具有波长补偿器的光学单元的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种光学单元，其可以包括通过光路与第二端口耦合的第一端口。所述光学单元也可以包括设置在所述光路中的补偿器。所述补偿器可以绕轴线旋转。绕所述轴线旋转所述补偿器可以改变所述光路穿过所述补偿器的距离，由此改变所述光路的所述光路长度。
【专利说明】具有波长补偿器的光学单元
【技术领域】
[0001]本发明总体而言涉及光通信系统，更具体而言，一些示例性实施例涉及ー种可使用在ー些光通信系统中的光学単元。
【背景技术】
[0002]ー些光通信系统可以依赖于将光束分束成多个部分。例如，利用延迟线干涉仪(DLI (delay line interferometer))和交织器的使用的光通信系统可以将光束分束到多个部分中。在一些情况下，光束的多个部分之间的波长一致性，尤其是多个部分的中心波长一致性，可以允许在这些光通信系统中偏振模散射性能和色散性能更好。
[0003]ー种实现光束的多个部分中的中心波长一致性的方法可以是，选择具有特定品质的材料来将光束分束并且操作光束的多个部分。获得具有期望品质的材料在ー些情况下是困难的，并且识别具有期望品质的材料的筛选过程是耗时的。
[0004]在此所要求保护的主题不限于解决任何缺点或者只在诸如上述那些的环境中操作的实施例。更确切地说，此背景只提供说明在此所描述的ー些实施例可以实践的ー个示例性【技术领域】。
【发明内容】
[0005]一些示例性实施例总体而言涉及ー种光学単元。
[0006]在一个实施例中，光学单兀可以包括通过光路与第二端ロ f禹合的第一端ロ。光学単元也可以包括设置在光路中的补偿器。补偿器可以绕轴线旋转。补偿器绕轴线旋转可以改变光路穿过补偿器的距离，由此改变光路的光路长度。
[0007]在一个实施例中，光学単元可以包括第一块，所述第一块被配置成将光束分束成第一部分和第二部分，并且将第一部分引导至具有第一光路长度的第一光路中而将第二部分引导至具有第二光路长度的第二光路中。光学単元也可以包括第二块，所述第二块可以位于第一光路和第二光路内，并且被配置成将第一部分和第二部分结合成输出束。光学单元也可以包括补偿器，所述补偿器可以设置在第一块与第二块之间的第一光路中。补偿器可以绕轴线旋转。补偿器绕轴线旋转可以改变第一光路穿过补偿器的距离，由此改变第一光路的光路长度。
[0008]在一个实施例中，光学単元可以包括分束器，所述分束器可以被配置成将光束分束成第一部分和第二部分。光学単元也可以包括耦合器，所述耦合器可以被配置成将第一部分和第二部分结合成输出束。光学単元也可以包括补偿器，所述补偿器可以设置在分束器与耦合器之间并且被定位以接收来自分束器的第一部分。补偿器可以绕轴线旋转，补偿器绕轴线旋转可以改变第一部分穿过补偿器的距离，由此改变第一部分经过的光路长度。
[0009]提供此
【发明内容】
来以简化形式介绍以下在【具体实施方式】中进ー步描述的方案的选择。本
【发明内容】
并不g在确定所要求保护的主题的主要特征或必要特征，也并非g在用于辅助确定所要求保护的主题的范围。[0010]本发明的另外的特征和优点将在下文的描述中阐述，并且部分将根据该描述而明显，或者可以通过本发明的实践而习得。本发明的特征和优点可以借助于所附权利要求中具体指出的手段和组合来实现并获得。本发明的这些和其他特征将根据下面的描述和所附权利要求而变得更明显，或者可以通过如下文阐述的对本发明的实践而习得。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]参照在附图中所示的本发明的实施例对本发明进行了更为具体的描述。应理解的是，这些图示仅示出了本发明的一些实施例，因此不应视为对其范围的限制。通过使用附图还明确且详细地描述和解释了本发明。其中:
[0012]图1示出了光学单元的透视图；
[0013]图2A示出了图1的光学单元的俯视图；
[0014]图2B示出了图1的光学单元的另一俯视图；
[0015]图2C示出了图1的光学单元的侧视图；
[0016]图3示出了另一光学单元的俯视图；
[0017]图4示出了又一光学单元的俯视图，所有均根据在此所描述的至少一些实施例来布置。
