[发明专利]单封装双光学功能装置

说明书

相关申请

该申请基于并且要求在2011年04月23日提交的美国临时申请No.61/478,501的优先权。

技术领域

本发明大体上涉及光学通信的领域，并且特别地涉及从被耦合到四光纤准直器的单个装置的核心构件提供诸如梳状滤波器或者标准具的两个光学器件的功能的设备。

背景技术

在光学通信中，一根光纤能够承载很多通信信道，其中每一个信道均具有它自身的载波频率。具有不同频率的光通过在本技术领域中被称为复用器(“mux”)的装置而被融合到光纤中，并且在以后通过被称为解复用器(“de-mux”)的装置而被分离到不同的端口中。复用器和解复用器装置通常利用诸如薄膜滤波器(TFF)、阵列波导光栅(AWG)、和光学梳状滤波器技术。

在密集波分复用(DWDM)光学通信中，激光(信道)的各种频率(1/λ)被用作载波信号，并且被耦合到用作波导的同一光学光纤中。数据信号在载波信号之上迭加，并且被在波导中输送。因为总可用波长范围受到限制(大约几十纳米)，所以随着信道间隔降低，更多的信道能够适配于同一光学光纤中，并且更高的通信容量得以实现。因此，以不断地减小的信道间隔来进行操作的能力是在本技术领域中的一个重要目的。

然而，信道间隔受到复用器和解复用器在没有信号重叠的情况下对信道进行组合和分离的能力的限制。当前地，用于信道间隔的标准是100GHz(0.8nm)，并且为了实现小于100GHz的信道间隔，制造成本急剧地增加。

当信道的总数小于大约20时，因为其宽的带宽、其良好的热稳定性和可以将信道添加到系统的便利性，基于薄膜滤波的技术是优选的。当信道的数目变得高很多(例如，大于大约40)时，在本技术领域中优选的是，使用在整个信道上提供更加均匀的损失并且呈现比薄膜技术更小的色散的光学器件。例如，基于阵列波导光栅(AWG)和衍射光栅的装置提供这些优点。然而，这种装置趋向于产生比薄膜技术更窄的带宽，这严重地限制了它们的应用。进而，已经通过光学梳状滤波器的使用实现了用于增加具有在整个信道上均匀的插入损耗和最小色散的复用和解复用装置的带宽的一种成本有效的方法。

利用梳状滤波器，使用较低分辨率滤波器复用/解复用带有小于滤波器的频率分辨率的信道间隔的信道是可能的。例如，为了解复用带有50GHz的信道间隔的八十个信道，梳状滤波器首先将光分离成到奇数流和偶数流中。奇数流包含奇数个信道，并且偶数流包含偶数个信道。由此，在每一个流中的信道间隔变成100GHz。因此，能够使用100GHz滤波器来分离在每一个流中的信道。否则，将必须使用比100-GHz滤波器更加昂贵的50GHz滤波器来解复用所有的80个信道的光信号。

传统的自由空间解复用梳状滤波器是3端口装置。如以Michelson干涉仪配置而在图1中概略示出地，光学解复用梳状滤波器10包括被与反射镜14和标准具结构16组合的50/50分束器12。单个入射光束I在公共(输入)端口18上入射，并且两个输出光束R、T从分别的输出端口20、22出射。入射光束I的一个部分首先被在分束器的点24处反射，并且然后被反射镜14反射，并且在点26处返回分束器，在此处其以50/50能量分裂而被再次反射和透射。返回点26的光束具有作为其光学频率的线性函数的相位。入射光束I的其它部分在分束器的点24处被透射，并且被相位光学器件16相移；然后它在点26处返回分束器，在此处，其自身也被以50/50能量分裂而反射和透射。返回点26的这个光束具有作为其光学频率的非线性函数的相位。在由反射镜14产生的线性相位和由相位光学器件16产生的非线性相位之间的相差确定在输出端口20(反射光束R)和22(透射光束T)中的每一个之处哪些光学频率(波长)处于通带中和那些光学频率(波长)处于抑止带中。标准具16通常包括调谐器并且优选地由Gires-Tournois标准具组成。

由于它们的紧凑性和可靠性，在DWDM中，诸如在固定波长滤波器、光学开关和梳状滤波器中广泛地使用了双光纤准直器。在双光纤准直器中，两根裸光纤在毛细管内侧被彼此相邻地放置。因此，对于标准的SMF-28光纤，在两根光纤之间的中心间距离为标称地125um。两根光纤共享一个准直透镜并且光纤的顶端靠近准直透镜的焦平面定位。结果，来自两根光纤的准直束以由中心到中心间距离和准直透镜的焦距确定的小角度展现。例如，在带有6.5-mm焦距的双光纤准直器中，在两个准直束之间的角度是大约1.1度。