專利名稱：波長色散補償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在光通信中使用的色散補償裝置。
背景技術(shù)：
當采用光纖進行光信號脈沖傳輸時，通過光纖的傳輸速度根據(jù)光波長而不同。因此，隨著傳輸距離的增加，信號脈沖波形變得平坦。這種現(xiàn)象被稱作波長色散。當產(chǎn)生波長色散時，接收電平顯著降低。例如，當采用單模光纖(SMF)時，在光脈沖通信中常用的1.55微米(μm)的波長附近產(chǎn)生了-15至-16ps/nm·km的波長色散。在波長色散補償(被稱作色散補償)中，相反地添加與在采用光纖時產(chǎn)生的波長色散量相同的波長色散。
目前，色散補償光纖(DCF)是用來執(zhí)行色散補償?shù)淖畛Ｓ玫墓饫w。DCF被設(shè)計為產(chǎn)生與光纖材料的材料色散相反的色散(結(jié)構(gòu)色散)。通過特殊折射率分布來產(chǎn)生相反色散。總的來說，DCF產(chǎn)生與普通SMF中產(chǎn)生的色散相反的色散(為相同長度的SMF中產(chǎn)生的量的約5至10倍的色散補償)。DCF在中繼站處與SMF相連接，并且總色散為零(被抵消)。
近年來，響應(yīng)于不斷增長的通信需求，對于采用波分復(fù)用(WDM)的大容量傳輸，要求容量的進一步增大。除了波長復(fù)用之間的間隔的減小以外，還要求通信速度的提高(例如，40Gb/s)。因此，當中繼距離相同時，波長色散容差減小。還需要對在利用SMF產(chǎn)生波長色散時產(chǎn)生的溫度波動進行補償。溫度波動通常不是問題。除了常規(guī)的固定型DCF以外，還需要實現(xiàn)可改變補償量的波長色散補償器。
具體地，已知采用標準具的波分型光色散補償器(例如，日本專利特開公報No.2002-267834和No.2003-195192)。公開了一種采用反射標準具的可調(diào)光色散補償器作為反射型波長色散補償器(例如，日本專利特開公報No.2004-191521)。
圖7A是常規(guī)的可調(diào)光色散補償器的示意圖?？烧{(diào)光色散補償器1000包括標準具1010和反射鏡1020。標準具1010是Gires-Tournois(GT)標準具。在標準具1010的一側(cè)上形成有反射膜1011。反射膜1011具有沿特定方向連續(xù)不同的反射率。在標準具1010的另一側(cè)上形成有反射膜1012。反射膜1012具有大致100％的反射率。反射鏡1020具有高反射率的反射膜1021。反射鏡1020被設(shè)置為與標準具1010成微小角度。從準直儀1030出射的光束被反射鏡1020反射，由標準具1010進行諧振，然后進入準直儀1040。
圖7B是常規(guī)的可調(diào)光色散補償器的立體圖。如圖7B所示，將標準具1010安裝在線性滑板(slide)1060上的滑軌1061上。標準具1010沿X方向滑動。反射膜1011的反射率沿X方向連續(xù)變化。通過標準具1010的滑動可以改變色散補償量。
然而，包括在標準具1010中的反射膜1011的可制造性低且均一性低。圖8是用于說明形成反射膜的方法的示意圖。例如通過層形成處理來形成標準具基板1010上的反射膜1011。低折射率材料和高折射率材料作為蒸汽淀積材料交替層疊。當形成反射膜1011時，淀積掩模1050沿X方向滑動，以使層1011a至1011n中的每一個的區(qū)域沿X方向而不同。在形成反射膜1011時，每當改變淀積材料時必須以與掩模區(qū)域相匹配的淀積掩模來代替淀積掩模1050，或者沿X方向滑動標準具基板1010。因此，形成反射膜費時費力，從而妨礙了生產(chǎn)率的提高。
此外，由于采用淀積掩模1050，所以蒸汽淀積材料趨于泄漏到淀積掩模1050的背面上。因此，難以形成厚度均勻的層，并且需要采取特別措施來解決泄漏。因此，作為可調(diào)光色散補償器的主要部件的標準具變得很昂貴。另外，在可調(diào)光色散補償器的色散補償量方面也難以獲得所期望的特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是至少解決常規(guī)技術(shù)中的上述問題。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面的波長色散補償裝置包括具有至少兩個彼此相對的表面的板形的標準具。該標準具包括分別形成在所述多個表面上的多個反射膜。所述多個反射膜中的一個具有其中反射率根據(jù)光的入射角而不同的入射角依賴性，并具有其中反射率在用于波長色散補償?shù)墓獾牟ㄩL范圍內(nèi)突變的濾波特性。
通過結(jié)合附圖閱讀對本發(fā)明的以下詳細描述，本發(fā)明的其他目的、特征及優(yōu)點將得到具體闡述或?qū)⒆兊蔑@見。


