專利名稱：在基板上具有平板波導(dǎo)和信道波導(dǎo)的光學(xué)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在波分復(fù)用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)各個(gè)波長(zhǎng)的信號(hào)通路交換和光輸出功率調(diào)節(jié)的光信號(hào)處理。具體而言，涉及一種光學(xué)功能設(shè)備，其利用平面光導(dǎo)，將插入(add)和分離(drop)特定波長(zhǎng)的信號(hào)、調(diào)節(jié)和監(jiān)測(cè)各個(gè)波長(zhǎng)的光輸出功率、以及各個(gè)波長(zhǎng)的波長(zhǎng)色散(wavelength dispersion)補(bǔ)償所須的部件集成在一起并使之最小化。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，WDM系統(tǒng)飛速發(fā)展以適應(yīng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)。這些系統(tǒng)基本上是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)系統(tǒng)。然而，隨著WDM系統(tǒng)連成網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模光學(xué)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，為了通過(guò)WDM系統(tǒng)的高效操作而降低操作成本，將來(lái)需要有作為光分插復(fù)用(OADM，Optical Add/Drop Multiplexing)設(shè)備進(jìn)行操作的波長(zhǎng)選擇交換器(wavelength selective switch)那樣的光學(xué)功能設(shè)備。OADM用于插入和分離特定波長(zhǎng)的光信號(hào)。同時(shí)也需要這種光學(xué)功能設(shè)備提供各個(gè)波長(zhǎng)的光輸出功率調(diào)節(jié)和監(jiān)測(cè)以及各個(gè)波長(zhǎng)的波長(zhǎng)色散補(bǔ)償。
圖1是在WDM系統(tǒng)中使用波長(zhǎng)選擇交換器的示例。
在圖1中，波分復(fù)用光在站點(diǎn)M，站點(diǎn)N和站點(diǎn)O(標(biāo)號(hào)分別是1000，1002和1004)的方向上傳播。配備有波長(zhǎng)選擇交換器1008的OADM節(jié)點(diǎn)1006位于站點(diǎn)N上。
在如圖1所示的系統(tǒng)中，對(duì)應(yīng)于各個(gè)波長(zhǎng)λ1-λ5的光信號(hào)λ1(a)-λ5(a)包含在站點(diǎn)M出來(lái)的波分復(fù)用光中。
在站點(diǎn)N，進(jìn)行上述光信號(hào)中具有所需波長(zhǎng)的光信號(hào)的插入和分離。
圖中的示例顯示了一種情形，即具有波長(zhǎng)λ2和λ4的光信號(hào)λ2(a)和λ4(a)分別輸出至DROP端口，具有相同波長(zhǎng)λ2和λ4的光信號(hào)λ2(b)和λ4(b)分別插入至下一個(gè)站點(diǎn)(站點(diǎn)O)方向上的OUT端口。
具體而言，來(lái)自站點(diǎn)M的波分復(fù)用光輸入至站點(diǎn)N的波長(zhǎng)選擇交換器的IN端口。波長(zhǎng)選擇交換器把所需的光信號(hào)λ2(a)和λ4(a)輸出至DROP端口。同時(shí)，所插入的光信號(hào)λ2(b)和λ4(b)由ADD端口輸入至波長(zhǎng)選擇交換器中，并輸出至站點(diǎn)O方向的OUT端口。因此，具有光信號(hào)λ1(a)、λ2(b)、λ3(a)、λ4(b)和λ5(a)的波分復(fù)用光輸出到了站點(diǎn)O。
這樣，這個(gè)示例中波長(zhǎng)選擇交換器分離出輸入的波分復(fù)用光中所需波長(zhǎng)的光信號(hào)，插入不同于所分離的光信號(hào)但位于相同波長(zhǎng)的光信號(hào)。
圖2是傳統(tǒng)的波長(zhǎng)選擇交換器的第一個(gè)示例，包括具有反射鏡1012和1014的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS，Micro Electro-Mechanical system)1010。該波長(zhǎng)選擇交換器還包括透鏡1016和衍射光柵1018。通常地，MEMS是對(duì)反射鏡角度進(jìn)行電控制的機(jī)械光交換器。
在圖2中，波長(zhǎng)選擇交換器具有這樣的配置從IN端口和ADD端口進(jìn)來(lái)的波長(zhǎng)復(fù)用平行光通過(guò)衍射光柵而分離為各個(gè)波長(zhǎng)。MEMS反射鏡位于所有波長(zhǎng)會(huì)聚的位置處。
根據(jù)相應(yīng)MEMS反射鏡的角度，從IN端口進(jìn)來(lái)的各個(gè)波長(zhǎng)的光或者輸出至OUT端口，或者由DROP端口輸出。
從ADD端口進(jìn)來(lái)的與從DROP端口輸出的光具有相同波長(zhǎng)的光與從IN端口進(jìn)來(lái)的光進(jìn)行波長(zhǎng)復(fù)用，朝向OUT端口，并且從OUT端口輸出。
圖3是傳統(tǒng)的使用陣列波導(dǎo)光柵(AWG)1020和1022、衍射光柵1024和1026、和MEMS反射鏡1028的波長(zhǎng)選擇交換器的第二個(gè)示例。圖3也顯示了光環(huán)行器1030和1031，以及透鏡1032，1033，1034，1036，1037和1038。
從IN端口和ADD端口進(jìn)來(lái)的波長(zhǎng)復(fù)用光分別被第一AWG 1020和第二AWG 1022分路為包含多個(gè)波長(zhǎng)的波長(zhǎng)組。它們進(jìn)一步分別被第一衍射光柵1024和第二衍射光柵1026分路為各個(gè)波長(zhǎng)組內(nèi)的各個(gè)波長(zhǎng)，再送往對(duì)應(yīng)于各個(gè)波長(zhǎng)的MEMS反射鏡。
MEMS反射鏡配置為可以通過(guò)改變它們的傾斜角度來(lái)控制將來(lái)自第一AWG的光信號(hào)返回至第一AWG(狀態(tài)1)或?qū)⑵渌椭恋诙嗀WG(狀態(tài)2)。
對(duì)于MEMS反射鏡處于狀態(tài)1的光路，從IN端口進(jìn)來(lái)的具有適當(dāng)波長(zhǎng)的光信號(hào)被MEMS反射鏡反射，并通過(guò)第一衍射光柵返回至第一AWG。因此，它們被包含在了經(jīng)過(guò)光環(huán)行器1030且從PASS端口(相當(dāng)于前述的OUT端口)輸出的波分復(fù)用光中。
另一方面，對(duì)于MEMS反射鏡處于狀態(tài)2的光路，第一AWG和第二AWG處于光學(xué)連接狀態(tài)，從IN端口進(jìn)來(lái)的具有適當(dāng)波長(zhǎng)的光信號(hào)通過(guò)第二衍射光柵而包含在了通過(guò)第二AWG和光環(huán)行器1031的波分復(fù)用光中，并從DROP端口輸出。而且，從ADD端口送進(jìn)的具有適當(dāng)波長(zhǎng)的光信號(hào)通過(guò)第一衍射光柵、第一AWG和光環(huán)行器1030而被包含在了從PASS端口輸出的波分復(fù)用光中。
這樣，本設(shè)備能通過(guò)波長(zhǎng)選擇交換器插入和分離特定波長(zhǎng)的光。
其中，波長(zhǎng)選擇交換器包括波長(zhǎng)分路濾波器，將波分復(fù)用光分解為各個(gè)波長(zhǎng)；光交換器，用于切換分路光的路徑；波長(zhǎng)組合濾波器，用于在路徑切換后組合各個(gè)波長(zhǎng)的光。
此外，使用具有相同構(gòu)造的濾波器作為波長(zhǎng)分路濾波器和波長(zhǎng)組合濾波器，因此，這樣的波長(zhǎng)分路濾波器和波長(zhǎng)組合濾波器此后稱為波長(zhǎng)組合/分路濾波器。
圖4是傳統(tǒng)波長(zhǎng)選擇交換器的第三個(gè)示例。
其中，如圖4所示的設(shè)備是包含光導(dǎo)的波長(zhǎng)選擇交換器，并且在下面的敘述中，這種類型的設(shè)備被稱為波導(dǎo)型波長(zhǎng)選擇交換器。與此相反，如圖2所示的包括衍射光柵，透鏡，MEMS反射鏡等的波長(zhǎng)選擇交換器被稱為空間連接型波長(zhǎng)選擇交換器。
圖4的波導(dǎo)型波長(zhǎng)選擇交換器使用AWG作為波長(zhǎng)分路濾波器1a和波長(zhǎng)復(fù)用濾波器1b，并且使用利用熱光效應(yīng)的Mach-Zehnder干涉儀型波導(dǎo)交換器作為光交換器2(這在后面被稱為熱光效應(yīng)型波導(dǎo)交換器)。圖4顯示了該設(shè)備的平板基板100，纖芯202和包覆層201。
其中，如圖2所示的空間連接型波長(zhǎng)選擇交換器具有如此特點(diǎn)，例如，它們使用自由空間衍射光柵作為波長(zhǎng)組合/分路濾波器，使用機(jī)械交換器(例如MEMS)進(jìn)行光路交換，使用自由空間光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行光學(xué)功能部件之間的光學(xué)耦合。
另一方面，圖4所示的波導(dǎo)型波長(zhǎng)選擇交換器具有如此特點(diǎn)，例如，它們把由平面光導(dǎo)構(gòu)成的部件整體地集成在一起，它們使用AWG作為波長(zhǎng)組合/分路濾波器，使用熱光效應(yīng)型波導(dǎo)交換器進(jìn)行光路交換，使用波導(dǎo)進(jìn)行光學(xué)功能部件之間的光學(xué)耦合。
對(duì)于圖2所示的第一個(gè)傳統(tǒng)示例，很難實(shí)現(xiàn)WDM系統(tǒng)所需的高分辨率和小型化。
為了提高衍射光柵的分辨率，有必要增大進(jìn)入衍射光柵的光束直徑，設(shè)備的尺寸也因此而增大。衍射光柵的分辨率用Nm表示(N光束照射區(qū)域內(nèi)的光柵數(shù)目；m衍射級(jí))。假設(shè)進(jìn)入衍射光柵的入射角與衍射光柵主平面的法線垂直且反射角為θ，則衍射光柵的分辨率λ/dλ如下式(1)所示。
λ/dλ＝Nm＝N(a*sinθ/λ)公式(1)其中，a是衍射光柵的柵線之間的間隔，λ是光的波長(zhǎng)。
其中，當(dāng)θ＝15°和λ＝1.55μm時(shí)，可以用下式(2)。
λ/dλ＝Na/5.99μm 公式(2)其中，如果反射鏡之間的間距設(shè)為pm＝500μm并且反射鏡反射表面上的光束直徑設(shè)為Dm＝100μm，為了適應(yīng)第一個(gè)傳統(tǒng)示例結(jié)構(gòu)中光波長(zhǎng)在1.55μm光譜范圍內(nèi)且波長(zhǎng)間隔為0.8nm的WDM系統(tǒng)，分辨率λ/dλ＝1.55μm/0.8nm*pm/Dm 公式(3)≈10,000是必需的。使用公式(2)，衍射光柵處的光束直徑Dg變大，表示為Dg＝Na＝λ/dλ*5.99μm＝6cm。
因此，設(shè)備內(nèi)的組合/分路濾波器的寬度必須至少為6cm，使得整個(gè)波長(zhǎng)選擇交換器需要更大的寬度。
如圖4所示，波導(dǎo)型波長(zhǎng)選擇交換器形成在平板基板上，因此很薄。因?yàn)橥ǔＪ褂玫氖谴蠹s為1mm厚的平板基板，器件本身非常薄。因此，可以減小封裝在保護(hù)殼內(nèi)之后整個(gè)設(shè)備的厚度。與此相反，如前面所陳述的，很難使空間連接型波長(zhǎng)選擇交換器中使用的衍射光柵和透鏡變薄，因此存在整個(gè)設(shè)備的厚度增大的問(wèn)題。
此外，空間連接型波長(zhǎng)選擇交換器需要在五個(gè)軸方向上精確對(duì)中和固定透鏡，這五個(gè)方向是垂直于光軸的兩個(gè)軸的方向，光軸方向和相互正交的兩個(gè)軸方向，即偏移和間距或角度。對(duì)于透鏡之外的光學(xué)部件，除了上述五個(gè)軸之外，還需要在第六個(gè)旋轉(zhuǎn)方向的軸上精確對(duì)中和固定各個(gè)部件。因此，與波導(dǎo)型波長(zhǎng)選擇交換器相比存在裝配難的問(wèn)題。
圖3所示的第二個(gè)傳統(tǒng)示例中的透鏡和衍射光柵具有同樣的問(wèn)題。
另一方面，對(duì)于使用AWG的第二個(gè)和第三個(gè)傳統(tǒng)示例，用作波長(zhǎng)組合/分路濾波器的AWG部件可以比第一個(gè)傳統(tǒng)示例中的衍射光柵設(shè)計(jì)的更緊湊。
因此，有可能使波長(zhǎng)選擇交換器比第一個(gè)傳統(tǒng)示例的更小一些，但是光信號(hào)每通過(guò)一次，具有如圖4所示結(jié)構(gòu)的AWG的插入損耗大約是3dB。在第二個(gè)和第三個(gè)傳統(tǒng)示例中，各個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)通過(guò)AWG兩次(一次在分路時(shí)，一次在復(fù)用時(shí))，因此實(shí)際上AWG的插入損耗有大約6dB之大。這樣高的插入損耗是個(gè)問(wèn)題。
以下會(huì)解釋在第二個(gè)和第三個(gè)傳統(tǒng)示例的結(jié)構(gòu)中AWG的插入損耗變大的原因。
圖5是傳統(tǒng)的AWG的框圖。
在圖5中，傳統(tǒng)的AWG包括輸入波導(dǎo)3，輸入平板波導(dǎo)4，包括多個(gè)信道波導(dǎo)(channel waveguide)的信道波導(dǎo)陣列5，輸出平板波導(dǎo)6，和多個(gè)輸出信道波導(dǎo)610。
輸入波導(dǎo)3用于將來(lái)自波導(dǎo)端面203的輸入光引導(dǎo)至輸入平板波導(dǎo)4，輸入平板波導(dǎo)4用于將輸入光分配到信道波導(dǎo)陣列5中。
輸入平板波導(dǎo)4在平行于圖5頁(yè)面的方向上延伸，當(dāng)光從輸入波導(dǎo)3進(jìn)入輸入平板波導(dǎo)4時(shí)，它會(huì)自由擴(kuò)張和傳播而不會(huì)局限在圖5頁(yè)面的平行方向上。
為了使在平行于頁(yè)面的方向上自由傳播通過(guò)輸入平板波導(dǎo)4的光傳播至信道波導(dǎo)陣列5并進(jìn)行光學(xué)耦合，把輸入光的功率分配到組成信道波導(dǎo)陣列5的所有信道波導(dǎo)中。
信道波導(dǎo)陣列5用于給通過(guò)這里的光提供相移，其形成為相鄰波導(dǎo)的有效光徑長(zhǎng)度之間的差值是固定的。
因此，當(dāng)光從與輸入平板波導(dǎo)4的界面通過(guò)信道波導(dǎo)陣列5傳播至與輸出平板波導(dǎo)6的界面時(shí)，產(chǎn)生了與各個(gè)信道波導(dǎo)內(nèi)的光的波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的相移。這個(gè)相移會(huì)引起下面敘述的分光效應(yīng)。
輸出平板波導(dǎo)6用于自由傳播和干涉從信道波導(dǎo)陣列5輸出的光。
當(dāng)相同相位的光從組成信道波導(dǎo)陣列5的各個(gè)信道波導(dǎo)輸出時(shí)，給定波長(zhǎng)的光會(huì)聚在輸出平板波導(dǎo)與圖5中輸出信道波導(dǎo)610的垂直中心處的波導(dǎo)的交界處。
這是因?yàn)樾诺啦▽?dǎo)陣列5和輸出平板波導(dǎo)6之間的邊界以光會(huì)聚的位置為中心形成了一個(gè)圓弧，離開各個(gè)信道波導(dǎo)的光直接進(jìn)入了這個(gè)圓弧的中心，也就是，輸出信道波導(dǎo)610的中心位于垂直方向的中心區(qū)域內(nèi)。此時(shí)的波長(zhǎng)稱為中心波長(zhǎng)。
在光的波長(zhǎng)比中心波長(zhǎng)短的情況下，從信道波導(dǎo)陣列5輸出的光的相位向圖的底部移動(dòng)，會(huì)聚在從各個(gè)信道波導(dǎo)輸出的光的相位相等的位置處(這在后面稱為同相位波面(equal phase front))，它們?cè)揭苿?dòng)至圖的底部，它們的位置就越靠右面。這是相位超前的狀態(tài)。因此，比中心波長(zhǎng)短的光相對(duì)集中在頂部。
相反，當(dāng)光的波長(zhǎng)比中心波長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)，從信道波導(dǎo)輸出的光的相位向圖的頂部移動(dòng)，因此，它們相對(duì)集中在底部。
這樣，在連接輸出平板波導(dǎo)6和輸出信道波導(dǎo)610之間邊界的線611上，分光和轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)了頂部形成短波長(zhǎng)，底部形成長(zhǎng)波長(zhǎng)的連續(xù)光譜。而且，連接輸出平板波導(dǎo)6和輸出信道波導(dǎo)610之間邊界的線611形成圓弧。
輸出信道波導(dǎo)610用于只截取會(huì)聚在圓弧611上的連續(xù)光譜中的特定波段的光，并將其引導(dǎo)至波導(dǎo)端面204，它們包含多個(gè)信道波導(dǎo)。如前所述，圓弧611上的位置不同，所截取的光的波段也不同。
圓弧611上輸出信道波導(dǎo)610之間的間距與輸出光的波長(zhǎng)成正比。因此，如果輸出信道波導(dǎo)在圓弧611上以等間隔排列，則被截取和輸出的光的波長(zhǎng)間隔也變得相等。而且，通過(guò)調(diào)節(jié)輸出信道波導(dǎo)之間的間距，可以調(diào)節(jié)輸出光的波長(zhǎng)間隔。
另外，前面提到的AWG的結(jié)構(gòu)及其分光原理在文獻(xiàn)“Meint K.Smitand Cor van Dam，IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUMELECTRONICS，VOL.2，pp.236-250(1996).”中有描述。
圖6是解釋在輸出信道波導(dǎo)部分中的光強(qiáng)度分布的示意圖。
圖6(a)是圖5中A部分的放大圖，圖6(b)是圖6(a)中B部分的放大圖。
如圖6(a)所示，會(huì)聚在圓弧611上的光具有中心區(qū)域(如612所示)強(qiáng)，向邊緣處迅速減弱的強(qiáng)度分布。
例如，假設(shè)輸入白色光，612所示的光強(qiáng)度分布是波長(zhǎng)λc的強(qiáng)度分布，那么具有稍短波長(zhǎng)(λc-Δλ)的光和具有稍長(zhǎng)波長(zhǎng)(λc+Δλ)的光具有相同的強(qiáng)度分布。在入射光是白色光的情況下，這種強(qiáng)度分布的光連續(xù)地排列。
此時(shí)，關(guān)注與輸出信道波導(dǎo)的耦合效率，由于輸出信道波導(dǎo)和光軸一致，所以具有波長(zhǎng)λc的光可以高效地形成耦合。與此相反，由于輸出信道波導(dǎo)和光軸不在一條直線上，具有波長(zhǎng)(λc-Δλ)的光或具有波長(zhǎng)(λc+Δλ)的光的耦合效率就會(huì)降低，而且隨著波長(zhǎng)偏離λc越遠(yuǎn)，耦合效率越小。
這種情況下的耦合與高斯光束耦合(Gauss beam coupling)大體相似。
圖7顯示了此時(shí)與輸出信道波導(dǎo)輸出的光波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的損耗。這是一個(gè)由輸出信道波導(dǎo)輸出的光強(qiáng)度圖，水平軸為波長(zhǎng)，垂直軸為強(qiáng)度(這與信道波導(dǎo)輸出的光譜相同)，其形狀為高斯曲線(Gaussian)。
但是，在通信系統(tǒng)中，希望端部大致是平的傳輸特性(以后稱為平頂型)。這是因?yàn)橄Ｍ词箻?gòu)成波分復(fù)用光的各個(gè)波長(zhǎng)由于環(huán)境條件的變化而在給定光譜范圍內(nèi)變化時(shí)，損耗也保持大致相等。
這里，將解釋實(shí)現(xiàn)平頂型傳輸特性的傳統(tǒng)技術(shù)。
圖8是實(shí)現(xiàn)平頂型傳輸特性的傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示例。
