专利名称：密集波分复用体全息解复用器及制作方法
技术领域：
本发明涉及一种密集波分复用体全息解复用器及制作方法，属于光纤通信无源器件制作技术领域。
背景技术：
波分复用系统中主要的复用/解复用器有介质薄膜干涉型滤波器、光纤布喇格光栅和阵列波导光栅(AWG)。介质薄膜干涉型滤波器的优点是尺寸小，低成本，温度稳定性比较好，但该类型器件的插入损耗随信道数线性增加，不适合信道间隔在50GHz以下的密集波分复用(DWDM)系统使用。光纤布喇格光栅型器件必须与耦合器、隔离器或环行器结合使用，器件的损耗非常大，而且各信道的损耗不均匀，同时成本也高，因此也不适合信道数非常多的系统使用。对于32个信道以上的DWDM系统，复用/解复用器大多采用阵列波导光栅(AWG)，具有较小的尺寸和很好的波长分辨率，然而此种器件的偏振相关损耗及插入损耗相当高，温度稳定性差，要求主动温度控制，消耗数瓦的功率，而且器件制作设备成本非常高。
发明内容
由于DWDM技术是大容量光通信及对现有网络扩容的最佳方案，其技术关键在于在现有通信波长范围内，尽可能增加复用的波长信道数量。对密集波分复用器/解复用器的要求是具有多的波长信道(32信道以上)、小的信道间隔(0.8nm以下)。因此，本发明的目的就是提供一种制作串扰小、损耗低的信道间隔密集的密集波分复用体全息解复用器及制作方法。
本发明提出一种采用三维体全息技术来制作的密集波分复用解复用器。该解复用器基于体全息光栅的布喇格衍射定律，采用适当厚度的体全息材料就能够得到非常好的波长选择性和角度选择性。利用光折变晶体的光折变效应，使用角度或分块体积等复用技术，可在体全息材料中写入大量的全息光栅。通过合理设计光栅矢量大小或方向，使每一个光栅的布拉格角分别与DWDM复用波长相对应，将入射到多重体光栅上的不同复用波长的光波衍射到不同的空间位置上，即可实现DWDM的解复用功能。因此，本发明的技术方案是这样来实现的，密集波分复用体全息解复用器制作方法步骤如下1、截面为正方形柱状光折变晶体作为体全息光栅记录芯，其输入输出光的侧面和两底面均抛光后镀增透膜；2、用折射率油在晶体的记录光入射面一侧粘接上一块记录用的辅助晶体；3、用两束氩离子激光或氦氖激光在体全息光栅记录芯上干涉，记录下可用于1.55微米波段光读出的折射率光栅；4、多次移动体全息光栅记录芯，同时微小改变激光的方向，在全息光栅记录芯中不同位置上多次曝光，记录光栅常数有微小差异的多个折射率光栅，以制成纯分块体积复用体全息解复用器；5、绕体全息光栅记录芯光轴转动90度、180度、270度，重复上述2、3和4两步骤以制成角度复用加分块体积复用体全息解复用器；6、角度复用加分块体积复用器也可用下述方法制作在包含晶轴而相互成90度的两个、三个或四个平面内设置上述步骤2和3所描述的记录光路，同时曝光记录光栅常数有微小差异、位于不同平面内的两组、三组或四组折射率光栅，以实现角度复用；然后，多次移动体全息光栅记录芯，同时微小改变激光的方向在全息光栅记录芯中不同位置上来制作折射率光栅，以实现分块体积复用；7、对上述的全息光栅记录芯的折射率光栅实行热固定。
根据上述方法所制成的密集波分复用体全息解复用器，其优点是，器件复用波长数多、信道间隔小，串扰低，可以充分满足目前及未来密集与超密集波分复用系统的需要。
图1为体全息光栅记录芯示意图；图2为辅助晶体示意图；图3为空间复用记录过程示意图；图4为空间复用记录好的纯分块体积复用体全息解复用器示意图；图5为角度复用加分块体积复用体全息解复用器；图6为多块晶体组合复用体全息解复用器。
