光复用器及其制造方法技术

一种光复用器，其特征在于，包括光学元件，该元件具有一个可以透过多波长准直光的光学端口；厚度连续可变的干涉滤光器，它在所述光学元件的一个多端口表面上延伸并沿所述多端口表面形成相互间隔排列的多个端口，在所述多个端口的每个端口，所述厚度连续可变的干涉滤光器透射所述多波长准直光的不同波长子范围，而反射其它波长；以及用于沿一条多点传输路径从所述多端口中的一个端口至另一端口将光阶梯形传输的装置。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光复用器，它能在空间上将来自一根光纤波导的多波长准直光分配到各波长带中，其中每个波长带通向一单独的光纤波导输出线、光探测器等等，或者光复用器将这些单独的波长带多路传输至一根公用的光纤波导或其它目的元件中。在某些较佳实施例中，经本专利技术改进的复用器特别适用于光纤通信系统的密集信道(dense channel)波分复用系统(DWDM)。
技术介绍
尽管光纤光缆正广泛应用于数据传输和其它通信场合，但新安装光纤光缆的费用却是增大承载容量的一个障碍。波分复用(WDM)可使不同的波长在一条公用的光纤波导上传输。目前光纤传输媒质的较佳波长带包括那些中心位于1.3μ和1.5μ的波长带。由于后一波长带吸收最小并且市场上可买到掺饵光纤放大器，所以特别受欢迎。根据应用场合，它具有大约10-40纳米的有用带宽。波分复用技术可将该带宽分成多个信道。例如在理想情况下，可通过称作密集信道波分复用(DWDM)的技术，将1.55μ波长带分成多个分立的信道(例如，8个信道、16个信道，或者甚至多到32个信道)。该技术成本低，实质上能提高现有光纤传输线路上的长距离通信量。波分复用可用来提供视频节目点播和其它现有的或计划的多媒体交互服务。但需要对不同的分立载波波长进行多路复用的技术和设备。也就是说，必须将各个光信号合并至一公用光纤波导中，然后在光纤光缆的另一端再将其分成单一信号或信道。因此，对于光纤通信领域以及使用光学仪器的其它领域来说，有效合并然后从较宽的波谱源分出单一波长(或波长带)的能力越来越重要。已知光复用器可用于光谱分析仪，并且能在波分复用的光纤通信系统中合并或分离光信号。已经使用了可实现该目的的公知设备，例如衍射光栅、棱镜和各种类型的固定或可调的滤光器。光栅和棱镜一般需要复杂而庞大的准直系统，且发现在环境多变的状态下它们的效率和稳定性较差。实质上可将诸如干涉涂层(interference coating)等固定波长滤光器做得更稳定，但它只能传输单个波长或波长带。在这点上，用诸如离子辅助电子束蒸发、离子束溅射、反应磁控管溅射等市场上公知的等离子淀积技术，可以生产由诸如氧化铌(niobia)和二氧化硅等金属氧化物制成的性能有很大改善的干涉涂层，例如在授于Scobey等人的美国专利第4,851,095号中对此有所揭示。这类涂覆方法可以制造由叠层电介质光学涂层构成的干涉腔式滤光器，其优点在于密集且稳定，薄膜散射低且吸收低，并且对温度变化和环境湿度不敏感。附附图说明图1从理论上示出了用任何一种先进的淀积方法制成的稳定的三腔滤光器(倾斜12°)的波谱特性。可以看出，该波谱曲线满足严格的应用规格。为了克服干涉滤光器的上述缺陷，即它们只传输单个波长或单个波长范围的缺陷，已建议把多个滤光器联合或组合在一个公用的平行四边形棱镜或其它公用的衬底上。例如在U.K.专利申请GB 2,014,752A的复用器中，将光滤光器组合在一起，以便分离在公用光波导上传输的波长不同的光。至少将两个透射滤光器相邻地固定在一个透明的电介质衬底上，每个透射滤光器透射分立的不同波长的光，且反射其它波长的光。将光滤光器布置成每个滤光器依次使一光束部分透射和部分反射，产生一Z字形光路。根据元件是被用作复用器还是去复用器，在每个滤光器处并入或分离特定波长的光。类似地，在Oki电气工业股份有限公司提交的欧州专利申请第85102054.5号中，推荐了一种所谓的混合光学波分复用器-去复用器，在该设备中，将多个透射率不同的分立的干涉滤光器安装在玻璃块的侧面。