
从而当所述光束的所述分量最后一次离开所述块时从所述第 一位置横向 偏移。
可选地，引导所述光束的所述分量传递回来而通过所述块的所述步骤 包括恰好在所述光束的所述分量进入所述块之前引导所述光束的所述分 量实质上垂直于所述块的第一表面传播，且恰好在所述光束的所述分量穿 过所述块之后引导所述光束的所述分量实质上垂直于所述块的第二表面 传播，其中所述第二表面实质上平行于所述第一表面。
可选地，引导所迷光束的所述分量传递回来而通过所述块的所述步骤 包括将所述光束的所述分量引导到所述光束的所述分量最后从所述块出 来的实质上相同的位置。
在本发明的实施方式中，所述方法包括
a) 51导具有不同偏振的所述光束的另 一分量在第二分量路径上穿过 所述块到达第二分量出口位置；以及
b) 在所述光束的所述第二分量穿过所述块之后改变所述光束的所述 第二分量的偏振，并使所述光束的所述第二分量从前面的第二分 量出口位置传递回来而通过所述块到达下一第二分量出口位置， 所述光束的所述第二分量由于其偏振态被改变而沿着以改变的角 度定向的下一第二分量路径前进至少一次；
从而所述光束的所述第二分量在最后一次离开所述块时在与第一光束分 量的偏移相反的方向上从所述第一位置横向偏移。
根据本发明的示例性实施方式，进一步提供了 一种改变光束的色散的 方法，该方法包括以下步骤a) 使所述光束进入色散补偿元件且与所述色散补偿元件进行相互作
用，并离开所述色散补偿元件；
b) 引导所述光束返回到所述色散补偿元件并重复步骤(a)至少一次；
从而使所述光束的所述色散比所述光束只与所述色散补偿元件相互作用 一次的情况下改变得更多。
可选地，该方法包括在使所述光束第一次进入所述色散补偿元件之 前，引导所述光束在第一入口位置进入双折射材料的块，并在第一路径上 通过所述块到达第一出口位置。
可选地，该方法包括引导所述光束以改变的偏振态从所述第一出口位 置传递回来而通过所述块，所述光束由于其偏振态;波改变而沿着以改变的 角度定向的另 一路径前进，到达在与所述第一入口位置相同的所述块的一 侧上但被横向偏移的位置。
在本发明的实施方式中，引导所述光束回到所述色散补偿元件所述至 少一次中的每一次的所述步骤包括
a) 改变所述光束的偏振态；
b) 引导所述光束从以前的出口位置传递回来而通过所述块到达相对 的位置，所述光束由于其偏振态被改变而沿着以改变的角度定向 的另一路径前进；
c) 将所述光束实质上改变回其以前的偏振态；以及
d) 引导所述光束从所述相对的位置传递回来而通过所述块到达下一 出口位置，所述光束由于其偏振态被改变而沿着以改变的角度定 向的又一路径前进；
光进入从所述以前的出口位置横向偏移的所述色散补偿元件的不同部分。
根据本发明的示例性实施方式，进一步提供了 一种用于使光束横向偏 移的设备，包括
a) 具有第一侧和第二侧的双折射材料的块；
b) 输入口，其引导所述光束在所述第一侧上的第一位置处进入所述块；
C)第一反射元件，其将所述光束从所述第二侧上的第一出口位置反 射回到所述第一出口位置，以再次进入所述块；以及
d)第第一偏振改变元件，其在光在所述第一出口位置处再次进入所 述块之前改变所述光的偏振；
其中所述设备配置成使得当所述光束从输入口进入所述块时，至少所述光 束的分量通过所述块到达所述第 一 出口位置，且在所述第 一 出口位置处再 次进入所述块的所述光束由于其偏振被改变而沿着以改变的角度定向的 路径前进，所述光束传递回来而通过所述块到所述第一侧，到达从所述第 一位置横向偏移的第二出口位置。
可选地，该设备还包括
a) 第二反射元件，其将所述光束从所述第二出口位置反射回到所述 第二出口位置，以使所述光束再次进入所述块并传递回来而通过 所述块到所述第二侧；以及
b) 第二偏振改变元件，其在光在所述第二出口位置处再次进入所述 块之前改变所述光的所述偏振，使得所述光在传递回来而通过所 述块到达所述笫二侧时沿着以改变的角度定向的路径前进，到达 从所述第一出口位置横向偏移的第三出口位置。
可选地，所述第一反射元件和所述第二反射元件以及所述第一偏振改 变元件和所述第二偏振改变元件中每一个都在其各自的侧上沿着所述块 横向延伸得足够远，以便所述光在所述第一侧和所述第二侧上的连续的出 口位置之间来回传递而通过所述块多次，其中每一次都再次^皮碎黄向偏移。
根据本发明的示例性实施方式，进一步提供了一种色散补偿设备，包
括
a) 输入^莫块，其接收光束；
b) 色散补偿模块，所述输入模块将来自所述光束的光引导到所述色 散补偿模块，所述色散补偿模块包括i)色散补偿元件，其在所述光与所述色散补偿元件进行相互作 用时改变所述光的色散；以及
li) 引导元件，其在所述光离开所述色散补偿元件之后，将所述 光引导回来以与所述色散补偿元件相互作用至少附加的一次。
可选地，色散补偿模块包括
a) 双折射材料的块，所述光通过所述块在位于所述块的第一侧上的 所述色散补偿元件和位于所述块的第二侧上的所述引导元件之间 传递；以及
b) 偏振改变元件，其位于所述块的所述第二侧和所述引导元件之间， 所述偏振改变元件改变被引导回到所述色散补偿元件的所述光的 偏振，使所述光沿着双折射的所述块中被改变的路径前进，并在 沿着所述第 一侧从光以前离开所述色散补偿元件的位置横向偏移 的位置处返回到所述色散补偿元件。
可选地，所述输入^^莫块？ 1导所述光从所述第二侧到所述第 一侧通过双 折射材料的所述块到达所述色散补偿元件，且所述色散补偿模块包括位于 所述块的所述第 一侧和所述色散补偿元件之间的第二偏振改变元件，所述 第二偏振改变元件改变与所述色散补偿元件进行相互作用的所述光的所 述偏振，以便在相互作用之后，所述光沿着所述块中不同的路径前进，到 达所述引导元件，而不是返回到所述输入才莫块。
可选地，所述引导元件包括反射镜。
可选地，所述色散补偿元件包括至少一个GT标准具。
可选地，所述引导元件包括第二色散补偿元件。
可选地，所述第二色散补偿元件包括至少一个GT标准具。
可选地，所述至少一个GT标准具至少包括具有不同特性的第一 GT 标准具和第二 GT标准具，所述第一 GT标准具和所述第二 GT标准具布 置成使得光在与所迷第一 GT标准具进行相互作用之后与所述第二 GT标准具进行相互作用。
可选地，设备包括通过控制所述至少一个GT标准具中的至少一个的 温度来控制色散补偿度的控制模块。
可选地，设备包括加热器和热电冷却器，以控制所述温度。
在本发明的实施方式中，设备包括控制所述色散补偿模块的至少两个 参数的控制模块。
可选地，第一色散补偿模块包括至少两个GT标准具，且所述两个参 数分别包括两个GT标准具的色散特性。
根据本发明的示例性实施方式，进一步提供了一种具有实质上恒定的 信道间隔的多信道光网络，该网络包括根据本发明的实施方式的色散补偿 设备，其中至少一个GT标准具的自由光谱范围实质上等于信道间隔。
可选地，所述偏振改变元件包括四分之一波片等效物，所述光在到所 述引导元件的途中通过所述四分之一波片等效物传递，且所述光在从所述 引导元件返回到所述块的途中再次通过所述四分之一波片等效物传递。
可选地，所述输入^^莫块包括偏振分束器。
可选地，所述输入^^莫块配置成将进入所述输入^^莫块的非偏振光束转换 成进入所述色散补偿模块的两个平行的偏振光束。
可选地，设备包括输出光束引导元件，所述输出光束引导元件将离开
才莫块，以便所述偏振分束器将所述两个平行的偏振光束合并成非偏振的输 出光束。
可选地，设备包括输出模块，所述输出模块配置成接收离开所述色散 补偿才莫块的所述两个平行的偏振光束，并将所述两个平行的偏振光束合并 成非偏振的输出光束。
可选地，所述色散补偿^^莫块配置成将所述两个平行的光束中的每一个 的色散改变不同的量，从而给所述输出光束提供偏振模色散补偿。
在本发明的实施方式中，所述色散补偿模块配置成将所述两个平行的光束中的每一个的群延迟改变不同的量，从而给所述输出光束提供偏振模 色散补偿。
根据本发明的示例性实施方式，进一步提供了 一种包括根据本发明的 实施方式的色散补偿设备的光网络，其中所述色散补偿模块的至少 一个参
数被选择成最大化Q因子和眼图张开度(eye-opening)中的一个或更多个， 或最小化所述网络的比特误差率，或同时最大化Q因子和眼图张开度中的 一个或更多个并且最小化所述网络的比特误差率。
可选地，设备包括包括控制模块，以实时地控制所述色散补偿模块所 提供的色散补偿度。
在本发明的实施方式中，所述色散补偿模块包括在可调节的程度上覆 盖所述色散补偿元件的可移动的反射镜，覆盖部分阻止所述光与所述色散 补偿元件进行相互作用，从而控制色散补偿度。
可选地，设备包括实时地控制可移动的反射镜的控制模块。
根据本发明的示例性实施方式，进一步提供了 一种包括根据本发明的 实施方式的色散补偿设备的光网络，其中所述控制模块配置成使用反馈回 路通过控制所述色散补偿设备所提供的色散补偿度来控制所述网络中的 比特误差率和Q因子、眼图张开度中的一个或更多个。