【具体实施方式】
[0018]图1示出了光学单元100的透视图，该光学单元根据在此所描述的至少一些实施例来布置。在一些实施例中，在此所公开的光学单元100和/或其他光学单元例如可以实施在DL1、交织器、解交织器或者其他环境中，在其他环境中希望通过例如提供在光学单元100内传播的两个独立光束之间的中心波长一致性来提高偏振模散射(PMD)、色散(CD)与/或偏振相关的频率漂移。
[0019]光学单元100包括一个或更多个光学元件，所述光学元件可以包括相对的第一块110和第二块150，第一块110和第二块150通过光学块140、第一补偿器120和第二补偿器130而远离彼此。第一块110包含分束器112和第一反射器114。第二块150包含f禹合器152和第二反射器154。第一补偿器120和第二补偿器130的每个具有各自的第一旋转轴线122、132以及各自的第二旋转轴线126、136。第一补偿器120可以被配置成绕第一轴线122在箭头124的方向上旋转并且可以被配置成绕第二轴线126在箭头128的方向上旋转。第二补偿器130可以被配置成绕第一轴线132在箭头134的方向上旋转并且可以被配置成绕第二轴线136在箭头138的方向上旋转。
[0020]如所示，光学单元100被配置成使用分束器112将入射光束160分束成两个部分或通道中，并且随后使用耦合器152将这些部分重新对准到共同传播轴线作为输出束170。光束160的两个部分沿两个不同的光路162、163而行。在一些实施例中,光束160的第一部分沿第一光路162而行。第一光路162穿过第一块110、第一补偿器120、光学块140以及第二块150。光束160的第二部分沿第二光路163而行，第二光路163包括第一支路164、第二支路166和第三支路168。第二光路163穿过第一块110、第二补偿器130以及第二块150。
[0021]在一些实施例中，第一光路162和第二光路163具有不同的光路长度。另外,在一些实施例中，第一光路162和第二光路163的光路长度可以通过第一补偿器120和第二补偿器130分别关于其各自的第一轴线122、132与/或其各自的第二轴线126、136旋转来改变。在一些实施例中，调节第一光路162和第二光路163的光路长度可以允许调节光束160的部分的中心波长。另外，在光路长度不同的情况下，在光束160的两个部分之间会引入延迟。
[0022]在光束160的不同部分之间引入延迟的情况下，光学単元100可以使用在解交织器中以在输出束170内将光束160的部分隔开。在一些实施例中，光学单兀100可以使用在DLI中，用于将光学差分相移键控(DPSK)信号转换为強度键控信号。在一些实施例中，光学単元100可以出于其他目的而使用在光学系统或设备内。參照图2A至2B进ー步解释光学单元100如何影响光束160。
[0023]图2A示出了根据在此所描述的至少ー些实施例的光学单元100的俯视图。在一些实施例中，光束160在位于第一块110的第一端ロ 272处进入光学单元100。第一块110可以被配置成将光束160分束成第一部分和第二部分。第一块110也可以被配置成将光束160的第一部分和第二部分分别引导到第一光路162和第二光路163。为了将光束160分束，第一端ロ 272可以被对准，使得光束160射到第一块110中的分束器112。分束器112可以被配置成将光束160分束成第一独立部分和第二独立部分或通道。在一些实施例中，分束器112可以将光束160分束成具有不同偏振向量的第一部分和第二部分。例如,分束器112可以将光束160分束成具有正交偏振的第一部分和第二部分。在这些以及其他实施例中，分束器112可以是多层电介质偏振光束分束器，多层电介质偏振光束分束器通过光束160的一个偏振部分并且反射光束160的另ー个偏振。在一些实施例中，分束器112可以将光束160分束成具有相等或不等的強度的第一部分和第二部分。在这些以及其他实施例中，分束器112可以是多层电介质光束分束器。在一些实施例中，分束器112可以以另外的方式将光束160分束成第一部分和第二部分。
[0024]在光束160被分束成第一部分和第一部分之后,分束器112可以被配置成将第一部分引导至第一光路162中。第一部分经由分束器112透射并且从第一块110出来。第一部分穿过第一补偿器120和光学块140，并且进入第二块150。
