一种实现色散补偿模块的方法.pdf

本发明涉及光学领域，尤其涉及色散补偿模块领域，应用于高速通讯网络，如光纤通讯网络。本发明的一种实现色散补偿模块的方法是通过先将入射光转换成偏振光，再利用复数组1/4波片和标准具元件的组合分布于PBS阵列长条或Walk-off晶体长条两侧，形成环形往返光路。所述的元件可以分离排布也可以胶合成一体。因此，本发明的方案大幅度地减少了光纤耦合的次数，也即可以有效地减小整个模块的损耗，同时可以大幅度地减小传统模块的尺寸。

1.  一种实现色散补偿模块的方法，其特征在于：P-偏振的入射光不受阻碍地通过第一PBS棱镜(11)，经过第一1/4波片(21)后垂直入射到第一标准具元件(31)，从所述的第一标准具元件(31)反射的光再次通过第一1/4波片(21)后变为S-偏振光，然后再次入射到第一PBS棱镜(11)的分光面，所述的S-偏振光被第一个PBS棱镜(11)反射导向第二PBS棱镜(12)，并被第二PBS棱镜(12)的分光面反射导向过第二1/4波片(22)和第二标准具元件(32)，从所述的第二标准具元件(32)反射的光在通过第二1/4波片(22)后又被切换为P-偏振光，并可以继续不受阻碍地通过第二PBS棱镜(12)的分光面，所述的P-偏振光在通过第三1/4波片(23)和第三标准具元件(33)的组合后，其偏振态被切换为S-偏振，然后在入射到第二PBS棱镜(12)的分光面时被反射导向到第三PBS棱镜(13)，所述光的光路按如此规律往返反射传播，所述的光途经多个1/4波片和标准具元件，并从最终经PBS棱镜(1n)的分光面反射后经输出口传出；所述的PBS棱镜的分光面被配置为P-偏振光透射，对S-偏振光全反射。

2.  一种实现色散补偿模块的方法，其特征在于：P-偏振的入射光不受阻碍地通过Walk-off晶体(9)，经过第一1/4波片(21)后垂直入射到第一标准具元件(31)，从所述的第一标准具元件(31)反射的光再次通过第一1/4波片(21)后变为S-偏振光，然后再次入射到Walk-off晶体(9)，所述的S-偏振光被Walk-off晶体(9)走离导向过第二1/4波片(22)和第二标准具元件(32)，从所述的第二标准具元件(32)反射的光在通过第二1/4波片(22)后又被切换为P-偏振光，并可以继续不受阻碍地通过Walk-off晶体(9)，所述的P-偏振光在通过第三1/4波片(23)和第三标准具元件(33)的组合后，其偏振态被切换为S-偏振，然后在入射到Walk-off晶体(9)走离导向到下一个1/4波片和标准具元件的组合，所述光的光路按如此规律往返反射传播，所述的光途经多个1/4波片和标准具元件，并从最终经Walk-off晶体(9)一侧经输出口传出；所述的Walk-off晶体(9)被配置为P-偏振光直射，对S-偏振光走离。

3.  如权利要求1或2所述的实现色散补偿模块的方法，其特征在于：产生所述的P-偏振的入射光的方法是在入射光的光纤准直器(4)的后面再加上偏振Walk-off晶体(5)和半波片(8)，使任意偏振的入射光分解为两个具有完全相同偏振态的子光束。

4.  如权利要求1或2所述的实现色散补偿模块的方法，其特征在于：接收所述的色散补偿模块输出光的方法是在出射光的光纤准直器(4)的前面再加上半波片(8)和偏振Walk-off晶体(5)。