根据本发明的示例性实施方式，进一步提供了一种包括根据本发明的 实施方式的色散补偿设备的光网络，其中所述控制模块监测所述网络中的 光的波长，并根据所述波长控制所述色散补偿度。
附图的简要描述
参考附图在下面的章节中描述本发明的示例性实施方式。附图不一定 按比例绘制，且相同的参考数字通常用于在不同附图中示出的相同或相关 的部件。


图1示意性示出根据本发明的示例性实施方式在光网络中使用的色散 补偿设备，其包括输入/输出模块和色散补偿模块；图2示意性示出根据本发曰/
补偿设备的可选配置，其包括分离的输入和输出模块；
图3示意性示出图1所示的包括偏振分束器的输入/输出模块的进一步 的细节；
图4示意性示出图3的偏振分束器的侧视图； 图5示意性示出图1或图2的色散补偿模块；
振模色散的色散补偿模块的侧视图6B示意性示出根据本发明的示例性实施方式的用于偏振模色散的 色散补偿模块的侧视图，而图6C示意性示出其顶视图7示意性示出根据本发明的示例性实施方式的色散补偿^t块的可选 配置；
图8示意性示出根据本发明的示例性实施方式的色散补偿模块的可选 配置；
GT标准具的作为频率的函数的群延迟的曲线图10示意性示出对于在本发明的示例性实施方式中一起使用的两个 不同的GT标准具的作为频率的函数的群延迟的曲线图ll示出使用图1或图2的色散补偿设备，在光网络中的色散补偿的 控制循环的流程图；以及
图12A和12B示出根据本发明的示例性实施方式用于使光束横向偏移 的设备。
具体实施例方式
在描述附图时，语言有时用于光束经历第一事件的结果，例如与光学 元件的相互作用或通过光学元件的传递，第 一 事件被第二事件及时地跟 随。应理解，这样的语言意指从在光正传播的方向上沿着光束行进的观察者的角度来看，第二事件将跟随第一事件。但是在任何给定的时间，对于 光束的不同部分，这两个事件可同时发生。
图1示意性示出根据本发明的示例性实施方式的用于光网络中的色散 补偿的色散补偿设备100。我们将首先描述该设备的总体结构，接着以图 5开始描述色散补偿如何工作。
设备100可合并到用在光网络中的现有收发器或转发器(transponder ) 中，或它可用作可选地与光网络中的其它插件(plug-in)模块(例如放大 器)串联的独立设备，以补偿光束衰减。例如在光纤102中传播的输入光 束进入输入/输出模块104。如下面将在图4中描述的，来自可选地由输入 /输出模块104分成偏振光束的输入光束的光接着进入补偿光中色散的色 散补偿模块106，并将光返回到输^/输出模块104。输入/输出模块104接 着可选地处理色散补偿的光，例如将两个偏振光束重新组合成单个非偏振 的输出光束，如下面将描述的。色散补偿的输出光束接着例如通过光纤108 或通过将输出光束发送到其下一目的地的循环器而离开色散补偿设备 100。可选的控制模块110通过调节色散补偿模块106的控制参数(例如温 度)来控制作为频率和/或偏振模的函数的色散补偿，如下面将结合图5和 8描述的。可选地，这响应于控制模块110所接收的反馈而被实时地完成， 该反馈可能包括光束的色散的直接测量和/或光网络中信号质量的测量，例 如比特误差率。可选地，控制模块110还监控穿过设备100的光的波长， 并根据光的波长调节色散补偿模块106的控制参数。可选地，设备100包 括补偿光束衰减的放大器。
图2示意性示出根据本发明的另 一示例性实施方式用于可选的色散补 偿设备200的设计。设备200类似于设备100，但具有分离的输入模块202 和输出模块204,而不是合并的输入/输出模块104。虽然设备100可能比 设备200更紧凑，并且只使用单个偏振分束器，但设备200中的零件可能 更容易组装和排列。
图3更详细地示意性示出根据本发明的示例性实施方式的输入/输出 ;漠块104。来自光纤102的可选地非偏振的输入光束进入准直仪304，准 直仪304包括例如插芯(ferrule)和梯度折射率透镜。光束接着进入可选的偏振分束器306。偏振分束器306的操作在图4中示出，图4是输入/输 出模块104在包括输入光束的平面中的侧视图。在返回到图3之前，现在 将描述图4。
分束器306将输入光束分成两个平行的线偏振光束402和404。在图 4所示的本发明的实施方式中，分束器306包括双折射材料，例如方解石、 YV04,或任何其它双折射晶体。可选地，替代地使用另一类型的偏振分束 器，例如薄膜分束器。可选地，半波片406将光束之一一图4所示例子中 的光束404的偏振旋转90度，以便两个光束以相同的线偏振出现。在图3 中，以及在图5、 7和8中，两个平行光束在垂直于附图平面的方向上彼 此偏移，所以两个平行光束中只有一个在附图中是可见的，但应理解，这 两个光束都可能存在。为了简单起见，在描述图3、 5、 7和8时，平行光 束对有时称为"光束"。
在本发明的一些实施方式中，来自光纤102的输入光束以被偏振开始， 且没有偏振分束器。在本发明的其它实施方式中，输入光束是非偏振的， 没有分离的偏振分束器，且色散补偿模块106只允许输入光束的一个偏振 分量通过。然而，使偏振光束进入色散补偿模块106，使得所有光束都通 过它可能是有利的。
返回到图3的描述，在光束从偏振分束器306射出之后，有位于光束 (其可能实际上为平行光束对，如上所迷)路径中的可选的薄膜偏振分束 器308。如果薄膜分束器308在从偏振分束器306射出的光束的路径中， 则光束被偏振，以便它通过薄膜偏振分束器308。光束接着进入色散补偿 模块106,并作为色散改变的输出光束(或平行光束对)从模块106射出， 且从它进入的位置偏移。输出光束从反射镜310反射，并可选地通过半波 片312,使其偏振方向旋转90度。输出光束现在具有与输入光束不同的偏 振，因此被薄膜分束器308反射，而不是通过它，并朝着偏振分束器306 被引导回来。可选地，在输出光束到达偏振分束器306之前，另一半波片 314将输出光束的偏振旋转回其原始方向。半波片314可选地位于在偏振 分束器306和薄膜分束器308之间的输入光束的路径中，而不是在输出光 束的路径中，且当输入光束从偏振分束器306射出时，输入光束被偏振，使得它从薄膜分束器308反射。不管这是否如此，半波片312都可选地位 于在薄膜分束器308和模块106之间的输入光束的路径中，或在模块106 和反射镜310之间的输出光束的路径中。
应注意，不是使用薄膜分束器308，反射镜可用于将输出光束反射回 到偏振分束器306。在这种情况下，反射镜被定位在输入光束的路径之外， 使得输入光束不在从偏振分束器306到色散补偿模块106的途中被偏转。
在本发明的一些实施方式中，在图3中或在上述任何可选的配置中示 出的光束的方向被反转，输入光束被薄膜分束器308和反射镜310反射并 进入接近底部的色散补偿模块106,而输出光束从接近顶部的模块106射 出并在再次进入偏振分束器306之前通过薄膜分束器308。
当输出光束到达偏振分束器306时，两个平行光束中之一可选地传递 回来而通过半波片406或另一半波片，使得两个平行光束再次具有相隔90 度定向的两个不同的线偏振。偏振分束器306接着将两个光束合并回单个 非偏振光束，此时假定输入光束在进入偏振分束器306时最初是非偏振的。 非偏振的输出光束接着传递回来而通过准直仪304并被引导到光纤108。
在色散补偿设备200中，没有反射器308和310或半波片312和314。 替代地，从色散补偿模块106射出的输出光束直接到达包括输出模块204 的另一偏振分束器和准直仪，类似于包括输入^^莫块202的偏振分束器306 和304,且输出光束接着传递到光纤108。
图5示意性示出根据本发明的示例性实施方式的色散补偿模块500的 结构和工作，该模块500可用于图1、 2和3中的模块106。模块500包括 在图5中被示为GT标准具的两个色散补偿元件502和504。如将解释的， 模块500设计成使光束与GT标准具相互作用多次，这增加了色散补偿量， 且在下面将描述的本发明的一些实施方式中，在图l和2中示出的控制才莫 块110可改变光束与GT标准具相互作用的次数。通常，GT标准具502 和504不需要具有相同的光学特性，且它们具有不同的特性来为色散补偿 提供更多的自由度可能是有利的，如下将解释的。
在两个标准具之间的是双折射材料块506、位于块516和GT标准具502之间的四分之一波片512及块516和GT标准具504之间的四分之一 波片513。GT标准具中的每个都在背面上具有反射率大于0.98或大于0.995 的高反射表面510以及在正面上具有反射率为R的部分反射表面508。例 如，R小于O.Ol、或在0.01和0.05之间、或在0.05和0.2之间、或在0.2 和0.9之间、或大于0.9。这样的反射率例如通过用适当的薄层涂覆表面来 获得。两个表面都可选地为平的且相互平行，其间用具有折射率n的透明 材料分开距离d。每个标准具的反射表面也平行于它们所面对的块506的 表面，以及平行于块的相对表面和在块的另一侧上的另一标准具的反射表 面。然而，标准具504具有在其两端缺少区域516和528的反射表面508 和510，只有透明材料存在于两端。四分之一波片513也不延伸到块506 的端部。输入光束514通过标准具504的区域516，并接着通过双折射块 506，未通过四分之一波片513。输入光束514的偏振最初是线性的，且在 使得光束沿着路径518前进、直接通过双折射块506、垂直于块506的表 面的方向上。