[0025]分束器112也可以被配置成通过将第二部分朝着第一反射器114反射来将光束160的第二部分引导至第二光路163的第一支路164中。第二部分射到第一反射器114并且被反射到第二光路163的第二支路166中，以及从第一块110出来。第二部分穿过第二补偿器130并且进入第二块150中。第二部分射到第二反射器154并且被朝着耦合器152反射，以及进入第二光路163的第三支路168中。
[0026]第二块150可以被配置成将第一部分和第二部分结合成输出束170。这样做,光束160的第一部分和第二部分两者都可以射到耦合器152。耦合器152可以被配置成沿着输出束170的轴线透射第一部分。耦合器152也可以被配置成沿着输出束170的轴线反射第二部分。以此方式，第一部分和第二部分可以结合成输出束170并且经由第二端ロ 274通过第二块150出来。在一些实施例中，光束可以在与光束160相反的方向上经由光学单元100传播。在这些以及其他实施例中，耦合器152可以起到分束器的作用并且分束器112可以起到耦合器的作用。
[0027]光路162、163两者都具有物理路径长度和光路长度。光路162、163的光路长度是在每个不同光路162、163上的所有光学兀件和光学材料的折射率与物理长度的乘积之和。因此，第一光路162的光路长度是第一光路长度162经由第一块110、分束器112、第一补偿器120、光学块140、第二块150、|禹合器152以及在以上光学兀件之间的光学材料(例如空气、等离子体、流体、固体(如果有))的物理长度之和，其中每个光学元件和光学材料的物理长度乘以光学元件或材料的折射率。第二光路163的光路长度是第二光路163经由第一块110、第二补偿器130、第二块150以及在以上光学元件之间的光学材料(例如空气、等离子体、流体、固体(如果有))的物理长度之和，其中每个光学元件和光学材料的物理长度乘以光学元件或材料的折射率。在一些实施例中，光路162、163的光路长度可以不同。在另一些实施例中，光路162、163的物理路径长度可以不同。
[0028]光路162、163的光路长度可以通过调节每个光路162、163通过其相应的补偿器120、130的物理路经长度来调节。每个光路162、163可通过其相应的补偿器120、130的物理长度可以通过旋转相应的补偿器120、130来调节，如图2B和/或图2C所示。具体而言，如图2B所示，第二补偿器130已绕其第一轴线132旋转，由此调节经由第二补偿器130的物理路径长度，并且因此调节光路163的光路长度。在图2C中，第二补偿器130已绕其第二轴线136旋转，由此调节经由第二补偿器130的物理路径长度并且因此调节光路163的光路长度。对光路162、163的光路长度的调节可以调节穿过相应光路162、163的光束160的部分的中心波长。在所示实施例中，对光路162、163的光路长度的调节不改变光路162、163的总物理长度。当第一补偿器120和第二补偿器130旋转时，光路162、163的总物理长度保持恒定。
[0029]在一些实施例中，调节光部分的中心波长的能力会是有益的。例如，在一些实施例中，在光学单元100中光部分的中心波长可以调节以提高中心波长一致性，这可以减小或基本上消除偏振模散射。在一些实施例中，提高部分之间的中心波长一致性可以减小或基本上消除色散。在一些实施例中，提高部分之间的中心波长一致性可以改进偏振相关的频率漂移。另外，调节光的中心波长的能力可以使制造成本降低。这是因为产生正确光路长度的光学元件的筛选产率在没有第一补偿器120和第二补偿器130或其他补偿装置的情况下低下并且耗时。调节光路长度的能力允许降低光学元件的筛选标准，并且随后产率增加。
[0030]图2B示出了根据在此所描述的至少一些实施例的光学单元100的俯视图。图2B示出了绕第一轴线132旋转的第二补偿器130。在非旋转状态下第二光路163经由第二补偿器130的物理长度通过线280示出。第二补偿器130的非旋转状态如图2A所示通过虚线框呈现，而第二补偿器130的旋转状态以经由第二补偿器130的最短物理路径来呈现。如图2B所示，在旋转状态下第二光路163经由第二补偿器130的物理长度通过线282示出。线282比线280长，因为当第二补偿器130旋转到图2B所描述的位置时第二光路163经由第二补偿器130的物理路径增加。在示出的实施例中，旋转第二补偿器130不增加第二光路163的总物理长度。当第二补偿器130旋转时，第二光路163的总物理长度保持恒定。
