光学滤波器的制作方法

专利名称：光学滤波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及光信号的滤波。更具体地说，涉及为取得较高的频谱效率在长距离通 信系统中的光信号的滤波。
背景技术：
波分复用(WDM)信号通用于光传输系统中。WDM信号将不同频率的多个源信号(信 道)结合起来，以使可以通过给定光纤被同时传输的数据量最大。然而，由于任何数据信号 都将具有有限的带宽，因此在给定频率范围内可以被满意地传输的信道数量是有限的，当 相邻信道的频谱开始重叠时就会出现这种信道数量的限制。频谱重叠会因为相邻信号之间 的串扰而导致传输性能降低。而且，信号的宽度越大，传输过程中偏振模式色散和颜色色散 的失真效果越大。另外，信号越宽，要求接收机端从WDM信号中恢复数据信号的滤波器越 宽，这会引起接收机的光信噪比(OSNR)的性能降低的效果。一种已知的方法用于解决与数据信道的宽度相关的问题，例如相邻信道之间的串 扰，它是通过使用残留边带(VSB)滤波技术解决这些问题。残留边带滤波技术依据这样一 个事实理论上，常规双边带(DSB)数据信号波长将关于中心点对称(位于这一点的每一侧 的区域称为“边带”)。正因为这样，消除边带中的一个或另一个不会造成信息丢失(因为 每个边带实质上是另一个边带的复制)，但会减少传输信号占用的频谱宽度。而且，可以避 免由于部分破坏边带对称性的传输效果而造成的不利后果。这种破坏对称性的效果会随着 的比特率增加(因此信号的带宽会增加)而逐渐地恶化。图1示出VSB滤波如何在给定的频谱范围内增加可能的信道的数量。图IA示出 对于在WDM信号中多个未滤波的信道的频谱100，而VSB滤波被应用到图IB中的信道，并且 因此，使有限的带宽内得到更多数量的信道成为可能。常规地，通过使用简单的边缘滤波器(例如光纤布拉格光栅(FGB))以反射或优选 地透射的方式实现了 VSB滤波。例如，美国专利6，766，116公开了这样一种结构。然而，这 种类型的多通滤波器本身会在滤波器边缘的周围引起色散的不利后果。结果，具有在滤波 器边缘处的波长的信号的质量变差。显然，在VSB滤波中这个问题尤其突出，这是因为滤波 器边缘大致位于信道的频谱中心。结果，经常会发现因为滤波器的色散引起信道劣化，这种 劣化会抵消甚至超过在理论上可以从VSB滤波获得的优点。常规VSB滤波技术的另一个缺点在于，一旦滤波器制造出来后，通常很难控制光 学滤波器作用的波长。正因为如此，使用VSB滤波的WDM系统通常灵活性差，不能适应需要 改变信道频率时的新环境(例如，信道数量的变化会导致系统的重新调整，以最好地使用 可用带宽)。

发明内容
根据本发明的第一个方面，提供了一种光学滤波器，该光学滤波器包括用于在输 入处接收具有有限带宽的偏振源信号的差分群延迟元件，DGD元件能够使信号的偏振作为波长的函数在该信号的带宽上变化；以及偏振滤波器，所述偏振滤波器耦合到DGD元件的输出，所述偏振滤波器能够根据波长来衰减信号。本发明将初始偏振源信号分散到偏振范围内，由此创建其偏振态是波长的函数的信号。然后，提供了一种偏振滤波器(通常称为偏振器)来根据波长对信号滤波。本发明允许从信号中准确地过滤波长，而不会出现常规波长滤波器中的有害色散效果。有利的是，偏振滤波器的输出是线性偏振的，允许常规的偏振保持部件和方法能够应 用于滤波后的信号。初始偏振源信号优选地是线性偏振的。可供选择地，它可以是圆偏振或椭圆偏振的。在优选的实施例中，配置本发明，使得等功率的初始偏振信号穿过DGD元件的两个模式 (即，沿着快轴和慢轴)。