专利名称：可变光延迟线路和使用该可变光延迟线路的方法
技术领域：
本发明涉及可变光延迟线路和使用该可变光延迟线路的方法。
通过安装在发动机上的反光镜来改变光束路径的可变机械延迟线路已经被公开，其用于极化补偿。
这种方法既迟钝又昂贵，并且延迟中剧烈的变化制约着高阶的极化补偿。
而且，已公开级联的双折射装置和极化控制器(PCs)，用于极化补偿。EP 0909 045公开一种可变延迟线路，其也能以完整的形式被构造。该可变延迟线路包括非对称的Mach-Zehnder干涉仪和调整干涉仪支架之间延迟时间的移相器。不同的单个延迟由移相器的单个控制器调整。
这样的级联有许多的参数和自由度等级，会使调节变得困难和昂贵。此外，它们使得功率降低很多。
所述目的由一种可变光延迟线路实现，其包括至少第一输入和至少第一输出，具有第一移相元件的第一移相器级，连接到第一移相器级和有第二移相元件的第一延迟级，连接到第一延迟级和有第三移相元件的第二移相器级，其中第一移相器级，第一延迟级和第二移相器级每个都被构造成带有分光器，第一和第二支架的Mach-Zehnder干涉仪的结构，其特征在于，移相元件分别通过第二支架上的相位控制器分别被调节，其结果是第一支架中的光能量与第一和第二支架中的光能量之和的比值每个分别等于给定值R1，R2和R3，对于第一相位控制器的R1被设定在0到1之间，对于第二相位控制器的R2被设定大约为0.5，对于第三相位控制器的R3被设定大约为0.99。
根据本发明的可变光延迟线路使得连续地可变的延迟成为可能。信号在移相器元件延迟的调整期间不会被破坏，这对许多应用有利。任何制造的不准确也可以被相位控制器的光电反馈驱动补偿。相位控制器的反馈也可设计为低电压，这可以节省能耗。
一种使用可变光延迟线路的方法，包括A)设定第一移相元件的给定值R1，使得信号延迟介于0和tau1之间；B)其他的移相元件以固定值R2，R3操作。
此外，本发明还可应用于光接收机，极化离散补偿器，光多路复用器和光路由器。
第一Mach-Zehnder干涉仪10有两个光输入16(IN1)和18(IN2)与两个光输出20和22。
延迟级12有两个光输入24，26和两个光输出28，30，光输入24，26被连接到第一Mach-Zehnder干涉仪10的光输出20，22。
第二Mach-Zehnder干涉仪14有两个光输入32，34和两个光输出36(OUT1)，38(OUT2)，光输入32，34被连接到第一延迟级的光输出28，30。
第一Mach-Zehnder干涉仪10有两个分光器40，42和位于后者之间的第一移相元件41(ΔPHI1)，第一延迟级12有具有固定延迟taul的第一延迟元件43和第二移相元件44(ΔPHI2)，第二Mach-Zehnder干涉仪14有两个分光器45，47和位于后者之间的第三移相元件46(ΔPHI3)。Mach-Zehnder干涉仪中的分光器40，42，45和47的分光率通常为50％比50％。
第一Mach-Zehnder干涉仪10，第一延迟级12和第二Mach-Zehnder干涉仪14各自分别具有相位控制器50，52和54。
相位控制器50有两个光输入55，56，分别具有光电二极管57，58。比较元件60在输入端上一边被连接到光电二极管57，58，另一边被连接到线路62，通过线路62被提供给定值R1。比较元件60的输出63被连接到通过输出65输出控制变量的积分器64(Int.)。相位控制器运用光电原理。
相位控制器52和54被相似地构造，相应的参数符号是单引号或双引号，例如分别是65’或65”。
分光器42在输出20处有上端分接头70，在输出22处有下端分接头72。上端分接头70的输出被连接到相位控制器50的输入55，下端分接头72的输出被连接到相位控制器50的输入56，相位控制器50的输出65通过线路66被连接到第一移相元件41。输入55作用于光电二极管57，输入56作用于光电二极管58。
