專利名稱：采用包層模式耦合的光纖總線、調(diào)制器、檢測(cè)器以及發(fā)射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖元件，特別是那些用來放大、調(diào)制、發(fā)射或檢測(cè)光纖中光束的光纖元件。
在接收某一光信道時(shí)需要采用一種波長(zhǎng)選擇檢測(cè)的方法。一種用來檢測(cè)光纖中行進(jìn)的光信道的方法是使用塞入/取出濾波器(add/dropfilter)，其后再跟一個(gè)端部耦合的半導(dǎo)體檢測(cè)器。為了測(cè)量不同的信道，需要把多個(gè)塞入/取出濾波器串起來。如果系統(tǒng)中存在許多的光信道如WDM系統(tǒng)，每個(gè)塞入/取出濾波器就會(huì)使未取出的信道上形成損失。例如，如果一個(gè)塞入/取出濾波器的插入損耗為2dB，那么對(duì)于一個(gè)10信道系統(tǒng)來說，10個(gè)串接的塞入/取出濾波器就會(huì)給最后一個(gè)信道產(chǎn)生20dB的損失(即信號(hào)損失的系數(shù)為100)。在具有更多信道的系統(tǒng)來說，其中的一些信道會(huì)產(chǎn)生更大的功率損失。
另一種用來檢測(cè)多信道系統(tǒng)中單信道的方法要求用波分復(fù)用器來分離這些信道。在這種設(shè)計(jì)中，每一個(gè)信道檢測(cè)器通常都具有自己的光學(xué)放大器和帶通濾波器來增進(jìn)信/噪比。然而，單模光纖耦合半導(dǎo)體昂貴并難以大量制造。將半導(dǎo)體芯片與很小的纖芯(約10微米)對(duì)準(zhǔn)和封裝耗時(shí)且成本很高。這些設(shè)計(jì)和成本上的問題使其很難將WDM光纖傳輸應(yīng)用到局域網(wǎng)上。
為了從光纖的芯模耦合并提取光束，可蝕刻并打磨穿過纖芯的光纖包層(例如可參見美國(guó)專利US5,502,785)。這種方法會(huì)削弱光纖的強(qiáng)度，其不具有波長(zhǎng)選擇性，且加工復(fù)雜而要求精細(xì)。
可用傾斜的布拉格(Bragg)光柵來將光束從纖芯耦合到特定位置的自由空間中(參見美國(guó)專利US5,042,897)。將一組檢測(cè)器陣列布置在光纖外精確的位置上就能用作光纖分光光度計(jì)。然而，耦合到自由空間會(huì)使這種設(shè)計(jì)不穩(wěn)定，并且檢測(cè)器陣列價(jià)格很高。
在Saeki的美國(guó)專利US5,974,212中，用傾斜的布拉格光柵來將光束反射到光纖一側(cè)橫向光柵的光電探測(cè)器上。Saeki沒有用長(zhǎng)周期光柵，也沒有激勵(lì)包層模式，此外，光束漏到包層再到光電探測(cè)器，該光電探測(cè)器必須與光柵校準(zhǔn)。這種傾斜的布拉格光柵不是雙向的，并且在使用時(shí)如果光纖扭彎或者是光電探測(cè)器與傾斜布拉格光柵在軸向上沒有適當(dāng)?shù)匦?zhǔn)，其會(huì)產(chǎn)生與檢測(cè)器的校準(zhǔn)問題。
檢測(cè)器陣列可緊靠著線性調(diào)頻的光纖光柵安裝以便進(jìn)行富立葉變換分光測(cè)量(參見M.Froggatt，T.Erdogan，Opt.Lett.24(14)，942，1999)。在這種情況下，仍要對(duì)昂貴的檢測(cè)器陣列進(jìn)行精確的校準(zhǔn)。
除了檢測(cè)纖芯中行進(jìn)的單波長(zhǎng)信道的問題之外，另一個(gè)問題是如何將一單波長(zhǎng)光束投射到纖芯中?？蓪⒓す舛瞬狂詈嫌诠饫w的纖芯，但這種方法需要在很小的纖芯和激光的發(fā)射區(qū)域之間實(shí)現(xiàn)精確校準(zhǔn)。大多數(shù)半導(dǎo)體激光器都以約1×100微米的橢圓形模式發(fā)射光束，因此需要特定的光學(xué)元件來將光束整形為出現(xiàn)于纖芯中的直徑10微米的圓形模式。這類光學(xué)元件非常昂貴，并且難于與光纖校準(zhǔn)。此外，這類光學(xué)元件的校準(zhǔn)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性是非常重要的問題。