在圖8中，加寬部分301(多模波導(dǎo)部分)位于輸入波導(dǎo)3和輸入平板波導(dǎo)4的邊界上，這會(huì)實(shí)現(xiàn)光譜的平頂。光強(qiáng)度分布在輸入波導(dǎo)的加寬部分301會(huì)變成雙尖峰(后面稱為“雙尖峰模式”)。
圖9是一個(gè)描述對(duì)應(yīng)于圖8的輸出信道波導(dǎo)部分的光強(qiáng)度分布的示意圖。圖9(a)是圖8中A部分的放大圖，圖9(b)是圖9(a)中B部分的放大圖。
當(dāng)進(jìn)入輸入平板波導(dǎo)中的光進(jìn)入雙尖峰模式時(shí)，會(huì)聚在輸出信道波導(dǎo)610上的光強(qiáng)度分布612也進(jìn)入雙尖峰模式，如圖9(a)所示。換一句話說(shuō)，進(jìn)入輸入平板波導(dǎo)中的光的強(qiáng)度分布形狀和會(huì)聚在輸出信道波導(dǎo)上的光的強(qiáng)度分布形狀是一樣的。
圖9(b)顯示了具有波長(zhǎng)λc的光、具有稍短波長(zhǎng)(λc-Δλ)的光和具有稍長(zhǎng)波長(zhǎng)(λc+Δλ)的光的光強(qiáng)度分布。當(dāng)入射光是白色光時(shí)，它們形成相同的形狀。
如果調(diào)節(jié)中心腔的尺寸和兩個(gè)尖峰之間的間距，具有波長(zhǎng)λc、(λc-Δλ)和(λc+Δλ)的雙尖峰模式光與輸出信道波導(dǎo)的耦合效率是一個(gè)常數(shù)。
圖10顯示了按照這種方式調(diào)節(jié)兩個(gè)尖峰之間的間距時(shí)對(duì)應(yīng)于輸出信道波導(dǎo)中輸出的光波長(zhǎng)的損耗。例如，如圖10中曲線(b)所示，獲得了平頂傳輸特性。而且，圖10中曲線(a)具有如圖7所示的高斯傳輸特性。
這樣，利用圖8所示的結(jié)構(gòu)，即通過(guò)形成使輸入波導(dǎo)變成多模的部分301，可以實(shí)現(xiàn)平頂傳輸特性。
但是，由圖10中的(a)和(b)可以清楚地看到，(b)情況下(即形成了使輸入波導(dǎo)變?yōu)槎嗄５?01部分)的損耗比(a)情況下的損耗大。
這個(gè)損耗在光通過(guò)AWG一次時(shí)大約是3dB。例如，在圖3的示例中，光通過(guò)AWG兩次，這就使損耗增加至大約6dB。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決這樣的問(wèn)題，其目的是提供一種具有平頂型傳輸特性和損耗低的緊湊型光學(xué)功能設(shè)備。
在下面的描述中將闡明本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)，其中的部分將通過(guò)說(shuō)明書而理解，或者通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐而體驗(yàn)到。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)提供一種設(shè)備而實(shí)現(xiàn)，該設(shè)備包括(a)基板；(b)位于基板上的平板波導(dǎo)；和(c)位于基板上的不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)。輸入至平板波導(dǎo)中的光通過(guò)平板波導(dǎo)再輸入至信道波導(dǎo)中。在基板上不形成后面的用于引導(dǎo)不同波段的光的信道波導(dǎo)。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)提供一種設(shè)備而實(shí)現(xiàn)，該設(shè)備包括(a)基板；(b)位于基板上的平板波導(dǎo)；和(c)位于基板上的不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)。從平板波導(dǎo)輸出的光輸入至信道波導(dǎo)中。從信道波導(dǎo)輸出的光最終通過(guò)基板的端面，在不同長(zhǎng)度的信道波導(dǎo)和該端面之間光所經(jīng)過(guò)的基板上沒(méi)有分別用于截取特定波段的光的信道波導(dǎo)。
另外，本發(fā)明的目的可以通過(guò)提供一種設(shè)備而實(shí)現(xiàn)，該設(shè)備包括(a)基板；(b)位于基板上的第一平板波導(dǎo)；(c)位于基板上的不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)，從第一平板波導(dǎo)輸出的光輸入至信道波導(dǎo)中；和(d)位于基板上的第二平板波導(dǎo)，從信道波導(dǎo)輸出的光輸入至第二平板波導(dǎo)中。第二平板波導(dǎo)的端面與基板的端面共處一個(gè)面。
本發(fā)明的目的也可以通過(guò)提供一種設(shè)備實(shí)現(xiàn)，該設(shè)備包括(a)基板；(b)位于基板上的第一平板波導(dǎo)；(c)位于基板上的不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)，從第一平板波導(dǎo)輸出的光輸入至信道波導(dǎo)中；和(d)位于基板上的第二平板波導(dǎo)，從信道波導(dǎo)輸出的光輸入至第二平板波導(dǎo)中。從第二平板波導(dǎo)輸出的光最終通過(guò)基板的端面，在第二平板波導(dǎo)和該端面之間光所經(jīng)過(guò)的基板上沒(méi)有用于截取特定波段的光的信道波導(dǎo)。
本發(fā)明的目的進(jìn)一步可以通過(guò)提供一種包括第一和第二光學(xué)設(shè)備的裝置實(shí)現(xiàn)。第一光學(xué)設(shè)備接收第一波分復(fù)用(WDM)光，包括(a)基板；(b)位于基板上的平板波導(dǎo)；和(c)位于基板上的不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)。在基板上不形成后面的用于引導(dǎo)不同波段的光的信道波導(dǎo)。第一WDM光輸入至平板波導(dǎo)中，從而穿過(guò)平板波導(dǎo)輸入到不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)中。不同長(zhǎng)度的信道波導(dǎo)分別具有不同的光徑長(zhǎng)度，因此第一WDM光中不同波長(zhǎng)的光依據(jù)波長(zhǎng)而在基板的端面上在不同的方向上產(chǎn)生角度色散。第二光學(xué)設(shè)備接收第二WDM光，包括(a)基板；(b)位于基板上的平板波導(dǎo)；和(c)位于基板上的不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)。在基板上不形成后面的用于引導(dǎo)不同波段的光的信道波導(dǎo)。第二WDM光輸入到平板波導(dǎo)中，從而穿過(guò)平板波導(dǎo)輸入到不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)中。不同長(zhǎng)度的信道波導(dǎo)具有不同的光徑長(zhǎng)度，因此第二WDM光中不同波長(zhǎng)的光根據(jù)波長(zhǎng)而在基板的端面上分別在不同的方向上產(chǎn)生角度色散。至少一個(gè)會(huì)聚設(shè)備把從第一光學(xué)設(shè)備出來(lái)的不同波長(zhǎng)的角度色散光分別會(huì)聚到不同的位置，并且把從第二光學(xué)設(shè)備出來(lái)的不同波長(zhǎng)的角度色散光分別會(huì)聚到不同的位置，使得從第一光學(xué)設(shè)備角度色散和從第二光學(xué)設(shè)備角度色散的相同波長(zhǎng)的光會(huì)聚在相同的位置。反射鏡位于上述的相同位置處，并且可以進(jìn)行控制而將會(huì)聚在上述相同位置的光反射至第一或第二光學(xué)設(shè)備。
另外，本發(fā)明的目的可以通過(guò)提供一種包括第一和第二光學(xué)設(shè)備的裝置實(shí)現(xiàn)。第一光學(xué)設(shè)備接收第一波分復(fù)用(WDM)光，包括(a)基板；(b)位于基板上的平板波導(dǎo)；和(c)位于基板上的不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)，其中，從信道波導(dǎo)輸出的光最終通過(guò)基板的端面，在不同長(zhǎng)度的信道波導(dǎo)和該端面之間光所經(jīng)過(guò)的基板上沒(méi)有用于分別截取特定波段的光的信道波導(dǎo)。
第一WDM光輸入到平板波導(dǎo)中，從而穿過(guò)平板波導(dǎo)輸入到不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)中。不同長(zhǎng)度的信道波導(dǎo)具有不同的光徑長(zhǎng)度，因此第一WDM光中不同波長(zhǎng)的光根據(jù)波長(zhǎng)而在基板的端面上在不同的方向上分別產(chǎn)生角度色散。第二光學(xué)設(shè)備接收第二WDM光，包括(a)基板；(b)位于基板上的平板波導(dǎo)；和(c)位于基板上的不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)，其中，從信道波導(dǎo)輸出的光最終通過(guò)基板的端面，在不同長(zhǎng)度的信道波導(dǎo)和該端面之間光所經(jīng)過(guò)的基板上沒(méi)有用于分別截取特定波段的光的信道波導(dǎo)。第二WDM光輸入到平板波導(dǎo)中，從而穿過(guò)平板波導(dǎo)輸入到不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)中。不同長(zhǎng)度的信道波導(dǎo)具有不同的光徑長(zhǎng)度，因此第二WDM光中不同波長(zhǎng)的光根據(jù)波長(zhǎng)而在基板的端面上分別在不同的方向上產(chǎn)生角度色散。至少一個(gè)會(huì)聚設(shè)備把從第一光學(xué)設(shè)備出來(lái)的不同波長(zhǎng)的角度色散光分別會(huì)聚到不同的位置，并且把從第二光學(xué)設(shè)備出來(lái)的不同波長(zhǎng)的角度色散光分別會(huì)聚到不同的位置，使得從第一光學(xué)設(shè)備角度色散和從第二光學(xué)設(shè)備角度色散的相同波長(zhǎng)的光會(huì)聚在相同的位置上。一個(gè)反射鏡位于上述相同位置處，并且可以進(jìn)行控制而將會(huì)聚在上述相同位置上的光反射至第一或第二光學(xué)設(shè)備。
本發(fā)明的目的也可以通過(guò)提供一種包括第一和第二光學(xué)設(shè)備的裝置實(shí)現(xiàn)。第一光學(xué)設(shè)備接收第一波分復(fù)用(WDM)光，包括(a)基板；(b)位于基板上的第一平板波導(dǎo)；(c)位于基板上的信道波導(dǎo)，從第一平板波導(dǎo)輸出的光輸入到信道波導(dǎo)中；和(d)位于基板上的第二平板波導(dǎo)，從信道波導(dǎo)輸出的光輸入到第二平板波導(dǎo)中，第二平板波導(dǎo)的端面與基板的端面共處一個(gè)面。第一WDM光輸入到第一平板波導(dǎo)，從而穿過(guò)第一平板波導(dǎo)然后輸入到信道波導(dǎo)中，再輸入到第二平板波導(dǎo)中。信道波導(dǎo)具有不同的光徑長(zhǎng)度，因此根據(jù)第一WDM光中的波長(zhǎng)而在第二平板波導(dǎo)輸出的光中產(chǎn)生了角度色散。第二光學(xué)設(shè)備接收第二WDM光，包括(a)基板；(b)位于基板上的第一平板波導(dǎo)；(c)位于基板上的信道波導(dǎo)，從第一平板波導(dǎo)輸出的光輸入到信道波導(dǎo)中；和(d)位于基板上的第二平板波導(dǎo)，從信道波導(dǎo)輸出的光輸入到第二平板波導(dǎo)中，第二平板波導(dǎo)的端面與基板的端面同處一個(gè)面。第二WDM光輸入到第一平板波導(dǎo)，從而穿過(guò)第一平板波導(dǎo)然后輸入到信道波導(dǎo)中，再輸入到第二平板波導(dǎo)中。信道波導(dǎo)具有不同的光徑長(zhǎng)度，因此根據(jù)第二WDM光中的波長(zhǎng)而在第二平板波導(dǎo)輸出的光中產(chǎn)生了角度色散。至少一個(gè)會(huì)聚設(shè)備把從第一光學(xué)設(shè)備出來(lái)的不同波長(zhǎng)的角度色散光會(huì)聚在不同的位置上，并且把從第二光學(xué)設(shè)備出來(lái)的不同波長(zhǎng)的角度色散光會(huì)聚在不同的位置上，使得從第一光學(xué)設(shè)備角度色散和從第二光學(xué)設(shè)備角度色散的相同波長(zhǎng)的光會(huì)聚在相同的位置上。反射鏡位于上述相同位置并且可以進(jìn)行控制而將會(huì)聚在上述相同位置的光反射至第一或第二光學(xué)設(shè)備。
由上述可以了解，本發(fā)明的一種光學(xué)功能設(shè)備具有這樣一種結(jié)構(gòu)，包括具有輸入端的平板波導(dǎo)和不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)，來(lái)自平板波導(dǎo)的光輸入到信道波導(dǎo)中。
另外，本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備也可以具有這樣的結(jié)構(gòu)，包括具有輸入端的第一平板波導(dǎo)，具有輸出端的第二平板波導(dǎo)，以及不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)，光由平板波導(dǎo)輸入到信道波導(dǎo)中，并輸出至第二平板波導(dǎo)。
另外，本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備也可以具有這樣的結(jié)構(gòu)當(dāng)信道波導(dǎo)從輸入端輸入波分復(fù)用光時(shí)，設(shè)定各個(gè)光徑長(zhǎng)度的差值，使得根據(jù)組成波分復(fù)用光的各個(gè)波長(zhǎng)產(chǎn)生角度色散。
另外，本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備也可以具有這樣的結(jié)構(gòu)信道波導(dǎo)的輸出端設(shè)置為一條直線。
另外，本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備也可以具有這樣的結(jié)構(gòu)第二平板波導(dǎo)和信道波導(dǎo)之間的邊界位于一條直線上。
另外，本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備也可以具有這樣的結(jié)構(gòu)，具有(A)光會(huì)聚設(shè)備，根據(jù)角度色散方向，將具有產(chǎn)生了角度色散的各個(gè)波長(zhǎng)的光會(huì)聚至不同的位置，和(B)光反射設(shè)備，至少位于一個(gè)產(chǎn)生了角度色散的各個(gè)波長(zhǎng)的光大致會(huì)聚的位置處。
另外，本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備也可以具有這樣的結(jié)構(gòu)，具有(A)光會(huì)聚設(shè)備，根據(jù)角度色散方向?qū)a(chǎn)生角度色散的各個(gè)波長(zhǎng)的光會(huì)聚至不同的位置，和(B)光反射設(shè)備，其中，至少在一個(gè)產(chǎn)生角度色散的各個(gè)波長(zhǎng)的光大致會(huì)聚的位置處，反射表面在法線方向上的位置不一致。
另外，本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備也可以具有這樣的結(jié)構(gòu)，具有(A)光會(huì)聚設(shè)備，根據(jù)角度色散方向?qū)a(chǎn)生角度色散的各個(gè)波長(zhǎng)的光會(huì)聚至不同的位置，和(B)光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其至少位于一個(gè)產(chǎn)生角度色散的各個(gè)波長(zhǎng)的光大致會(huì)聚的位置上。
另外，本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備也可以具有這樣的結(jié)構(gòu)，具有(A)第一光學(xué)功能設(shè)備和第二光學(xué)功能設(shè)備，各具有具有輸入端的平板波導(dǎo)和不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)，光從平板波導(dǎo)輸入到信道波導(dǎo)中。該光學(xué)功能設(shè)備還包括光會(huì)聚設(shè)備，其根據(jù)角度色散方向，將由第一光學(xué)功能設(shè)備產(chǎn)生了角度色散的各個(gè)波長(zhǎng)的光會(huì)聚至不同的位置，和另一個(gè)光會(huì)聚設(shè)備，其根據(jù)角度色散方向，將由第二光學(xué)功能設(shè)備產(chǎn)生了角度色散的各個(gè)波長(zhǎng)的光會(huì)聚至不同的位置。各個(gè)光學(xué)功能設(shè)備和光會(huì)聚設(shè)備設(shè)置為(i)給定頻率的由第一光學(xué)功能設(shè)備產(chǎn)生角度色散的光會(huì)聚的位置，和(ii)相同頻率的由第二光學(xué)功能設(shè)備產(chǎn)生角度色散的光會(huì)聚的位置是重合的。另外，至少在一個(gè)各個(gè)波長(zhǎng)的光大致會(huì)聚的位置處有光反射設(shè)備。
另外，本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備也可以具有這樣的結(jié)構(gòu)，具有第一光學(xué)功能設(shè)備和第二光學(xué)功能設(shè)備，各具有一個(gè)有輸入端的第一平板波導(dǎo)，有輸出端的第二平板波導(dǎo)和不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)，光從第一平板波導(dǎo)輸入并且從第二平板波導(dǎo)輸出。光會(huì)聚設(shè)備根據(jù)角度色散方向?qū)⒂傻谝还鈱W(xué)功能設(shè)備產(chǎn)生了角度色散的各個(gè)波長(zhǎng)的光會(huì)聚到不同的位置上。另外，一個(gè)光會(huì)聚設(shè)備根據(jù)角度色散方向?qū)⒂傻诙鈱W(xué)功能設(shè)備產(chǎn)生了角度色散的各個(gè)波長(zhǎng)的光會(huì)聚到不同的位置上。各個(gè)光學(xué)功能設(shè)備和光會(huì)聚設(shè)備設(shè)置為(i)給定頻率的由第一光學(xué)功能設(shè)備產(chǎn)生角度色散的光的會(huì)聚位置，和(ii)相同頻率的由第二光學(xué)功能設(shè)備產(chǎn)生角度色散的光的會(huì)聚位置一致。另外，至少在一個(gè)各個(gè)波長(zhǎng)的光大致會(huì)聚的位置處有光反射設(shè)備。
另外，本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備也可以具有這樣的結(jié)構(gòu)構(gòu)成第一光學(xué)功能設(shè)備和第二光學(xué)功能設(shè)備的多個(gè)波導(dǎo)部分位于相同的基板上。
另外，在本發(fā)明的不同的實(shí)施例中，光學(xué)功能設(shè)備可以具有這樣一種結(jié)構(gòu)，其中(a)當(dāng)信道波導(dǎo)從輸入端輸入波分復(fù)用光時(shí)，設(shè)立各個(gè)光徑長(zhǎng)度的差別，使得根據(jù)組成波分復(fù)用光的各個(gè)波長(zhǎng)產(chǎn)生角度色散，和(b)在第二平板波導(dǎo)內(nèi)設(shè)立一個(gè)反射表面，根據(jù)角度色散方向?qū)a(chǎn)生角度色散的各個(gè)波長(zhǎng)的光會(huì)聚至不同的位置。另外，在本發(fā)明的不同實(shí)施例中，該光學(xué)功能設(shè)備可以至少在一個(gè)通過(guò)第二平板波導(dǎo)內(nèi)的反射表面而使產(chǎn)生角度色散的各個(gè)波長(zhǎng)的光大致會(huì)聚的位置處具有光反射設(shè)備。