然而，可供选择地，依据观察到的离开装置的信号的信号质量来调 节两个模式之间的功率分布。本发明解决了与常规波长滤波器(如光纤布拉格光栅)相关的问题，例如滤波器边缘的色散问题。本发明不依赖于多通光栅、镜或其他递归技术。而是使用一些在本领域 中已知的偏振材料来对信号滤波。有利的是，离开本发明中滤波器的信号是线性偏振的。正因为如此，很大范围的依赖于初始偏振信号的调整的已知技术可以被应用于该输出。这些技术包括偏振复用以及另 外的调制级。在优选的实施例中，偏振滤波器适于基本上消除信号的边带。消除边带在波分复 用(WDM)光通信系统中有特殊的用途。边带的消除并没有删除信号内的信息，这是因为整 个WDM信号中每个单独的信号(或信道)从理论上来说是对称的，但它确实可以在一个给 定的频率空间内承载更大量的信号(信道)。这种类型的滤波称为残留边带(VSB)滤波。如上所述，本发明在WDM系统中有特殊的用途。这种系统通常利用数据信号调制 连续波(CW)偏振激光源。在本领域中已知很多不同的DSB数据格式，这些数据格式也可以 用于本发明的上下文中。这些数据格式包括(但不限于)归零(RZ)、非归零(NRZ)、差分相 移键控(DPSK)、差分正交相移键控(DQPSK)以及双二进制格式。优选的实施例进一步包括第一可变波片，这个波片被布置在D⑶元件的输出与偏 振滤波器之间，第一可变波片能够可控制地改变从其穿过的光的绝对偏振态。这样就可以 有效地使信号中给定波长的偏振态与偏振滤波器的光轴之间的角度可控制地变化，从而可 以根据需要在频率空间内调整偏振滤波器的响应曲线的位置(偏振滤波器的输出频谱将 与输入频谱和响应曲线的乘积成正比)。可供选择地或者另外地，可以通过控制DGD元件的 温度来获得同样的效果，假设两个主偏振轴之间具有合适的温度系数差。另外，本领域的技 术人员将会认识到，可以使用其他的技术改变由DGD施加的差分延迟例如，可以将应力施 加于DGD元件以调节元件的响应。在优选的实施例中，DGD元件具有与偏振源信号的偏振态成45度的光轴，从而通 过DGD元件将功率等分给两个主偏振态。这个偏振角度为偏振滤波器的响应曲线提供了最 大的深度和幅度。可供选择地，可以根据滤波的要求选择光轴和线性偏振源信号的偏振态 之间的其他角度。在本发明的一些优选实施例中，将第二可变波片耦合到D⑶元件的输入，第二可 变波片适于调节线性偏振源信号的偏振态和D⑶元件的光轴之间的相对角度。采用这种方式，当使用滤波器时，可以优化滤波器响应曲线的深度。这提供了大量优点。例如，它允许接收到的信号质量的实际即时测量用以优化第二可变波片。优选地，D⑶元件是可变D⑶元件。这允许使滤波器响应曲线的周期或分布变化。 正因为这样，可以根据需求使滤波器的截止更陡或更浅，例如用于调整系统的具体比特率 或信道间隔。在优选的实施例中，本发明的一个或多个变量由反馈回路控制，这些变量包括偏 振源信号的偏振态和DGD元件光轴之间的角度；由DGD元件施加的DGD的量；以及信号中给 定频率的偏振态和偏振滤波器光轴之间的角度。在一个具体的优选实施例中，根据偏振滤 波器输出的光功率来控制第一可变波片。优选地，控制波片，使得偏振滤波器的光输出功率 与光输入功率之间的比率为1 2。可供选择地或者另外地，也可以根据在接收器处测量的 由光学滤波器产生的信号质量的指示来控制波片。信号质量的指示优选地为误码率(BER)， 但可以可供选择地为信号质量的其他的度量，包括Q值和光信噪比(OSNR)。根据本发明的第二个方面，提供了一种光学装置，该光学装置包括多个根据本发 明第一方面的光学滤波器，所述光学滤波器串联连接。本发明的第二个方面提供了一种装 置，这种装置能够将每个单独光学滤波器的滤波器响应曲线组合起来，以产生整个装置的 任何任意的响应曲线。这样，滤波器可以产生复合的响应曲线。 根据本发明的第三个方面，提供了 一种用于对具有有限带宽的偏振光源信号进行 滤波的方法，该方法包括使源信号穿过D⑶元件，由此使信号的偏振作为波长的函数在带 宽上变化；以及使光源信号穿过偏振滤波器，该偏振滤波器能够根据波长来衰减信号。


