基于mach-zehnder干涉计和环形谐振器的光学交织器的制作方法

专利名称：基于mach-zehnder干涉计和环形谐振器的光学交织器的制作方法
基于MACH-ZEHNDER干涉计和环形谐振器的光学交织器 周期光学滤波器
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不适用

背景技术：
平面光波电路——也称平面光波芯片(PLC)——是光学器件，其中光学组件和网络一体地设置在由例如半导体或玻璃晶片的同一机械衬底支承的一叠或多叠光学薄膜内。PLC —般被设计成提供用于光纤通信网络的专门传输或路由功能。这些网络分布在众多地理分散的终端上并通常包括通过单模光纤在这些终端之间的传输。 波分多路复用(W匿)是电信系统中的常用技术，它通过使用不同波长来承载不同信号而在一根光纤上提供多路光信号的传输。在W匿系统中，在以中央波长为中心的波长窄带内发送每个光载波信号。该窄带一般称为光学信道，其中每个信道的特征为单个中央波长(入x)。 W匿系统使用交织器来使光载波信号结合在一起以在单根光纤上传输，同时解交织器用来将光载波信号分开。交织器取得具有不同信道的光信号并组合它们以在单根光纤上传输。解交织器执行逆操作并将信号分割成多路光信号。就此而言，由于可简单地通过使交织器和解交织器升级而增加给定链路的容量，因此WDM系统允许网络容量的扩充而不必布置更多的光纤。 光学滤波器在W匿系统中充当组件，提供在交织/解交织、信号功率的平衡、信道的新增和/或撤除等中需要的信号处理功能。 W匿系统应用的光学滤波器的设计目的是提供一种具有宽的、顶部几乎平坦的通频带，它在频带边缘具有最小插入损耗以及快速滚降并始终使跨过通频带的色散最小化。
业内使色散量最小化的一种当前实践是通过使用级联在一起的两个或更多个FIR滤波器。通过设计具有类似振幅响应和相反延迟响应的互补(complimentary)FIR滤波器，使色散最小化，参见S. Cao等"交织器技术比较和应用需求(InterleaverTechnology -Comparisons and ApplicationsRequirements) ，，， J. Lightwave Technol巻.22,281-289(2004);参见题为"光复用器和光解复用器(Optical Multiplexer andOpticalDemultiplexer)"的美国专利No. 6， 735， 358。然而，FIR滤波器的通频带不提供从使用IIR滤波器看来宽的、顶部近乎平坦的通频带的同样要求的特征。
业内目前也采用无限冲激响应滤波器(IIR)以提供宽的、顶部近乎平坦的通频带，该通频带具有高消光比。参见Jinguji， K等的"光学半带滤波器(optical Half-BandFilter) "J. Lightwave Technol.巻18， 252-259 (2000);参见Wang Qi等的"具有IIR构架的100/300GHz光学交织器的设计(Design ofl00/300GHz optical interleaver with IIRarchitecture) "， OpticalExpress，巻13(2005年3月)。然而，在使通频带上的色散最小化方面存在困难。 因此，一种光学滤波器配置和使用该光学滤波器配置的方法提供所要求的通频带特征并同时使色散最小化，相比当前可用的技术，这提供一种当前业内需要的在商业和工业上有市场的产品。
发明简述 在一个实施例中，本发明涉及交织多个光信号以提供复用信号从而在光纤上传输的周期光学滤波器。 一般来说，周期滤波器设有至少两个光学滤波器。至少一个光学滤波器包括无限冲激响应滤波器而其中一个光学滤波器包括有限冲激响应滤波器。例如，无限冲激响应滤波器可以是半带滤波器而有限冲激响应滤波器可以是Mach-Zehnder干涉计。这些滤波器以串联或并联方式级联。 在另一实施例中，本发明涉及对复用信号解交织以提供在多根光纤上传输的多路光信号的周期光学滤波器。总的来说，该周期滤波器包括至少一个有限冲激响应滤波器和至少一个无限冲激响应滤波器。有限冲激响应滤波器包括用于接收复用信号的输入端口并将经滤波的信号提供给无限冲激响应滤波器。无限冲激响应滤波器接收经滤波的信号并将复用信号提供给光纤。
