專利名稱：濾光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種濾光器，其適合用作對(duì)光增幅器中光信號(hào)的增幅增益進(jìn)行均衡的增益均衡器等。
光增幅器具有添加可由激發(fā)光激發(fā)的螢光物質(zhì)的增幅用光波導(dǎo)、和向該光波導(dǎo)供給激發(fā)光的激發(fā)光光源，其被設(shè)置在光傳送系統(tǒng)中的中繼站等處。特別是，對(duì)于適用于傳送多個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)的波分復(fù)用傳送系統(tǒng)(WDM傳送系統(tǒng))的光增幅器，重要的是使多個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)以彼此相等的增益一起增幅，同時(shí)，使各光信號(hào)的功率以一定的目標(biāo)值進(jìn)行輸出。因此，在這樣的光增幅器中，為了均衡光信號(hào)的增幅增益，將具有信號(hào)波長(zhǎng)帶域中的增益譜線和同形狀的損失譜線的濾光器用作增益均衡器。
例如，文獻(xiàn)1《K．Inoue，et al．，“Tunable Gain Equalization Usinga Mach-Zehnder Optical Filter in Multistage Fiber Amplifiers”，IEEEPhotonics Technology Letters，Vol．3，No．8，pp．718-720(1991)》中，記載了通過(guò)使用馬赫-曾德干涉儀的濾光器謀求光增幅器的增益平坦化的技術(shù)，另外，在文獻(xiàn)2《H．Toba，et al．，”Demonstration of Optical FDMFilters and EDFAs”，Proceedings of ECOC’94，pp．263-266(1994)》中，記載了將具有上述文獻(xiàn)1記載的結(jié)構(gòu)的2個(gè)濾光器進(jìn)行縱向連接而成的濾光器。再有，在文獻(xiàn)3《T．Naito，et al．，”Active Gain SlopeCompensation in Large-Capacity，Long-Haul WDM TransmissionSystem”，Proceedings of OAA’98，WC5，pp．36-39(1999)》中，記載了具有可以改變光的偏振方位的旋轉(zhuǎn)量的法拉第轉(zhuǎn)子、多折射性的平板、2個(gè)多折射性的楔型構(gòu)件以及透鏡系統(tǒng)的濾光器。
本發(fā)明人研究了上述現(xiàn)有的技術(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)下述的問(wèn)題，即，在上述文獻(xiàn)1記載的技術(shù)中，例如，當(dāng)由于某種原因使位于光增幅器前段的光傳送路的損失變化而使入射到光增幅器中的光信號(hào)的功率發(fā)生變化時(shí)，若保持從光增幅器出射的光信號(hào)的功率一定，則必須使光增幅器中的光信號(hào)的增幅增益發(fā)生變化。而且，當(dāng)增益變化時(shí)，增益的波長(zhǎng)依存性，即，增益的斜率(表示波長(zhǎng)與增益關(guān)系的譜線的斜率)變化，其結(jié)果，光增幅器的增益平坦性受到損壞，從光增幅器出射的多個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)各自的功率產(chǎn)生偏差。
為了解決上述問(wèn)題，上述文獻(xiàn)2中記載的技術(shù)是，對(duì)構(gòu)成濾光器的各馬赫-曾德干涉儀中的各光耦合器及各分支光路的溫度與入射的光信號(hào)的功率相應(yīng)地調(diào)整。由此，該濾光器的損失譜線(表示波長(zhǎng)與損失的關(guān)系)的斜率被調(diào)整，伴隨入射光信號(hào)的功率變化的增益斜率的變化被補(bǔ)償。而且，與入射光信號(hào)的功率相對(duì)應(yīng)的濾光器中的損失譜線的斜率被變更，同時(shí)，位于波長(zhǎng)帶域中的各光信號(hào)的損失能級(jí)也進(jìn)行變化，從光增幅器輸出的增幅光的S/N比變化或者劣化。另外，該文獻(xiàn)2的濾光器，為調(diào)整損失譜線的斜率所設(shè)置的加熱器的數(shù)量多達(dá)6個(gè)，所以，斜率控制很復(fù)雜。
另外，上述文獻(xiàn)3中記載的技術(shù)，通過(guò)調(diào)整法拉第轉(zhuǎn)子中的光的偏振方位的旋轉(zhuǎn)量使各光信號(hào)的功率偏差變小，從而，濾光器中損失譜線的斜率被調(diào)整。其結(jié)果，各光信號(hào)的功率偏差被減小。而且，與上述文獻(xiàn)2中記載的技術(shù)不同，在該文獻(xiàn)3的濾光器中，由于零件數(shù)量多，其構(gòu)成更加復(fù)雜，組裝時(shí)的光軸調(diào)整非常困難。
本發(fā)明正是為了解決上述課題而提出的，其目的在于提供一種作為光增幅器中增益均衡器等器件的、具有容易實(shí)現(xiàn)其損失譜線的斜率控制的簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)的濾光器。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的濾光器具有入射信號(hào)光波長(zhǎng)帶域內(nèi)的光的入射端和出射該光的出射端的主光路、以及沿該主光路的一部分配置的第1及第2副光路。該濾光器中，由上述主光路的一部分與第1副光路構(gòu)成第1及第2光耦合器，由這些主光路、第1副光路、第1及第2光耦合器構(gòu)成第1馬赫-曾德干涉儀。另外，由上述主光路和第2副光路構(gòu)成第3及第4光耦合器，由這些主光路、第2副光路、第3及第4光耦合器構(gòu)成第2馬赫-曾德干涉儀。
