CN102375180A - 一种基于awg的可调光波长输出装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭露了一种基于AWG的可调光波长输出装置，包括输入波导、输入星形耦合器、阵列波导、输出星形耦合器和输出波导和微机电***(MEMS)反射镜。将从输入波导输入的光信号通过MEMS反射镜反射到输入星形耦合器后再输出星形耦合器输出波长分离开的光信号。通过调节MEMS反射镜的角度，可以改变光信号反射到输入星形耦合器输入端的位置，从而调节从输出波导的输出光纤输出的光信号的波长。利用本发明所揭露的技术，可实现AWG采用很少数量的输出光纤输出具有不同波长的光信号，可以相应减少光检测器的数量，同时还可以适应波长成分不同的光信号的分离输出。

Description

一种基于AWG的可调光波长输出装置

[技术领域]

本发明涉及一种基于AWG的可调光波长输出装置，特别涉及一种应用平面光波导技术并基于AWG的可调光波长输出装置。

[背景技术]

阵列波导光栅(AWG，Arranged Waveguide Grating)采用平面光波导回路(PLC，Planar Light-wire Circuit)技术，由输入波导、输入星形耦合器、阵列波导、输出星形耦合器和输出波导阵列五部分组成。一组带有不同波长的光信号通过AWG的输入波导输入，通过输入星形耦合器分配到各阵列波导中，阵列波导的长度依次递增ΔL，对通过的光信号产生等光程差，其功能相当于一个光栅，在阵列波导的输出位置发生衍射，不同波长衍射到不同角度，经过输出星形耦合器，聚焦到不同的输出波导中并通过多根光纤输出。

这种光纤输出方式的缺点在于不同的输出波导输出的光信号具有波长不可调的缺点，AWG的输出光纤根据光信号中波长的不同需要设置多根光纤。

[发明内容]

针对现有技术中存在的上述缺点，本发明提出采用单根输出光纤输出不同波长的光信号的器件和方法。

本发明揭露了一种基于AWG的可调光波长输出装置，包括输入波导、输入星形耦合器、阵列波导、输出星形耦合器和输出波导和微机电***(MEMS，Micro-Electro-Mechanical System)反射镜。将从输入波导输入的光信号通过MEMS反射镜反射到输入星形耦合器后再输出星形耦合器输出波长分离开的光信号。通过调节MEMS反射镜的角度，可以改变光信号反射到输入星形耦合器输入端的位置，从而调节从输出波导的输出光纤输出的光信号的波长。

通过本发明所揭露的AWG及MEMS反射镜的微动技术，实现AWG采用很少数量的输出光纤输出具有不同波长的光信号，可以相应减少光检测器的数量，同时还可以适应波长成分不同的光信号的分离输出。

[附图说明]

图1是现有技术中AWG器件单输入多输出监控的结构示意图。

图2是本发明的第一实施例当MEMS反射镜处于位置一的结构示意图。

图3是本发明的第一实施例当MEMS反射镜处于位置二的结构示意图。

图4是本发明的第二实施例当MEMS反射镜处于位置一的结构示意图。

图5是本发明的第二实施例当MEMS反射镜处于位置二的结构示意图。

图6是本发明的第三实施例不采用透镜的结构示意图。

图7是本发明的第四实施例采用两个透镜的结构示意图。

[具体实施方式]

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。

如图1所示，是现有技术中AWG器件单输入多输出监控的结构示意图。阵列波导光栅100采用平面光波导回路(PLC)技术，由输入波导101、输入星形耦合器102、阵列波导103、输出星形耦合器104和输出波导阵列105组成。一组带有多个波长(λ₁，λ₂，…λ_n，)的光信号通过AWG 100的输入波导101输入，通过输入星形耦合器101分配到各阵列波导103中，阵列波导103的路程长度依次递增ΔL，对通过的光信号产生等光程差，其功能相当于一个光栅，在阵列波导103的输出位置发生衍射，不同波长衍射到不同角度，经过输出星形耦合器104，聚焦到输出波导105输出端的不同位置并通过多根输出光纤输出。在输出波导105的每一根输出光纤上都设置有光检测器106对输出的光信号进行监控。