另外，在本發(fā)明的不同的實(shí)施例中，光學(xué)功能設(shè)備可以具有光反射設(shè)備，其中在至少一個(gè)產(chǎn)生角度色散的各個(gè)波長(zhǎng)的光由第二平板波導(dǎo)內(nèi)的反射表面大致會(huì)聚的位置處，反射表面的法線方向不一致。
另外，在本發(fā)明的不同的實(shí)施例中，光學(xué)功能設(shè)備可以具有這樣一種結(jié)構(gòu)，其中(A)在第二平板波導(dǎo)內(nèi)設(shè)立一個(gè)反射表面，根據(jù)角度色散方向?qū)a(chǎn)生角度色散的各個(gè)波長(zhǎng)的光會(huì)聚至不同的位置，和(B)至少在一個(gè)產(chǎn)生角度色散的各個(gè)波長(zhǎng)的光大致會(huì)聚的位置上設(shè)立光電轉(zhuǎn)換設(shè)備。
另外，本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備也可以具有這樣的結(jié)構(gòu)，包括第一光學(xué)功能設(shè)備和第二光學(xué)功能設(shè)備，各具有一個(gè)有輸入端的第一平板波導(dǎo)，有輸出端的第二平板波導(dǎo)和不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)，光從第一平板波導(dǎo)輸入并且輸出至第二平板波導(dǎo)。當(dāng)信道波導(dǎo)從輸入端輸入波分復(fù)用光時(shí)，設(shè)立各個(gè)光徑長(zhǎng)度的差別，使得根據(jù)組成波分復(fù)用光的各個(gè)波長(zhǎng)產(chǎn)生角度色散。在第二平板波導(dǎo)內(nèi)設(shè)立一個(gè)反射表面，根據(jù)角度色散方向?qū)a(chǎn)生角度色散的各個(gè)波長(zhǎng)的光會(huì)聚至不同的位置。各個(gè)光學(xué)功能設(shè)備和反射表面設(shè)置為(i)給定頻率的由第一光學(xué)功能設(shè)備產(chǎn)生角度色散的光會(huì)聚的位置，和(ii)相同頻率的由第二光學(xué)功能設(shè)備產(chǎn)生角度色散的光會(huì)聚的位置一致。至少在一個(gè)各個(gè)波長(zhǎng)的光所會(huì)聚的位置處具有光反射設(shè)備。
另外，在本發(fā)明的不同實(shí)施例中，構(gòu)成第一光學(xué)功能設(shè)備和第二光學(xué)功能設(shè)備的各個(gè)波導(dǎo)可以位于同一基板上。
另外，本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備組可以是包括任何兩個(gè)或更多的上述光學(xué)功能設(shè)備的光學(xué)功能設(shè)備組，其中構(gòu)成各個(gè)光學(xué)功能設(shè)備的波導(dǎo)可以位于同一基板上。
另外，本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備可以具有這樣的結(jié)構(gòu)具有將輸入到第一端口的光輸出至第二端口、并將輸入到第二端口的光輸出至第三端口的光學(xué)設(shè)備，其中第二端口連接到輸入端。例如，該光學(xué)設(shè)備可以是環(huán)行器。


通過(guò)以下的詳細(xì)說(shuō)明，結(jié)合附圖，可以更清楚地理解本發(fā)明的其他目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。附圖中圖1(現(xiàn)有技術(shù))顯示的是在WDM系統(tǒng)中使用的波長(zhǎng)選擇交換器的示例；圖2(現(xiàn)有技術(shù))顯示的是波長(zhǎng)選擇交換器結(jié)構(gòu)的第一個(gè)傳統(tǒng)的示例；圖3(現(xiàn)有技術(shù))顯示的是波長(zhǎng)選擇交換器結(jié)構(gòu)的第二個(gè)傳統(tǒng)的示例；圖4(現(xiàn)有技術(shù))顯示的是波長(zhǎng)選擇交換器結(jié)構(gòu)的第三個(gè)傳統(tǒng)的示例；圖5(現(xiàn)有技術(shù))顯示的是傳統(tǒng)AWG的結(jié)構(gòu)示例；圖6(現(xiàn)有技術(shù))解釋了對(duì)應(yīng)于圖5的輸出波導(dǎo)輸入部分的光強(qiáng)度分布；圖7(現(xiàn)有技術(shù))顯示的是相應(yīng)于從輸出波導(dǎo)輸出的光波長(zhǎng)的損耗；圖8(現(xiàn)有技術(shù))顯示的是實(shí)現(xiàn)平頂型傳輸特性的傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示例；圖9(現(xiàn)有技術(shù))解釋了對(duì)應(yīng)于圖8的輸出波導(dǎo)輸入部分的光強(qiáng)度分布；圖10(現(xiàn)有技術(shù))顯示的是對(duì)應(yīng)于圖8的相應(yīng)于從輸出波導(dǎo)輸出的光波長(zhǎng)的損耗；圖11解釋了本發(fā)明的基本操作；圖12顯示的是對(duì)應(yīng)于圖11的相應(yīng)于光波長(zhǎng)的損耗；圖13解釋了實(shí)施例1的光學(xué)功能設(shè)備；圖14顯示的是本發(fā)明的波長(zhǎng)組合/分路濾波器的端面的示例；圖15是實(shí)施例2的波長(zhǎng)選擇交換器的平面圖；圖16是實(shí)施例2的波長(zhǎng)選擇交換器的側(cè)視圖；圖17是圖15的A部分的放大圖；
圖18顯示的是反射鏡陣列的結(jié)構(gòu)示例；圖19是實(shí)施例3的波長(zhǎng)選擇交換器的平面圖；圖20是實(shí)施例3的波長(zhǎng)選擇交換器的側(cè)視圖；圖21是圖19的A部分的放大圖；圖22是實(shí)施例4的波長(zhǎng)選擇交換器的平面圖；圖23是實(shí)施例4的波長(zhǎng)選擇交換器的側(cè)視圖；圖24是實(shí)施例5的動(dòng)態(tài)增益均衡器(DGEQ)的平面圖；圖25是實(shí)施例5的DGEQ的側(cè)視圖；圖26是實(shí)施例6的波長(zhǎng)選擇交換器的平面圖；圖27是實(shí)施例6的波長(zhǎng)選擇交換器的側(cè)視圖；圖28是實(shí)施例7的波長(zhǎng)選擇交換器的平面圖；圖29是實(shí)施例7的波長(zhǎng)選擇交換器的側(cè)視圖；圖30是實(shí)施例8的DGEQ的平面圖；圖31是實(shí)施例8的DGEQ的側(cè)視圖；圖32是實(shí)施例9的波長(zhǎng)選擇交換器的平面圖；圖33是實(shí)施例9的波長(zhǎng)選擇交換器的側(cè)視圖；圖34是實(shí)施例10的波長(zhǎng)選擇交換器的平面圖；圖35是實(shí)施例10的波長(zhǎng)選擇交換器的側(cè)視圖；圖36顯示的是實(shí)施例11的DGEQ的結(jié)構(gòu)示例；圖37顯示的是實(shí)施例12的波長(zhǎng)色散補(bǔ)償設(shè)備的結(jié)構(gòu)示例；圖38顯示的是反射鏡的結(jié)構(gòu)示例；圖39顯示的是實(shí)施例13的光功率監(jiān)測(cè)器(OPM)的結(jié)構(gòu)示例；圖40顯示的是實(shí)施例14的波長(zhǎng)選擇交換器的結(jié)構(gòu)示例；圖41顯示的是實(shí)施例15的OPM的結(jié)構(gòu)示例；圖42顯示的是平板光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示例；圖43顯示的是平板光學(xué)系統(tǒng)的另外一個(gè)結(jié)構(gòu)示例；圖44顯示的是實(shí)施例16的OPM的結(jié)構(gòu)示例；圖45顯示的是實(shí)施例17的DGEQ的結(jié)構(gòu)示例；圖46顯示的是實(shí)施例18的DGEQ的結(jié)構(gòu)示例；
圖47顯示的是實(shí)施例19的波長(zhǎng)選擇交換器的結(jié)構(gòu)示例；圖48顯示的是實(shí)施例20的光學(xué)功能設(shè)備的結(jié)構(gòu)示例；圖49顯示的是實(shí)施例21的WDM傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示例。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，在附圖中顯示了其實(shí)例。在圖中，相同的標(biāo)號(hào)指的是相同或者類似的部分。
圖11解釋了本發(fā)明的基本操作。在圖11中，作為本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備的組合/分路設(shè)備20包括輸入平板波導(dǎo)4，作為將光輸入進(jìn)輸入平板波導(dǎo)4的輸入端的輸入波導(dǎo)3，具有輸出端的輸出平板波導(dǎo)6，和信道波導(dǎo)陣列5，信道波導(dǎo)陣列5具有不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)，其中光由輸入平板波導(dǎo)4輸入并且輸出至輸出平板波導(dǎo)6。圖11也顯示了反射鏡801和透鏡12。
圖12顯示了光學(xué)設(shè)備由圖11的輸入波導(dǎo)3處輸入光，通過(guò)反射鏡801反射，并再次將它返回至輸入波導(dǎo)的情況下，對(duì)應(yīng)于光波長(zhǎng)的損耗，這樣帶來(lái)了平頂和低損耗的特性，如圖12的曲線(c)所示。另外，圖12的曲線(a)具有圖10所示的高斯傳輸特性。
能獲得圖12中曲線(c)所示的傳輸特性的原因是在圖11中的組合/分路設(shè)備20中未設(shè)立用于輸入各個(gè)波長(zhǎng)的光并引導(dǎo)至輸出端的信道波導(dǎo)(與圖8的610等同)。
如前面所描述的關(guān)于圖8所示的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在輸出端一側(cè)的信道波導(dǎo)截取光譜的一部分并傳播特定波長(zhǎng)的光。當(dāng)截取光譜時(shí)，存在著降低損耗時(shí)傳輸特性變?yōu)楦咚剐?，而輸出特性是平頂型時(shí)插入損耗會(huì)增加的問(wèn)題。
與此相反，因?yàn)楸景l(fā)明應(yīng)用的組合/分路設(shè)備中不出現(xiàn)輸出端一側(cè)的信道波導(dǎo)，所以從組合/分路設(shè)備中輸出的光具有非常寬的光譜。
圖11中的反射鏡801決定了光譜。
另外，反射光的光譜與反射鏡801的寬度成正比(圖11的頁(yè)面中的垂直寬度)。
另外，對(duì)于反射鏡，只要光會(huì)聚的點(diǎn)位于反射鏡的有效區(qū)域范圍內(nèi)，損耗就會(huì)低。因此，可以獲得如圖12中曲線(c)所示的平頂型和低損耗的傳輸特性。
如上所述，通過(guò)使用本發(fā)明的組合/分路設(shè)備作為光學(xué)功能設(shè)備，能獲得平頂型和低損耗的傳輸特性。另外，因?yàn)樗o湊，只需要裝配很少的幾個(gè)部件，因此可以實(shí)現(xiàn)易于裝配的低損耗光學(xué)功能設(shè)備，例如，用于波長(zhǎng)選擇交換器的組合/分路濾波器。
另外，如果在圖11中取代反射鏡801而布置了另一個(gè)光學(xué)設(shè)備，比如光電轉(zhuǎn)換器，則因?yàn)闆](méi)有輸出端的信道波導(dǎo)，很顯然，也可以實(shí)現(xiàn)上述的效果。
另外，在這個(gè)實(shí)施例的示例中，設(shè)立輸出平板波導(dǎo)6以降低各個(gè)信道波導(dǎo)的長(zhǎng)度誤差，以限制非鄰接串?dāng)_(nonadjacent crosstalk)。
換一句話說(shuō)，在制造過(guò)程中，當(dāng)沒(méi)有設(shè)立輸出平板波導(dǎo)6而截取信道波導(dǎo)陣列部分時(shí)，如果相鄰信道波導(dǎo)的截面角之間有誤差的話，就會(huì)直接變成信道波導(dǎo)的長(zhǎng)度誤差。
但是，通過(guò)設(shè)立一個(gè)短的輸出平板波導(dǎo)6，就沒(méi)必要在信道波導(dǎo)陣列5的位置處截取，而可以利用纖芯處理時(shí)使用的光掩膜的精度來(lái)限制信道波導(dǎo)的長(zhǎng)度誤差。
由于這樣的原因，使用圖11所示結(jié)構(gòu)配上輸出平板波導(dǎo)6的結(jié)構(gòu)，但是即使對(duì)于沒(méi)有輸出平板波導(dǎo)6而使用輸出波導(dǎo)陣列5的輸出端作為端面的組合/分路設(shè)備，也可以獲得平頂型和低損耗的輸出特性。另外，因?yàn)樗o湊，只需要裝配很少的幾個(gè)部件，因此很明顯可以實(shí)現(xiàn)易于裝配的低損耗光學(xué)功能設(shè)備，例如，用于波長(zhǎng)選擇交換器的組合/分路濾波器。
實(shí)施例1圖13是本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備的一個(gè)示例，是波長(zhǎng)組合/分路濾波器結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例。圖13(a)是波長(zhǎng)組合/分路濾波器的平面圖，圖13(b)是圖13(a)中波長(zhǎng)組合/分路濾波器虛線A-A處的剖面圖，圖13(c)是圖13(a)中波長(zhǎng)組合/分路濾波器虛線B-B處的剖面圖，圖13(d)是圖13(a)中波長(zhǎng)組合/分路濾波器虛線C-C處的剖面圖。
例如，如圖13(b)所示，本發(fā)明的波長(zhǎng)組合/分路濾波器包括平板基板100和位于平板基板100的主平面上的光導(dǎo)200。其中，平板基板100的“主平面”是指圖13(b)的平板基板100和光導(dǎo)200接觸的表面。
光導(dǎo)200包括包覆層201和纖芯202，纖芯202被包覆層201包住并且比包覆層具有更高的折射率。但是，纖芯202只向波導(dǎo)端面203和波導(dǎo)端面204露出。
在圖13(a)中，構(gòu)成波長(zhǎng)組合/分路濾波器的光導(dǎo)200的纖芯形狀(以后稱為芯型)包括輸入平板波導(dǎo)4，作為將光輸入進(jìn)輸入平板波導(dǎo)4的輸入端的輸入波導(dǎo)3，具有輸出端的輸出平板波導(dǎo)6，以及信道波導(dǎo)陣列5，信道波導(dǎo)陣列5包括多個(gè)具有不同長(zhǎng)度的信道波導(dǎo)，光由輸入平板波導(dǎo)4輸入并且輸出至輸出平板波導(dǎo)6。
另外，圖13(a)中的光導(dǎo)200的芯型嵌入在包覆層201內(nèi)，為了方便起見，使用了實(shí)線而不是虛線顯示。即使同樣是嵌入層，在下面的平面圖中各層都以實(shí)線顯示，但如圖13(b)，圖13(c)，和圖13(d)所示，纖芯202是嵌入在包覆層201內(nèi)的。
另外，圖13(b)的纖芯202對(duì)應(yīng)于圖13(a)中的輸入波導(dǎo)3，圖13(c)的纖芯202對(duì)應(yīng)于圖13(a)中的輸入平板波導(dǎo)4，圖13(d)的纖芯202對(duì)應(yīng)于圖13(a)中的輸出平板波導(dǎo)6。
把圖13(a)所示的波長(zhǎng)組合/分路濾波器的輸入平板波導(dǎo)4和信道波導(dǎo)陣列5的邊界定義為信道波導(dǎo)陣列5的輸入口501，信道波導(dǎo)陣列5的輸入口501位于以R為半徑，以輸入波導(dǎo)3和輸入平板波導(dǎo)4的連接點(diǎn)400為圓心的圓弧401上。
另外，輸入波導(dǎo)3和輸入平板波導(dǎo)4的連接點(diǎn)400位于構(gòu)成圓弧401的羅蘭圓(Rowland circle)上，輸入平板波導(dǎo)4的邊界是這個(gè)羅蘭圓的一部分。其中，“羅蘭圓”是以R/2為半徑的圓，其圓弧經(jīng)過(guò)以R為半徑的圓的中心。
另外，只要位于這個(gè)羅蘭圓上，可以把輸入波導(dǎo)3布置在不同于位置400的位置上。
另外，把信道波導(dǎo)陣列5和輸出平板波導(dǎo)6的邊界定義為信道波導(dǎo)陣列5的輸出口502，信道波導(dǎo)陣列5的輸出口502排列在一條直線上，如圖所示。構(gòu)成輸出平板波導(dǎo)6的纖芯的邊界601、構(gòu)成信道波導(dǎo)陣列5的纖芯和包覆層201也位于一條直線上。
另外，調(diào)節(jié)信道波導(dǎo)陣列5的長(zhǎng)度，使得相鄰信道波導(dǎo)的芯型輸入口和輸出口之間的光徑長(zhǎng)度之差是固定的。
建立這個(gè)光路差，使得當(dāng)波分復(fù)用光從用作輸入端的輸入波導(dǎo)3輸入時(shí)，基于構(gòu)成這個(gè)波分復(fù)用光的各個(gè)波長(zhǎng)而產(chǎn)生角度色散。
所以，在圖11至圖13的實(shí)施例中，在輸出平板波導(dǎo)6之后，不在平板基板100上形成隨后的用于引導(dǎo)不同波段的光的信道波導(dǎo)。與之相比，圖5和圖8顯示的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，在同一個(gè)基板上形成了分別傳導(dǎo)不同波段的光的輸出信道波導(dǎo)610。
圖14顯示的是本發(fā)明的波長(zhǎng)組合/分路濾波器的端面的一個(gè)示例。
圖14(a)是在輸入波導(dǎo)一側(cè)的波導(dǎo)端面203的一個(gè)結(jié)構(gòu)示例，圖14(b)是在輸出平板波導(dǎo)一側(cè)的波導(dǎo)端面204的一個(gè)結(jié)構(gòu)示例。這兩個(gè)波導(dǎo)端面都與平板基板100的端面同處一個(gè)面。通常，光纖連接至輸入波導(dǎo)一側(cè)的波導(dǎo)端面203。
由圖14(a)和圖14(b)可以看到，在信道陣列波導(dǎo)5和波導(dǎo)端面204之間的平板基板100上沒(méi)有附加的信道波導(dǎo)來(lái)截取和傳導(dǎo)特定波段的光。與之相比，圖5和圖8顯示的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，在信道陣列波導(dǎo)5和波導(dǎo)端面204之間的基板上有輸出信道波導(dǎo)610。
另外，在有必要衰減返回至光纖或波導(dǎo)的波導(dǎo)端面的反射光的情況下，波導(dǎo)端面可以相對(duì)于光纖或波導(dǎo)與垂直面有一定的傾斜。
下面，解釋本實(shí)施例的波長(zhǎng)組合/分路濾波器的具體結(jié)構(gòu)。例如，使用CVD(化學(xué)汽相沉積)的方法，在1mm厚的硅基板(相當(dāng)于平板基板100)上形成層疊的作為包覆層的20μm厚硅玻璃和作為纖芯的6μm厚硅玻璃。
施加光阻劑，通過(guò)光刻處理，形成與芯型的形狀大致相同的光阻圖案。接下來(lái)，使用光阻圖案作為掩膜，進(jìn)行反應(yīng)離子蝕刻(RIE)，形成芯型。
通過(guò)這個(gè)處理，只留下輸入波導(dǎo)3、輸入平板波導(dǎo)4、信道波導(dǎo)陣列5和輸出平板波導(dǎo)6的芯型，纖芯202被除去了。
接下來(lái)，使用CVD方法，例如，在芯型上層疊20μm厚的硅玻璃作為包覆層。然后，通過(guò)使用剪切半導(dǎo)體器件的剪切機(jī)進(jìn)行剪切，同時(shí)形成波導(dǎo)端面203和204。如上所述，形成了本實(shí)施例的組合/分路濾波器。
具體尺寸如下，例如輸入波導(dǎo)3的寬度為6μm，長(zhǎng)度為5mm，輸入平板波導(dǎo)4和信道波導(dǎo)陣列5之間邊界的半徑R為17mm，構(gòu)成信道波導(dǎo)陣列5的信道波導(dǎo)寬度為6μm，相鄰信道波導(dǎo)的從輸入口到輸出口的有效光徑長(zhǎng)度之差為45μm，各個(gè)信道波導(dǎo)的芯型的輸入口和輸出口的間距為14μm。所有的纖芯厚度為6μm，并且纖芯/包覆層的折射率之差＝0.8％。
其他材料，如石英玻璃和硼化玻璃也可以用于平板基板100。
另外，可以通過(guò)不是CVD的其它制造工藝或不是硅玻璃的其它材料制成光導(dǎo)，例如，通過(guò)FHD(火焰水解沉積)方法形成的硅玻璃材料或通過(guò)涂層方法形成的塑料材料。
如圖11所示的光學(xué)系統(tǒng)由這樣構(gòu)造的波長(zhǎng)組合/分路濾波器構(gòu)成，當(dāng)光由反射鏡801反射時(shí)所測(cè)的光譜如圖12曲線(c)所示。
