添加/去除光学多路复用器 引言
本发明涉及一种光学多路复用器。具体地说，本发明涉及这样的光学多路复用器，它适于从使用波分多路复用技术的系统的多路复用信号中去除单个信道或者其它选定的波长子范围，并且在同一信道上或在同一波长子范围内重新注入一个新的信号。
背景
对光信号进行波分多路复用正广泛应用于各种领域，特别对于数据传输和其它电信应用。在光纤系统中使用波分多路复用技术作为一种添加光纤线路或/和其它波导之数据传输容量的可行方法，逐渐受到关注。具体地说，波分多路复用技术可以增加光纤干线的容量，其成本明显低于增铺新光纤线路的成本。波分多路复用技术允许一条光纤线路或其它波导同时运载具有不同波长的多个信号。
光纤线路运载容量的增加大致与多路复用信道的数量成线性正比。也就是说，使用16信道波分多路复用的光纤系统，在一给定比特传输率下，其运载容量或吞吐量大约为同一系统不使用波分多路复用技术时的16倍。目前光纤传输媒体的较佳波长带包括那些中心位于1.3m和1.55m的波长带。后一种波长带特别好，因为其吸收最小，而且掺铒光纤放大器可以在市场上买到。根据应用情况，有用的带宽大约为10至40nm。波分多路复用可以将该带宽分成多个信道。在理想情况下，例如可以通过一种称为密集信道波分多路复用的技术，将1.55m地波长带分成多个离散的信道，诸如4、8、16、甚至32或更多条信道，这是一种可以充分提高波导之信号运载容量(诸如现有光纤传输线路上的远程电信容量)的低成本方法。国际电话联合会网(ITU Grid)以100Ghz的间隔(大约为0.8nm)，为1.55m波长带中的信道提供了标准的中心波长。波分多路复用技术可用来提供电话和数据传输，并且在将来可以提供越来越多的交互式服务，诸如视频点播和其它现有的或有计划的多媒体。但是，需要各种技术和器件对离散的不同运载波长进行多路复用。也就是说，必须将个别的光信号合并到一条公共波导光纤中，然后在光缆的另一端再次将后者分成个别信号或信道。因此，对于光纤通信和其它领域来说，在光纤干线或其它光信号源上有效合并然后分离个别信道的能力越来越重要。
例如已知用于此目的的器件使用了衍射光栅、棱镜和各种固定或可调的滤光器。光栅和棱镜一般需要复杂和庞大的对准系统，并且已发现在环境条件变化的情况下，其效率差，稳定性差。诸如干涉涂层(interference coating)等波长固定的滤光器可以做得更加稳定。在这方面，利用商业上已知的等离子沉积技术可以生产由诸如氧化铌和二氧化硅等金属氧化物材料制成的优质干涉涂层。已知的等离子沉积技术例如有：离子辅助的电子束蒸发、离子束溅射、和反应型磁控管溅射等，授予Scobey等人的美国专利第4，851，095号和授予Scobey的美国专利第5，525，199号对这些技术作了描述。这类涂覆方法可以生产由层叠的电介质光学涂层构成的干涉空腔滤光器，它们密集而且稳定，呈现低膜散射和低吸收的特点，并且对温度变化和环境湿度的灵敏度较低。
已知光学多路复用器可以用来在干线的一端合并多个信道信号，并在干线的另一端分离个别信号。也就是说，这里的多路复用是指添加信道，去除信道或此两者。为了使说明简单化，这里只详细描述去复用的功能，因为本领域的熟练技术人员很容易理解相关的复用功能。也就是说，本领域的熟练技术人员会认识到如何逆向使用同一器件。这里，术语“复用”指信道合并和分离两者。术语“干线”指用于运载多信道光信号(该信号包括被多路复用在干线上的多个波长子范围)的任何光纤或其它波导。可以将运载多个信道的干线与波分复用器的一个公共端口光学耦合(这里，术语“WDM”指可以合并信号、分离信号或者两者都可以的器件。)。此WDM公共端口又在WDM内与多个信道端口光学耦合。每个信道端口都有一个干涉滤光器或类似器件与之相结合，它基本上对相应特定信道的波长带透明。因此，WDM允许波长已分配给某个特定信道的信号通过其相应的信道端口，达到该信道的个别波导，和/或允许来自所述个别波导的信号通过相应的信道端口)。
Fabry-Perot型干涉滤光器是各种多路复用应用中较佳的滤光器，它一般只传送单个波长或者单个波长范围。可以将多个滤光器装置一起用在一个WDM中，例如，用在一个公共的平行四边形棱镜或其它光学装置上。例如，在英国专利申请GB 2，014，752A的多路复用器中，将多个滤光器结合在一起，以便分离从公共光波导传输来的具有不同波长的光。至少将两个传输滤光器彼此相邻地固定在一透明的衬底上，每个滤光器传送具有预定不同波长的光，并且反射其它波长的光。如此安排滤光器，使得每个滤光器依次对一光束进行部分传送，部分反射，从而产生一条之字形光路。在每个滤光器处去掉或添加具有一特定波长的光。同样，在授予Oki Electric Industry CoLtd.的欧洲专利申请第85102054.5号的多路复用器中，提出了一种所谓的混合型光学波分复用器一去复用器，在该器件中，在一玻璃块的侧表面安装多个分立的、具有不同透射率的干涉滤光器。授予Kunikani等人的美国专利第5，005，935号提出了一种有些相关的方法，该方法是将波分多路复用的光学传输系统用于中央电话交换局和远程用户之间的双向光纤通信中，而该系统使用了多个位置分开的多路复用器，每个多路复用器都有一些分立的滤光元件，安装在平行四边形棱镜的不同表面上。
