可调色散补偿器制造技术

一种可调色散补偿器，悬臂梁和桥式柔性铰链位移缩放机构相连接的设置在可调色散补偿器外壳内，悬臂梁调节丝杠贯穿可调色散补偿器外壳的一侧可调节的连接在悬臂梁的自由端，桥式柔性铰链位移缩放机构调节丝杠贯穿可调色散补偿器外壳的一侧可调节的连接在桥式柔性铰链位移缩放机构的位移输入端，光纤啁啾光栅固定于悬臂梁的表面，光纤啁啾光栅尾纤贯穿形成在悬臂梁固定端的过孔以及形成在可调色散补偿器外壳上的通孔从可调色散补偿器外壳侧向出纤。本发明专利技术采用等截面悬臂梁色散调节机构，结合桥式柔性铰链位移缩放机构对色散调节引起的ＣＦＧ工作波长变化进行补偿，桥式柔性铰链位移缩放机构、悬臂梁和外壳相互配合还能对环境温度引起的ＣＦＧ工作波长变化进行补偿。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种补偿器。特别是涉及一种基于啁啾光纤光栅的单/多通道色散/ 色散斜率补偿器，可以对密集波分复用系统中输入的单/多个通道的高速光信号进行动态 色散补偿的可调色散补偿器。
技术介绍
光纤的衰耗及色散是限制光信号在光纤中传输的两大因素。目前，光纤的衰耗通过EDFA及Raman放大器等技术有效地得到了解决。随着光传输速率的提高(lOGb/s或 40Gb/s)及传输距离的延长，光纤色散对光传输的限制却愈来愈引起人们的关注。虽然现在已有多种固定色散补偿方法，但是在高速通信系统中还存在如下问题由于光纤色散斜率原因导致各个信道的色散累积量的不同，在接收机端仍存在着残余色 散；另外由于系统运行环境的变化而引起的色散变化，会在很大程度上降低系统的性能。只 有具有色散动态调节功能的光器件才能解决上面的问题，可调色散补偿器成为高速通信系 统急需研制的器件。对光纤进行色散补偿的一种有效方案是采用啁啾光纤光栅(CFG)。光纤光栅具有特殊波导结构，它是由紫外激光诱发光纤纤芯折射率沿轴向产生周期性改变，CRi的光栅周 期随着轴向位置发生改变，这种现象叫做啁啾，通过改变啁啾量，CRi的色散量也发生变化。 基于CFG的模块具有体积小、损耗低、不易受非线性效应影响、与偏振无关等优点。基于光纤光栅的可调色散补偿器按照调节方式可以分为温度场调节型以及应变调节型两种，分别借助温度梯度或者弯曲应变来改变啁啾量，从而达到色散调节目的。采用温度场调节原理的有美国专利U. S. 2003/0198434 Al (Lachance et al.)和 U. S. Pat. No. 6351385 (Amundsonet al.)，温度梯度引起光栅各部分膨胀不一致，改变了 CFG 上的啁啾分布。前者用两个热电制冷器(TEC)分别控制ere两端的温度，当两端存在温差 时，热量会由高温端流向低温端形成温度梯度。后者在CFG表面镀上一层厚度随位置渐变 的金属薄膜，保证电阻和位置成线性关系，当薄膜两端加上电压时，发热量和CRi轴向位置 也成正比关系，从而形成温度梯度。温度场调节型器件结构较紧凑，易于实现，但也存在一些缺陷，上电后需要预热， 调谐速度很慢，没有色散以及波长的锁存功能，掉电恢复无法自动回到掉电前的状态，这些 缺点都会影响在实际系统中的应用。相对温度场调节，应变调节具有响应速度快，调节范围大特点，目前有电磁 拉伸、悬臂梁弯曲方案。美国专利U. S. Pat. No. 5812711 (Glass etal.)和U. S. Pat. No. 6122421 (Adams etal.)就是基于电磁拉伸方案，色散调节范围比悬臂梁方案要大，但是 器件体积过大，成本高。悬臂梁方案是把CFG固定在等横截面梁的表面，当在自由端施加外力发生弯 曲时，悬臂梁的表面会产生线性变形，从而改变了 CRi周期分布。Garthe等(Gartheet al. "Adjustable dispersion equalizer for 10 and 20Gbit/s over distance up to160km”)采用了这种方案成功地进行了 160km传输实验。值得注意的是这种方案在对色散进行调节同时也改变了 CFG的光谱工作中心波长，而且中心波长也会随外界温度变化而发 生改变，这些都限制了在实际当中的应用。美国专利U. S. 2004/0161197A1 (Pelletieret al.)在 Garthe 方案的基础上，增加 了光栅波长调节以及温度补偿功能，增加了工作中心波长的稳定性，器件的实用性得到提 升。但是实际中进行CRi工作波长精细调整时，光栅长度调整精度必须达到微米级，专利中 采用螺纹机构压缩CFG长度来调节波长，实际上是无法达到的，而且螺纹之间的空行程使 得往复调节会带来较大的累积调节误差。