用级联标准具对光学色散补偿合成器进行连续调节制造技术

本发明专利技术描述的是用于设计多级联标准具ＴＤＣ装置的各个级以便在预期的范围内无信号损耗地进行连续的热－光调节的方法。这允许信号进行传输，而不会遭遇黑斑，或者甚至是在调节过程中在质量上没有明显的降低。该方法包括在完全组装后为作为温度的函数的光谱群延迟曲线表征每个标准具级。这是由于允许的制造公差引起的性能偏差的原因。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的所属
为光学色散补偿。更具体地说，本专利技术 涉及设计级联标准具以产生可调色散补偿合成器的方法，以及用于 调节它们的方法。
技术介绍
当光学系统转移到更高的传输速率，例如40Gbs时，需要对系 统中的残余色散进行补偿，以避免传输损失。残余色散是在用于典 型的光学传输系统中的光纤设备和固定的色散补偿器的色散之间的 不完全的匹配的产物。为了解决这一问题，已经就致力于开发可调 色散补偿装置以代替和/或增补现存的固定的色散补偿装置而进行了 大量的努力。此外，随着光学传输系统发展出了更灵活的以及可重 新配置的系统结构，当通过重新配置改变了节点距离时，需要对色 散进行动态补偿。为了最小化由于在高传输比特率例如40Gbps处的色散而引起 的传输损耗，通常使用闭环调节方法。在闭环调节方法中，提供给 控制器的反馈信号是与系统损耗相关联的，且被控制的调节装置是 可调色散补偿器(TDC)。在闭环系统中调节色散需要该装置在所 有的网络通道上连续地既调节色散又调节色散斜率。在可用的TDC 中，当色散从一个值调节到另一个值时，该信号可能在到达预期的 状态前先经过黑状态。目前，还没有已知对基于标准具的色散补偿 装置解决这个问题的方案。存在许多已知的用于提供可调色散补偿的途径。这些技术包 括标准具、布拉格光纤光栅(FBG)、阵列波导光栅(AWG)、4虚拟成像相位阵歹'J ( virtual imaged phased array ) ( VIPA )、马赫 -曾德尔千涉仪(MZI)、以及平面光波电路(PLC)。这些技术都 没有产生连续色散和/或连续色散斜率调节。专利技术内容我们已经开发出了用于设计多级级联标准具TDC装置的各个级 的方法，以允许用于在预期的范围内进行连续的热-光调节而不存在 信号损耗的方法。这允许信号在调节过程中不经过黑斑，甚至在质 量上也不会存在明显减少而进行传输。该方法涉及在完全装配后为 作为温度的一个函数的光谱群延迟曲线(profile)表现每个标准具 级。这是由于允许的制造公差导致的性能变化的原因。然后，使该 群延迟曲线与预期的理论群延迟曲线拟合。典型的通过改变以获得 最佳的拟合的参数是表面1和表面2的反射率、腔1和腔2的自 由光镨区(FSR， free spectrum range)、和解释群延迟测量中的不 确定性的群延迟偏移和倾斜度。得到的各个级的理论标准具群延迟 曲线被用于一系列的求解算法，以确定标准具位置(温度)，该位 置优化合成了目标色散以及可任选的在目标色散通带(频道宽度) 和波长范围内的色散斜率。附图说明结合下列附图进行考虑可以更好地理解本专利技术，其中 图l是示出了典型的标准具的操作的示意图； 图2是使用了具有独立的温度控制器的标准具的三级级联TDC 的示图3是用于由本专利技术的方法制造的优选的设计中的双腔标准具 的示图4是以皮秒为单位的群延迟与波长的关系图，示出了在三个 不同的温度处对各个标准具级测得的群延迟曲线；图5是表示将在给定温度设置处的群延迟的物理模型与在该温度下测得的群延迟拟合的步骤的曲线图6是从法布里-珀罗物理模型获得的拟合曲线结果的图表；图7是独立的群延迟(左边的纵坐标，多条曲线)和合成的群延迟(右边的纵坐标，深色曲线)与以MHz为单位的频道宽度的关系图，示出了通过级联多个标准具级产生的扩展的频道；图8是12个独立的标准具级的视图，示出了色散与温度的关系；图9是关于图8的12个级的色散与ITU波长的关系图10是给出根据本专利技术的一个方面设计的12级TDC装置的示例的目标色散与温度设定点的关系图；和图11是平均色散与波长的关系图，示出了根据本专利技术的另一方面的色散斜率补偿。具体实施例方式本专利技术的设计方法旨在用于任何合适的标准具结构。优选的实施例是法布里-珀罗(FP )标准具、Gires-Tournoise ( GT )标准具、以及两者的结合。尽管应当理解本专利技术不是仅限于此的，下面的描述主要集中于标准具以及标准具的结合，这些标准具包括至少一个FP标准具。法布里-珀罗标准具通常由具有两个反射表面的透明板制成。作为波长的函数的标准具的透射光谱表现了对应于标准具的共振的大的透射的峰。参照图1，光进入标准具并经历多次内反射。变化的透的。如果透射光束是同相位的，将会发生相长干涉，这对应于标准具的高透射峰。如果透射光束是异相位的，将会发生相消干涉，这对应于最低透射率。无论经多次反射后的光束是否同相位，都取决于光的波长(人)、光穿过标准具传播的角度(e)、标准具的厚度(I)以及反射表面之间的材料的折射率(n)。当每个透射光束之间的光程差(2nkose)是波长的整数倍时，出现最小透射率(Te = l)。当不存在吸收时，标准具的反射率Re时透射率的补数，从而Te + Re=l，且当光程差等于波长的奇数倍的二分之一时出现这种情况。通过改变标准具的(一个或多个)表面的反射率，可以调节装置的精细度(finesse) 。 GT标准具实质上是具有一高反射表面的FP标准具。在相邻的透射峰之间的波长间距是标准具的自由光i普区(FSR) ， A人，且由下式给出A/l:义o2 /2n/COS0f其中是最接近的透射峰的中心波长。FSR与由标准具的精细度确定的半峰全宽相关。具有高精细度的标准具显示了具有较低的最小透射系数的较锐利的透射峰。标准具的FSR是对温度敏感的。这种对温度的敏感性通常是多余的，如果被控制，可被用于有利于调节合并入标准具的装置。在TDC中，该装置的色散可通过改变标准具的温度而改变。在具有单个标准具装置的TDC中，这种调节方法可以是相对直接的。然而，调节范围是有限的。为了增加调节范围，使用了多个级。原则上，多腔标准具可被用于增加色散调节范围，该标准具中几个标准具板基本上被结合在一起。然而，在实际应用中这些标准具不具备相同的群延迟曲线。这意味着，对于有效的TDC,每一级的温度应当被独立控制。这同样意味着每一级都应当与其它级物理分离，被充分移动以允许(一个或多个)标准具在每级中的温度都被独立控制。如上所述，针对单独一级获得预期的调节结果是很直接的，尽管单级TDC的优点有限。但是由于增加了一些级以获得可以更广泛地应用的TDC，这个问题迅速变得更复杂。在一级或二级TDC中调节参数可能会涉及使用基于经验的方法。然而，在具有三级或更多级的TDC中获得有用的补偿调节需要新的设计方法。图2示出了具有三级21、 22、 23的TDC装置。如图所示，这三级通过顺序连接各级的方式(图中未示出)被光学耦合。三级中的每级都包含标准具24、 25、 26,且每个都设置有独立的温度控制器27、 28、 29。对此处所述的方法，装置中的三级是实际使用的最小值。这些方法的目的是设计具有越来越多的级的TDC装置。希望TDC装置在至少50皮秒(ps)每纳米(nm)，优选至少200ps/nm的范围内是可调的。为了这个目的，使用传统的标准具，级的数目通常会超过5。我们已经设计了使用12、 14、或16级的具有更大的调节范围的标准具。此处最感兴趣的设计方法是针对通常在或接近1.55微米处操作的光透射系统。这意味着用于标准具的材料应当具有1.55微米左右的透射窗口。然而，这些设计方法对其他波长体系也是有用的。对许多系统应用预期的波长范本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于调节多级标准具可调色散装置（ＴＤＣ）的方法，其中ＴＤＣ包括至少三个标准具级，该方法包括下列步骤：将每个标准具级的温度控制在第一温度处，然后将至少一些级的温度改变成第二温度，以便将该装置的色散从第一色散值改变成第二色散值，其中每个温度改变都是单调的。

