一种多波长色散补偿器件、相关产品和光信号处理方法

摘要

本申请公开了一种多波长色散补偿器件、相关产品和光信号处理方法。多波长色散补偿器件包括级联的多个光传输组件，其中至少两个光传输组件的周期性传输谱线的自由谱区不同。光传输组件的耦合处覆盖有第一电极，可调节光传输组件的耦合系数；光传输组件的非耦合处覆盖有第二电极，可调节经过光传输组件的光的相位。该多波长色散补偿器件针对不同工作波长可以差异性地构建色散补偿值，进而对不同工作波长的光实现差异性的色散补偿，改善了色散补偿效果，提高了光通信质量。

说明书

技术领域

本申请涉及光器件技术领域，尤其涉及一种多波长色散补偿器件、相关产品和光信号处理方法。

背景技术

光纤中传输的光波具有一定的频谱宽度，即光波包括许多不同的频率成分。光波的不同频率成分在光纤中以不同的速度传播，到达一定距离后产生信号失真，光纤中的这种物理现象称为色散或弥散。光纤中，不同波长的光波的色散值不同。

色散导致信号误码率增加、信噪比下降等问题，严重影响光通信质量。因此针对光纤色散的现象，有必要对其进行色散补偿。已有的色散补偿技术只能对多个波长进行同等程度的色散补偿，不能满足实际需求。

发明内容

本申请提供了一种多波长色散补偿器件、相关产品和光信号处理方法，以对不同工作波长的光实现差异性的色散补偿。

本申请第一方面，提供一种多波长色散补偿器件，包括：级联的多个光传输组件；其中，至少两个光传输组件的周期性传输谱线的自由谱区不同；光传输组件包括耦合处和非耦合处；耦合处包括第一电极，第一电极用于调节光传输组件的耦合系数；非耦合处包括第二电极，第二电极用于调节经过光传输组件的光的相位。

该多波长色散补偿器件中，由于至少两个光传输组件的周期性传输谱线的自由谱区不同，因此在不同工作波长形成的传输谱线包络具有不同的形态。利用该器件可以针对不同的工作波长构建不同的色散补偿值，从而实现不同工作波长的差异性色散补偿。传输谱线包络的具体形态也与谐振峰的幅度及位置相关，利用第一电极和第二电极可以分别调节谐振峰的幅度和位置，从而该器件可以实现较高精度和准确性的色散补偿。

在本申请第一方面的第一种可能的实现方式中，光传输组件包括：微环谐振腔和总线波导，微环谐振腔和总线波导耦合的位置为耦合处，微环谐振腔上未与总线波导耦合的位置为非耦合处；至少两个光传输组件的微环谐振腔的周长不同。在该实现方式中，微环谐振腔的周长不同，且微环谐振腔的周长与自由谱区相关。因此，至少两个光传输组件的周期性传输谱线的自由谱区不同。

在本申请第一方面的第二种可能的实现方式中，光传输组件包括：微环谐振腔和总线波导；微环谐振腔包括：第一传输区段和第二传输区段；第一传输区段与总线波导耦合，第一传输区段和总线波导分别作为马赫增德尔干涉仪MZI的两臂；总线波导上与第一传输区段耦合的位置为耦合处，非耦合处位于第二传输区段；至少两个光传输组件的微环谐振腔的周长不同。在该实现方式中，微环谐振腔的周长不同，且微环谐振腔的周长与自由谱区相关。因此，至少两个光传输组件的周期性传输谱线的自由谱区不同。另外，在光传输组件中以MZI作为辅助结构，可降低耦合系数的调节难度。

结合本申请第一方面的第一种或第二种可能的实现方式，总线波导为单总线波导，单总线波导的直通端为光传输组件的输出端；或者，总线波导为双总线波导，双总线波导的下载端为光传输组件的输出端。

本申请第一方面的第一种和第二种实现方式中，多波长色散补偿器件包括的光传输组件的体积较小，多波长色散补偿器件整体体积较小，因此有利于集成化应用。

在本申请第一方面的第三种可能的实现方式中，光传输组件包括：马赫增德尔干涉仪MZI；MZI的两臂耦合的位置为耦合处，两臂之中任一臂上未与另一臂耦合的位置为非耦合处；至少两个光传输组件的MZI的臂长差不同。在该实现方式中，MZI的臂长差不同，且MZI的臂长差与自由谱区相关。因此，至少两个光传输组件的周期性传输谱线的自由谱区不同。

结合本申请第一方面，或者第一方面的第一种、第二种或第三种可能的实现方式，第一电极为热光电极或电光电极；第二电极为热光电极或电光电极。

结合本申请第一方面，或者第一方面的第一种、第二种或第三种可能的实现方式，本申请第一方面的第四种可能的实现方式中，多波长色散补偿器件还包括：控制器，第一电极和第二电极分别与控制器电连接；控制器用于向第一电极提供第一控制信号，以使第一电极根据第一控制信号调节光传输组件的耦合系数；控制器还用于向第二电极提供第二控制信号，以使第二电极根据第二控制信号调节经过光传输组件的光的相位。