若干附图的简述 因此能够详细地理解本发明上述特征和优点，可通过参照示出于附图中的本发明
的实施例来获得上文中简单概括的本发明的更具体的说明。然而要注意，附图仅示出本发
明的典型实施例并因此不认为是限制其范围，因为本发明也允许其它等效实施例。


图1A是根据本发明的用于交织光信号以提供波分复用信号的示例性周期光学滤
波器的解说框图。 图IB是根据本发明的用于对复用的光信号进行解交织的示例性周期光学滤波器的解说框图。 图2A-2D是用于图1A和IB的周期光学滤波器中的示例性光学滤波器的解说框图； 图3A是典型50/100GHz IIR滤波器的图和光响应。
图3B是典型50/100GHz FIR滤波器的图和光响应。 图4是根据本发明的用于交织光信号以提供复用信号的周期光学滤波器的一个实施例的解说图。 图5是根据本发明的用于交织光信号以提供复用信号的周期光学滤波器的另一实施例的解说图。 图6是根据本发明的用于交织光信号以提供复用信号的周期光学滤波器的另一实施例的解说图。 图7是根据本发明的用于对复用的光信号进行解交织的周期光学滤波器的一个实施例的解说图。
图8A是根据本发明包括交织周期光学滤波器、信号处理系统和解交织周期光学 滤波器的新增-撤除复用器的一个实施例的解说图。 图8B是用于图8A的新增-撤除复用器中的一种形式的信号处理系统的解说图。
图9是根据本发明将光掩模上的周期光学滤波器的图案转移到衬底上的薄膜光 学材料的示例性照相平版印刷系统的示意图。 图10是利用图9的照相平版印刷系统形成在薄膜光学材料上的周期光学滤波器 的示例性正掩模的示意图。 图11是使用图10描述的掩模由薄膜光学材料形成的周期光学滤波器的示意图。
发明详述 本发明的实施例示出于上述附图中并在下面予以详细说明。在描述实施例时，相 同或相似的附图标记用来表示相同或相似的部件。附图不一定按比例绘出并且为了清楚和 简明可比例放大表示或以示意方式给出某些特征和某些附图。 现在参照附图，尤其参见图1A，图1A中示出以附图标记10表示的周期光学滤波 器的解说框图，根据本发明，该周期光学滤波器IO用来交织多个光信号12a和12b以提供 波分复用信号14以在光纤上进行传输。总的来说，周期光学滤波器IO通过输入端口 16接 收光信号12，使用至少两个光学滤波器18a、18b对光信号12进行滤波，并通过输出端口 20 提供作为结果的波分复用信号14。 如前所述，光信号12a和12b各自包含具有中央信道波长A x的多个信道。例如， 光信号12a包含具有中央信道波长A p A 3、 A 5、 A 7……的多个信道。光信号12b包含具有 中央信道波长入2、 A4、 A6、 A8……的多个信道。周期光学滤波器IO通过使光信号交织对 光信号12a、12b进行滤波以形成具有中央信道波长A2、 A3、 A4、 A5、 A6、 A7……的结
果复用信号14。 —般在周期滤波器10中，光学滤波器18a提供关于光信号12a、12b的第一滤波功 能，将至少一个经滤波的光信号22通过中间端口 24发送给光学滤波器18。光学滤波器18b 提供关于经滤波的光信号22的第二滤波功能，并在输出端口 20提供作为结果的复用信号 14。光学滤波器18a和18b的设计和布置使复用信号14的色散减至最小。S卩，每个光学滤 波器18a、18b将色散引入光信号12。然而，由光学滤波器18a、18b引入的色散的符号是相 反的并且大致相等，因此，色散的和接近零。较佳地，经补偿的范围在0-2000psec/nm的量 级内。也可倒转地使用周期光学滤波器10，如图1B所示。即，如果复用信号14是光学滤波 器18b的输出端口 20的输入，则周期光学滤波器10将输出多个光信号12a、12b以在多根 光纤上传输。用于对复用信号14进行解交织的这种倒转性适用于本发明的实施例。
现在参见图2A-2D，选择周期光学滤波器10中的光学滤波器18以使光学滤波器 18a和/或18b中的至少一个包括无限冲激响应滤波器(IIR滤波器)26并且光学滤波器 18a和/或18b中的至少一个包括有限能够响应滤波器(FIR滤波器)28。例如，光学滤波 器18可包含(a) —个IIR滤波器26和/或FIR滤波器；(b)多个IIR滤波器26和/或 多个FIR滤波器28和/或(c)并联的IIR滤波器或FIR滤波器。较佳地，每个光学滤波器 18a和/或18b包含图2A-2D所示的IIR滤波器26或FIR滤波器28。然而， 一般只要周期 光学滤波器10包括至少一个IIR滤波器26和至少一个FIR滤波器28，就应当考虑IIR滤 波器和FIR滤波器的组合以使色散减至最小，如下文中更详细说明的那样。