除了在干线的两端对信号多路复用外，使用多路复用技术的系统正在开发更复杂的结构，例如用添加/去除光学多路复用器在干线的任何一点去除和/或注入单个信道。例如，在授予Hicks，Jr的美国专利第4，768，849号中，说明了用于对单个波长子范围进行多路复用的滤光器，以及如何使用一系列这类滤光器以便按顺序对多个波长子范围进行多路复用。在该专利中，有多个滤光器抽头，每个滤光器抽头都利用电介质的滤光镜和透镜从多信道的干线中去除(或添加)一个信道。滤光器抽头可以单独使用和排列使用，用于去除一系列信道。已提出将单个窄带空腔滤光器用作添加/去除光学多路复用器。如图1所示，以前已知的添加/去除光学多路复用器使用滤光器元件10，它包括装在合适光学衬底12上的窄带空腔滤光器11。干线14运载着多路复用的信道1～n。来自干线14的信号通过准直器16到达滤光器元件10。对应于信道m的信号是窄带空腔滤光器11的带内信号。因此，该信号通过滤光器元件10，到达准直器18。这样，该器件从多路复用的信号中去除了信道m。准直器18与支线20光学耦合，支线20包括一光纤或其它波导。另一种方式是，信道m通过滤光器元件10，到达光探测器或其它目的地。信道1至n中剩余的部分不是空腔滤光器11的带内信号，所以它们被空腔滤光器11反射，到达公共通过的准直器22，而准直器22与干线14的下游部分15光学耦合。馈送支线24与准直器26或其它光学信号源光学耦合，且将信道m′添加到多路复用信号中。信道m′的光信号28被它传送到滤光器10。信道m′使用与信道m相同的波长子范围，但它具有不同的“有效载荷”或信息。因此，干线14的下游部分15运载了包含信道1～n的多路复用信号，其中信号m′的波长子范围是被去除的信道m所提供的。
在使用图1所示的以前已知的器件类型时，遇到一个问题，即信道m的信号有一剩余部分被滤光器11反射，并重新反射到准直器22中。然后，此光对信道m′引入串扰，其波长显然与剩余反射部分的波长相同。如图2所示，典型的滤光器反射2.5％至10％(-16至-10 dB)的光。如这里所说明的，一般在带内区域中，将干涉滤光器陷波功能的深度(是在性能最差点测得的，即是在跨越带内范围的最高反射点处测得的)限制为-16 dB。
相反，目前对一般光纤电信系统的规范要求信道的去除效率至少为-30 dB至-40 dB(所对应的剩余反射不大于0.1％至0.01％)。用目前可获得的材料以及窄带空腔滤光器生产技术，并且如在上述器件中那样只使用单个滤光器，来生产-30 dB或-40 dB的滤光器元件在商业上不可行的，特别是对于目前为光纤电信系统建议的紧密信道间隔，诸如200 Ghz，甚至100 Ghz等更是如此。对于传输中使用的滤光器，用具有较多空腔数的滤光器可以获得更好的隔离。但是，随着空腔数的增长以及涂覆复杂性的增加，陷波深度(参见图2)一般会因剩余反射的增加而减小(即，存在较大的带内反射)。也就是说，空腔数越多，斜率越陡，传输的品质因数越高，但一般带内区域的剩余反射也增加，这会降低添加/去除多路复用器的隔离性。这里所用的品质因数(“FOM”)除了在上下文中另有意义外，一般表示带内反射曲线在-30 dB处的宽度与带内反射曲线在-1 dB处的宽度的比(“FOM 30/1”)，或者与-0.5 dB处的宽度的比(“FOM 30/0.5”)，或者与-0.25 dB处的宽度的比(“FOM 30/0.25”)。较高的FOM是有利的，因为它表示在添加/去除多路复用器的去除信道端口处所抽取的信号只有较少的部分被反射到通过端口。
本发明的一个目的是，提供一种添加/去除光学多路复用器，该器件用滤光元件提供极佳的信号隔离，而滤光元件可以用目前可买到生产材料和技术来生产。本发明较佳实施例的一个目的是，至少提供一种光纤电信系统，该系统使用一个或多个这样的添加/去除光学多路复用器。通过以下对本发明的揭示，包括对某些较佳实施例的详细描述，将清楚本发明的附加目的和优点。
发明内容
