配有精密光学组件的多路复用装置制造方法及图纸

一种光学多路复用装置，它从光纤源把准直光去复用成各独立的子波段即信道，和／或把分离的信道多路复用至共用的光纤波导或其它目的地。光学组件限定两平行表面间的光隙，信道端口和另一反射元件在光隙内提供一条无障碍无环氧树脂的多点光路、在各信道端口，干涉滤光器接至光学组件以扩展光隙。各滤光器透射由光学端口传送的某子波段的多信道准直光，并反射掉其它波长。被反射的光信号按“多次反弹”序列级联通过多路复用装置，连续地加入和／或移出信道。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术针对一种光学多路复用装置，这种装置在空间把准直地多波长光从光纤波导分散为各条信道，即波段或子波段，可把每条信道导至各根光纤波导输出线、光检测器等，和/或对某个共用光纤波导或其它目的地多路复用各个波长子波段。在某些较佳实施例中，本专利技术经改进的多路复用装置特别适合于光纤通信系统的稠密信道波分复用系统。尽管光缆在数据传输与其它通信应用方向正在扩大应用，但是新装光缆较高的成本却是扩大负荷量的一个障碍。波分复用(WDM)则允许在一个共用光纤波导中传送多个不同的波长。近来年，光纤传输媒体较佳的波段包括那些集中在1.3微米和1.55微米(下面把微米写成“μm”)的波段。根据应用场合，利用约10～40nm的有用带宽，后者尤佳，原因在于其最小的吸收和掺铒光纤放大器的商品化。波分复用可把该带宽划分成多条信道。通过称为稠密信道波分复用(DWDM)的技术，把带宽划分为多条考虑周到的信道，例如4条、8条、16条甚至多达32条信道，是利用现有光纤传输线大大增加通信能力的低成本的方法。这样，波分复用可应用于提供话音与数据传输的光纤通信系统以及电视点播和其它现有的或计划的多媒体、交互业务。然而，多路复用不同的考虑周到的载波波长要求若干种技术与装置。即，必须先把各个光信号组合到共用光纤线路或其它光波导上，然后在相对端或沿光缆的另一点处再被分离成各个信号或信道。因此，对于光纤通信领域和其它应用光学仪器的领域来说，从某个广谱源有效地组合然后再分离各个波长(或子波段)的能力已越益显得重要了。众所周知，光学多路复用器已应用于光谱分析设备和在波分复用光纤通信系统中对光信号进行组合或分离。为此目的已应用了已知装置，例如，衍射光栅、棱镜和各类固定或可调的滤光器。光栅与棱镜一般要求复杂而庞大的对准系统，且已发现，在改变环境条件的情况下，其效率与稳定性很差。诸如干涉涂层等固定波长滤光器可以做得稳定得多。在这方面，可以用商业上已知的等离子体淀积技术，诸如离子辅助电子束蒸发、离子束溅射、反应磁控管溅射制出氧化铌与二氧化硅之类金属氧化物材料的经重大改进的干涉涂层，像Scobey等人的美国专利第4,851,095号和Scobey的美国专利第5,525,741号中揭示的那样。此类涂覆方法可制得由堆叠的电介质光学涂层形成的干涉腔滤光器，而这些光学涂层十分稠密和稳定，具有低的膜散射和低的吸收，且对温度变化与环境湿度不敏感。附附图说明图1示出这种先进的淀积法制作的稳定的三腔倾斜滤光器(例如，从法线倾斜约8°)的理论光谱特性。图1的光谱分布曲线表示通过一倾斜滤光元件传输而得出的信号的偏振分裂。偏振分裂能导致有偏振依赖性的损耗(PDL)，即P偏振和S偏振分量的差分信号损耗或信号的状态。应当理解，较大的倾角将导致较大的偏振分裂，因而会导致相应更大的PDL。然而，如图1所示，高性能的多腔滤光器(例如，3～5腔的Fabry-Perot型干涉滤光器，其膜叠层是用接近均一密度的淀积膜形成的)可得出带内平坦的传输区。这就降低了有偏振依赖性的损耗，因两种偏振状态在带内相重迭。高性能滤光器是指可提供这样一种平坦的带内传输区和相当低的插入损耗(例如，小于1dB，较佳地小于1/2dB)的一种滤光器。在用于电信工业的光学多路复用装置中，最好在光信号通路中有尽可能小的有偏振依赖性的损耗。图1所示的滤光器特性能符合严格的电信系统技术规范。从载运多个信道(即在多个波长或子波段上传输光信号)的主干线中有选择地去除或分出某信道(即选择性波长)的另一种方法，例如已在Hicks，Jr.美国专利第4,768,849号中提出。在该专利中示出了滤光器分接头(tap)和各滤光器分接头构成的组的使用方法，每个分接头都应用了高性能的多腔电介质通带滤光器和透镜，以从主干线里移去一连串的子波段或信道。