而且，在該濾光器中，還設(shè)置有第1溫度調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)節(jié)位于上述第1及第2光耦合器之間的主光路的一部分及第2副光路的至少任何一方的溫度，以及第2溫度調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)節(jié)位于上述第3及第4光耦合器之間的主光路的一部分及第2副光路的至少任何一方的溫度。
本發(fā)明的濾光器的特征還在于，它具有與上述第1及第2溫度調(diào)節(jié)裝置電氣相連的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)通過(guò)第1及第2溫度調(diào)節(jié)裝置調(diào)整主光路及第1副光路的至少一方的溫度并調(diào)整主光路及第2副光路的至少一方的溫度，通過(guò)該溫度調(diào)整，在固定從主光路的入射端向出射端傳輸時(shí)的信號(hào)波長(zhǎng)帶域中的基準(zhǔn)波長(zhǎng)的光損失量的狀態(tài)下調(diào)節(jié)該濾光器中損失譜線的斜率。損失譜線表示上述信號(hào)波長(zhǎng)帶域中各波長(zhǎng)的光從主光路的入射端向出射端傳輸時(shí)的各波長(zhǎng)的光的損失。
在該濾光器中，如上所述，通過(guò)控制系統(tǒng)控制第1及第2溫度調(diào)節(jié)裝置，調(diào)整共有主光路的互相縱向連接的上述第1及第2馬赫-曾德干涉儀的透光特性，由此，以信號(hào)波長(zhǎng)帶域內(nèi)的基準(zhǔn)波長(zhǎng)中的損失量(從入射端向出射端傳輸時(shí)的該基準(zhǔn)波長(zhǎng)的光的損失量)為中心，調(diào)節(jié)該濾光器中損失譜線的斜率，這樣，本發(fā)明的濾光器具有容易對(duì)該濾光器中損失譜線的斜率進(jìn)行控制的結(jié)構(gòu)，可以應(yīng)用于例如光增幅器中的增益均衡器等器件中，還有，本發(fā)明的濾光器中的第1及第2溫度調(diào)節(jié)裝置含有加熱器、珀耳帖元件等。該第1溫度調(diào)節(jié)裝置可以做成只調(diào)整位于第1及第2光耦合器之間的主光路的一部分及第1副光路的任一方的溫度，同時(shí)，第2溫度調(diào)節(jié)裝置也可以做成只調(diào)整位于第3及第4光耦合器之間的主光路的一部分和第2副光路的任一方的溫度。特別是，由于在調(diào)整位于第1及第2光耦合器之間的主光路的溫度及調(diào)整位于第3及第4光耦合器之間的第2副光路的溫度時(shí)，由于可以對(duì)兩者進(jìn)行相同的溫度調(diào)整(例如，兩者都溫度上升或者兩者都溫度下降)，所以，該濾光器中損失譜線的斜率控制變得很容易。
另外，在本發(fā)明的濾光器中，第1溫度調(diào)節(jié)裝置可以做成對(duì)位于第1及第2光耦合器之間的主光路及第1副光路的雙方進(jìn)行溫度調(diào)整，同時(shí)，第2溫度調(diào)節(jié)裝置也可以做成對(duì)位于第3及第4光耦合器之間的主光路及第2副光路的雙方進(jìn)行溫度調(diào)整。這時(shí)，就要在主光路的一部分及第1副光路上設(shè)置2個(gè)作為第1溫度調(diào)節(jié)裝置的加熱器、珀耳帖元件等器件，同時(shí)，就要在主光路的一部分及第2副光路上設(shè)置2個(gè)作為第2溫度調(diào)節(jié)裝置的加熱器、珀耳貼元件等器件。但是，當(dāng)設(shè)置的4個(gè)加熱器等器件哪個(gè)都不進(jìn)行溫度調(diào)整時(shí)，可以把該濾光器中的損失譜線的斜率做成一定值(例如0值)，另外，只由從4個(gè)加熱器等器件中選出的2個(gè)加熱器等器件進(jìn)行溫度調(diào)整時(shí)，不僅可以把損失譜線的斜率設(shè)定成正值，也可以設(shè)定成負(fù)值。因此，在該濾光器中的第1及第2溫度調(diào)節(jié)裝置的控制過(guò)程中，電力消耗被抑制到很小的程度。
再有，對(duì)于本發(fā)明的濾光器中的上述信號(hào)波長(zhǎng)帶域來(lái)說(shuō)，優(yōu)選包含帶域1535nm～1565nm或者帶域1575nm～1605nm的帶域，在該濾光器中，由上述控制系統(tǒng)、第1及第2溫度調(diào)節(jié)裝置使損失譜線的斜率的絕對(duì)值至少在0～10dB/30nm范圍內(nèi)變化，優(yōu)選在0～5dB/30nm的范圍內(nèi)變化。由于這樣的構(gòu)成，本發(fā)明的濾光器適合用作，對(duì)設(shè)置在傳送155μm波帶和1．59μm波帶中WDM信號(hào)的光傳送系統(tǒng)中的中繼站等處的光增幅器的增益特性進(jìn)行均衡的增益均衡器。


圖1表示本發(fā)明的光濾波器的第1實(shí)施例的構(gòu)成。
圖2是把用做第1實(shí)施例的光濾波器的第1樣品的損失譜線連同位相值Δφ的各值表示出來(lái)的譜線。
圖3是把用做第1實(shí)施例的光濾波器的第2樣品的損失譜線連同位相值Δφ的各值表示出來(lái)的譜線。
圖4是把用做第1實(shí)施例的光濾波器的第3樣品的損失譜線連同位相值Δφ的各值表示出來(lái)的譜線。
圖5表示本發(fā)明的光濾波器的第2實(shí)施例的構(gòu)成。
下面結(jié)合圖1～圖5說(shuō)明本發(fā)明的光濾波器的各實(shí)施例，在附圖中，對(duì)相同的要素付于相同的符號(hào)，并省略重復(fù)的說(shuō)明。
(第1實(shí)施例)圖1是表示本發(fā)明的光濾波器的第1實(shí)施例的構(gòu)成的圖。圖1中，第1實(shí)施例的光濾波器1是在基板10上設(shè)置的平面光波導(dǎo)回路，具有主光路20、第1副光路21、第2副光路22、第1～第4光耦合器31～34、作為第1及第2溫度調(diào)節(jié)裝置的加熱器51、53及控制系統(tǒng)100。