输入光束接着通过四分之一波片512而变成圓偏振的，与标准具502 进行相互作用，并传递回来而通过四分之一波片512，再次变成线偏振的， 但在不同的方向上。虽然为了清楚起见，离开标准具502的光束被示为稍 樣吏从进入标准具502的光束偏移，且类似地对于标准具504，光束可在相 同的位置进入和离开标准具。当光束传递回来而第二次通过四分之一波片 512时，其偏振将从它在路径518上行进时的方向旋转90度。因此块506 的双折射性质将使光以与路径518的小角度在路径522上行进，而不是折 回路径518。路径522在位置524到达块506的另一侧，四分之一波片513 和标准具504的反射层出现在位置524。
光束接着通过四分之一波片513，与GT标准具504进行相互作用， 并传递回来而通过四分之一波片513。两次通过四分之一波片513 4吏光束 的偏振回到其最初沿着路径518前进时的方向。光线接着沿着平行于路径 518的路径526前进。当光在两个标准具之间来回反射时，该过程重复多 次，每当光来回反射时与每个标准具进行相互作用并在位置上横向偏移， 如图5所示的垂直偏移。最后，光到达标准具504的区域528，超出四分之一波片513的端部，并直接通过区域528,形成输出光束530。
应理解，在模块500中，以及在使用四分之一波片的下述任何设备中， 四分之一波片中的一个或多个可由任何其它光学元件代替，如果光通过该 元件两次，则该元件使线偏振光旋转其偏振方向90度。满足此条件的一 般元件在这里被称为"四分之一波片等效物"。例如，可使用法拉第旋转 器元件，其使通过其的线偏振光的偏振方向旋转45度。即使没有明确地 规定可使用这样的"四分之一波片等效物"，也应理解，在提到四分之一 波片的任何情况下，可使用它来代替四分之一波片。
在本发明的一些实施方式中，光束514具有不同的线偏振方向，使得 路径518和526与块506的表面成斜角，而不是垂直于它，且路径522垂 直于块506的表面。在本发明的那些实施方式中，块506被不同地定向， 如果输入光束514仍然在右上方进入块506,以便倾斜传播的光束下降并 到达左边，而不是如它们在图5中进行的向下并到达右边。结果将与上面 描述的相同，光束通过区域528离开色散补偿模块。
应注意，只要光束的横向偏移比由于它与标准具之一的一个相互作用 和与同一标准具的下一相互作用的自己的高斯宽度大得多，则不同的相互
作用就彼此没有什么干扰，且可使用下面的方程式(3)独立地计算在光 束中由于与标准具的每次相互作用的群延迟，而不考虑其它相互作用。
数。当光束例如以X/2a的发散角(spreading angle)穿过块来回传播时， 光束的高斯宽度增加，其中X是光的波长，以及a是光束例如在色散补偿 模块的输入口处的初始半径。块的宽度等于每次反射时光束的横向偏移除 以由于块的双折射产生的传播角度的变化A6。而且对于每次反射，光束的 传播距离是块宽度的两倍。如果我们要求光束在反射之间横向偏移至少 4a，则我们发现光束在(A6)a/2X次反射之后将在宽度上加倍。例如，如果a =0.5 mm, A9^0.05弧度，AX= 1000nm，则光束可在其宽度加倍之前进 行12次反射。超过该反射次数，来自连续反射的光束的部分可实质上在 标准具中重叠，并可明显地彼此干扰。如果块为大约4a/A0 = 40 mm宽以 及大约2(A6)a2/X = 25 mm长，则可避免这样的重叠。可设想由真空区(empty space)代替才莫块500中的块506,并以稍微 倾斜于水平面的角将输入光束514引导到该空间中，以便光束在标准具502 和504之间来回反射时继续稍微向下地行进。然而，使用双折射块506并 引导输入光束514以便它垂直于块506的表面而进入块506，这具有光垂 直于标准具的反射表面而进入标准具的潜在优点，这允许标准具按照设计 起作用，其全部的群延迟作为频率的函数。光也垂直于块506的表面离开 块506，这可能使将光引导到光纤或另一光学元件中比光以倾斜和可能变 化的角度离开设备500的情况更容易。如果光垂直于块506的表面进入块 506而不是以斜角进入设备500,则传送输入光束的光纤和块506之间的 界面可能设计起来也更简单并且更可靠。
一个或两个GT标准具的折射率n可通过改变其温度而改变。由于热 膨胀，距离d也可能变化。由于这两个效应，改变GT标准具502和/或504 的温度可用于控制作为频率的函数的色散，每当光束与标准具进行相互作 用时，标准具在光束中产生色散。在本发明的一些实施方式中，GT标准 具502和/或504被热电设备532或通过本领域已知的任何其它加热和/或 冷却手段加热和/或冷却，以便控制色散补偿。可选地，这可实时地进行， 如将在图11中描述的。热电设备532在图5中的附图平面中被示意性地表 示为位于GT标准具502和504的外边缘上，但热电i殳备可不同地定位在 例如附图平面之上或之下。
图6A示意性示出类似于图5中的模块500的色散补偿模块600的侧 视图，模块600具有并行地使用两组GT标准具来补偿偏振模色散的能力， 一组标准具用于输入光束的每个偏振分量。代替;漠块500，模块600或下 面描述的其它色散补偿模块中的任何一个都可用于图1和2中的模块106。 平行的光束402和404在右边进入色散补偿模块600。这些光束是从图4 中的输入模块104射出的两个光束，且它们代表来自图4中的光纤102的 原始非偏振输入光束的两个偏振模，虽然它们在进入色散补偿模块600时 具有相同的线偏振，这是因为光束404通过半波片406,如图4所示。代 替如图5所示的在色散补偿模块的两侧上的单个GT标准具502和504, 色散补偿;溪块600具有在每侧上堆叠的两个GT标准具、 一侧上的GT标准具602和603以及另 一侧上的GT标准具604和605。光束402通过GT 标准具602和604，与图5中的光束514 —样，在离开色散补偿模块600 之前来回反射多次。类似地，光束404通过GT标准具603和605多次， 平行于光束402来回反射。通过使用具有不同于GT标准具602和604的 特性的GT标准具603和605,色散补偿模块600可给予光束402和404 不同量的色散补偿。可选地，例如通过使用分离的热电设备独立地控制不 同GT标准具的温度或通过其它手段，而彼此独立地控制不同GT标准具 的特性。当两个平行的光束通过输入/输出模块104回去或通过输出模块 204并重新合并而在光纤108中形成非偏振输出光束时，输出光束将使其 偏振模色散被补偿。
应理解，下面在图7和8中示出的色散补偿模块也可对代表输入光束 的两个偏振才莫的两个平行光束使用分离的GT标准具，即使这没有在图7 和8中明确地示出。
图6B示意性示出补偿与频率无关的偏振模色散而不是色度色散的色 散补偿模块650的侧视图，而图6C示出顶视图。模块650类似于模块600, 但具有通常位于离双折射块506的不同距离处的两个反射镜652和653的 组，而不是标准具602和603，这是因为群延迟不需要依赖于频率，仅依 赖于偏振。分离的输入光束402和404从右边进入^t块650,如图4所示， 每个光束来自原始非偏振输入光束的不同偏振^t，并通过双折射块506。 光束402从反射镜652反射，且在光束402下面的平面内平行于光束402 传播的光束404从反射镜653反射。在;f莫块650的另 一侧上还有反射两个 光束的反射镜654。反射镜654在图6C顶视图中示出，而没有在图6B中 示出，这是因为它不延伸到图6B中的附图平面，该平面是包含进入模块 650时的分离的光束402和404的平面。在本发明的一些实施方式中，反 射镜654分成两个反射镜， 一个反射镜用于光束402和404中的每个，在 这种情况下，反射镜652和653可选地由单个反射镜代替。
至少一个反射镜例如反射镜652在图6B所示的情况中是可移动的。 反射4竟由电机656移动，电机656可选地为本领域已知的任何类型的电机 或致动器，其小到足以安装在可用的空间中并且有足够高的精度。可选地，电机不消耗太多的热或产生太多的振动。适当的电机可包括小的传统步进
电才几、静电电#几、压电l丈动器和压电蠕动式电才几(piezoelectric peristaltic motor )。可选地，电机656由控制模块110控制，该控制直接地或通过本 地控制器658进行，本地控制器658例如可通过感测反射镜的位置并使用 反馈来增加电机656的精度。可选地，控制模块110使用光束中偏振模色 散的直接或间接测量来借助于反馈实时地控制电机656，以减小或最小化 偏振;漠色散。可选地，特别是如果光束的偏振模色散没有实时地改变很多， 则可移动的反射镜的位置例如在安装色散补偿模块时被调节一次，或例如 通过旋转螺钉手动地在必要时调节可移动的反射镜的位置，来补偿已知的 平均偏振模色散度。