在圖11中，當(dāng)透鏡12的焦距設(shè)為58mm并且反射鏡801反射表面寬度設(shè)為100μm時(shí)，損耗由最小值增大0.5dB的光譜寬度為0.8nm。
另外，當(dāng)反射鏡801反射表面寬度設(shè)為50μm時(shí)，損耗由最小值增大0.5dB的光譜寬度為0.4nm。此時(shí)插入損耗為6dB。因此與如圖8所示的使用傳統(tǒng)AWG的情況相比，損耗降低了1/2。
這樣，通過(guò)本實(shí)施例的組合/分路設(shè)備，可以獲得平頂型和低損耗的傳輸特性。另外，因?yàn)樗o湊，只需要裝配很少的幾個(gè)部件，因此可以實(shí)現(xiàn)易于裝配的低損耗光學(xué)功能設(shè)備，例如，用于波長(zhǎng)選擇交換器的組合/分路濾波器。
另外，在本實(shí)施例中，波導(dǎo)的尺寸和光學(xué)器件(如透鏡)的焦距都給出了具體的數(shù)值，但是很明顯，即使沒(méi)有根據(jù)這些值應(yīng)用本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)時(shí)，也可以獲得本發(fā)明的效果。
實(shí)施例2圖15和圖16顯示了本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備的實(shí)施例。圖15顯示的是應(yīng)用于頻率間隔為100GHz的40信道波分復(fù)用光的波長(zhǎng)選擇交換器的平面圖，圖16顯示的是其側(cè)視圖。
圖17是圖15A部分放大圖，示意了當(dāng)以100GHz頻率間隔(相當(dāng)于在1.5μm波長(zhǎng)范圍內(nèi)大約0.8nm的波長(zhǎng)間隔)進(jìn)行波長(zhǎng)復(fù)用的光從信道波導(dǎo)陣列5中射出時(shí)，各個(gè)波長(zhǎng)光的射出方向。
在圖15和圖16中，100GHz頻率間隔的第一組合/分路設(shè)備20和第二組合/分路設(shè)備21安裝在導(dǎo)熱片10上，導(dǎo)熱片10安裝在加熱器22上。
組合/分路設(shè)備20和21具有相同的結(jié)構(gòu)，包括輸入平板波導(dǎo)4，作為將光輸入進(jìn)輸入平板波導(dǎo)4的輸入端的輸入波導(dǎo)3，以及具有不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)的信道波導(dǎo)陣列5，光由輸入平板波導(dǎo)4輸入。
當(dāng)40信道100GHz頻率間隔的波長(zhǎng)復(fù)用光40進(jìn)入第一組合/分路設(shè)備20的輸入波導(dǎo)3時(shí)，光可以自由通過(guò)輸入平板波導(dǎo)4，到達(dá)信道波導(dǎo)陣列5，并進(jìn)行光學(xué)耦合。因此，輸入光功率被分布到構(gòu)成信道波導(dǎo)陣列5的各個(gè)信道波導(dǎo)上。
構(gòu)成信道波導(dǎo)陣列5的各個(gè)信道波導(dǎo)內(nèi)的光發(fā)生與其波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的相移，并且由輸出端輸出，由于干涉，如圖17所示，根據(jù)各個(gè)波長(zhǎng)在角度色散方向上以平行光射出。
此這種方法通過(guò)信道波導(dǎo)陣列5分路至各個(gè)波長(zhǎng)的光被引導(dǎo)至柱面透鏡11，變成了相對(duì)于垂直方向的平行光(相當(dāng)于圖16中頁(yè)面的垂直方向)。
波長(zhǎng)復(fù)用光送至第二組合/分路設(shè)備21的情況與此相同。
透鏡12作為光學(xué)設(shè)備，可以(a)根據(jù)角度色散方向?qū)⒂傻谝唤M合/分路設(shè)備20產(chǎn)生了角度色散的各個(gè)波長(zhǎng)的光會(huì)聚至不同的位置，和(b)根據(jù)角度色散方向?qū)⒂傻诙M合/分路設(shè)備20產(chǎn)生了角度色散的各個(gè)波長(zhǎng)的光會(huì)聚至不同的位置。
另外，這個(gè)透鏡12被布置為使得(a)給定頻率的由第一組合/分路設(shè)備20產(chǎn)生角度色散的光所會(huì)聚的位置，和(b)相同頻率的由第二組合/分路設(shè)備21產(chǎn)生角度色散的光所會(huì)聚的位置一致。
另外，包括多個(gè)反射鏡的反射鏡陣列13作為光反射設(shè)備，設(shè)立在至少一個(gè)產(chǎn)生這種角度色散的各個(gè)頻率的光大致會(huì)聚的位置處，第一組合/分路設(shè)備分路的各個(gè)頻率的光被送入至這個(gè)陣列。
對(duì)應(yīng)于各個(gè)分路波長(zhǎng)的反射鏡排列在反射鏡陣列13上。各個(gè)反射鏡的角度根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，第一組合/分路設(shè)備20出來(lái)的光或者返回至第一組合/分路設(shè)備20，或者反射至第二組合/分路設(shè)備21。
換一句話說(shuō)，對(duì)于送至第一組合/分路設(shè)備20的波分復(fù)用光中不進(jìn)行波長(zhǎng)交換的光，調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)于那個(gè)波長(zhǎng)的位置處的反射鏡的反射角，使第一組合/分路設(shè)備20出來(lái)的光返回至第一組合/分路設(shè)備20。
另一方面，對(duì)于進(jìn)行波長(zhǎng)交換的光，調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)于那個(gè)波長(zhǎng)的位置處的反射鏡的反射角，使第一組合/分路設(shè)備20出來(lái)的光引導(dǎo)至第二組合/分路設(shè)備21。此時(shí)，從第二組合/分路設(shè)備21出來(lái)的相同波長(zhǎng)的光被這個(gè)反射鏡反射至第一組合/分路設(shè)備20。
這樣，實(shí)現(xiàn)了波長(zhǎng)選擇交換器的功能。波長(zhǎng)選擇交換器是一種光學(xué)功能設(shè)備，可以(a)從進(jìn)入第一組合/分路設(shè)備20的波分復(fù)用光中分離出預(yù)定波長(zhǎng)的光并引導(dǎo)至第二組合/分路設(shè)備21，和(b)在進(jìn)入第二組合/分路設(shè)備21的波分復(fù)用光中插入與所分離的波長(zhǎng)相同波長(zhǎng)的光并作為波分復(fù)用光返回至第一組合/分路設(shè)備20。
另外，光的輸入和輸出都要通過(guò)組合/分路設(shè)備20和組合/分路設(shè)備21的輸入波導(dǎo)3進(jìn)行，但是可以在各個(gè)組合/分路設(shè)備的輸入波導(dǎo)3的輸入端上設(shè)置用于分離輸入光和輸出光的光學(xué)設(shè)備，例如，把輸入進(jìn)第一端口的光輸出至第二端口，并把輸入進(jìn)第二端口的光輸出至第三端口的光學(xué)設(shè)備，比如光環(huán)行器。這同樣也適用于其它實(shí)施例。
這樣，通過(guò)本實(shí)施例，可以獲得平頂型和低損耗的傳輸特性。另外，因?yàn)樗o湊，只需要裝配很少的幾個(gè)部件，因此可以實(shí)現(xiàn)易于裝配的低損耗光學(xué)功能設(shè)備。
其中，作為示例，使用石英波導(dǎo)在硅基板上形成各個(gè)組合/分路設(shè)備20和21(折射率差0.8％)。
另外，作為示例，輸入波導(dǎo)3的輸入端和信道波導(dǎo)陣列5的輸出端成90度角，如圖17所示，各個(gè)信道波導(dǎo)在輸出端平行排列。
在圖15的示例中，構(gòu)成信道波導(dǎo)陣列5的信道波導(dǎo)的數(shù)量大約是300，在圖17的示例中，信道波導(dǎo)陣列5的輸出端各個(gè)信道波導(dǎo)之間的間距為14μm。此時(shí)，信道波導(dǎo)陣列5上輸出端射出的衍射光信道(ch)之間的衍射角之差為0.0017弧度/ch。柱面透鏡11的直徑為12mm，焦距大約是10mm。
透鏡12的焦距大約是58.3mm，位于與信道波導(dǎo)陣列5的輸出端相距焦距f的位置處。其有效直徑為9mm。
另外，反射鏡陣列13位于柱面透鏡11的相對(duì)一側(cè)，與透鏡12相距焦距f。
圖18是反射鏡陣列13的結(jié)構(gòu)示例。更具體的，從右側(cè)看，圖18(a)是一個(gè)平面圖，圖18(b)是一個(gè)側(cè)視圖，N個(gè)反射鏡從ch1到chN以大致恒定的間距P排列。在本實(shí)施例中，N為40。另外，如18(b)的側(cè)視圖所示，各個(gè)反射鏡可以電動(dòng)控制和傾斜。反射鏡801的間距P為100μm，反射表面811的尺寸為50μm×50μm。
在圖16中，導(dǎo)熱片10的安裝組合/分路設(shè)備的部分的厚度d1和d2都是1mm，安裝組合/分路設(shè)備的部分之間的距離是5mm。因此，兩個(gè)組合/分路設(shè)備20和21在垂直方向上的安裝距離為6mm。
當(dāng)光從組合/分路設(shè)備20返回至組合/分路設(shè)備20和光被引導(dǎo)至組合/分路設(shè)備21時(shí)，反射鏡擺動(dòng)角α為0.12弧度。
另外，在本實(shí)施例中，通過(guò)(a)配置為波分復(fù)用光輸入進(jìn)組合/分路設(shè)備20，并且分路至各個(gè)波長(zhǎng)的光由構(gòu)成反射鏡陣列13的對(duì)應(yīng)于各個(gè)波長(zhǎng)的反射鏡反射并引導(dǎo)至組合/分路設(shè)備21，和(b)調(diào)節(jié)反射鏡的反射角，控制引導(dǎo)至組合/分路設(shè)備21的光量，可以獨(dú)立地改變構(gòu)成波分復(fù)用光的各個(gè)波長(zhǎng)的光強(qiáng)度。
換一句話說(shuō)，通過(guò)本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)控制各個(gè)信道(波長(zhǎng))的光功率水平的設(shè)備，這里各個(gè)信道對(duì)應(yīng)于100GHz頻率間隔的40信道波分復(fù)用光。(以后，這種設(shè)備稱為動(dòng)態(tài)增益均衡器，簡(jiǎn)稱DGEQ)。
另外，對(duì)于這種結(jié)構(gòu)的DGEQ，波分復(fù)用光的輸入端變?yōu)榻M合/分路設(shè)備20，輸出端變?yōu)榻M合/分路設(shè)備21，因此用于分離輸入光和輸出光的光學(xué)設(shè)備(例如光環(huán)行器)就變得沒(méi)必要了。
另外，在使用本發(fā)明的組合/分路設(shè)備構(gòu)造的波長(zhǎng)選擇交換器的其它實(shí)施例中，很明顯通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)于各個(gè)波長(zhǎng)的反射鏡的角度，也可以實(shí)現(xiàn)DGEQ。
實(shí)施例3圖19和圖20顯示了本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例。圖19顯示的是應(yīng)用于頻率間隔為100GHz的40信道波分復(fù)用光的波長(zhǎng)選擇交換器的平面圖，圖20顯示的是其側(cè)視圖。
圖21是圖19中A部分的放大圖，示意了當(dāng)以100GHz頻率間隔(相當(dāng)于在1.5μm波長(zhǎng)范圍內(nèi)大約0.8nm的波長(zhǎng)間隔)進(jìn)行波長(zhǎng)復(fù)用的光從輸出平板波導(dǎo)6中射出時(shí)，各個(gè)波長(zhǎng)的光的射出方向。
本實(shí)施例結(jié)構(gòu)與實(shí)施例2相似，區(qū)別在于(a)組合/分路設(shè)備直接安裝在加熱器22上，沒(méi)有設(shè)置導(dǎo)熱片來(lái)安裝組合/分路設(shè)備，和(b)在輸入平板波導(dǎo)4的相對(duì)側(cè)，在信道波導(dǎo)陣列5一端設(shè)置了具有輸出端的短輸出平板波導(dǎo)6。
具體而言，在圖19和圖20中，用于100GHz頻率間隔的第一組合/分路設(shè)備20和第二組合/分路設(shè)備21分別安裝在加熱器22的兩側(cè)，加熱器22由支架16支撐。
組合/分路設(shè)備20和21具有相同的結(jié)構(gòu)，包括輸入平板波導(dǎo)4，作為將光輸入進(jìn)輸入平板波導(dǎo)4的輸入端的輸入波導(dǎo)3，具有輸出端的輸出平板波導(dǎo)6，以及具有不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)的信道波導(dǎo)陣列5，光由輸入平板波導(dǎo)4輸入并且輸出至輸出平板波導(dǎo)6。
其中，本實(shí)施例的輸出平板波導(dǎo)的長(zhǎng)度為500μm。
在本實(shí)施例中，也可以實(shí)現(xiàn)如實(shí)施例2所描述的波長(zhǎng)選擇交換器的功能，這里的波長(zhǎng)選擇交換器是一種光學(xué)功能設(shè)備，可以(a)從進(jìn)入第一組合/分路設(shè)備20的波分復(fù)用光中分離出預(yù)定波長(zhǎng)的光并引導(dǎo)至第二組合/分路設(shè)備21，和(b)在進(jìn)入第二組合/分路設(shè)備21的波分復(fù)用光中插入與所分離波長(zhǎng)相同波長(zhǎng)的光并作為波分復(fù)用光返回至第一組合/分路設(shè)備20。
這樣，通過(guò)本實(shí)施例，可以獲得平頂型和低損耗的傳輸特性。另外，因?yàn)樗o湊，只需要裝配很少的幾個(gè)部件，因此可以實(shí)現(xiàn)易于裝配的低損耗光學(xué)功能設(shè)備。
另外，本實(shí)施例中，通過(guò)把組合/分路設(shè)備直接安裝在加熱器上，可以實(shí)現(xiàn)部件比實(shí)施例2更少的波長(zhǎng)選擇交換器，并且具有更薄的組合/分路濾波器部件。
另外，通過(guò)設(shè)置輸出平板波導(dǎo)6，可以通過(guò)纖芯制造過(guò)程時(shí)使用的光掩膜的精度而限制信道波導(dǎo)長(zhǎng)度的偏差，還可以限制非鄰接串?dāng)_。
實(shí)施例4圖22和圖23顯示了本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例。圖22顯示的是應(yīng)用于頻率間隔為100GHz的40信道波分復(fù)用光的波長(zhǎng)選擇交換器的平面圖，圖23顯示的是其側(cè)視圖。
本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例3相似，區(qū)別在于光信號(hào)的輸入波導(dǎo)3的輸入端面與輸出平板波導(dǎo)6的輸出端面是平行的。
在本實(shí)施例中，如上述實(shí)施例2一樣，可以獲得平頂型和低損耗的傳輸特性。另外，因?yàn)樗o湊，只需要裝配很少的幾個(gè)部件，因此可以實(shí)現(xiàn)易于裝配的低損耗光學(xué)功能設(shè)備。
另外，本實(shí)施例中，通過(guò)把組合/分路設(shè)備直接安裝在加熱器上，可以實(shí)現(xiàn)部件比實(shí)施例2更少的波長(zhǎng)選擇交換器，并且具有更薄的組合/分路濾波器部件。
另外，通過(guò)設(shè)置輸出平板波導(dǎo)6，可以通過(guò)纖芯制造過(guò)程中使用的光掩膜的精度來(lái)限制信道波導(dǎo)長(zhǎng)度的偏差，還可以限制非鄰接串?dāng)_。
實(shí)施例5圖24和圖25顯示了本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例。圖22顯示的是應(yīng)用于頻率間隔為100GHz的40信道波分復(fù)用光的DGEQ的平面圖，圖23顯示的是其側(cè)視圖。
本實(shí)施例中的DGEQ只使用了上述實(shí)施例4中波長(zhǎng)選擇交換器部件中的一個(gè)組合/分路設(shè)備，并把它配置為可以通過(guò)改變對(duì)應(yīng)于各個(gè)波長(zhǎng)的反射鏡角度來(lái)調(diào)節(jié)返回至該組合/分路設(shè)備的光強(qiáng)度。
在圖24和圖25中，用于100GHz頻率間隔的40信道的組合/分路設(shè)備20安裝在加熱器22上。
組合/分路設(shè)備20包括輸入平板波導(dǎo)4，作為將光輸入進(jìn)輸入平板波導(dǎo)4的輸入端的輸入波導(dǎo)3，具有輸出端的輸出平板波導(dǎo)6，以及具有不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)的信道波導(dǎo)陣列5，光由輸入平板波導(dǎo)4輸入并且輸出至輸出平板波導(dǎo)6。
其中，本實(shí)施例的輸出平板波導(dǎo)的長(zhǎng)度為500μm。
當(dāng)40信道100GHz頻率間隔的波長(zhǎng)復(fù)用光40進(jìn)入組合/分路設(shè)備20的輸入波導(dǎo)3時(shí)，光可以自由通過(guò)輸入平板波導(dǎo)4，到達(dá)信道波導(dǎo)陣列5，并進(jìn)行光學(xué)耦合。因此，輸入光功率被分布到構(gòu)成信道波導(dǎo)陣列5的各個(gè)信道波導(dǎo)上。
構(gòu)成信道波導(dǎo)陣列5的各個(gè)信道波導(dǎo)內(nèi)的光產(chǎn)生與其波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的相移，并且由輸出端輸出，由于干涉，根據(jù)各個(gè)波長(zhǎng)而在角度色散方向上以平行光射出。
如此通過(guò)信道波導(dǎo)陣列5分路至各個(gè)波長(zhǎng)的光被引導(dǎo)至透鏡11，變成了相對(duì)于垂直方向的平行光(相當(dāng)于圖25中頁(yè)面的垂直方向)。
另外，透鏡12作為光學(xué)設(shè)備，可以根據(jù)角度色散方向?qū)⒂山M合/分路設(shè)備20產(chǎn)生了角度色散的各個(gè)波長(zhǎng)的光會(huì)聚至不同的位置。
另外，設(shè)置了包括多個(gè)反射鏡的反射鏡陣列13作為光反射設(shè)備，設(shè)置在至少一個(gè)產(chǎn)生了這種角度色散的各個(gè)頻率的光大致會(huì)聚的位置處，組合/分路設(shè)備20分路的各個(gè)頻率的光被送入至這個(gè)陣列。
如圖18所示，對(duì)應(yīng)于各個(gè)分路波長(zhǎng)的40個(gè)反射鏡排列在反射鏡陣列13上。光通過(guò)這些反射鏡反射，根據(jù)需要調(diào)節(jié)各個(gè)反射鏡的角度，所有的光或者沿著相同的光路返回至組合/分路設(shè)備20的輸出平板波導(dǎo)6的輸出端，或者減少返回至輸出平板波導(dǎo)6輸出端的光量。這樣可以通過(guò)調(diào)節(jié)反射鏡的角度來(lái)調(diào)節(jié)返回光量。
因此，利用反射面的角度可以電動(dòng)控制的反射鏡，例如，對(duì)于輸入到組合/分路設(shè)備20的波分復(fù)用光，它可以用作DGEQ，可以獨(dú)立地、動(dòng)態(tài)地衰減各個(gè)波長(zhǎng)的光強(qiáng)度。
這樣，通過(guò)本實(shí)施例，可以獲得平頂型和低損耗的傳輸特性。另外，因?yàn)樗o湊，只需要裝配很少的幾個(gè)部件，因此可以實(shí)現(xiàn)易于裝配的低損耗光學(xué)功能設(shè)備。
實(shí)施例6圖26和圖27顯示了本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例。圖26顯示的是應(yīng)用于頻率間隔為100GHz的40信道波分復(fù)用光的波長(zhǎng)選擇交換器的平面圖，圖27顯示的是其側(cè)視圖。
本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例2相似，區(qū)別在于(a)在透鏡12和反射鏡陣列13之間插入了45度反射鏡15作為把光路轉(zhuǎn)換90度的設(shè)備，并且組合/分路設(shè)備20和21的安裝面和反射鏡陣列13的安裝面相互平行，和(b)在組合/分路設(shè)備的輸出端部設(shè)置了短輸出平板波導(dǎo)6。