基板10上的第1光耦合器31及第2光耦合器32通過(guò)把主光路20的一部分與第1副光路21進(jìn)行光學(xué)結(jié)合來(lái)構(gòu)成，第3光耦合器33和第4光耦合器34通過(guò)把主光路20的一部分與第2副光路22進(jìn)行光學(xué)結(jié)合來(lái)構(gòu)成。另外，加熱器51設(shè)置在位于第1及第2光耦合器31、32之間的主光路20的一部分上，加熱器53設(shè)置在位于第3及第4光耦合器33、34之間的第2副光路22上?？刂葡到y(tǒng)100電氣地連接到這些加熱器51、52上，通過(guò)該加熱器51、53對(duì)主光路20及第2副光路22的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
主光路20是設(shè)置在入射端11和出射端12之間的光波導(dǎo)，上述入射端11位于基板10的一側(cè)的端面上，上述出射端12位于基板10的另一側(cè)的端面上。按照從入射端11向出射端12的順序，依次配置第1光耦合器31、第2光耦合器32、第3光耦合器33及第4光耦合器34。主光路20和第1副光路21通過(guò)第1及第2光耦合器31、32相互光結(jié)合，由主光路20、第1副光路21、第1光耦合器31及第2光耦合器32構(gòu)成第1馬赫-曾德干涉儀41。另一方面，主光路20的其它部分與第2副光路22通過(guò)第3及第4光耦合器33、34相互進(jìn)行光結(jié)合，由主光路20、第2副光路22、第3光耦合器33及第4光耦合器34構(gòu)成第2馬赫-曾德干涉儀42。第1馬赫-曾德干涉儀41和第2馬赫-曾德干涉儀42共用主光路20并互相縱向連接。
在該第1實(shí)施例中，加熱器51設(shè)置在位于第1及第2光耦合器31、32之間的主光路20上，控制系統(tǒng)100通過(guò)加熱器51調(diào)整該主光路20的溫度，由此調(diào)整該第1馬赫-曾德干涉儀41中的主光路20和第1副光路21的光程差，由此調(diào)整該第1馬赫-曾德干涉儀41的透光特性。另外，在位于第3及第4光耦合器33、34之間的第2副光路22上設(shè)置加熱器53，控制系統(tǒng)100通過(guò)加熱器53調(diào)節(jié)該第2副光路22的溫度，由此調(diào)整第2馬赫-曾德干涉儀42中的主光路20與第2副光路22的光程差，由此調(diào)整該第2馬赫-曾德干涉儀42的透光特性。
在該第l實(shí)施例的濾光器1中，在主光路20中，從入射端11向出射端12傳輸過(guò)程中光的損失譜線L(λ)取決于第1馬赫-曾德干涉儀41的透光特性T1(λ)及第2馬赫-曾德干涉儀42的透光特性T2(λ)這兩者，上述第1馬赫-曾德干涉儀41基于位于第1及第2光耦合器31、32之間的主光路20和第1副光路21之間的光結(jié)合，上述第2馬赫-曾德干涉儀42基于位于第3及第4光耦合器33、34之間的主光路20和第2副光路22之間的光結(jié)合。
一般地，馬赫-曾德干涉儀的透光特性T(λ)用下式(1)表示。T(λ)=l-A·sin2{2π(λ-λ0)／△λ+△φ}…(1)其中，λ是波長(zhǎng)，A是馬赫-曾德干涉儀的透光特征(與波長(zhǎng)λ的透光率的關(guān)系，而且具有多個(gè)透光率峰)中的透光率的振幅，λ0是多個(gè)透光率峰中，作為設(shè)計(jì)中心的透光率峰的峰值波長(zhǎng)，△λ是該透光特性中的峰值波長(zhǎng)周期的l／2，無(wú)論哪一個(gè)都是由馬赫-曾德干涉儀的結(jié)構(gòu)參數(shù)決定的常數(shù)。另外，△φ是由溫度調(diào)整而設(shè)定的位相值。因而，該濾光器1的損失譜線L(λ)用下式(2)表示。L(λ)=-10·log{T1(λ)·T2(λ)}…(2)另外，該濾光器1中的損失譜線(表示損失相對(duì)于在主光路20中傳輸?shù)墓獾牟ㄩL(zhǎng)的關(guān)系)的斜率S(λ)用下式(3)表示。s(λ)=dL(λ)／dλ…(3)其中，波長(zhǎng)λ中的損失L(λ)的單位是dB。
在該濾光器1中，通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)第1及第2馬赫-曾德干涉儀41、42各自的常數(shù)A、λ0及Δλ的值，可以由控制系統(tǒng)100進(jìn)行溫度控制。即，控制系統(tǒng)100通過(guò)加熱器51、53進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，由此，在實(shí)質(zhì)上不改變信號(hào)波長(zhǎng)帶域中的預(yù)定波長(zhǎng)λ1中的損失譜線L(λ)的情況下設(shè)定位相值Δφ的值。由此，設(shè)定該信號(hào)波長(zhǎng)帶域中的損失譜線L(λ)及該損失譜線的斜率S(λ)。
本發(fā)明人制造了作為該第1實(shí)施例的濾光器1的第1～第3樣品，對(duì)于這些樣品，如下所述，確認(rèn)為損失譜線的斜率S(λ)對(duì)波長(zhǎng)λ的依賴性小，即，波長(zhǎng)λ與損失譜線L(λ)呈很好的線性關(guān)系。
首先，第1實(shí)施例的濾光器1的第1樣品，是在作為信號(hào)波長(zhǎng)帶域的1．55μm波長(zhǎng)帶(1535nm～1565nm)中，以波長(zhǎng)1550nm(基準(zhǔn)波長(zhǎng))為中心，在其絕對(duì)值的最大值為5dB／30nm的范圍內(nèi)可以變更損失譜線的斜率的濾光器。在該第1樣品的第1馬赫-曾德干涉儀41中，結(jié)構(gòu)參數(shù)A的值為0．6、λ0的值為1550nm、Δλ的值為200nm。另外，在第2馬赫-曾德干涉儀42中，結(jié)構(gòu)參數(shù)A的值為0．5、λ0的值為1600nm、Δλ的值為200nm。