需要说明的是，与第一电极和第二电极连接的控制器可以位于多波长色散补偿器件中，也可以处于多波长色散补偿器件的外部。

结合本申请第一方面的第四种可能的实现方式，控制器具体用于根据目标色散补偿信息和映射关系表提供第一控制信号和第二控制信号；映射关系表包括：色散补偿信息与在第一电极和第二电极上应施加的电压的映射关系。

结合本申请第一方面的第四种可能的实现方式，控制器具体用于获得实时色散补偿信息，根据实时色散补偿信息和目标色散补偿信息的差值，提供第一和第二控制信号。

本申请第二方面，提供一种光发射设备，包括：第一方面或其任一具体实现方式中提供的多波长色散补偿器件、第一光发射器件、第二光发射器件和合波器。其中，第一光发射器件和第二光发射器件发射不同工作波长的光波；第一光发射器件的输出端和第二光发射器件的输出端分别与合波器的输入端光连接；合波器的输出端与多波长色散补偿器件的输入端光连接，多波长色散补偿器件的输出端用于输出色散补偿后的光波。

本申请第三方面，提供一种光接收设备，包括：第一方面提供或其任一具体实现方式中的多波长色散补偿器件和光接收器件。其中，多波长色散补偿器件的输入端用于接收待色散补偿的多种工作波长的光波，多波长色散补偿器件的输出端与光接收器件的输入端光连接，光接收器件用于对色散补偿后的光波进行光电转换。

在第二方面和第三方面提供的设备中，集成了第一方面提供的多波长色散补偿器件，因此设备能够实现对多种工作波长的光波的差异性色散补偿，使色散补偿具有更强的目的性和适应性，改善了色散补偿效果，进而增强了光通信质量。另外，将多波长色散补偿器件集成在集成化产品中，减少耦合插损，实现对集成化产品的功能拓展。

本申请第四方面，提供一种光信号处理方法。该方法包括：

接收待色散补偿的光信号；待色散补偿的光信号包括工作波长不同的第一光波和第二光波；

利用第一方面提供的多波长色散补偿器件，构建第一光波对应的第一色散补偿值，并构建第二光波对应的第二色散补偿值；

以第一色散补偿值对第一光波进行色散补偿，得到第一处理光波；以第二色散补偿值对第二光波进行色散补偿，得到第二处理光波。

由于第一方面或其任一具体实现方式中提供的多波长色散补偿器件能够针对不同的工作波长分别构建色散补偿值，因此实现了差异性的色散补偿。另外，由于器件构建的色散补偿值具有较高的精度和准确性，因此，利用该方法可以实现较高精度和准确性的色散补偿，改善了色散补偿效果，从而提升光通信质量。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：通过级联具有不同自由谱区的多个光传输组件，实现了针对不同波长的差异性的色散补偿。

附图说明

图1a为本申请实施例提供的一种多波长色散补偿器件的结构示意图；

图1b为本申请实施例提供的另一种多波长色散补偿器件的结构示意图；

图2a为本申请实施例提供的一种直通型的多波长色散补偿器件的结构示意图；

图2b为图2a所示多波长色散补偿器件的光传输组件中的光波流向及端口示意图；

图3a为直通型的等谐振腔周长色散补偿器件对应的群速度延时与波长的关系示意图；

图3b为图2a所示多波长色散补偿器件对应的群速度延时与波长的关系示意图；

图4为本申请实施例提供的一种下载型的多波长色散补偿器件的结构示意图；

图5为图4所示多波长色散补偿器件的光传输组件中的光波流向及端口示意图；

图6为本申请实施例提供的另一种直通型的多波长色散补偿器件的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的另一种下载型的多波长色散补偿器件的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的又一种多波长色散补偿器件的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的一种光发射设备的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的一种光接收设备的结构示意图；

图11为本申请实施例提供的另一种光接收设备的结构示意图；

图12为本申请实施例提供的一种光信号处理方法的流程图。

具体实施方式

光纤中传输的光波发生色散，容易导致信号质量不佳，可采用色散补偿以改善信号质量。当光纤中传输多种工作波长的光波时，由于色散零点的不同，色散问题更加复杂。经研究发现，如果以同样的色散补偿值对这些不同工作波长的光波统一进行相同程度的色散补偿，则补偿效果不佳。

为此，本申请实施例提供了一种多波长色散补偿器件、相关产品及光信号处理方法，对不同工作波长的光波实现差异性的色散补偿。

图1a为本申请实施例提供的一种多波长色散补偿器件10-a的结构示意图。该器件包括级联的n个光传输组件：光传输组件101，光传输组件102，…，光传输组件10n。其中，n为大于1的正整数。这些光传输组件101～10n均能够形成周期性传输谱线。

