[发明专利]多次反射型复用器和去复用器

说明书

                          技术领域

本发明涉及根据光波长利用光程长度的变化为光信号选择路由的复用器和去复用器。

                          背景技术

一般地说，同样的器件可用来进行复用和去复用两种用途。不同之处仅在于光沿相反方向经过器件后所得的结果。复用器使波长不同的(也称为信道)沿多个光路传播的信号进入单个光路。去复用器将波长不同的信号从单个光路分至多个各自的光路中。

在这些器件中用各种技术来区分波长不同的信号。一种这样的技术是改变单个光路与多个光路之间的中间光路的光程长度，以便按角度分离波长不同的信号。沿横向相继布置长度不等的波导，以便垂直于信号传播方向相对改变波长不同之信号的相位。一般来说，光程长度的差是中心波长信号的波长的整数倍，而中心波长信号的波前不受传播距离不同的影响；但是，其余的波长信号作为其波长的函数逐渐倾斜。例如，与中心波长相差最大的波长的波前也是最倾斜的。

沿去复用方向，波长不同的信号作为平行波前入射长度不同的中间光路，而后作为相对倾斜的波前出射中间光路。对于复用操作，入射和出射的情况是相反的。用聚焦过程将波前之间的角度分离转换成与多光路横向阵列一致的线性分离。

每个入射器件的波长不同的信号都呈现出一种模场，该模块由在垂直于传播方向的平面内的辐射图形确定。通常情况下，图形呈高斯型分布。中间光路各自传送每一信号模场的不同部分；但总的来说，中间光路保持原先的模场中的能量的总体分布(即，中间光路中的峰值强度遵循与原先的模场中能量分布匹配的图形)。

但是，这种分布并不适于使倾斜的波前与横向布置的多个光路有效耦合。实际上，具有倾斜波前的波长不同的信号还向传播方向倾斜，并且它们聚焦在与非倾斜波前的焦点位置存在相应偏移的位置处。结果，随着波前倾斜量的增大，传输效率趋于下降。也就是说，中心波长的信号耦合最有效；而其它波长的信号，尤其是离开中心波长信号最远的那些波长的信号会有较大的损耗。

                          发明内容

本发明在其一个或多个不同的实施例中，通过独立控制不同波长信号各自模场分布的能量分布，提高了复用器和去复用器的耦合效率。仍用光程差对波长不同的信号进行角度区分，但是穿过不同长度光路的能量分布不与信号的模场分布匹配。

本发明不将模场分成不同部分并传播不同部分，而是将长度不同的光路布置成能够聚集整个模场的连续部分的能量。换句话说，本发明中每个长度不同的光路包含在每个波长不同信号的模场中对不同位置采样而获得的能量。

本发明新型复用和去复用设备的一个实施例最好是这样的类型，即用一个具有多个不同长度中间光路的光程差发生器使传播多个不同波长信号的单光路与分开传播不同波长信号的多光路耦合。但是，与传统的光程差发生器不同，本发明光程差发生器内的复合分束器：

(a)从每个不同波长信号模场中的多个位置沿不同长度的中间光路中的一条光路转移一部分能量，

(b)从每个不同波长信号模场中的多个位置沿不同长度的中间光路中的另一条光路转移剩余能量中的一部分，并且

(c)继续从每个不同波长信号模场中的多个位置沿不同长度的中间光路中的其它光路转移剩余能量的相继部分，直至基本上沿其它不同长度的中间光路连续转移了每个不同波长信号的所有能量。

布置不同长度的中间光路，用以对不同波长信号角分离。可以采用分开的聚焦镜片把经角分离的波长信号耦合至多条光路。

用于控制每条中间光路中能量的是从每个不同波长信号模场中的多个位置而不是从模场中单个位置转移到中间光路中的能量。这种对中间光路间的能量分布的新颖控制可在不同波长信号间提供更均匀的耦合效率。

包括复合分束器的光程差发生器可以制成一反射叠层，它具有多个重叠的部分反射面，用于耦合单光路和多光路。每个部分反射面这样取向用于以非零的反射角反射每个不同波长信号的一部分能量，并且每个反射面这样相对定位用于在单光路和多光路之间垂直于传播方向改变其间的光程长度。

例如，第一部分反射面沿第一不同长度中间光路反射每个不同波长信号的一部分能量，并将每个不同波长信号的能量剩余部分透射到第二部分反射面。第二部分反射面沿第不同长度中间光路反射每个不同波长信号的一部分剩余能量，并将每个不同波长信号的再次剩余的能量部分透射到第三和随后的部分反射面，直至将每个不同波长信号的所有能量分配至附加的中间光路中。