另一個(gè)問題是如何放大在光纖中行進(jìn)的光束?，F(xiàn)有采用的是半導(dǎo)體波導(dǎo)放大器，但輸入和輸出光纖與這類波導(dǎo)之間的校準(zhǔn)非常困難，并會(huì)產(chǎn)生額外的光損失。另一種方法是采用一段由激光泵浦的摻鉺光纖，將其用在摻鉺光纖放大器(EDFA)。這種設(shè)備現(xiàn)在非常貴。
另一個(gè)問題是如何調(diào)制在光纖中行進(jìn)的光束。一種典型方法是調(diào)制激光光源，但這種調(diào)制會(huì)在調(diào)制后的光信號(hào)上產(chǎn)生所不希望的頻率啁啾。另一種方法是用一個(gè)例如由鈮酸鋰晶體形成的外部調(diào)制器。然而，這種方法需要將光束從光纖分出，并穿過鈮酸鋰晶體，然而再次射入另一根光纖，從而形成不希望的損失。
一種芯片，例如一種半導(dǎo)體多量子井結(jié)構(gòu)或其它可將光束轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的結(jié)構(gòu)，其可粘接到光纖的包層上或與之并置。用一個(gè)長(zhǎng)周期光柵以光譜選擇方式而耦合來自纖芯的光束以激勵(lì)光纖的包層。然后用一個(gè)安裝在光纖側(cè)壁并與光柵在軸向分開一距離的芯片來檢測(cè)、放大或調(diào)制包層內(nèi)的光束?？捎霉饫w內(nèi)的其它長(zhǎng)周期光柵來將光束從光纖包層轉(zhuǎn)換回到纖芯中，同時(shí)也可附加使用布拉格光柵來反射光束。
該光纖優(yōu)選具有多邊形斷面，并且包層至少有一些平面用來將芯片或其它元件安裝到光纖上。
因此這種結(jié)構(gòu)滿足了骨架通信網(wǎng)和計(jì)算機(jī)中半導(dǎo)體芯片與光纖之間以波長(zhǎng)選擇方式連接時(shí)所需的簡(jiǎn)單和可靠的要求?？墒褂靡粋€(gè)或多個(gè)芯片來實(shí)現(xiàn)若干目的，這包括光束的檢測(cè)、功率的調(diào)整、所需波長(zhǎng)變化的檢測(cè)以及波長(zhǎng)的確定。采用長(zhǎng)周期光柵來激勵(lì)包層，芯片在軸向和周向不必與光柵校準(zhǔn)，但可在軸向與光柵分開一距離并在周向上有所偏移。
結(jié)合下面的說明、附圖，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)更加清楚。
圖6是一種具有分布式反饋鏡和多量子井結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖面圖，其粘接在光纖的表面以便有效耦合光纖包層中的光束；圖7所示為多邊形斷面的光纖。平的側(cè)面更有助于元件的連接，并可用作發(fā)射激光穿過光纖的激光腔；圖8是一個(gè)與平面波導(dǎo)電路相連的光纖的剖面圖；圖9是一設(shè)備的剖面圖，其中有一放大器安裝在光纖兩個(gè)長(zhǎng)周期光柵的側(cè)面；

圖10是本發(fā)明控制功率和/或波長(zhǎng)的反饋系統(tǒng)的示意性方框圖。
根據(jù)本發(fā)明，芯片50安裝在光纖10的側(cè)面而與包層20形成光學(xué)機(jī)械接觸。該芯片50可以是一半導(dǎo)體芯片或者是其它某些平面光學(xué)結(jié)構(gòu)如聚合物光導(dǎo)或玻璃光導(dǎo)。
芯片50可直接粘接到包層20的表面上，或者用透明膠如環(huán)氧樹脂膠粘在一個(gè)與長(zhǎng)周期光柵40分開一距離的位置上。芯片50的周邊位置并不重要?？稍谛酒?0和包層20之間插入一個(gè)介電層從而提高兩者之間的光學(xué)傳送性能。應(yīng)將芯片50定位得能使包層20中行進(jìn)的一部分光束70至少是部分吸收到芯片50中。
芯片50可提供一個(gè)電信號(hào)，從而可對(duì)光纖10的纖芯30中通行的原始光束60進(jìn)行所需的波長(zhǎng)選擇檢測(cè)?？捎谜{(diào)諧元件90來改變光柵40的諧振波長(zhǎng)從而能夠檢測(cè)具有所需波長(zhǎng)的光束。該調(diào)諧元件例如可包括一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)以便物理地拉伸或加熱光纖10，從而改變光柵40的諧振性能。通過構(gòu)造光纖內(nèi)光柵的不同模式，長(zhǎng)周期光柵的波譜也可設(shè)計(jì)得具有不同的波譜形狀。例如，光柵可具有多個(gè)諧振頻率以便檢測(cè)多個(gè)波長(zhǎng)，或者光柵具有鋸齒狀波形以便進(jìn)行精確的波長(zhǎng)測(cè)量。
