专利名称：可调光衰减波分复用器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于光纤通信系统的光学器件，具体地说，是涉及一种可调光衰减波分复用器。
背景技术：
现代的光纤通信系统的光信号传输速度越来越快，且系统的容量也越来越大，这有赖于掺铒光纤放大器(EDFA)与密集波分复用(DWDM)技术的应用。但是，由于光信号发射机发射的信号光功率不均匀性以及掺铒光纤放大器的增益谱不平坦性，使得密集波分复用系统中的若干不同波长的光信号经过掺铒光纤放大器后，对应的增益不一致，而且随着长距离通信系统中的多个掺铒光纤放大器级联使用，使得这种增益不平坦性不断积累，造成不同信道的功率极端不均匀，导致光纤通信系统的动态失衡。另外，在光纤通信系统中，当光传输的信道数增减或某信道功率改变时，也会引发其它信道功率跳变，接收机各个信道收到的光功率值和光信号的信噪比也就各不相同。这种不均衡性对整个光纤通信系统的传输性能非常有害，往往会使各路信号之间发生串扰，使某些波长信道的误码率高于指定值。如果不均衡功率值过高，会导致光信号在光纤中的传输发生非线性效应，并导致接收机所接收的光功率值超过接收机的最大动态范围。如果不均衡功率值过低，会导致接收机所接收的光功率值低于接收机的灵敏度，则导致接收机接收不到光信号。因此，人们使用对各个信道的信号光功率进行动态调节的全信道可调光衰减器对多个信道的信号进行光功率调节，最为常见的器件是平面波导型可变衰减器阵列。又如，公告号为CN2596384Y的中国实用新型专利也公开了一种名为“高可靠性液晶阵列可变衰减器”的发明创造，该可变衰减器具有多个光输入端口以及多个光输出端口，每一个光输入端口与一个光输出端口之间设置一条衰减通道，每一条衰减通道具有起偏器、液晶光偏振调制装置、准直器等。每一信道的信号经过一条衰减通道进行衰减处理后，从一个光输出端口出射，因此该可变衰减器输出的多个信道的信号分别从多个输出端口输出。由于多个信道的信号从可调光衰减器输出后，需要在一根光纤中传输，因此需要在可调光衰减器的输出端设置一个波分复用器，将多条信道的信号复用到一根光纤上。这样，就需要在可调光衰减器的输出端设置一个波分复用器，且波分复用器具有多个输入端口，每一个输入端口接收可调光衰减器一个输出端口输出的信号。因此，应用可调光衰减器与波分复用器构成的可调光衰减波分复用器将存在可调光衰减器的多个输出端口与波分复用器的多个输入端口之间的连接问题。由于可调光衰减器的输出端口数量较多，波分复用器的输入端口数量也较多，实现可调光衰减器的多个输出端口与波分复用器的多个输入端口之间的连接、对准十分困难，造成器件结构复杂，且给器件的封装带来很大的难度。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种结构简单且容易封装的可调光衰减波分复用器。
为了实现上述的主要目的，本发明提供的可调光衰减波分复用器器包括可调光衰减器以及波分复用器，可调光衰减器具有一个或二个输入端口，并设有一个输出端口，波分复用器的数量与可调光衰减器的输入端口的数量相等，且每一波分复用器与一个输入端口对应，每一波分复用器具有多个信道输入端口以及一个信道输出端口，该信道输出端口向波分复用器对应的输入端口输出信号。由上述方案可见，多个信道的信号进入可调光衰减波分复用器后，首先入射到波分复用器中，由波分复用器对多个信道的信号进行复用，从波分复用器的信道输出端口输出到可调光衰减器的输入端口。由于多个信道的信号经过波分复用器后将从一个信道输出端口输出，可调光衰减器仅设置一个或二个输入端口即可以接收多个信道的信号，且通过一个输出端口输出多个信道的信号，这样器件不存在可调光衰减器的多个端口与波分复用器的多个端口连接的问题，可调光衰减波分复用器的结构简单，且封装难度也大大降低。一个优选的方案是，可调光衰减器为全信道可调光衰减器，全信道可调光衰减器的输入端口的数量为一个，波分复用器为全信道密集波分复用器。由此可见，通过全信道密集波分复用器可以将所有信道的信号复用到一个信道输出端口输出，波分复用器仅使用一个端口与可调光衰减器的一个端口连接即可，器件的封装简单。