[发明专利]光耦合器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光谱选择型式的光耦合器，其中，光线横向地耦合到光波导管以及从该光波导管耦合，该光波导管例如是光纤。

背景技术

光谱选择的光耦合器也称作信道分接或插入滤波器，用于从宽带光信号中提取单波段信道，或者用于将单波段信道插入宽带光信号中。通常，光谱选择的光耦合器用在波分复用(WDM)光通信系统，以用于插入和分接单波段信道。

信道分接滤波器以前作为双波导管耦合器使用。在1992年1月的Journalof Lightwave Technology，vol.10，no.1，中的文章“Narrow-Band OpticalChannel-Dropping Filter”叙述了一种光信道分接滤波器，该滤波器包括第一和第二波导管，第一波导管含有λ/4移位的分布式反馈(DFB)谐振器。通过两波导管之间的倏逝耦合将在第二波导管中传播的光线耦合到第一波导管上。只有一个波长的光线在第一波导管中是谐振的，并因而只有该波长的光线有效地耦合到第一波导管上。通过使得λ/4移位的DFB谐振器为不对称的(即，光栅比λ/4移位的一侧上的长)，光线可以在DFB谐振器之外耦合。

然而，现有技术中的信道分接滤波器具有一些重要的缺陷和限制。滤波器难以制造，这是由于波导管要求非常精确地放置，以便获得可靠的倏逝耦合。而且，现有技术的滤波器难以控制和调谐。一旦设备已经装配，则耦合强度和耦合波长就在很大长度上固定。而且，各个滤波器需要具有一定的尺寸，以便获得所需的识别力。特别地，在要单独地分接若干信道时(例如，在构造多路信号分解器时)，该设备需要相当大的尺寸。而且，现有技术的滤波器所具有的问题在于，其难以在纤维构造中实施，这是由于波导管间的倏逝耦合需要非常准确。任一个波导管的任何微扰能够在性能上造成大的不可控变化。

WO02/06878披露了一种光谱选择耦合器，与早期的耦合器相比，其具有新的几何形状和新的作用原理。其提出了通过炫耀的光学布拉格光栅形式的偏转器将光线从光纤横向地向外耦合。光线从光纤横向地耦合到Fabry-Perot型式的外部谐振器。在外部谐振器中谐振的光波长更加强烈地耦合到光纤或者从光纤耦合。通过改变外部谐振器的性能，如反射面间的距离，可以调谐要耦合的波长。

尽管WO02/06878中披露的技术提供了对早期技术的一些重要改进，但仍存在一些问题。该技术具有固有的几何形状问题，该问题在于外部谐振器的反射镜之间的间隔必须是20μm或更低，以便容许方便地调谐。间隔越大，所给的自由光谱区(FSR)越短，因此在谐振波长之间的间隔越小。将可以理解，FSR具有一个下限，在该下限以下，将难以将波长信道分离。利用上述的技术，在完成从一个光纤到另一个光纤的耦合时，将难以将两个光纤设置于系统的外部谐振器内，这就需要充分大的FSR(即，两个谐振器反射镜之间的足够小的间隔)。这不仅是由于谐振器的反射面之间的有限空间，而且还由于两光纤必须相对于谐振器的两反射面准确地置于该谐振器的内部。而且，由于外部谐振器的谐振模式在空间上与各个光纤中的偏转器重叠，在外部谐振器中的光线和仍旧封闭在光纤芯部的光线之间产生交互作用。这些交互作用可能会扰乱封闭的光线，该封闭的光线在光纤的芯部内传播。

发明内容

因此，本发明的一般目的是提供一种上述技术的改进。特别地，本发明的目的是致力于光线横向耦合到波导管和从该波导管横向耦合的几何形状问题，以及外部谐振器中的光线和波导管中的光线之间的残余交互作用问题。

用于叙述光线耦合到光波导管和从光波导管(诸如用在这里的光纤)耦合的术语“横向”意味着光线相对于纤维轴沿着非轴向方向耦合，通常通过光纤覆层。为了完成光线的横向耦合，通常在光波导管中需要几种偏转器，以用于将光线的传播方向改变为横向(即非轴向)传播方向。

通过如附属权利要求所限定的光耦合器来获得这种改进。

本发明基于这种认识，即，如果从光纤向外耦合的光线从光纤的偏转部分被引导离开，出射耦合的光线的管理和操纵将变得容易。换句话说，在向外耦合的光线输送或引导离开光纤的偏转部分时，将向外耦合的光线和残留在光纤中的光线之间的交互作用消除或者至少充分地降低。因此，易于对出射耦合的光线进行更加通用的操纵，而残留在光纤芯部内的光线实质上未受扰动。