[發(fā)明專利]復(fù)合光合波器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410161381.1
• 申請(qǐng)日: 2014-04-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104122621B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 小島啟介;王炳南;秋濃俊昭;西川智志;柳生榮治
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三菱電機(jī)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): G02B6/27
• 分類號(hào): G02B6/27
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所11038
• 代理人: 于麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體涉及光合波器，并且更特別是涉及用于合并多個(gè)光信號(hào)的復(fù)合光合波器。

背景技術(shù)

在光通信系統(tǒng)中，例如用于小于40公里距離的40G比特每秒(b/s)或100Gb/s的以太網(wǎng)，要求數(shù)據(jù)傳輸速率和帶寬為非常高，而期望收發(fā)器的尺寸和成本為非常低。為減少成本，在很多情況下，不同波長(zhǎng)的多個(gè)光信號(hào)被合并入單個(gè)光纖中。通過(guò)合并幾個(gè)信號(hào)，光通信的容量被增大。

存在兩種光合波器，即功率合波器和波長(zhǎng)合波器。基于多模干涉（MMI）的耦合器一般被用作用于合并不同波長(zhǎng)的多個(gè)光信號(hào)的功率合波器。在MMI耦合器的輸入側(cè)，使用多個(gè)波導(dǎo)端口來(lái)導(dǎo)引多個(gè)輸入信號(hào)。在輸出側(cè)，對(duì)于輸出信號(hào)使用單個(gè)端口，而所有輸入信號(hào)被合并入此輸出信號(hào)。然而，對(duì)于各個(gè)輸入信號(hào)，僅有功率的一部分存在于輸出信號(hào)中。

例如，4x1MMI耦合器能夠合并四個(gè)光信號(hào)，但對(duì)于各個(gè)信號(hào)有至少6分貝（dB）的功率損耗。此類裝置的例子由如下文獻(xiàn)描述：Besse等的“Optical?bandwidth?and?fabrication?tolerance?of?multimode?interference?couplers（多模干涉耦合器的光帶寬和制造公差），”IEEE?J.Lightwave?Technol.（IEEE光學(xué)學(xué)報(bào)）,vol.12,no.6,pp.1004-1009,June1994。

波長(zhǎng)合波器的例子包括陣列波導(dǎo)光柵、以及基于環(huán)諧振器的濾波器。波長(zhǎng)合波器通常為窄帶的，能夠?qū)е滦盘?hào)失真。波長(zhǎng)合波器理論上產(chǎn)生小的功率損耗，但實(shí)際上損耗會(huì)大得多。精確控制波長(zhǎng)合波器的尺寸是很難的而且合波器的尺寸的小的誤差能夠?qū)е麓蟮牟迦霌p耗。插入損耗是在光纖中插入合波器導(dǎo)致的信號(hào)功率的損耗，且通常以dB為單位。這樣的裝置的例子在美國(guó)專利6,195,482中描述。

因此，存在對(duì)于使輸入信號(hào)的功率的插入損耗最小化的光合波器的需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一些實(shí)施例的目的在于，提供用于在合并光信號(hào)的同時(shí)使插入損耗最小化的系統(tǒng)。本發(fā)明的一些實(shí)施例的另一個(gè)目的在于，提供具有大帶寬且易于制造的光合波器。

本發(fā)明的一些實(shí)施例利用了光纖數(shù)據(jù)通信的兩個(gè)基本特性。首先，各個(gè)波長(zhǎng)的輸入信號(hào)具有相同的偏振模式，例如橫電（TE）模式。其次，在由于輸入信號(hào)的合并而產(chǎn)生的輸出信號(hào)中，在構(gòu)成輸出信號(hào)的各個(gè)波長(zhǎng)之間的相對(duì)偏振不需要是相同的。

本發(fā)明的一些實(shí)施例基于如下理解：偏振合波器能夠以合并的光信號(hào)的功率的最小損耗來(lái)合并特定偏振的光信號(hào)。此外，非偏振合波器能夠?qū)⒐庑盘?hào)合并為適于偏振合波器的信號(hào)。因此，包括至少一個(gè)偏振合波器和至少一個(gè)非偏振合波器的復(fù)合光合波器能夠合并多個(gè)光信號(hào)，例如四個(gè)光信號(hào)，同時(shí)使被合波信號(hào)的功率最優(yōu)化。

這樣的理解和認(rèn)識(shí)使得能夠使用偏振合波器來(lái)設(shè)計(jì)復(fù)合光合波器。有利的是，當(dāng)與僅用功率合波器比較時(shí)，偏振合波器消除了固有的損耗。此外，偏振合波器與波長(zhǎng)合波器相比時(shí)，減少了波長(zhǎng)特征的要求并且使波長(zhǎng)間隔加倍。

因此，一個(gè)實(shí)施例公開(kāi)了包括一組合波器的、用于合并多個(gè)光信號(hào)的復(fù)合光合波器。該組合波器包括至少一個(gè)偏振合波器，該偏振合波器光學(xué)地連接到至少一個(gè)非偏振合波器。非偏振合波器合并第一組輸入信號(hào)而同時(shí)保持在第一組信號(hào)中的各個(gè)輸入信號(hào)的偏振。偏振合波器合并第二組輸入信號(hào)而同時(shí)變換在第二組信號(hào)中的至少一個(gè)輸入信號(hào)的偏振。

附圖說(shuō)明

圖1A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的復(fù)合光合波器的示意圖。

圖1B和1C是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的圖1A的復(fù)合光合波器的變形的示意圖。

圖2A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的用于合并四個(gè)輸入的光信號(hào)的方法的框圖。

圖2B和2C是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的圖2A的方法的變形。

圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的偏振合波器的例子。

圖4是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的偏振合波器的例子。

圖5是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的偏振合波器的例子。

圖6是根據(jù)一些實(shí)施例的復(fù)合光合波器的例子。

圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的空間模式變換器的例子。

圖8A和8B是在圖7的空間模式變換器中的信號(hào)的傳播的仿真的圖示；以及

圖9A和9B是使用圖7的空間模式變換器的復(fù)合光合波器的波束傳播的圖示。

具體實(shí)施方式