在本實(shí)施例中，也可以獲得平頂型和低損耗的傳輸特性。另外，因?yàn)樗o湊，只需要裝配很少的幾個(gè)部件，因此可以實(shí)現(xiàn)易于裝配的低損耗光學(xué)功能設(shè)備。
并且，通過(guò)本實(shí)施例，透鏡12和反射鏡陣列13之間的光路被45度反射鏡15改變了90度角，所以可以減小縱向尺寸。另外，由于組合/分路設(shè)備20和21的安裝面和反射鏡陣列13的安裝面相互平行，如圖27所示，也可以在同一基板上有效地安裝加熱器22和反射鏡陣列13。
另外，通過(guò)設(shè)置輸出平板波導(dǎo)6，可以通過(guò)纖芯制造過(guò)程中使用的光掩膜的精度來(lái)限制信道波導(dǎo)長(zhǎng)度的偏差，還可以限制非鄰接串?dāng)_。
實(shí)施例7圖28和圖29顯示了本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例。圖28顯示的是應(yīng)用于頻率間隔為100GHz的40信道波分復(fù)用光的波長(zhǎng)選擇交換器的平面圖，圖29顯示的是其側(cè)視圖。
本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例4相似，區(qū)別在于在透鏡12和反射鏡陣列13之間插入了45度反射鏡15作為把光路轉(zhuǎn)換90度角的元件，并且組合/分路設(shè)備20和21的安裝面和反射鏡陣列13的安裝面相互平行。
在本實(shí)施例中，也可以象前面描述的實(shí)施例4一樣，獲得平頂型和低損耗的傳輸特性。另外，因?yàn)樗o湊，只需要裝配很少的幾個(gè)部件，因此可以實(shí)現(xiàn)易于裝配的低損耗光學(xué)功能設(shè)備。
另外，通過(guò)本實(shí)施例，透鏡12和反射鏡陣列13之間的光路改變了90度角，所以可以減小縱向尺寸。另外，由于組合/分路設(shè)備20和21的安裝面和反射鏡陣列13的安裝面相互平行，如圖27所示，也可以在同一基板上有效地安裝加熱器22和反射鏡陣列13。
另外，通過(guò)設(shè)置輸出平板波導(dǎo)6，可以通過(guò)纖芯制造過(guò)程中使用的光掩膜的精度來(lái)限制信道波導(dǎo)長(zhǎng)度的偏差，還可以限制非鄰接串?dāng)_。
實(shí)施例8圖30和圖31顯示了本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例。圖30顯示的是應(yīng)用于頻率間隔為100GHz的40信道波分復(fù)用光的波長(zhǎng)選擇交換器的平面圖，圖31顯示的是其側(cè)視圖。
本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例5相似，區(qū)別在于在透鏡12和反射鏡陣列13之間插入了45度反射鏡15作為把光路轉(zhuǎn)換90度角的元件，并且組合/分路設(shè)備20的安裝面和反射鏡陣列13的安裝面相互平行。
在本實(shí)施例中，也可以象前面描述的實(shí)施例5一樣，獲得平頂型和低損耗的傳輸特性。另外，因?yàn)樗o湊，只需要裝配很少的幾個(gè)部件，因此可以實(shí)現(xiàn)易于裝配的低損耗光學(xué)功能設(shè)備。
另外，通過(guò)本實(shí)施例，透鏡12和反射鏡陣列13之間的光路被45度反射鏡15改變了90度角，所以可以減小縱向尺寸。另外，由于組合/分路設(shè)備20的安裝面和反射鏡陣列13的安裝面相互平行，如圖31所示，也可以在同一基板上有效地安裝加熱器22和反射鏡陣列13。
另外，通過(guò)設(shè)置輸出平板波導(dǎo)6，可以通過(guò)纖芯制造過(guò)程中使用的光掩膜的精度來(lái)限制信道波導(dǎo)長(zhǎng)度的偏差，還可以限制非鄰接串?dāng)_。
實(shí)施例9圖32和圖33顯示了本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例。圖32顯示的是應(yīng)用于頻率間隔為100GHz的40信道波分復(fù)用光的波長(zhǎng)選擇交換器的平面圖，圖33顯示的是其側(cè)視圖。在圖32和圖33中，光環(huán)行器30和31以及濾波器32和33是示意表示。
在圖32和圖33中，光環(huán)行器30和31是將輸入到第一端口(a)的光輸出至第二端口(b)，并將輸入到第二端口(b)的光輸出至第三端口(c)的光學(xué)設(shè)備的一個(gè)示例。
在圖32中，如果頻率間隔為100GHz的40信道波分復(fù)用光從光環(huán)行器30的端口a(IN端口)輸入，再通過(guò)端口b到達(dá)濾波器32。
另外，如果包含如上所述插入的波長(zhǎng)光的波分復(fù)用光從光環(huán)行器31的端口a(ADD端口)輸入，則會(huì)通過(guò)端口b到達(dá)濾波器32。
其中，濾波器32和33設(shè)計(jì)為如果頻率間隔為100GHz的40信道波分復(fù)用光從輸入/輸出端d輸入，那么光譜中短波長(zhǎng)側(cè)的20個(gè)信道從輸入/輸出端e輸出，光譜中長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的20個(gè)信道從輸入/輸出端f輸出。相反，如果光譜中短波長(zhǎng)側(cè)的20個(gè)信道的光和光譜中長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的20個(gè)信道的光從輸入/輸出端e和f輸入，那么這些光譜的光組合并從輸入/輸出端d輸出。
短波長(zhǎng)側(cè)20個(gè)信道的波分復(fù)用光被引導(dǎo)至波長(zhǎng)選擇交換器40并通過(guò)組合/分路設(shè)備20和安裝在組合/分路設(shè)備20下面的組合/分路設(shè)備21分別分路至各個(gè)信道，并且根據(jù)與構(gòu)成反射鏡陣列13的各個(gè)波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的反射鏡的角度而引導(dǎo)至組合/分路設(shè)備20或組合/分路設(shè)備21。
被引導(dǎo)至組合/分路設(shè)備20和組合/分路設(shè)備21的各個(gè)波長(zhǎng)的光進(jìn)行組合并分別通過(guò)濾波器32和濾波器33從光環(huán)行器30的端口c(OUT端口)和光環(huán)行器31的端口c(DROP端口)輸出。
另一方面，長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)20個(gè)信道的波分復(fù)用光被引導(dǎo)至波長(zhǎng)選擇交換器41并通過(guò)組合/分路設(shè)備24和安裝在組合/分路設(shè)備24下面的組合/分路設(shè)備25分別分路至各個(gè)信道，并且根據(jù)與構(gòu)成反射鏡陣列13的各個(gè)波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的反射鏡的角度而引導(dǎo)至組合/分路設(shè)備24或組合/分路設(shè)備25。
被引導(dǎo)至組合/分路設(shè)備24和組合/分路設(shè)備25的各個(gè)波長(zhǎng)的光進(jìn)行組合，然后分別與上述通過(guò)濾波器32和濾波器33由組合/分路設(shè)備20和組合/分路設(shè)備21組合的組合光再進(jìn)行組合，并分別輸出至光環(huán)行器30的端口c(OUT端口)和光環(huán)行器31的端口c(DROP端口)。
其中，從頻率間隔為100GHz的40信道的輸入光的光譜中，波長(zhǎng)選擇交換器40用于短波長(zhǎng)側(cè)20信道的波長(zhǎng)譜的波分復(fù)用光，波長(zhǎng)選擇交換器41用于長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)20信道的波長(zhǎng)譜的波分復(fù)用光。對(duì)應(yīng)于各個(gè)分路波長(zhǎng)的20個(gè)反射鏡排列在各個(gè)波長(zhǎng)選擇交換器的反射鏡陣列13上。
這樣，通過(guò)本實(shí)施例，可以獲得平頂型和低損耗的傳輸特性。另外，因?yàn)樗o湊，只需要裝配很少的幾個(gè)部件，因此可以實(shí)現(xiàn)易于裝配的低損耗光學(xué)功能設(shè)備。
另外，通過(guò)本實(shí)施例，可以將用于頻率間隔為100GHz的40個(gè)信道的波長(zhǎng)選擇交換器構(gòu)造為四個(gè)用于頻率間隔為100GHz的20個(gè)信道的組合/分路設(shè)備。對(duì)于用于頻率間隔為100GHz的20個(gè)信道的組合/分路設(shè)備，因?yàn)樵摻M合/分路設(shè)備的衍射級(jí)比用于頻率間隔為100GHz的40個(gè)信道的組合/分路設(shè)備更高，所以可以擴(kuò)大衍射角。另外，可以使透鏡12的焦距更短，可以減小焦距方向上的尺寸。
其中，構(gòu)成波長(zhǎng)選擇交換器40和41的各個(gè)組合/分路設(shè)備包括輸入平板波導(dǎo)4，作為將光輸入進(jìn)輸入平板波導(dǎo)4的輸入端的輸入波導(dǎo)3，具有輸出端的輸出平板波導(dǎo)6，以及具有不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)的信道波導(dǎo)陣列5，光由輸入平板波導(dǎo)4輸入并且輸出至輸出平板波導(dǎo)6。
另外，本實(shí)施例的輸出平板波導(dǎo)的長(zhǎng)度為500μm。
信道波導(dǎo)陣列輸出端的間距為14μm。在此，信道波導(dǎo)側(cè)的輸出端射出的衍射光信道(頻率間隔為100GHz)之間的衍射角之差為0.0034弧度/ch(衍射級(jí)60)。
柱面透鏡11的直徑為2mm，焦距大約是10mm。凸透鏡的焦距大約是29.2mm，安裝在與組合/分路設(shè)備的輸出端距離為這個(gè)焦距的位置處。透鏡的有效直徑為9mm。
另外，在圖32中，各個(gè)組合/分路設(shè)備都具有輸出平板波導(dǎo)，但是很明顯，由信道波導(dǎo)陣列而不是輸出平板波導(dǎo)構(gòu)成輸出端的結(jié)構(gòu)也可以實(shí)現(xiàn)同樣的功能和效果。
實(shí)施例10圖34和圖35顯示了本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例。圖34顯示的是應(yīng)用于頻率間隔為100GHz的40個(gè)信道波分復(fù)用光的頻率選擇交換器的平面圖，圖35顯示的是其側(cè)視圖。
在圖34中，兩個(gè)用于通過(guò)100GHz的頻率間隔進(jìn)行復(fù)用的40個(gè)信道的組合/分路設(shè)備20和21安裝在加熱器22頂面上的一條直線上。
各個(gè)安裝的組合/分路設(shè)備包括輸入平板波導(dǎo)4，作為將光輸入進(jìn)輸入平板波導(dǎo)4的輸入端的輸入波導(dǎo)3，具有輸出端的輸出平板波導(dǎo)6，以及具有不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)的信道波導(dǎo)陣列5，光由輸入平板波導(dǎo)4輸入并且輸出至輸出平板波導(dǎo)6。
另外，本實(shí)施例的輸出平板波導(dǎo)的長(zhǎng)度為500μm。
波分復(fù)用光輸入到組合/分路設(shè)備20，分路至各個(gè)波長(zhǎng)的光被送至柱面透鏡11，并在垂直方向變成平行光。用透鏡12會(huì)聚并送至反射鏡陣列13，其位于光會(huì)聚的位置。
在此，使用45度反射鏡15將光彎成90度角。另外，使用45度反射鏡17的一面將光彎至對(duì)角的下側(cè)，并送至安裝在底部的反射鏡陣列13，反射鏡17具有兩個(gè)反射面。
反射鏡40對(duì)應(yīng)于各個(gè)波長(zhǎng)以100μm的間距排列在反射鏡陣列13上。
根據(jù)需要，可以改變反射鏡的反射表面相對(duì)入射光的角度，使用雙面45度反射鏡17的與光從組合/分路設(shè)備20所送至的表面不同的一個(gè)反射表面將光彎至45度反射鏡18的方向，并且適當(dāng)波長(zhǎng)的光被45度反射鏡18彎折90度角并送至組合/分路設(shè)備21。
也可以改變反射鏡的反射表面相對(duì)入射光的角度，使適當(dāng)波長(zhǎng)的光通過(guò)與入射光路相同的光路返回至組合/分路設(shè)備20。
其中，各個(gè)組合/分路設(shè)備可以用上述實(shí)施例3相同的方法分別制成，或者可以在相同的平板基板上同時(shí)制成兩個(gè)組合/分路設(shè)備。
通過(guò)本實(shí)施例，也可以與上述實(shí)施例4一樣，獲得平頂型和低損耗的傳輸特性。另外，因?yàn)樗o湊，只需要裝配很少的幾個(gè)部件，因此可以實(shí)現(xiàn)易于裝配的低損耗光學(xué)功能設(shè)備。
另外，通過(guò)本實(shí)施例，可以在同一個(gè)平面上有效地安裝組合/分路設(shè)備20和組合/分路設(shè)備21，并且為了改變透鏡12和反射鏡陣列13之間的光路，也可以縮短長(zhǎng)度方向上的尺寸。
實(shí)施例11圖36是本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例，即可以動(dòng)態(tài)地控制WDM通信中各個(gè)信道(波長(zhǎng))的光功率水平的DGEQ。
在圖36中，本實(shí)施例的DGEQ配備有光環(huán)行器30，光環(huán)行器30作為將輸入到第一端口(a)的光輸出至第二端口(b)，并將輸入到第二端口(b)的光輸出至第三端口(c)的光學(xué)設(shè)備。
本實(shí)施例的組合/分路設(shè)備20包括輸入平板波導(dǎo)4，作為將光輸入進(jìn)輸入平板波導(dǎo)4的輸入端的輸入波導(dǎo)3，輸出平板波導(dǎo)6，以及具有不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)的信道波導(dǎo)陣列5，光由輸入平板波導(dǎo)4輸入并且輸出至輸出平板波導(dǎo)6。
如果波分復(fù)用光從光環(huán)行器30的IN端口(端口(a))輸入，則輸入光會(huì)由組合/分路設(shè)備20產(chǎn)生角度色散并被分路至各個(gè)波長(zhǎng)。通過(guò)由柱面透鏡803、作為根據(jù)角度色散方向?qū)a(chǎn)生該角度色散的各個(gè)波長(zhǎng)的光會(huì)聚至不同位置的光學(xué)設(shè)備的透鏡804、和作為改變光路的設(shè)備的反射鏡805和806構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)，光會(huì)聚在對(duì)應(yīng)于各個(gè)波長(zhǎng)的多個(gè)反射鏡801上(以后這些光路被稱為前向路徑)。
其中，如果反射鏡801的角度調(diào)節(jié)為反射表面與入射光幾乎垂直，那么當(dāng)反射表面與入射光精確垂直時(shí)，反射鏡801反射的光沿著與前向路徑相同的路徑返回，從光環(huán)行器30的OUT端口輸出(這里稱為返回路徑)的光損耗達(dá)到最小。如果角度有偏差，則沿著返回路徑從光環(huán)行器30的OUT端口輸出的光強(qiáng)度會(huì)隨著偏差的增大而減小。
這樣，可以通過(guò)調(diào)節(jié)反射鏡801的角度而實(shí)現(xiàn)一種可以控制構(gòu)成入射波分復(fù)用光的各個(gè)波長(zhǎng)的光強(qiáng)度的設(shè)備。換一句話說(shuō)，可以實(shí)現(xiàn)DGEQ。
通過(guò)本實(shí)施例，可以獲得平頂型和低損耗的傳輸特性。另外，因?yàn)樗o湊，只需要裝配很少的幾個(gè)部件，因此可以實(shí)現(xiàn)作為易于裝配的低損耗光學(xué)功能設(shè)備的DGEQ。
本實(shí)施例的DGEQ的具體構(gòu)造在下面進(jìn)行解釋。
在圖36中，在把由(例如)硼硅玻璃制成的塊(條)粘結(jié)在組合/分路設(shè)備20的末端之后，粘結(jié)具有10mm焦距的柱面透鏡803，輸出光在垂直方向上變成了平行光。
透鏡804的焦點(diǎn)與組合/分路設(shè)備20的信道波導(dǎo)陣列5的芯型邊界和輸出平板波導(dǎo)6的芯型邊界重合。光路通過(guò)反射鏡805和806而彎折，并且在透鏡804的另一焦點(diǎn)處設(shè)置了如圖18所示的多個(gè)反射鏡801排列而成的反射鏡陣列13。
光環(huán)行器30通過(guò)由(例如)硼硅玻璃制成的塊(條)和由硼硅玻璃塊夾著的信號(hào)模式光纖與輸入波導(dǎo)3相連。
另外，在圖36中，為了方便起見，只顯示了三支分路波長(zhǎng)光的光路以及與之相對(duì)應(yīng)的三個(gè)反射鏡801，但是很明顯，分路波長(zhǎng)的數(shù)量和反射鏡801的數(shù)量并不限于這些數(shù)字。
實(shí)施例12圖37是本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備在WDM通信中作為波長(zhǎng)色散補(bǔ)償設(shè)備的實(shí)施例。
圖37所示的波長(zhǎng)色散補(bǔ)償設(shè)備的結(jié)構(gòu)與圖36所示的DGEQ的結(jié)構(gòu)幾乎相同，區(qū)別在于構(gòu)成反射鏡陣列13的各個(gè)反射鏡與圖18中所示的不同。
換一句話說(shuō)，如圖37所示的反射鏡陣列13設(shè)置在至少一個(gè)產(chǎn)生了角度色散的各個(gè)波長(zhǎng)的光大致會(huì)聚的位置，并且設(shè)置為光反射設(shè)備，其中在法線方向上各個(gè)反射表面的位置不同。
圖38是圖37中構(gòu)成反射鏡陣列13的反射鏡821的結(jié)構(gòu)示例。圖38(a)是整個(gè)反射鏡的圖，圖38(b)是在反射表面中心處截取圖38(a)的反射鏡，示意顯示A方向的剖視圖。
在圖38中，反射鏡821包括多個(gè)反射鏡部件822，各個(gè)反射鏡部件的反射表面在其法線方向可以移動(dòng)。例如，反射鏡部件822a的反射表面是平的，而反射鏡部件822b的反射表面是凹的，即反射表面在其法線方向進(jìn)行了移動(dòng)。
當(dāng)變?yōu)榘歼M(jìn)時(shí)控制凹進(jìn)的量，即，控制反射表面在法線方向上的移動(dòng)量。例如，可以控制為如圖38(b)所示。
在圖37中，本實(shí)施例的波長(zhǎng)色散補(bǔ)償設(shè)備配備有光環(huán)行器30作為將輸入到第一端口(a)的光輸出至第二端口(b)，并將輸入到第二端口(b)的光輸出至第三端口(c)的光學(xué)設(shè)備。
本實(shí)施例的組合/分路設(shè)備20包括輸入平板波導(dǎo)4，作為將光輸入進(jìn)輸入平板波導(dǎo)4的輸入端的輸入波導(dǎo)3，輸出平板波導(dǎo)6，以及具有不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)的信道波導(dǎo)陣列5，光由輸入平板波導(dǎo)4輸入并且輸出至輸出平板波導(dǎo)6。
如果波分復(fù)用光從光環(huán)行器30的IN端口(端口(a))輸入，則輸入光會(huì)由組合/分路設(shè)備20產(chǎn)生角度色散并被分路至各個(gè)波長(zhǎng)。通過(guò)由柱面透鏡803、作為根據(jù)角度色散方向?qū)a(chǎn)生了角度色散的各個(gè)波長(zhǎng)的光會(huì)聚至不同位置的光學(xué)設(shè)備的透鏡804、和作為改變光路的設(shè)備的反射鏡805和806構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)，光會(huì)聚在對(duì)應(yīng)于各個(gè)波長(zhǎng)的多個(gè)反射鏡821上(以后這些光路被稱為前向路徑)。
在此會(huì)聚的各個(gè)波長(zhǎng)的光具有固定的波長(zhǎng)譜，如果中心波長(zhǎng)為λ，那么比λ稍短的λ-Δλ波長(zhǎng)的光和比λ稍長(zhǎng)的λ+Δλ波長(zhǎng)的光也根據(jù)其波長(zhǎng)而由組合/分路設(shè)備產(chǎn)生角度色散，該光會(huì)聚在與波長(zhǎng)λ的光不同的位置上。