通过相对于其它反射镜(例如反射镜653 )移动可移动的反射镜(例 如反射镜652 )，来使光束402所行进的路径长度不同于光束404所行进的 路径长度，从而补偿原始输入光束的偏振模色散。如可在图6C中看到的， 移动的反射镜652使路径长度改变了几倍于反射镜所移动的距离，这是因 为光束402在位置660处离开模块650之前从反射镜652反射几次。在本 发明的一些实施方式中，例如如果需要较小量的偏振模色散补偿，则移动 的反射镜652延伸而超出双折射块506的左侧的^(又仅一部分，例如在图6C 中的上部分，而双折射块506的左侧的剩余部分，例如在图6C中的下部 分相邻于不移动的反射镜，所以光束402从反射镜652反射较少的次数或 仅仅一次，且对于反射镜652的给定移动距离有较少的色散补偿。
光纤102中的输入光束的偏振模色散的两个本征模，则在图6A-6C中示出 的设备可能在补偿偏振模色散时是最有效的。在本发明的一些实施方式 中，在输入光束由图4中的分束器306分成光束402和404时，输入光束 通过未示出的偏振控制器，例如可控制的法拉第旋转器，其旋转两个本征 才莫的偏振，以便它们更好地相应于分离的光束402和404。可选地，在补 偿了偏振模色散之后，偏振被例如另 一偏振控制器再次旋转回其原始方 向。可选地，例如通过测量输入光束的偏振模色散、或通过测量输出光束 的剩余的偏振模色散并使用反馈来调节偏振控制器中的旋转角，来最优化旋转角。可选地，使用控制模块110来实时动态地完成此。可选地，特别 是如果本征模没有实时地改变很多，则旋转角例如在安装了色散补偿模块 时被调节一次，或旋转角仅仅在必要时被调节。
如这里使用的，"色散"是包括色度色散和偏振模色散的一般术语， 色度色散指依赖于频率的群延迟，偏振模色散指依赖于偏振模的群延迟。
如这里使用的，"色散补偿元件"包括例如反射镜652和653的组的元件， 其改变光束402和404的相对群延迟，在光束之一通过半波片406或不同 的半波片且光束402和404由偏振分束器306再次合并成单个光束之后， 导致从色散补偿设备射出的输出光束的偏振模色散发生变化，如图3所示 和上面所述的。反射镜652和653的组称为"色散补偿元件"，即使当光 束402和404与反射镜652和653进行相互作用时，它们也暂时具有相同 的偏振，这是因为光束404在进入色散补偿模块之前已经通过了半波片 406，如图3所示。
图7示意性示出可选的色散补偿模块700。模块700不同于模块500， 因为只有单个GT标准具502。代替GT标准具504，有反射镜702，其将 光反射回来而穿过块506到达GT标准具502。模块700具有可能比模块 500更容易制造的潜在优点，但—模块500具有下列潜在优点对于具有相 同特性的GT标准具以及对于相同的双折射块506,模块500产生的色散 补偿可以是模块700所产生的色散补偿的两倍。模块500还具有下列潜在 优点GT标准具502和504可设计成具有不同的特性，或可使其特性被 实时地独立控制，由于下面在图8的描述中描述的原因，这可能是有利的。
图8示出具有没有在模块500中找到的额外特性的可选的色散补偿模 块800，模块800可用于控制色散补偿，和/或补偿在较大的频率带宽上的 色散。这些额外特性中的任何一个都可出现在色散补偿模块中，而这些额 外特性的全部不必都出现。
在模块800中，代替在块506的每侧上都有单个GT标准具502和504， 在块506的左侧上有多个GT标准具例如两个GT标准具804和808，在右 侧上有多个GT标准具例如两个GT标准具802和806。可选地，在每侧上 有不同数量的GT标准具，例如在一侧上有一个GT标准具，而在另一侧上有两个GT标准具。通过使用具有不同特性并可能具有可被独立控制的
可变化的特性的多个GT标准具，模块800可实现作为频率的函数的色散
输出光束的剩余色散(群延迟紋波)可能较低，和/或色散补偿可能在较大 的频率范围内有效，这允许光网络在较大的信道带宽情况下起作用。
模块800也可选地包括可移动的反射镜810,其可覆盖GT标准具804 和808的可调节的部分，范围例如从0%到100%。对于GT标准具的纟皮覆 盖部分，光从反射镜810反射，而不是与GT标准具进行相互作用。反射 镜810的位置影响光与GT标准具进行相互作用的次数，并因此影响输出 光束812中的色散补偿度。反射镜810可选地由电机移动，例如具有对图 6C中的移动的反射镜所描述的特性的电机。
可选地，可移动的反射镜在块506的另一侧上，覆盖GT标准具802 和806的一部分，或在块506的左侧和右侧上都有可选地;陂独立地控制的 可移动的反射镜。此外或可选地，有可选地被独立地控制的反射镜，其从 上面覆盖GT标准具804的一部分和/或从上面覆盖GT标准具802的一部 分，这提供用于控制模块800的色散补偿的额外的自由度。
GT标准具类似于全通滤波器来起作用，相移O由下式给出
<formula>formula see original document page 29</formula>(1)
光的频率为V，其中c为光速，以及
卜*
(2)
作为频率的函数的群延迟由下式给出
<formula>formula see original document page 29</formula>
其中T『4;md/c是光传播GT标准具的宽度两次的时间。图9示出对于两个 不同的R值作为频率的函数的群延迟902和904，其中 一个R值相当接近于1(曲线902),而另一个较接近于O (曲线904)， vt0 1。不管R的值 如何，群延迟几乎是频率的周期性函数，其周期为906，该周期906称为 标准具的自由光谱范围(FSR)，由丄c/m^2;r"。给出，假定vt^H。如将 解释的，群延迟的此周期具有GT标准具可用于立即补偿多个信道中的色 散的潜在优点。
对于具有多个信道的光网络，补偿每个信道的带宽内的色散来避免使 信号失真和产生比特误差可能是重要的，但如果不同的信道具有不同的总 的群延迟则可能无关紧要，特別是如果只补偿色度色散，而不补偿偏振模 色散。在这样的情况下，GT标准具可选地设计成使得由丄c/,^给出的自 由光语范围906等于或非常接近地等于信道间隔。然后，假定所有信道一 起横跨相对小的频率范围，并假定在光网络中被补偿的色散是频率的緩慢 变化的函数，那么如果色散补偿模块有效地补偿一个信道的带宽内的色 散，则它也可有效地补偿每个其它信道的带宽内的色散。
对于给定的GT标准具，作为频率的函数的群延迟可根据R变化，如 图9所示。此外，通过改变nd，图9中曲线902和904的最大值和最小值 可移动到左边或右边。在这些参数中，至少折射率n可通过改变标准具的 温度而被实时地控制。应注意，如果vtq〉> 1 ，则只需要nd的小的相对变 化来将周期的最大值和最小值以群速度移动到任何期望的位置。特别是， 在nd的这个小的相对变化的情况下，仍可满足信道间隔接近于丄c/w的 条件。 2
选择用于每个GT标准具的R、 n和d,并选择不同标准具的长度和双 折射块的双折射度，这控制光束与每个标准具进行相互作用的次数，为色 散补偿模块的设计提供很多自由度。这些自由度对于提供与作为频率的固 定函数的各种群延迟中的任何一个的更好匹配可能是有用的，所述频率跨 越一个信道的带宽。而且，如上所述，如果信道间隔接近于ic/"d ，则这
可自动地提供与作为每个其它信道的频率的函数的光网络的群延迟的良 好匹配(相当于加上常数)。存在的自由度越多，对于色散补偿模块作为 频率的函数的群延迟和补偿光网络所使用的信道的色散所需要的作为频. 率的函数的群延迟之间的匹配就可能越接近。这两个函数之间的更好的匹,配可减小光网络中的剩余色散(群延迟紋波)，或增加在其上可获得给定 的剩余色散的信道带宽，或可实现上述两者。
上面的说明涉及通过为色散补偿模块选择固定的设计参数来为每个信 道补偿作为频率的函数的固定群延迟。此外，色散补偿模块可通过使用可 实时地变化的控制参数来补偿在时间上变化的作为频率的函数的群延迟。 如上所述，这些控制参数可包括例如由图5所示的热电设备控制的一个或
更多GT标准具的温度，以及一个或更多可移动的反射镜的位置，这些反 射镜阻挡GT标准具的部分与光束进行相互作用。所使用的这些控制参数 越多，作为在每个信道的带宽上的频率的函数的色散补偿模块的群延迟就
在时间变化的色散补偿可选地由图1或图2中的控制模块110使用反馈回 路来完成，该反馈回路使用剩余色散的测量。
色散补偿模块(例如图5中的模块500或图8中的模块800 )可用于 通过独立地控制每个标准具的To而产生群延迟，该群延迟(在范围内)具 有对于频率的任何期望的一阶导数(例如色度色散)以及任何期望的二阶 导数。期望的二阶导数一般接近于零，使得对于信道带宽来说，剩余色散 (群延迟紋波)将很小，所述信道带宽与信道间隔相比较是小的。而且， 如果信道在频率上平均地间隔开，则色度色散补偿对于在宽范围的信道上 的每个信道可能几乎是相同的，与频率相比较信道间隔是小的。对于参数 的一些选择，色度色散补偿可能几乎是范围内的控制参数的线性函数，该