5.  如权利要求1所述的实现色散补偿模块的方法，其特征在于：将所述的PBS棱镜依次胶合为一长条状，构成PBS阵列长条(6)。

6.  如权利要求2所述的实现色散补偿模块的方法，其特征在于：所述的Walk-off晶体(9)为晶体长条状。

7.  如权利要求1或5所述的实现色散补偿模块的方法，其特征在于：将所述的1/4波片和标准具元件的组合胶合于所述的PBS阵列长条(6)的分光面两侧。

8.  如权利要求2或6所述的实现色散补偿模块的方法，其特征在于：将所述的1/4波片和标准具元件的组合胶合于所述的Walk-off晶体长条(9)的分光面两侧。

9.  如权利要求7所述的实现色散补偿模块的方法，其特征在于：所述的1/4波片和标准具元件的组合之间设置有间隔层(71)。

10.  如权利要求8所述的实现色散补偿模块的方法，其特征在于：所述的1/4波片和标准具元件的组合之间设置有间隔层(71)。

一种实现色散补偿模块的方法
技术领域
本发明涉及光学领域，尤其涉及色散补偿模块领域，应用于高速通讯网络，如光纤通讯网络。
背景技术
用于色散补偿模块的基本光学元件为GT(Gires-Tournois)型标准具，其本质上为一全通型滤波器，即所有波长信号全被反射，其反射率是一样的；但由于光在标准具谐振腔内的多次反射，最终可以积累起很大的位相延迟，并且该延迟是与波长强烈相关的，表现出典型的尖锐谐振峰波形。由于光通讯系统中要求一定的通带宽度，而单个GT型标准具的群延迟曲线过窄而无法满足通带要求，一般采用多个标准具器件光学级联以实现通带宽度的要求。在传统的色散补偿模块方案中，一般是首先构造单个光纤耦合的两端口标准具器件(从一根光纤进从另一光纤出)，然后将多个这样的标准具器件通过光纤级联的方式组合成为一个模块。由于传统方案涉及多次光纤耦合，所以插入损耗较大；同时由于光纤最小盘绕半径的限制，该类模块一般会有较大的尺寸。
发明内容
针对以上传统方案所固有的缺点，本发明提出一种基于自由空间光束传播的新方案。
本发明的方案是：
P-偏振的入射光不受阻碍地通过第一PBS棱镜，经过第一1/4波片后垂直入射到第一标准具元件，从所述的第一标准具元件反射的光再次通过第一1/4波片后变为S-偏振光，然后再次入射到第一PBS棱镜的分光面，所述的S-偏振光被第一个PBS棱镜反射导向第二PBS棱镜，并被第二PBS棱镜的分光面反射导向过第二1/4波片和第二标准具元件，从所述的第二标准具元件反射的光在通过第二1/4波片后又被切换为P-偏振光，并可以继续不受阻碍地通过第二PBS棱镜的分光面，所述的P-偏振光在通过第三1/4波片和第三标准具元件的组合后，其偏振态被切换为S-偏振，然后在入射到第二PBS棱镜的分光面时被反射导向到第三PBS棱镜，所述光的光路按如此规律往返反射传播，所述的光途经多个1/4波片和标准具元件，并从最终经PBS棱镜的分光面反射后经输出口传出；所述的PBS棱镜的分光面被配置为P-偏振光透射，对S-偏振光全反射。
或者，采用Walk-off晶体取代PBS棱镜实现同样目的，则P-偏振的入射光不受阻碍地通过Walk-off晶体，经过第一1/4波片后垂直入射到第一标准具元件，从所述的第一标准具元件反射的光再次通过第一1/4波片后变为S-偏振光，然后再次入射到Walk-off晶体，所述的S-偏振光被Walk-off晶体走离导向过第二1/4波片和第二标准具元件，从所述的第二标准具元件反射的光在通过第二1/4波片后又被切换为P-偏振光，并可以继续不受阻碍地通过Walk-off晶体，所述的P-偏振光在通过第三1/4波片和第三标准具元件的组合后，其偏振态被切换为S-偏振，然后在入射到Walk-off晶体走离导向到下一个1/4波片和标准具元件的组合，所述光的光路按如此规律往返反射传播，所述的光途经多个1/4波片和标准具元件，并从最终经Walk-off晶体一侧经输出口传出；所述的Walk-off晶体被配置为P-偏振光直射，对S-偏振光走离。
进一步的，产生所述的P-偏振的入射光的方法是在入射光的光纤准直器的后面再加上偏振Walk-off晶体和半波片，使任意偏振的入射光分解为两个具有完全相同偏振态的子光束。接收所述的色散补偿模块输出光的方法是在出射光的光纤准直器的前面再加上半波片和偏振Walk-off晶体。
进一步的，将所述的PBS棱镜依次胶合为一长条状，构成PBS阵列长条。所述的Walk-off晶体为晶体长条状。
更进一步的，将所述的1/4波片和标准具元件的组合胶合于所述的PBS阵列长条的分光面两侧或者Walk-off晶体长条两侧。所述的1/4波片和标准具元件的组合之间设置有间隔层。
本发明采用如上技术方案，公开一种小型化的色散补偿模块，可用于固定色散补偿和可调色散补偿，应用于高速比如40G和100G光纤通讯网络。该发明区别于传统的多器件之间光纤级联的方案，而是采用自由空间光束在多个独立的光元件之间往返传播以实现特定的色散补偿功能。因此，本发明的方案大幅度地减少了光纤耦合的次数，也即可以有效地减小整个模块的损耗，同时可以大幅度地减小传统模块的尺寸。