依照第一方面，添加/去除光学多路复用器包括一个滤光器组件，该组件限定了一条光路，从公共端口到第一信道端口、然后到第二信道端口，然后到通过端口。公共端口和通过端口都基本上至少对一个波长范围(例如，对光纤系统干线运载的整个波长范围)透明，而光纤系统干线与器件光学耦合。可选择地，对每个都不滤光，以便对波长不作选择。依照在光纤线路和/或其它波导上运载多信道信号的光纤电信系统较佳实施例，公共端口和通过端口最好对一波长范围透明，所述波长范围包括不同的波长子范围，这些子范围被分配给系统运载的每个信道。一般地说，光纤干线将与准直器或类似器件光学耦合，以便使扩展束通过公共端口进入光学装置。多路复用光沿一条光路到达通过端口，一般这是一条完全位于器件内的多反射光路，在第一和第二信道端口处有反射点。第一信道端口包括第一滤光器元件，该元件基本上对公共端口波长范围内的一个波长子范围透明，并且基本上反射该波长范围内的其它波长。在涉及多信道光纤电信系统的某些较佳实施例中，第一信道端口一般通过分配给系统的一个信道的波长子范围。在某些较佳实施例中，添加/去除光学多路复用器的信道端口除了包括滤光器元件和可选择的后置滤光器元件之外，还包括光探测器(它可以是光探测器阵列的一部分)，与端口对准的准直器，和/或用于接收端口滤光器通过的光和/或用于使光通过端口之滤光器的其它器件。最好，如以下进一步描述的，第一滤光器包括一个窄带空腔滤光器。添加/去除光学多路复用器的第二信道端口还包括一个滤光器元件，该元件的光透射率和反射率特性基本上与第一滤光器的相同。本领域的熟练技术人员应该理解，这里所说的分配给特定信道的波长子范围一般是指这样的波长范围，它具有为光纤电信系统或使用该器件的其它系统规定的信道宽度和中心波长。在该点上，还可以认识到，窄带滤光器元件，甚至优质的多空腔滤光器对所需子范围以外的波长都具有较低的但非零的透射率。同样，这种滤光器对于所需子范围内的波长都具有较低的但非零的反射率。重要的是，第二信道端口的滤光器元件具有与第一滤光器元件相同的光透射率和反射率特性。
这里揭示的光学多路复用器的滤光器组件可以包括滤光器以及可选择包括反射元件，反射元件安装在单个光学装置上，或者最好一起固定在公共外罩内。另一种方法是，滤光器组件可以包括多个具有合适手段的单元，例如光纤线路等，用于将一个滤光器元件(或者反射元件)与下一个光学耦合。
这里揭示的添加/去除光学多路复用器具有突出的优点。用添加/去除光学多路复用器可以抽取多信道系统中某选定信道运载的信息，其中多信道系统使用波分复用。然后，用同一器件将具有相同波长子范围的新的信号注入多路复用的多信道信号中。另外，可以获得极佳的信号隔离。例如，使用市场上可以买到的典型的-10 dB滤光器，该滤光器会反射掉大约10％在第一信道端口处抽取的信道上的原始信号。
但是，在多路复用信号中不会剩余原始有效载荷的10％，它还会在器件的第二信道端口处进一步减小。具体地说，如果第二信道端口处的滤光器也是-10 dB的滤光器，那么在第二信道端口处原始有效载荷将进一步减小，产生等效的-20 dB滤光器元件。在第一和第二信道端口使用-15 dB滤光器元件会相应产生-30 dB的器件。因此，在用具有相同波长子范围的新的信道来代替另一信道的器件上，可以有利地获得较高的信号隔离。使用多个基本相同的、每个都具有较低FOM的滤光器可以获得较高的“有效FOM”。现有的器件对特定的带内透射率只使用一个滤光器元件，它不能获得可比的性能。一个-20 dB的滤光器比两个-10 dB滤光器要贵，并且到现在，市场上还没有合适的滤光器可以达到-30 dB信号隔离的质量。另外，总的信号损耗低得惊人；多信道信号每一次通过只有一次映射到准直器中。这很重要，因为-30 dB信号隔离目前正被规定用于先进的光纤电信系统，但市场上还没有合适的单个滤光器可以达到这一要求。
通过以下对某些较佳实施例的详细描述，将进一步了解本发明的附加特点和优点。
附图概述
以下将参照附图，通过对某些较佳实施例的详细描述，来进行揭示本发明。
图1示出了在上面背景部分中讨论的现有的添加/去除滤光器。
图2是一曲线图，示出了一典型的具有3空腔的干涉滤光器的反射率和透射率，滤光器位于空气中的玻璃衬底上，使用6°入射角，曲线图示出了陷波深度。
图3A示出了依照本发明一较佳实施例的添加/去除光学多路复用器。
图3B示出了依照另一个与图3A类似的较佳实施例的添加/去除光学多路复用器。
图4示出了依照本发明另一较佳实施例的添加/去除光学多路复用器。
图5A示出了对具有一个、二个和三个反射的添加/去除电信多路复用器进行优化(计算)得到的反射曲线。
图5B是一曲线图，示出了添加/去除光学多路复用器中所用的窄带空腔滤光器，其有效品质因数(FOM)所获得的提高。
图6示出了依照本发明的光纤电信系统的光学多路复用器，使用多个依照图4实施例的添加/去除光学多路复用器。
应该认识到，对于各种尺度或角度关系，附图一般是示意性的，不必定标。鉴于上述揭示以及以下对较佳实施例的详细描述，例如用于分光或其它分析的波带陷波应用，可以在本领域熟练技术人员的能力范围内，为这些器件选择合适的尺寸和角度关系。