下面将参照附图对本发明的示例进行详细的说明，其中图IA示出波分复用(WDM)信号内未滤波的信道所占用的频率空间；图IB示出WDM信号中残留边带(VSB)滤波的信道占用的频率空间；图2是根据本发明的一个实施例的包含有光学滤波器的光信道源的示意图；图3A示出DGD元件在包括具有两种不同频率的分量的初始偏振的信号的偏振态 下的效果；图3B示出根据本发明的一个实施例的光学滤波器的响应曲线和这种滤波器在光 信道的频谱上的效果；图4是根据本发明的包含有可变波片的光学滤波器的示意图；图5A示出由偏振滤波器和波长滤波器引起的光信道的频谱的衰减；图5B示出穿过偏振滤波器和波长滤波器之后的光信道的频谱；图5C示出穿过波长滤波器之前的图5B中的光信道的频谱；图6是包含有额外的波长滤波器的本发明实施例的示意图；图7A示出包含有反馈控制回路的本发明的实施例；图7B示出包含有反馈回路的本发明的另一个实施例；图8以对数形式线性地示出通过实验观察到的根据本发明的光学滤波器的滤波 器响应曲线；图9A示出通过实验观察到的根据本发明实施例的光学滤波器在一个光信道的线性频谱上的效果；图9B示出通过实验观察到的根据本发明实施例的光学滤波器在光信道的对数频 谱上的效果；图10比较未滤波的信道、根据本发明的VSB滤波的信道和根据现有技术的VSB滤 波的信道的光信噪比(OSNR)对比误码率(BER)性能。图11示出对于色散值的一个范围、为实现VSB滤波的信道和未滤波的信道的给定 BER而需要的0SNR。图12示出跟据本发明和一个方面被串级的光学滤波器阵列。
具体实施例方式图2示出使用本发明的VSB滤波的简单示例。连续波(CW)激光源202提供了初 始被线性偏振的光信号。光信号接着被马赫-泽德(Mach-Zender) (MZ)干涉仪206调制， 从而创建光数据信道，马赫_泽德(MZ)干涉仪206由穿过驱动放大器204的归零(RZ)电 子数据源驱动。尽管图2示出产生数据信道的优选方法，但很多产生光数据信道(RZ或其 他)的可供选择的方法在本领域也是已知的并且也可以应用于本发明的上下文中。数据信道接着穿过差分群延迟(DOT)元件208，这个元件的光轴与数据信道的偏 振态成45度。这个45度的连接可以通过一个外部旋转接头212或者优选地由DGD元件的 输入处适当的尾纤对准(pigtailalignment)来实现。D⑶元件208随着频率线性地使数据 信道的偏振态变化。引入信道的DGD越大，在信道带宽上的偏振的分散就越广。接着，数据信道穿过偏振滤波器(偏振器)210。因为在数据信道频谱上的偏振随 着波长而变化，所以偏振滤波器210有效地用于从信号中过滤信道内的某些波长。通过审 慎地对准偏振滤波器210的光轴，这种效果可以用来创建VSB滤波的信号。图3A示出在庞加莱球上、DGD元件对初始偏振信号的效果。考虑了初始信号中的 两个频率fl和f2。这两个频率的信号将具有相同的初始偏振态30。在本示例中，DGD元 件的偏振与初始偏振态30成45度。一旦信号穿过了 DGD元件，频率Π和f2就具有分离 的第一和第二最终偏振态31和32。尽管图3A所示的初始信号是线性偏振的，本领于技术人员也会认识到初始信号 可以可供选择地是椭圆偏振或线性偏振的。