一种基于液晶阵列的灵活栅格可调色散补偿装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于液晶阵列的可调色散补偿装置，包括输入输出装置、偏振转换组件(3)、光斑变换系统、灵活栅格可调色散补偿器件和反射镜(8)按光路依次排列设置构成；所述偏振转换组件(3)使带有随机偏振信号的光与两束偏振方向相互垂直的线偏振光相互转换；所述光斑变换系统使不同波长的光信号在空间上被相互分开和复用；所述灵活栅格可调色散补偿器件对不同波长光信号进行灵活栅格可调色散补偿；所述反射镜使所有入射到其表面的光信号沿原光路返回；本发明专利技术装置可实现通道栅格灵活可调、色散补偿曲线灵活可调、色散补偿值灵活可调。

【技术实现步骤摘要】
一种基于液晶阵列的灵活栅格可调色散补偿装置
本专利技术涉及一种可调色散补偿装置，具体涉及一种栅格灵活可调、色散补偿值灵活可调、色散补偿曲线灵活可调的基于液晶阵列的可调色散补偿装置，本专利技术属于光纤通信领域。
技术介绍
在光纤传输系统中，色散会使光脉冲展宽，导致不同光脉冲之间产生干扰，影响光纤传输系统的性能。而且，随着传输速率的快速提高，系统的色散容限也在不停的降低。光纤色散已经成为制约通信速率进一步提升的重要因素之一。光纤通信系统组网架构也正在发生改变，从传统的点到点通信向全光智能网络发展，光纤链路变得更为复杂化和动态化。在进行色散补偿时，需要对光纤通信网络中各信道的色散进行独立的、动态的补偿，并需要根据实际需求选择不同的色散补偿值。目前，国际上通用的几种色散补偿方法有：基于级联GT腔、基于FBG技术、基于PLC技术等。美国专利US2003/0210401A1公开的基于GT腔的色散补偿专利，采用热控或机械控制调谐，可满足固定栅格通道的色散一致性补偿，不能实现栅格灵活可调、色散范围灵活可调的功能。在专利US2003/0210401A1的基础上，中国专利申请201010574610.4和201210120224.7推出了基于液晶和LCOS技术的GT腔改进工艺，利用液晶的电控双折射效应实现光波的位相调制，从而实现色散补偿的功能。但上述两个专利依然不能满足栅格灵活可调、色散补偿值灵活可调的功能，只能对单个光波长进行色散补偿，或者对光纤通信系统中的所有通道产生相同的色散补偿量，不能对每个通道产生不同的补偿量或补偿曲线，且通道栅格是固定的。为实现灵活栅格可调色散补偿功能，目前的通用方案是采用自由空间光学结构。采用衍射光栅、阵列波导光栅等色散分光元件将不同通道的信号在空间进行分开，再基于空间位相调制器对不同通道的色散曲线进行独立调节，产生通道之间相互独立的色散补偿量。以此为理论基础，专利201210049729.9推出了一种基于透射式相位光栅和LCOS芯片空间位相调制器的色散补偿装置，在以上几种色散补偿方案上更进了一步，具有栅格灵活可调的功能。但由于LCOS芯片是反射式的位相调节元件，不能级联和扩展，因此也决定了LCOS芯片的色散补偿值是不可以升级扩展的。如需要更大的色散补偿量，需要增加色散补偿器件的数量，不能通过改变单个器件的设计来满足要求，增加了系统的复杂度和成本。而且，LCOS芯片在二维方向上的像元数目都很多，但真正对色散补偿起到关键影响的是单维度的像元数目和大小，需要独立控制；另外一个维度的像元对色散补偿没有影响，不需要独立控制。LCOS芯片在另外一个维度的设计增加了加工和控制的难度，也增加了系统的成本，此方面的局限性也限制了该色散补偿器件的进一步推广应用。传统的色散补偿装置大都基于固定频率栅格，已不能满足现有光通信网络系统的发展需求，尤其是发展到400Gb/s以上的系统，要求传输频率间隔具有灵活可调的特性。
技术实现思路
为优化上述色散补偿方案的缺陷和不足，本专利技术提出了一种基于液晶阵列的可调色散补偿装置，该方案具有栅格灵活可调、色散补偿曲线灵活可调的特点；并可通过级联不同数量的液晶阵列芯片，对每个通道的色散补偿值进行扩展，在满足不同系统色散补偿值要求的同时，不增加补偿器件的数量，简化了系统的架构，降低了系统的成本。本专利技术采用如下技术方案实现：一种基于液晶阵列的的可调色散补偿装置，包括输入输出装置、偏振转换组件、光斑变换系统、灵活栅格可调色散补偿器件和反射镜按光路依次排列设置构成；所述偏振转换组件使带有随机偏振信号的光与两束偏振方向相互垂直的线偏振光相互转换；所述光斑变换系统使不同波长的光信号在空间上被相互分开和复用；所述灵活栅格可调色散补偿器件对不同波长光信号进行灵活栅格可调色散补偿；所述反射镜使所有入射到其表面的光信号沿原光路返回。所述光斑变换系统包括凸透镜组件、凹面镜、衍射光栅。所述所述灵活栅格可调色散补偿器件为液晶阵列芯片；所述液晶阵列芯片基于薄膜ITO工艺，其内部灌装具有位相调节功能的液晶材料。正向传输的输入信号和反向传输光路的输出信号入射到输入输出装置，所述的偏振转换组件使入射到液晶阵列芯片上面的光信号为线偏振光，且偏振方向平行于液晶阵列芯片中液晶分子长轴和入射光传播方向组成的平面；液晶阵列芯片由多个细长形的液晶单元组合而成，单个液晶单元均连接集成电路芯片，集成电路芯片实现单个液晶单元的独立加电控制；经所述光斑变换系统分开的多通道光信号分布于液晶阵列芯片上，每个通道光信号光斑覆盖多个液晶单元，选择需色散补偿通道的光信号覆盖的液晶单元进行组合后，加电控制改变各自液晶单元的液晶光轴方向，使该通道光信号产生不同的位相延迟曲线进行色散补偿。