圖1A是在根據(jù)本發(fā)明實施例的波長色散補償裝置中使用的標準具的示意圖；圖1B是圖1A中所示的標準具的群延遲特性的曲線圖；圖1C是圖1A中所示的標準具的群延遲特性的曲線圖；圖2是標準具上的反射膜的反射特性的曲線圖；圖3是用于說明形成反射膜的方法的示意圖；圖4A是當以多級的方式構(gòu)造具有圖2所示的反射膜的標準具時的群延遲特性的曲線圖；圖4B是當以多級的方式構(gòu)造具有圖2所示的反射膜的標準具時的透射特性的曲線圖；圖5是波長色散補償模塊的示意圖；圖6是以多級的方式構(gòu)造的標準具的示意圖；圖7A是常規(guī)的可調(diào)光色散補償器的示意圖；圖7B是常規(guī)的可調(diào)光色散補償器的立體圖；以及圖8是用于說明形成標準具上的反射膜的方法的示意圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖來詳細說明本發(fā)明的示例性實施例。圖1A是在根據(jù)本發(fā)明實施例的波長色散補償裝置中使用的標準具的示意圖。反射標準具100包括板形標準具基板101和兩個反射膜102及103。標準具基板101的厚度為L。兩個反射膜102和103形成在標準具基板101的相對側(cè)上。一個反射膜102具有鏡面或高反射涂層。反射膜102的反射率被設(shè)置為幾乎100％。另一反射膜103是光入射側(cè)。反射膜103的反射率低于另一反射膜102的反射率。在標準具100中，入射到反射膜103上的光被反射膜102反射，并從反射膜103出射。
圖1B是標準具100的群延遲特性的曲線圖。橫軸表示波長?？v軸表示群延遲量?；趦蓚€反射膜102和103之間的光學(xué)距離(標準具基板101的腔長，圖1A中示出的厚度L)來設(shè)置標準具100的中心波長間隔(自由頻譜范圍(FSR))和中心波長(fo1、fo2、...)。
圖1C是標準具100的群延遲特性的曲線圖。群延遲量(銳度(finesse)V)是基于反射膜103的反射率來設(shè)置的。群延遲量決定了色散補償量。反射膜103具有低反射率。
入射到標準具100上的光的光入射角連續(xù)變化。光A1相對于反射膜103具有垂直入射角。光An具有預(yù)定角度。通過改變光入射角來改變?nèi)貉舆t量，由此改變色散補償量。
圖2是反射膜103的反射特性的曲線圖。橫軸表示波長。縱軸表示反射率。反射膜103被設(shè)置且形成為具有以下特性。反射膜103的反射率在所用波長范圍內(nèi)快速變化。如圖2所示，當在1550納米(nm)波長附近對反射膜103的光入射角為垂直時，反射率為20％。當對反射膜103的光入射角為10度(垂直+10度入射)時，反射率為65％。
因此，當光入射角改變10度時，反射率可在20％到65％的范圍內(nèi)變化。通過將要用的波長范圍設(shè)置為光帶通濾波器(BPF)和光帶阻濾波器(BRF)的濾波特性快速變化的部分(邊緣部分)，可實現(xiàn)諸如以上的反射膜130的特性。此外，通過調(diào)節(jié)反射膜103中的層的總數(shù)和各層的厚度，可以任意設(shè)置反射率相對于波長的變化狀態(tài)(變化率和特性線的角度(斜率))。
在圖2所示的反射率特性中，反射率具有連續(xù)的而不是漸進的波長依賴性。該特性表示所生成的群延遲根據(jù)波長而不同(變化)。因此，色散補償量可以沿波長方向連續(xù)變化(每當波長不同時)。
圖3是用于說明形成反射膜103的方法的示意圖。例如通過利用蒸汽淀積交替地層疊低折射率材料的膜103a和高折射率材料的膜103b來形成反射膜103。膜103a和103b都形成在標準具基板101的一側(cè)上。膜103a和103b可形成在整個表面上。因此，可以形成具有依賴于入射角的反射率的反射膜103。僅通過控制蒸汽淀積時間，就可容易地將反射膜103的各個層形成為例如具有任意厚度。不需要蒸汽淀積掩模。因此，提高了可制造性，提高了膜的均一性，并且可容易地獲得所期望的色散補償量的特性。
圖4A是當以多級的方式構(gòu)造具有圖2中所示的反射膜的標準具時的群延遲特性的曲線圖。圖4B是當以多級的方式構(gòu)造具有圖2中所示的反射膜的標準具時的透射特性的曲線圖。示出了當光分三級通過標準具時的相應(yīng)特性。標準具100被設(shè)計為使得各級中的特性線不同。光可以通過各級中的標準具100。因此，可以增大由國際電信聯(lián)盟(ITU)構(gòu)架(grid)中規(guī)定的各信道對其執(zhí)行色散補償?shù)挠行?波長范圍)。
圖5是波長色散補償模塊500的示意圖。波長色散補償模塊500包括兩個單元的上述標準具100。光入射到一個光學(xué)端口上并從其出射。準直儀510設(shè)置在殼體501的一個區(qū)域中。準直儀510位于光纖的一端。殼體501內(nèi)設(shè)置有兩個標準具100(100a和100b)。從準直儀510出射的光入射到標準具100a和100b上。標準具100a和100b被設(shè)置為使得各自的反射膜103彼此面對。標準具100a和100b的設(shè)置角度基本平行。另選地，如圖5所示，標準具100中的一個可以與標準具100中的另一個成一角度設(shè)置。
