复合光合波器制造技术

本发明专利技术涉及复合光合波器。用于合并多个光信号的复合光合波器包括一组合波器。这组合波器包括至少一个偏振合波器，该偏振合波器光学地连接到至少一个非偏振合波器。非偏振合波器合并第一组输入信号并同时保持在第一组信号中的各个输入信号的偏振。偏振合波器合并第二组输入信号并同时变换在第二组信号中的至少一个输入信号的偏振。

【技术实现步骤摘要】
本申请是同一申请人的申请日为2014年4月22日、申请号为201410161381.1、专利技术名称为“复合光合波器”的中国专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术总体涉及光合波器，并且更特别是涉及用于合并多个光信号的复合光合波器。
技术介绍
在光通信系统中，例如用于小于40公里距离的40G比特每秒(b/s)或100Gb/s的以太网，要求数据传输速率和带宽为非常高，而期望收发器的尺寸和成本为非常低。为减少成本，在很多情况下，不同波长的多个光信号被合并入单个光纤中。通过合并几个信号，光通信的容量被增大。存在两种光合波器，即功率合波器和波长合波器。基于多模干涉(MMI)的耦合器一般被用作用于合并不同波长的多个光信号的功率合波器。在MMI耦合器的输入侧，使用多个波导端口来导引多个输入信号。在输出侧，对于输出信号使用单个端口，而所有输入信号被合并入此输出信号。然而，对于各个输入信号，仅有功率的一部分存在于输出信号中。例如，4x1MMI耦合器能够合并四个光信号，但对于各个信号有至少6分贝(dB)的功率损耗。此类装置的例子由如下文献描述：Besse等的“Optical bandwidth and fabrication tolerance of multimode interference couplers(多模干涉耦合器的光带宽和制造公差)，”IEEE J.Lightwave Technol.(IEEE光学学报),vol.12,no.6,pp.1004-1009,June 1994。波长合波器的例子包括阵列波导光栅、以及基于环谐振器的滤波器。波长合波器通常为窄带的，能够导致信号失真。波长合波器理论上产生小的功率损耗，但实际上损耗会大得多。精确控制波长合波器的尺寸是很难的而且合波器的尺寸的小的误差能够导致大的插入损耗。插入损耗是在光纤中插入合波器导致的信号功率的损耗，且通常以dB为单位。这样的装置的例子在美国专利6,195,482中描述。因此，存在对于使输入信号的功率的插入损耗最小化的光合波器的需要。
技术实现思路
本专利技术的一些实施例的目的在于，提供用于在合并光信号的同时使插入损耗最小化的系统。本专利技术的一些实施例的另一个目的在于，提供具有大带宽且易于制造的光合波器。本专利技术的一些实施例利用了光纤数据通信的两个基本特性。首先，各个波长的输入信号具有相同的偏振模式，例如横电(TE)模式。其次，在由于输入信号的合并而产生的输出信号中，在构成输出信号的各个波长之间的相对偏振不需要是相同的。本专利技术的一些实施例基于如下理解：偏振合波器能够以合并的光信号的功率的最小损耗来合并特定偏振的光信号。此外，非偏振合波器能够将光信号合并为适于偏振合波器的信号。因此，包括至少一个偏振合波器和至少一个非偏振合波器的复合光合波器能够合并多个光信号，例如四个光信号，同时使被合波信号的功率最优化。这样的理解和认识使得能够使用偏振合波器来设计复合光合波器。有利的是，当与仅用功率合波器比较时，偏振合波器消除了固有的损耗。此外，偏振合波器与波长合波器相比时，减少了波长特征的要求并且使波长间隔加倍。因此，一个实施例公开了包括一组合波器的、用于合并多个光信号的复合光合波器。该组合波器包括至少一个偏振合波器，该偏振合波器光学地连接到至少一个非偏振合波器。非偏振合波器合并第一组输入信号而同时保持在第一组信号中的各个输入信号的偏振。偏振合波器合并第二组输入信号而同时变换在第二组信号中的至少一个输入信号的偏振。附图说明图1A是根据本专利技术的一些实施例的复合光合波器的示意图。图1B和1C是根据本专利技术的一些实施例的图1A的复合光合波器的变形的示意图。图2A是根据本专利技术的一些实施例的用于合并四个输入的光信号的方法的框图。图2B和2C是根据本专利技术的一些实施例的图2A的方法的变形。图3是根据一个实施例的偏振合波器的例子。图4是根据一个实施例的偏振合波器的例子。图5是根据一个实施例的偏振合波器的例子。图6是根据一些实施例的复合光合波器的例子。图7是根据本专利技术的一个实施例的空间模式变换器的例子。图8A和8B是在图7的空间模式变换器中的信号的传播的仿真的图示；以及图9A和9B是使用图7的空间模式变换器的复合光合波器的波束传播的图示。