范围包括正(positive )色度色散和负(negative )色度色散。
为了说明模块(例如模块500或模块800 )可能产生的色散补偿的数 量级，考虑在近红外线中的具有大约X二 1000nm的波长的光，以及厚度d =1 mm和n二 1.5的折射率的标准具。于是t『47md/c = 0.06纳秒，且v二c/X =3 x io14 Hz，所以vt。 = 1.8 x 104。接着信道间隔为17 GHz，并且例如在 等于v的10%的频率范围内有大约1800个信道。对于R二0.3,即，选择 成使GD(v)适当地(fairly)为正弦曲线的适度地小的值，对于光与标准具 的单次相互作用来说，在GD(v)中的最大斜度为大约3tq2。如果光与色散 补偿模块中的两个标准具的每一个相互作用10次，则总色散补偿可高达60to2。设计成传送频率v的光的长度L的光纤可预期有L/cv的一部分(例 如0.2L/cv)的色度色散。设定0.2 L/cv等于60^并对L求解，我们得到 色散补偿模块可补偿长度1^= 100km的光纤的色度色散。虽然该估计可能 是过度乐观的，但是类似于模块500或模块800的色散补偿模块能够补偿 大于5km长、或大于10km长、或大于20 km长的光纤中的色度色散。 如果每个信道的宽度为信道之间的间隔的大约10%,即，1.7 GHz,且色散 精确地在每个信道的中心被补偿，则由于标准具的d、GD)/dvS项，我们可 预期每个信道的边缘附近的剩余色散为大约未补偿的色度色散的1%。上 面列出的参数仅仅是代表性的，且在实际光网络中可能更大或更小，相当 于1.2倍、或1.5倍、或2倍、或5倍、或10倍、或20倍或大于20倍。
如果色散补偿模块具有两个GT标准具，例如图5中的GT标准具502 和504,则根据方程式(3)，模块的总的群延迟为
<formula>formula see original document page 32</formula>
在这里，下标1和2指两个标准具，其具有不同的参数R、 n和d，因而具 有不同值的cj和t。光束与每个标准具相互作用的数量N对于两个标准具 来说也可不同，例如在存在如图8中的滑动反射镜的情况下。如下面将解
释的，H和T2都选择成相对地接近于To， To是27l除以相邻信道之间的频率
上的间隔，假定对信道的整个范围是相同的。这确保群延迟几乎是频率的 周期函数，在覆盖大量信道的相对宽范围的频率上，周期等于信道间隔。
在^和To之间或T2和To之间的小的相对差异确定方程式(4)中与两个标
准具相关的两项中的每项的相位。这些相位中每个可具有从0到2兀的任
r 1 、
何值，因为如果VT(^〉l，甚至在Ti或T2中小相对变化也可产生sin2 的
V2 乂
大变化。
使用具有相对高反射系数R (例如R>0.5)的标准具，具有下列潜在 优点对于给定的N、 v和t,群延迟的一阶导数(色度色散补偿)通常比 R较低时大。例如，如果信道集中在曲线902的顶点(sharp peak)的陡峭 部分上，则通过使R足够接近于1,例如通过使用大于0.7的R或大于0.8 的R或大于0.9的R，可使群延迟的一阶导数任意地高。然而，对于相对高的R,群延迟的一阶导数通常为T的更陡峭的函数，并且可能比使用较 低的R值的情况更难于通过改变T来准确地控制。此外，如果R较大，关 于频率的群延迟的高阶导数可能较大，这可能导致较大的群延迟紋波，虽 然可能通过使用对比于信道之间的间隔具有更窄的带宽的信道来减少这
样的群延迟紋波。另一方面，如果R非常小，比0.5小得多，则群延迟的 一阶导数将更小，且需要具有更大的光束反射次数N的较大的模块来获得 相同的色度色散补偿。可选地，适度地低的R值被选择为这些极值之间的 折衷,例如R二O.l、 0.2或0.3。 R的这样的选择可产生相对高的最大色度色 散补偿，其仍然是t的相对平滑的函数，具有相对低的群延迟的高阶导数 值。
为了说明如何通过控制Ti和T2来控制群延迟及其一阶导数，我们将考
虑R尸R^R〈〈的情况，并且只保留R中的最低阶的项。但是应理解，考 虑R中的一些或所有更高阶的项和/或对于两个标准具来说不同的R值， 可进行类似的分析。在这种情况下，根据方程式(4),
<formula>formula see original document page 33</formula>对于正被使用的所有信道的频率范围的中间信道的中心频率v0,我们希望 选择对于其来说d(GD)/dv恰好补偿色度色散的H和T2,且我们希望 d(GD)/dv在信道的宽范围内的所有信道的中心频率处有几乎相同的值。这 假定正被使用的所有信道的频率范围相比于vo来说是小的，且色度色散对 于该范围内的所有信道来说几乎是相同的。如果那些假定不是真的，则可 选地使用用于选择Tl和t2的不同过程。我们还希望d2(GD)/dv2非常近似地 在vo处和在其它信道的中心频率处补偿色度色散随着频率的变化率，以保
持群延迟紋波低。接着，根据方程式(6)， "d和T2可选地满足
<formula>formula see original document page 33</formula>在V二Vo处，其中(CD)vO是Vo处的色度色散。根据方程式(7)， ^和T2可选 地还满足
c+) +W c+2)=-丄f V ,")
2"dv (9) 在V二VQ处。在方程式(8)和(9)中，如上所述，我们假定"和T2都几
乎等于 TO, T。、 Ti和T2之间的差只有在正弦函数和余弦函数中才是重要的。 如果在v^vo处满足方程式(8)和(9)，则它们也在其它邻近信道的中心 频率v二vo士2兀kAco处被非常近似地满足，其中k=l,2,3,...，这是因为方程 式(8)和(9)中的正弦函数和余弦函数在v上是周期性的，周期几乎等 于信道间隔2兀/to。为了估计距离v^vo多远，方程式(8)和(9)在信道
频率处纟皮非常近似地满足，sin(v^)可写为
sin (vr!) = sin [(v - v0) r0 + (v - v0)- r0) + v。r!]
=sin [(v - v0) r0 + v。r! ] cos [(v - v0) (r- r0)] - cos [(v - v0) r0 + v。r' ] sin [(v - v0) (r-r0)]
(10)
只要(v-vo)( 1丄-1;0)<<1 ， sin(yn) sin[(v-v0) t0+ v0 a]，其在信道间隔2ji/t0处
在V上是周期性的。类似的，只要(V,)( T广To)《1， COS(VTi)由在信道间隔 处是周期性的函数良好地近似，且只要(V-Vo)(T2-To)《1， sin(VT2)和COS(VT2)
由在信道间隔处是周期性的函数良好地近似。所以方程式(8)和(9)在
任何信道频率处被非常近似地满足，其中所述的任何信道频率完全在信道
频率Vo的1/( T广Tq)和1/( T2-Tq)内。可选地，在V=Vq处满足方程式(8 )和(9 ) 的^和T2的值被选择为尽可能地接近于或几乎尽可能接近于TQ。这样的选
择具有下列潜在优点色度色散被适当地(well)补偿，且群延迟紋波不
仅对于频率Vo处的信道而且大约对于Vo周围的其它信道频率的尽可能宽
的范围保持相对低。
为了说明如何找到在v二vo处满足方程式(8)和(9)同时尽可能接近
于V。的Ti和T2的值，为了简单起见，我们考虑N尸N2的情况。本领域技 术人员应理解，如何将该过程一般化到N!不同于N2的情况。接着，根据
方程式(8)，在v:vo处，
si如,)+ si如》—全7t!Vat'(c气 (u )
以及根据方程式(9),在v二VQ处，<formula>formula see original document page 35</formula>
注意，色度色散随着频率的变化率d(GD)/dv常常大约为色度色散CD除以 v0。在这种情况下，方程式(12)的右侧将小于方程式(11)的右侧大约 VoTo倍，如果信道间隔相比于vo是小的，则该倍数比l大得多。在这种情 况下，方程式(12)的右侧可非常近似地i殳定成等于零。当下述方程式成
立时，参数T，和t2接着满足方程式(12)，<formula>formula see original document page 35</formula>
对于某一整数j-0,士l,士2，…。在这种情况下，sin(wn)^sin(voT2),且当下 述方程式成立时，方程式(ll)被满足<formula>formula see original document page 35</formula>
对于某一整数1^=0,±1，±2,...。如果方程式(12)的右侧不近似为零，则 方程式(13)、 (14a)和(14b)由^和T2的不同表达式代替，这些表达式 依赖于d(CD)/dv以及CD。
可选地，为了使&和T2大约尽可能近似于To, j被选择为接近于VoT0/7t