如圖所示，從準直儀510出射的光通過標準具100a和標準具100b，然后該光由反射體520反射而被返回。返回路徑通過標準具100b和標準具100a依次返回，然后該光入射到準直儀510。波長色散補償模塊500在雙向上總共具有四級結(jié)構(gòu)。
這兩個標準具100a和100b被設(shè)置在臺502中。臺502可繞臺502的作為兩個標準具100a和100b之間的大致中間位置的旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動。通過轉(zhuǎn)動機構(gòu)使臺502轉(zhuǎn)動，并且臺502用作入射角改變單元以改變?nèi)肷涞綐藴示?00a上的光的入射角。光從作為光學(xué)端口的準直儀510出射。該轉(zhuǎn)動機構(gòu)包括推出(extruding)機構(gòu)530和偏置機構(gòu)540。推出機構(gòu)530和偏置機構(gòu)540被設(shè)置在臺502旁邊。推出機構(gòu)530包括步進電機和齒輪的組合或者壓電元件等。在推出機構(gòu)530中，差動片531推動臺502的突出片502a，從而使臺502轉(zhuǎn)動。偏置機構(gòu)540包括回位彈簧，并生成方向與推出機構(gòu)530的推動方向相反的偏置力。經(jīng)由差動片541將該偏置力傳遞到臺502的突出片502b。
根據(jù)波長色散補償模塊500，通過操作推出機構(gòu)530來使臺502轉(zhuǎn)動。由于該轉(zhuǎn)動而使得可以改變從準直儀510出射的光對兩個標準具100a和100b的入射角。例如，如圖4A和圖4B所示，可以實現(xiàn)與光入射角相對應(yīng)的群延遲頻率特性和透射特性的變化(然而，因為圖5中示出的結(jié)構(gòu)為四級結(jié)構(gòu)，所以其特性與圖4A和圖4B中示出的三級結(jié)構(gòu)的特性不同)。
根據(jù)圖5所示的結(jié)構(gòu)，光可入射到單個光學(xué)端口上并從其出射。因此，可以減少波長色散補償模塊500中的元件數(shù)量，從而可以減小波長色散補償模塊500的尺寸。此外，可以低成本地制造波長色散補償模塊500。波長色散補償模塊500的結(jié)構(gòu)并不限于上述結(jié)構(gòu)。可獨立地設(shè)置光入射端口和光出射端口。此外，作為轉(zhuǎn)動機構(gòu)的另一結(jié)構(gòu)示例，可以將帶有齒輪的電機設(shè)置在臺502的旋轉(zhuǎn)中心上以使臺502轉(zhuǎn)動。除了使其上安裝有標準具100的臺502的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動之外，還可以通過使標準具100側(cè)保持靜止并改變光入射端口的角度來改變對標準具100的光入射角。可以相對地改變對標準具100的光入射角。盡管波長色散補償模塊500具有四級結(jié)構(gòu)，但是該結(jié)構(gòu)并不限于此。波長色散補償模塊500可具有多個級，并可獲得任意的色散補償量。
圖6是以多級的方式構(gòu)造的標準具的示意圖。兩個標準具100a和100b的設(shè)置與圖5中的相同。標準具100b的反射膜103的表面上設(shè)置有光折射元件700(例如，棱鏡)。光折射元件700具有傾角θ2，以使得入射表面與標準具100a的反射膜103的表面平行。在圖6所示的示例中，光折射元件700的傾角θ2幾乎等于對標準具100a的光入射角θ1。因此，可以根據(jù)傾角θ2來調(diào)節(jié)入射到標準具100b上的光的入射角。
根據(jù)圖6所示的結(jié)構(gòu)，對于彼此相對的標準具100a和100b可采用相同的標準具以形成多級結(jié)構(gòu)。此外，作為當以多級的方式構(gòu)造標準具時的斜率特性(參見圖4A和圖4B)，可以將標準具構(gòu)造為使得標準具100a和標準具100b具有不同的補償量。通過利用標準具100a和100b可以改變各級之間的補償量，并可執(zhí)行所有級組合的色散補償。此外，即使當存在多個級時，也可抑制波長間隔差(FSR)的變化。
根據(jù)上述實施例，可容易地形成根據(jù)光入射角度而具有不同反射率的反射膜。因此，可提高標準具的可制造性，并可低成本地制造波長色散補償裝置。此外，可使得反射率具有波長依賴性。因此，可以制造與所要求的色散補償特性相對應(yīng)的波長色散補償裝置。
可利用作為高折射率材料的硅或硒化鋅來形成標準具基板101。通過利用高折射率材料，可以抑制由光入射角的變化導(dǎo)致的波長間隔的變化。因此，可以增大可變范圍(波長數(shù)量)。
根據(jù)上述實施例，可以容易地獲得所需的色散補償量。此外，可以容易地以低成本制造波長色散波長裝置。