一个光传输组件的自由谱区(FSR，Free Spectral Range)是指该光传输组件形成的周期性传输谱线上，两个相邻谐振峰对应的波长的差值。对于一个色散补偿器件，如果其包含的所有光传输组件的周期性传输谱线的FSR相等，则无法为不同的工作波长构建不同的色散补偿值。

为了在不同的工作波长构建出不同的色散补偿值，在本实施例提供的多波长色散补偿器件10-a中，光传输组件101～10n中至少有两个光传输组件的周期性传输谱线的FSR不同。假设这两个光传输组件分别是101和102，其中光传输组件101的FSR为FSR1，光传输组件102的FSR为FSR2，并且FSR1≠FSR2。

光传输组件101～10n中，每一个光传输组件均包括耦合器件。不同的光传输组件的类型可以相同，也可以不同。在一种具体的实现方式中，光传输组件为谐振腔+总线波导，谐振腔与总线波导相切处耦合。在另一种具体的实现方式中，光传输组件为谐振腔+总线波导，谐振腔的一个区段与总线波导各自作为马赫增德尔干涉仪(MZI，Mach ZehnderInterferometer)的两臂耦合。在又一种具体的实现方式中，光传输组件为MZI。

本申请实施例中，光传输组件101～10n中每一个光传输组件的耦合系数以及经过该光传输组件的光的相位均是可调的，以此便于形成不同的工作波长对应的传输谱线包络，构建符合实际色散补偿需求的色散补偿值。

为了调节光传输组件的耦合系数，在光传输组件的耦合处覆盖第一电极。第一电极可以是热光电极或电光电极。热光电极的作用原理是基于热光效应。在耦合处设置热光电极，通过对该热光电极加电产热，热量传导到耦合处的波导材料，可改变耦合处波导材料的折射率，从而引起光传输组件的耦合系数发生变化。电光电极的作用原理是基于电光效应，预先对耦合处的波导材料进行离子掺杂，在耦合处设置电光电极，通过对该电光电极通电，改变耦合处的离子分布，可改变耦合处波导材料的折射率，从而引起光传输组件的耦合系数发生变化。光传输组件的耦合系数体现为：光传输组件的周期性传输谱线的谐振峰幅度。即，耦合系数越大，谐振峰的幅度越大；耦合系数越小，谐振峰的幅度越小。

为了调节经过光传输组件的光的相位，在光传输组件的非耦合处覆盖第二电极。类似地，第二电极可以是热光电极或电光电极。第二电极通电后，改变非耦合处的波导的折射率，从而引起经过光传输组件的光的相位发生变化。经过光传输组件的光的相位体现为：光传输组件的周期性传输谱线的谐振峰位置。即，利用第二电极可以改变谐振峰的位置。

通过采用周期性传输谱线的FSR不同的至少两个光传输组件，本实施例中的多波长色散补偿器件可针对不同的工作波长构建不同的色散补偿值，对光的补偿效果得到提升，进而提升了光通信质量。通过设置第一电极和第二电极，色散补偿值的构建具有较高的可控性，提升了色散补偿精度和准确性。

在实际应用中，多波长色散补偿器件中每个光传输组件的第一电极和第二电极可以与该色散补偿器件外部的控制器连接，由外部的控制器控制调节。此外，在多波长色散补偿器件中还可以设置具有该功能的控制器。参见图1b的示例，多波长色散补偿器件10-b的内部也可以设置控制器(MCU，Microcontroller Unit)。光传输组件101～10n中的第一电极和第二电极(图1b中未示出)分别与MCU连接。第一电极响应于MCU的控制，调节自身所在的光传输组件的耦合系数。第二电极响应于MCU的控制，调节经过自身所在的光传输组件的光的相位。本实施例中，为便于区分，MCU向第一电极和第二电极发送的控制信号分别称为第一控制信号和第二控制信号。需要说明的是，基于实际对不同工作波长构造色散补偿值的需求，MCU对各个第一电极发送的第一控制信号和对各个第二电极发送的第二控制信号的电压可能相同也可能不同。

MCU可以通过多种可能的方式提供第一控制信号和第二控制信号。

在第一种可能的实现方式中，在对多种工作波长分别进行色散补偿之前，通过标定等方式预先建立映射关系表。该映射关系表中至少包括色散补偿信息与在第一电极和第二电极上应施加的电压的映射关系。需要说明的是，在标定上述映射关系和建立映射关系表之前，光传输组件的结构已知。所以各个光传输组件的周期性传输谱线的FSR也是已知的。

色散补偿信息可以包括色散值或色散补偿值。其中，色散补偿值为针对色散值需要提供的色散补偿。色散值通常以正数表示，色散补偿值与色散值互为相反数。例如，色散值达到720ps/nm，其补偿值即为-720ps/nm。可选地，色散补偿信息还可以包括光纤长度、光源的工作波长和波谱范围等。对此，本申请不做限定。

