[发明专利]配有精密光学组件的多路复用装置

说明书

本发明针对一种光学多路复用装置，这种装置在空间把准直地多波长光从光纤波导分散为各条信道，即波段或子波段，可把每条信道导至各根光纤波导输出线、光检测器等，和/或对某个共用光纤波导或其它目的地多路复用各个波长子波段。在某些较佳实施例中，本发明经改进的多路复用装置特别适合于光纤通信系统的稠密信道波分复用系统。

尽管光缆在数据传输与其它通信应用方向正在扩大应用，但是新装光缆较高的成本却是扩大负荷量的一个障碍。波分复用(WDM)则允许在一个共用光纤波导中传送多个不同的波长。近来年，光纤传输媒体较佳的波段包括那些集中在1.3微米和1.55微米(下面把微米写成“μm”)的波段。根据应用场合，利用约10～40nm的有用带宽，后者尤佳，原因在于其最小的吸收和掺铒光纤放大器的商品化。波分复用可把该带宽划分成多条信道。通过称为稠密信道波分复用(DWDM)的技术，把带宽划分为多条考虑周到的信道，例如4条、8条、16条甚至多达32条信道，是利用现有光纤传输线大大增加通信能力的低成本的方法。这样，波分复用可应用于提供话音与数据传输的光纤通信系统以及电视点播和其它现有的或计划的多媒体、交互业务。然而，多路复用不同的考虑周到的载波波长要求若干种技术与装置。即，必须先把各个光信号组合到共用光纤线路或其它光波导上，然后在相对端或沿光缆的另一点处再被分离成各个信号或信道。因此，对于光纤通信领域和其它应用光学仪器的领域来说，从某个广谱源有效地组合然后再分离各个波长(或子波段)的能力已越益显得重要了。

众所周知，光学多路复用器已应用于光谱分析设备和在波分复用光纤通信系统中对光信号进行组合或分离。为此目的已应用了已知装置，例如，衍射光栅、棱镜和各类固定或可调的滤光器。光栅与棱镜一般要求复杂而庞大的对准系统，且已发现，在改变环境条件的情况下，其效率与稳定性很差。诸如干涉涂层等固定波长滤光器可以做得稳定得多。在这方面，可以用商业上已知的等离子体淀积技术，诸如离子辅助电子束蒸发、离子束溅射、反应磁控管溅射制出氧化铌与二氧化硅之类金属氧化物材料的经重大改进的干涉涂层，像Scobey等人的美国专利第4,851,095号和Scobey的美国专利第5,525,741号中揭示的那样。此类涂覆方法可制得由堆叠的电介质光学涂层形成的干涉腔滤光器，而这些光学涂层十分稠密和稳定，具有低的膜散射和低的吸收，且对温度变化与环境湿度不敏感。附图1示出这种先进的淀积法制作的稳定的三腔倾斜滤光器(例如，从法线倾斜约8°)的理论光谱特性。图1的光谱分布曲线表示通过一倾斜滤光元件传输而得出的信号的偏振分裂。偏振分裂能导致有偏振依赖性的损耗(PDL)，即P偏振和S偏振分量的差分信号损耗或信号的状态。应当理解，较大的倾角将导致较大的偏振分裂，因而会导致相应更大的PDL。然而，如图1所示，高性能的多腔滤光器(例如，3～5腔的Fabry-Perot型干涉滤光器，其膜叠层是用接近均一密度的淀积膜形成的)可得出带内平坦的传输区。这就降低了有偏振依赖性的损耗，因两种偏振状态在带内相重迭。高性能滤光器是指可提供这样一种平坦的带内传输区和相当低的插入损耗(例如，小于1dB，较佳地小于1/2dB)的一种滤光器。在用于电信工业的光学多路复用装置中，最好在光信号通路中有尽可能小的有偏振依赖性的损耗。图1所示的滤光器特性能符合严格的电信系统技术规范。