进一步的方案是，全信道可调光衰减器具有位于输入端口出射端的第一色散器件，第一色散器件的出射端设有第一聚焦透镜，第一聚焦透镜的焦平面上设有信道衰减调节模块，信道衰减调节模块具有多个调节单元，信道衰减调节模块的出射端设有第二聚焦透镜，第二聚焦透镜的焦平面上设有第二色散器件，输出端口位于第二色散器件的出射端。可见，全信道可调光衰减器通过第一色散器件将不同信道的光信号分开，并使每一信道的光信号入射到信道衰减调节模块的一个调节单元中进行衰减处理，衰减处理后的光信号再次经过第二色散器件后输出，因此全信道可调光衰减器仅包括一个输入端口以及一个输出端口，使器件的封装更为简单。另一个优选的方案是，可调光衰减器为交错型可调光衰减器，其输入端口的数量为二个，分别是奇信道输入端口及偶信道输入端口，波分复用器的数量为二个，分别是对应于奇信道输入端口的奇信道密集波分复用器以及对应于偶信道输入端口的偶信道密集波分复用器，并且，奇信道输入端口通过光隔离器件向第一准直器输出光束，偶信道输入端口向环形器的第一端口输出光束，环形器的第二端口向第二准直器输出光束，可调光衰减器还包括第三双折射晶体，位于第一准直器的出射端及第二准直器的出射端，第三双折射晶体的出射端设有第三色散器件，第三色散器件的出射端设有第三聚焦透镜，一液晶组件设置在第三聚焦透镜的焦平面上，液晶组件具有设置在靠近第三聚焦透镜一侧的第二液晶阵列以及远离第三聚焦透镜的反射镜，第二液晶阵列具有二组以上的液晶单元。由上述方案可见，使用奇信道密集波分复用器与偶信道密集波分复用器将多个奇信道的信号与多个偶信道的信号复用并输出到交错型可调光衰减器的两个输入端口，由可调光衰减器对各个信道的信号进行衰减处理后输出。因此，可调光衰减器仅通过两个端口分别与奇信道密集波分复用器、偶信道密集波分复用器连接，可调光衰减波分复用器结构简单，且封装容易、方便。
图1是本发明可调光衰减波分复用器第一实施例的光学结构示意图。图2是本发明可调光衰减波分复用器第一实施例中可调光衰减器的光学结构示意图。图3是本发明可调光衰减波分复用器第一实施例中可调光衰减器的光栅、聚焦透镜以及液晶组件的结构放大示意图。图4是本发明可调光衰减波分复用器第一实施例中可调光衰减器的液晶组件的结构放大示意图。图5是本发明可调光衰减波分复用器第二实施例中可调光衰减器的光学结构示意图。图6本发明可调光衰减波分复用器第二实施例中可调光衰减器的光栅、聚焦透镜以及液晶组件的结构放大示意图。图7是本发明可调光衰减波分复用器第二实施例中可调光衰减器的液晶组件的结构放大示意图。图8是本发明可调光衰减波分复用器第三实施例的光学结构示意图。图9是本发明可调光衰减波分复用器第三实施例中可调光衰减器的光学结构示意图。图10是本发明可调光衰减波分复用器第三实施例中可调光衰减器的一个调节单元的光学结构示意图。图11是本发明可调光衰减波分复用器第三实施例中可调光衰减器的光束经过调节单元的示意图。以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
具体实施例方式本发明的可调光衰减波分复用器可以接收多个信道的信号，并对多个信道的信号的光功率进行调节后，从一个端口输出。第一实施例
参见图1，本实施例的可调光衰减波分复用器具有奇信道密集波分复用器1、偶信道密集波分复用器2以及可调光衰减器10，可调光衰减器10具有两个输入端口，分别是奇信道输入端口 11以及偶信道输入端口 12，奇信道密集波分复用器I与奇信道输入端口 11对应，向奇信道输入端口 11输出多个奇信道的信号，偶信道密集波分复用器2与偶信道输入端口12对应，向偶信道输入端口 12输出多个偶信道的信号。奇信道密集波分复用器I具有多个信道输入端口 3，用于接收多个奇信道的信号，并将多个奇信道的信号合光从信道输出端口 4中输出，输出至可调光衰减器10中的奇信道输入端口 11中。偶信道密集波分复用器2具有多个信道输入端口 5，用于接收多个偶信道的信号，并将多个偶信道的信号合光后从信道输出端口 6中输出，输出至可调光衰减器10的偶信道输入端口 12中。可调光衰减器10对奇信道的信号与偶信道的信号进行合光或者进行光功率的调节后，从输出端口 49输出。可调光衰减器10的具体结构如图2所示。