以下表1为例，按照表1对第一电极和第二电极分别施加电压后，即满足了对应的色散补偿信息。例如，对光传输组件101的第一电极E1和第二电极E2分别施加X1mV和Y1mV的电压，对光传输组件102的第一电极E1和第二电极E2分别施加Z1mV和L1mV的电压，…，对光传输组件10n的第一电极E1和第二电极E2分别施加M1mV和N1mV的电压，该多波长色散补偿器件可以对两种不同的工作波长λ1和λ2分别实现-720ps/nm的色散补偿和-640ps/nm的色散补偿。

表1色散补偿信息与电压的映射关系表

当需要对多种工作波长的光波分别进行色散补偿时，MCU首先确定目标色散补偿信息。目标色散补偿信息包括针对多种工作波长分别期望的色散补偿信息。MCU以该目标色散补偿信息作为索引条件从前述建立的映射关系表中确定出在各个第一电极和各个第二电极上应施加的电压，并根据这些电压数值分别向各个第一电极提供相应的第一控制信号，向各个第二电极提供相应的第二控制信号。

在第二种可能的实现方式中，MCU用于获得实时色散补偿信息，根据实时色散补偿信息和目标色散补偿信息的差值，提供所述第一控制信号和所述第二控制信号。其中，实时色散补偿信息是对多种工作波长的光波进行色散补偿的实时反馈。作为示例，实时色散补偿信息包括实时色散补偿值，目标色散补偿信息包括目标色散补偿值。将实时色散补偿值与目标色散补偿值进行比较，可以根据比较结果的相对大小对第一电极和第二电极上施加的电压进行增或减，以使最终测量的实时色散补偿值与目标色散补偿值一致。即，在获得实时色散补偿信息后，MCU可以根据需要施加于第一电极和第二电极上的电压的大小，产生第一控制信息发送给第一电极，并产生第二控制信号发送给第二电极。

在前述实施例中介绍到，多波长色散补偿器件中多个光传输组件之间是级联关系。多波长色散补偿器件的变形实现方式主要体现在光传输组件的变形实现方式。下面结合附图描述多波长色散补偿器件的多种具体实现形式。

在本实施例中，多波长色散补偿器件中的每个光传输组件包括微环谐振腔和总线波导。微环谐振腔和总线波导耦合的位置为耦合处，微环谐振腔上未与所述总线波导耦合的位置为所述非耦合处。

本实施例中有至少两个光传输组件所包含的微环谐振腔的周长不同。由于FSR与微环谐振腔的周长成负相关，微环谐振腔的周长越大，光传输组件的FSR越小；微环谐振腔的周长越小，光传输组件的FSR越大。因此，至少两个光传输组件的微环谐振腔的周长不同，可以保证该器件中至少两个光传输组件的周期性传输谱线的FSR不同。

与微环谐振腔耦合的总线波导可以是单总线波导。单总线波导的直通端作为光传输组件的输出端。图2a为本实施例提供的一种直通型的多波长色散补偿器件的结构示意图。

图2a中的多波长色散补偿器件包括三个级联的光传输组件。这三个光传输组件分别包含微环谐振腔201a、微环谐振腔202a和微环谐振腔203a。谐振腔的周长依次增大。需要说明的是，图2a中仅以周长依次增大的微环谐振腔为示例。实际应用中，谐振腔周长的变化还可以是依次减小、先增大后减小或者先减小后增大。即，微环谐振腔201a、202a和203a的周长不同即可。对此本申请不进行限定。此外，图2a中仅以圆形的微环谐振腔为示例。实际应用中，微环谐振腔还可以是跑道形、椭圆形等其他形状。

图2a中的多波长色散补偿器件包括总线波导L02，微环谐振腔201a、微环谐振腔202a和微环谐振腔203a分别与总线波导L02耦合。可以理解为，微环谐振腔201a、微环谐振腔202a和微环谐振腔203a分别与该总线波导L02的三个首尾相连的区段耦合。在每个光传输组件的耦合处包括第一电极E1，在每个光传输组件的非耦合处包括第二电极E2。第一电极E1及第二电极E2的作用原理和功能均已在前述实施例描述过，此处不再赘述。

图2b为图2a所示多波长色散补偿器件中一个光传输组件中的光波流向及端口示意图。单总线波导201b具有输入端(input端)和直通端(through端)。对于该图所示的光传输组件，光波从input端进入。光波进入该光传输组件后，一部分在耦合处进入微环谐振腔201a，以逆时针方向在微环谐振腔中传输，最终光波从该光传输组件的单总线波导201b的through端输出。光传输组件相互级联时，前一个光传输组件的单总线波导的through端与后一个光传输组件的单总线波导的input端连接。

利用本实施例提供的多波长色散补偿器件(如图2a)，可以分别针对不同的工作波长构建相对应的色散补偿值。下面结合更多附图对此进行说明。图3a为直通型的等谐振腔周长色散补偿器件对应的群速度延时与波长的关系示意图。图3b为图2a所示多波长色散补偿器件对应的群速度延时与波长的关系示意图。在图3a和图3b中，横向代表波长，纵向代表光传输组件的群速度延时。