光柵40的波譜可設(shè)計(jì)為能使光束在中心頻率處通過并能使中心波長(zhǎng)兩側(cè)的光束從芯反射到包層。(參見Starodubov等人所發(fā)表的OFC，19-98，post-deadline paper PD8)。因此，這類光柵可用來監(jiān)視纖芯中相對(duì)于該中心波長(zhǎng)的任何波長(zhǎng)偏離。光束波長(zhǎng)相對(duì)于中心波長(zhǎng)的任何偏移都會(huì)提高從纖芯到光纖包層的耦合，從而提高芯片50所測(cè)得的信號(hào)。因此在芯片和光源之間用一個(gè)簡(jiǎn)單的反饋電路就能將光束的波長(zhǎng)固定到中心波長(zhǎng)上。
本發(fā)明使用的光柵可以是偏振選擇型的(例如，參見A.S.Kurkov等人所發(fā)表的Electron.Lett.33(7)6616，1997)。如果纖芯、光纖包層或者光纖光柵偏離于柱形對(duì)稱結(jié)構(gòu)，那么就優(yōu)選將一束來自纖芯的偏振光從芯送到包層并在給定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)送回。
參見圖10，光源460采用本發(fā)明的檢測(cè)器來使波長(zhǎng)穩(wěn)定。光源460將光束發(fā)射到光纖10中。檢測(cè)器480如圖1所述的那樣是波長(zhǎng)選擇型的，其與光纖10相連。檢測(cè)器480檢測(cè)出光源460相對(duì)于所需波譜的偏離，并通過一個(gè)反饋連接470將信號(hào)發(fā)送回光源460。光源460內(nèi)的控制元件改變光源的輸出，直到檢測(cè)器480的信號(hào)與所需的波譜匹配。
對(duì)波長(zhǎng)監(jiān)測(cè)來說，必須能將波長(zhǎng)的改變和功率的改變區(qū)分開來。在本發(fā)明中，兩者之間的這種不同可通過使用在光纖彎曲時(shí)纖芯與包層之間所產(chǎn)生的幾乎對(duì)波譜不敏感的耦合來加以檢測(cè)。來自這樣微彎的光纖附近的檢測(cè)器的信號(hào)可與圖1中所示的波敏檢測(cè)器一起使用，以校正光信號(hào)的功率變化，從而將波長(zhǎng)變化與功率變化區(qū)別開來。該附加的檢測(cè)元件可布置在波長(zhǎng)選擇元件之前或之后。作為選擇，可從纖芯(在光纖的尾段或端處)直接提取出信號(hào)，當(dāng)然也可在檢測(cè)單元之前或之后，然后將該信號(hào)用于功率校正。
這種波長(zhǎng)選擇的光束檢測(cè)方法可用于多種包括有光纖傳感器、解碼器和波長(zhǎng)儀的設(shè)備和系統(tǒng)中。這類側(cè)面與光纖直接耦合的半導(dǎo)體元件可用于WDM光纖計(jì)算機(jī)總線中，這種總線的速度高于當(dāng)前使用的典型500MHz計(jì)算機(jī)總線速度的10～1000倍。這類光纖總線同時(shí)還與現(xiàn)有的光纖連接兼容。計(jì)算機(jī)處理器或控制器芯片上需要為光纖總線膠連留有一定的空間。計(jì)算機(jī)總線和光線路連接之間的這種兼容性能顯著提高下一代因特網(wǎng)的性能。
圖9所示的系統(tǒng)中，芯片50是一個(gè)放大器，用于由包層中光束70而放大芯片中光束71。該設(shè)備使用兩個(gè)長(zhǎng)周期光柵41、42，而將光束從芯轉(zhuǎn)換到包層并從包層轉(zhuǎn)換到芯。芯片50沿軸向布置在光柵41和42之間，使得光束從光柵41通到芯片50再通到光柵42。芯片50可以是半導(dǎo)體光學(xué)放大器。作為選擇，芯片50可以是一種混合波導(dǎo)放大器如摻鉺波導(dǎo)放大器(EWDA)，其由半導(dǎo)體激光泵來泵浦。
圖2所示是如圖1系統(tǒng)中所示檢測(cè)器的一例波譜響應(yīng)曲線。形成這種響應(yīng)的檢測(cè)器能使市場(chǎng)可獲得的光敏光纖和100微米×100微米的多量子井半導(dǎo)體檢測(cè)器芯片中具有零色散(apodized)的長(zhǎng)周期光柵。將這種芯片粘在3mm×1mm的安裝點(diǎn)上可形成適當(dāng)?shù)碾娊佑|。所形成的波譜選擇性檢測(cè)器具有大約1.5nm(約200GHz)的半最大值全寬(FWHM)。