图2A示出适用于具有一个FIR滤波器28的周期光学滤波器10的光学滤波 器18b的一个版本。在业内已讨论适用于周期光学滤波器10的FIR滤波器28的各 个例子，参见"交织器技术比较禾口应用需求(Interleaver Technology -Comparisons and Applications Reauirements) ，，Chen. S等人的夺织、器工厂回尼页i仑文(Interleaver Workshop Review Paper) (0FC 2003)以及题为"光学交织器(解交织器)以及交织(解交 织)光信号的方法(Optical (De_) Interleaverand Method of (De_) interleaving Optical Signal)"的No. 6， 909， 531美国专利，其全部内容通过引用明确地包含于此。FIR滤波器， 例如，可基于Mach-Zehnder干涉计、Fabry-Perot干涉计或其它类似干涉计。
总的来说，FIR滤波器28包括第一臂30和第二臂32以使第一臂30和第二臂32 的组合形成干涉测量单元34。较佳地，第一臂30和第二臂32是非对称的并具有不同的路 径长度。路径长度是光通过系统所遵循的路径的几何长度。例如，在图2A中，第一臂30的 路径长度大于第二臂32的路径长度。有区别的路径长度在提供滤波功能的两个臂之间给 予差分延时。如业内已知的，关于第一臂30和第二臂32的路径长度的设计考量提供一种 改变在作为结果的复用信号14中的信道的光谱范围的机制。 FIR滤波器28包括第一端36和第二端38。 FIR滤波器28的第一端36被构造成 形成两个输入端口 40a、40b。 FIR滤波器28的第二端38被构造成形成两个输出端口 42a、 42b。信号被发送到输入端口 40a和/或40b，在干涉测量单元34中被滤波，并提供给输出 端口 42a和/或42b。信号适用于光信号12和经滤波的光信号22两者，由于这取决于光学 滤波器18在周期光学滤波器10中的布置，即输入到光学滤波器18的信号是光信号12还 是经滤波的光信号22。 如图2B所示，FIR滤波器28(和/或IIR滤波器)可耦合在一起以形成两个或更 多个FIR滤波器28a、28b的链。FIR滤波器28a的输出端口 42a、42b通过定向耦合器44光 耦合于FIR滤波器28b的输入端口 40a、40b。 图2C适用于具有一个IIR滤波器26的周期光学滤波器10的光学滤波器18a或 18b的另一版本。已在业内论及适用于周期光学滤波器10的1IR滤波器26的各个示例； Jinguji， K等的"光学半带滤波器"。J Lightwave Technol巻18， 252-259 (2000);参见 Wang、 Qi等的"具有IIR构架的100/300GHz光学交织器的设计(Design of 100/300GHz optical interleaver with IIRarchitecture) ，，， Optical Express,巻13 (2005年3月)； 其全部内容通过引用合适IIR滤波器的结构而明确地包含于此。例如，IIR滤波器26可基 于业内已知的半带干涉计。 —般来说，IIR滤波器26结构上类似于上述的FIR滤波器28。类似于FIR滤波器， 1IR滤波器26包括形成两个输入端口 40a、40b的第一端36以及形成两个输出端口 42a、42b 的第二端38。信号被送入到IIR输入端口 40a和/或40b，在干涉测量单元32中被滤波并 提供给IIR输出端口 42a和/或42b。这些信号适用于光信号12和经滤波的光信号22两 者，由于这取决于光学滤波器18在周期光学滤波器10中的布置，即输入到光学滤波器18 的信号是光信号12还是经滤波的光信号22。 除了结构类似于FIR滤波器28夕卜，IIR滤波器26还较佳地包括光耦合于第一臂 30和/或第二臂32的额外一个或多个谐振器46。例如图2B所示，IIR滤波器26包括光 耦合于第二臂32的谐振器46。