本發(fā)明人對(duì)第1樣品的濾光器在把第1及第2馬赫-曾德干涉儀41、42的各位相值Δφ設(shè)定為絕對(duì)值相等且符號(hào)相反的狀態(tài)下，在0弧度～0．595弧度的變化范圍內(nèi)對(duì)相對(duì)于波長(zhǎng)的損失譜線進(jìn)行了測(cè)定。位相值Δφ的調(diào)節(jié)由控制系統(tǒng)100通過(guò)加熱器51、53調(diào)整第1馬赫-曾德干涉儀41中的主光路20及第2馬赫-曾德干涉儀42中的第2副光路22的溫度來(lái)進(jìn)行。
在圖2中，表示在第1樣品的濾光器中對(duì)于位相值Δφ的各值損失譜線相對(duì)于波長(zhǎng)的關(guān)系。圖2中，G210表示位相值Δφ設(shè)定為0弧度時(shí)的損失譜線，G20表示位相值Δφ設(shè)定為0．157弧度時(shí)的損失譜線，G230表示位相值Δφ設(shè)定為0．313弧度時(shí)的損失譜線，G240表示位相值Δφ設(shè)定為0．470弧度時(shí)的損失譜線，G250表示位相值Δφ設(shè)定為0．595弧度時(shí)的損失譜線。在這些損失譜線G210～G250中，無(wú)論哪一個(gè)在波長(zhǎng)帶域1535nm～1565nm的中心波長(zhǎng)1550nm附近損失都在2．73dB～3．01dB之間并基本為定值。另外，在上述波長(zhǎng)帶域中損失譜線G210～G250的斜率可以在0～5．05dB／30nm的范圍內(nèi)設(shè)定。再有，這些損失譜線G210～G250與通過(guò)損失2．89dB(在中心波長(zhǎng)1550nm上的損失)的點(diǎn)的直線的偏差的最大值，在位相值Δφ為0．595弧度時(shí)為±0．21dB，是十分小的，同時(shí)，各損失譜線的斜率的線性度很好。
再有，在該第1樣品中，當(dāng)通過(guò)加熱器51、53把主光路20及第2副光路22的溫度調(diào)整到一定的偏置溫度時(shí)，使位相值Δφ為0，若適當(dāng)?shù)卦O(shè)定第1及第2馬赫-曾德干涉儀41、42各自的結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過(guò)使主光路20及第2副光路22的溫度從上述偏置溫度上升，位相值Δφ的值可以在0～+0．595弧度的范圍內(nèi)變化。另外，通過(guò)使主光路20及第2副光路22的溫度從上述偏置溫度下降，也可以使位相值Δφ的值可以在-0．595弧度～0的范圍內(nèi)變化(由控制系統(tǒng)100對(duì)損失譜線的斜率進(jìn)行控制)。由于這樣做之后位相值Δφ的值在-0．595弧度～+0．595弧度的范圍內(nèi)變化，在波長(zhǎng)帶域1535nm～1565nm之間，該第1樣品的濾光器中的損失譜線的斜率就可以設(shè)定在-5dB/30nm～+5dB/30nm的范圍內(nèi)。
另外，該第1樣品的濾光器的第1及第2溫度調(diào)節(jié)裝置，也可以用珀耳帖元件代替加熱器51、53。在使用珀耳帖元件作為第1及第2溫度調(diào)節(jié)裝置的情況下，通過(guò)上升或者下降主光路20及第2副光路22的溫度，不僅可以把位相值Δφ的值設(shè)定成正值，也可以設(shè)定成負(fù)值。如上所述，通過(guò)使位相值Δφ的值在-0．595弧度～+0．595弧度的范圍內(nèi)變化，就可以把波長(zhǎng)帶域1535nm～1565nm中的損失譜線的斜率設(shè)定在以預(yù)定波長(zhǎng)為中心的-5dB/30nm～+5dB/30nm的范圍內(nèi)。
其次，第1實(shí)施例的濾光器的第2樣品，是在信號(hào)波長(zhǎng)帶域?yàn)?．55μm的波長(zhǎng)帶(1535nm～1565nm)中，以波長(zhǎng)1550nm(基準(zhǔn)波長(zhǎng))為中心的損失譜線的斜率在絕對(duì)值最大值為10dB/30nm范圍內(nèi)可以變化的濾光器。在該第2樣品的第1馬赫-曾德干涉41中，結(jié)構(gòu)參數(shù)A的值為0．85、λ0的值為1550nm、Δλ的值為200nm。在第2馬赫-曾德干涉42中，結(jié)構(gòu)參數(shù)A的值為0．60、λ0的值為1600nm、Δλ的值為200nm。
與第1樣品相同，發(fā)明者們對(duì)該第2樣品的濾光器，在把第1及第2馬赫-曾德干涉儀41、42的各位相值Δφ設(shè)定成絕對(duì)值相等符號(hào)相反的狀態(tài)下，測(cè)定了該位相值Δφ在0弧度～0．595弧度的范圍內(nèi)變化時(shí)相對(duì)于波長(zhǎng)的損失譜線。位相值Δφ的調(diào)節(jié)由控制系統(tǒng)100通過(guò)加熱器51、53調(diào)整第1馬赫-曾德干涉儀41中的主光路20及第2馬赫-曾德干涉儀42中的第2副光路22的溫度來(lái)進(jìn)行。
圖3表示在第2樣品的濾光器中，對(duì)于位相值Δφ的各值，損失譜線相對(duì)于波長(zhǎng)的關(guān)系。圖3中，G310表示位相值Δφ設(shè)定在0弧度時(shí)的損失譜線，G320表示位相值Δφ設(shè)定在0．157弧度時(shí)的損失譜線，G330表示位相值Δφ設(shè)定在0．313弧度時(shí)的損失譜線，G340表示位相值Δφ設(shè)定在0．470弧度時(shí)的損失譜線，G350表示位相值Δφ設(shè)定在0．595弧度時(shí)的損失譜線。在這些損失譜線G310～G350中，在波長(zhǎng)帶域1535nm～1565nm的中心波長(zhǎng)1550nm附近，損失是3．65dB～3．98dB并基本為一定值。另外，上述波長(zhǎng)帶域中的損失譜線G310～G350的斜率可以設(shè)定在0～10dB/30nm的范圍內(nèi)。再有，這些損失譜線G310～G350與通過(guò)損失為0．87dB(中心波長(zhǎng)1550nm處的損失)的點(diǎn)的直線的偏差的最大值，在位相值Δφ為0．314弧度時(shí)是±0．87dB并十分小，同時(shí)，各損失譜線的斜率的線性度很好。