圖3所示為圖1系統(tǒng)將光束從光纖10側(cè)面的發(fā)光半導(dǎo)體芯片50耦合到光纖10中的情況。芯片50將光束71射入光纖包層20，光束在這里進(jìn)一步被光周期光柵40折入芯30。布拉格光柵102，即周期通常為0.1～2微秒的短周期光柵將一部分光束101折回芯片50。我們知道，這種反饋回激光芯片的光束能夠提高發(fā)射光束耦合進(jìn)纖芯的效率。在布拉格光柵102之后，光束61繼續(xù)在纖芯中前進(jìn)。與圖1一樣，調(diào)諧元件90同樣是用來控制光柵40的諧振波長(zhǎng)。在給芯片提供電能或光能時(shí)，本實(shí)施例可用作一個(gè)光放大器。這種放大器設(shè)計(jì)可省略布拉格光柵102。作為選擇，該放大器設(shè)計(jì)可用兩個(gè)布拉格光柵來引出在放大器設(shè)計(jì)波譜范圍之外波長(zhǎng)上的激光。這種激光操作會(huì)鉗制放大器的增益。
圖4所示設(shè)備采用了兩個(gè)半導(dǎo)體芯片，一個(gè)長(zhǎng)周期光柵140和一個(gè)布拉格光柵145。光纖10具有包層120和130。長(zhǎng)周期光柵140將光束從芯130耦合到包層120中，從而形成包層模式的光束175。芯130中的布拉格光柵145將芯30中行進(jìn)的光束180反射回來，從而形成反射光束190。布拉格光柵145位于長(zhǎng)周期光柵140的下游。光檢測(cè)芯片150和160安裝在光纖10側(cè)面、長(zhǎng)周期光柵140的兩側(cè)。
這些檢測(cè)芯片150和160可由半導(dǎo)體或聚合材料制成。波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可以用聚酰亞胺或PMMA(聚甲基異丁烯酸鹽)制成的聚合物波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。這種波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可以是玻璃波導(dǎo)結(jié)構(gòu)如硅玻璃波導(dǎo)。這種波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可沉積在半導(dǎo)體基片或集成電路的頂面。作為選擇，該波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可由光學(xué)晶體如鈮酸鋰構(gòu)成。
入射到芯130的光束170被長(zhǎng)周期光柵140部分轉(zhuǎn)換成包層120中的光束175。光束175到達(dá)半導(dǎo)體芯片150后至少部分吸收到芯片150中。通過長(zhǎng)周期光柵140的光束180被布拉格光柵145反射形成光束190。該布拉格光柵反射對(duì)波譜具有選擇性。通常布拉格光柵的波譜特性要窄于長(zhǎng)周期光柵。改變布拉格光柵的參數(shù)如長(zhǎng)度、周期以及折射系數(shù)和模式可以獲得所需的反射波譜。反射光束190被長(zhǎng)周期光柵140部分轉(zhuǎn)換到包層120中，并被芯片160吸收。對(duì)芯片150和芯片160的電信號(hào)進(jìn)行分析就能使這種檢測(cè)模塊形成更多復(fù)雜的功能。
例如，采用雙光柵可高度精確地確定窄波段光信號(hào)的波長(zhǎng)。諧振頻率較寬的長(zhǎng)周期光柵能夠確定出射入芯片150的光信號(hào)的近似波長(zhǎng)。而具有多個(gè)諧振頻率的布拉格光柵則可用檢測(cè)器160測(cè)出更準(zhǔn)確的波長(zhǎng)值。長(zhǎng)周期光柵可用來確定出哪一個(gè)窄布拉格諧振頻率與光信號(hào)相匹配。