的整数，且k被选择为接近于v0t0/2tt的整数。接着(t广to)和(T2-Tq)都小于1/v0 或与1/vo相当，且对于所有信道来说-溪块将提供几乎相同的群延迟的一阶
导数和二阶导数，假定它们的范围与Vo相比较是小的。
可选地，给定如上所述被选择的R和T()的值，选择标准具中的反射次
数N，使得对于模块曾经需要补偿的最大色度色散(CD)Vo，方程式(14a) 和(14b )中的反正弦函数的自变量(argument)小于1。如果N是可调节 的，例如在图8的模块800中的，则最大值N以这种方式被选择。应注意， 即使对于单个模块来说N没有大到足以补偿最大色度色散，也可连续地使 用附加的模块，且在上面方程式中的N可被考虑为来自于所有模块的合计 的总数N。图10示意性示出作为频率v的函数的、来自两个标准具的对群延迟
GD(v)的贡献1002和1004的曲线，1002和1004相应于方程式(5)的右 侧上的两项。对于这些曲线，々￡定在信道1006的中心频率处N尸N2且 d2(GD)/dv2=0。应注意，在信道的中心频率处，曲线1002和1004的二阶 导数具有相同的大小和相反的符号，以便它们加起来为零，相应于右侧设 定为等于零的方程式(12 )。群延迟紋波可接着由三阶导数W(GD)/dvS控制， 且它在信道宽度1006与信道间隔906相比至少适度地小的情况下可能是 小的。
产生色度色散补偿的曲线1002和1004的一阶导数具有相同的大小和 相同的符号，相应于sin(wc0 = sin(wc2),如上面在方程式(13 )之后提到
的。对于固定的N和固定的R，通过改变Tt和T2可改变色度色散补偿的符
号和大小，以便改变曲线1002和1004之间的相差，同时保持曲线1002 和1004的平均相位固定在满足方程式(12)的值处。在本发明的一些实 施方式中，n和t2以及曲线1002和1004的相位保持固定在满足方程式(12 ) 的值处，且色度色散补偿的大小使用图8所示的可移动的反射镜通过改变 N来改变。
应注意，因为GD(v)在信道间隔906处或接近于信道间隔906处，在 v上是周期性的，因此GD(v)的一阶导数和二阶导数对于很多信道的范围 内的每个信道的中心频率几乎相同，信道间隔与信道的频率相比是小的。 图10所示的频率v的范围但J又大约为信道间隔的两倍，并比所示信道的 频率小得多。
在本发明的一些实施方式中，不是将群延迟的二阶导数设定为零或设 定为另一值，而是为了指定标准具的控制参数的值，群延迟本身被设定为 期望值。例如为了使用相同的色散补偿模块来补偿色度色散和偏振模色 散，来实现上述目的，其中对于两个偏振模使用不同的群延迟。可选地， 单独的模块(例如图6B中的模块650 )用于偏振模色散补偿。这具有下列 潜在优点接着在色度色散补偿模块中可使群延迟的二阶导数小，这样保 持群延迟紋波小。
在本发明的一些实施方式中，使用例如在^、 T2、 N!和N2中间选择的三个独立的控制参数或其组合，而将群延迟、群延迟的一阶导数，和群延 迟的二阶导数都设定为期望值。如果R对于至少一个标准具是适度地大的
且对于两个标准具来说是不相同的，则这样的方法可能最佳地起作用，以
便GD(v)的形状以及其大小和相位可通过调节1Sh和/或N2来改变。如图8 中的，也可能有多于两个的标准具，这些标准具可具有不同的R值，提供
额外的控制度，且这也可通过连续地使用多于一个的色散补偿模块来完
成。相比之下，如果群延迟GD(v)具有固定的形状，例如作为频率的函数 的正弦曲线，且其周期由信道间隔确定，则可能不能够控制在中心信道频 率处的群延迟的二阶导数，这与中心信道频率处的群延迟无关。
通过调节N,和/或N2来改变GD(v)的形状具有潜在优点，即使没有使 用相同的模块来补偿色度色散和偏振模色散也是如此。例如，这样可能独 立地控制群延迟的一阶导数、二阶导数和三阶导数或甚至更高阶导数，从 而减小色度色散补偿器中的群延迟紋波。但是使用适度地小的R并使GD(v) 几乎是正弦函数具有下列潜在优点用于控制模块的反馈回路可以为更加 线性的和/或更容易实现，如下面例如在图11中描述的。
应注意，由于N是整数而t可例如通过控制温度而被连续地控制的事
实，t和N作为控制参数可具有不同的特性，。例如，N可能不允许有与t
一样精确的控制度，但可允许在存在噪声时有更有力的控制。
图1示出根据本发明的示例性实施方式用于实时地控制色散补偿的一 般控制算法的流程图。如果标准具的特性通过改变其温度来控制，则模块 的响应时间例如由标准具的热响应时间限制。对于足够小的、薄的标准具 来说，响应时间可选地小于1分钟、或小于10秒、或小于1秒。在1102, 在光网络中进行传输信号的质量的测量。该测量可选地为例如比特误差 率、或眼图张开度、或Q因子、或光通信领域中已知的任何其它的质量测 量。测量可选地从连接到控制模块110的适当光学传感器所取得的数据来 获得，该光学传感器对色散补偿设备下游的光信号取样，且来自传感器的 数据可选地由控制模块110处理。
在1104，确定所需要的色散补偿，即，作为每个信道内频率的函数的 群延迟。可选地，这由在一个或更多信道中的剩余色散的直接测量来完成。可选地或此外，通过以不同的方式暂时改变色散补偿并查看哪种产生最佳 质量的传输信号，来根据经验确定所需要的色散补偿。例如，作为信道内 频率的函数的群延迟的一阶导数首先增加，然后减小，且在两种情况下比 较传输信号的质量。可选地，也可进行色散补偿中的其它变化，例如对于 一阶导数的两个或更多不同值中的每一个值，将作为频率的函数的群延迟 的二阶导数保持在两个或更多不同值处，并找到一阶导数和二阶导数的最 佳值，这使信号质量最佳。其它这样的方法对光通信领域中的技术人员来 说是明显的。
在1106，进行实现在1104中找到的最佳色散补偿所需的控制参数的
变化的计算，例如一个或更多标准具的温度或一个或更多可移动的反射镜 的位置。
在本发明的一些实施方式中，根本不计算色散补偿的最佳变化，而是 直接根据经验找到控制参数的最佳变化，例如通过找到最大化信号质量的 测量的控制参数组。
在1108,将控制参数改变被计算为最佳的量。控制接着返回到1102， 且信号质量的测量被再次测量。
在本发明的一些实施方式中，反馈回路的控制算法比图11所示的算法 更复杂。例如，不是将控制参数改变为被计算为产生最大信号质量的值， 控制参数在被指示的方向上改变较小的量，以防止过调(overshooting )。 可选地，在决定将控制参数改变多少时，考虑控制回路的过去历史记录。 也可使用在系统控制和反馈领域中已知的各种其它控制算法。
图12A和12B示出根据本发明的示例性实施方式用于将光束横向偏移 一个量的设备的不同配置，其中通过更改该设备可容易地改变该量。在本 发明的一些实施方式中可实时地改变偏移的量。在本发明的一些实施方式 中，偏移的方向依赖于输入光束的偏才展，这也可通过已知的方法来实时地 改变。该设备类似于图5、 7和8中所示的色散补偿模块，但GT标准具由 将光反射回来而不改变其色散的反射镜代替。虽然图5、 7和8中所示的 模块使输出光束在与输入光束相反的方向上被引导，而图12A和12B中所 示的设备使输出光束在与输入光束相同的方向上被引导，但是这些设备中的4壬^f可一个召 引导。
图12A示意性示出用于橫向偏移输入光束1202的设备1200。该设备 包括双折射材料例如方解石或YV04的块1204,两个平行的平的表面1206 和208在块的相对侧上。光束1202在通过输入口 1210进入块1204时被 线性偏振，输入口 1210靠近显示在附图中顶部上的端部。光束1202恰好 在进入块1204之前实质上垂直于表面1208传播，且在图2A中，其偏振 在这样的方向上，使得光束1202不被双折射材料折射，而是实质上在块 1204内垂直于表面1208继续传播。在这里，如果光具有使其被双折射材 料折射的偏振，该偏振例如在1度和2度之间、或在2度和5度之间，或 在5度和10度之间，则"实质上垂直"意指比光在块内部传播的斜角更 加非常多得接近于垂直。
设备1200具有相邻于并平行于表面1206的第一平面反射镜1212和相 邻于并平行于表面1208的第二平面反射镜1214。在反射镜1212和表面 1206之间有第一四分之一波片1216，而在反射镜1214和表面1208之间 有第二四分之一波片1218。反射镜1214和四分之一波片1218不阻止光在 输入口 1210进入块1204，因为例如反射镜1214和四分之一波片1218中 的每一个都不延伸到远至输入口 1210,或在输入端口 1210具有光所通过 的开口 。