只要初始信号的功率在一定程度上被分开到 D⑶元件的快模式和慢模式之间，离开D⑶元件的信号的偏振将被分散。当功率均等地在这 两个模式之间分开时，获得最大的消光比(和DGD元件的光轴与初始线性偏振信号的偏振 态成45度时的情况一样)，并且，在这种情况(以及下面描述的情况)下，DGD元件的偏振 轴的角度变化可用于调节所得信号的消光比(或“深度”)。图3B示出本发明的偏振滤波器210随着波长的示例性响应曲线303，及滤波器在 任意信道上的效果(同时示出未滤波的302和已滤波的301)。正如可以看到的一样，偏振 滤波器展示了升余弦响应曲线303。这条曲线303的深度为DGD元件208的光轴和初始的 线性偏振的信道的偏振态之间的角度的函数。最大深度在图2中所示的实施例中采用45 度角时获得。曲线303的“周期”(在波长空间中它的波长或重复带宽)是由DGD元件208 施加的DGD的量的函数(相应地，它通常是DGD元件208的长度的函数)。较大的DGD会增 加在给定波长范围内偏振的分散，从而减少滤波器响应曲线303的峰值之间的距离。最后，可以通过改变偏振滤波器的光轴与进入偏振滤波器的信号的偏振态之间的相对角度(可 以通过修整波片的延迟有效地实现)来改变频率空间中滤波器响应曲线303的绝对位置。波片是可以用于改变光信号的绝对偏振态的器件。正如图4所示，波片214可以 被放置在DGD元件208的前面以使滤波器响应的深度变化，而第二波片212可以被放置在 偏振滤波器前面，以使滤波器响应的位置变化。正如前面提到的，改变DGD的量可以改变滤 波器响应的周期(本领域技术人员将会认识到DGD值的任何有限的变化都会影响滤波器响 应的位置)。采用这种方式，可以实现一种能够对升余弦曲线的所有变量进行优化的装置。可以用其他的技术改变信号的偏振态。在一个示例中，DGD元件的绝对折射率取 决于温度。正因为如此，改变DGD元件的温度可以有效地用于改变滤波器响应的位置。这 种温度控制可以用于替代或附加于上述的第二波片212。在VSB滤波应用中，消除信道的一个边带(也就是说，滤除中心波长之上或之下的 整个信号而不影响另一个边带)在理论上是理想的。然而，没有滤波器在给定的频率处具 有精确的截止点(响应曲线上的一个间断)，所以这在实践中从来没有实现过。然而，希望 响应曲线在实践中在中心波长处能尽可能地陡。假设偏振滤波器的响应曲线是升余弦，这 就意味着要增加深度并减小周期。然而，如果过分地减小响应曲线的周期，则边带中的远边不能被滤波器抑制。在一 些实施例中，因此优选地考虑引入附加的光学滤波器来消除该残余部分。图5A所示就是这 种情况，其示出了光信号的频谱504、由偏振滤波器引起的衰减502、由附加的光学滤波器 引起的衰减506以及区域508，在该区域508中，附加的光学滤波器引起色散效果。图5C示 出偏振滤波器单独作用在光信道的频谱上的效果(明显地示出了边带的残余部分510)，而 图5B示出信道穿过附加的光学滤波器后同样的频谱。图6示出包含到本发明实施例中的 附加的滤波器216，用于从平面偏振的发射器220接收信道。这个附加的滤波器216可以是 常规的波长滤波器，例如光纤布拉格光栅(如图6所示)。这种滤波器的色散效果只在截止 频率周围明显，该截止频率标记出可以通过滤波器的频率和不能通过滤波器的频率之间的 过渡。由于残余部分离中心的载波信号远，所以可以使用常规的滤波器，而不会引起现有技 术的系统中存在的VSB滤波的信道中的色散效果。通常，附加的(常规)滤波器具有与信 道复用滤波器类似的特征响应，信道复用滤波器普遍用在发射器中以复用大量波长而具有 最小插入损耗，因此不需要高于常规配置的附加的滤波器或者成本。