另外，多个谐振器46可附连于第一臂30和第二臂32两者。每个谐振器46的尺寸和规格是变化的并基于周期光学滤波器10的要求和用途和/或设计 考量的简化。 图2D示出具有提供经滤波的光信号的并联的两个IIR滤波器26的光学滤波器 18a或18b的另一版本。并联的1IR滤波器26的结构和功能类似于如上所述串联的多个 FIR滤波器28。类似于FIR滤波器，每个IIR滤波器26a、26b各自包括形成输入端口 40a、 40b和输入端口 40c、40d的第一端36a和36b。每个IIR滤波器26a、26b还包括形成输出端 口 42a、42b和输出端口 42c、42d的第二端38a和38b。在光学滤波器18a或18b的这种版 本中，信号被送入到IIR输入端口 40a、40b、40c和/或40d并在干涉测量单元32a、32b中 被滤波。通过由IIR输出端口 42b和42c形成的复用支路48提供来自干涉测量单元32a、 32b的结果信号。信号适用于光信号12和经滤波的光信号22两者，由于这取决于光学滤波 器18在周期光学滤波器10中的布置，即输入到光学滤波器18的信号是光信号12还是经 滤波的光信号22。 可基于设计者的需要在IIR滤波器26和/或FIR滤波器28之间设置例如信号处 理系统、可变光学衰减器(VOA)、开关、其它滤波器、光学抽头和/或类似物的中间设备而不 妨碍本发明的教义。另外，可在光学滤波器18a和18b之间设置例如信号处理系统、V0A、开 关、其它滤波器、光学抽头和/或类似物的中间设备而不妨碍本发明的教义。
如前面讨论的，在业内单独使用1IR滤波器26和FIR滤波器28以交织光信号12。 IIR滤波器26和FIR滤波器28两者均具有针对提供复用信号14 (或相反地提供解复用的 信号)的要求特征。例如，通常利用1IR滤波器26的高消光比和宽带宽的要求特征。然而， 如果只用于交织器或解交织器设计中，则IIR滤波器26通常造成色散的累积。
因此，本发明较佳地将IIR滤波器26的要求特征与FIR滤波器28结合以使作为 结果的复用信号14中的色散减至最小。例如，图3A示出作为典型50/100GHz滤波器的IIR 滤波器26的响应，而图3B示出作为典型50/100GHz滤波器20的FIR滤波器28的响应。 图3A示出在IIR滤波器26中的光信号12输入仅产生在设定频率上具有负斜率ps/nm色 散的复用信号14。为了补偿负斜率色散同时保持IIR滤波器26例如在响应图中明确得出 的高消光比和宽带宽的使用优点，图3B中的FIR滤波器28被设计成产生与IIR滤波器26 相反符号的色散，其响应示出于图3B，以使FIR滤波器28的相反色散互相抵消或有效地消 除IIR滤波器26的至少一部分色散。因此，设置IIR滤波器26和对置FIR滤波器28使之 在周期光学滤波器10内通信产生具有最小色散的复用信号14，同时基本保持作为结果的 复用信号14的要求特征。 参见图4，其示出用于交织多个光信号12a、12b以提供在光纤上传输的复用信号 14的周期光学滤波器10的一个实施例的解说图。图4中的周期光学滤波器10是包含两个 光学滤波器18a、18b的周期滤波器10。尽管本实施例示出两个光学滤波器18a、18b的使用， 然而本领域内技术人员很清楚，可基于设备的使用和设计特征的简单化提供附加的光学滤 波器18而不妨碍本发明。光学滤波器18a通过输入端口 16接收两路光信号12a、 12b，执行 第一滤波功能，并输出经滤波器的光信号22。图4所示的光学滤波器18a包括IIR滤波器 26。 1IR滤波器26包括构成周期光学滤波器的输入端口 16的输入端口 40a、40b，用来接收 光信号12a、12b。通过IIR滤波器26的干涉测量单元34对光信号12a、12b滤波以提供经 滤波的光信号22。经滤波的光信号22通过1IR滤波器26的输出端口 42a、42b输出并被发送至光学滤波器18b。尽管图4示出使用只有一个IIR滤波器26的光学滤波器18a，然而 本领域内技术人员应当理解，光学滤波器18a可包括串联或并联的IIR滤波器26的链。