具体实施例方式本发明的体全息光栅记录在截面为正方形的柱状光折变晶体中。其方法步骤如下1、以光折变晶体的光轴方向为四棱柱母线方向制作截面为正方形柱状的体全息光栅记录芯1，如图1所示，在其输入输出光的侧面和两底面均抛光后镀增透膜；2、用折射率油在晶体的记录光入射面一侧粘接上一块记录用的辅助晶体，如图2所示，该辅助晶体2是用来保障记录具有45°角光栅方向的光栅时记录光不会出现全反射，按需要的角度进入记录芯中；3、如图3所示，用两束氩离子激光或氦氖激光6在体全息光栅记录芯1上干涉记录下可用于1.55微米波段光读出的折射率光栅g，光栅的矢量方向与体全息光栅记录芯1上C轴的夹角为45°；4、在写入一个光栅后，沿图3所示方向移动体全息光栅记录芯1，并平移反射镜3，可将下一个光栅写在体全息光栅记录芯1的另一位置上，同时转动分束镜5与反射镜3，以改变该光栅的布拉格角，再写入一个光栅。因此，可多次移动体全息光栅记录芯，同时微小改变激光的方向，在全息光栅记录芯中不同位置上多次曝光记录光栅常数有微小差异的多个折射率光栅以制成纯分块体积复用体全息解复用器，3和4两步骤即是分块体积复用技术；5、用角度复用技术即绕体全息光栅记录芯光轴转动90度、180度、270度，重复上述2、3和4两步骤以制成角度复用加分块体积复用体全息解复用器；6、角度复用加分块体积复用器也可用下述方法制作在包含晶轴而相互成90度的两个、三个或四个平面内设置与图3所示同样的记录光路，同时曝光记录光栅常数有微小差异、位于不同平面内的两组、三组或四组折射率光栅，以实现角度复用；然后，多次移动体全息光栅记录芯，同时微小改变激光的方向在全息光栅记录芯中不同位置上来制作折射率光栅，以实现分块体积复用；7、对上述的已在全息光栅记录芯中的折射率光栅实行热固定，将电子光栅转换为离子光栅，以长期保存该光栅。
实施例1根据1～4、7步骤即用分块体积复用技术而制作的密集波分复用体全息解复用器为纯分块体积复用体全息解复用器，如图4所示，即为纯分块体积复用体全息解复用器，在每一组全息体光栅的位置上仅有一组体光栅。输入光纤7经自聚焦透镜8，将包含多个波长的信号光射入到体全息光栅芯1中。在体全息光栅芯1中，波长为λ1，λ2，…，λn的光波分别被相应的各个光栅所衍射，各路光波在空间上分开，再经自聚焦透镜8耦合入输出光纤9。
实施例2根据1～6、7步骤即用空间复用技术加角度复用技术而制作的密集波分复用体全息解复用器为角度复用加分块体积复用体全息解复用器，如图5所示，它即在图4所示每一组全息体光栅的位置上使用角度复用技术重复制作两组以上的若干组具有不同光栅常数的体光栅，具有不同波长的不同信道光波分别被不同光栅常数的光栅衍射到不同的空间方向，实现同样体积的体全息解复用器复用系数的倍增。
实施例3采用前面所述的密集波分复用体全息解复用器制作方法而制作的密集波分复用体全息解复用器，它是由记录有体全息光栅的若干块小而薄的正方形柱状光折变晶体粘接而成的体全息解复用器，其结构如图6所示。每一块小而薄的正方形柱状光折变晶体，由比它长数十倍的正方形柱状光折变晶体垂直光轴切割成小块，再对每小块抛光、镀增透膜制成。该正方形柱状光折变晶体在切割之前，用两束氩离子激光或氦氖激光在体全息光栅记录芯上干涉，记录下可用于1.55微米波段的光读出的折射率光栅，并对光栅进行热固定。按照要求的通道数和波长大小，制作具有不同光栅常数的小而薄的正方形柱状光栅，并用折射率匹配胶粘接到一起，制成体全息光栅解复用器芯。当然每块体光栅也可以使用角度复用技术倍增其复用系数。