在該第2樣品中，由加熱器51、53把主光路20及第2副光路22的溫度調(diào)整到某個(gè)一定的偏置溫度上時(shí)，使位相值Δφ為0，當(dāng)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定第1及第2馬赫-曾德干涉儀41、42的各自結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，通過(guò)從上述偏置溫度開(kāi)始升高或降低主光路20及第2副光路22的溫度，不僅可以把位相值Δφ設(shè)定成正值，也可以設(shè)定成負(fù)值。另外，作為第1及第2溫度調(diào)節(jié)裝置，也可以用珀耳帖元件代替加熱器51、53，通過(guò)用珀耳帖元件升高或降低主光路20及第2副光路22的溫度，不僅可以把位相值Δφ設(shè)定成正值，也可以設(shè)定成負(fù)值。這樣一來(lái)，由于位相值Δφ在-0．595弧度～+0．595弧度的范圍內(nèi)變化，所以，在波長(zhǎng)帶域1535nm～1565nm中，該第2樣品的濾光器中的損失譜線的斜率可以設(shè)定在-10dB/30nm～+10dB／30nm的范圍內(nèi)。
圖4表示在第1實(shí)施例的濾光器的第3樣品中，示出了位相值Δφ的各值的、相對(duì)于波長(zhǎng)的損失譜線。該第3樣品的濾光器在作為信號(hào)波長(zhǎng)帶域的1．59μm波長(zhǎng)帶(1575nm～1605nm)中，以波長(zhǎng)1590nm為中心的損失譜線的斜率可以在絕對(duì)值最大值為15dB/30nm的范圍內(nèi)進(jìn)行變化。在該第1馬赫-曾德干涉儀41中，結(jié)構(gòu)參數(shù)A的值為0．6，λ0的值為1590nm，Δλ的值為200nm。而在第2馬赫-曾德干涉儀42中，結(jié)構(gòu)參數(shù)A的值為0．5，λ0的值為1640nm，Δλ的值為200nm。
本發(fā)明人對(duì)于第3樣品的濾光器，在把第1及第2馬赫-曾德干涉儀41、42的各自位相值Δφ設(shè)定成絕對(duì)值相等符號(hào)相反的狀態(tài)下，測(cè)定了該位相值Δφ在0弧度～0．595弧度范圍變化時(shí)與波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的損失譜線。
再有，與第1及第2樣品同樣地，在該第3樣品中，位相值Δφ的調(diào)節(jié)，由控制系統(tǒng)100通過(guò)加熱器51、53調(diào)整第1馬赫-曾德干涉儀41中的主光路20及第2馬赫-曾德干涉儀42中的第2副光路22的溫度來(lái)進(jìn)行。另外，在圖4中，G410表示位相值Δφ設(shè)定在0弧度時(shí)的損失譜線，G420表示位相值Δφ設(shè)定在0．157弧度時(shí)的損失譜線，G430表示位相值Δφ設(shè)定在0．313弧度時(shí)的損失譜線，G440表示位相值Δφ設(shè)定在0．470弧度時(shí)的損失譜線，G450表示位相值Δφ設(shè)定在0．595弧度時(shí)的損失譜線。
這些損失譜線G410～G450中，無(wú)論哪一個(gè)在波長(zhǎng)帶域1575nm～1605nm的中心波長(zhǎng)1590nm附近損失都是2．73dB～3．01dB并基本上恒定。另外，上述波長(zhǎng)帶域中的損失譜線G410～G450的斜率可以設(shè)定在0～5dB/30nm的范圍內(nèi)。再有，這些損失譜線G410～G450與通過(guò)損失2．89dB(中心波長(zhǎng)1590nm處的損失)的點(diǎn)的直線的偏差的最大值在位相值Δφ為0．595弧度時(shí)是±0．21dB且非常小，同時(shí)，各損失譜線的斜率的線性度很好。
再有，在該第3樣品的濾光器中，作為第1及第2溫度調(diào)節(jié)裝置，也可以用珀耳帖元件代替加熱器51、53。當(dāng)主光路20及第2副光路22的溫度由加熱器51、53調(diào)整到某個(gè)一定的偏置溫度時(shí)，位相值Δφ為0，只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)定第1及第2馬赫-曾德干涉儀41、42各自的結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過(guò)使主光路20及第2副光路22的溫度從上述偏置溫度開(kāi)始升高或降低，就不僅可以把位相值Δφ設(shè)定成正值，也可以設(shè)定成負(fù)值。這樣一來(lái)，由于位相值Δφ在-0．95弧度～+0．595弧度的范圍內(nèi)變化，所以波長(zhǎng)帶域1575nm～1605nm中的損失譜線的斜率就可以設(shè)定在-5dB／30nm～+5dB/30nm的范圍內(nèi)。
如上所述，在第1實(shí)施例的濾光器1的第1～第3樣品中，實(shí)質(zhì)上不變化信號(hào)波長(zhǎng)帶域中的預(yù)定波長(zhǎng)(基準(zhǔn)波長(zhǎng))中的損失值，位相值Δφ的設(shè)定由控制系統(tǒng)100通過(guò)加熱器51、53進(jìn)行溫度調(diào)整。由此，該信號(hào)波長(zhǎng)帶域中相對(duì)于波長(zhǎng)的損失譜線的斜率被設(shè)定在所希望的范圍內(nèi)。這樣，第1實(shí)施例的濾光器1就具有容易實(shí)現(xiàn)損失譜線的斜率控制的簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)。另外，該濾光器1，其損失譜線的斜率在線形性上很出色。而且，由于各構(gòu)成要素在基板10上集成形成，所以，該濾光器是小型的，且零件個(gè)數(shù)少，由于只需調(diào)整光信號(hào)的入射端11及出射端12中的光軸，使得光學(xué)調(diào)整非常容易。