附图说明
图1是本发明的示意图；
图2是产生线偏振光的实施方式示意图；
图3是本发明扩展的实施例的示意图；
图4是本发明进一步扩展的实施例的示意图；
图5是本发明采用Walk-off晶体替代PSB棱镜的实施例示意图。
具体实施方式
现结合附图说明和具体实施方式对本发明进一步说明。
本发明的工作原理示意图如图1所示，本发明包括多组PSB棱镜(PBS cube)、1/4波片和标准具元件(Etalon)。为使结构紧凑，最佳的，所述的PBS棱镜的分光面呈45°设置，并且被配置为P-偏振光透射，对S-偏振光全反射。假定输入光为理想的线偏振光，为P-偏振态(图1中以短实线表示)，P-偏振的入射光不受阻碍地通过第一PBS棱镜11，经过第一1/4波片21后垂直入射到第一标准具元件31，从所述的第一标准具元件31反射的光再次通过第一1/4波片21后变为S-偏振光(图1中以圆点表示)，然后再次入射到第一PBS棱镜11的分光面，所述的S-偏振光被第一个PBS棱镜11反射导向第二PBS棱镜12，并被第二PBS棱镜12的分光面反射导向过第二1/4波片22和第二标准具元件32，从所述的第二标准具元件32反射的光在通过第二1/4波片22后又被切换为P-偏振光，并可以继续不受阻碍地通过第二PBS棱镜12的分光面，所述的P-偏振光在通过第三1/4波片23和第三标准具元件33的组合后，其偏振态被切换为S-偏振，然后在入射到第二PBS棱镜12的分光面时被反射导向到第三PBS棱镜13，所述光的光路按如此规律往返反射传播，所述的光途经多个1/4波片和标准具元件，并从最终经PBS棱镜1n的分光面反射后经输出口传出。
由于在实际的光纤传输网络中光是可能处于任意偏振态的，为了实现以上方案中对入射光为线偏振光的前提，则必须先产生线偏振光。参阅图2所示，产生所述的P-偏振的入射光的一种实施方法是在入射光的光纤准直器4的后面再加上偏振Walk-off晶体5和半波片8，使任意偏振的入射光分解为两个具有完全相同偏振态的子光束。同理的，接收所述的色散补偿模块输出光的方法则可以是在出射光的光纤准直器的前面再加上半波片8和偏振Walk-off晶体5。当然的，将入射光转换成线偏振光还可以采用公知的其他方式，可以查阅相关技术文献资料，于此不再赘述。
如图3所示，按照上述的光路原理，又所述的PBS棱镜的分光面呈45°设置，反射光垂直向下传输。为实现小型化，本发明扩展的实施方式可以将所述的PBS棱镜11、12、13......1n依次胶合为一长条状，构成PBS阵列长条6。
如图4所示，本发明的进一步扩展的实施方式是将所述的1/4波片21、22、23......2n和标准具元件31、32、33......3n的每一组合胶合于所述的PBS阵列长条6对应的分光面两侧。所述的1/4波片和标准具元件的组合之间设置有间隔层，如将第一1/4波片21胶合于所述的PBS阵列长条6，再通过第一间隔层71后，标准具元件31胶合于第一间隔层71固定。
当然的，本发明亦可以采用Walk-off晶体取代PBS棱镜实现同样的目的。如图5所示，P-偏振(图5中以圆点表示)的入射光不受阻碍地直射通过Walk-off晶体9，经过第一1/4波片21后垂直入射到第一标准具元件31，从所述的第一标准具元件31反射的光再次通过第一1/4波片21后变为S-偏振光(图5中以短实线表示)，然后再次入射到Walk-off晶体9，所述的S-偏振光被Walk-off晶体9走离导向过第二1/4波片22和第二标准具元件32，从所述的第二标准具元件32反射的光在通过第二1/4波片22后又被切换为P-偏振光，并可以继续不受阻碍地直射通过Walk-off晶体9，所述的P-偏振光在通过第三1/4波片23和第三标准具元件33的组合后，其偏振态被切换为S-偏振，然后在入射到Walk-off晶体9走离导向到下一个1/4波片和标准具元件的组合，所述光的光路按如此规律往返反射传播，所述的光途经多个1/4波片和标准具元件，并从最终经Walk-off晶体9一侧经输出口传出；所述的Walk-off晶体9被配置为P-偏振光直射，对S-偏振光走离。
该方案与图1所示的第一种方案类似，只不过将具有偏振分光功能的PBS换成了Walk-off晶体，实现原理是一致的。同第一种方案的扩展方式一样，该方案也可以采取集成化思路进行改进，比如将所有1/4波片固定到Walk-off晶体上，并将所有标准具元件再固定到1/4波片上。于此不再详细展开说明。
上述的胶合方式可以是在光学元件镀光胶层后深化光胶胶合，或者其他方式胶合成一体。
文中所述的P-偏振和S-偏振相对而言的两种偏振态名词，若反过来其光路原理也是一样的。则此时，所述的PBS棱镜的分光面被配置为S-偏振光透射，对P-偏振光全反射；所述的Walk-off晶体被配置为S-偏振光直射，对P-偏振光走离。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。