通常的示例是多层的 电介质滤波器和交错滤波器。构想本发明中滤波过程的参数(例如滤波器响应的深度、周期和位置)可以被一 个或多个反馈回路控制。这些反馈回路可以测量本发明产生的信道的属性，并用于优化这 些属性。可以在传输线路的任意一点(包括发射器和接收器)观察到这些属性。适当的属 性可以衡量信号的质量，并且可以包括离开偏振滤波器的信号的功率；在发射器或接收 器处测量到的误码率(BER)；或其他的参数，例如Q或信噪比(SNR)。这些属性的测量可用 于控制DGD元件208的光轴与初始信号偏振态之间的相对角度、偏振滤波器的光轴相对于 进入该滤波器的信号的角度、和施加于信号的DGD的量中的一个或多个。图7A示出采用构想的反馈机制的本发明的优选实施例。CW源202被MZ调制器 206调制，MZ调制器206由穿过驱动放大器204的RZ源驱动，从而形成了偏振的数据信道。 可以可供选择地使用本领域已知的其他技术来创建偏振的数据信道。数据信道随后穿过D⑶元件208，其目的是为了分散数据信道的偏振。数据信道接着穿过可变波片212和偏振 滤波器210，从而创建了滤波的信道。可以控制波片212，以调整数据信道的偏振态和偏振 滤波器210的光轴之间的角度，并且(如上所述)这样就可以使滤波器响应曲线的位置在 频率空间中移动。为了最优化滤波器响应的位置，光传感器216、218被提供用来测量进入D⑶元件的光功率(Pin)和离开偏振滤波器的光功率(p。ut)。另外，在传输线路远端的接收器处测量 BER 230。控制回路240首先改变波片212，将比率Pin P。ut调节到一个期望的值(例如， 在意图消除一半初始信号的系统中，会认为2 1的比率是理想的)。控制回路240接着 调节波片212，以最小化在远端接收器处测量到的BER 230。这种技术的优点在于在相对 短的时间段内逼近理想值(通过获得期望的Pin P。ut比率)，随后通过接收器端处的BER 测量达到理想情况。尽管波片212可以(例如)仅仅基于BER(忽略Pin P。ut比率)受控 制，这样也会导致响应时间长，这是因为按合理统计精度的BER测量会花一段时间，特别是 BER低时。在实践中，WDM系统要求每个信道都有恒定的输出功率。因为滤波器响应的变 化(通过波长的控制)会改变输出功率，所以图7A中的装置另外包括可变光学衰减器 (VOA) 250，它也是由控制回路240控制的。VOA 250用于保证总输出功率保持在目标值(不 管Pin P。ut的比率是多少)。图7B示出本发明的另一个优选实施例。代替使用图7A中的可变波片212来控制 数据信道的偏振态和偏振滤波器210的光轴之间的角度，图7B中的实施例的控制回路240 调节D⑶元件208的温度来达到这个目的。各种器件和结构可以用于实现本发明的特征。例如，D⑶元件208可以简单地是 一段保偏(PM)光纤。这种光纤在不同的方向上有不同的折射率，结果在一个方向偏振的光 相对于另一个方向上偏振的光来说被延迟，从而引入了 D⑶。可供选择地，已经开发出特定 的组件将D⑶引入光信号。这些组件的示例包括由美国通用光电(GeneralPhotonics)制 造的 PolaDelay 器件(www. generalphotonics. com/FixDGD. htm)。这种类型的组件通常赋 予PM光纤出众的热稳定性和机械稳定性，而且与初始光信号的偏振对准也相对容易。可调D⑶元件也是可变的，它使得滤波器响应曲线的周期能够发生变化。这种组 件中的示 列是美国通用光电帝[J造的 DynaDelay (www. generalphotonics. com/DynaDelay.