如图3a所示，传输谱线s301、传输谱线s302和传输谱线s303均是周期性的；在波长维度上各自存在多个谐振峰。图3a中每个传输谱线仅示意出三个谐振峰为示例。传输谱线s301、s302和s303分别对应于一个不同的光传输组件，且三个光传输组件中微环谐振腔的周长相等。图3a中，对于传输谱线s301、s302和s303，相邻谐振峰的距离(即FSR)是相同的。传输谱线s301、s302和s303在一个周期内形成一个传输谱线包络s300，传输谱线s301、s302和s303的FSR均一致。因此，在各个周期内形成的传输谱线包络s300的形态一致。

实际应用中，对群速度延时取波长的导数，得到的结果为色散补偿值。图3a中每个传输谱线包络的切线的斜率大小即为色散补偿值。在每个周期内形成的传输谱线包络s300的形态一致。因此，在三种不同的工作波长对应的色散补偿值均为Ds3。可见，对于直通型的色散补偿器件，其包含的多个级联的微环谐振腔周长相等，因此对不同的工作波长只能构建出相同的色散补偿值，色散补偿效果不佳，光通信质量受到影响。

从图3b中可以看到，传输谱线k301、传输谱线k302和传输谱线k303均是周期性的，在波长维度上各自存在多个谐振峰。图3b中每个传输谱线仅示意出三个谐振峰为示例。对于传输谱线k301、k302和k303，其分别对应于图2a中从左至右的三个光传输组件。图2a中，从左至右的微环谐振腔的周长依次增大。如图3b所示，传输谱线k301、k302和k303的FSR依次减小。因此，在每个周期形成的传输谱线包络k300的形态不同。进而，针对不同工作波长可以构建出不同的色散补偿值Dk31、Dk32和Dk33。其中，Dk31、Dk32和Dk33均为负数，且|Dk31|＞|Dk32|＞|Dk33|。

综合比对图3a和图3b可知，图2a所示的色散补偿器件可以针对不同工作波长分别构建色散补偿值，以对不同工作波长的光波实现差异性的色散补偿。

在光传输组件中，与微环谐振腔耦合的总线波导可以是双总线波导。双总线波导的下载端作为光传输组件的输出端。图4为本实施例提供的一种下载型的多波长色散补偿器件的结构示意图。图4示意的多波长色散补偿器件包括三个级联的光传输组件。这三个光传输组件分别包含微环谐振腔401a、微环谐振腔402a和微环谐振腔403a，谐振腔的周长依次增大。本实施例对于该多波长色散补偿器件中各个微环谐振腔的周长的变化方式不进行限定，对于微环谐振腔的形状也不进行限定。

如图4所示，微环谐振腔401a与双总线波导401b耦合，微环谐振腔402a与双总线波导402b耦合，微环谐振腔403a与双总线波导403b耦合。每个光传输组件包括两处耦合处，在两处耦合处分别覆盖有第一电极E1。第二电极E2则设置在微环谐振腔上未与双总线波导耦合的位置，即非耦合处。第一电极E1及第二电极E2的作用原理和功能均已在前述实施例描述过，此处不再赘述。

图5为图4所示多波长色散补偿器件的一个光传输组件中的光波流向及端口示意图。双总线波导401b具有input端、through端、下载端(drop端)和上载端(add端)。如图5所示，光波从input端进入该光传输组件后，一部分在下部的耦合处进入微环谐振腔401a，以逆时针方向在微环谐振腔中传输，在微环谐振腔401a中传输0.5*W圈后(其中W为奇数)，通过上部的耦合处再次进双总线波导401b，最终光波从drop端输出。光传输组件相互级联时，前一个光传输组件的双总线波导的drop端与后一个光传输组件的双总线波导的input端连接。

下载型的等谐振腔周长色散补偿器件对应的群速度延时与波长的关系与图3a所示的示例相似。即，在每个周期内形成的传输谱线包络的形态一致。区别仅在于：图3a中传输谱线包络每个周期出现一次下凹，而下载型的等谐振腔周长色散补偿器件的传输谱线包络每个周期出现一次上凸。类似地，下载型的色散补偿器件因其包含的多个级联的微环谐振腔周长相等，只能对不同工作波长进行相同程度的色散补偿，色散补偿效果不佳，光通信质量受到影响。

图4所示多波长色散补偿器件对应的群速度延时与波长的关系示意图与图3b相似。光传输组件中的微环谐振腔周长不同，FSR不同。因此，在每个周期内形成的传输谱线包络的形态不同。区别仅在于：图3b中传输谱线包络每个周期出现一次下凹，而图4所示的多波长色散补偿器件的传输谱线包络每个周期出现一次上凸。类似地，针对不同工作波长，利用图4所示的多波长色散补偿器件可以构建出不同的色散补偿值，从而对不同工作波长的光波实现差异性的色散补偿。

