专利名称：能同时实现光学滤波和色散补偿功能的器件的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光通信器件领域，特别是一种能同时实现光学滤波和色散补偿功能的器件。
背景技术：
为满足日益增长的通信系统扩容需要，充分利用光纤的巨大带宽资源，密集波分复用(Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM)技术作为当今光纤通信系统扩容的最佳方案，其发展趋势将是更高速率、更长距离、更大容量，具体表现在通信系统中每路波长复用数增多，信道间隔减小。
这种高速DWDM传输系统对器件性能提出更高要求，要求新的通信器件能促进更高的谱效率，具有更强的灵活性和更低的成本。滤波器作为系统中的关键器件，要在窄的信道间隔基础上，具有高反射率、窄带宽，良好的信道隔离度，较低的插入损耗，较小的串扰和较高的带宽利用率。由于系统的色散容差与信号速率的平方成反比，高速传输系统对色散控制的要求也越来越高，在传输更短距离后就必须进行准确、有效色散补偿。
目前，DWDM系统中通用的滤波技术主要有多层介质膜滤波、阵列波导光栅(Array Waveguide Grating，AWG)和光纤Bragg光栅(Fiber BraggGrating，FBG)。
多层介质膜滤波器由多层高反射膜组成，是一种利用多光束干涉原理制成的滤波器。温度特性比较好，通带较平坦，在隔离度、偏振损耗和偏振模色散方面具有良好的光学特性。
阵列波导光栅是以光集成技术为基础的平面波导器件，也是利用光束干涉原理制成的滤波器件。由于采用平面波导技术，具有结构紧凑，易于批量生产，重复性好等特点。
光纤Bragg光栅是一种全光纤器件。它利用光纤的光敏性，通过紫外光的照射使光纤纤芯的折射率产生周期性扰动，形成了具有波长选择性的反射器。利用FBG的波长选择性制作的在线光纤滤波器具有低成本、与光纤兼容、易于集成等优点，能实现窄信道滤波。
在色散补偿方面，DWDM系统所使用的传输光纤通常都是单模光纤，其色散可分为色度色散(即群速色散，Group Velocity Dispersion，GVD)和偏振模色散(Polarization Mode Dispersion，PMD)。对于色度色散补偿，目前常见的解决方案有采用色散补偿光纤(Dispersion Compensated Fiber，DCF)和啁啾光纤光栅(Chirped Fiber Bragg Grating，CFBG)两种。
DCF是一种具有大负色散、小纤芯尺寸的单模光纤，能进行色散补偿。但是，由于DCF的衰减系数较普通单模光纤高，当色散补偿量较大时，较长的DCF对系统引入的附加衰减也越大，需要额外补偿这些损耗，增加了系统成本。此外DCF用于波分复用系统时，容易产生非线性效应，使信号间产生串扰。
CFBG指光栅周期沿长度方向发生一定变化的FBG。采用CFBG可以方便地对各信道进行精确的色散补偿，它补偿能力强，成本低，对光纤链路的升级也比较容易。具有附加损耗小、器件微型化、耦合性好等特性(如00204252专利)。
在光纤通信系统中，为了提取不失真的有用光信号，目前通常先采用色散补偿器件对信号进行色散补偿，脉冲整形后，再用滤波器件提取信号，其中，所使用的色散补偿器件和滤波器件一般都采用前面所述的公知技术。这种分别采用两种独立器件实现色散补偿和滤波功能的方式虽然可以满足要求，但由于器件使用的多次性和个异性，具有插入损耗较大，成本较高等不足。
技术方案本实用新型的目的就是为了解决以上问题，提供一种能同时实现光学滤波和色散补偿功能的器件，在滤出光信号的同时进行色散补偿，且插入损耗小，成本低，以克服上述的不足。
本实用新型实现上述目的的方案是一种能同时实现光学滤波和色散补偿功能的器件，包括光输入端、光输出端，在光输入端与光输出端之间有能同时进行滤波和色散补偿的装置，其特点是光输入、输出端由多端口光方向耦合型器件提供，啁啾光纤光栅作为同时进行滤波和色散补偿的装置。
上述多端口光方向耦合型器件有多个端口，其一个输入端作为整个光学器件的光输入端，其一个输出端作为整个光学器件的光输出端，其一个端口与啁啾光纤光栅相连接。
上述多端口光方向耦合型器件是光环行器。
上述多端口光方向耦合型器件是光耦合器。
上述啁啾光纤光栅的显著特征是为能同时实现光学滤波和色散补偿功能，对啁啾光纤光栅进行非常规切趾，即切趾函数不同于常规切趾函数。常规切趾函数具有解析表达式，函数曲线通常是对称的钟型，如高斯函数、余弦函数、升余弦函数、双曲正切函数等。非常规切趾函数不能用解析表达式描述，是一种数值表现形式。同时，光栅的啁啾形式不局限于线性啁啾，可以是非线性啁啾。具体的切趾函数和啁啾形式取决于实际的滤波和色散补偿要求。
在上述方案中，啁啾光纤光栅作为同时进行滤波和色散补偿元件，具有优良的滤波特性、小的插入损耗、好的色散补偿能力和弱的非线性效应，而且成本较低。