一些较佳实施例的详细描述
如上面所指出的，根据不同的实施例，本发明的添加/去除光学多路复用器具有各种不同的应用。为了例举特别可选的或较佳的特征，以下讨论一般性地假设：添加/去除光学多路复用器用在使用波分多路复用的光纤电信系统中。但是，根据这里的揭示以及一下面对各种较佳实施例的详细描述，在本领域熟练技术人员的能力范围内，可以在其它应用(例如，诸如用于分光或其它分析的波带陷波应用)中使用合适的实施例。
图3A示出了添加/去除光学多路复用器的第一个较佳实施例。具体地说，光学多路复用器30包括光学装置32，其间限定了一条从公共端口36到第一信道端口38，到第二信道端口40，然后到通过端口42的多反射之字形扩束光路34。公共端口36包括准直器44，它与使用波分多路复用的光纤电信系统的干线46光学耦合。因此，准直器44使多信道的多路复用信号沿光路34通过公共端口36。在第一信道端口38，光遇到滤光器元件48。滤光器元件48最好是位于适当光学衬底上的多空腔窄带干涉滤光器，最好有3至5个空腔。可以看出，公共端口36和第二信道端口40位于光学装置32的第一表面50，而第一信道端口38和通过端口32位于光学装置32的另一相对表面52。在图3A所示的较佳实施例中，第一信道端口38还包括一后置滤光器54，其光学透射率和反射率特性基本上与原滤光器元件48的相同。通过第一信道端口38的信号由准直器56接收，而准直器56与支线58光学耦合。支线58包括一条光纤线路或其它合适的波导。因此，从多信道扩展束中取出单个信道，并使其单独通过，到达支线58，这里所通过的信道是信道端口38处滤光器元件48和52的带内信道。
剩余的信道(即其波长不是第一信道端，口38的带内波长)基本上被滤光器元件48反射，并进一步沿多反射之字形光路34到达第二信道端口40。位于第二信道端口40的滤光器元件60，其透射率和反射率特性基本上与第一信道端口38之滤光器元件48的相同。因此，滤光器元件60使来自第一信道端口38的带内波长子范围的剩余反射通过，但一般不进行收集。用这种方式，可以明显改善信号的隔离。具体地说，如果滤光器元件48和滤光器元件60的陷波深度都是-10 dB，那么图3A的添加/去除器件具有-20 dB的陷波深度，也就是说，它提供-20 dB的信号隔离。如果每个滤光器的陷波深度都是-15dB(目前，这在市场上是可能的)，那么器件的陷波深度为-30 dB，这满足某些优质光纤电信系统对信号隔离的严格规范。
第二信道端口40还包括准直器62，它与馈送支线64光学耦合。支线64运载一信号，其信号与第一信道端口38所抽取的信道相同。信道端口40使来自准直器62的信号通过，因为这是滤光器元件60的带内信号。将准直器62准直，以便允许信号进入多反射的之字形光路34。这样，由干线46运载的、但不处于两个信道端口带内的信道与添加/去除信道的替代信号一起通过通过端口42，到达准直器66，准直器66与干线46的下游部分68光学耦合。
本领域的熟练技术人员将认识到，通过倒转添加和去除信道端口，可以反方向使用依照图3实施例的添加/去除光学多路复用器。最好，在去除信道上使用一后置滤光器。另外，可以看出，公共端口和通过端口没有被滤光，因此它们没有波长特性。
下面的表1给出了有关图3A中添加/去除光学多路复用器的规范，该复用器适于在光纤电信系统中使用。规范针对没有连接器的器件。图3A的第一信道端口38在表1中称为“去除信道端口”。图3A的第二信道端40称为“添加信道端口”。
依照某些较佳实施例，添加/去除光学多路复用器使用一光学装置，该光学装置基本上是直线形组成的，并且在光学装置的第一表面(对应于图3A中光学装置32的表面52)和另一面(对应于图3A中光学装置32的表面52)之间形成一个充满气体的光学狭槽，所述另一面与第一表面隔开并且基本上平行于第一表面。在这类实施例中，公共端口位于第一表面，并且至少有一个信道端口位于相对的表面。最好，公共端口和第二信道端口在第一表面上间隔一段距离，并且第一信道端口和通过端口在第二表面上间隔一段距离。在光学装置上可以为两个信道端口安装选择性透明滤光器元件(以及可选择的具有高反射率的反射镜元件)，致使多反射的之字形扩束光路通过光学装置内的真空部分、空气部分或其它气体部分。具体地说，将合适的滤光器元件安装成横跨光学狭槽，或者从光学装置衬底伸出悬臂，致使扩展光束沿光学装置内的多反射之字形光路只通过真空、空气或其它气体。这避免了与“路径中的环氧”相关的不利方面，或者具体地说，当信号通过滤光器元件与固体光学装置之相邻表面间的环氧薄膜或其它粘性界面时，会发生信号劣化，而本发明可以避免这一问题。Scobey的美国专利申请第08/800，963号对具有上述充气光学狭槽的光学装置作了另外的描述，该申请的整个内容通过引用包括在此。