分别位于移相元件44和46下游的分光器45和47的输出同样地每个分别有上端分接头74和78与下端分接头76和80，其分别被连接到相位控制器52和54的输入，相位控制器52，54在输出端分别通过线路66’和66”分别被连接到移相元件44，46。
给定值R2通过线路62’输送给相位控制器52，给定值R3通过线路62”输给相位控制器54。
运行模式1带有被延迟的光信号的线路被连接到可变光延迟线路100的输入16(IN1)，输出的信号从输出36(OUT1)取走。
第一，第二和第三移相元件(41，44，46)是这样驱动的，可变光延迟线路(100)显示预定的延迟tau。为此，移相元件41，44和46分别通过相位控制器50，52和54影响或调节，方法是上端分接头70，74或78的相对光能量P_rel_up＝P_up/(P_up+P_down)，即上端分接头70，74或78的各个能量P_up与上端分接头70，74或78和下端分接头72，76或80的能量之和P_up+P_down的比值，在每种情况下分别等于给定值R1，R2或R3。
给定值R1，R2或R3在每种情况下可被设定为0到1之间的值。
在第一相位控制器50的情况下，给定值R1被设定为0到1之间。第二相位控制器52的给定值R2被恒定设定为R2＝0.5，第三相位控制器54的给定值R3被恒定设定为R3＝0.99。
延迟元件43仅作用于经过输入26和输出30之间的信号。因此在输入16(IN1)处提供的信号的哪一部分被延迟时间tau1因而可以通过给定值R1被设定，信号在输出36(OUT1)处具有作为给定值R1的函数连续地位于0和tau1之间的可变延迟tau。
Mach-Zehnder干涉仪10，14可大概地描述为移相器级，并且整个可变光延迟线路100的一部分形成Mach-Zehnder结构。
依据本发明的使用相位控制器50，52和54的光延迟线路100本身就是稳定光装置，因而生产和运行中的公差能被很好地补偿。可变光延迟线路100也可以是集成设计的。
在该被连接中，由于相位控制器50，52和54只需处理由上端分接头70，74和78与下端分接头72，76和80提供的信号的平均能量，所以可设计用于低电平。这样可以减少能耗。
同样便利的是，延迟时间tau可通过影响给定值R1(单钮调节)的单个激励器被调节。
另一优点是，信号在通过给定值R1调节的过程中不会被干扰或破坏，其结果是实现连续和无级的调节。这是很大的优点，特别是在具有高转换速率的多路复用器和路由器的情况中。
图2显示在极化补偿器110中的可变光延迟线路100的使用，其用于补偿高转换速率下玻璃纤维中以干扰因素出现的极化离散。
玻璃纤维101被连接到极化控制器102(PC)。第一极化分光器104(PBS)在输入端通过线路103被连接到极化控制器102。
极化分光器104通过线路105被直接连接到作为集光器(PBC)的极化分光器108，通过线路106被连接到依据本发明所的可变光延迟线路100。可变光延迟线路100的输出通过线路107被连接到极化分光器108。
极化补偿信号通过光线路109发射。
运行模式2光纤中的光信号沿两个主极化轴具有极化方向，沿一个主轴的极化方向的光信号的传播速度大于沿另一个主轴的极化方向的光信号的传播速度。这样就扩展光信号。扩展由相互具有不同极化方向的两个信号的时间偏移造成，并用微分群延迟(DGD)来测量。微分群延迟通常用μS表示，或对于高转换速率用ps。极化控制器102设定通过线路101提供的光信号的极化，其方法是沿两个主极化轴的极化方向在极化分光器104中被分离，即沿具有较慢传播速度的第一主极化轴的极化方向通过上端线路105被直接提供给极化分光器108，而沿具有较快传播速度的第二主极化轴的极化方向是通过可变光延迟线路100被传递。给定值R1现在可通过线路62设定，方法是经过线路105，106的两个分量信号被校正为DSG＝0ps。
被校正的分量信号在极化分光器108中再次被合并，并通过线路109向前传送。
将多个极化补偿器110前后被连接起来使得高阶极化补偿成为可能。
这样的极化补偿器110也可是完全集成的结构。