具体实施方式本专利技术的一些实施例提供使插入损耗最小化并且使带宽最大化的用于多个光信号的光合波器。一些实施例利用了以光学方式对数据进行通信时通常不使用偏振复用的事实。换句话说，各个光信号具有单一的偏振。类似地，例如激光等光源在例如横电(TE)模式中以相同偏振振荡。此外，在单模光纤中的光信号能够是任意偏振。对于在光信号之间的相对偏振没有要求。这样的理解和认识使得能够设计同时使用偏振和非偏振合波器的复合光合波器。有利的是，当与仅用功率合波器比较时，偏振合波器消除了固有的损耗。此外，与波长合波器相比时，偏振合波器减少了波长特征的要求并且使波长间隔加倍。图1A示出根据本专利技术的一些实施例的复合光合波器110。复合光合波器能够被用于合并光信号，同时使光信号的功率损耗最小化。对于复合光合波器110，输入信号130包括多个光信号，而输出信号140包括具有多个不同偏振的光分量的单个光信号。输入和/或输出信号的偏振可以包括基本横磁(TM)模式和基本横电(TE)模式。合波器110由一组120包括至少一个偏振合波器160和至少一个非偏振合波器150的光合波器构成。如本文所用，非偏振合波器合并例如第一组的输入信号的多个输入信号，同时保持在第一组中的各个输入信号的偏振。偏振合波器合并例如第二组的输入信号的多个输入信号，同时变换在第二组中的至少一个输入信号的偏振。非偏振合波器的例子包括功率合波器和波长合波器。典型的偏振合波器可包括空间模式变换器和/或偏振变换器。本专利技术的一些实施例基于如下理解：偏振合波器能够以被合并的光信号的功率的最小损耗来合并特定偏振的光信号。因此，包括至少一个偏振合波器和至少一个非偏振合波器的复合光合波器能够合并例如4个的多个光信号，同时使被合波信号的功率最优化。图1B示出根据本专利技术的一些实施例的复合光合波器110的变形。在此实施例中，偏振合波器160被实现为光学地连接到合波器162的偏振变换器155。在此实施例中，偏振变换器155变换至少一个光信号的偏振，而合波器162合并由偏振变换器155和非偏振合波器150输出的不同偏振的多个光信号。图1C示出复合光合波器110的另一变形，其中偏振合波器161是复合的，并且具有偏振变换器和合波器的组合的功能。在图1B和1C的实施例的变形中，一组合波器包括连接到偏振合波器的两个非偏振合波器，从而这两个非偏振合波器的输出信号就是对于偏振合波器的输入信号。图2A示出使用根据本专利技术的一个实施例的复合变换器110来合并包括第一信号210、第二信号212、第三信号214以及第四信号216这四个输入光信号的框图。这些光信号是向复合变换器110的输入，复合变换器110包括第一非偏振合波器240和第二非偏振合波器241这两个非偏振合波器。复合变换器还包括偏振变换器255和合波器250。附加地或替代地，偏振变换器255和合波器250能够被实现为复合偏振合波器253。非偏振合波器240-241合并多个光信号，同时保持光信号的分量的偏振，以输出多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于合并多个光信号的复合光合波器，包括：一组合波器，其中所述一组合波器包括至少一个偏振合波器，该偏振合波器光学地连接到至少一个非偏振合波器，其中所述非偏振合波器合并第一组输入信号并同时保持在第一组信号中的各个输入信号的偏振，并且其中所述偏振合波器合并第二组输入信号并同时变换在第二组信号中的至少一个输入信号的偏振，其中所述偏振合波器包括空间模式变换器和偏振变换器，并且其中到所述偏振合波器的输入包括基本横电(TE0)模式下的第一光信号、和所述基本横电(TE0)模式下的第二光信号，其中所述空间模式变换器将所述第一光信号的所述基本横电(TE0)模式变换为一阶横电(TE1)模式而不改变所述第二光信号，并且其中所述偏振变换器将所述第一信号的模式从所述一阶横电(TE1)模式变换为基本横磁(TM0)模式。

【技术特征摘要】
2013.04.23 US 13/868,8491.一种用于合并多个光信号的复合光合波器，包括：一组合波器，其中所述一组合波器包括至少一个偏振合波器，该偏振合波器光学地连接到至少一个非偏振合波器，其中所述非偏振合波器合并第一组输入信号并同时保持在第一组信号中的各个输入信号的偏振，并且其中所述偏振合波器合并第二组输入信号并同时变换在第二组信号中的至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：小岛启介，王炳南，秋浓俊昭，西川智志，柳生荣治，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP