[发明专利]整体型马赫－策德尔装置

说明书

本发明涉及相对于环境稳定的马赫-策德尔装置(Mach-Zhnder device)以及制造该装置的方法。

对于窄频带波长分隔多路(WDM)耦合器和滤波器的需求逐渐增加。在1550nm的工作窗口中需用这种装置来调节铒光纤放大器的增益光谱。在主干线及光纤-用户结构中亦广泛采用这些装置。

人们对于波长可调元件和固定波长元件均有需求。例如，在全光学网络中，为了检测所需的输入信号可在接收端对装置进行调节。在第二种方法中，使用可调激光器来发送多个信号，并使用一带有固定滤波器的接收机来检测所需信号。传输系统亦可采用固定激光器和滤波器，这种滤波器的波长分隔能力需在几十个毫微米至小到一个毫微米的数量级上。而且，这些元件需相对于环境稳定且十分可靠。

马赫-策德尔滤波器以其窄频带波长性能而著称。人们建议通过连接两个有不同光纤长度的凋落型耦合器来制造通带窄至1nm的滤波器。参见1990年1月22日至26日光纤通信会议小型会议，论文集第256页(C.A.Brackett的论文“密集型WDM技术”的一部分)。由于连接的光纤需经受外部的不稳定条件例如温度变化及随机的弯曲力，使用这种方法难以实现再现性及相对于环境的稳定性。

因此，本发明的一个目的在于提供一种相对于环境稳定的马赫-策德尔装置。本发明之另一目的在于提供一种马赫-策德尔装置，该装置温度梯度不敏感且能承受将导致因疏忽造成的弯曲的力。本发明之再一目的在于提供一种制造改进型马赫-策德尔装置的方法。

简单地说，本发明涉及一种马赫-策德尔装置，所述装置包括一基质玻璃的拉伸体，不同的第一和第二光纤穿过所述拉伸体而延伸。所述拉伸体包括一相移段，在该段中的光纤具有不同的传播常数。由此使光信号在相移段中以不同的速度通过光纤。拉伸体还包括位于相移段之相反两端的两个分隔开的耦合段。在耦合段中拉伸体直径及光纤直径均小于相移段中的拉伸体直径及光纤直径。

本发明还涉及一制造整体型马赫-策德尔装置的方法。将多根光纤插入一随后将被抽真空之玻璃管的孔腔中。对管子进行加热使其第一段收缩裹紧于光纤上。拉伸该第一收缩裹紧段的中段以形成一第一耦合段。加热管子的第二段从而使第二管段收缩裹紧于光纤上。拉伸第二收缩裹紧段以形成一在空间上与第一耦合段分隔开的第二耦合段。

可用两种不同的技术对管子进行收缩裹紧及拉伸加工。可在拉伸第一和第二段之前先对所述两段及位于该两段之间管子的整个部分进行收缩裹紧处理。例如，可对第一管段进行加热从而将管子收缩裹紧于光纤之上，且沿着管子移动加热源直至其到达第二管段，随后对管子的第一和第二部分依次地进行拉伸。在这一实施例中，光纤被嵌在位于两收缩裹紧段之间的那部分管子的基质玻璃中。

另一种方法是，可在收缩裹紧和拉伸第二管段之前收缩裹紧并拉伸第一管段。在这一实施例中，管子在上述两段之间形成一空腔。光纤延伸穿过该空腔且在两个耦合段之间的区域上与基质玻璃接触得最少。

图1是整体型外包层马赫-策德尔装置的横截面图。

图2是沿着图1中的2-2线看得的局部横截面图。

图3是用来将一毛细管收缩裹紧于光纤上并拉伸该管以形成一耦合段之装置的示意图。

图4是采用一种具有抗反射终端之光纤的实施例的局部横截面图。

图5是一马赫-策德尔装置的示意图。

图6是带有一2厘米长的相移段的单级马赫-策德尔滤波器的计算得的输出功率对波长的曲线图。

图7是两个相连接的马赫-策德尔装置的示意图。

图8是图7之马赫-策德尔装置之计算得的输出功率对波长的曲线图。

图9是又一实施例的横截面图。

图10是沿图9中10-10线看得的局部横截面图。

图11是示出了可调型马赫-策德尔装置的示意图。

图12是作为一特例的单级马赫-策德尔滤波器之测量得的输出功率对波长的曲线图。

附图并不打算表示出其中所示元件的尺寸或相对的比例。