减少参数数量和避免相位延迟变化，迅速和有效地进行极化补偿，特别是对于高阶极化补偿。
可变光延迟线路也优选地使用于光接收机，光多路复用器和光路由器。在这些情况中，不破坏信号的连续设置特别便利。
图3显示同光延迟线路100一样的可变光延迟线路120，其有第一Mach-Zehnder干涉仪10’(MZI1)，延迟级12’(DEL1)和第二Mach-Zehnder干涉仪14’(MZI2)。
此外，在第二Mach-Zehnder干涉仪14’之后的是第二延迟级12”(DEL1’)和第三Mach-Zehnder干涉仪14”(MZI2’)。
相位控制器50’，52’，54’，52”，54”在各种情况下被分配给相关的移相器。
运行模式3在这个典型的实施方式中，延迟级12’和12”都有固定的延迟tau1。由于延迟级的延迟tau1不应超过信号的光带宽的三分之一，通过级联可获得更大的最大总延迟。包括第二延迟级12”和第三移相器级14”的附加装置实现这样的结果，装置120的整个延迟tau可选择在0到2*tau1之间。因而得到最大总延迟的两倍。
通过增加更多的每个都具有固定延迟的延迟级和移相器级的装置产生相位调节后，可进一步增加最大总延迟tau。最大总延迟tau由所有固定延迟时间的和给出，并可通过单个激励器设定。
权利要求
1.一种可变光延迟线路(100)，包括至少第一输入(16)和至少第一输出(36)，具有第一移相元件(41)的第一移相器级(10)，连接到第一移相器级(10)和有第二移相元件(44)的第一延迟级(12)，连接到第一延迟级(12)和有第三移相元件(46)的第二移相器级(14)，其中第一移相器级(10)，第一延迟级(12)和第二移相器级(14)每个都被构造成带有分光器，第一和第二支架的Mach-Zehnder干涉仪的结构，其特征在于，移相元件(41，44和46)分别通过第二支架上的相位控制器(50，52和54)分别被调节，其结果是第一支架中的光能量与第一和第二支架中的光能量之和的比值每个分别等于给定值R1，R2和R3，对于第一相位控制器(50)的R1被设定在0到1之间，对于第二相位控制器(52)的R2被设定大约为0.5，对于第三相位控制器(54)的R3被设定大约为0.99。
2.根据权利要求1所述的可变光延迟线路(100)，其中相位控制器(50，52，54)进行光电操作。
3.根据前面权利要求任一项所述的可变光延迟线路(100)，其中第一光延迟级(12)有固定的延迟。
4.根据前面权利要求任一项所述的可变光延迟线路(100)，其中第二移相器级(14’)后面跟有包括第二延迟级(12”)和第三移相器级(14”)的至少另一装置。
5.一种使用根据前面权利要求任一项所述的可变光延迟线路(100)的方法A)设定第一移相元件的给定值R1，使得信号延迟介于0和tau1之间；B)其他的移相元件以固定值R2，R3操作。
6.一种光接收机，其使用根据权利要求1到4任一项所述的光可变延迟线路，用于信号延迟。
7.一种极化离散补偿器，其使用根据权利要求1到4任一项所述的光可变延迟线路，用于信号延迟。
8.一种光多路复用器，其使用根据权利要求1到4任一项所述的光可变延迟线路，用于信号延迟。
9.一种光路由器，其使用根据权利要求1到4任一项所述的光可变延迟线路，用于信号延迟。
全文摘要
本发明涉及有第一输入(16)和第一输出(36)的可变光延迟线路，包括有第一移相元件(41)的第一移相器级(10)，连接到第一移相器级(10)并有第二移相元件(44)的第一延迟级(12)，连接到第一延迟级(12)和并有第三移相元件(46)的第二移相器级(14)，其中第一移相器级(10)，第一延迟级(12)和第二移相器级(14)形成Mach－Zehnder结构，其中第一，第二和第三移相元件(41，44，46)被这样驱动，即可变光延迟线路(100)产生预定的延迟。
文档编号H04B10/2569GK1432831SQ02159548
公开日2003年7月30日 申请日期2002年12月27日 优先权日2002年1月8日
发明者布洛·亨宁 申请人:阿尔卡特公司