参见图2，可调光衰减器10的两个输入端口分别是奇信道输入端口 11、偶信道输入端口 12，分别接收奇信道的信号与偶信道的信号。奇信道的信号与偶信道的信号是在光纤通信系统中所传播的不同波长的信号，每一信道的信号的光波长与其他信道的信号的光波长不相同。例如，在50G赫兹信道间隔的系统中，相邻的两个信道的频率差为50G赫兹，该系统中的信道编号为奇数的信道即为奇信道，其信道的频率为50G赫兹的奇数倍，系统中信道编号为偶数的信道即为偶信道，其信道的频率为50G赫兹的偶数倍，因此奇信道与偶信道是交错布置的。奇信道输入端口 11的出射端设有环形器13，环形器13作为一个光隔离器件，其具有三个端口，分别是第一端口 14、第二端口 15以及第三端口 16，从第一端口 14入射的光只能从第二端口 15出射，从第二端口 15入射的光只能从第三端口 16出射，且不能逆向传输，确保从第二端口 15入射的光不能从第一端口 14出射，避免光经过可调光衰减器后返回至前级的奇信道密集波分复用器1，也就避免对前级系统造成串扰。并且，在环形器13的第二端口 15设置有准直器17。奇信道光束LI I入射到环形器13的第一端口 14后形成光束L12从第二端口 15出射，光束L12经过准直器17后形成光束L13，光束L13包含有偏振态相互垂直的两个分量，图2中使用箭头表示平行于纸面方向的偏振态，使用圆点表示垂直于纸面方向的偏振态。偶信道输入端口 12的出射端也设置有环形器23，环形器23也具有三个端口，分别是第一端口 24、第二端口 25、第三端口 26，光在环形器23内只能按照从第一端口 24到第二端口 25、从第二端口 25到第三端口 26的方向传输。第二端口 25的出射端也设置有准直器27。从偶信道输入端口 12出射的光束L31入射到环形器23的第一端口 24后，形成光束L32从第二端口 25出射，光束L32经过准直器27后形成光束L33，光束L33也包含有偏振态相互垂直的两个分量。在准直器17、27的出射端设置有一个双折射晶体18，其入射面正对准直器17、27的出射端口，从准直器17、27出射的光束L13、L33能够入射到双折射晶体18的入射面。光束L13入射到双折射晶体18后，将形成偏振态相互垂直的两束光束L14、L15，光束L14为寻常光，偏振方向平行于纸面，光束L15为非寻常光，偏振方向垂直于纸面。为使入射到双折射晶体18后级系统的偏振光的偏振态相同，在光束L15的光路上设置有半波片19，且半波片19设置在双折射晶体18的出射面。这样，光束L15经过半波片19后形成光束L17，光束L17的偏振方向与光束L15的偏振方向相比,发生了 90°的偏转,其偏振方向平行于纸面，也就是与光束L14穿过双折射晶体18后的光束L16的偏振方向相同。光束L33入射到双折射晶体18后也形成偏振态相互垂直的两束光束L34、L35，光束L34的偏振方向平行于纸面,从双折射晶体18出射后形成光束L36,光束L36的偏振方向与光束L34的偏振方向相同。光束L35的偏振方向垂直于纸面,在光束L35的光路上设置有半波片20，且半波片20位于双折射晶体18的出射面上。光束L35经过半波片20后形成光束L37,且偏振方向发生90°的偏转，因此光束L37的偏振方向与光束L36的偏振方向相同。在双折射晶体18的出射端设有扩束棱镜组30，其包括两块扩束棱镜31、32，光束L16、L17、L36、L37分别经过扩束棱镜31、32后光斑得以增大，并入射到光栅33中。扩束棱镜31、32作为本实施例的光束单向扩展器件，将从双折射晶体18出射的光束的光斑扩大，但不能将反方向入射的光束的光斑扩大。光栅33作为色散器件位于扩束棱镜组30的出射端，光束L16、L17、L36、L37经过光栅33后形成散射角度不同、波长也不相同的光束集L18、L19、L38、L39，并且这四个光束集由垂直于纸面且在空间分散的光束组成。图3所示的是光栅33、聚焦透镜34以及液晶组件36的俯视图，光束L16经过光栅33后，将形成多束光束，如光束L181、L182、L183等，光束L181、L182、L183为光束集L18的多束光束。又如光束L17经过光栅33后，将形成多束光束，如光束L191、L192、L193等，光束L191、L192、L193为光束集L19的多束光束。