[0031]图2C示出了根据在此所描述的至少一些实施例的光学单元100的侧视图。图2C示出了绕第二轴线136旋转的第二补偿器130。为了清楚，未示出第一补偿器120、光学块140、在第一块110和第二块150内的不同部件以及第二光路162。在非旋转状态下第二光路163经由第二补偿器130的物理长度通过线290示出。如图2A所示，第二补偿器130的非旋转状态通过虚线框表示，并且第二补偿器130的旋转状态以经由第二补偿器130的最短物理路径呈现。如图2C所示，在旋转状态下第二光路163经由第二补偿器130的物理长度通过线292示出。线292比线290长，因为当第二补偿器130旋转到图2C所描述的位置时第二光路163经由第二补偿器130的物理长度增加。在所示的实施例中，旋转第二补偿器130不增加第二光路163的总物理长度。当第二补偿器130旋转时，第二光路163的总物理长度保持恒定。
[0032]当第二光路163经由第二补偿器130的物理长度增加时第二光路163的光路长度可以增加，因为第二光路163的光路长度等于光学元件的物理长度乘以每个光学元件的折射率之和。第二补偿器130可以具有比第二光路163在第一块110与第二块150之间所经过的光学材料高的折射率。因此，増加第二光路163在具有较高折射率的光学元件中的物理长度可以产生第二光路163的较长的光路，即使第二光路163的物理长度不改变。
[0033]旋转第一补偿器120和第二补偿器130的能力可以允许调节第一光路162和第二光路163的光路长度。相应地，可以调节分别经过第一光路162和第二光路163的光束160的部分的中心波长。在一些实施例中，可以独立调节第一补偿器120和第二补偿器130。在一些实施例中，第一补偿器120和第二补偿器130可以连接在一起并且一起调节。
[0034]为了増大第一光路162的光路长度，可以旋转第一补偿器120，使得第一光路162的物理路径长度的较大部分穿过第一补偿器120。为了减小第一光路162的光路长度，可以旋转第一补偿器120，使得第一光路162的物理路径长度的较小部分穿过第一补偿器120。
[0035]类似地，为了增大第二光路163的光路长度，可以旋转第二补偿器130，使得第二光路163的物理路径的较大部分穿过第二补偿器130。为了减小第二光路163的光路长度，可以旋转第二补偿器130，使得第二光路163的物理路径长度的较小部分穿过第二补偿器130。
[0036]第一补偿器120和第二补偿器130的尺寸和形状确定第一光路162和第二光路163的光路长度可以被调节多少。在一些实施例中，当第一补偿器120和第二补偿器130两者都处于非旋转位置时第一补偿器120和第二补偿器130可以具有相同的物理路径长度，或者換言之，第一补偿器120和第二补偿器130可以具有相同的宽度。在一些实施例中，第一补偿器120和第二补偿器130可以具有不同的宽度。在一些实施例中，第一补偿器120和第二补偿器130可以具有如图1、2A和2B所不的立方体形状。在一些实施例中，第一补偿器120和第二补偿器130可以具有其他形状，诸如立方体、基于正方形的棱锥体、基于三角形的棱锥体、圆柱体、三角形棱柱体、圆锥体或一些其他形状。在一些实施例中，第一补偿器120和第二补偿器130可以具有相同尺寸的相同形状或者不同尺寸的相同形状。在ー些实施例中，第一补偿器120和第二补偿器130可以具有大致相同尺寸的不同形状或者尺寸不相同的不同形状。