另外，多個(gè)反射鏡部件822排列在由組合/分路設(shè)備產(chǎn)生角度色散方向的直線上(圖38(b)的x軸方向)。關(guān)于前面提到的波長(zhǎng)譜范圍內(nèi)的各個(gè)波長(zhǎng)的光，通過(guò)控制各個(gè)反射鏡部件822使光在光軸方向上的距離不同，可以控制波長(zhǎng)譜范圍內(nèi)各個(gè)波長(zhǎng)的延遲時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)色散補(bǔ)償設(shè)備的功能。
通過(guò)本實(shí)施例，可以獲得平頂型和低損耗的傳輸特性。另外，因?yàn)樗o湊，只需要裝配很少的幾個(gè)部件，因此可以實(shí)現(xiàn)易于裝配的低損耗光學(xué)功能設(shè)備。
另外，在使用本發(fā)明的組合/分路設(shè)備構(gòu)造的DGEQ的實(shí)施例中，很明顯，使用圖38所示的結(jié)構(gòu)作為對(duì)應(yīng)于各個(gè)分路波長(zhǎng)的反射鏡，可以實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)色散補(bǔ)償設(shè)備。
另外，在圖37中，為了方便起見，只顯示了三支分路波長(zhǎng)光的光路以及與之相對(duì)應(yīng)的三個(gè)反射鏡821，但是很明顯，分路波長(zhǎng)的數(shù)量和反射鏡821的數(shù)量并不限于這個(gè)數(shù)字。
實(shí)施例13圖39是本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例，作為在WDM通信中各個(gè)信道(波長(zhǎng))的光功率水平的監(jiān)測(cè)設(shè)備(以后這樣的設(shè)備稱為光功率監(jiān)測(cè)器，簡(jiǎn)稱OPM)。
圖39所示的OPM結(jié)構(gòu)為圖36所示DGEQ的反射鏡陣列13由配備有多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件50的光電轉(zhuǎn)換元件陣列51代替，作為光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，并且去掉了光環(huán)行器30。除了這幾部分，與圖36所示的結(jié)構(gòu)完全相同。
在圖39中，組合/分路設(shè)備20包括輸入平板波導(dǎo)4，作為將光輸入進(jìn)輸入平板波導(dǎo)4的輸入端的輸入波導(dǎo)3，輸出平板波導(dǎo)6，以及具有不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)的信道波導(dǎo)陣列5，光由輸入平板波導(dǎo)4輸入并且輸出至輸出平板波導(dǎo)6。
另外，光電轉(zhuǎn)換元件50設(shè)置為光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，設(shè)置在至少一個(gè)各個(gè)波長(zhǎng)的由組合/分路設(shè)備20產(chǎn)生了角度色散的光大致會(huì)聚的位置上。
如果波分復(fù)用光從輸入波導(dǎo)3輸入，則輸入光會(huì)由組合/分路設(shè)備20產(chǎn)生角度色散并被分路至各個(gè)波長(zhǎng)。通過(guò)由柱面透鏡803、作為根據(jù)角度色散方向?qū)a(chǎn)生了角度色散的各個(gè)波長(zhǎng)的光會(huì)聚至不同位置的光學(xué)設(shè)備的透鏡804、和作為改變光路的設(shè)備的反射鏡805和806構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)，光會(huì)聚在對(duì)應(yīng)于各個(gè)波長(zhǎng)的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件50上。這使得能夠監(jiān)測(cè)各個(gè)波長(zhǎng)的光功率水平，從而實(shí)現(xiàn)OPM功能。
對(duì)于本實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換元件陣列51，光接收器件的間距是100μm，光接收器件的直徑是50μm。
通過(guò)本實(shí)施例，可以獲得平頂型和低損耗的傳輸特性。另外，因?yàn)樗o湊，只需要裝配很少的幾個(gè)部件，因此可以實(shí)現(xiàn)作為易于裝配的低損耗光學(xué)功能設(shè)備的OPM。
另外，本實(shí)施例可以使用實(shí)施例11所示的DGEQ幾乎所有的通用部件來(lái)實(shí)施。
另外，在圖39中，為了方便起見，只顯示了三支分路波長(zhǎng)光的光路以及與之相對(duì)應(yīng)的三個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件50，但是很明顯，分路波長(zhǎng)的數(shù)量和光電轉(zhuǎn)換元件50的數(shù)量并不限于這個(gè)數(shù)字。
實(shí)施例14圖40是本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例，作為WDM通信系統(tǒng)中的波長(zhǎng)選擇交換器。
在圖40中，本實(shí)施例的波長(zhǎng)選擇交換器配備有光環(huán)行器30和31作為將輸入到第一端口(a)的光輸出至第二端口(b)，并將輸入到第二端口(b)的光輸出至第三端口(c)的光學(xué)設(shè)備，光環(huán)行器30和31分別與組合/分路設(shè)備20和21的輸入端相連。
另外，本實(shí)施例的組合/分路設(shè)備20和21包括輸入平板波導(dǎo)4，作為將光輸入進(jìn)輸入平板波導(dǎo)4的輸入端的輸入波導(dǎo)3，輸出平板波導(dǎo)6，以及具有不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)的信道波導(dǎo)陣列5，光由輸入平板波導(dǎo)4輸入并且輸出至輸出平板波導(dǎo)6。
在圖40中，如果波分復(fù)用光送至光環(huán)行器30的IN端口，它會(huì)被引導(dǎo)至第一組合/分路設(shè)備20的輸入波導(dǎo)3。光自由通過(guò)輸入平板波導(dǎo)4，到達(dá)信道波導(dǎo)陣列5，并進(jìn)行光學(xué)耦合，從而輸入光功率被分布到構(gòu)成信道波導(dǎo)陣列5的所有信道波導(dǎo)上。
構(gòu)成信道波導(dǎo)陣列5的各個(gè)信道波導(dǎo)內(nèi)的光產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于其波長(zhǎng)的相移，并且由輸出端輸出，根據(jù)各個(gè)波長(zhǎng)在角度色散的方向上以平行光射出。
如此通過(guò)信道波導(dǎo)陣列5分路至各個(gè)波長(zhǎng)的光被引導(dǎo)至柱面透鏡803，變成了相對(duì)于垂直方向的平行光。
波分復(fù)用光被送至光環(huán)行器31的ADD端口的情況與此相同。
另外，分別設(shè)置透鏡804，用于根據(jù)角度色散方向把(a)各個(gè)波長(zhǎng)的由第一組合/分路設(shè)備20產(chǎn)生了角度色散的光和(b)相同波長(zhǎng)的由第二組合/分路設(shè)備20產(chǎn)生了角度色散的光會(huì)聚至不同的位置。
另外，這些透鏡804和反射鏡805和807布置為(a)由第一組合/分路設(shè)備20產(chǎn)生角度色散的頻率的光所會(huì)聚的位置，和(b)由第二組合/分路設(shè)備21產(chǎn)生角度色散的相同頻率的光所會(huì)聚的位置一致。
另外，反射鏡陣列13包括多個(gè)反射鏡801，設(shè)置為光反射設(shè)備，設(shè)置在至少一個(gè)產(chǎn)生這種角度色散的各個(gè)頻率的光大致會(huì)聚的位置，由第一組合/分路設(shè)備分路的各個(gè)頻率的光被送入至這個(gè)陣列。
對(duì)應(yīng)于各個(gè)分路波長(zhǎng)的反射鏡801排列在反射鏡陣列13上。各個(gè)反射鏡的角度根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，第一組合/分路設(shè)備20出來(lái)的光或者返回至第一組合/分路設(shè)備20，或者反射至第二組合/分路設(shè)備21。
換一句話說(shuō)，對(duì)于送至第一組合/分路設(shè)備20的波分復(fù)用光中不進(jìn)行波長(zhǎng)交換的光，調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)于那個(gè)波長(zhǎng)的位置處的反射鏡的反射角，使第一組合/分路設(shè)備20出來(lái)的光返回至第一組合/分路設(shè)備20。
相反，對(duì)于要進(jìn)行波長(zhǎng)交換的光，調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)于那個(gè)波長(zhǎng)的位置處的反射鏡的反射角，使第一組合/分路設(shè)備20出來(lái)的光引導(dǎo)至第二組合/分路設(shè)備21。在此，從第二組合/分路設(shè)備21出來(lái)的相同波長(zhǎng)的光由這個(gè)反射鏡反射并引導(dǎo)至第一組合/分路設(shè)備20。
這樣，實(shí)現(xiàn)了波長(zhǎng)選擇交換器的功能，該波長(zhǎng)選擇交換器是一種光學(xué)功能設(shè)備，可以(a)從進(jìn)入光環(huán)行器30的IN端口的波分復(fù)用光中分離出預(yù)定波長(zhǎng)的光并引導(dǎo)至光環(huán)行器31的DROP端口，和(b)在進(jìn)入光環(huán)行器31的ADD端口的波分復(fù)用光中插入與所分離的波長(zhǎng)相同波長(zhǎng)的光并作為波分復(fù)用光從光環(huán)行器30的OUT端口輸出。
這樣，通過(guò)本實(shí)施例，可以獲得平頂型和低損耗的傳輸特性。另外，因?yàn)樗o湊，只需要裝配很少的幾個(gè)部件，因此可以實(shí)現(xiàn)作為易于裝配的低損耗光學(xué)功能設(shè)備的波長(zhǎng)選擇交換器。
另外，對(duì)于包括組合/分路設(shè)備、柱面透鏡803、透鏡804、反射鏡805和807的光學(xué)系統(tǒng)，因?yàn)榭梢允褂妙愃朴趯?shí)施例10～13中的結(jié)構(gòu)，因此對(duì)于光學(xué)選擇交換器沒(méi)有必要單獨(dú)地開發(fā)這些部件，通過(guò)通用部件的批量生產(chǎn)也可以達(dá)到降低成本的效益。
例如，本實(shí)施例的波長(zhǎng)選擇交換器可以配置為，圖36所示的DGEQ軸對(duì)稱布置并且共用反射鏡801和反射鏡806的陣列13。
另外，在圖40中，為了方便起見，只顯示了三支分路波長(zhǎng)光的光路以及與之相對(duì)應(yīng)的三個(gè)反射鏡801，但是很明顯，分路波長(zhǎng)的數(shù)量和反射鏡801的數(shù)量并不限于這個(gè)數(shù)字。
實(shí)施例15圖41是本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例，作為WDM通信系統(tǒng)中的OPM，實(shí)現(xiàn)與圖39所示的OPM相同的功能。
圖41的結(jié)構(gòu)與圖39的結(jié)構(gòu)之間的差別在于，圖39中自由空間光學(xué)系統(tǒng)的部件功能的一部分是在輸出平板波導(dǎo)6內(nèi)實(shí)現(xiàn)的。
在圖41中，形成了平板波導(dǎo)內(nèi)部端面603和604(當(dāng)把平板波導(dǎo)內(nèi)部的端面投影在平板基板100的主平面上時(shí)，各個(gè)邊緣形成的線是直線)，使得它們大致垂直于平板基板100的主平面，從而在輸出平板波導(dǎo)6的芯型內(nèi)自由傳播的光在平行于平板基板100的主平面的方向上進(jìn)行反射，這樣實(shí)現(xiàn)了圖39中反射鏡805的功能。
其中，“當(dāng)把平板波導(dǎo)內(nèi)部的端面投影在平板基板100的主平面上時(shí)，各個(gè)邊緣形成的線”是指“直接從平板基板100的上方看時(shí)，由平板波導(dǎo)內(nèi)部端面所形成的線(例如603)”。
在輸出平板波導(dǎo)6內(nèi)部設(shè)置平板波導(dǎo)內(nèi)部端面605，當(dāng)把其邊緣投影在平板基板100的主平面上時(shí)所形成的線是曲線。這是反射表面，根據(jù)角度色散方向?qū)⒏鱾€(gè)波長(zhǎng)的由組合/分路設(shè)備20產(chǎn)生了角度色散的光會(huì)聚至不同的位置，這樣實(shí)現(xiàn)了圖39中透鏡804的功能。
另外，如上所述，輸出平板波導(dǎo)6包含具有相對(duì)高折射率的纖芯和具有相對(duì)低折射率的包覆層，因此，光限制在纖芯內(nèi)。這表明圖39所示的柱面透鏡803的功能也可以在圖41的結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)。
另外，通過(guò)設(shè)置平板波導(dǎo)內(nèi)部端面605，使得其邊緣投影在平板基板的主平面上時(shí)所形成的的線是拋物線，可以實(shí)現(xiàn)將平行光束無(wú)像差地會(huì)聚至一個(gè)點(diǎn)，以及將可以認(rèn)為是點(diǎn)源的光源發(fā)出的光束無(wú)像差地轉(zhuǎn)換為平行光的功能。
換一句話說(shuō)，如圖13所示，從信道波導(dǎo)陣列5輸出的光根據(jù)各個(gè)波長(zhǎng)而作為不同方向的平行光在輸出平板波導(dǎo)6的內(nèi)部傳播。經(jīng)過(guò)端面605(當(dāng)這個(gè)平行光投影在平板基板的主平面上時(shí)由其邊緣形成的線是拋物線)的反射，可以使光會(huì)聚。
另外，通過(guò)布置光電轉(zhuǎn)換元件陣列51，將光電轉(zhuǎn)換元件50排列在對(duì)應(yīng)于各個(gè)波長(zhǎng)的光大致會(huì)聚的位置上作為光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，可以作為監(jiān)測(cè)各個(gè)信道(波長(zhǎng))的光功率水平的OPM。
另外，使用反射鏡806將光路改變90度角，本實(shí)施例能使平板基板100和光電轉(zhuǎn)換元件陣列51安裝在同一平面上。
這樣，通過(guò)本實(shí)施例，也可以如上述實(shí)施例14一樣，獲得平頂型和低損耗的傳輸特性。另外，因?yàn)樗o湊，只需要裝配很少的幾個(gè)部件，因此可以實(shí)現(xiàn)作為易于裝配的低損耗光學(xué)功能設(shè)備的OPM。
另外，在輸出平板波導(dǎo)6上具有平板波導(dǎo)內(nèi)部端面的光學(xué)系統(tǒng)以后稱為平板光學(xué)系統(tǒng)，具有曲面型平板波導(dǎo)內(nèi)部端面(如圖41中所示的平板波導(dǎo)內(nèi)部端面605)的光學(xué)系統(tǒng)稱為會(huì)聚型平板光學(xué)系統(tǒng)。
其中，(a)構(gòu)成輸入波導(dǎo)3、輸入平板波導(dǎo)4和信道波導(dǎo)陣列5的纖芯和(b)構(gòu)成作為會(huì)聚型平板光學(xué)系統(tǒng)的輸出平板波導(dǎo)6的纖芯可以使用相同的材料在厚度方向上同時(shí)制成，因此它們可以自動(dòng)對(duì)齊。
另外，可以和半導(dǎo)體制造工藝一樣，通過(guò)光掩膜上形成的印刷圖案形成平面內(nèi)部波導(dǎo)端面603、604和605。
例如，為實(shí)現(xiàn)圖39所示的由柱面透鏡803、透鏡804和反射鏡805構(gòu)成的自由空間光學(xué)系統(tǒng)，因?yàn)檫@些部件需要精確對(duì)準(zhǔn)和固定，所以裝配和調(diào)節(jié)費(fèi)力費(fèi)時(shí)。
與此相反，使用平板光學(xué)系統(tǒng)，只需通過(guò)設(shè)計(jì)掩膜圖案就可以實(shí)現(xiàn)相同功能的光學(xué)系統(tǒng)，這使制造過(guò)程變得簡(jiǎn)單。
圖42是顯示平板光學(xué)系統(tǒng)示例的圖，其具有與圖41所示輸出平板波導(dǎo)6相同的結(jié)構(gòu)。
如圖42所示，在單獨(dú)制造輸出平板波導(dǎo)、再與圖39所示的組合/分路設(shè)備進(jìn)行連接和光學(xué)耦合的方法中，制造過(guò)程比使用柱面透鏡803、透鏡804和反射鏡805構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)更簡(jiǎn)單。
另外，構(gòu)成平板波導(dǎo)端面的反射面的數(shù)量、形狀以及排列可以根據(jù)需要進(jìn)行更改。
圖43是平板光學(xué)系統(tǒng)的另外一個(gè)結(jié)構(gòu)示例。其中，構(gòu)成平板波導(dǎo)端面的反射表面分成兩個(gè)平板波導(dǎo)端面603和605，這個(gè)反射表面位于平板基板的端面上或端面附近。這種結(jié)構(gòu)會(huì)使反射表面上高反射膜和低反射膜的形成變得簡(jiǎn)單。
接下來(lái)，解釋圖41所示的OPM的具體結(jié)構(gòu)。
構(gòu)成圖41中的輸出平板波導(dǎo)6的纖芯和構(gòu)成波長(zhǎng)組合/分路濾波器的纖芯可以用相同的材料同時(shí)制造，所以它的折射率和厚度與構(gòu)成波長(zhǎng)組合/分路濾波器的纖芯相同，接著形成信道波導(dǎo)陣列的芯型。
平板波導(dǎo)內(nèi)部端面603、604和605是在由包覆層覆蓋纖芯后，通過(guò)反應(yīng)離子刻蝕而形成的。這個(gè)制造過(guò)程中使用了光刻工藝，因此，平板波導(dǎo)內(nèi)部端面603、604和605的形狀和相對(duì)位置通過(guò)玻璃掩膜上形成的圖案決定。
波導(dǎo)的厚度、寬度、長(zhǎng)度和纖芯/包覆層的折射率差與實(shí)施例1相同。
該平板光學(xué)系統(tǒng)的尺寸如下從信道波導(dǎo)陣列芯型的輸出口至平板波導(dǎo)內(nèi)部端面603之間的距離大約為45mm，沿著光路從信道波導(dǎo)陣列芯型的輸出口至平板波導(dǎo)內(nèi)部端面605之間的距離大約為85mm，平板波導(dǎo)內(nèi)部端面605的曲率半徑為200mm。
沿著光路從平板波導(dǎo)內(nèi)部端面605至?xí)畚恢?01之間的距離大約為100mm。光電轉(zhuǎn)換元件陣列51的各個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件50的光接收器件之間的間距是100μm，光接收器件的直徑是50μm。
另外，可以在光通過(guò)平板光學(xué)系統(tǒng)的地方設(shè)置柱面透鏡，用于把垂直于平板基板主平面的方向上照射的光會(huì)聚在會(huì)聚位置701。
另外，在圖41中，為了方便起見，只顯示了三支分路波長(zhǎng)光的光路以及與之相對(duì)應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換元件50，但是很明顯，分路波長(zhǎng)的數(shù)量和光電轉(zhuǎn)換元件50的數(shù)量并不限于這個(gè)數(shù)字。
實(shí)施例16圖44是本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例，作為WDM通信系統(tǒng)中的OPM，其實(shí)現(xiàn)與圖41所示的OPM相同的功能。
圖44的結(jié)構(gòu)與圖41的結(jié)構(gòu)之間的差別在于，本實(shí)施例的圖44中(a)未設(shè)置作為圖41所示的自由空間光學(xué)系統(tǒng)的部件的反射鏡806(b)產(chǎn)生角度色散的光會(huì)聚的位置701和會(huì)聚型平板光學(xué)系統(tǒng)的最末端面606集合在一起，和(c)光電轉(zhuǎn)換元件陣列51連接在這個(gè)端面上。