图3B示出了另一例添加/去除光学多路复用器的较佳实施例。图3B的光学多路复用器类似于上述图3A的多路复用器，并且在图3A和图3B中，两个实施例共有的特征具有相同的标号。可以看出，图3B的光学多路复用器130包括第一光学装置132以及与第一光学装置132光学耦合的第二光学装置232。多反射的之字形扩束光路34′从公共端口36延伸到第一信道端口38，然后到输出端口140。在输出端口140，利用准直器234将扩展束聚焦到光纤波导134中。位于光纤线路134第二端的准直器334与光学装置232的输入端口240光学耦合。来自准直器334并进入光学装置232的多信道光沿着扩束光路434(作为扩束光路34的延伸)到达第二信道端口40，然后到达通过端口42。基本上与上述关于图3A实施例所讨论的工作原理相对应，在第一信道端口38处，从沿光路34′传播的多路复用光信号中抽取一个或多个信道。具体地说，信道端口38包括准直器56，该准直器56将通过滤光器元件48和后置滤光器元件54的光聚焦到支线58中。剩余的信道(其波长不是第一信道端口38的带内波长)基本上被滤光器元件48反射，继续沿光路34传播到输出端口140。在输出端口140，可以选择不滤光，以便不作波长选择。然后，光继续沿多路复用器130中第二光学装置232内的光路434传播，并在信道部分40处被反射，到达通过端口42。如以上对图3A实施例所述的，第二信道端口40处的滤光器元件60会使来自第一信道端口38的带内波长的剩余部分通过，从而改善信号隔离。依照以上对图3A实施例所述的方法，可以用第二信道端口40的准直器62将来自支线64的一个代替信道信号通入多路复用光中。
图4所示了另一个较佳实施例。该实施例包括一个四端口添加/去除光学多路复用器，用于从光纤电信系统干线的多信道多波分复用信号中去除一个信号信道，并且重新注入具有不同有效载荷或信息的同一信道。具体地说，图4的添加/去除光学多路复用器70包括公共端口72。公共端口72接收来自准直器74的多信道信号，而准直器74与光纤电信系统的干线76光学耦合。干线76一般包括一条光纤线路或其它波导，最好是构成单模光纤(“SMF”)的光纤线路。图4实施例中一个重要的特征是，将准直器74校准，以便沿光路78将扩展束从公共端口传送到位于滤光器元件82之第一位置的第一信道端口80。不在滤光器元件82带内的波长沿光路78反射到位于第二滤光器元件86之第一位置的第二信道端口84。重要的是，光路78从第二信道端口84向后延伸到第一滤光器元件82的第二位置88，并从那里延伸到第二滤光器元件86的第二位置90。只有到那时，光路78才通过不滤光的剩余端92，被准直器94接收。准直器94与干线76的下游部分96光学耦合。
如上面对图3A实施例所描述的，支线98运载从信道端口80通过的去除信道。可以看出，信道端口80也包括一个后置滤光器100。馈送支线102以与去除信道相同的波长子范围运载一新的信号。该新的信号被重新注入信道端口90，以便与多信道信号中未在第一信道端口80抽取的剩余部分多路复用。与图3A实施例中的一样，滤光器元件82、86和100最好具有基本上相同的光透射率和反射率特性。但是，重要的是，在图4的实施例中，光的角度明显较小，所以扩展束在滤光器元件处具有四个反射点。如此小的角度是由准直器的校准以及光学装置的尺寸来建立。从以上讨论可以认识到，在滤光器元件处增加反射点可以获得本发明的突出优点。具体地说，沿光学装置内的光路增加反射点可以改善信号隔离。更具体地说，附加的反射点为去除滤光器增大了有效FOM。因此，尽管如上所述，滤光器应该是低反射率的，但即使使用图4实施例中的-7.5dB的滤光器，也能获得-30dB的器件(即，器件的陷波深度为-30 dB，也就是说，器件具有-30dB的信号隔离)，因为这是四反射器件。相应地，使用-10 dB滤光器可以提供-40 dB的器件。在这点上，上述较佳实施例的明显优势是，由于所用的光学装置在在两个平行的相对表面之间形成一个充气光学狭槽，所以可以在小尺寸的添加/去除多路复用器中获得了本发明所具有的、经改善的有效FOM。限定在光学狭槽内的多反射之字形扩束光路通过几次反射减小了被去除信道的剩余信号。