再有，該第1實(shí)施例也可以不設(shè)置加熱器51，而在位于第1及第2光耦合器31、32之間的第1副光路上設(shè)置珀耳帖元件，通過(guò)該珀耳帖元件來(lái)降低第1副光路21的溫度。另外，該第1實(shí)施例，也可以不設(shè)置加熱器53，而在位于第3及第4光耦合器33、34之間的主光路20上設(shè)置珀耳帖元件，通過(guò)該珀耳帖元件來(lái)降低主光路20的溫度。無(wú)論哪一種構(gòu)成，都可以獲得與上述效果相同的效果。
因此，該第1實(shí)施例的濾光器1適合于例如光增幅器中的增益均衡器。在原有的光增幅器中，當(dāng)無(wú)論什么原因引起位于前段的光傳輸路徑上的損失發(fā)生變化，從而使輸入光增幅器的光信號(hào)的功率發(fā)生變化時(shí)，為了保持從光增幅器出射的光信號(hào)的功率一定，就必須改變光增幅器中的增幅增益。這樣，當(dāng)增益變化時(shí)，由于增益的波長(zhǎng)依存性，即，增益的斜率發(fā)生變化，結(jié)果光增幅器自身的增益平坦性被破壞。但是，如果使用作為光增幅器中的增益均衡器的該第1實(shí)施例的濾光器1，由于與入射的光信號(hào)的功率對(duì)應(yīng)的濾光器1的位相值Δφ，即損失譜線的斜率可由控制系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，所以，與該入射光信號(hào)的功率變化伴隨的增益斜率的變化可以由該濾光器1中的損失譜線的斜率控制進(jìn)行充分的補(bǔ)償。這時(shí)，即使該濾光器1中的損失譜線斜率變化，位于波長(zhǎng)帶域中預(yù)定中心波長(zhǎng)(基準(zhǔn)波長(zhǎng))的損失也不變化，從光增幅器出來(lái)的增幅了的光信號(hào)的S/N比也不會(huì)劣化。特別像上述的第1～第3樣品那樣，在信號(hào)波長(zhǎng)帶域和中心波長(zhǎng)(基準(zhǔn)波長(zhǎng))被設(shè)定的情況下，第1實(shí)施例的濾光器1適用于傳送1．55μm波長(zhǎng)帶和1．59μm波長(zhǎng)帶中多個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)的光傳送系統(tǒng)中的設(shè)置在中繼站等處的均衡光增幅器的增益特性的增益均衡器。
(第2實(shí)施例)下面，對(duì)本發(fā)明的濾光器的第2實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。圖5是表示第2實(shí)施例的濾光器的構(gòu)成的圖。該第2實(shí)施例的濾光器2與上述的第1實(shí)施例的濾光器1比較，不同點(diǎn)在于，作為第1溫度調(diào)整手段，除了加熱器51之外，還具有加熱器52，作為第2溫度調(diào)整手段，除了加熱器53之外，還具有加熱器54。
加熱器52設(shè)置在位于第1及第2光耦合器31、32之間的第1副光路21上，控制系統(tǒng)200通過(guò)該加熱器52調(diào)整第1副光路21的溫度。設(shè)置該加熱器52是為了與加熱器51一起調(diào)整第1馬赫-曾德干涉儀41中的主光路20和第1副光路21的光程差，從而調(diào)整第1馬赫-曾德干涉儀41的透光特性T1(λ)。另一方面，加熱器54設(shè)置在位于第3及第4光耦合器33、34之間的主光路20上，控制系統(tǒng)200通過(guò)該加熱器54調(diào)整主光路20的溫度。設(shè)置該加熱器54是為了與加熱器53一起調(diào)整第2馬赫-曾德干涉儀42中的主光路20和第2副光路22的光程差，從而調(diào)整第2馬赫-曾德干涉儀42的透光特性T2(λ)。
在該第2實(shí)施例中，第1及第2馬赫-曾德干涉儀41、42各自的透光特性用上述式(1)表示，濾光器2全體的損失譜線L(λ)用上述式(2)表示。對(duì)于濾光器2的損失譜線L(λ)來(lái)說(shuō)，通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)第1及第2馬赫-曾德干涉儀41、42的常數(shù)A、λ0及Δλ的值，信號(hào)波長(zhǎng)帶域中的預(yù)定波長(zhǎng)(基準(zhǔn)波長(zhǎng))的損失基本恒定，通過(guò)控制系統(tǒng)200借助于加熱器51～54調(diào)整溫度，就可以設(shè)定位相值Δφ的值。這樣，上述信號(hào)波長(zhǎng)帶域中的該濾光器的損失譜線的斜率就被調(diào)節(jié)了。
在該第2實(shí)施例中，第1馬赫-曾德干涉儀41的位相值Δφ，通過(guò)由加熱器51、52設(shè)定的主光路20及第1副光路21的溫度差可以進(jìn)行調(diào)整。例如，當(dāng)通過(guò)加熱器51使主光路20的溫度上升時(shí)，第1馬赫-曾德干涉儀41的位相值Δφ變大，當(dāng)通過(guò)加熱器52使第1副光路21的溫度上升時(shí)，第1馬赫-曾德干涉儀41的位相值Δφ變小。
同樣，第2馬赫-曾德干涉儀42的位相值Δφ，通過(guò)由加熱器53、54設(shè)定的主光路20及第2副光路22的溫度差可以進(jìn)行調(diào)整。例如，當(dāng)通過(guò)加熱器53使第2副光路22的溫度上升時(shí)，第2馬赫-曾德干涉儀42的位相值Δφ變大，當(dāng)通過(guò)加熱器54使主光路20的溫度上升時(shí)，第2馬赫-曾德干涉儀42的位相值Δφ變小。