通過(guò)本實(shí)施例，可以如上述實(shí)施例15一樣，獲得平頂型和低損耗的傳輸特性。另外，因?yàn)樗o湊，只需要裝配很少的幾個(gè)部件，因此可以實(shí)現(xiàn)易于裝配的低損耗光學(xué)功能設(shè)備OPM。
另外，通過(guò)本實(shí)施例，與實(shí)施例15相比可以產(chǎn)生如下效益器件的數(shù)量進(jìn)一步減少，成本降低，器件需要對(duì)準(zhǔn)的點(diǎn)數(shù)減少，光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單，由于更少發(fā)生器件位置不對(duì)準(zhǔn)的情況，光學(xué)系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到提高，系統(tǒng)也變得緊湊。
在圖44中，平板波導(dǎo)內(nèi)部端面605的曲率半徑大約為180mm。
另外，在圖44中，為了方便起見，只顯示了三支分路波長(zhǎng)光的光路以及與之相對(duì)應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換元件50，但是很明顯，分路波長(zhǎng)的數(shù)量和光電轉(zhuǎn)換元件50的數(shù)量并不限于這個(gè)數(shù)字。
實(shí)施例17圖45是本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例，作為WDM通信系統(tǒng)中的DGEQ，實(shí)現(xiàn)與圖36所示的DGEQ相同的功能。
本實(shí)施例與實(shí)施例11的關(guān)系與實(shí)施例15和實(shí)施例13的關(guān)系相同。
換一句話說(shuō)，圖45所示的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與圖36所示的結(jié)構(gòu)之間的差別在于圖36中自由空間光學(xué)系統(tǒng)的部件功能一部分是在輸出平板波導(dǎo)6內(nèi)實(shí)現(xiàn)的。
在圖45中，平板波導(dǎo)內(nèi)部端面603和604大致與平板基板100的主平面垂直，從而在輸出平板波導(dǎo)6的芯型內(nèi)自由傳播的光在平行于平板基板100的主平面的方向上反射，這樣實(shí)現(xiàn)了圖36中反射鏡805的功能。
平板波導(dǎo)內(nèi)部端面605設(shè)置在輸出平板波導(dǎo)6內(nèi)部，當(dāng)其邊緣投影在平板基板100的主平面上時(shí)形成的線是曲線。它是反射表面，根據(jù)角度色散方向?qū)⒏鱾€(gè)波長(zhǎng)的由組合/分路設(shè)備20產(chǎn)生了角度色散的光會(huì)聚至不同的位置，從而實(shí)現(xiàn)了圖36中透鏡804的功能。
另外，它與實(shí)施例11以相同的方式工作，實(shí)現(xiàn)DGEQ的功能。
這樣，通過(guò)本實(shí)施例，也可以如上述實(shí)施例14一樣，獲得平頂型和低損耗的傳輸特性。另外，因?yàn)樗o湊，只需要裝配很少的幾個(gè)部件，因此可以實(shí)現(xiàn)易于裝配的低損耗光學(xué)功能設(shè)備DGEQ。
另外，通過(guò)本實(shí)施例，由于組合/分路設(shè)備和會(huì)聚型平板光學(xué)系統(tǒng)形成為一個(gè)單元，可以產(chǎn)生如下效益部件的數(shù)量進(jìn)一步減少，成本降低，部件需要對(duì)準(zhǔn)的點(diǎn)的數(shù)量減少，光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單，光學(xué)系統(tǒng)的穩(wěn)定性由于更少發(fā)生部件位置不對(duì)準(zhǔn)的情況而得到提高，系統(tǒng)也變得緊湊。
另外，在圖45中，為了方便起見，只顯示了三支分路波長(zhǎng)光的光路以及與之相對(duì)應(yīng)的三個(gè)反射鏡801，但是很明顯，分路波長(zhǎng)的數(shù)量和反射鏡801的數(shù)量并不限于這個(gè)數(shù)字。
實(shí)施例18圖46是本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例，作為WDM通信系統(tǒng)中的DGEQ，實(shí)現(xiàn)與圖45所示的DGEQ相同的功能。
圖46所示的本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與圖45所示的結(jié)構(gòu)之間的差別在于，圖45中構(gòu)成自由空間光學(xué)系統(tǒng)的反射鏡805的功能是在輸出平板波導(dǎo)6內(nèi)實(shí)現(xiàn)的，其它部件與圖45完全相同。
換一句話說(shuō)，在圖46中，在輸出平板波導(dǎo)6內(nèi)設(shè)置傾斜于平板基板100主平面的平板波導(dǎo)內(nèi)部端面607，并通過(guò)這個(gè)傾斜面把輸出平板波導(dǎo)中傳播的光引導(dǎo)到垂直于平板基板100的方向上，從而圖45中所需要的反射鏡806就變得不必要了。通過(guò)圖45所示的結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)使反射鏡陣列13的主平面和平板基板100的主平面平行而簡(jiǎn)化安裝。
另外，本實(shí)施例也與實(shí)施例11以相同的方式工作，實(shí)現(xiàn)DGEQ的功能。
通過(guò)本實(shí)施例，也可以獲得平頂型和低損耗的傳輸特性。另外，因?yàn)樗o湊，只需要裝配很少的幾個(gè)部件，因此可以實(shí)現(xiàn)沒(méi)有裝配麻煩的低損耗DGEQ光學(xué)功能設(shè)備DGEQ。
另外，通過(guò)本實(shí)施例，由于組合/分路設(shè)備和會(huì)聚型平板光學(xué)系統(tǒng)形成為一個(gè)單元，可以產(chǎn)生如下效益部件的數(shù)量進(jìn)一步減少，成本降低，部件需要對(duì)準(zhǔn)的點(diǎn)數(shù)減少，光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單，光學(xué)系統(tǒng)的穩(wěn)定性由于更少發(fā)生部件位置不對(duì)準(zhǔn)的情況而得到提高，系統(tǒng)也變得緊湊。
另外，在圖46中，為了方便起見，只顯示了三支分路波長(zhǎng)光的光路以及與之相對(duì)應(yīng)的三個(gè)反射鏡801，但是很明顯，分路波長(zhǎng)的數(shù)量和反射鏡801的數(shù)量并不限于這個(gè)數(shù)字。
實(shí)施例19圖47是本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例，作為WDM通信系統(tǒng)中的波長(zhǎng)選擇交換器，實(shí)現(xiàn)與圖40所示的波長(zhǎng)選擇交換器相同的功能。
本實(shí)施例與實(shí)施例14的關(guān)系與實(shí)施例15和實(shí)施例13的關(guān)系相同。
換一句話說(shuō)，圖47所示的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與圖40所示的結(jié)構(gòu)之間的差別在于，圖40中自由空間光學(xué)系統(tǒng)的部件功能的一部分是在輸出平板波導(dǎo)6內(nèi)實(shí)現(xiàn)的。
在圖47中，平板波導(dǎo)內(nèi)部端面603和604大致與平板基板100的主平面垂直，在輸出平板波導(dǎo)6的芯型內(nèi)自由傳播的光在平行于平板基板100的主平面的方向上反射，從而實(shí)現(xiàn)了圖40中反射鏡805的功能。
平板波導(dǎo)內(nèi)部端面605設(shè)置在輸出平板波導(dǎo)6內(nèi)部，其邊緣投影在平板基板100的主平面上時(shí)形成的線是曲線。它是反射表面，根據(jù)角度色散方向?qū)⒏鱾€(gè)波長(zhǎng)的由組合/分路設(shè)備20產(chǎn)生了角度色散的光會(huì)聚至不同的位置，這樣實(shí)現(xiàn)了圖40中透鏡804的功能。組合/分路設(shè)備21的輸出平板波導(dǎo)與此相同。
另外，它與實(shí)施例15以相同的方式工作，實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)選擇交換器功能。
通過(guò)本實(shí)施例，也可以獲得平頂型和低損耗的傳輸特性。另外，因?yàn)樗o湊，只需要裝配很少的幾個(gè)部件，因此可以實(shí)現(xiàn)作為易于裝配的低損耗光學(xué)功能設(shè)備的波長(zhǎng)選擇交換器。
另外，通過(guò)本實(shí)施例，由于組合/分路設(shè)備和會(huì)聚型平板光學(xué)系統(tǒng)形成為一個(gè)單元，可以產(chǎn)生如下效益光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單，光學(xué)系統(tǒng)的穩(wěn)定性由于更少發(fā)生部件位置不對(duì)準(zhǔn)的情況而得到提高，系統(tǒng)也變得緊湊。
另外，構(gòu)成本實(shí)施例的一部分或所有的波導(dǎo)可以在同一個(gè)平板基板上同時(shí)制成。
另外，在圖47中，為了方便起見，只顯示了三支分路波長(zhǎng)光的光路以及與之相對(duì)應(yīng)的三個(gè)反射鏡801，但是很明顯，分路波長(zhǎng)的數(shù)量和反射鏡801的數(shù)量并不限于這個(gè)數(shù)字。
實(shí)施例20圖48是本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例，作為WDM通信系統(tǒng)、DGEQ、和OPM組合設(shè)備中的波長(zhǎng)選擇交換器。為實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能，它具有本發(fā)明的組合/分路設(shè)備和平板光學(xué)系統(tǒng)形成一個(gè)單元的結(jié)構(gòu)。
在圖48中，組合/分路設(shè)備20、組合/分路設(shè)備21、它們的平板光學(xué)系統(tǒng)、反射鏡陣列13和控制反射鏡的輔助電路401構(gòu)成了大致與圖47所示的結(jié)構(gòu)相同的波長(zhǎng)選擇交換器。
其中，平板光學(xué)系統(tǒng)輸出端的平板波導(dǎo)內(nèi)部端面607傾斜于平板基板100的主平面，由組合/分路設(shè)備20分路的各個(gè)波長(zhǎng)的光和由組合/分路設(shè)備21分路的各個(gè)波長(zhǎng)的光分別引導(dǎo)至安裝在基板400上的反射鏡陣列13相應(yīng)的反射鏡上，基板400大致平行于平板基板100的主平面，相同波長(zhǎng)的光會(huì)聚在同一反射鏡上，這樣實(shí)現(xiàn)了圖47中反射鏡807的功能。
輸入到光環(huán)行器34的IN1端口的波分復(fù)用光中的上述波長(zhǎng)的光從光環(huán)行器35的DROP端口輸出。其它波長(zhǎng)的光與從光環(huán)行器35的ADD端口輸入的具有與上述波長(zhǎng)相同波長(zhǎng)的光進(jìn)行組合，并從光環(huán)行器34的OUT1端口輸出，這樣實(shí)現(xiàn)了波長(zhǎng)選擇交換器的功能。
從光環(huán)行器35的OUT1端口輸出的波分復(fù)用光輸入到光環(huán)行器36的IN2端口。
組合/分路設(shè)備23、組合/分路設(shè)備23的平板光學(xué)系統(tǒng)、光電轉(zhuǎn)換元件陣列51和處理各個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的電信號(hào)并控制各個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的輔助電路402構(gòu)成了大致與圖41所示的結(jié)構(gòu)相同的OPM。
輸入到光環(huán)行器36的IN2端口的一部分波分復(fù)用光被引導(dǎo)至組合/分路設(shè)備23進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在此產(chǎn)生角度色散并進(jìn)行分路。光會(huì)聚在光電轉(zhuǎn)換元件陣列51中與各個(gè)波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換元件上，并監(jiān)測(cè)其強(qiáng)度，這樣實(shí)現(xiàn)了OPM的功能。
組合/分路設(shè)備24、組合/分路設(shè)備24的平板光學(xué)系統(tǒng)、反射鏡陣列14和控制反射鏡陣列14的輔助電路403構(gòu)成了大致與圖41所示的結(jié)構(gòu)相同的DGEQ。
其中，組合/分路設(shè)備24的平板光學(xué)系統(tǒng)輸出端的平板波導(dǎo)內(nèi)部端面608傾斜于平板基板100的主平面，由組合/分路設(shè)備24分路的各個(gè)波長(zhǎng)的光分別被引導(dǎo)至安裝在基板300上的反射鏡陣列14中相應(yīng)的反射鏡上，基板300大致平行于平板基板100的主平面，這樣實(shí)現(xiàn)了圖41中反射鏡806的功能。
上述輸入到上述光環(huán)行器36的IN2端口的波分復(fù)用光中除被分路監(jiān)測(cè)的光之外的其它光被引導(dǎo)至組合/分路設(shè)備24，產(chǎn)生角度色散并被分路至各個(gè)波長(zhǎng)。
光會(huì)聚在反射鏡陣列14中相應(yīng)的反射鏡上，產(chǎn)生預(yù)定的衰減，并作為波分復(fù)用光從光環(huán)行器36的OUT2端口輸出。從而實(shí)現(xiàn)了DGEQ的功能。
如上所述，使用本實(shí)施例的光學(xué)功能設(shè)備，可以(a)對(duì)于從(例如)終端傳輸來(lái)的波分復(fù)用光插入和分離特定波長(zhǎng)的光，(b)監(jiān)測(cè)和生成各個(gè)波長(zhǎng)的波分復(fù)用光，(c)將各個(gè)波長(zhǎng)的光調(diào)節(jié)至設(shè)定的光功率水平。
通過(guò)本實(shí)施例，也可以獲得平頂型和低損耗的傳輸特性。另外，因?yàn)樗o湊，只需要裝配很少的幾個(gè)部件，因此可以實(shí)現(xiàn)沒(méi)有裝配麻煩的低損耗的光學(xué)功能設(shè)備。
另外，通過(guò)本實(shí)施例，光導(dǎo)、反射鏡和光電轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成的部件的對(duì)準(zhǔn)可以同時(shí)進(jìn)行，這可以降低對(duì)準(zhǔn)所需的人力。另外也可以同時(shí)進(jìn)行光纖連接，這可以降低光纖連接所需的人力。
另外，在圖48中，為了方便起見，只顯示了三支分路波長(zhǎng)光的光路以及構(gòu)成反射鏡陣列13的三個(gè)反射鏡、構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換元件陣列51的三個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件、和構(gòu)成反射鏡陣列14的三個(gè)反射鏡，但是很明顯，分路波長(zhǎng)的數(shù)量和反射鏡以及光電轉(zhuǎn)換元件的數(shù)量并不限于這個(gè)數(shù)字。
另外，本實(shí)施例設(shè)置為按照波長(zhǎng)選擇交換器、OPM、DGEQ的順序順次實(shí)現(xiàn)這些功能，但這些功能的組合、實(shí)現(xiàn)數(shù)量及其順序都可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇。
實(shí)施例21圖49是將本發(fā)明的光學(xué)功能設(shè)備應(yīng)用于WDM通信系統(tǒng)的實(shí)施例，顯示了具有將A點(diǎn)的波分復(fù)用光的各個(gè)信道(波長(zhǎng))分路至C點(diǎn)和D點(diǎn)的功能的B點(diǎn)的結(jié)構(gòu)。
B點(diǎn)的結(jié)構(gòu)具有以下功能(a)向/從朝向C點(diǎn)和D點(diǎn)的波分復(fù)用光插入/分離特定信道，(b)監(jiān)測(cè)構(gòu)成波分復(fù)用光的各個(gè)信道的光強(qiáng)度的OPM功能，和(c)調(diào)節(jié)各個(gè)信道光的衰減的DGEQ功能。
在圖49中，從A點(diǎn)來(lái)的波分復(fù)用光輸入到波長(zhǎng)選擇交換器61的IN1端口。特定信道的光從OUT1端口輸出并分路至C點(diǎn)方向，同時(shí)其它信道的光從DROP1端口輸出并分路至D點(diǎn)方向。
在此，可以將波分復(fù)用光輸入到ADD1端口，向OUT1端口輸出的波分復(fù)用光中插入與分路至D點(diǎn)的信道相同的信道(波長(zhǎng))的光，并向C點(diǎn)傳輸。
這個(gè)通向C點(diǎn)的波分復(fù)用光通過(guò)DGEQ 63到達(dá)至C點(diǎn)，并且一部分輸入到OPM 65。構(gòu)成波分復(fù)用光的各個(gè)波長(zhǎng)的光強(qiáng)度可由OPM 65進(jìn)行測(cè)量，并且如果需要可由DGEQ 63對(duì)特定波長(zhǎng)的光強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
例如，通向C點(diǎn)的波分復(fù)用光的各個(gè)信道包括使用A點(diǎn)作為傳輸源的信道、和使用B點(diǎn)作為傳輸源的附加信道，并且可以考慮光強(qiáng)度隨(例如)傳輸源的變化和傳輸路徑的變化而顯著變化的情況。但是，通過(guò)本實(shí)施例，可以監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)各個(gè)信道的光強(qiáng)度，并且可以在使各個(gè)信道的光強(qiáng)度大致相等之后，再將光傳輸至C點(diǎn)。
另外，從波長(zhǎng)選擇交換器61的DROP1端口輸出的通向D點(diǎn)的波分復(fù)用光被輸入到波長(zhǎng)選擇交換器62的IN2端口。可以從DROP2端口輸出特定信道的光，在B點(diǎn)使用，例如，將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，或?qū)⑵鋫鬏斨疗渌c(diǎn)。
另外，不從DROP2端口輸出的其它信道的光從OUT2端口向D點(diǎn)輸出，但在此，可以將波分復(fù)用光輸入到ADD2端口，向OUT2端口輸出的波分復(fù)用光中插入與從DROP2端口輸出的信道相同的信道的光，并向D點(diǎn)傳輸。
另外，DGEQ 64和OPM 66可以向通向D點(diǎn)的波分復(fù)用光提供與上述DGEQ 63和OPM 65相同的操作和效果。
所有上述實(shí)施例所示的光學(xué)功能設(shè)備都可用于本實(shí)施例的波長(zhǎng)選擇交換器、DGEQ和OPM。例如，它們可以分別采用圖40、圖36、和圖39所示的結(jié)構(gòu)，或采用圖48所示的結(jié)構(gòu)。
通過(guò)本實(shí)施例，可以直接將任意信道(波長(zhǎng))的光分配至多個(gè)路徑，與首先將光轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的情況相比，會(huì)產(chǎn)生降低系統(tǒng)成本的效益。