权利要求
1.一种密集波分复用体全息解复用器制作方法，其特征在于，其方法步骤为(1)截面为正方形柱状光折变晶体作为体全息光栅记录芯，其输入输出光的侧面和两底面均抛光后镀增透膜；(2)用折射率油在晶体的记录光入射面一侧粘接上一块记录用的辅助晶体；(3)用两束氩离子激光或氦氖激光在体全息光栅记录芯上干涉记录下可用于1.55微米波段光读出的折射率光栅；(4)多次移动体全息光栅记录芯，同时微小改变激光的方向，在全息光栅记录芯中不同位置上多次曝光记录光栅常数有微小差异的多个折射率光栅以制成纯分块体积复用体全息解复用器；(5)绕全息光栅记录芯光轴转动90度、180度、270度，重复上述2、3和4两步骤以制成角度复用加分块体积复用体全息解复用器；(6)角度复用加分块体积复用器也可用下述方法制作在包含晶轴而相互成90度的两个、三个或四个平面内设置上述步骤2和3所描述的记录光路，同时曝光记录光栅常数有微小差异、位于不同平面内的两组、三组或四组折射率光栅，以实现角度复用；然后，多次移动体全息光栅记录芯，同时微小改变激光的方向在全息光栅记录芯中不同位置上来制作折射率光栅，以实现分块体积复用；(7)对上述的全息光栅记录芯的所记录的折射率光栅实行热固定。
2.根据权利要求1所述密集波分复用体全息解复用器制作方法之1～4、7步骤而制作的密集波分复用体全息解复用器，其特征在于密集波分复用体全息解复用器为纯分块体积复用体全息解复用器，在每一组全息体光栅的位置上仅有一组体全息光栅，输入光纤(7)经自聚焦透镜(8)，将包含多个波长的信号光射入到体全息光栅芯(1)中，在体全息光栅芯(1)中，波长为λ1，λ2，…，λn的光波分别被相应的各个光栅所衍射，各路光波在空间上分开，再经自聚焦透镜(8)耦合入输出光纤(9)。
3.根据权利要求1所述密集波分复用体全息解复用器制作方法之1～6、7步骤而制作的密集波分复用体全息解复用器，其特征在于，密集波分复用体全息解复用器为角度复用加分块体积复用体全息解复用器，在每一组全息体光栅的位置上使用角度复用技术重复制作两组以上的若干组具有不同光栅常数的体光栅，具有不同波长的不同信道光波分别被不同光栅常数的光栅衍射到不同的空间方向，实现同样体积的体全息解复用器复用系数的倍增。
4.根据权利要求1所述密集波分复用体全息解复用器制作方法而制作的密集波分复用体全息解复用器，其特征在于，它由记录有体全息光栅的若干块小而薄的正方形柱状光折变晶体粘接而成。
全文摘要
本发明涉及一种密集波分复用体全息解复用器及制作方法，采用三维体全息技术来制作，它基于体全息光栅的布喇格衍射定律，利用光折变晶体的光折变效应，使用角度、体积等复用技术，在体全息材料中写入多组体全息光栅。每一组光栅的布拉格角分别与DWDM复用波长相对应，将入射到体全息光栅上的不同复用波长的光波衍射到不同的空间位置上，实现DWDM的解复用功能。其优点是，器件复用波长数多、信道间隔小，串扰低，可以充分满足目前及未来密集与超密集波分复用系统的需要。
文档编号H04J14/02GK1464672SQ0211225
公开日2003年12月31日 申请日期2002年6月27日 优先权日2002年6月27日
发明者陈家璧, 马军山, 李湘宁, 汤猛, 郭汉明, 江道国, 庄松林 申请人:上海理工大学