光束集L18、L19、L38、L39入射到位于光栅33出射端的聚焦透镜34后，传播方向发生改变，并分别形成光束集L20、L21、L40、L41，且光束集L20、L21、L40、L41的偏振态相同，均是平行于纸面。聚焦透镜34的焦平面上设置有液晶组件36，如图3及图4所示，液晶组件36由液晶阵列37、双折射晶体楔角片38以及反射镜39组成，液晶阵列37具有多组液晶单元41、42,43等，其位于靠近聚焦透镜34的一侧，且在聚焦透镜34的焦平面上，反射镜39位于远离聚焦透镜34的一侧，双折射晶体楔角片38位于液晶阵列37与反射镜39之间。每一个液晶单元内设有大量液晶分子，向液晶单元加载一定的电压将改变液晶分子的排列方向，线性偏振光穿过不同状态下的液晶单元，偏振态将发生一定角度的旋转在向液晶单元加载一个额定高的电压时，线性偏振光穿过液晶单元后，偏振态不会发生偏转，向液晶单元加载一个小于额定高的电压时，线性偏振光穿过液晶单元后，其偏振态将发生一定角度的偏转，偏转的角度与加载的电压有关，因此通过控制加载到液晶单元上的电压可以改变穿过该液晶单元的线性偏振光的偏振态。由于光束L16、L17、L36、L37经过光栅33后形成散射角度不同的光束集L18、L19、138、139，这些光束集118、119、138、139中相同波长的光束经过聚焦透镜34后入射到液晶阵列37的同一个液晶单元上，但光束集中L18、L19、L38、L39不同的波长的光束将入射到液晶阵列37的不同液晶单元中。例如，光束L181的波长与光束L191的波长相同，经过聚焦透镜34后分别形成光束L201、L211，光束L201、L211入射到液晶阵列37的同一个液晶单元中。但是，光束L181的波长与光束L182的波长不同，因此光束L181、L182经过聚焦透镜34后入射到液晶阵列37的不同的液晶单元中。由于从奇信道出射的光束的波长与从偶信道出射的光束的波长不相同，因此从奇信道出射的光束与偶信道出射的光束被聚焦在液晶阵列37的不同液晶单元上，且从奇信道出射的光束经过光栅33后分成的不同波长的光束也被聚焦在液晶阵列37的不同液晶单元上，从偶信道出射的光束经过光栅33后分成的不同波长的光束也被聚焦在液晶阵列37的不同液晶单元上。向液晶阵列37的不同液晶单元加载不同的电压值，可以改变不同光束的偏振态。例如，在液晶单元41、42加载额定高的电压时，如8伏，光束L20穿过液晶单元41、42后偏振态不发生偏转，其入射到双折射晶体楔角片38后遵循折射定律发生折射，形成光束L22并入射到反射镜39的反射面上，经过反射镜39反射的光束沿着一个反射路径反射，形成光束L23，光束L23经过双折射晶体楔角片38后形成光束L24并依次经过液晶单元42、聚焦透镜34、光栅33、扩束棱镜组30、双折射晶体18、准直器17入射到环形器13的第二端口 15，并从环形器13的第三端口 16出射。若向液晶单元41、43加载较低的电压，可以改变穿过液晶单元41、43的线性偏振光的偏振态。例如，将液晶单元41加载较低的电压，光束L20穿过液晶单元42后，偏振方向将将发生90°的偏转，因此经过液晶单元41的光束偏振态垂直于纸面。该光束入射到双折射晶体楔角片38后不遵循折射定律发生折射，形成折射光束L25并入射到反射镜39，形成反射光束L26，光束L26入射到双折射晶体楔角片38后形成光束L27并穿过液晶单元43，其偏振态再次偏转，传播路径靠近可调光衰减器的下端，因此光束L27将依次经过聚焦透镜34、光栅33、扩束棱镜组30、双折射晶体18、准直器27入射到环形器23的第二端口25，从环形器23的第三端口 26出射。可见，在液晶阵列37的不同液晶单元上加载不同的电压，从奇信道入射的光束，部分从环形器13的第三端口 16出射，部分从环形器23的第三端口 26出射。若将环形器23的第三端口 26设定为可调光衰减器的输出端口，即图1中的输出端口 49，这样从奇信道输入端口 11入射的光束可以部分或全部地从输出端口 49输出。可见,需要某一奇信道的信号从输出端口 49输出，可通过向液晶阵列37中对应的液晶单元加载较低的电压实现。从偶信道输入端口 12出射的光束也是入射到液晶阵列37的不同液晶单元上，通过向不同的液晶单元加载不同的电压，也可以使偶信道的信号部分地或全部从输出端口 49输出。