[0037]在一些实施例中，第一补偿器120和第二补偿器130可以具有不同于第一轴线和第二轴线122、126、132、136的旋转轴线。例如，第一补偿器120和第二补偿器130都可以具有对角地经由第一补偿器120和第二补偿器130延伸的旋转轴线。可替选地或附加地，第一补偿器120和第二补偿器130可以具有多于两个的或少于两个的旋转轴线。例如，第一补偿器120和第二补偿器130可以具有ー个、三个、四个或任意数目的旋转轴线。可替选地或附加地，第一补偿器120和第二补偿器130可以具有不同的旋转轴线。在一些实施例中，第一补偿器120和第二补偿器130可以被配置成同时绕单个旋转轴线旋转。在其他实施例中，第一补偿器120和第二补偿器130可以被配置成在给定的时间绕多于一个的旋转轴线旋转。
[0038]在一些实施例中，第一补偿器120和第二补偿器130可以由相同的材料形成，诸如玻璃的一些形式。在一些实施例中，第一补偿器120和第二补偿器130可以由具有不同折射率的不同材料形成。在一些实施例中，可以旋转第一补偿器120 ;可以旋转第二补偿器130 ；第一补偿器120和第二补偿器130两者都可以旋转；或者第一补偿器120和第二补偿器130两者都不可以旋转。在一些实施例中，光学单元100可以仅包含第一补偿器120或第二补偿器130。在一些实施例中，光学单元100可以不包含光学块140。在一些实施例中，光学单元100可以不包含第一块110和第二块150，以及仅具有分束器112、耦合器152、以及第一反射器114和第二反射器154。
[0039]图3示出了根据在此所描述的至少一些实施例的另一光学单元300的俯视图。光学单元300包括在图1、2A和2B所示的光学单元100中的所有光学元件。光学单元300还包括第三补偿器324和第四补偿器334。第三补偿器324位于第一光路162中，邻近第一补偿器120，并且在第一块110与光学块140之间。第四补偿器334位于第二光路163中，邻近第二补偿器130，并且在第一块110与第二块150之间。
[0040]第三补偿器324和第四补偿器334可以绕其相应的轴线326、336旋转。在一些实施例中，旋转第三补偿器324和第四补偿器334可以调节光路162、163的光路长度。具有第三补偿器324和第四补偿器334连带第一补偿器120和第二补偿器130允许光路162、163的较大的光路长度调节，因为光路162、163的较大物理长度可以在第一补偿器和第二补偿器120、130、324、334内。在一些实施例中，第三补偿器324和第四补偿器334可以具有与以上讨论的第一补偿器120和第二补偿器130相似的特性。在一些实施例中，第一补偿器120、第二补偿器130、第三补偿器324和第四补偿器334可以被配置成彼此独立地旋转。
[0041]图4示出了根据在此所描述的至少一些实施例的又另一光学单元400的俯视图。光学单元400包括图1、2A和2B所描述的光学单元100中除第一补偿器120之外的光学元件。相反，光学单元400包括被调节的第一补偿器420。被调节的第一补偿器420位于在光学块140与第二块150之间的第一光路162中。被调节的第一补偿器420可以被配置成绕旋转轴线422旋转。如图4所示，被调节的第一补偿器420和第二补偿器130并不如图1、2A、2B中的第一补偿器120和第二补偿器130那样对准。然而，可以操作被调节的第一补偿器420以通过如图1、2A和2B所示的第一补偿器120那样旋转来调节第一光路162的光路长度。
[0042]本发明可以以其他具体形式实施。所描述的示例性实施例在所有方面仅应视为是说明性的而非限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求而非前面的描述来表示。落入权利要求的等同物的含义和范围内的所有改变应包含在权利要求的范围内。
[0043]基于本申请的上述公开内容，本发明还提供了如下方案(但并不限于此):
[0044]附记1.一种光学单元，包括:
[0045]第一块，所述第一块被配置成将光束分束成第一部分和第二部分并且将所述第一部分引导至具有第一光路长度的第一光路中而将所述第二部分引导至具有第二光路长度的第二光路中；
[0046]第二块，所述第二块定位在所述第一光路和所述第二光路内并且被配置成将所述第一部分和所述第二部分结合成输出束；以及
[0047]第一补偿器，所述第一补偿器设置在所述第一块与所述第二块之间的第一光路中，所述第一补偿器能够绕第一轴线旋转，其中所述第一补偿器绕所述第一轴线旋转改变所述第一光路穿过所述第一补偿器的距离，由此改变所述第一光路长度。