本领域的熟练技术人员根据目前的揭示内容可以理解，滤光器元件82可以在第一和第二位置包括分立的滤光器部件。相应地，滤光器元件86可以在其第一和第二位置包括分立的滤光器部件。但是，第一滤光器元件的第一和第二位置最好是被安装在光学装置上的第一单体滤光部件上的两个隔开的位置。类似地，第二滤光器元件的第一和第二位置最好是被安装在光学装置另一相对表面上的单体滤光器部件上的两个隔开的位置。使用单体滤光器元件的好处是，它们可以降低组装器件的成本和复杂性。具体地说，在光学装置上对两个滤光器部件进行选择和对准(一边一个)要比在光学装置上对四个滤光器部件进行选择和对准(一边两个)更容易。选择滤光器元件包括“组配(kitting)”滤光器部件。组配滤光器部件包括为一给定的器件选择一组滤光器部件，每个滤光器部件都相对被添加/被去除信道的指定中心波长变化大致相同的量。与个别的滤光部件相比，更容易将调整器件的装置加到一个整体器件上，这里用于调整器件的装置可以补偿对中心的偏离。但是，在对整体器件进行补偿时，将按相同方向，用大致相同的量调节每个滤光器部件。因此，需要进行组配，以便可以对所有滤光器部件进行统一的校正。
至于图3A的实施例，图4的添加/去除滤光器元件最好使用具有超方形带内波长子范围的窄带空腔滤光器。市场上可以买到合适的滤光器。滤光器宜为电介质的、多空腔的(最好三个空腔)，并且与Fabry-Perot空腔滤光器一样，是光学行业中公知的薄膜叠层涂层，通常简称为空腔滤光器。两个电介质薄膜叠层本身形成正在讨论的光波长的反射器，它们被一个较厚的空腔层隔开。然后，此结构重复一次或多次，制成一个阻塞增强，带内传输平坦度提高的滤光器。净效应是产生一个窄带透射滤光器，使其传送带内光，反射带外光。还可以使用二色性滤光器。滤光器性能的改善可以为光学多路复用器的光纤电信应用提供商业上可接受的密集信道波分多路复用。可以用上述沉积技术，用密集的、稳定的金属氧化物薄膜叠层制成多空腔干涉滤光器。较佳实施例中的这类滤光器在1550 nm处具有极佳的热稳定性，并且具有超窄带宽，间隔只有2 nm，甚至1 nm。SPIE Proceedings 7/1994给出了稳定的超窄滤光器，其内容通过引用包括在此。可以在诸如光学玻璃、熔融石英等合适的光学衬底上制作高品质的干涉滤光器，其中干涉滤光器包含由诸如氧化铌或二氧化硅等金属氧化物材料形成的叠层。例如，可以从SchottGlaswerke公司(位于德国，Mainz)买到的BK系统(诸如BK1、BK3和BK7等)、SSK1、WG320和RG1000，以及从Corning，Inc.公司(位于美国的纽约)买到任何合适的Pyrex(r)光学玻璃。滤光器可以用市场上已知的等离子沉积技术来制成，诸如离子辅助的电子束蒸发、离子束溅射和反应型磁控管溅射等。授予Scobey等人的美国专利第4，851，095号以及授予Scobey的美国专利第5，525，199号对这些技术作了揭示，这两项专利的整个内容通过引用包括在此。这类涂覆方法可以生产由叠层的电介质光学涂层构成的干涉空腔滤光器，它们密集而且稳定，呈现低膜散射和低吸收的特点，并且对温度变化和环境湿度的灵敏度较低。授予Pellicori等人的美国专利第4，957，371号也揭示了合适的滤光器。鉴于这些描述，本领域的熟练技术人员将很清楚其它合适的滤光器元件和类似的元件。
图5A和图5B中的曲线图示出了依照图4实施例的多反射的有益效果。图5A示出了典型带通干涉滤光器发生多次反射的反射光谱响应，这里的带通干涉滤光器适合电信系统中添加/去除多路复用器的一个端口。曲线A对应于光信号在该带通滤光器中发生一次反射。可以看出，带内信号的滤光功能没有到达-30 dB。因此，不描述FOM 30/1或FOM 30/0.5的值。曲线B对应于光信号在该滤光器元件中发生两次反射。水平虚线表示-30 dB。曲线C示出了三次反射系统或结构的进一步改善结果。可以看出，与两次反射的曲线B相比，三次反射曲线C的-30 dB宽度较大。还示出了-0.5 dB和-1.0dB的曲线宽度。这些曲线结果说明，利用这里揭示的添加/去除多路复用器，在多路复用信号返回干线或类似线路之前进行多次滤光器反射，便可以获得改进的，即较高的有效FOM。图5B进一步说明利用多次反射可以获得改进的有效FOM。由该图可见，当反射次数增加时，按FOM 30/1、FOM 10/0.5和FOM 30/0.025测量的有效FOM都单调上升。
图6示出了一个光学多路复用器，它包括多个添加/去除光学多路复用器，每个多路复用器基本上都依照图4的实施例。具体地说，由图可见，两个添加/去除器件110和112中的每一个都安装在外罩116限定的封闭空间114内。可选择地，外罩116密闭地封闭空间114。用于运载多信道波分多路复用信号的光纤电信系统的干线118穿过入口20，到达与第一添加/去除器件110之公共端口关联的准直器122。添加/去除器件110抽取第一信道，并其送到支线124，而支线124则从入口126穿出外罩116。馈送线128从入口129进入外罩116，其运载的代替信号具有与被抽取信号相同的波长子范围，代替信号注入添加/去除器件110的第二信道端口。光纤线路30或其它波导将包含馈送线路128之代替信号的多路复用信号运载到添加/去除器件112的公共端口。添加/去除器件112抽取第二个别信道，并将其传送到支线134上，而支线134从入口136穿出外罩116。来自馈送线路138的代替信号从入口139穿入外罩116，将一代替信号注入添加/去除器件112的第二信道端口。干线118的下游部分140运载在两个信道上包含代替信号的多路复用信号。线路140从入口142穿过外罩116。本领域的熟练技术人员可以理解，在依照图6实施例的外罩内，可选择地按顺序使用附加的添加/去除器件，以便从多信道多路复用器中抽取任何数量的信号，并且为每个被抽取的信道注入代替信号。