根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例，一種光學(xué)功能設(shè)備包括第一光組合/分路設(shè)備和第二光組合/分路設(shè)備，其具有輸入波導(dǎo)、平板波導(dǎo)和包含多個(gè)不同長(zhǎng)度的信道波導(dǎo)的信道波導(dǎo)陣列。光學(xué)設(shè)備會(huì)聚由第一和第二光組合/分路設(shè)備分路的光。反光鏡位于分路光會(huì)聚的位置上，具有不同的反射角。根據(jù)反光鏡的反射角度，可以選擇從第一光組合/分路設(shè)備射出的光中至少一個(gè)波長(zhǎng)的光進(jìn)入第二光組合/分路設(shè)備的光路，或者這個(gè)光返回至第一光組合/分路設(shè)備的光路。
根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例，一種光學(xué)功能設(shè)備包括光組合/分路設(shè)備，其包含輸入波導(dǎo)、平板波導(dǎo)，以及包含多個(gè)不同長(zhǎng)度的信道波導(dǎo)的信道波導(dǎo)陣列。一個(gè)光學(xué)設(shè)備會(huì)聚由光組合/分路設(shè)備分路的光。反光鏡位于分路光會(huì)聚的位置上，具有不同的反射角。
根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例，一種光學(xué)功能設(shè)備包括光組合/分路設(shè)備，其具有輸入波導(dǎo)、平板波導(dǎo)、以及包含多個(gè)不同長(zhǎng)度的信道波導(dǎo)的信道波導(dǎo)陣列。一個(gè)光學(xué)設(shè)備會(huì)聚由光組合/分路設(shè)備分路的光。反光鏡位于分路光會(huì)聚的位置上，入射光的傳輸方向上的反射位置可以移動(dòng)。通過(guò)在入射光的波長(zhǎng)譜范圍內(nèi)改變反光鏡的反射位置，可以調(diào)節(jié)入射光的波長(zhǎng)譜范圍內(nèi)的返回至光組合/分路設(shè)備的光的光徑長(zhǎng)度。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種光軸轉(zhuǎn)換設(shè)備將光組合/分路設(shè)備和反光鏡之間的光路改變90度角，光組合/分路設(shè)備和反光鏡所安裝的基板的主平面是平行的。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種光學(xué)功能設(shè)備包括光組合/分路設(shè)備，其將構(gòu)成波分復(fù)用光的各個(gè)波長(zhǎng)的光分為兩個(gè)或更多的組，并對(duì)各個(gè)波長(zhǎng)組的波分復(fù)用光進(jìn)行復(fù)用。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種光學(xué)功能設(shè)備連接至光組合/分路設(shè)備的各個(gè)分路側(cè)端口。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種光學(xué)功能設(shè)備包括平面型光導(dǎo)，其包括具有主平面的平板基板、位于平板基板的主平面上的包覆層、具有比包覆層更高的折射率且被包覆層包住的纖芯、以及波導(dǎo)端面，在波導(dǎo)端面中包覆層和纖芯的截面通過(guò)一個(gè)垂直于平板基板的平面而露出。信道波導(dǎo)陣列的芯型為(A)光導(dǎo)包括(a)纖芯的一端延伸到該波導(dǎo)端面的輸入波導(dǎo)芯型，和(b)多個(gè)獨(dú)立芯型，一側(cè)用作輸入口，另外一側(cè)用作輸出口，和(B)設(shè)置為相鄰芯型的輸入口和輸出口之間的光路之差為固定值的芯型。輸入平板波導(dǎo)的芯型連接到輸入波導(dǎo)芯型和信道波導(dǎo)陣列芯型的輸入口。信道波導(dǎo)陣列芯型的輸入口位于半徑為R的第一個(gè)圓的圓弧上，輸入波導(dǎo)芯型位于第一個(gè)圓的羅蘭圓上，信道波導(dǎo)陣列芯型的輸出口以固定間隔位于一條直線上。進(jìn)入光導(dǎo)端面的輸入波導(dǎo)芯型的光經(jīng)過(guò)輸入波導(dǎo)芯型到達(dá)輸入平板波導(dǎo)芯型，然后在平板基板的主平面方向上在輸入平板波導(dǎo)芯型內(nèi)自由傳播，并與多個(gè)信道波導(dǎo)陣列芯型進(jìn)行光學(xué)耦合。輸入波導(dǎo)芯型、輸入平面芯型、和信道波導(dǎo)陣列芯型布置為光經(jīng)過(guò)信道波導(dǎo)陣列芯型后，變成了大致平行的光，并在平板基板的主平面方向和對(duì)應(yīng)于各個(gè)波長(zhǎng)的方向上由信道波導(dǎo)陣列芯型的輸出口發(fā)生衍射。
根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例，設(shè)置了連接至信道波導(dǎo)陣列芯型的輸出口的輸出平板芯型。根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例，平面內(nèi)部波導(dǎo)端面位于輸出平板芯型的內(nèi)部，這是用于反射在平板基板主平面方向上傳輸?shù)墓獾牟▽?dǎo)端面。另外，根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例，平面內(nèi)部波導(dǎo)端面在平行于平板基板主平面的方向上會(huì)聚幾乎所有的產(chǎn)生了角度色散并從信道波導(dǎo)陣列芯型的輸出口以平行光輸出的光。
根據(jù)本發(fā)明的附加實(shí)施例，對(duì)于平面內(nèi)部波導(dǎo)端面，當(dāng)把平板波導(dǎo)內(nèi)部端面投影到平板基板的主平面上時(shí)，由邊緣形成的線是一條曲線。
根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例，當(dāng)把平面內(nèi)部波導(dǎo)端面投影到平板基板的主平面上時(shí)，由邊緣形成的線是一個(gè)圓弧。
另外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，當(dāng)把平面內(nèi)部波導(dǎo)端面投影到平板基板的主平面上時(shí)，由邊緣形成的線是一條拋物線。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于一個(gè)平面內(nèi)部波導(dǎo)端面，當(dāng)把平面內(nèi)部波導(dǎo)端面投影到平板基板的主平面上時(shí)，由邊緣形成的線是一條直線。對(duì)于一個(gè)平面內(nèi)部波導(dǎo)端面，當(dāng)把平面內(nèi)部波導(dǎo)端面投影到平板基板的主平面上時(shí)，由邊緣形成的線是一條曲線。這些端面配置為在平行于平板基板主平面的方向上會(huì)聚幾乎所有的產(chǎn)生角度色散并從信道波導(dǎo)陣列芯型的輸出口以平行光輸出的光。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種光學(xué)功能設(shè)備在輸出平板芯型的內(nèi)部具有傾斜于平板基板主平面的傾斜波導(dǎo)端面。光由該傾斜的波導(dǎo)端面反射并射出至波導(dǎo)的外部。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，反光鏡能夠改變?nèi)肷涔獾南鄬?duì)角度并且反射表面位于光大致會(huì)聚的位置。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，反光鏡能夠在入射光的傳輸方向上改變垂直于入射光的反射表面的位置。反射表面對(duì)應(yīng)于各個(gè)波長(zhǎng)而位于光大致會(huì)聚的位置。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，光電轉(zhuǎn)換設(shè)備對(duì)應(yīng)于各個(gè)波長(zhǎng)位于光大致會(huì)聚的位置，從而與入射光進(jìn)行光學(xué)耦合。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種平面型光導(dǎo)包括具有主平面的平板基板，位于平板基板主平面上的包覆層，具有比包覆層更高的折射率且被包覆層包住的纖芯，和波導(dǎo)端面，在波導(dǎo)端面中包覆層和纖芯的截面通過(guò)一個(gè)垂直于平板基板的平面而露出。信道波導(dǎo)陣列的芯型為(A)光導(dǎo)包括(a)纖芯的一端延伸到波導(dǎo)端面的輸入波導(dǎo)芯型，和(b)多個(gè)獨(dú)立芯型，一側(cè)用作輸入口，另外一側(cè)用作輸出口，和(B)相鄰芯型的輸入口和輸出口之間的光路之差為固定值。輸入平面的芯型連接到輸入波導(dǎo)芯型和信道波導(dǎo)陣列芯型的輸入口。信道波導(dǎo)陣列芯型的輸入口位于半徑為R的第一個(gè)圓的圓弧上，輸入波導(dǎo)芯型位于第一個(gè)圓的羅蘭圓上，信道波導(dǎo)陣列的輸出口以固定間隔位于一條直線上。輸出平板芯型連接至信道波導(dǎo)芯型的輸出口。在輸出平板芯型內(nèi)部，第一光學(xué)功能設(shè)備和第二光學(xué)功能設(shè)備具有平面內(nèi)部波導(dǎo)端面，該波導(dǎo)端面用于(a)反射在平板基板主平面方向上傳輸?shù)墓夂?b)在平行于平板基板主平面的方向上會(huì)聚幾乎所有的產(chǎn)生角度色散并從信道波導(dǎo)陣列芯型的輸出口以平行光輸出的光。各個(gè)光學(xué)功能設(shè)備配置為使得光大致會(huì)聚的位置相同，并且在光大致會(huì)聚的位置上設(shè)置了能夠改變?nèi)肷涔夂头瓷浔砻娴南鄬?duì)角度的反光鏡。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，多個(gè)光學(xué)功能設(shè)備位于同一個(gè)平板基板上形成一個(gè)單元。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在輸出至平面光導(dǎo)外部的光的傳輸路徑上設(shè)置凸透鏡，使其焦點(diǎn)位于信道波導(dǎo)陣列芯型的輸出口上。在平面光導(dǎo)相反一側(cè)的凸透鏡焦點(diǎn)位置上設(shè)置反光鏡。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在輸出至平面光導(dǎo)外部的光的傳輸路徑上設(shè)置凸透鏡，使其焦點(diǎn)位于信道波導(dǎo)陣列芯型的輸出口上。反光鏡能夠在入射光的傳輸方向上改變垂直于入射光的反射表面的位置。在平面光導(dǎo)相反一側(cè)的凸透鏡的焦點(diǎn)位置處設(shè)置反光鏡。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在輸出至平面光導(dǎo)外部的光的傳輸路徑上設(shè)置凸透鏡，使其焦點(diǎn)位于信道波導(dǎo)陣列芯型的輸出口上。在平面光導(dǎo)相反一側(cè)的凸透鏡的焦點(diǎn)位置處設(shè)置光電轉(zhuǎn)換器，因此可以與入射光進(jìn)行光學(xué)耦合。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，設(shè)置了多個(gè)光學(xué)功能設(shè)備。在輸出至各個(gè)光學(xué)功能設(shè)備的平面光導(dǎo)外部的光的傳輸路徑上設(shè)置凸透鏡，使其焦點(diǎn)位于信道波導(dǎo)陣列芯型的輸出口上。各個(gè)光學(xué)功能設(shè)備和凸透鏡布置為使平面光導(dǎo)相反一側(cè)的凸透鏡焦點(diǎn)位置與輸出至各個(gè)光學(xué)功能設(shè)備外部的相同波長(zhǎng)光的焦點(diǎn)位置相同。反光鏡能夠改變?nèi)肷涔獾南鄬?duì)角度，反射表面位于平面光導(dǎo)相反一側(cè)的凸透鏡焦點(diǎn)位置處。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以實(shí)現(xiàn)具有平頂傳輸特性、低損耗、且緊湊的光學(xué)功能設(shè)備。
以上敘述了不同的示例尺寸和度量。但是，本發(fā)明不局限于任何特定的尺寸和/或度量。例如，本發(fā)明不局限于信道的數(shù)量、層/設(shè)備的間隔、以及上述的設(shè)備尺寸。
盡管顯示并敘述了本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明的進(jìn)行多種變化，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包括接收第一波分復(fù)用光的第一光學(xué)設(shè)備，包括基板；位于基板上的平板波導(dǎo)；和位于基板上的不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)，其中第一波分復(fù)用光輸入到平板波導(dǎo)中，再穿過(guò)平板波導(dǎo)輸入到不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)中，不同長(zhǎng)度的信道波導(dǎo)分別具有不同的光徑長(zhǎng)度，從而第一波分復(fù)用光中不同波長(zhǎng)的光根據(jù)波長(zhǎng)分別在不同的方向上從基板的端面產(chǎn)生角度色散；接收第二波分復(fù)用光的第二光學(xué)設(shè)備，包括基板；位于基板上的平板波導(dǎo)；和位于基板上的不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)，其中第二波分復(fù)用光輸入到平板波導(dǎo)中，再穿過(guò)平板波導(dǎo)輸入到不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)中，不同長(zhǎng)度的信道波導(dǎo)分別具有不同的光徑長(zhǎng)度，從而第二波分復(fù)用光中不同波長(zhǎng)的光根據(jù)波長(zhǎng)分別在不同的方向上從基板的端面產(chǎn)生角度色散；至少一個(gè)會(huì)聚設(shè)備，用于把從第一光學(xué)設(shè)備角度色散的不同波長(zhǎng)的光分別匯聚到不同的位置上，并且把從第二光學(xué)設(shè)備角度色散的不同波長(zhǎng)的光分別匯聚到不同的位置上，使得相同波長(zhǎng)的從第一光學(xué)設(shè)備角度色散的光和從第二光學(xué)設(shè)備角度色散的光會(huì)聚在相同的位置；和反射鏡，位于所述相同位置處并且可以控制將會(huì)聚在所述相同位置的光反射至第一或第二光學(xué)設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，所述第一光學(xué)設(shè)備進(jìn)一步包括位于第一光學(xué)設(shè)備的基板上的附加平板波導(dǎo)，從第一光學(xué)設(shè)備的不同長(zhǎng)度的信道波導(dǎo)輸出的光輸入到所述第一光學(xué)設(shè)備的附加平板波導(dǎo)中，然后從第一光學(xué)設(shè)備的基板的所述端面產(chǎn)生角度色散；和所述第二光學(xué)設(shè)備進(jìn)一步包括位于第二光學(xué)設(shè)備的基板上的附加平板波導(dǎo)，從第二光學(xué)設(shè)備的不同長(zhǎng)度的信道波導(dǎo)輸出的光輸入到所述第二光學(xué)設(shè)備的附加平板波導(dǎo)中，然后從第二光學(xué)設(shè)備的基板的所述端面產(chǎn)生角度色散。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，第一和第二光學(xué)設(shè)備的基板是同一個(gè)基板。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中，第一和第二光學(xué)設(shè)備的基板是同一個(gè)基板。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)會(huì)聚設(shè)備包括位于第一光學(xué)設(shè)備的附加平板波導(dǎo)中的第一表面，該第一表面把從第一光學(xué)設(shè)備角度色散的不同波長(zhǎng)的光分別匯聚到不同的位置上，和位于第二光學(xué)設(shè)備的附加平板波導(dǎo)中的第二表面，該第二表面把從第二光學(xué)設(shè)備角度色散的不同波長(zhǎng)的光分別匯聚到不同的位置上。
6.一種設(shè)備，包括接收第一波分復(fù)用WDM光的第一光學(xué)設(shè)備，包括基板，位于基板上的第一平板波導(dǎo)，位于基板上的信道波導(dǎo)，從第一平板波導(dǎo)輸出的光輸入到信道波導(dǎo)中，和位于基板上的第二平板波導(dǎo)，從信道波導(dǎo)輸出的光輸入到第二平板波導(dǎo)中，第二平板波導(dǎo)的端面與基板的端面同處一個(gè)面，第一波分復(fù)用光輸入到第一平板波導(dǎo)，穿過(guò)第一平板波導(dǎo)之后輸入到信道波導(dǎo)中，再輸入到第二平板波導(dǎo)中，信道波導(dǎo)分別具有不同的光徑長(zhǎng)度，從而根據(jù)第一波分復(fù)用光中的波長(zhǎng)在信道波導(dǎo)輸出的光中產(chǎn)生角度色散；接收第二波分復(fù)用光的第二光學(xué)設(shè)備，包括基板，位于基板上的第一平板波導(dǎo)，位于基板上的信道波導(dǎo)，從第一平板波導(dǎo)輸出的光輸入到信道波導(dǎo)中，和位于基板上的第二平板波導(dǎo)，從信道波導(dǎo)輸出的光輸入到第二平板波導(dǎo)中，第二平板波導(dǎo)的端面與基板的端面同處一個(gè)面，第二波分復(fù)用光輸入到第一平板波導(dǎo)，穿過(guò)第一平板波導(dǎo)之后輸入到信道波導(dǎo)中，再輸入到第二平板波導(dǎo)中，信道波導(dǎo)具有不同的光徑長(zhǎng)度，從而根據(jù)第二波分復(fù)用光中的波長(zhǎng)在信道波導(dǎo)輸出的光中產(chǎn)生角度色散；至少一個(gè)會(huì)聚設(shè)備，用于把從第一光學(xué)設(shè)備角度色散的不同波長(zhǎng)的光分別匯聚到不同的位置上，并且把從第二光學(xué)設(shè)備角度色散的不同波長(zhǎng)的光分別匯聚到不同的位置上，使得相同波長(zhǎng)的從第一光學(xué)設(shè)備角度色散的光和從第二光學(xué)設(shè)備角度色散的光會(huì)聚在相同的位置；和反射鏡，位于所述相同位置處，并且可以控制將會(huì)聚在所述相同位置的光反射至第一或第二光學(xué)設(shè)備。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，其中，第一和第二光學(xué)設(shè)備的基板是同一個(gè)基板。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)會(huì)聚設(shè)備包括位于第一光學(xué)設(shè)備的第二平板波導(dǎo)中的第一表面，該第一表面把從第一光學(xué)設(shè)備角度色散的不同波長(zhǎng)的光分別匯聚到不同的位置上；和位于第二光學(xué)設(shè)備的第二平板波導(dǎo)中的第二表面，該第二表面把從第二光學(xué)設(shè)備角度色散的不同波長(zhǎng)的光分別匯聚到不同的位置上。
全文摘要
一種光學(xué)設(shè)備，例如用于插入/分離復(fù)用器，動(dòng)態(tài)增益均衡器或光功率監(jiān)測(cè)器中。該光學(xué)設(shè)備包括(a)基板；(b)位于基板上的第一平板波導(dǎo)；(c)位于基板上的不同長(zhǎng)度的多個(gè)信道波導(dǎo)，從第一平板波導(dǎo)輸出的光輸入到信道波導(dǎo)中；和(d)位于基板上的第二平板波導(dǎo)，從信道波導(dǎo)輸出的光輸入到第二平板波導(dǎo)中。第二平板波導(dǎo)的端面與基板的端面同處一個(gè)面。該光學(xué)設(shè)備具有低損耗特性。
文檔編號(hào)G02B6/28GK1740832SQ20051009862
公開日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2003年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月4日
發(fā)明者田淵晴彥, 成瀬晃和, 寺田浩二, 柴田康平 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社