盡管為了完整并清晰地公開，已針對具體實施例描述了本發(fā)明，但所附權(quán)利要求并不由此受限，而是可被解釋為涵蓋完全落入此處闡述的基本教習(xí)內(nèi)的、本領(lǐng)域技術(shù)人員可想到的全部變型例和另選結(jié)構(gòu)。
本申請基于2006年4月7日提交的在先日本專利申請No.2006-106497，并要求其優(yōu)先權(quán)，在此通過引用并入其全部內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種波長色散補償裝置，該波長色散補償裝置包括板形的標準具，該標準具具有至少兩個彼此相對的表面，并且包括分別形成在所述多個表面上的多個反射膜，其中所述多個反射膜中的一個具有其中反射率根據(jù)光的入射角而不同的入射角依賴性，并具有其中反射率在用于波長色散補償?shù)墓獾牟ㄩL范圍內(nèi)突變的濾波特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長色散補償裝置，其中，根據(jù)所期望的波長色散特性來設(shè)置在所述范圍內(nèi)反射率的變化率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長色散補償裝置，其中所述多個表面中的一個是光入射表面，并且所述多個反射膜中的所述一個反射膜是利用具有高折射率的材料和具有低折射率的材料在所述光入射表面上形成的多層膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的波長色散補償裝置，其中，確定利用具有高折射率的材料和具有低折射率的材料中的每一個形成的層的數(shù)量，以獲得依賴于入射角的反射率。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的波長色散補償裝置，其中，確定利用具有高折射率的材料和具有低折射率的材料中的每一個形成的層的厚度，以獲得依賴于入射角的反射率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長色散補償裝置，其中設(shè)置有多個所述標準具，使其彼此相對，并且所述波長色散補償裝置進一步包括入射端口，光從該入射端口入射到所述多個標準具中的一個上；出射端口，入射光經(jīng)由所述多個標準具從該出射端口出射；以及角度改變單元，其被構(gòu)造用來改變?nèi)肷涔獾娜肷浣恰?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的波長色散補償裝置，該波長色散補償裝置進一步包括反射體，以折返入射光的路徑，所述路徑經(jīng)過所述多個標準具，其中所述入射端口和所述出射端口是一個公共光學(xué)端口。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的波長色散補償裝置，其中，所述角度改變單元包括轉(zhuǎn)動單元，該轉(zhuǎn)動單元被構(gòu)造用來使其上安裝有所述多個標準具的臺轉(zhuǎn)動。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的波長色散補償裝置，其中所述多個標準具被設(shè)置為使得所述多個標準具中的每一個的入射表面彼此面對，并且彼此具有預(yù)定傾角，并且所述多個標準具中的一個包括光折射元件，以根據(jù)所期望的波長色散特性來調(diào)節(jié)對所述光入射表面的光入射角。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長色散補償裝置，其中，所述標準具的基板由高折射率材料形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的波長色散補償裝置，其中，所述高折射率材料包括硅。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的波長色散補償裝置，其中，所述高折射率材料包括硒化鋅。
13.根據(jù)權(quán)利要求3所述的波長色散補償裝置，其中，所述多層膜形成在所述光入射表面的基本上整個表面上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種波長色散補償裝置。該波長色散補償裝置包括具有板形的標準具(100)。在標準具(100)的每一側(cè)上都形成有反射膜。所述多個反射膜各自具有預(yù)定的反射率。通過利用光在所采用的波長范圍內(nèi)的部分，使得所述多個反射膜中的一個的反射率根據(jù)光入射角而不同，利用該部分獲得其中透射率快速變化的濾波特性。
文檔編號H04B10/12GK101051870SQ20061015216
公開日2007年10月10日 申請日期2006年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月7日
發(fā)明者柴田康平, 福島暢洋 申請人:富士通株式會社