以上揭示和描述的各种较佳实施例是例示性的，不是限制性的。本领域的熟练技术人员根据所揭示的内容以及以上对各种较佳实施例的详细描述，可以认识到，不脱离本发明的真实范围和精神可以对那些较佳实施例进行各种附加和其它修改。以下的权利要求书试图覆盖本发明的真实范围的精神。
权利要求书
按照条约第19条的修改
1．一种光学多路复用器，它包括一滤光器组件，所述滤光器组件按顺序限定一条光路，从公共端口到至少第一信道端口、第二信道端口和通过端口，其中公共端口和通过端口都基本上对至少一个波长范围透明，第一信道端口包括第一滤光器元件，以及第二信道端口包括第二滤光器元件，第一滤光器元件基本上对公共端口波长范围内的一个波长子范围透明，并且反射该波长范围内的其它波长，而第二滤光器元件的光透射率和反射率特性基本上与第一滤光器元件的相同，其特征在于，
按顺序从公共端口到至少第一信道端口、第二信道端口和通过端口的光路包括(ⅰ)第一扩束光路段，它位于具有第一信道端口的第一光学装置内；(ⅱ)第二扩束光路段，它位于具有第二信道端口的第二光学装置内；和(ⅲ)一波导，它将第一扩束光路段光学耦合至第二扩束光路段。
4．一种光学多路复用器，其特征在于，包括一光学装置，所述光学装置按顺序限定一条多反射之字形扩束光路，从公共端口到至少第一信道端口、第二信道端口和通过端口，其中公共端口和通过端口都基本上对至少一个波长范围透明，第一信道端口包括第一滤光器元件，以及第二信道端口包括第二滤光器元件，第一滤光器元件基本上对公共端口波长范围内的一个波长子范围透明，并且反射该波长范围内的其它波长，而第二滤光器元件的光透射率和反射率特性基本上与第一滤光器元件的相同，其特征在于，
第一滤光器元件和第二滤光器元件都包括一个具有3或5个空腔的多空腔干涉滤波器。
7．如权利要求4所述的光学多路复用器，其特征在于，每个多空腔干涉滤波器对波长子范围的反射率为-7.5 dB至-15 dB。
8．如权利要求7所述的光学多路复用器，其特征在于，所述光学装置为所述波长子范围至少提供-30 dB的总隔离。
9．如权利要求4所述的光学多路复用器，其特征在于，所述光学装置基本是直线形组成的，并且在光学装置之第一表面和另一表面之间形成一个充满气体的光学狭槽，其中所述光学装置的另一表面与第一表面隔开，并且基本上平行于第一表面，公共端口位于第一表面上，并且至少一个信道端口位于所述另一表面上。
10．如权利要求9所述的光学多路复用器，其特征在于，公共端口包括第一准直器，校准第一准直器，以便通过公共端口将一扩展束送入光学装置，并向第一信道端口传送，第一信道端口还包括第二准直器，校准第二准直器，以便接收被第一滤光器元件通过的扩展束，第二信道端口还包括第三准直器，校准第三准直器，以使将扩展束传送到第二信道端口。
11．如权利要求10所述的光学多路复用器，其特征在于，通过端口包括第四准直器，校准第四准直器，以便接收被剩余端口通过的扩散束。
12．如权利要求10所述的光学多路复用器，其特征在于，第一信道端口还包括一后置滤光器，该滤光器位于第一滤光器和第二准直器之间，后置滤光器的透射率特性基本与第一滤光器元件的相同。
13．如权利要求4所述的光学多路复用器，其特征在于，所述光学装置具有第一表面，以及与第一表面隔开并且与其平行的另一表面，公共端口位于第一表面上，第一信道端口位于所述另一表面上，第二信道端口位于第一表面上，而通过端位于第二表面上，校准第一准直器，以便按顺序将一扩展束从公共端口传送到至少第一滤光器元件的第一位置、第二滤器元件和第一位置、第一滤光器元件的第二位置以及第二滤光器元件的第二位置，然后到通过端口，所述第二位置的光透射率和反射率特性基本上与第一位置的相同。
14．如权利要求13所述的光学多路复用器，其特征在于，第一滤光器元件的第一和第二位置是被安装在光学装置之第二表面上的第一单体滤光器部件上的隔开位置。
15．如权利要求13所述的光学多路复用器，其特征在于，第二滤光器元件的第一和第二位置是被安装在光学装置之第一表面上的第二单体滤光器部件上的隔开位置。
16．如权利要求4所述的光学多路复用器，其特征在于，还包括一个外罩，它形成一封闭空间，具有供多个光波导从封闭空间内到外罩外的通道，光学装置安装在封闭空间内。
