用于可变光衰减器的方法和设备技术

本发明专利技术提供用于光通信系统的采用可调动态光栅的可变光调制器。该可变光调制器包括：邻接附着在棱镜上的凝胶或膜层，该棱镜发送光至所述光通信系统或接收来自所述光通信系统的光；具有多个可单独寻址电极的基片；以及用于向所述多个电极中每一个电极提供经过调整的激励电压，在所述凝胶或膜的表面上提供叠加在所述凝胶或膜层的初始状态上的波形图案的驱动装置。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及可变光衰减器(VOA)的设备、方法以及它们的使用，尤其是用于利用光通信系统中的可调动态光栅来控制光纤中的光强度。
技术介绍
对于用于通信和信息交换的带宽的需求已经呈指数增长。通过引入波分复用(WDM)技术而使这种增长显著地加速，波分复用技术通过使用窄波段中具有最小色散的不同波长，沿相同光纤对光信号进行复用。为了产生、放大、路由和过滤信号，除无源的光纤之外还需要有源的部件。这已经导致了大范围的技术发展来控制光纤中的光，这样的光学部件包括滤波器、开关、放大器和衰减器。但是，部件的高成本，尤其是对于包括许多子部分的更先进的部件，限制了光通信系统的发展速度和全光网络的引入。因此，需要发展拥有必要的规格、但允许使用低成本装配和生产方法生产的成本有效部件。光通信系统被应用于电信系统、局域网、广域网、电视网、测试设备网络等中，还可应用于优选地由光学装置提供通信符号、消息和信号及其类似物的所有其它类型的通信系统中。光纤通信系统中特别需要的部件是可变光衰减器。衰减器被用作单独的部件，例如用于补偿其它部件中的老化效应和用于避免检测器的饱和。但是，对于更动态的网络结构，例如在全光网络中，在该系统中来自不同源或不同路径的信号强度将在很大范围内变化，因此出现了对于可重新配置的或动态可变的光衰减器的需求。可变光衰减器还是诸如均衡器和光插分复用器等模块的重要子部件。对于这样的应用，技术的可伸缩性将突出地决定模块的最终价格。下面的公开文件的列表构成了本领域的现有技术GB2265024-Geoffry Martland Proudly-15.09.1993-空间光调制器组件(Aspatial light modulator assembly)，US3835346-Fred Mast等-10.09.1974-阴极射线管(Cathode Ray Tube)，US5867301-GraigD.Engle-02.02.1999-相位调制设备(Phase Modulating Device)，US4879602-07.11.1989-William E.Glenn等-用于固态光调制器的电极图案(Electrode Patterns for Solid State Light Modulator)，US5116674-26.05.1992-Beat Schmidhalter等-合成结构(Composite Structure)，US5221747-22.06.1993-Gerald R.Goe等-用于准备2，2’Bipyrdilys的改进处理过程和催化剂(ImprovedProcess and Catalyst for the Preparation of 2，2’Bipyrdilys)，US4529620-16.07.1985-William E.Glenn-制造可变形光调制器结构的方法(Method of Making Deformable Light ModulatorStructure)，US4857978-15.08.89-Efim Goldburt等-含有金属化凝胶的固态光调制器和金属化的方法(Solid State Light ModulatorIncorporating Metallized Gel and Method of Metallization)，US4900136-13.02.1990-Efim Goldburt等-金属化包含硅石的凝胶的方法和含有经过金属化的凝胶的固态光调制器(Method ofMetallizing Silica-Containing Gel and Solid State LightModulator Incorporating the Metallized Gel)，WO99/09440-25.02.1999-Foster Miller公司-可切换的光学部件(SwitchableOptical Components)，WO01/48531-05.07.01-Yury Guscho-光学系统(Optical Systems)。