也就是說(shuō)，在該第2實(shí)施例的濾光器2中，設(shè)計(jì)成當(dāng)加熱器51～54的任何一個(gè)都不進(jìn)行溫度調(diào)整時(shí)，位相值Δφ為一定值Δφ0(例如，Δφ0=0)，該濾光器中的損失譜線的斜率S為一定值S0(例如，S0=0)。這時(shí)，加熱器52、54不進(jìn)行溫度調(diào)整，第1馬赫-曾德干涉儀41中的主光路20及第2馬赫-曾德干涉儀42中的第2副光路22通過(guò)控制系統(tǒng)200借助于加熱器51、53進(jìn)行溫度調(diào)整，位相值Δφ可以在Δφ＞Δφ0的范圍內(nèi)變化，該濾光器2中的損失譜線的斜率S可以在S＞S0的范圍內(nèi)變化。相反，不由加熱器51、53進(jìn)行溫度調(diào)整，控制系統(tǒng)200通過(guò)加熱器52、54對(duì)第1馬赫-曾德干涉儀41中的第1副光路21及第2馬赫-曾德干涉儀42中的主光路20進(jìn)行溫度調(diào)整，可以使位相值Δφ在Δφ＜Δφ0的范圍內(nèi)變化，可以使該濾光器2中的損失譜線的斜率S在S＜S0的范圍內(nèi)變化。
如上所述，在該第2實(shí)施例的濾光器2中，當(dāng)4個(gè)加熱器51～54中的無(wú)論哪一個(gè)都不進(jìn)行溫度調(diào)整時(shí)，位相值Δφ，即損失譜線的斜率可以為0，另外，當(dāng)從4個(gè)加熱器51～54中選擇2個(gè)加熱器進(jìn)行溫度調(diào)整時(shí)，位相值Δφ，即損失譜線的斜率不僅可以設(shè)定成正值，也可以設(shè)定成負(fù)值。因此，該第2實(shí)施例的濾光器2除了與第1實(shí)施例的濾光器1的效果相同而外，與該第1實(shí)施例的濾光器1中用一定的偏置溫度使位相值Δφ為0的情況相比，可以更加抑制電力的消耗。
在該第2實(shí)施例中，作為第1及第2溫度調(diào)節(jié)裝置，可以使用珀耳帖元件代替加熱器51～54。這時(shí)，例如，第1馬赫-曾德干涉儀41中的主光路20及第2馬赫-曾德干涉儀42中的第2副光路22和第1馬赫-曾德干涉儀41中的第1副光路21及第2馬赫-曾德干涉儀42中的主光路20之中，由于無(wú)論哪一方的溫度上升的同時(shí)另一方的溫度就下降，所以，位相值Δφ，即損失譜線的斜率不僅可以設(shè)定成正值，也可以設(shè)定成負(fù)值。這時(shí)，電力消耗被抑制到很小，這一點(diǎn)是令人滿意的。
再有，本發(fā)明不局限于實(shí)施例中說(shuō)明的濾光器，也可以有種種的變形。例如，該發(fā)明的濾光器，必要的各構(gòu)成要素不必集成在單一的基板上，主光路、第1副光路及第2副光路可以分別由光纖實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，第1～第4光耦合器也可以分別由光纖耦合器實(shí)現(xiàn)。這時(shí)，該濾光器被設(shè)置在光導(dǎo)纖維傳送路上時(shí)的插入損失變小，這是令人滿意的。
根據(jù)上述的本發(fā)明，共用主光路并相互縱向連接的第1及第2馬赫-曾德干涉儀的透光特性，由控制系統(tǒng)通過(guò)第1及第2溫度調(diào)節(jié)裝置調(diào)整溫度來(lái)進(jìn)行調(diào)整，由此，實(shí)質(zhì)上不變化位于波長(zhǎng)帶域中的基準(zhǔn)波長(zhǎng)中的損失，就可調(diào)整相對(duì)于該信號(hào)波長(zhǎng)帶域中波長(zhǎng)的光的損失譜線的斜率。這樣，該濾光器具有容易實(shí)現(xiàn)信號(hào)波長(zhǎng)帶域中損失譜線的斜率控制的簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)。因此，該濾光器非常適用于例如光增幅器中的增益均衡器等器件，即使由于伴隨輸入信號(hào)的功率變化的光增幅器的增幅增益變化在增益譜線上產(chǎn)生斜率，該增益斜率也是可以補(bǔ)償?shù)?。另外，由于即使濾光器中的損失譜線的斜率變化，信號(hào)波長(zhǎng)帶域中的基準(zhǔn)波長(zhǎng)中的損失實(shí)質(zhì)上也不變更，所以，從光增幅器輸出信號(hào)的S/N比不會(huì)劣化。
另外，由于通過(guò)第1溫度調(diào)節(jié)裝置使位于第1及第2光耦合器之間的主光路的一部分及第1副光路的任何一方的溫度被調(diào)整，通過(guò)第2溫度調(diào)節(jié)裝置使位于第3及第4光耦合器之間的主光路的一部分及第2副光路的任何一方的溫度被調(diào)整時(shí)，作為該第1溫度調(diào)節(jié)裝置的加熱器或珀耳帖元件只需設(shè)置一個(gè)，作為該第2溫度調(diào)節(jié)裝置的加熱器或珀耳帖元件只需設(shè)置一個(gè)即可，所以，能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)易的構(gòu)成。特別是，當(dāng)位于第1及第2光耦合器之間的主光路的溫度被調(diào)整及位于第3及第4光耦合器之間的第2副光路的溫度被調(diào)整時(shí)，由于可以對(duì)兩者進(jìn)行同樣的溫度調(diào)整(例如，兩者都是溫度上升或者兩者都是溫度下降)，所以，可以實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)易的構(gòu)成。
另外，當(dāng)通過(guò)第1溫度調(diào)節(jié)裝置對(duì)位于第1光耦合器和第2光耦合器之間的主光路的一部分及第1副光路的雙方的溫度進(jìn)行調(diào)整，并通過(guò)第2溫度調(diào)節(jié)裝置對(duì)位于第3光耦合器和第4光耦合器之間的主光路的一部分及第2副光路的雙方的溫度進(jìn)行調(diào)整時(shí)，作為第1溫度調(diào)節(jié)裝置的加熱器或珀耳帖元件等就要設(shè)置2個(gè)，作為第2溫度調(diào)節(jié)裝置的加熱器或珀耳帖元件等也要設(shè)置2個(gè)，但是，當(dāng)4個(gè)加熱器的任何一個(gè)都不進(jìn)行溫度調(diào)整時(shí)，損失譜線的斜率可以成為一定值，在只由從4個(gè)加熱器中選出2個(gè)加熱器進(jìn)行溫度調(diào)整的情況下，損失譜線的斜率不僅可以設(shè)定成正值，也可以設(shè)定成負(fù)值。因此，在電力消耗小這一點(diǎn)上是令人滿意的。