17．如权利要求16所述的光学多路复用器，其特征在于，所述外罩密封地封闭所述封闭空间。
18．一种光纤电信系统，其特征在于，包括：
光学多路复用器，它包括一滤光器组件，所述滤光器组件按顺序限定一条光路，从公共端口到至少第一信道端口、第二信道端口和通过端口，其中公共端口和通过端口都基本上对至少一个波长范围透明，第一信道端口包括第一滤光器元件，以及第二信道端口包括第二滤光器元件，第一滤光器元件基本上对公共端口波长范围内的一个波长子范围透明，并且基本上反射该波长范围内的其它波长，而第二滤光器元件的光透射率和反射率特性基本上与第一滤光器元件的相同；
干线波导，它运载多信道信号，与公共端口光学耦合；
接收器线路波导，它与第一信道端口光学耦合；
添加线路波导，它与第二信道端口光学耦合；以及
通过干线波导，它与通过端口光学耦合；
19．如权利要求18所述的光纤电信系统，其特征在于，干线波导，接收器线路波导、添加线路波导和通过干线波导都是光纤线路，并且公共端口、第一信道端口、第二信道端口和通过端口都包括一个与各自端口对准的准直器，用于聚焦从中通过的光线。
20．一种使用波分复用的光纤电信系统，包括：
光纤干线，它运载多信道信号；和
光学多路复用器，它包括一个光学装置，所述光学装置限定一条多反射之字形扩束光路，从公共端口到第一信道端口，然后到第二信道端口，然后至少到通过端口，公共端口和通过端口都基本上对干线运载的多信道信号透明，
第一信道端口，它包括第一滤光器元件，该元件基本上至少对公共端口通过的一个信道信号透明，并且基本上反射由公共端口通过的多信道信号，以及
第二信道端口，它包括第二滤光器元件，该元件的光透射率特性基本上与第一滤光器元件相同；
其特征在于，还包括多个附加的光学多路复用器，它们每个都包括一个光学装置，所述光学装置限定一条多反射之字形扩束光路，从公共端口到第一信道端口，然后到第二信道端口，然后至少到通过端口，公共端口和通过端口都基本上对干线运载的多信道信号透明，
第一信道端口，它包括第一滤光器元件，该元件基本上至少对公共端口通过的一个信道信号透明，并且基本上反射由公共端口通过的多信道信号，以及
第二信道端口，它包括第二滤光器元件，该元件的光透射率特性基本上与第一滤光器元件相同。
21．如权利要求20所述的光纤电信系统，其特征在于，第一信道端口和第二信道端口基本上对一个信道信号透明。
23．如权利要求20所述的光纤电信系统，其特征在于，多个光学多路复用器中的每一个沿干线按顺序出现，并且对不同的信道信号进行多路复用。
24．如权利要求20所述的光纤电信系统，其特征在于，还包括一个外罩，它限定一封闭空间，至少有两个所述光学多路复用器安装在所述封闭空间内。
25．一种对光信号进行多路复用器方法，其特征在于，包括：
使来自波导的多信道光信号通过光学多路复用器的公共端口，其中所述光学多路复用器包括一个滤光器组件，该组件按顺序限定了一条从公共端口到至少第一信道端口、第二信道端口和通过端口的光路，其中公共端口和通过端口都基本上对至少一个波长范围透明，第一信道端口包括第一滤光器元件，以及第二信道端口包括第二滤光器元件，第一滤光器元件基本上对公共端口波长范围内的一个波长子范围透明，并且基本上反射该波长范围内的其它波长，而第二滤光器元件的光透射率和反射率特性基本上与第一滤光器元件的相同；
在第一信道端口，从多信道信号中去除具有所述波长子范围的信道信号；
在第二信道端口，将具有基本上相同波长子范围的新的信道信号添加到多信道信号中。
26．一种对光信号进行多路复用器方法，其特征在于，包括：
使来自波导的多信道光信号通过滤光器组件的公共端口，其中所述滤光器组件按顺序限定了一条多反射光路，从公共端口到第一信道端口的第一滤光器元件、然后到第二信道端口的第二滤光器元件，然后到第一滤光器的第二位置，然后到第二滤光器的第二位置，然后在通过端口处离开滤光器组件，进入波导，其中，
在第一信道端口，从多信道信号中去除具有所选波长子范围的信道信号；以及
在第二信道端口，将具有基本上相同波长子范围的新的信道信号添加到多信道信号中。
27．一种对光信号进行多路复用器方法，其特征在于，包括：
使来自波导的多信道光信号作为扩展束通过准直器，到达光学装置的公共端口，所述光学装置具有第一表面以及与第一表面隔开并且基本上与其平行的另一表面，所述光学装置按顺序限定了一条多反射之字形扩展束光路，从第一表面上的公共端口到另一表面上第一信道端口之第一滤光器元件的第一位置、然后到第一表面上第二信道端口之第二滤光器元件的第一位置，然后到第一滤光器的第二位置，然后到第二滤光器的第二位置，然后在通过端口处离开光学装置，进入波导，其中，
在第一信道端口，从多信道信号中去除具有所选波长子范围的信道信号；以及
在第二信道端口，将具有基本上相同波长子范围的新的信道信号添加到多信道信号中。