htm) ο种类繁多的偏振滤波器(偏振器)都是可用的，这个功能的实现可以由于不同的 设计而发生变化。如上所述，为了控制滤波器响应曲线在频率空间中的位置，引入一个器件 (例如，波片)以调节离开D⑶元件208的信道的偏振是有利的。Phoenix Photonics公司 制造的集成组件在单个器件中提供可变波片和偏振滤波器。可以通过对波片施加加热电流 来调节偏振滤波器的相对角度。图8示出通过实验测量的本发明的上下文中的偏振滤波器的响应曲线。偏振噪声 源被施加于20ps的DGD元件，并且所得的信号穿过偏振滤波器。滤波器特征(或响应曲 线)被以对数804和绝对802标度表示。测量的消光比为26dB，而发现邻接的极小值之间 的距离(或自由频谱范围(FSR))是52GHz。这对1/D⑶或50GHz的FSR来说，与理论预测 的值接近一致。
图9以绝对(图9A)和对数(图9B)标度示出观察到的偏振滤波器对信号频谱的 作用效果。曲线902表示未滤波的信号(没有偏振滤波器)，而曲线904和906所示为偏振 滤波器在不同的角度对偏振输入信号的作用效果(注意滤波器响应曲线的位置依赖于偏 振滤波器光轴的角度)。图9清晰地示出偏振滤波器能够消除输入信号的边带。图10示出以下三种类型的数据信道的光信噪比(OSNR)对比误码率(BER)未滤波的1006 ；根据本发明被VSB滤波的1004 ；和使用常规的现有技术的波长滤波技术而被 VSB滤波的1002。如图所示，现有技术的VSB技术为获得与未滤波信号相同的BER，要求有 非常高的0SNR。这是因为前面提到的多通滤波器的色散效果。相反，根据本发明的VSB滤 波性能上的不利后果可以忽略不计。除了允许在给定频谱带宽中承载较大量的WDM信道而不发生与串扰相关的不利 后果及其他不良后果外，根据本发明的VSB滤波还减少从发射器到接收器的信道传输过程 中光色散的效应。另外，本发明能够使用电子色散补偿来减轻剩余的色散效果。由于VSB滤波的信号的带宽较窄并且存在(主要)仅保留一个边带和中心载波频 率的事实，因此本发明存在传输色散优势。边带的任何具体分量通常都会根据该分量和载 波之间频率的差而从载波频率提前或被延迟。由接收器接收VSB滤波的信号而创建的电信 号会包含这种色散失真，并且可以通过应用在电学领域内的相反的色散特征来校正该电信 号。当两个边带都存在时不能用这种方法校正色散，这是因为常规的接收器技术使上边带 和下边带在电信号中叠加。因为这两个边带受色散的影响不同，所以就不能应用相反的色 散特性来反转信号中的色散效果。本领域的技术人员将会认识到，电学领域内的很多技术可以被应用来校正信号中 的色散。例如，可以制作电传输线来提供相对于电频率的特定反向延迟。在优选的实施例中，在所接收信号中的电色散补偿通过使用横向滤波器(特别是 在数字信号处理(DSP)领域，可供选择地被已知为有限脉冲响应(FIR)滤波器)来获得。实 质上，这种类型的滤波器将初始信号中的延迟部分加回到初始信号上，以创建任意的滤波 器响应。在一个示例中，初始的电信号穿过一系列离散的延迟元件。每次延时后，信号中的 一部分被抽取(或“提取”)出来并穿过可调的增益级。一旦信号的每个抽取的部分被适当 地放大后，它们再被求和元件重新组合在一起，该求和元件获取所得的信号并将它们加在 一起。通过适当地调节系统的变量(例如延迟、每次延迟后被抽取的信号中的一部分，被应 用到每一抽取的信号的增益量)，这个技术可以产生任意的滤波器响应。横向滤波器在学术 上已经有研究了。这些研究的相关细节可以在例如，(http://WWW. eecg. utoronto. ca/ sorinv/papers/altan_csics_04. pdf)上找至Ij0尽管上面的描述主要与VSB滤波相关，但本发明可以用于对信号滤波以用于其他 目的。