光学滤波器18b通过中间端口 24接收经滤波的光信号22，在经滤波的光信号22 上执行第二滤波功能，并通过输出端口 20提供复用的信号。光学滤波器18b包括两个FIR 滤波器28a、28b。 FIR滤波器28a的输入端口 40a、40b形成接收经滤波光信号22的中间端 口 24。通过FIR滤波器28a的干涉测量单元34a和FIR滤波器28b的干涉测量单元34b发 送经滤波的光信号22，从而产生结果的复用信号14。 FIR滤波器28b的输出端口 42a和42b 形成输出端口 20，用于在一根光纤上输出复用的信号14。尽管图4示出使用具有两个FIR 滤波器28a、28b的光学滤波器18b，然而本领域内技术人员应当理解，光学滤波器18b可包 括单个FIR滤波器28或串联或并联的多个FIR滤波器28的链。 现在参见图5，其中示出具有多级配置的周期光学滤波器10的另一实施例的解说 图。周期光学滤波器10通过输入端口 16接收光信号12，使用至少两个光学滤波器18a、 18b 对光信号12进行滤波，并通过输出端口 20提供作为结果的复用信号14。
光学滤波器18a通过输入端口 16接收两路光信号12a、 12b，执行滤波功能，并将经 滤波的光信号24输出至复用支路48。图4所示的光学滤波器18a包括并联的IIR滤波器 26a和26b。 1IR滤波器26a、26b包括形成周期光学滤波器的输入端口 16的输入端口40a、 40b、40c和40d，用于接收光信号12。在图5中，光信号12a和12b被输入到输入端口 40b 和40d中。要理解，可根据设备的需要提供附加的光信号12并将其输入到输入端口 40a、 40c 。 通过IIR滤波器26a、26b的干涉测量单元34a和34b对光信号12a、 12b进行滤波 以提供经滤波的光信号22a、22b。经滤波的光信号22a、22b通过IIR滤波器26a和26b的 输出端口 42b和42c输出并通过复用支路48发送。复用支路48将经滤波的光信号22a、 22b发送给光学滤波器18b 。 光学滤波器18b通过中间端口 24接收经滤波的光信号22a、22b，在经滤波的光信 号22a、22b上执行第二滤波功能，并通过输出端口 20提供复用的信号。光学滤波器18b包 括两个FIR滤波器28a、28b。 FIR滤波器28a的输入端口 40a、40b形成用于接收经滤波的 光信号22a、22b的中间端口 24。通过FIR滤波器28a的干涉测量单元34c和FIR滤波器 28b的干涉测量单元34d发送经滤波的光信号22a、22b，由此产生作为结果的复用信号14。 FIR滤波器28b的输出端口 42a、42b形成输出端口 20以在单根光纤上输出复用的信号14。 尽管图5示出采用具有两个FIR滤波器28a、 28b的光学滤波器18b，然而本领域内技术人员 应当理解，光学滤波器18b可包括单个FIR滤波器28或多个FIR滤波器28构成的链。
现在参见图6，其中示出具有多级配置的周期光学滤波器10的另一实施例的解说 图，其中FIR滤波器28包括光学滤波器18a而IIR滤波器26包括光学滤波器18b。周期光 学滤波器10通过输入端口 16接收光信号12，使用光学滤波器18a、 18b对光信号12进行滤 波，并通过输出端口 20提供作为结果的复用信号14。 如前面讨论的，周期光学滤波器10也可倒转使用以在复用信号14上执行解交织 功能。例如，图7在结构上类似于图5并示出周期光学滤波器10用于解交织复用信号14 的一个这样的实施例。在本实施例中，波分复用信号14被输入到光学滤波器18b的输出端 口 20以使周期光学滤波器IO输出多个光信号12a、12b以供在多根光纤上传输。这种对复
9用信号14解交织的倒转性适用于本发明的实施例。这种对复用信号14解交织的倒转性适 用于本发明结构上类似的实施例。 现在参见图8a和图8b，其中示出新增-撤除复用器100，它提供进入或离开单模 光纤的光信号12的路由和处理。总的来说，新增-撤除复用器100包括用于复用信号14进 行解交织的周期光学滤波器10a以及用于对光信号12进行交织的周期光学滤波器，如本文 所述那样。另外，新增_撤除复用器100包括重构解交织周期光学滤波器10a、交织周期光 学滤波器10b之间的路径的信号处理系统102以及用于新增和撤除光信号的多个端口 104。