圖5所示為一例布置在光纖10側(cè)面的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)220。該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)220可用來放大或調(diào)制光纖中行進(jìn)的光信號(hào)。該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)220與光纖表面210緊密接觸。這種結(jié)構(gòu)可以是多量子井結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)上方可加一個(gè)頂層230以便反射光束。層230例如可以是一種由多個(gè)具有不同折射系數(shù)的半導(dǎo)體層構(gòu)成的分布式反饋(DFB)鏡。該半導(dǎo)體芯片連接在光纖表面210上。這種連接處理包括使芯片和光纖接觸加熱。高溫?cái)U(kuò)散在半導(dǎo)體和光纖之間形成連接。
實(shí)驗(yàn)中，這種連接是在氫氣氣氛中進(jìn)行的。對(duì)于InP基芯片來說，最好的連接溫度確定為在400℃左右。對(duì)于GaAs基芯片來說，最好的連接溫度確定為在700℃左右?？捎猛腹饽z來確保光纖和芯片之間形成穩(wěn)定的接觸。
具有DFB結(jié)構(gòu)的薄量子井裝置可用來調(diào)制光纖中傳送的光束。同樣的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)能用來將光束射入光纖包層，甚至還可放大在包層中行進(jìn)的光束。
為了構(gòu)造出光纖的光源，可將背面具有鏡子的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)連接到光纖的一側(cè)從而使所選波長(zhǎng)的光束形成光增益。類似的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或鏡子可布置在光纖另一側(cè)與第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)相同的位置上。這兩個(gè)結(jié)構(gòu)可形成激光腔，光束在這兩者之間來回振蕩。光束可由布拉格光柵偏轉(zhuǎn)到纖芯中從而使光束沿著纖芯振蕩。
采用類似的結(jié)構(gòu)，可按如下方式構(gòu)造出光纖包層具有鉗制增益的光學(xué)放大器。將背面具有鏡子半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)連接到光纖的一側(cè)從而使所選波長(zhǎng)的光束形成增益。將一類似的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或鏡子布置在光纖另一側(cè)與第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)相同的位置上。這兩個(gè)結(jié)構(gòu)可形成激光腔，光束在這兩者之間來回振蕩。這種光束鉗制了半導(dǎo)體放大器的增益。在光纖包層中行進(jìn)的另一光束可由該結(jié)構(gòu)形成增益。
圖6所示設(shè)備在設(shè)計(jì)上類似于前面提到的設(shè)備，其可用來將光束有效地從半導(dǎo)體激光器耦合到光纖10的芯30中。這種結(jié)構(gòu)適用于將光束從大面積、高功率激光發(fā)射器或發(fā)光二極管耦合到纖芯很小的光纖中。光學(xué)校準(zhǔn)元件270將光束從發(fā)光器240投射到光纖表面上并激勵(lì)光纖10的包層。包層20通過長(zhǎng)周期光柵40耦合到光纖10的芯30中。光束300在光纖的芯中行進(jìn)。纖芯30中的布拉格光柵反射器310為光源240提供光反饋。前面280和發(fā)射器的輸出面260可涂上抗反射膜和/或具有一布儒斯特角(Brewster angle)以免光束反射回光發(fā)射器。發(fā)射器的后面250是一個(gè)高反射鏡。所形成的輸出信號(hào)320在纖芯中行進(jìn)。這種設(shè)備的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是發(fā)射器的光束可耦合到大面積的光纖包層中，而不僅僅是耦合到纖芯中。對(duì)于單模光纖來說，當(dāng)芯徑為10微米，包層直徑為125微米時(shí)，這種設(shè)計(jì)可使目標(biāo)尺寸提高150多倍。