【技术特征摘要】
US 2007-10-26 11/977,7981、用于调节多级标准具可调色散装置(TDC)的方法，其中TDC包括至少三个标准具级，该方法包括下列步骤将每个标准具级的温度控制在第一温度处，然后将至少一些级的温度改变成第二温度，以便将该装置的色散从第一色散值改变成第二色散值，其中每个温度改变都是单调的。2、 如权利要求1的方法，其中从第一色散值到第二色散值的 改变是单调的。3、 如权利要求1的方法，其中温度改变是通过调节每个标准 具级的不同的加热装置而产生的。4、 如权利要求3的方法，其中，所述标准具级包括FP标准具 和GT标准具的双腔，并且加热装置与GT标准具相邻。5、 如权利要求2的方法，其中TDC具有大于5个的级。6、 如权利要求1的方法，其中在调节的TDC级中的标准具包含硅。7、 如权利要求1的方法，其中当光学信号透射通过TDC时发 生温度改变。8、 如权利要求l的方法，其中TDC被用于补偿透射通过TDC 的信号的色散。9、 用于制造多级标准具可调色散补偿装置(TDC)的方法， 其中TDC包括至少三个标准具级，该方法包括下列步骤通过在一 个或多个自...

【专利技术属性】
技术研发人员：M祖玛，PG威格利，A古鲁萨米，GH李，DL巴特勒，RDP里丁，TK赞利，
申请(专利权)人：阿维尼克斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]