因此这个方案没有实用性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种基于CFG光纤啁啾光栅的能够连续调节 色散和波长的可调色散补偿器。本专利技术所采用的技术方案是一种可调色散补偿器，包括有悬臂梁调节丝杠、光 纤啁啾光栅、悬臂梁和可调色散补偿器外壳，还有桥式柔性铰链位移缩放机构和桥式柔性 铰链位移缩放机构调节丝杠，其中，所述的悬臂梁和桥式柔性铰链位移缩放机构相连接的 设置在可调色散补偿器外壳内，所述的悬臂梁调节丝杠贯穿可调色散补偿器外壳的一侧可 调节的连接在悬臂梁的自由端，所述的桥式柔性铰链位移缩放机构调节丝杠贯穿可调色散 补偿器外壳的一侧可调节的连接在桥式柔性铰链位移缩放机构的位移输入端，所述的光纤 啁啾光栅固定于悬臂梁的表面，光纤啁啾光栅尾纤贯穿形成在悬臂梁固定端的过孔以及形 成在可调色散补偿器外壳上的通孔从可调色散补偿器外壳侧向出纤。所述的光纤啁啾光栅是通过焊接或粘接或机械压紧的方式固定在悬臂梁的表面 上。所述的悬臂梁与桥式柔性铰链位移缩放机构是通过焊接或粘接或机械压紧的方 式相连接。所述的通孔是斜孔，所述的光纤啁啾光栅尾纤从可调色散补偿器外壳侧向以一定 角度出纤。所述的悬臂梁、可调色散补偿器外壳及桥式柔性铰链位移缩放机构相互压紧设置。所述的悬臂梁具有等截面，悬臂梁表面具有线性应变。所述的悬臂梁所用材料的温度膨胀系数需同光纤啁啾光栅的温度膨胀系数相匹 配。所述的悬臂梁和所述的可调色散补偿器外壳由低膨胀系数材料构成，所述的桥式 柔性铰链位移缩放机构由高膨胀系数材料构成。本专利技术的可调色散补偿器，是采用等截面悬臂梁色散调节机构，结合桥式柔性铰 链位移缩放机构对色散调节引起的CFG工作波长变化进行补偿，同时桥式柔性铰链位移缩 放机构、悬臂梁和外壳相互配合还能对环境温度引起的CFG工作波长变化进行补偿。具有 以下特点1、色散、工作波长在掉电情况下可以锁存；2、通过无源封装结构补偿光纤啁啾光栅工作波长随环境温度的漂移；3、光纤啁啾光栅的工作波长能够以pm级精度进行调节，重复性好，精度高；4、色散和工作波长的调谐速度非常快；5、装置的体积紧凑。附图说明图1是桥式柔性铰链位移缩放机构结构示意图；图2是桥式柔性铰链位移缩放机构的等效原理图；图3是位移缩放机构位移输入输出关系图；图4是悬臂梁调节结构示意图；图5是本专利技术的结构示意图；图6是色散调节示意图；图7是本专利技术补偿器的工作波长随环境温度漂移的补偿示意图。其中1 悬臂梁调节丝杠2 光纤啁啾光栅3 悬臂梁4 可调色散补偿器外壳5 桥式柔性铰链位移缩放机构 6 桥式柔性铰链位移缩放机构调节丝杠7 光纤啁啾光栅尾纤 8 通孔9 过孔具体实施例方式下面结合实施例和附图对本专利技术的可调色散补偿器做出详细说明。本专利技术的可调色散补偿器是根据如下原理设计的。当等截面悬臂梁自由端在外界力作用下，表面会发生应变，通过材料力学计算可知，刚性固定在悬臂梁上的光纤啁啾光栅也会产生相应的应变。当外界力不超过材料的弹性限度时，悬臂梁表面上任一点的应变ε 与其到固定端距离χ具有如下的线性关系<formula>formula see original document page 5</formula>其中ζ是梁表面点到梁中性轴距离，L是梁的自由端到固定端的长度，E是材料的杨氏弹性模量，Iy是截面关于1轴的惯性矩。固定在悬臂梁表面的光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可调色散补偿器，包括有：悬臂梁调节丝杠（１）、光纤啁啾光栅（２）、悬臂梁（３）和可调色散补偿器外壳（４），其特征在于，还有桥式柔性铰链位移缩放机构（５）和桥式柔性铰链位移缩放机构调节丝杠（６），其中，所述的悬臂梁（３）和桥式柔性铰链位移缩放机构（５）相连接的设置在可调色散补偿器外壳（４）内，所述的悬臂梁调节丝杠（１）贯穿可调色散补偿器外壳（４）的一侧可调节的连接在悬臂梁（３）的自由端，所述的桥式柔性铰链位移缩放机构调节丝杠（６）贯穿可调色散补偿器外壳（４）的一侧可调节的连接在桥式柔性铰链位移缩放机构（５）的位移输入端，所述的光纤啁啾光栅（２）固定于悬臂梁（３）的表面，光纤啁啾光栅尾纤（７）贯穿形成在悬臂梁（３）固定端的过孔（９）以及形成在可调色散补偿器外壳（４）上的通孔（８）从可调色散补偿器外壳（４）侧向出纤。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林谦，徐来，石川，马卫东，
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：83[中国|武汉]