图2是本发明的第一实施例，当MEMS反射镜处于位置一时的结构示意图。在本实施例中，输入波导201和输出波导205异侧分布。与图1所示的AWG不同的是，本发明所揭露的改良后的AWG 200的输入波导101没有直接连接到输入星形耦合器202，而将输入波导101与输入星形耦合器202的物理联系截断，将从输入波导101输入的含有多个波长(λ₁，λ₂，…λ_n，)的光信号λ经过一个透镜207汇聚到微机电***(MEMS，Micro Electro MechanicalSystems)反射镜208，经过MEMS反射镜208反射后再经过透镜207汇聚到输入星形耦合器202的输入端。合理设置输入波导101、透镜207和MEMS反射镜208两两之间的距离，可以将输入波导101输出的光信号λ通过透镜207汇聚到MEMS反射镜208上。假设MEMS反射镜208与水平面形成θ大小的角度，此时光信号λ从MEMS反射镜208反射回来后再次经过透镜207汇聚到输入星形耦合器202输入端的上部A点，从A点入射的光信号λ经过衍射和聚焦后，在输出星形耦合器204的输出端依次分布波长为λ₁，λ₂，…λ_n的光信号，其聚焦点分别为J₁，J₂，…J_n。作为示范说明，在本实施方式中，当MEMS反射镜208与水平面形成θ大小的角度时，单根输出光纤209设置在聚焦点为J₁的位置，光检测器206监控到从单根输出光纤209输出光信号λ₁。当然，当单根输出光纤209设置在聚焦点J₂，则光检测器206监控到光信号λ₂。

图3是本发明的第一实施例处于位置二的结构示意图。在本图中，MEMS反射镜208与水平面形成β大小的角度时，从输入波导201输入的光信号λ经过汇聚、反射、再次汇聚到输入星形耦合器202输入端的下部B点，从B点入射的光信号λ经过衍射和聚焦后，输出星形耦合器204也输出有波长为λ₁，λ₂，…λ_n的光信号。但是由于光信号入射点位置不同，聚焦点J₁，J₂，…J_n上输出的光信号的波长也产生了相应的变化，此时，单根输出光纤209输出的光信号为λ_n。

图2和图3只是展示了通过MEMS反射镜的在不同角度下，利用单根输出光纤209获得具有不同波长的光信号。适当改变MEMS反射镜208的角度，就可以改变光信号λ的入射点，与输出星形耦合器202相对固定的单根输出光纤209输出的光信号的波长也相应改变。在光信号λ中多个波长确定的前提下，可通过多次实验总结出MEMS反射镜208倾斜角度与单根输出光纤209输出的光信号对应的波长之间的关系，再通过控制MEMS反射镜208倾斜角度，就可以在单根输出光纤209上分时得到波长不同的光信号。在本实施例中，输入波导101、透镜207和MEMS反射镜208之间的光介质可以是空气。

如图4所示，是本发明的第二实施例的结构示意图。在本实施例中，输入波导301和输出波导305异侧分布，其工作原理与第一实施例的相同。输出波导305设置了3根输出光纤309、319和329，分别用3个光检测器306、316和326分别来监控3根输出光纤309、319和329输出的光信号。当MEMS反射镜208与水平面形成θ大小的角度时，在输出星形耦合器304的输出端输出波长为λ₁，λ₂，…λ_n的光信号时对应的聚焦点分别为G₁，G₂，…G_n，输出光纤309、319和329设置在G₁，G₁₁，…G₂₁分别接收到光信号λ₁、λ₁₁和λ₂₁。

如图5所示，是本发明的第二实施例处于位置二的结构示意图。当MEMS反射镜208与水平面形成ω大小的角度时，λ₁、λ₁₁和λ₂₁分别接收到光信号λ₉、λ₁₉和λ₂₉。

结合上面的四个实施例，可以得出结论，通过适当改变MEMS反射镜208的反射角度，可以相应改变输入光线进入平板波导的位置和角度，从而让输出光纤接收到不同波长的光信号。因而可以减少输出光纤的根数，甚至到一根而获得所有输入的光波长输出。当输出光纤与输入波长数量相等时，本***变为输出波长可调的AWG。