Hicks的滤光器分接头在多信道信号通过所需信道传到分支线路后把多信道信号返回主干线。在Nosu等人的美国专利第4,244,045号中也示出了光学多路复用装置，用于对多信道光信号多路复用或多路去复用。把一排独立的滤光器并排粘合到光学基板表面上，而把第二排滤光器类似地粘合到基板的相对表面上。每个独立的滤光器透射一不同的信道(即预选波长)而反射其它波长。来自干线的多信道光束以某一角度进入光学基板，并以“之”字形方式在滤光器之间通过基板。每个滤光器透射其预选的波长而把其余的光束反射到下一个滤光器上。把每个滤光元件夹在玻璃板当中，并把棱镜元件定位于每个滤光器夹层与一相应的准直器之间，该准直器位于滤光器夹层后面，用于接收透射的波长。Nosr等人说明了折射率匹配的用法。透镜、滤光器、光学基板等都有同样的折射率且相互面对面接触，从而光束不通过空气。NOSU等人提出的这种方法涉及到在滤光元件与各信道出口处的准直器之间使用棱镜作为光桥(optical bridge)。对于Nosu等人提出的这类多路复用装置，这种精巧的设计方法增加了相当大的成本和组装复杂性。Nosu等人的在图5中的非常宽(20nm半宽度)但非所需的“尖顶”通带(这里的“尖顶”指通带无较平坦的顶部，如图1所示)，就是图4所示由Nosu等人提出的单腔滤光器的特性。具有如Nosu等人提出的这种通带特性的装置具有较大的上述有偏振依赖性的损耗(PDL)。在这方面，需把Nosu等人的提出的图5理解成表面实际S偏振与P偏振通带的平均值，更准确地示出这些通带，它们相互有很小的偏差。运用这种尖顶通带，通过不同等地影响信号的S偏振分量及其P偏振分量，使信号波长任何微小变化(例如，由于普通系统的不稳定性或可变性)将导致不需要的高PDL。诸如Nosu等人的装置在光路中应用了粘合剂，例如用于把棱镜粘合到准直器与滤光器夹层。这种做法不妥，有下述几个理由。在这类装置中，粘合剂的长期(例如，10年)耐用性或稳定性是不确定的。环氧树脂或其它粘合剂的透明度在承受了热循环等后会改变。而且，“在光路中粘合剂”还限制了装置的功率处理能力，因为大家知道，至少在某些特定的应用中，通过粘合剂的较大功率的激光信号会劣化粘合剂并改变其光学特性。因此，希望在光路中不用或少用粘合剂，诸如在光学元件之间的环氧树脂(例如，在滤光元件与光学基板表面之间的环氧树脂)。在用于电信工业的光学多路复用装置中，最好在光信号通路中尽量少用粘合剂。本专利技术的一个目的是提供改进的光学多路复用装置，它减少或完全克服了现有装置中上述部分或全部固有的难题。对于本领域的技术人员(即在本
中有知识和经验的人)而言，通过下面揭示的本
技术实现思路
和某些较佳实施例的详述，将对本专利技术的特定目的和优点明白无疑。根据第一方面，一种光学多路复用装置包括一带有光学端口的光学组件，用于在该组件的第一与第二平行表面之间限定一光隙(optical gap)，而光学端口用于把多信道准直光传入和/或传出光隙；至少一个包括选择性透明的滤光元件的信道端口，所述滤光元件固定在一个平行表面从而在其一侧的边界处面对光隙；以及至少一个附加反射元件，诸如一种宽带反射器或另一信道端口的选择性透明的滤光元件，它被固定在另一平行表面从而在其第二侧的边界处面对光隙。光隙是个空间，意指它含有空气或其它合适气体，最好是干燥气体，诸如基本上无H2O蒸汽的氮气。顺便说一下，在这里揭示的多路复本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于多信道准直光的光学多路复用装置，其特征在于以组合方式包括：具有第一与第二表面的光学组件，所述第一表面处于第一平面内而所述第二表面处于第二平面内，所述第二平面与第一平面间隔且平行，在所述第一与第二平面间限定一光隙；与所述光隙作 光通信的透光光学端口装置；包括选择性透光的第一滤光元件的信道端口，所述第一滤光元件连接至所述光学组件的所述第一平面；及连接至所述光学组件的所述第二平面的反射元件，所述光学端口、第一滤光元件和反射元件协同限定所述通过所述光隙的多点“之 ”字形光路的至少一部分。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔A斯科贝，德里克E斯波克，迈克尔E格拉西斯，罗伯特W拉弗伦尼尔，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]