在本实施例中，多波长色散补偿器件中的每个光传输组件包括微环谐振腔和总线波导。微环谐振腔和总线波导耦合的位置为耦合处，微环谐振腔上未与所述总线波导耦合的位置为所述非耦合处。区别于前述图2b和图5所示的光传输组件，在本实施例中对于一个光传输组件，微环谐振腔的一个区段和总线波导分别作为MZI的两臂。

微环谐振腔包括第一传输区段和第二传输区段。其中，第一传输区段与所述总线波导耦合，第一传输区段和总线波导分别作为MZI的两臂。总线波导上与第一传输区段耦合的位置为耦合处，非耦合处位于微环谐振腔的第二传输区段。

本实施例中有至少两个光传输组件所包含的微环谐振腔的周长不同，因此可以保证该器件中至少两个光传输组件的周期性传输谱线的FSR不同。

在本实施例中，总线波导可以为单总线波导，以单总线波导的through端作为光传输组件的输出端。如图6所示的直通型的多波长色散补偿器件。另外，总线波导也可以为双总线波导，以双总线波导的drop端作为光传输组件的输出端。如图7所示的下载型的多波长色散补偿器件。

图6示意的多波长色散补偿器件中包括三个光传输组件。这三个光传输组件包含的微环谐振腔的周长从左至右依次增大。在三个光传输组件中，微环谐振腔的第一传输区段分别是601a、602a和603a；第二传输区段分别是601b、602b和603b。第一传输区段601a、602a和603a分别与单总线波导L06耦合。可以理解为，第一传输区段601a、602a和603a分别与该单总线波导L06的三个首尾连接的区段耦合。

通过图6可以看到，第一传输区段和小段的总线波导作为MZI的两臂。第一电极E1设置于MZI的总线波导一臂。第一电极E1可以用于调节MZI的耦合系数，也就是调节该光传输组件的耦合系数。由于第二传输区段601b、602b和603b未参与耦合，因此第二传输区段601b、602b和603b上的任意一处均为非耦合处。第二电极E2设置于第二传输区段601b、602b和603b上的任意一处。

从图6可以看到，前一个光传输组件的单总线波导的through端与后一个光传输组件的单总线波导的input端对接，进而实现光波从前一个光传输组件至后一个光传输组件的传输。图6中箭头的指向为光波在一个光传输组件中的流动方向示意。

图7示意的多波长色散补偿器件包括三个光传输组件，这三个光传输组件包含的微环谐振腔的周长从下至上依次增大。在三个光传输组件中，双总线波导分别是701c、702c和703c。由于三个光传输组件的结构相似，因此仅以最下方的光传输组件为例进行介绍。在该最下方的光传输组件中，微环谐振腔包括虚线所示的第一传输区段701a，其与双总线波导701c耦合；微环谐振腔还包括实线所示的第二传输区段701b。从图7可以看到，在该光传输组件中形成了两个MZI，在两个MZI的总线波导一臂上均设有第一电极E1；在第二传输区段701b上设有第二电极E2。

每个光传输组件的双总线波导均具有input端、through端、drop端和add端。在图7所示的光传输组件中，如图中箭头的指向，光波从input端进入该光传输组件后，一部分经过下部的MZI进入微环谐振腔，以逆时针方向在微环谐振腔中传输，在微环谐振腔中传输0.5*W圈后(其中W为奇数)，经过上部的MZI，最终光波从drop端输出。光传输组件相互级联时，前一个光传输组件的双总线波导的drop端与后一个光传输组件的双总线波导的input端连接。

在本申请实施例中，图6和图7所示器件构建色散补偿值的效果，均可以参照图3b。由此可知，在本实施例提供的包含MZI辅助结构的多波长色散补偿器件，由于微环谐振腔的周长不同，因此不同光传输组件的周期性传输谱线的FSR不同。针对不同的工作波长可以构建对应的色散补偿值，从而对不同工作波长实现差异化的色散补偿。

在本申请实施例中，作为一种可能的实现方式，由微环谐振腔的第一传输区段和总线波导形成的MZI可以是等臂的MZI。即，MZI的两臂长度相等。

本实施例中，光传输组件采用带有MZI辅助结构的微环谐振腔，且第一电极设置于该MZI的臂上，降低了对光传输组件的耦合系数的调节难度，可以更加精细地调节耦合系数。

此外，图2a、图4、图6和图7提供的多波长色散补偿器件中，光传输组件包括总线波导和微环谐振腔，使得多波长色散补偿器件的整体体积较小。相应地，多波长色散补偿器件在使用过程中的插入损耗较小。

在本实施例中，作为一种可能的实现方式，多波长色散补偿器件中的每个光传输组件包括MZI。MZI的两臂耦合的位置为所述耦合处。所述两臂之中任一臂上未与另一臂耦合的位置为所述非耦合处。区别于前述图2a、图4、图6和图7提供的多波长色散补偿器件的光传输组件，本实施例为MZI级联。另外区别于图6和图7，在本实施例中对于每个MZI，仅有一个输入端和输出端工作，前一个MZI的输出端用于与后一个MZI的输入端连接；而图6和图7对于每个MZI，四个端口均工作。