解交织周期光学滤波器10a将波分复用信号14分成光信号12并将该光信号12 输出至信号处理系统102。信号处理系统102接收光信号12并将该光信号12转换成处理 信号104。信号处理系统104通过撤除光信号12、新增光信号12和/或将光信号12引导 至交织周期光学滤波器10b而重构光信号12的路径。 参见图8，其中示出代表信号处理系统102的一个实施例的解说框图。光信号12 的重构是通过使用第一转换处理器108将光信号12转换成处理信号104而达成的。转换 机制包括机械手段、电光效应、磁光效应和/或类似物。较佳地，信号处理系统102使用例 如通过光电探测器的使用的电光效应将光信号转换成处理信号104。 一旦光信号被转换成 处理信号106，将处理信号发送至至少一个重构处理器110。重构处理器IIO可通过端口新 增处理信号106，撤除处理信号106。重构处理器110的例子包括光纤接线板、光学开关等。 另外，其它类型的重构处理器110可包含在信号处理系统102中以放大处理信号106、对处 理信号106进行进一步的滤波和/或实现类似功能。 直接转换回到光信号12并经过周期光学滤波器10b的处理信号106是直通光路。 在信号处理系统102中新增或撤除的处理信号106被称为新增/撤除光路。不管是直通光 路还是新增光路，处理信号106在第二转换处理器112中被转换回到光信号并被路由至交 织周期光学滤波器10b以在单根光纤上合并和传输复用信号14。另外，信号处理系统102 可允许光信号12从端口 104新增或撤除而不需要将全部端口 104上的光信号12转换成处 理信号104并再次转换成光信号12。 现在参见图9，图中示出根据本发明的用于将光掩模212上的周期光学滤波器10 的一个或多个图案转移至衬底216上的芯材214的示例性照相平版印刷系统210。在本 实施例中，芯材214是一层薄膜，它由选自包括硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氧化硅、掺杂锗的 二氧化硅、磷化铟、砷化镓、高指标聚合物以及适于形成光波导的包含前述内容的组合的其 它材料的组的材料构成。芯材214沉积在由折射率低于芯材214折射率的材料构成的包 覆材料218上。包覆材料218可选自由二氧化硅、低指标氮氧化硅、低指标碳氧化硅、磷化 砷镓铟、聚合物以及适于形成光波导的包含前述内容的组合的其它材料的组。在美国专利 No. 6， 614， 977中讨论了适于形成芯材214和包覆材料218的薄膜光学材料和包覆层的组合 (及其制造方法)的各示例，其全部内容援引包含于此以供参考。 光刻胶层220位于芯材214上。总的来说，光刻胶层220是由一种材料构成的，该 材料在去除芯材214的预定部分的后续工艺中，例如在蚀刻工艺中，防止光刻胶层220下面 的材料被去除或直接在光刻胶层220下面的材料被去除。因此，光刻胶层220或者是正性 光刻胶或者是负性光刻胶。本发明在这里将光刻胶层220例如描述为正性光刻胶并在侧视 图中不示出光掩模212或周期光学滤波器10的图案的俯视图。可利用例如旋涂的任意合适工艺将光刻胶层220设置在芯材214上。 照相平版印刷系统210还设有电磁能量源222，它使能量通过分阶成像透镜系统 224和光掩模212至光刻胶层220。例如高强度紫外光源等电磁能量源222提供能够与光 刻胶层220反应的电磁能，以将光掩模212上的图案转移至光刻胶层220上。
分阶成像透镜系统224从电磁能量源222接收电磁能并将该能量引导至光掩模 212，光掩模212使光刻胶层220部分暴露于电磁能。这种曝光可通过任何合适的方法实现， 例如接触、接近(proximity)和投影。 —旦光刻胶层220已曝光，则该光刻胶层220被显影以形成具有周期光学滤波器 10的几何形状的掩模230，如图10所示。 一旦形成了掩模230，则由掩模30形成的图案 被转移至芯材214以形成周期光学滤波器10，如图11所示。可通过任何合适的工艺完成 转移，例如蚀刻工艺。应当理解，可使用标准或后显影技术来形成构成本文所称PLC的元 件的周期光学滤波器，所述显影技术用于半导体业内以沉积光波导材料和进行布图，例如 干蚀、湿蚀、火焰水解沉积(FHD)、化学气相沉积(CVD)、反应离子蚀刻(RIE)、物理增强式 CVD (PECVD)等。 一旦形成周期光学滤波器10，就将掩模230去除，并随后可将另一包覆材料 层(未示出)沉积到整个表面上并在必要时利用任何适宜工艺进行平整化处理。例如，在 题为"具有稠密的平整包覆层的集成光学电路(Integrated OpticalCircuit With Dense Planarized Cladding Layer)"的No. 6， 768， 828美国专利中讨论施加另一层包覆材料的工 艺，其全部内容明确地援引包含于此。 尽管就制造一个周期光学滤波器10说明了制造本发明的周期光学滤波器10的上 述方法，然而本领域内技术人员应当理解，该制造方法以及目前业内已知或今后研发出的 任意其它适宜的制造技术能可用来制造一个或多个周期滤波器或其一部分。