图1是本实用新型的基本结构框图。
图2是本实用新型实施例一的示意图。
图3是本实用新型实施例二的示意图。
图4是本实用新型实施例三的示意图。
图5是本实用新型实施例四的示意图。
图6是本实用新型实施例五的示意图。
具体实施方式
下面参照附图，说明本实用新型的基本结构，并结合本实用新型的具体实施例，更为明晰地描述本实用新型的上述目的和优点。
参照图1，示意本实用新型的基本结构框图。图中，光从多端口光方向耦合器件3的一个端口1输入，按照光传输方向进入经过个体设计的啁啾光纤光栅4，经光栅反射且已色散补偿了的特定信号光重新进入多端口光方向耦合器件3，最后从耦合器件的输出端口2输出。本实用新型的实施例可根据系统需要，在此基本结构框图的基础上进行元件组合。
参照图2，示意本实用新型实施例一。此例中多端口光方向耦合型器件3是3dB光耦合器，在Mach-Zehnder干涉仪的两个干涉臂上置有两个相同的啁啾光纤光栅。具体结构如图所示。多个波长的传输信号λ1，λ2，……λn从3dB光耦合器的一个端口1入射，设啁啾光纤光栅的中心波长是λ2，可从端口2得到已色散补偿的信号λ2。
参照图3，示意本实用新型实施例二。此例中多端口光方向耦合型器件3是三端口光环行器，利用多个级联的啁啾光纤光栅4，可以同时解复用出多个不失真的信号光。如图所示，复用信号是λ1，λ2，……λn，设四个级联的啁啾光纤光栅的中心波长分别是λ1，λ2，λ3，λ4。在同一光纤中传输的多个波长λ1，λ2，……λn进入光环行器H端口3-1，信号光λ1，λ2，λ3，λ4依次从啁啾光纤光栅4的41、42、43、44反射后，再经光环行器H端口3-3下载，同时实现4个信号不失真的解复用。由图可知，采用这种能同时实现光学滤波和色散补偿功能的器件进行多个信号的解复用，具有结构紧凑，插入损耗小等优点。
参照图4，示意本实用新型实施例三。由能同时实现光学滤波和色散补偿的器件构成一种光分插复用器(Optical Add/Drop Multiplexer，OADM)，实现单个信号的上、下载。如图所示，三端口光环行器H1作为多端口光方向耦合型器件3，啁啾光纤光栅4(设中心波长是λ2)接光环行器H1端口3-2；光复用信号λ1，λ2，……λn进入环行器H1，λ2经光栅反射并色散补偿后从H1的端口3-3下载；其余波长无附加损耗地通过光纤光栅，与上载信号λ2经光耦合器件复合成新的复用信号后输出，实现了光的分插复用。该光分插复用器的优点突出表现在不增加器件结构复杂性的前提下，同时实现了信号下载和色散补偿。
参照图5，示意本实用新型实施例四。用能同时实现光学滤波和色散补偿的器件构成另一种光分插复用器(OADM)，完成多个信号的上、下载。此例中，多端口光方向耦合型器件3是三端口光环行器。如图所示，环行器H1端口3-2接四个级联的啁啾光纤光栅4，中心波长依次是λ1，λ2，λ3，λ4；当复用信号λ1，λ2，……λn进入环行器H1后，信号光λ1，λ2，λ3，λ4分别从啁啾光纤光栅的41、42、43、44反射并色散补偿后，经光环行器H1端口3-3下载；上载信号λ1，λ2，λ3，λ4进入光耦合器件，与其它信号合波后输出。
权利要求1.一种能同时实现光学滤波和色散补偿功能的器件，包括光输入端(1)，光输出端(2)，在光输入端(1)、光输出端(2)之间有能同时滤波和色散补偿的装置，其特征在于能同时滤波和色散补偿的装置是一个多端口光方向耦合型器件(3)与非常规切趾啁啾光纤光栅(4)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种能同时实现光学滤波和色散补偿功能的器件，其特征在于多端口光方向耦合型器件(3)有多个端口，其一个输入端做为整个器件的光输入端(1)，一个输出端做为整个器件的光输出端(2)，一个端口接非常规切趾啁啾光纤光栅(4)。
3.根据权利要求1或2所述的一种能同时实现光学滤波和色散补偿功能的器件，其特征在于多端口光方向耦合型器件(3)是光环行器。
4.根据权利要求1或2所述的一种能同时实现光学滤波和色散补偿功能的器件，其特征在于多端口光方向耦合型器件(3)是光耦合器。
专利摘要本实用新型涉及一种能同时实现光学滤波和色散补偿功能的器件，包括光输入端，光输出端，在光输入端、光输出端之间有能同时滤波和色散补偿的装置，其特点是能同时滤波和色散补偿的装置是一个多端口光方向耦合型器件与非常规切趾啁啾光纤光栅相连接。在上述方案中，啁啾光纤光栅作为同时进行滤波和色散补偿元件，具有优良的滤波特性、插入损耗小、色散补偿能力好和弱的非线性效应，而且成本较低。
文档编号H04J14/02GK2583690SQ02278458
公开日2003年10月29日 申请日期2002年7月19日 优先权日2002年7月19日
发明者许远忠, 肖凌燕 申请人:武汉光迅科技有限责任公司