这可以根据需要通过改变滤波器响应曲线的深度、周期和位置来实现。本发明提供的滤波器具有周期性的响应特性。正因为如此，单个的滤波器可以用 于为WDM信号中多路数据信道提供VSB滤波。在这种情况下，滤波器将整体地应用于WDM 信号，而不是应用于单个数据信道(在它们被复用之前)。另外，构想可以在这种设置中用 反馈回路控制数据信道源的波长及其他特性，而不是控制滤波器本身的特性。图11示出为了获得VSB滤波的信号1104和未滤波的信号1102对于给定色散的 le-9的BER而需要的0SNR。它清楚地示出对信号进行VSB滤波降低了克服严重的色散所需的OSNR。 另外，也构想DGD元件208和偏振滤波器的串接的阵列可以用于根据需要产生复 杂的滤波器响应曲线。图12示出这种阵列的示例，每个DGD元件208和每个偏振滤波器 210前面具有波片212、214，其目的是调节相对偏振角度，从而调节每个单独的滤波器210 的响应曲线的深度和位置。每个DGD元件208具有不同的值(导致每条响应曲线具有不同 周期)，因此将串接的阵列中的全部滤波器响应组合起来用作具有不同波长的多个正弦波 的傅立叶组合。在所示的具体示例中，D⑶元件208的值分别为10ps、20ps、40ps和80ps。因此，图12所示的阵列能够改变具有不同周期的多个单独的滤波器的深度和位 置。结果，可以合成来自组合阵列的任意的滤波器响应。按这种方式，可以产生具有任意所 需属性的滤波器。另外，如在本发明的其他实施例中的，滤波器向系统中引入的色散后果可 以忽略不计(与常规的波长滤波器不同)。尽管以上的描述参照了 RZ数据信道，根据本发明可以使用任意已知的调制格式。 具体来讲，本发明被发现对RZ-差分相移键控(RZ-DPSK)格式是有效的。它也可以被用于 线性调频脉冲RZ (CRZ)和RZ-差分正交相移键控(RZ-DQPSK)的应用中。本发明有效的 其他格式包括非归零(NRZ)，双二进制或M进制(例如相位和幅度被调制的十六进制正交幅 度调制(16-QAM))格式。
权利要求
一种光学滤波器，包括差分群延迟元件，所述差分群延迟元件在输入处接收具有有限带宽的偏振源信号，DGD元件能够使所述信号的偏振作为波长的函数在所述信号的带宽上变化；以及偏振滤波器，所述偏振滤波器耦合到所述DGD元件的输出，所述偏振滤波器能够根据波长来衰减所述信号。
2.根据权利要求1所述的光学滤波器，其中，所述偏振滤波器被设置成基本上消除所 述信号的一个边带。
3.根据权利要求1或2所述的光学滤波器，其中，所述偏振源信号是线性偏振的。
4.根据之前任一权利要求所述的光学滤波器，其中，所述DGD元件具有与所述偏振源 信号的偏振态成45度的光轴。
5.根据之前任一权利要求所述的光学滤波器，进一步包括第一可变波片，所述第一可 变波片被布置在所述DGD元件的输出与所述偏振滤波器之间，所述第一可变波片能够可控 制地改变穿过该第一可变波片的光的绝对偏振态。
6.根据之前任一权利要求所述的光学滤波器，其中，所述DGD元件对于温度是敏感的， 使得所述DGD元件的温度改变对于调节穿过该DGD元件的光的绝对偏振态是效的。
7.根据之前任一权利要求所述的光学滤波器，进一步包括第二可变波片，所述第二可 变波片耦合到所述DGD元件的输入，所述第二可变波片适于调节线性偏振源信号的偏振态 与所述DGD元件的光轴之间的相对角度。
8.根据之前任一权利要求所述的光学滤波器，其中，所述DGD元件是可变DGD元件。
9.根据之前任一权利要求所述的光学滤波器，其中，通过反馈回路控制一个或多个变 量，所述变量包括下述之一或多个所述偏振源信号的偏振态与所述DGD元件的光轴之间的角度；由所述DGD元件施加的DGD的量；以及所述信号中的给定频率的偏振态与所述偏振滤波器的光轴之间的角度。