当光束1202首先在位置1220到达表面1206时，它通过四分之一波片 1216,从反射镜1212反射，沿着几乎相同的路径传递回来而通过四分之 一波片1216,并在位置1220返回到块1204中。位置1220是可能的出口 点，因为如果反射镜1212被从位置1220移除，则光将从块1204出来， 并将不会再次进入块1204。因为光束通过四分之一波片1216两次，所以 当它再次进入块1204时，它在垂直于当通过输入口 1210时所具有的偏振 方向的方向上纟皮线性偏振。由于块1204的双折射，现在标记为1222的光 束净皮块1204折射，以与表面1206成斜角地传播。因此，光束1222在位 置1224到达表面1208，而不是将光束1202的路径折回到输入口 1210的 位置。位置1224与位置1220 —样是光的可能出口点。然而，四分之一波片 1218和反射镜1214延伸到远至输入口 1210，所以光束1222与位置1220 处的光束1202 —样通过四分之一波片(在这种情况下是四分之一波片 1218)，从反射镜反射(在这种情况下是反射镜1214)，并传递回来而通过 四分之一波片，在位置1224再次进入块1204，恰好在它进入块1204之前 垂直于表面1208传播。作为通过四分之一波片1218两次的结果，现在标 记为1226的光束的偏振再次是线性的，但在垂直于光束1222的偏振方向 的方向上，且平行于输入光束1202的偏振方向。所以光束1226垂直于表 面1208传播，直接穿过块1204到达位置1228,即，表面1206上的另一 可能的出口点，但关于图12A的方位比位置1220更向下。
上面描述的过程重复，光束沿着块1204向下进一步移动，直到光束到 达未被反射镜覆盖的可能出口点位置。在图12A所示的情况下，表面1206 上的位置1230未被反射镜1212覆盖，例如因为反射镜1212没有延伸得 那么远，或因为在位置1230处在反射镜1212内有让光通过的开口。位置 1230具有输出口 1232,其中例如光在从位置1220到位置1230横向偏移 了一段距离之后继续与另一光学元件进行相互作用。四分之一波片1216 可选地也不覆盖位置1230，所以在位置1230离开块1204的光在与它最后 一次穿过块1204时的方向相同的方向上保持线偏振，其在这种情况下与 输入光束1202的偏振相同。
应注意，设备1200可构造成将输入光束偏移各种不同可能的距离，并 使输出光束在与输入光束相同的方向上传播，或在与输入光束相反的方向 上传播，这取决于反射镜覆盖在哪个可能的出口点上。此外，通过对于反 射镜1212和/或反射镜1214使用可移动的反射镜，可动态地改变光束的偏 移。还应注意，与具有两个平行反射镜的设备(其中光束以与反射镜表面 成的斜角进入和离开)相比，输入光束实质上垂直于其面之一进入设备 1200中的双折射块，并实质上垂直于其面之一离开该块。这个事实可将设 备1200更容易地耦合到光纤和其它光学元件。设备1200的所有这些优点 也可适用于图12B中示出和下面描述的设备。
图12B示出类似于设备1200的设备1234，其具有双折射材料的块和1248。设备1234将来自输入光束的光发送到输出口中的任一个，这取
决于它处于两个偏振态中的哪一个。如果输入光束处于作为两个状态的线
性组合的偏振态，或是非偏振的，则设备1234将输入光束分成两个偏振 态并将部分光发送到每个输出口 。
如果输入光束1202以与在图12A中示出进入设备1200的输入光束相 同的线偏振态进入设备1234，则光沿着与设备1200中的光相似的路径前 进，首先穿过块1236到达位置1220，从反射镜1212反射，并使其偏振由 四分之一波片1216改变，沿着路径1222行进回来以斜角穿过块1236，依 此类推，最终到达位置1230并通过输出口 1232离开设备1234。
如果输入光束1202在其进入设备1234时具有垂直于图12A中的输入 光束的偏振态的不同的线偏振态，则它在附图中以向上的斜角穿过块 1236,沿着路径1238前进，而不是向下。接着光在位置1240到达块1236 的表面1206，并离开块1236,通过四分之一波片1216，从反射镜1212反 射，传递回来而通过四分之一波片1216，并再次进入块1236，其偏振方 向由于通过四分之一波片两次而旋转了 90度。光接着直接穿过块1236在 路径1242上传播，到达位置1244，依此类推，最终在位置1246离开块 1236。四分之一波片1216和反射镜1212不延伸到远至位置1246，所以光 通过输出口 1248离开设备1234。
在本发明的一些实施方式中，输出口 1248位于位置1240处而不是位 置1246处，所以通过输出口 1248离开的光根本不横向偏移，只有通过输 出口 1232离开的光^f黄向偏移。在本发明的一些实施方式中，输出口 1248 位于表面1208上而不是在表面1206上，且对于输入光束的此偏振态，光 在与输入光束相反的方向上行进离开设备1234,以及^皮^黄向偏移。
在本发明的一些实施方式中，有可控制的偏振旋转器1239，输入光束 1202在到达设备1234之前通过偏振旋转器1239传递，偏振旋转器1239 控制输入光束1202的偏振，因而控制光束被偏移的方向，以及它是通过 输出口 1232还是输出口 1248离开设备1234。
在本发明的一些实施方式中，类似于图12B中所示配置的配置用于图5、 6C、 7和8中所示的色度色散补偿设备和/或偏振模色散补偿设备中之 一。在本发明的这些实施方式中，双折射材料的块在输入口之上或之下延 伸，如图12B所示的。在光束402和404离开分束器306之后但在它们进 入色散补偿设备之前，有位于例如图4中所示的光束402和404的路径上 的可控制的偏振旋转器，该偏振旋转器控制进入设备的光的偏振，因而控 制光在设备中是向上横向偏移还是向下横向偏移。可选地，在输入口之上 和之下的色散补偿设备的部分对光的色度色散或/或偏振模色散有不同的 影响。可选地，通过至少一个输出口离开设备的光通过另一偏振控制器， 该偏振控制器使光恢复到其原始偏振。
在本发明的一些实施方式中，使用双折射材料的块和四分之一波片的 两个或更多所述模块或设备沿着单个双折射材料的长块布置， 一个设备接 着另一个设备布置。在第一设备的末端，光在第二设备中立即继续传播， 而光不需要通过输出口离开第一设备并通过输入口进入第二设备，对于布 置在同 一块上的任何其它设备依此类推。
在一些情况下，在用于实现本发明的最佳模式的背景下描述了本发明。 应理解，不是在附图示出或在相关文字中描述的所有部件都可能出现在根 据本发明的一些实施方式的实际设备中。而且，关于所示方法和装置的变 化形式被包括在仅由权利要求界定的本发明的范围内。此外，结合本发明 的不同实施方式的部件可提供一个实施方式的部件。如这里使用的，术语
"具有(have)"、"包括(include)"和"包含(comprise )"或其变化意指
"包括但不限于"。
权利要求
1.一种使至少光束的分量横向偏移的方法，所述方法包括以下步骤a)引导所述光束在第一位置处进入双折射材料的块，且引导至少所述光束的所述分量在第一路径上穿过所述块到达出口位置；以及b)在所述光束的所述分量穿过所述块之后改变所述光束的所述分量的偏振，并引导所述光束的所述分量从前面的出口位置传递回来而通过所述块到达下一出口位置，所述光束的所述分量由于其偏振态被改变而沿着以改变的角度定向的下一路径前进至少一次；从而当所述光束的所述分量最后一次离开所述块时从所述第一位置横向偏移。
2. 如权利要求1所述的方法，其中引导所述光束进入所述块的所述 步骤包括恰好在所述光束进入所述块之前引导所述光束实质上垂直于所 迷块的表面传播。
3. 如权利要求1所述的方法，其中引导所述光束的所述分量传递回 来而通过所述块的所述步骤包括恰好在所述光束的所述分量进入所述块 之前引导所述光束的所述分量实质上垂直于所述块的第一表面传播，且恰 好在所述光束的所述分量穿过所述块之后引导所述光束的所述分量实质 上垂直于所述块的第二表面传播，其中所述第二表面实质上平行于所述第 一表面。
4. 如权利要求1所述的方法，其中引导所述光束的所述分量传递回 来而通过所述块的所述步骤包括将所述光束的所述分量引导到所述光束 的所述分量最后从所述块出来的实质上相同的位置。
5. 如权利要求1所述的方法，包括a) 引导具有不同偏振的所述光束的另一分量在第二分量路径上穿过 所述块到达第二分量出口位置；以及b) 在所述光束的所述第二分量穿过所述块之后改变所述光束的所述第二分量的偏振，并使所述光束的所述第二分量从前面的第二分 量出口位置传递回来而通过所述块到达下一第二分量出口位置， 所述光束的所述第二分量由于其偏振态被改变而沿着以改变的角度定向的下一第二分量路径前进至少 一次；从而所述光束的所述第二分量在最后一次离开所述块时在与第一光 束分量的偏移相反的方向上从所述第一位置横向偏移。
6. —种改变光束的色散的方法，所述方法包括以下步骤a) 使所述光束进入色散补偿元件且与所述色散补偿元件进行相互作 用，并离开所述色散补偿元件；b) 引导所述光束返回到所述色散补偿元件并重复步骤(a)至少一次；一次的情况下改变得更多。
7. 如权利要求6所述的方法，包括在使所述光束第一次进入所述色 散补偿元件之前，引导所述光束在第一入口位置进入双折射材料的块，并 在第一路径上通过所迷块到达第一出口位置。