[0048]附记2.如附记I所述的光学単元，还包括设置在所述第二光路中的第二补偿器，所述第二补偿器能够绕第二轴线旋转，其中所述第二补偿器绕所述第二轴线旋转改变所述第二光路穿过所述第二补偿器的距离，由此改变所述第二光路长度。
[0049]附记3.如附记2所述的光学単元，还包括设置在所述第一补偿器与所述第二块之间的第一光路中的第三补偿器，所述第三补偿器能够绕第三轴线旋转，其中所述第三补偿器绕所述第三轴线旋转改变所述第一光路穿过所述第三补偿器的距离，由此改变所述第一光路长度。
[0050]附记4.如附记3所述的光学単元，其中所述第三补偿器被配置成独立于所述第一补偿器旋转。
[0051]附记5.如附记I所述的光学単元，其中所述第一部分和所述第二部分具有不同的
偏振向量。
[0052]附记6.如附记5所述的光学単元，其中所述第一部分和所述第二部分具有正交偏振。
[0053]附记7.如附记I所述的光学単元，其中所述第一光路和所述第二光路具有不同的物理路径长度和光路长度。
[0054]附记8.ー种光学単元，包括:
[0055]分束器，所述分束器被配置成将第一光束分束成第一部分和第二部分；
[0056]耦合器，所述耦合器被配置成将所述第一部分和所述第二部分结合成输出束；以及
[0057]补偿器，所述补偿器设置在所述分束器与所述耦合器之间，并且所述补偿器被定位以从所述分束器接收所述第一部分，所述补偿器能够绕轴线旋转，其中所述补偿器绕所述轴线旋转改变所述第一部分穿过所述补偿器的距离，由此改变所述第一部分所经过的第一光路长度。
[0058]附记9.如附记8所述的光学単元，其中所述分束器被配置成将所述第一部分引导至第一光路中而将所述第二部分引导至第二光路中。
[0059]附记10.如附记9所述的光学単元，其中所述第一光路和所述第二光路具有不同的光路长度。
[0060]附记11.如附记8所述的光学単元，其中旋转所述补偿器改变所述第一部分的中心波长。
[0061]附记12.如附记8所述的光学単元，其中当所述补偿器旋转时，所述第一部分在所述分束器与所述耦合器之间的物理路径长度保持恒定。
【权利要求】
1.一种光学单兀，包括: 第一端口，所述第一端口通过第一光路和第二光路耦合到第二端口 ；以及 第一补偿器，所述第一补偿器设置在所述第一光路中，所述第一补偿器能够绕第一轴线旋转，其中所述第一补偿器绕所述第一轴线旋转改变所述第一光路穿过所述第一补偿器的距离，由此改变所述第一光路的长度。
2.如权利要求1所述的光学单元，其中旋转所述第一补偿器改变穿过所述第一光路的光学信号的中心波长。
3.如权利要求1所述的光学单元，还包括第二补偿器，所述第二补偿器设置在所述第二光路中，所述第二补偿器能够绕第二轴线旋转，其中所述第二补偿器绕所述第二轴线旋转改变所述第二光路穿过所述第二补偿器的距离，由此改变所述第二光路的长度。
4.如权利要求3所述的光学单元，其中所述第二补偿器被配置成独立于所述第一补偿器旋转。
5.如权利要求3所述的光学单元，其中所述第二补偿器能够绕第三轴线旋转，其中所述第二补偿器绕所述第三轴线旋转改变所述第二光路穿过所述第二补偿器的距离，由此改变所述第二光路的长度。
6.如权利要求1所述的光学单元，其中所述第一光路和所述第二光路具有不同的光路长度。
7.如权利要求1所述的光学单元，还包括至少一个第一光学元件，所述至少一个第一光学元件与所述第一补偿器一同定位于第一光路中并且限定所述第一光路的光路长度。
8.如权利要求1所述的光学单元，其中所述第一光路和所述第二光路接收光束的第一部分和第二部分。
9.如权利要求1所述的光学单元，其中所述光学单元形成延迟线干涉仪、交织器或解交织器的一部分。
10.如权利要求1所述的光学单元，其中所述第一补偿器能够绕第二轴线旋转，其中所述第一补偿器绕所述第二轴线旋转改变所述第一光路穿过所述第一补偿器的距离，由此改变所述第一光路长度。
【文档编号】G02B26/00GK103529547SQ201210229043
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年7月4日 优先权日:2012年7月4日
【发明者】陈凡, 李惠萍, 张江涛, 兰发华 申请人:菲尼萨公司