光纖的斷面可以是圓的，也可以是其它的形狀。圖7所示的光纖具有一個(gè)或多個(gè)平面340，從而能夠在芯片50與光纖的外表面之間形成更好的機(jī)械接觸。這些平面在對(duì)光纖側(cè)壁的光束進(jìn)行耦合時(shí)特別有用。光纖的斷面可以是多邊形，并且邊數(shù)大于3。例如，邊數(shù)大為包層20的多邊形光纖在與標(biāo)準(zhǔn)的圓柱形光纖接合時(shí)不會(huì)有任何損失。光纖的銳邊350可通過機(jī)械磨蝕或燒磨形成圓角，從而提高光纖的強(qiáng)度。
芯片50可以是一個(gè)放大器、電吸收調(diào)制器或者是DFB鏡。光纖的側(cè)面可安裝多個(gè)半導(dǎo)體元件50，同時(shí)用這些元件來放大不同波長(zhǎng)的光信號(hào)。光纖以及安裝在光纖側(cè)壁上的一個(gè)或多個(gè)芯片50組合在一起可用作一個(gè)光源，其發(fā)射的光束360穿過光纖。
圖8所示為連接到基片上的光纖的剖面圖，其中的基片具有一個(gè)平面。光纖370優(yōu)選具有多邊形斷面，其與基片連接。基片390可以是半導(dǎo)體，也可以是一種非半導(dǎo)體的光學(xué)材料。該基片例如可以是一種玻璃基片，一種光學(xué)晶體基片如鈮酸鋰，或者是一種由幾種材料制成的復(fù)合基片。
可將幾根光纖與一個(gè)基片相連。例如可將一個(gè)具有多個(gè)集成元件的基片與多根光纖相連?；系倪@些元件可用來放大、調(diào)制并切換多根光纖中的信號(hào)。
可將光纖消細(xì)后用于本發(fā)明中。這種細(xì)化可減少安裝所需的基片尺寸，還能改變光束的耦合。
基片390可具有光導(dǎo)元件400。該基片還可帶有光柵(圖中未示出)以提高所需的耦合。
可在光纖和基片的平面波導(dǎo)之間形成光耦合。具有多邊形斷面的光纖370可安裝在基片與平面波導(dǎo)400最接近的區(qū)域內(nèi)。該光纖可帶有一個(gè)光柵以提高纖芯380和基片波導(dǎo)元件400之間的耦合。該光柵可以是一個(gè)形成在纖芯中的長(zhǎng)周期光柵。波導(dǎo)400可以是半導(dǎo)體激光器的光導(dǎo)區(qū)域。波導(dǎo)400還可具有一個(gè)周期元件(圖中未示出)以提高所需的光纖耦合。
該基片可組合有光學(xué)元件和電器元件。例如在一個(gè)具有處理器的半導(dǎo)體基片上還可裝一個(gè)收發(fā)器，將光纖與該收發(fā)器相連就能與光纖網(wǎng)絡(luò)直接相連。
盡管上述說明中包含了許多特征，但這些特征僅是用于說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)設(shè)備，其包括光纖，其具有纖芯和包層，該包層支持包層模式的傳輸；長(zhǎng)周期光柵，用于在該纖芯和該包層之間耦合光；半導(dǎo)體元件，其連接在該光纖的側(cè)面，在軸向沿著該光纖與該長(zhǎng)周期光柵分開一定的距離，從而使該元件具有包層模式的光耦合。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述包層具有用來安裝該半導(dǎo)體元件的平面。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述光纖具有多邊形斷面。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述光纖的該平面的數(shù)量至少為4。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述半導(dǎo)體元件與所述光纖表面直接相連從而改變?cè)摪鼘幽Ｊ降墓夤β省?br> 6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述半導(dǎo)體元件用來測(cè)量包層模式信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括一個(gè)光源且在所述半導(dǎo)體元件和該光源之間有一個(gè)反饋回路。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述反饋回路使該光源根據(jù)所述光柵的周期所確定的波長(zhǎng)來產(chǎn)生所需波譜的光。
9.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述半導(dǎo)體元件包括一個(gè)量子井裝置。