授于Kunikani等人的美国专利第5,005,935号提出了一些相关的方法，在该方法中，为在中央电话交换机与用户之间进行双向光纤通信而使用的波分复用光传输系统将多个分立的滤光元件安装在平行四边形棱镜的各个表面。例如在授于Hicks，Jr的美国专利第4,768,849号中，提出了另一种在多个波长带上从主干线载波光信号中抽取选择波长的方法。在该专利中，将多个滤光器分接头布置成可从主干线中分离出一系列波长带或信道，而每个滤光器用电介质反射镜和透镜引导光信号。就组装成本和复杂性而言，将多个分立的滤光元件装在棱镜的表面或其它光学衬底上有很大的缺点。另外，在制造滤光器元件时其精确波长不确定，由此产生一个与波分复用器和使用多个分立干涉滤光器元件的类似装置相关的重大问题。也就是说，在制造复用器过程中，分开制造各带通滤光器元件，例如使用8个独立带通滤光器的装置一般将要求大大多于8个的涂层块以制成8个必要的合适的滤光器元件。带通滤光器(尤其是处于红外范围内的)非常厚，并需要复杂而昂贵的真空淀积设备和技术。因此，生产每个涂层块昂贵且困难。为此，用例如8个分立干涉滤光器元件来制造8信道WDM器件的装置已相当贵，且没有被市场完全接受。与使用多个单独带通滤光器元件的光复用器相关的另一个问题是需要将各元件接近完美平行地固定在一个光学衬底上。滤光器元件非常小，直径一般为1.5毫米左右，因此难以精确操作。滤光器元件固定不当会大大降低器件的光学精度和热稳定性。相关的问题是必须在滤光器元件与光学衬底表面之间加入粘性媒质。光信号路径穿过粘结剂，造成系统性能劣化。在打算用于通信产业的光复用器中，光信号路径中的环氧树脂粘结剂最好尽可能地少。本专利技术的目的是提供改进的光复用器，它能减少或完全克服现有公知器件中固有的一些或所有上述困难。鉴于本专利技术的以下揭示和一些较佳实施例的详细描述，本专利技术的特殊目的和优点对本领域的技术人员(即在本
中富有知识和经验的人员)来说是显而易见的。
技术实现思路
依照第一个方面，光复用器包括一个光学元件，该光学元件可以是玻璃或熔融石英之类的实心光学衬底，也可以是中空的(指抽空的或用空气或其它光学透明电介质填充的)封闭室。光学元件有一用于透过多波长准直光的光学端口。根据光复用器的应用场合，可使多波长准直光通过光学端口，进入光学元件，对其去复用，或者作为多路复用信号从光学元件输入光纤传输线或其它目的地。多个端口沿光学元件的一个多端口表面相互间隔地排列。如以下结合一些较佳实施例所描述的，光学元件可以有不止一个这样的多端口表面。这些多端口的每个端口可以透过一个信道的光信号。因此，每个端口透射由光学端口传送的多波长准直光的一个波长子范围。在把该光复用器应用于一个多信道通信系统的情况下，多端口的每个端口一般将通过单个分立的信道，且合并起来，诸信道形成由光学端口透射的上述多波长准直光。将厚度连续可变的干涉滤光器，最好是多腔干涉滤光器，置于光学元件的多端口表面上，以便提供上述多个端口。由于沿多端口表面延伸的该连续干涉滤光器在多个端口的每个端口有不同的光学厚度，所以滤光器在每个这样的端口透过的波长(或波长范围)将与其余端口透过的波长不同。因此，最好直接淀积在光学元件表面上的单一薄膜会在分开的位置上各自透过许多信道中一个信道的光信号，而反射其它波长。如上所述，光学元件可以是实心的或中空的室。在实心光学元件情况下，载有厚度连续可变的干涉滤光器的多端口表面一般是该元件的外表面。如以下进一步讨论的，多端口表面的各端口可以是带通滤光器，最好是窄带通滤光器，它能透过与下一个相邻端口的子范围间隔小至2纳米的波长子范围，或者对于DWDM，波长带间隔甚至更小。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·A·司考比，玻尔·斯图彼克，
申请(专利权)人：美国光学有限公司，
类型：发明
国别省市：