计算机软件代码可用来允许用户构建周期光学滤波器10和/或新增-撤除复用 器100的虚拟表示。例如可利用从加拿大、安大略的Apollo Photonics公司售出的光波 导模组件(0丽S)和光束传播求解软件来实现这种工具。该软件还允许使用完整矢量光束 传播方法(FV-BPM)而实现数字模拟(另见W. P Huang和C. L. Xu的"通过完整矢量光束 光波方法的三维光波导的模拟(Simulation ofthree-dimensional optical waveguides by a full-vector beam propagationmethod) ，，， IEEE J.量子电子学的选择主题、巻29、 2639-2649页，1993，其全部内容援引包含于此)。FV-BPM考虑到包括光场旋转的极化效果。
例如，存储在一个或多个计算机可读介质上并可由合适处理器执行的软件代码可 用来向用户提供一用户界面(例如通过计算机系统的监视器)，该界面接收来自用户的输 入(例如通过计算机系统的键盘和/或鼠标)。用户可将信息输入到用户界面，该信息定义 与中间结构或集成的光学器件相关的一个或多个参数。软件代码可随后将输入的参数存储 在一个或多个计算机可读介质上并利用输入的参数来产生和显示与这些参数对应的中间 或集成光学器件的虚拟表示。从用户接收的这些参数可包括，例如，下面一个或多个周期 光学滤波器10和/或新增_撤除复用器100的形状的宽、长，或周期光学滤波器10和/或 新增-撤除复用器100的任意其它几何特征或特性。 如上所述，在一个实施例中，虚拟表示可用来模拟与结果得到的周期光学滤波器 10和/或新增_撤除复用器100结构相关的几何形状和特性。此外，该虚拟表示可包含在 设计应用(例如0丽S)中，这将虚拟表示应用于设计中从而与其它元件组合一起而形成平面式光波电路，例如在芯片和/或具有多个芯片的晶片的设计中。这种能力允许由用户设
计出(或具有预定参数)的周期光学滤波器io和/或新增-撤除复用器ioo，结合光学电
路中的其它元件一起得到评价。 如前面提到的，WDM系统允许网络容量的扩充而不必布置更多的光纤，这是因为能 简单地通过使交织器和解交织器升级来扩充给定链路的容量。本文中给出一种用于减小光 学网络系统中的色散的方法。该方法总的包括分配交织和/或解交织周期光学滤波器10 以修复网络系统和/或使其升级的步骤。该方法包括通过断开从周期光学滤波器10的输 入端口 16发送光信号12的光纤并断开从输出端口 20发送复用信号14的光纤而去除第一 交织周期光学滤波器。根据本发明构建的交织周期光学滤波器10在输入端口 16连接于发 送光信号12的光纤并在输出端口 20连接于发送复用信号14的光纤。
在另一实施例中，该方法包括通过断开从输出端口 20发送光信号12的光纤并断 开从输入端口 16发送复用信号14的光纤而去除解交织周期光学滤波器。该解交织周期光 学滤波器10在输出端口 20连接于发送光信号12的光纤并在输入端口 16连接于发送复用 信号14的光纤。 从前面的说明可以理解，对本发明的优选或替换性实施例可作出多种修改和变化 而不脱离其真实的精神。说明书中设计的简化指向业内已知的设计参数考量并可包括设备 使用的经济和实践考量。本说明书的意图仅在于说明并且不应当解释成限定含义。本发明 的范围应当仅由下面给出的权利要求书的语句来确定。权利要求书中的术语"包含"旨在 表示"至少包括"，以使权利要求书所述的元件列表为开放式的组。"一"、"一个"和其它单 数项旨在包括其复数形式，除非明确排除这种情况。
1权利要求
