专利名称：一种新型的interleaver器件的制作方法
技术领域：
本新型涉及一种光纤通讯领域的一种波分复用器件，特别涉及一种新型的密集波分复用(Dense Wavelength DivisionMultiplexing，简称DWDM)系统的interleaver器件。
近年来，随着光纤通讯行业的迅猛发展，通信流量，尤其是以因特网为主的数据通信流量出现了爆炸式的指数倍增长，这种急剧增长给网络系统施加了很大的压力，为了缓解这种压力，科学工作者提出了行之有效的波分复用(Wavelength Division Multiplexing，简称WDM)技术。WDM技术的应用、DWDM系统的兴起和掺铒光纤放大器(Erbium Doped Fiber Amplifier，简称EDFA)的商品化，使得长距离的无中继密集光通讯成为可能。目前DWDM系统是光纤通讯的热点技术，DWDM+EDFA是目前最直接、最有效的提高光纤通信容量的方法之一。它与传统的WDM系统不同，DWDM系统间隔更窄，以便充分利用EDFA的带宽。其核心器件ihterleaver是一种全新的密集型波分复用器件。它的产生给DWDM系统注入了新的活力，使得许多传统滤波器技术在DWDM的新应用中重新找到了自己的位置，大大缓解了器件设计制作中的压力，降低了整个系统的成本。
目前，interleaver器件已经发展成为一个系列，主要有以下几种类型1、晶体型的interleaver，2、法布里-伯罗(F-P)腔型的interleaver，3、全光纤马赫-泽德MZ型的interleaver，4、偏振分束片(PBS)+波片型interleaver。这些interleaver的基本原理都是一致的，均利用光的干涉原理，通过控制干涉所产生的周期性的信号波长重复整数倍输出的干涉图样来选择合适的频率组合输出，所输出的谱是类似梳状波形状的等间隔光谱。在这方面颇有成果并有代表性的是Avanex公司的interleaver产品(美国专利号6,169,828)。该种类型的interleaver是采用PBS+波片的方法使得不同波长的光载波分开。在此类interleaver中，一块镀有PBS膜的分束片被用来分束和合束，使得信道奇偶波长分开，同时，该类型器件与偏振不相关；通过控制两个F-P腔到分束片的距离可以产生所需的光程差，获得符合ITU波长的谱线输出，同时可通过1/8波长对谱线进行整形，并提高对比度。但在整合整个器件的过程中，胶合有困难，谱线的对比度相对较小。而Chorum公司的晶体型interleaver(美国专利号6,137,606)，是采用双折射晶体作为介质构成晶体波片，利用双折射现象对光载波进行分开；该种类型的interleaver因其自身结构的特性，完全消除了双折射引起的偏振模色散(Polarization Mode Dispersion，简称PMD)；而其温度补偿性能不是很稳定。目前其主要温度补偿方法是通过粘贴一块与之相匹配的晶体，从而使得光通过该两种类型晶体后，其光程差不随温度的变化而产生改变。但这种匹配晶体很难找到，现在所采用的YVO4+KTP晶体进行温度补偿的interleaver工作性能不很稳定，还有待于进一步的探讨。而F-P腔型的干涉仪因其插损大，输出信号是正弦波形，顶部很难进行展宽，再加上温度和色散补偿有困难，在一定程度上也限制了它的应用。全光纤型的MZ干涉仪虽有很小的插损，但其偏振相关损耗太大，严重影响了信号的对比度，而且成品率非常低，从而使得该种类型的器件不能在DWDM系统中得到很好的应用。
由于interleaver器件的信道间隔非常窄，任何一点变化都会对interleaver器件产生严重的影响。如发射端光源的老化，中心波长的微小偏移，环境温度的变化，材料色散和PMD的影响等等，因此，在设计一个interleaver器件时，必须考虑上述各种因素，对interleaver器件进行顶部展平，信道带宽展宽，温度补偿、色散和PMD补偿等等，使得interleaver器件具有方波频率响应的特性，从而才可在严酷的环境下正常工作，但目前的interleaver器件均不能很好的满足这些条件。
本新型的目的在于设计一种易于加工，且结构简单、-0.5dB带宽宽、顶部无纹波、性能稳定的interleaver器件。
本新型采用如下结构实现上述目的这种interleaver是由反射镜、n块分束片、n-1块时延片、垫片和基板组成，反射镜固定在基板上亦可直接把高反膜镀在基板上，时延片与反射镜之间通过垫片固定分束片，时延片也通过垫片固定在基板上，时延片靠近分束片的一端镀有增透膜，另一面镀有高反膜，分束片靠近时延片的一表面镀有分光膜，另一表面镀有增透膜。
采用如上结构制作的interleaver器件具有体积小、结构简单、紧凑、成本低廉、性能优良的优点，是新一代的DWDM系统的核心器件。
下面结构实施例及附图作具体说明