已经建议了一些应用于光纤光学部件的可调衍射光栅的实施例。一种已知的方法是衍射MEMS(D-MEMS)。这种技术可以从例如光连接和硅光机器中获得。这些设备基于由至少两个分离部分组成的可移动的衍射光栅。一个静止的反射底表面和一个可移动的薄片组(光栅)是由刻蚀的硅制成的。通过施加合适的电场，可以使片上下移动。这样得到的是衍射光栅，其中该光栅的有效相移由片和下面的反射表面的相对位置给出。这允许光栅以仅为几毫秒的响应时间进行开关。然而，使片移位所需的电压仍然很高，其数量级在几十至几百伏。这种装置可以用于制造有效的可变光衰减器，但片组必须用硅制出。这是非常昂贵的处理过程，而且该处理过程的产率随着系统尺寸的增加而大幅下降。因此，由D-MEMS制成的部件是高效但非常昂贵的。
技术实现思路
可调的衍射光栅技术本专利技术旨在与LCD或LCOS生产方法中一样容易地制造具有D-MEMS解决方案的性能的产品。本专利技术基于可调表面衍射光栅。这样的光栅已经在文献和专利中公开。例如，我们的优选实施例是基于Guscho在俄罗斯出版的文章和书(Guscho凸纹图的物理学(Physics ofreliefography)，1992 Nauka莫斯科)以及Yuri Guscho的国际专利申请WO 01/48531中描述的装置。这些光学系统的例子主要是涉及投影技术的应用。但是，根据本专利技术的实施例也可以基于具有表面涂层的调制器，如Engle(US5867301)所描述的。这些调制器的基本原理是公知的，并且自约50年前引入艾度福投影(Eidophor project)以来就一直应用于投影。但是，对于投影应用，屏幕上光的对比度十分重要。因此，这些应用依靠使用第1和第2衍射级的光。但对于光纤光学部件中的应用，则使用第0衍射级的光。英国专利申请GB2265024描述了由包括可以响应于静电场温度或电压差的变化而变形的可变形材料层的组件提供的空间光调制器组件。在该专利申请中描述的解决方案是基于来自从未经过调制并因此始终是完全平坦的表面的失败的(frustrated)全内反射的物理现象，参见第11页(下部)和第12页(上部)“图1和图2的组件的优点在于光束的读取只看到平坦表面，该平坦表面是界面7，并且不像在传统的使用可变形层的调制器组件中那样穿过物理变形的表面或从物理变形的表面上反射。”入射读取光束具有可以实现全内反射(TIR)的、至平面表面7的入射角。TIR的特征在于在与入射光束相对的反射表面侧存在所谓的渐逝场。这个场不表示任何的能量转移，但是与表达式e(-2π·z/λ)成正比，其中z表示到反射表面4的距离，λ为气体介质6中的光波长(参见剑桥大学出版社的Max Born和Emil Wolf的“光学原理”(Principlesof Optics)第7版第50页)。穿入气体介质6的有效深度为λ/2π的量级，小于光波长。经过调制的表面位于反射表面附近，但是对于入射读取光束来说，该调制表面是处于反射表面的相对侧。由于气体介质6被描述为存在于7和10之间，所以可变形材料5和/或层10仅与读取光束的渐逝场接触。读取光束本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于提供在光通信系统中的光调制的方法，其特征在于该方法包括步骤：提供邻接附着到透明棱镜的凝胶层或膜，该透明棱镜发送光到所述光通信系统和／或接收来自所述光通信系统的光，提供一个基片，该基片具有与所述凝胶或膜的表面相隔适当的距离 、并面朝离开所述棱镜的方向的一组可单独寻址的电极，提供用于在每个电极上施加激励电压，从而在所述凝胶或膜层表面提供一个叠加在所述凝胶或膜层初始状态上的波形图案的装置，和调整电极上的激励电压，以便使所述凝胶或膜层在除去所述激励电 压时恢复到所述初始状态。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A马尔特索伦森，E齐默，T纳特斯塔，B雅各布森，
申请(专利权)人：福托尼克斯公司，
类型：发明
国别省市：NO[挪威]