因此，向液晶阵列37中所有奇信道的光束穿过的液晶单元加载低于额定高的电压，完全改变奇信道出射的光束的偏振态，使从奇信道出射的光束完全从输出端口 49输出。并且，向液晶阵列37中所有偶信道的光束穿过的液晶单元加载额定高的电压，从偶信道出射的光束经过液晶单元后偏振态不发生偏转，完全沿着入射光路返回，也就从输出端口 49输出。由于从奇信道出射的光束与从偶信道出射的光束均从输出端口 49输出，因此实现了奇信道的信号与偶信道的信号合波。若需要使用可调光衰减器动态调节奇信道的信号与偶信道的信号光功率，则向液晶阵列37中部分奇信道的光束穿过的液晶单元加载低于额定高的电压，向液晶阵列37中另一部分奇信道的光束穿过的液晶单元加载额定高的电压，部分地改变奇信道出射的光束的偏振态，使从奇信道密集波分复用器I出射的光束一部分从输出端口 49输出，另一部分返回至环形器13，这样即实现不同奇信道的信号光功率衰减。同理，多个偶信道的信号光功率也可以通过相同的方法实现衰减，也能通过向不同数量的液晶单元加载不同的电压值来改变从输出端口 49出射的信号的光功率。实际应用时，往往只需要使用环形器23的第三端口 26输出信号，则可以将环形器13替换成一个普通的光隔离器，从奇信道输入端口 11出射的光束可以穿过光隔离器入射到准直器17，但从准直器17返回的光束不能穿过光隔离器入射到奇信道输入端口 11。第二实施例
本实施例的可调光衰减波分复用器具有一个可调光衰减器以及奇信道密集波分复用器、偶信道密集波分复用器，可调光衰减器具有两个输入端口，分别是奇信道输入端口以及偶信道输入端口，分别接收奇信道密集波分复用器、偶信道密集波分复用器输出的奇信道的信号、偶信道的信号。参见图5，本实施例的可调光衰减器的奇信道输入端口 51的出射端设有光隔离器53，光隔离器53的出射端设有准直器57。从奇信道输入端口 51出射的光束L51经过光隔离器后形成光束L52，光束L52入射至准直器57，从准直器57出射的光束L53入射到双折射晶体58中并形成偏振态相互垂直的两束光束L54、L55，光束L54为寻常光，其偏振态平行于纸面，光束L55为非寻常光，其偏振态垂直于纸面。从偶信道输入端口 52出射的光束L61入射到环形器63的第一端口 64，光束L62从环形器63的第二端口 65出射并入射到准直器67中，从准直器67出射的光束L63入射到双折射晶体58后形成偏振态相互垂直的两束光束L64、L65，其中光束L64的偏振态平行于纸面，光束L65的偏振态垂直于纸面。在双折射晶体58的出射面上设有一块半波片59，半波片59位于光束L55以及光束L64的光路上，用于改变光束L55以及光束L64的偏振态。光束L54穿过双折射晶体58后形成光束L56，偏振态不会发生改变，而光束L55穿过双折射晶体58以及半波片59后，偏振态发生90°的偏转，并形成光束L57，因此光束L56的偏振态与光束L57的偏振方向平行。光束L64穿过双折射晶体58以及半波片59后形成光束L66，光束L66的偏振方向与光束L64的偏振方向相比，发生了 90°的偏转。光束L65穿过双折射晶体58后偏振方向不变，且形成光束L67。因此光束L66的偏振方向与光束L67的偏振方向平行。光束L56、L57入射到偏振分光合光器件(PBS) 70的反射面71后分别形成光束L58、L59并反射至透光面72上，光束L66入射到偏振分光合光器件70的透光面72后与光束L58合光形成光束L70，因此光束L70包含有偏振态相互垂直的两个分量。光束L67入射到透光面72后与光束L59合光，形成光束L71，因此光束L71也是包含有偏振态相互垂直的两个分量。光束L70、L71经过设置在偏振分光合光器件70出射端的扩束棱镜组73，扩束棱镜组73包括两块作为本实施例光束单向扩展器件的扩束棱镜74、75。当然，实际应用时，可以根据实际使用情况确定所使用的扩束棱镜的数量。光束L70、L71经过扩束棱镜组73后光斑直径得以扩大，并入射到光栅76中形成光束集L72、L73，每一光束集L72、L73均包含散射角度不同的多束光束。光束集L72、L73穿过聚焦透镜77后分别形成光束集L74、L75，并入射到液晶组件78中。图6所示的是光栅76、聚焦透镜77以及液晶组件78的俯视图，光束L70经过光栅76后形成的光束集L72包括散射角度不同且波长不相同的光束L721、L722、L723。光束L721、L722、L723经过聚焦透镜77后分别形成光束L741、L742、L743，并分别入射到液晶组件78的液晶阵列80不同的液晶单元中。当然，光束L71经过光栅76后形成的光束集L73也包含多束散射角度不同且波长不同的光束，这些光束经过聚焦透镜77后也分别入射到液晶阵列80不同的液晶单元中。并且，光束集L72与光束集L73中相同波长的光束将入射到液晶阵列80的同一个液晶单元中。参见图7，本实施例的液晶组件78由液晶阵列80以及反射镜79组成，液晶阵列80包括多组液晶单元81、82等，且位于靠近聚焦透镜77的一侧，反射镜79位于远离聚焦透镜77的一侧。由于从奇信道输入端口 51出射的光束的波长与从偶信道输入端口 52出射的光束的波长不同，经过光栅76后散射形成的光束将入射到液晶阵列80的不同液晶单元上。通过向液晶阵列80中不同的液晶单元加载不同的电压值，可以改变穿过该液晶单元的线性偏振光的偏振态。例如，向液晶单元81加载额定高的电压，如8伏的电压，光束L80穿过液晶单元81后偏振方向不会改变，形成的光束L81偏振方向平行于纸面，经反射镜79的反射面后再次穿过液晶单元81并沿着入射的光路返回，即依次经过聚焦透镜77、光栅76、扩束棱镜组73、偏振分光合光器件70、双折射晶体58以及准直器57后入射至光隔离器53，被消耗掉。向液晶单元82加载较低的电压，光束L82穿过液晶单元82后偏振态偏转45°，形成的光束L83经过反射镜79的反射面后反射回液晶单元82中，光束的偏振态再次发生45°的偏转，此时光束的偏振态垂直于纸面，该光束从液晶单元82出射后依次经过聚焦透镜77、光束76、扩束棱镜组73并入射至偏振分光合光器件70的透光面72上。由于偏振态平行于纸面的光束被反射至反射面71上，而偏振态垂直于纸面的光束将直接穿过透光面71，入射至双折射晶体58中。因此，偏振态发生改变的光束将不会按照原先的路径返回至其入射的准直器中，而是返回到另一准直器中。例如，原先从奇信道输入端口 51出射的光束L51经过准直器57，若该光束的偏振态发生改变，则在经过反射镜79反射后，将穿过偏振分光合光器件70的透光面72并入射到准直器67中，最后入射到环形器63的第二端口65，并从环形器63的第三端口 66出射。可见，液晶组件78将入射的光束反射至聚焦透镜77，并通过向不同的液晶单元加载不同的电压来实现对线性偏振光的偏振态的改变或不改变。若将环形器63的第三端口 66设定为可调光衰减器的输出端口，则从奇信道输入端口 51出射的光束可以部分地或全部从输出端口输出，这取决于向液晶阵列80中不同的液晶单元加载电压的电压值。同理，从偶信道输入端口 52出射的光束也可以部分地或全部从可调光衰减器的输出端口输出。这样，向液晶阵列中所有从奇信道输入端口 51出射的光束穿过的液晶单兀加载较低的电压，即改变所有从奇信道输入端口 51出射的光束的偏振态，这样所有从奇信道输入端口 51出射的光束将从输出端口输出。并且，向液晶阵列中所有从偶信道输入端口 52出射的光束穿过的液晶单元加载额定高的电压，也就不改变任一从偶信道输入端口 52出射的光束的偏振态，从偶信道输入端口 52出射的光束也就完全从输出端口输出，实现奇信道的信号与偶信道的信号的合光。若需要使用可调光衰减器调节奇信道的信号与偶信道的信号的光功率，则调节液晶阵列中80不同液晶单元所加载的电压，可以使从奇信道输入端口 51出射的光束部分返回至光隔离器53，部分从输出端口出射，并使从偶信道输入端口 52出射的光束部分返回至光隔离器53，部分从输出端口出射，这可通过调节被加载额定高的电压的液晶单元的数量实现。第三实施例
参见图8，本实施例具有密集波分复用器91以及可调光衰减器100，其中可调光衰减器100为全信道可调光衰减器，即可以对所有信道的信号进行衰减处理。并且，可调光衰减器100具有一个输入端口 101以及一个输出端口 110。密集波分复用器91为全信道密集波分复用器，设置在可调光衰减器100的前端，其具有多个信道输入端口 92，分别接收多个信道的信号。并且，密集波分复用器91还设有一个信道输出端口 93,将多个信道的信号复用后输出至可调光衰减器100的输入端口 101。参见图9，可调光衰减器100的输入端口 101出射端设有准直器102，准直器102的出射端设有作为色散器件的光栅103，光栅103的出射端设有聚焦透镜104，聚焦透镜104的焦平面上设有信道衰减调节模块105，信道衰减调节模块105内设有多个调节单元106。在信道衰减调节模块105的出射端设有聚焦透镜107，在聚焦透镜107的焦平面上设有光栅108，光栅108的出射端设有准直器109，可调光衰减器100的输出端口 110设置在准直器109的出射端。从输入端口 101出射的光束LlOl为包含多个信道的信号的光束，光束LlOl经过准直器102后形成光束L102并入射到光栅103上，光束L102经过光栅103后将形成散射角度不同的光束，如光束L103、L104等，并且不同散射角度的光束的波长不相同。光束L103、L104等入射到聚焦透镜104后，传播方向发生改变，并形成光束L105、L106等入射到信道衰减调节模块105中，不同波长的光束将入射到衰减调节模块105的不同的调节单元106中，每一个调节单元106可以视为一条衰减通道，用于对一个信道的信号进行衰减处理。参见图10，调节单元106具有双折射晶体111、位于双折射晶体111出射端的液晶阵列112以及位于液晶阵列112出射端的双折射晶体113，其中液晶阵列112具有二组液晶单元 114、115。如入射到调节单元的光束L121包含偏振态相互垂直的两个分量，光束L121入射到双折射晶体111后将形成偏振态相互垂直的光束L122以及光束L123，光束L122的偏振方向垂直于纸面，光束L133的偏振方向平行于纸面。光束L122、L123从双折射晶体111出射后分别形成光束L124、L125，并分别入射到液晶单元114、115中。若向液晶单元114、115加载额定高的电压，则光束L124、L125的偏振方向不发生改变。光束L124、L125入射到双折射晶体113后分别形成光束L126、L127，并在双折射晶体113内合光形成光束L129出射。若向液晶单元114、115加载较低的电压，可以改变穿过液晶单元114、115的线性偏振光的偏振态，如图11所不，如光束L131入射到双折射晶体111后分成偏振态相互垂直的两束光束L132、L133，光束L132、L133从双折射晶体111出射后分别形成光束L134、L135，并分别穿过液晶单元114、115。由于向液晶单元114、115加载较低的电压，因此光束L134、L135穿过液晶单元114、115后偏振态发生90°的偏转，两束光束入射到双折射晶体113后分别形成光束L136、L137并合光形成光束L139出射。对比图10与图11可见，光束L129的出射位置与光束L139的出射位置并不相同，因此可以在双折射晶体113相对于光束L139出射的位置设置光功率消耗器件以吸收掉光束L139的光功率。这样，通过对液晶单元加载不同的电压可以调节穿过每一个调节单元106的信号的光功率，从而实现对不同信道的信号光功率的调节。回看图9，多个信道的信号经过不同的调节单元106后形成光束L107、L108等，并入射到聚焦透镜107后形成光束L109、LllO等，多束光束L109、LllO入射到光栅108后形成光束L111，光束Llll包含有多个信道的信号，并经准直器109后形成光束LI 12入射到输出端口 110。当然，可调光衰减器100还可以使用其他结构实现，如公告号为CN2583888Y的实用新型也公开了一种基于光栅阵列的可调光衰减器，该光衰减器也具有一个输入端口以及一个输出端口，也可以实现对多个信道的信号的光功率进行调节。此外，可调光衰减器还可以是基于微电机系统技术、硅基的液晶技术、数字光学处理技术或者其他技术构建的衰减器，其中一个典型的例子为1X1的波长阻挡器(wavelength blocker)。由于可调光衰减器仅有一个或两个输入端口，其与密集波分复用器的连接十分方便，器件的组装也就较为简单。当然，上述实施例仅是本发明优选的实施方案，实际应用时还可有更多的改变，例如在不考虑可调光衰减器的体积的情况下，可以不设置扩束棱镜；或者，使用色散棱镜替代光栅作为色散器件；又或者，密集波分复用器可以是使用基于介质膜滤光器技术的器件或者波导阵列的光栅等，这样的改变并不会影响本发明的实施。最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，如密集波分复用器结构的改变、全信道可调衰减器结构的改变等变化也应该包括在本发明权利要求的保护范围内。