图1为本新型立体图。
图2为本新型A-A剖视图。
图3为方波图形。
图4为方波图形。
如图1、如图2所示，本实施例为三个MZ干涉仪叠加，它是由一块全反射镜、四块分束片、三块时延片组成，其中时延片材料为熔石英片，其作用是产生延时，其合束片是双光进行耦合。本实施例选取n为4，101为入射端准直器，102、103为出射端准直器，104-107为不同分束比的分束片，108-110为时延片，111为全反镜。光从端口1的入射端准直器101入射到分束片104上分成两束，一束光经108时延片时延，在上表面发生全反射，反射后到达分束片105后，又被分成两束；另一束光经分束片104反射后，再经111反射同样到达分束片105，也被分成两束。当光继续通过分束片106、分束片107后，分别在3、4端口出射，出射端准直器102、103分别接收出射光的干涉光谱。每一端口的光束数量为2N-1束，N为分束片的数目，即24-1。由于时延片108、109和110的厚度不同，使得每一束光所通过的光程也不相同，从而输出光束在2、3端口产生叠加干涉，通过不同厚度的时延片和分束片、光通过空气的长度，分束片的分束比可产生不同的干涉图样。
在DWDM系统中，光源中心波长的微小偏移会对系统中各器件包括检测系统在内产生一定的影响，所以设计的器件必须考虑对光源中心波长的容差范围。对interleaver器件来说，干涉图样的谱线是方波形状是最理想的，通过调整时延片厚度以及分束片分束比即可达到满意的方波图形。interleaver器件的设计力求其输出谱线接近于方波形状。以本新型为例，假若采用三个MZI叠加，每个MZI由两个部分组成，一个是分束片，其矩阵可描述为Ms=-rssr]]>另一个是MZI的两条臂(其中一条臂中有时延片)其矩阵可描述为Md=exp(-iδ(λ))00exp(iδ(λ))]]>
其中，r为反射率，s为透射率。δ(λ)为MZI上下两臂相位差。三个MZI时延比为1∶2∶2。这时在3、4端口出射的光束的光场(Eout3、Eout4)可认为是三个MZI矩阵的连乘积和入射光矩阵的乘积。
光强为Iout3＝|Eout3|2Iout4＝|Eout4|2对光强的表达式进行展开，通过曲线拟合选择第一块、第二块、第三块和第四块分束片的分束比，使光强的表达式与方波的傅里叶展开形式一致。这样就可获得顶部无纹波展平，且对-0.5dB处带宽展宽。图3、图4所示的是3(奇通道)、4(偶通道)两端口的输出谱线。根据如上公式n＝4时，分束片的分束比是分束片104为40.5∶59.5；分束片105为6.7∶93.3；分束片106为6.7∶93.3；分束片107为1.7∶98.3。时延片比为1∶2∶2。
本新型中分束片n及分束比、时延片的厚度均可根据需要计算选择以输出谱线为方波为最佳。
本新型所涉及的interleaver器件，其分束片上表面镀分光膜，下表面镀增透膜；时延片上表面镀高反膜，下表面镀增透膜，分束片104、105、106、107通过垫片11、12固定在基板上，反射镜111直接固定在基板1上(或直接在基板上镀膜)，可通过胶粘合(或光胶)即可，时延片108、109、110分别通过垫片13、14、15、16(图中未示)固定在基板1上。分束片靠近时延片一面为上表面A，时延片靠近分束片一面为下表面B。
权利要求1.一种新型的interleaver器件，其特征在于是由反射镜、n块分束片及n-1块时延片、垫片及基板组成，其中反射镜固定在基板上或直接在基板上镀膜，在反射镜与时延片间设分束片，分束片和时延片分别通过垫片固定在基板上。
2.根据权利要求1所述的一种新型的interleaver器件，其特征在于时延片，上表面镀高反膜，下表面镀增透膜。
3.根据权利要求1或2所述的一种新型的interleaver器件，其特征在于分束片紧邻时延片的一面镀分光膜，另一面镀增透膜。
4.根据权利要求1所述的一种新型的interleaver器件，其特征在于反射镜选取反射率为95％-100％的反射镜。
5.根据权利要求1所述的一种新型的interleaver器件，其特征在于分束片选取n＝4时，其分束比分别为40.5∶59.5；6.7∶93.3；6.7∶93.3和1.7∶98.3。
专利摘要本实用新型一种新型的interleaver器件涉及光纤通讯领域中一种波分复用器件,其中反射镜固定在基板上或直接在基板上镀膜,在反射镜与时延片间设分束片,分束片和时延片分别通过垫片固定在基板上,采用如上结构制作的interleaver器件具有体积小、结构简单、紧凑、成本低廉、性能优良的优点,是新一代的DWDM系统的核心器件。
文档编号H04B10/17GK2490767SQ0124485
公开日2002年5月8日 申请日期2001年7月14日 优先权日2001年7月14日
发明者梁锋, 曾和平, 吴砺, 凌吉武 申请人:福建华科光电有限公司