所述液晶阵列芯片有多个，依次排列级联组成液晶阵列组件。多个所述液晶阵列芯片分别设置于玻璃管内，玻璃管粘接固定在一起。所述输入输出装置由环形器和准直器组成，环形器包括输入端和输出端，准直器设置于环形器后端。所述输入输出装置可采用双芯准直器。所述偏振转换组件由偏振分束器和半波片组成，半波片设置于偏振分束器后端且位于一路分光路中。凸透镜组件也可替换为可实现对光束的水平和竖直方向进行光斑整形的棱镜组件。本专利技术具有以下的优点和技术效果：1.本专利技术装置通道栅格灵活可调：每个光斑可以覆盖多个液晶单元，且每个液晶单元可以独立控制，通过组合不同数量的液晶单元，可以实现不同大小光斑的控制，从而实现栅格灵活可调的功能。在实际使用中，不同的系统传输速率要求不同的传输频率栅格，本专利技术方案可以满足不同传输速率的频率栅格要求；2.本专利技术装置色散补偿曲线灵活可调：通过独立控制每个液晶单元的电压，独立调整每个单元的折射率，改变通道内传输信号每个液晶单元子部分的位相，调整出不同的色散补偿曲线；3.本专利技术装置色散补偿值灵活可调：虽然每个液晶阵列单元的色散补偿值是固定的，但通过级联不同数量的液晶阵列芯片，可以灵活调整器件的色散补偿值，满足不同传输系统的要求。附图说明图1为本专利技术一种基于液晶阵列的灵活栅格可调色散补偿装置的原理示意图；图2为本专利技术偏振转换组件的组成结构示意图；图3a为本专利技术液晶阵列芯片的组成结构俯视图示意图；图3b为本专利技术液晶阵列芯片的组成结构侧视图示意图；图4为ECB液晶不加电时的液晶分子排布示意图；图5为TN液晶不加电时的液晶分子排布示意图；图6为本专利技术固定频率间隔光通道的光斑覆盖效果示意图；图7为本专利技术固定频率栅格的位相延迟曲线示意图；图8为本专利技术不同频率间隔光通道的光斑覆盖效果示意图；图9为本专利技术灵活栅格的位相延迟曲线示意图；图10为本专利技术n个液晶阵列芯片的封装结构示意图；图11为本专利技术另一种基于液晶阵列的灵活栅格可调色散补偿装置示意图；其中：1：环形器；2：准直器；3：偏振转换组件；4：凸透镜组件；5：凹面镜；6：衍射光栅；7：液晶阵列芯片；8：反射镜；9：集成电路芯片；10：棱镜组件；301：偏振分束器；302:半波片；70n：液晶单元；7-1、7-2、7-3到7-n：级联的液晶阵列芯片；具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。一种基于液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于液晶阵列的的可调色散补偿装置，其特征在于：包括输入输出装置、偏振转换组件(3)、光斑变换系统、灵活栅格可调色散补偿器件和反射镜(8)按光路依次排列设置构成；所述偏振转换组件(3)使带有随机偏振信号的光与两束偏振方向相互垂直的线偏振光相互转换；所述光斑变换系统使不同波长的光信号在空间上被相互分开和复用；所述灵活栅格可调色散补偿器件对不同波长光信号进行灵活栅格可调色散补偿；所述反射镜使所有入射到其表面的光信号沿原光路返回。

【技术特征摘要】
1.一种基于液晶阵列的可调色散补偿装置，其特征在于：包括输入输出装置、偏振转换组件(3)、光斑变换系统、灵活栅格可调色散补偿器件和反射镜(8)按光路依次排列设置构成；所述偏振转换组件(3)使带有随机偏振信号的光与两束偏振方向相互垂直的线偏振光相互转换；所述光斑变换系统使不同波长的光信号在空间上被相互分开和复用；所述灵活栅格可调色散补偿器件对不同波长光信号进行灵活栅格可调色散补偿；所述反射镜使所有入射到其表面的光信号沿原光路返回。2.根据权利要求1所述的一种基于液晶阵列的可调色散补偿装置，其特征在于：所述光斑变换系统包括凸透镜组件(4)、凹面镜(5)、衍射光栅(6)。3.根据权利要求2所述的一种基于液晶阵列的可调色散补偿装置，其特征在于：所述灵活栅格可调色散补偿器件为液晶阵列芯片(7)；所述液晶阵列芯片(7)基于薄膜ITO工艺，其内部灌装具有位相调节功能的液晶材料。4.根据权利要求3所述的一种基于液晶阵列的可调色散补偿装置，其特征在于：正向传输的输入信号和反向传输光路的输出信号入射到输入输出装置，所述的偏振转换组件(3)使入射到液晶阵列芯片(7)上面的光信号为线偏振光，且偏振方向平行于液晶阵列芯片(7)中液晶分子长轴和入射光传播方向组成的平面；液晶阵列芯片(7)由多个细长形的液晶单元组合而成，单个液晶单元均连接集成电路芯片(9)，集成电路芯片(9)实现单个液晶单元的独立加电控制；经所述光斑变换系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁志林，杨柳，杨睿，孙莉萍，张博，宋丽丹，郭金平，王凡，唐丽红，马雨虹，
申请(专利权)人：武汉光迅科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42