本实施例中有至少两个MZI的臂长差不同，因此可以保证该器件中至少两个光传输组件的周期性传输谱线的FSR不同。在图6和图7中，FSR的不同主要依赖于微环谐振腔的周长不同，如果MZI是等臂的，则FSR的不同主要依赖于第二传输区段的长度不同。为便于理解，下面结合附图介绍本申请实施例提供的多波长色散补偿器件。

图8为本申请实施例提供的又一种多波长色散补偿器件的结构示意图。图8中仅以三个MZI为示例，实际应用中多波长色散补偿器件中MZI结构的光传输组件的数量为两个或两个以上，即，不局限于三个。从图8可以看到，每个MZI存在一定的臂长差，即两臂长度不相等。而比较不同的MZI可以发现，不同的MZI的臂长差不等。在图8中，从左至右的三个MZI的臂长差依次递增。

在一种可能的实现方式中，MZI的两臂可以利用定向耦合器(DC，DirectionalCoupler)实现耦合。第一电极E1设置在MZI的两臂耦合处，具体可以覆盖在DC上。第二电极E2位于MZI的任意一臂未与另一臂耦合的位置上。在图8所示的色散补偿器件中，第二电极E2位于虚线所示的一臂，但是实际应用中每个MZI的第二电极E2还可以设置于另一臂上。也就是说，作为其他的实现方式，第二电极E2可以设置在实线801a、实线802a或者实线803a所示的臂上。第一电极E1及第二电极E2的作用原理和功能均已在前述实施例描述过，此处不再赘述。

前述实施例提供的多波长色散补偿器件能够针对不同的工作波长构建适用的色散补偿值，因此可以对不同的工作波长实现差异性的色散补偿。以此，提升对包含多种工作波长的光波的色散补偿效果，提升光通信质量。基于前述实施例提供的多波长色散补偿器件，本申请还进一步提供了一种光发射设备和光接收设备。以下结合附图进行描述。

设备实施例

图9为本申请实施例提供的一种光发射设备90的结构示意图。光发射设备90包括第一光发射器件901、第二光发射器件902、合波器MUX和多波长色散补偿器件903。第一光发射器件901的输出端p1和第二光发射器件902的输出端p2分别与MUX的输入端光连接。MUX的输出端p3余多波长色散补偿器件903的输入端p4光连接。

在光发射设备90中，第一光发射器件901和第二光发射器件902分别用于提供不同工作波长的光波。例如，第一光发射器件901提供G比特无源光网络(GPON，Giga-bit-ratePassive Optical Network)的工作波长的光波；第二光发射器件902提供10G比特无源光网络(XGPON，Ten Giga-bit-rate Passive Optical Network)的工作波长的光波。

MUX对于接收的两束不同波长的光波进行合波处理，处理后提供给多波长色散补偿器件903。该色散补偿器件903可以为前述器件实施例提供的任意一种多波长色散补偿器件。利用该器件903即可以对MUX提供的包含多种工作波长的光波进行差异性的色散补偿。例如，分别以不同的色散补偿值对第一光发射器件901对应的工作波长的光波和第二光发射器件902对应的工作波长的光波进行色散补偿。多波长色散补偿器件903以输出端p5输出差异性色散补偿后的多种工作波长的光波。

实际应用中，作为一种可能的实现方式，从输出端p5输出的光波还可以通过光学元件后传递给外界。光学元件可以是单个透镜、透镜组、光束整形器等。

需要说明的是，本实施例提供的光发射设备90仅以两个光发射器件901和902为例进行描述。实际应用中，光发射器件90中包括至少两个提供不同工作波长的光发射器件。

图10为本申请实施例提供的一种光接收设备100的结构示意图。如图10所示，光接收设备100包括：多波长色散补偿器件1001和光接收器件1002。其中，多波长色散补偿器件1001的输入端p6用于接收待色散补偿的多种工作波长的光波。色散补偿器件1001可以为前述器件实施例提供的任意一种多波长色散补偿器件。利用该器件1001即可以对接收到的多种工作波长的光波进行差异性的色散补偿。

多波长色散补偿器件1001的输出端p7与光接收器件1002的输入端p8光连接。作为一种可能的实现方式，光接收器件1002为光电探测器，其可以探测的光谱范围包括多波长色散补偿器件101所接收的多种工作波长。光接收器件1002用于对色散补偿后的光波进行光电转换。