8. 如权利要求7所述的方法，包括引导所述光束以改变的偏振态从 所述第一出口位置传递回来而通过所述块，所述光束由于其偏振态被改变 而沿着以改变的角度定向的另 一路径前进，到达在与所述第 一入口位置相 同的所述块的 一侧上但被横向偏移的位置。
9. 如权利要求7所述的方法，其中引导所述光束进入所述块的所述 步骤包括恰好在所述光束进入所述块之前引导所述光束实质上垂直于所 述块的表面传播。
10. 如权利要求7所述的方法，其中引导所述光束回到所述色散补偿 元件所述至少 一次中的每一次的所述步骤包括a) 改变所述光束的偏振态；b) 引导所述光束从以前的出口位置传递回来而通过所述块到达相对 的位置，所述光束由于其偏振态被改变而沿着以改变的角度定向的另一路径前进；c) 将所述光束实质上改变回其以前的偏振态；以及d) 引导所述光束从所述相对的位置传递回来而通过所述块到达下一出口位置，所述光束由于其偏振态被改变而沿着以改变的角度定向的又一路径前进；光进入从所述以前的出口位置横向偏移的所述色散补偿元件的不同 部分。
11. 如权利要求IO所述的方法，其中引导所述光束传递回来而通过所 述块的所述步骤包括恰好在所述光束进入所述块之前引导所述光束实质 上垂直于所述块的第一表面传播，且恰好在所述光束穿过所述块之后引导 所述光束实质上垂直于所述块的第二表面传播，其中所述第二表面实质上 平行于所述第一表面。
12. 如权利要求10所述的方法，其中引导所述光束传递回来而通过 所述块的所述步骤包括将所述光束引导到所述光束最后从所述块出来的 实质上相同的位置。
13. —种用于使光束^f黄向偏移的设备，包括a) 具有第一侧和第二侧的双折射材料的块；b) 输入口，其引导所述光束在所述第一侧上的第一位置处进入所述 块；c) 第一反射元件，其将所述光束从所述第二侧上的第一出口位置反 射回到所述第一出口位置，以再次进入所述块；以及d) 第一偏振改变元件，其在光在所述第一出口位置处再次进入所述 块之前改变所述光的偏振；其中所述设备配置成使得当所述光束从输入口进入所述块时，至少所 述光束的分量通过所述块到达所述第一出口位置，且在所述第一出口位置向的路径前进，所述光束传递回来而通过所述块到所述第一侧，到达从所述第一位置横向偏移的第二出口位置。
14. 如权利要求13所述的设备，还包括a) 第二反射元件，其将所述光束从所述第二出口位置反射回到所述 第二出口位置，以使所述光束再次进入所述块并传递回来而通过 所述块到所述第二侧；以及b) 第二偏振改变元件，其在光在所述第二出口位置处再次进入所述 块之前改变所述光的所述偏振，使得所述光在传递回来而通过所 述块到达所述第二侧时沿着以改变的角度定向的路径前进，到达 从所述第一出口位置横向偏移的第三出口位置。
15. 如权利要求14所述的设备，其中所述第一反射元件和所述第二 反射元件以及所述第一偏振改变元件和所述第二偏振改变元件中每一个 都在其各自的侧上沿着所述块横向延伸得足够远，以便所述光在所述第一 侧和所述第二侧上的连续的出口位置之间来回传递而通过所述块多次，其 中每一次都再次被横向偏移。
16. —种色散补偿设备，包括a) 输入^t块，其接收光束；b) 色散补偿模块，所述输入模块将来自所述光束的光引导到所述色 散补偿模块，所述色散补偿模块包括i) 色散补偿元件，其在所述光与所述色散补偿元件进行相互作用 时改变所述光的色散；以及ii) 引导元件，其在所述光离开所述色散补偿元件之后，将所述光 引导回来以与所述色散补偿元件相互作用至少附加的一次。
17.如权利要求16所述的设备，其中所述色散补偿模块包括a) 双折射材料的块，所述光通过所述块在位于所述块的第一侧上的 所述色散补偿元件和位于所述块的第二侧上的所述引导元件之间 传递；以及b) 偏振改变元件，其位于所述块的所述第二侧和所述引导元件之间，偏振，使所述光沿着双折射的所述块中被改变的路径前进，并在 沿着所述第 一侧从光以前离开所述色散补偿元件的位置横向偏移 的位置处返回到所述色散补偿元件。
18. 如权利要求17所述的设备，其中所述输入模块引导所述光从所述第二侧到所述第 一侧通过双折射材料的所述块到达所述色散补偿元件， 且所述色散补偿模块包括位于所述块的所述第一侧和所述色散补偿元件 之间的第二偏振改变元件，所述第二偏振改变元件改变与所述色散补偿元 件进行相互作用的所述光的所述偏振，以便在相互作用之后，所述光沿着 所述块中不同的路径前进，到达所述引导元件，而不是返回到所述输入模 块。
19. 如权利要求16所述的设备，其中所述引导元件包括反射镜。
20. 如权利要求16所述的设备，其中所述色散补偿元件包括至少一 个GT标准具。
21. 如权利要求16所述的设备，其中所述引导元件包括第二色散补 偿元件。
22. 如权利要求21所述的设备，其中所述第二色散补偿元件包括至 少一个GT标准具。
23. 如权利要求20所述的设备，其中所述至少一个GT标准具至少包 括具有不同特性的第一 GT标准具和第二 GT标准具，所述第一 GT标准 具和所述第二 GT标准具布置成使得光在与所述第一 GT标准具进行相互 作用之后与所述第二 GT标准具进行相互作用。
24. 如权利要求20所述的色散补偿设备，包括通过控制所述至少一 个GT标准具中的至少一个的温度来控制色散补偿度的控制模块。
25. 如权利要求24所述的色散补偿设备，包括加热器和热电冷却器， 以控制所述温度。
26. 如权利要求22所述的色散补偿设备，包括控制所述色散补偿模 块的至少两个参数的控制模块。
27. 如权利要求26所述的色散补偿设备，其中所述色散补偿模块包 括至少两个GT标准具，且所述两个参数分别包括所述两个GT标准具的 色散特性。
28. —种具有实质上恒定的信道间隔的多信道光网络，所述网络包括 根据权利要求20的色散补偿设备，其中所述至少一个GT标准具的自由光 谱范围实质上等于所述信道间隔。
29. 如权利要求17所述的设备，其中所述偏振改变元件包括四分之 一波片等效物，所述光在到所述引导元件的途中通过所述四分之一波片等四分之一波片等效物传递。
30. 如权利要求16所迷的设备，其中所述输入模块包括偏振分束器。
31. 如权利要求16所述的设备，其中所述输入才莫块配置成将进入所 述输入才莫块的非偏振光束转换成进入所述色散补偿模块的两个平行的偏 振光束。
32. 如权利要求31所述的设备，包括输出光束引导元件，所述输出 光束引导元件将离开所述色散补偿模块的所述两个平行的偏振光束引导 回来而通过所述输入模块，以便所述偏振分束器将所述两个平行的偏振光 束合并成非偏振的输出光束。
33. 如权利要求31所述的设备，包括输出模块，所述输出模块配置 成接收离开所述色散补偿模块的所述两个平行的偏振光束，并将所述两个 平行的偏振光束合并成非偏振的输出光束。
34. 如权利要求33所述的设备，其中所述色散补偿模块配置成将所 述两个平行的光束中的每一个的色散改变不同的量，从而给所述输出光束 提供偏振模色散补偿。
35. 如权利要求33所述的设备，其中所述色散补偿模块配置成将所 述两个平行的光束中的每一个的群延迟改变不同的量，从而给所述输出光 束提供偏振模色散补偿。
36. —种包括根据权利要求16的色散补偿设备的光网络，其中所述色散补偿;溪块的至少一个参数被选择成最大化Q因子和眼图张开度中的一 个或更多个，或最小化所述网络的比特误差率，或同时最大化Q因子和眼 图张开度中的一个或更多个并且最小化所述网络的比特误差率。
37. 如权利要求16所述的设备，包括控制模块，以实时地控制所述 色散补偿模块所提供的色散补偿度。
38. 如权利要求16所迷的设备，其中所述色散补偿模块包括在可调 节的程度上覆盖所述色散补偿元件的可移动的反射镜，覆盖部分阻止所述 光与所述色散补偿元件进行相互作用，从而控制色散补偿度。
39. 如权利要求38所述的设备，还包括实时地控制所述可移动的反 射镜的控制模块。
40. —种包括根据权利要求37的色散补偿设备的光网络，其中所述 控制模块配置成使用反馈回路通过控制所述色散补偿设备所提供的色散 补偿度来控制所述网络中的比特误差率和Q因子、眼图张开度中的一个或 更多个。
41. 一种包括根据权利要求37的色散补偿设备的光网络，其中所述 控制模块监测所述网络中的光的波长，并根据所述波长控制所述色散补偿度。
全文摘要
一种使至少光束的分量横向偏移的方法，所述方法包括a)引导光束在第一位置处进入双折射材料的块(506)，且引导至少光束的该分量在第一路径上穿过块到达出口位置；以及b)在光束的该分量穿过块之后改变光束的该分量的偏振，并引导光束的该分量从前面的出口位置传递回来而通过块到达下一出口位置，由于其偏振态改变而沿着以改变的角度定向的下一路径前进至少一次；从而当光束的该分量最后一次离开块时从第一位置横向偏移。
文档编号G02B6/00GK101542340SQ200780037526
公开日2009年9月23日 申请日期2007年8月7日 优先权日2006年8月7日
发明者埃弗雷姆·戈登伯格, 尤沃·格森, 维亚切斯拉夫·艾米诺夫 申请人:茨维科姆设备与系统有限公司