10.根据权利要求9所述的光学滤波器，其中，所述反馈回路响应于下述之一或两者而 起作用在所述偏振滤波器的输出处测量的光输出功率；以及在接收器处测量的由所述光学滤波器产生的信号质量的指示。
11.根据权利要求10所述的光学滤波器，其中，所述信号质量的指示是误码率(BER)。
12.一种光学装置，所述光学装置包括串联连接的多个根据之前任一权利要求所述的 光学滤波器。
13.一种用于对具有有限带宽的偏振光源信号进行滤波的方法，所述方法包括使所述源信号穿过DGD元件，由此使所述信号的偏振作为波长的函数在所述带宽上变 化；以及使所述光信号穿过偏振滤波器，所述偏振滤波器能够根据波长来衰减所述信号。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述偏振滤波器被设置成基本上消除所述信 号的一个边带。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，所述偏振光源信号是线性偏振的。
16.根据权利要求13至15中的任一项所述的方法，其中，所述DGD元件具有与所述偏振源信号的偏振态成45度的光轴。
17.根据权利要求13至16中的任一项所述的方法，进一步包括下述步骤在使所述 信号穿过所述DGD元件之后并且在使所述信号穿过所述偏振滤波器之前，使所述信号穿过 第一可变波片，所述第一可变波片能够可控制地改变穿过该第一可变波片的光的绝对偏振 态。
18.根据权利要求13至17中的任一项所述的方法，进一步包括下述步骤控制所述 DGD元件的温度，其中，所述DGD元件的温度改变能够调节穿过该DGD元件的光的绝对偏振态。
19.根据权利要求13至18中的任一项所述的方法，进一步包括下述步骤在使所述光 源信号穿过所述D⑶元件之前使所述光源信号穿过第二可变波片，所述第二可变波片适于 调节线性偏振源信号的偏振态与所述DGD元件的光轴之间的相对角度。
20.根据权利要求13至19中的任一项所述的方法，其中，所述DGD元件是可变DGD元件。
21.根据权利要求13至20中的任一项所述的方法，进一步包括通过反馈回路控制一个 或多个变量，所述变量包括下述之一或多个所述偏振源信号的偏振态与所述DGD元件的光轴之间的角度； 由所述DGD元件施加的DGD的量；以及所述信号中的给定频率的偏振态与所述偏振滤波器的光轴之间的角度。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述反馈回路响应于下述之一或两者而起作用在所述偏振滤波器的输出处测量的光输出功率；以及 在接收器处测量的由所述光学滤波器产生的信号质量的指示。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述信号质量的指示是误码率(BER)。
全文摘要
本发明涉及一种光学滤波器。提供了根据波长对光信号滤波的装置与方法。初始偏振信号穿过DGD元件，该DGD元件能够根据波长改变信号的分量的偏振态。接着提供偏振滤波器(偏振器)来衰减信号中具有给定偏振态的光，从而衰减与所述偏振态相关联的波长。本发明在残留边带滤波领域特别有用，使波分复用系统中的信号的带宽能够减少而不会引入与常规波长滤波器相关联的有害效果。
文档编号H04B10/155GK101802684SQ200880107647
公开日2010年8月11日 申请日期2008年7月28日 优先权日2007年7月27日
发明者斯蒂芬·戴斯布鲁斯莱斯, 斯蒂芬·迈克尔·韦布, 理查德·奥伯兰, 约翰·埃利森 申请人:埃克斯特拉通信有限公司