10.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述半導(dǎo)體元件包括一個(gè)放大器，用以接收并放大來自所述包層的光束，并將所放大的光束送進(jìn)該包層。
11.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括一個(gè)光源和光學(xué)校準(zhǔn)元件，用以將光束同時(shí)送入所述的光纖的纖芯和包層中。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其進(jìn)一步在所述光纖中包括一個(gè)長(zhǎng)周期光柵，用以將光束從所述包層耦合到所述纖芯中。
13.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括一個(gè)調(diào)諧器，用以改變所述長(zhǎng)周期光柵的檢測(cè)波長(zhǎng)。
14.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述半導(dǎo)體元件提供一個(gè)指示被檢測(cè)光束波長(zhǎng)的信號(hào)。
15.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括一個(gè)布拉格光柵，其在所述纖芯中用作反射器以鎖定發(fā)射器的波長(zhǎng)。
16.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括一個(gè)第二長(zhǎng)周期光柵，其中所述元件沿軸向布置在各所述長(zhǎng)周期光柵之間，且使得光束能從一個(gè)光柵到達(dá)該元件再到達(dá)另一個(gè)光柵。
17.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述光柵耦合取決于偏振。
18.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述元件是摻鉺波導(dǎo)放大器(EWDA)或摻鉺光纖放大器(EDFA)的一部分。
19.一種包括有光纖的設(shè)備，其中該光纖具有一個(gè)纖芯和一個(gè)包層，該包層的側(cè)邊數(shù)目大于3，這樣該包層就具有平側(cè)面，還有一個(gè)半導(dǎo)體元件安裝在所述光纖的包層的其中一個(gè)平側(cè)面上。
20.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中所述元件包括一個(gè)量子井裝置。
21.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中所述元件包括一個(gè)裝置，用于將所接收的光束轉(zhuǎn)換成表示該光束的電信號(hào)。
22.一種光學(xué)系統(tǒng)，其包括一光源；一光纖，其具有纖芯和包層；一光柵，其用來將光束從所述纖芯送到所述包層中，從而使光束以包層模式行進(jìn)；一芯片，其安裝到所述包層，用來將檢測(cè)的光束轉(zhuǎn)換成一電信號(hào)；以及一反饋回路，其將所述芯片與所述光源連接，以根據(jù)所述光柵的周期將光束保持在所需的波長(zhǎng)上。
23.如權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中所述光源包括一個(gè)激光器，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括光學(xué)校準(zhǔn)元件，用以將光束從所述光源投射到所述光纖的纖芯上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種簡(jiǎn)單的、光纖耦合的、損耗低的并具有波長(zhǎng)選擇性的半導(dǎo)體部件，其在串級(jí)布置時(shí)損耗最低，并且其能以一種簡(jiǎn)單的方式進(jìn)行連接。
文檔編號(hào)G02F1/017GK1466696SQ01816182
公開日2004年1月7日 申請(qǐng)日期2001年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月24日
發(fā)明者D·斯塔羅杜博夫, D·季希寧, D, D 斯塔羅杜博夫 申請(qǐng)人:薩比歐斯光學(xué)公司