如图6所示，是本发明的第三实施例。在本实施例中，输入波导401输出的光信号λ通过光纤延长直接作用到MEMS反射镜408上，通过MEMS反射镜408的反射再将光信号λ入射到输入星形耦合器402的入射点A。在输入波导401及其延长的光纤、MEMS反射镜408和输入星形耦合器402的位置固定的前提下，入射点的位置随着MEMS反射镜408与水平面形成的角度的改变而改变，其原理与第一和第二实施例所阐述的相同。

如图7所示，是本发明的第四实施例。在本实施例中，采用了两个透镜507和517，其中，透镜507用于将从输入波导501输出的光信号汇聚到MEMS反射镜508上，透镜517用于将从MEMS反射镜508反射出的光信号汇聚到输入星形耦合器502的入射点A。采用两个透镜的方式主要是在为了更灵活地将光信号λ汇聚，其它工作原理与上面的实施例相同。

本发明的所揭露的技术不仅仅局限于上面给出的4个实施例，只要是利用了MEMS反射镜的角度微动来改变光信号λ的入射点，使得在一个位置相对固定的输出光纤上可以得到不同波长的光信号的装置均在本发明所揭露的范围内。其中，本发明的实施例所揭露的透镜主要是为了获得更好的汇聚效果而设置，如果不采用透镜，而采用光纤传输避免光信号的发散损失，或者采用缩短MEMS反射镜、输入波导以及输入星形耦合器之间的距离以减少光信号的发散损失，或者采用更好的传输介质减少光信号的发散损失，均是本发明所保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种基于AWG的可调光波长输出装置，包括输入波导、输入星形耦合器、阵列波导、输出星形耦合器和输出波导，其特征在于，所述可调波长AWG***还包括微机电***(MEMS)反射镜，可将从输入波导输入的光信号通过MEMS反射镜反射到输入星形耦合器；通过调节所述MEMS反射镜的角度，改变光信号反射到输入星形耦合器输入端的位置，从而调节从输出波导的输出光纤输出的光信号的波长。

2.如权利要求1所述的基于AWG的可调光波长输出装置，其特征在于，所述可调波长的AWG装置还包括第一透镜放置在MEMS反射镜与输入波导之间，用于将从输入波导输入的光信号汇聚后再经MEMS反射镜反射到输入星形耦合器的输入端。

3.如权利要求1所述的基于AWG的可调光波长输出装置，其特征在于，所述可调波长的AWG装置还包括第二透镜放置在MEMS反射镜与输入星形耦合器之间，用于将从MEMS反射镜反射出来的光信号汇聚到输入星形耦合器的输入端。

4.如权利要求2所述的可调波长的AWG装置，其特征在于，所述可调波长的AWG装置还包括第二透镜放置在MEMS反射镜与输入星形耦合器之间，用于将从MEMS反射镜反射出来的光信号汇聚到输入星形耦合器的输入端。

5.如权利要求1、2、3或4所述的基于AWG的可调光波长输出装置，其特征在于，所述输出光纤的数量可以根据光信号所带的不同波长的数量设置。

6.如权利要求5所述的可调波长的AWG装置，其特征在于，所述输入星形耦合器的输入端存在多个入射点，光信号从不同入射点输入后根据波长的不同，在所述输出星形耦合器的输出端的聚焦点也不同，所述输出光纤设置在星形 耦合器的输出端的聚焦点上。

7.如权利要求6所述的基于AWG的可调光波长输出装置，其特征在于，在输入光信号所含有的波长一定的情况下，所述MEMS反射镜的角度和输出光纤输出的光信号存在的对应关系可以根据实验总结得出。

8.如权利要求6所述的基于AWG的可调光波长输出装置，其特征在于，所述从输入波导到输入星形耦合器之间的光传输介质可以是空气。

9.如权利要求6所述的基于AWG的可调光波长输出装置，其特征在于，所述从输入波导到输入星形耦合器之间的光传输介质可以是光纤。 

Images