实际应用中，如果光接收设备100中，光接收器件1002可以探测的光谱范围较窄，未覆盖色散补偿器件101所接收的所有工作波长，则需要采用多个光接收器件。

如图11所示的光接收设备110，其中包括多波长色散补偿器件1101、分波器DMUX、第一光接收器件1102和第二光接收器件1103。色散补偿器件1101可以为前述器件实施例提供的任意一种多波长色散补偿器件，其输入端p9用于接收待色散补偿的多种工作波长的光波，输出端p10与DMUX的输入端p11光连接。DMUX用于对多波长色散补偿器件1101传输的光波进行分波处理。例如，将两种工作波长的光波分别通过端口p12和端口p13传输出去。

DMUX的输出端口p12和p13分别与第一光接收器件1102和第二光接收器件1103光连接。第一光接收器件1102用于采集一种工作波长的光波，并将其转换为电信号；第二光接收器件1103用于采集另一种工作波长的光波，并将其转换为电信号。

实际应用中，作为一种可能的实现方式，外界提供的包含有多种工作波长的光波可以通过光学元件后传递给多波长色散补偿器件1001和1101。光学元件可以是单个透镜、透镜组、光束整形器等。

在以上设备实施例中，结合图9至图11可知，除了设备中的多波长色散补偿器件，其余的组成部分可以是波分复用领域已有的集成化产品中的组成部分。也就是说，前述器件实施例提供的多波长色散补偿器件可以集成在已有的集成化无源光网络产品中，发挥对多种工作波长进行差异性的色散补偿的作用。

例如，在无源光网络中，光发射设备90可以是集成了多波长色散补偿器件的光线路终端(OLT，Optical Line Terminal)。光发射设备90预先对多种工作波长的光波进行色散补偿，如此，即便光波从光发射设备90出射后在光纤中发生了色散，预先的色散补偿也可以将实际发生的色散抵消掉。光接收设备100或110可以是集成了多波长色散补偿器件的光网络终端(ONT，Optical Network Terminal)。光接收设备100或110从外界接收的光波已经发生了色散，经过设备中多波长色散补偿器件的色散补偿处理，将每种工作波长的色散值抵销。

通常来说，集成化器件引出时每个端口会有一定的耦合损耗，比如1～2dB。本实施例中，将多波长色散补偿器件集成到已有的集成化无源光网络产品中，可以省去这些耦合端口，从而减少耦合损耗。另外，也不会明显增加板材面积和产品成本，实现对已有产品的功能扩展。

需要说明的是，实际应用中，器件实施例提供的多波长色散补偿器件不但可以应用在终端设备中，还可以应用于光传输通路中的任意位置。例如，插入或集成在光传输通路的两个可相互分离的光器件之间。

基于前述实施例提供的多波长色散补偿器件和相关产品，相应地，本申请还提供一种光信号处理方法。下面结合实施例和附图对方法的具体实现进行说明。图12为本申请实施例提供的一种光信号处理方法的流程图。该方法包括：

S121：接收待色散补偿的光信号。

在本实施例中，待色散补偿的光信号包括：第一光波和第二光波。其中，第一光波和第二光波的工作波长不同。实际应用中，不同工作波长的色散值不同，因此，需要采用不同的色散补偿值分别对第一光波和第二光波进行色散补偿。

S122：利用多波长色散补偿器件，构建第一光波对应的第一色散补偿值，并构建第二光波对应的第二色散补偿值。

本步骤应用前述器件实施例提供的任意一种多波长色散补偿器件。由于多波长色散补偿器件包括多个光传输组件，且光传输组件包括耦合处的第一电极和非耦合处的第二电极，因此每个光传输组件的耦合系数以及经过光传输组件的光的相位均是可调节的。在此基础上，由于至少两个光传输组件的周期性传输谱线的FSR不同，因此可以针对第一光波和第二光波分别构建色散补偿值，即第一色散补偿值和第二色散补偿值。并且在多波长色散补偿器件中，通过设置的第一电极和第二电极，使得色散补偿值的构建具有较高的可控性，提升了色散补偿精度和准确性。

S123：以第一色散补偿值对第一光波进行色散补偿，得到第一处理光波；以第二色散补偿值对第二光波进行色散补偿，得到第二处理光波。

通过差异性的色散补偿分别得到的第一处理光波和第二处理光波相比于第一光波和第二光波，能够提升光通信质量。

作为一种可能的实现方式，S122可以包括：

获取第一光波和第二光波分别对应的目标色散补偿信息，根据目标色散补偿信息调节多波长色散补偿器件中光传输组件的耦合系数和经过光传输组件的光的相位，以构建第一色散补偿值和第二色散补偿值。

具体而言，可以根据目标色散补偿信息和映射关系表提供所述第一控制信号和所述第二控制信号。所述映射关系表包括：色散补偿信息与在第一电极和第二电极上应施加的电压的映射关系。

另外，也可以获得实时色散补偿信息，根据所述实时色散补偿信息和目标色散补偿信息的差值，提供所述第一控制信号和所述第二控制信号。

上述第一控制信号用于提供给光传输组件的第一电极，以调节光传输组件的耦合系数；第二控制信号用于提供给光传输组件的第二电极，以调节经过光传输组件的光的相位。

以上，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。