一种光学交织器，包括具有配置成接收第一和第二光信号的第一输入端口的第一光学滤波器，所述第一光学滤波器具有提供经滤波的光信号的第一输出端口；以及具有配置成从所述第一光学滤波器接收经滤波的光信号的第二输入端口的第二光学滤波器，所述第二光学滤波器具有提供复用信号的第二输出端口；其中所述第一和第二光学滤波器中的至少一个包括无限冲激响应(IIR)滤波器而所述第一和第二光学滤波器中的另一个包括有限冲激响应(FIR)滤波器，所述第一光学滤波器具有关联的第一色散斜率，所述第一色散斜率具有符号和大小，所述第二光学滤波器具有关联的第二色散斜率，所述第二色散斜率具有与所述第一色散斜率的符号相反的符号，并且所述第二色散斜率的大小与所述第一色散斜率的大小基本相等。
2. 如权利要求l所述的周期滤波器，其特征在于，所述第一光学滤波器包括所述FIR滤波器。
3. 如权利要求l所述的周期滤波器，其特征在于，所述第二光学滤波器包括所述FIR滤波器。
4. 如权利要求2所述的周期滤波器，其特征在于，所述FIR滤波器是第一 FIR滤波器，所述第一滤波器还包括与所述第一 FIR滤波器并行级联的第二 FIR滤波器。
5. 如权利要求1所述的周期光学滤波器，其特征在于，所述第一光学滤波器包括所述IIR滤波器，所述IIR滤波器是第一 IIR滤波器，所述第一光学滤波器还包括与所述第一IIR滤波器并行级联的第二 IIR滤波器。
6. 如权利要求5所述的周期光学滤波器，其特征在于，所述第一 IIR滤波器包括第一端和第二端且所述第二 IIR滤波器包括第一端和第二端，所述第一和第二 IIR滤波器的第一端构成所述第一光学滤波器的所述第一输入端口 。
7. 如权利要求6所述的周期光学滤波器，其特征在于，所述第一和第二 IIR滤波器中的每一个包括具有不同路径长度的第一臂和第二臂。
8. 如权利要求7所述的周期光学滤波器，其特征在于，所述第一IIR滤波器包括光耦合于所述第一 IIR滤波器的所述第一和第二臂中的一个的谐振器。
9. 如权利要求1所述的周期光学滤波器，其特征在于，所述第一和第二光信号中的每一个包括多个复用信道。
10. 如权利要求1所述的周期光学滤波器，其特征在于，所述第一光学滤波器包括所述FIR滤波器，所述FIR滤波器是第一 FIR滤波器，所述第一光学滤波器还包括耦合于所述第一 FIR滤波器的第二 FIR滤波器。
11. 如权利要求1所述的周期光学滤波器，其特征在于，所述FIR滤波器是Mach-Zehnder干涉计。
12. 如权利要求1所述的周期光学滤波器，其特征在于，所述IIR滤波器是半带滤波器。
13. —种周期光学滤波器，包括具有第一端和第二端的无限冲激响应滤波器；其中所述第一端是接收光信号的输入端口 ，而所述第二端是提供经滤波的光信号的复用支路；以及具有第一端和第二端的有限冲激响应滤波器，所述有限冲激响应滤波器的第一端是接收来自所述无限冲激响应滤波器的经滤波光信号的中间端口 ，而所述第二端是提供复用信号的输出端口 ，所述无限冲激响应滤波器具有关联的第一色散斜率，所述第一色散斜率具有符号和大小，所述有限冲激响应滤波器具有关联的第二色散斜率，所述第二色散斜率具有与所述第一色散斜率的符号相反的符号，并且所述第二色散斜率的大小基本等于所述第一色散斜率的大小。
14. 一种光学解交织器，包括具有第一端和第二端的有限冲激响应滤波器，其中所述有限冲激响应滤波器的第一端是接收复用信号的输入端口 ，而所述第二端是提供经滤波光信号的中间端口 ；以及具有第一端和第二端的无限冲激响应滤波器，其中所述无限冲激响应滤波器的所述第一端接收经滤波的光信号而所述无限冲激响应滤波器的所述第二端是输出端口。
全文摘要
公开一种用于使多个光信号进行交织以在光纤上提供传输的复用信号的周期光学滤波器。该周期光学滤波器包括构造成通过输入端口接收至少两路光信号以提供至少一个经滤波的光信号的第一光学滤波器。周期光学滤波器还包括第二光学滤波器，它与第一光学滤波器通信，并被构造成通过中间端口从第一光学滤波器接收经滤波的光信号以通过输出端口提供传输的复用信号。光学滤波器中的至少一个包括无限冲激响应滤波器且至少一个光学滤波器包括有限冲激响应滤波器。还公开了包括周期光学滤波器的制造方法和使用方法。
文档编号G02B6/12GK101790696SQ200880025215
公开日2010年7月28日 申请日期2008年7月18日 优先权日2007年7月20日
发明者W·陈 申请人:英飞聂拉股份有限公司