權(quán)利要求
1．一種濾光器，包括主光路，該主光路具有使信號(hào)波長(zhǎng)帶域內(nèi)的光入射的入射端和出射該光的出射端；第1副光路，該第1副光路與上述主光路一起構(gòu)成第1光耦合器及第2光耦合器，同時(shí)，與上述主光路、上述第1光耦合器及第2光耦合器一起構(gòu)成第1馬赫-曾德干涉儀；第2副光路，該第2副光路與上述主光路一起構(gòu)成第3光耦合器及第4光耦合器，同時(shí)，與上述主光路、上述第3光耦合器及第4光耦合器一起構(gòu)成第2馬赫-曾德干涉儀；第1溫度調(diào)節(jié)裝置，該第1溫度調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)整位于上述第1光耦合器與上述第2光耦合器之間的上述主光路的一部分以及上述第1副光路中的至少一個(gè)的溫度；第2溫度調(diào)節(jié)裝置，該第2溫度調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)整位于上述第3光耦合器與上述第4光耦合器之間的上述主光路的一部分以及上述第2光路的至少一個(gè)的溫度；以及控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)與上述第1及第2溫度調(diào)節(jié)裝置電氣連接，通過(guò)該第1溫度調(diào)節(jié)裝置對(duì)位于上述第1及第2光耦合器之間的主光路的一部分以及第1副光路中的至少一個(gè)進(jìn)行溫度控制，同時(shí)，通過(guò)該該第2溫度調(diào)節(jié)裝置對(duì)位于上述第3及4耦合器之間的主光路的一部分以及第2光路中的至少一個(gè)進(jìn)行溫度控制，且該控制系統(tǒng)通過(guò)控制上述第1及第2溫度調(diào)節(jié)裝置，在實(shí)質(zhì)上不改變從上述主光路的上述入射端向上述出射端傳輸時(shí)的上述信號(hào)波長(zhǎng)帶域中的基準(zhǔn)波長(zhǎng)的光的損失量的情況下，對(duì)該信號(hào)波長(zhǎng)帶域中損失譜線的斜率進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2．如權(quán)利要求1所述的濾光器，其特征在于，上述第1及第2溫度調(diào)節(jié)裝置中的至少任意一個(gè)配置在上述主光路上。
3．如權(quán)利要求1所述的濾光器，其特征在于，上述信號(hào)波長(zhǎng)帶域包含1535nm～1565nm的帶域。
4．如權(quán)利要求3所述的濾光器，其特征在于，上述控制系統(tǒng)以上述損失譜線的斜率的絕對(duì)值至少在0～10dB／30nm的范圍內(nèi)變化的方式，對(duì)上述第1及第2溫度調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行控制。
5．如權(quán)利要求4所述的濾光器，其特征在于，上述控制系統(tǒng)以上述損失譜線的斜率的絕對(duì)值至少在0～5dB／30nm的范圍內(nèi)變化的方式，對(duì)上述第1及第2溫度調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行控制。
6．如權(quán)利要求1所述的濾光器，其特征在于，上述信號(hào)波長(zhǎng)帶域包含157nm～1605nm的帶域。
7．如權(quán)利要求6所述的濾光器，其特征在于，上述控制系統(tǒng)以上述損失譜線的斜率的絕對(duì)值至少在0～10dB/30nm的范圍內(nèi)變化的方式，對(duì)上述第1及第2溫度調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行控制。
8．如權(quán)利要求7所述的濾光器，其特征在于，上述控制系統(tǒng)以上述損失譜線的斜率的絕對(duì)值至少在0～5dB/30nm的范圍內(nèi)變化的方式，對(duì)上述第1及第2溫度調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行控制。
全文摘要
提供一種用作光增幅器中的增益均衡器等的濾光器,其容易實(shí)現(xiàn)信號(hào)波長(zhǎng)帶域中損失譜線的斜率控制,且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。該濾光器具有主光路的一部分、第1副光路、由對(duì)該主光路及第1副光路光學(xué)耦合的第1及第2光耦合器構(gòu)成的第1馬赫－曾德干涉儀。該濾光器還具有主光路的一部分、第2副光路由對(duì)該主光路和第2副光路光學(xué)耦合的第3及第4光耦合器構(gòu)成的第2馬赫－曾德干涉儀。該濾光器還設(shè)置有第1溫度調(diào)節(jié)裝置和第2溫度調(diào)節(jié)裝置,以及控制系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H04B10/296GK1281973SQ0012197
公開(kāi)日2001年1月31日 申請(qǐng)日期2000年7月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月27日
發(fā)明者畑山均, 笹岡英資 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社