权利要求
1.可调光衰减波分复用器，其特征在于:包括 可调光衰减器，具有一个或二个输入端口，并设有一个输出端口 ； 波分复用器，所述波分复用器的数量与所述输入端口的数量相等，且每一所述波分复用器与一个所述输入端口对应，每一所述波分复用器具有多个信道输入端口以及一个信道输出端口，所述信道输出端口向所述波分复用器对应的所述输入端口输出信号。
2.根据权利要求1所述的可调光衰减波分复用器，其特征在于: 所述可调光衰减器为全信道可调光衰减器，所述全信道可调光衰减器的所述输入端口的数量为一个，所述波分复用器为全信道密集波分复用器。
3.根据权利要求2所述的可调光衰减波分复用器，其特征在于: 所述全信道可调光衰减器 具有位于所述输入端口出射端的第一色散器件，所述第一色散器件的出射端设有第一聚焦透镜，所述第一聚焦透镜的焦平面上设有信道衰减调节模块，所述信道衰减调节模块具有多个调节单元，所述信道衰减调节模块的出射端设有第二聚焦透镜，所述第二聚焦透镜的焦平面上设有第二色散器件，所述输出端口位于所述第二色散器件的出射端。
4.根据权利要求3所述的可调光衰减波分复用器，其特征在于: 每一所述调节单元具有第一双折射晶体，所述第一双折射晶体的出射端设有第一液晶阵列，所述第一液晶阵列的出射端设有第二双折射晶体。
5.根据权利要求1所述的可调光衰减波分复用器，其特征在于: 所述可调光衰减器为交错型可调光衰减器，所述交错型可调光衰减器的所述输入端口的数量为二个，二个所述输入端口分别是奇信道输入端口及偶信道输入端口 ； 所述波分复用器的数量为二个，分别是对应于所述奇信道输入端口的奇信道密集波分复用器以及对应于所述偶信道输入端口的偶信道密集波分复用器； 所述奇信道输入端口通过光隔离器件向第一准直器输出光束，所述偶信道输入端口向环形器的第一端口输出光束，所述环形器的第二端口向第二准直器输出光束； 所述交错型可调光衰减器还设有第三双折射晶体，所述第三双折射晶体位于所述第一准直器的出射端及所述第二准直器的出射端，所述第三双折射晶体的出射端设有第三色散器件，所述第三色散器件的出射端设有第三聚焦透镜，一液晶组件设置在所述第三聚焦透镜的焦平面上，所述液晶组件具有设置在靠近所述第三聚焦透镜一侧的第二液晶阵列以及远离所述第三聚焦透镜的反射镜，所述第二液晶阵列具有二组以上的液晶单元。
6.根据权利要求5所述的可调光衰减波分复用器，其特征在于: 所述第二液晶阵列与所述反射镜之间设置有双折射晶体楔角片。
7.根据权利要求5或6所述的可调光衰减波分复用器，其特征在于: 所述光隔离器件为光隔离器。
8.根据权利要求5或6所述的可调光衰减波分复用器，其特征在于: 所述第三双折射晶体的出射端还设有半波片。
9.根据权利要求8所述的可调光衰减器，其特征在于: 在所述半波片与所述第三色散器件之间的光路上设置有偏振分光合光器件。
10.根据权利要求5或6所述的可调光衰减波分复用器，其特征在于: 所述第三双折射晶体的出射端与所述第三色散器件的入射端之间设有至少一块光束单向扩展 器件。
全文摘要
本发明提供一种可调光衰减波分复用器，包括可调光衰减器以及波分复用器，可调光衰减器具有一个或二个输入端口，并设有一个输出端口，波分复用器的数量与可调光衰减器的输入端口的数量相等，且每一波分复用器与一个输入端口对应，每一波分复用器具有多个信道输入端口以及一个信道输出端口，该信道输出端口向波分复用器对应的输入端口输出信号。本发明提供的可调光衰减波分复用器结构简单，且器件的封装难度小。
文档编号G02B6/293GK103076655SQ201310017960
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月17日 优先权日2013年1月17日
发明者陈向阳, 朱天, 吕海峰, 谭志勇, 胡功箭 申请人:珠海保税区光联通讯技术有限公司