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CN1311865A - 单片同轴元件 - Google Patents

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CN1311865A
CN1311865A CN99807812A CN99807812A CN1311865A CN 1311865 A CN1311865 A CN 1311865A CN 99807812 A CN99807812 A CN 99807812A CN 99807812 A CN99807812 A CN 99807812A CN 1311865 A CN1311865 A CN 1311865A
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CN
China
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optical fiber
coupling
refractive index
coupler
optical
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CN99807812A
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English (en)
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G·E·伯基
D·A·诺兰
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Original Assignee
Corning Inc
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Abstract

本发明提供环境稳定的干涉以及结构元件,该元件具有较低的过损耗和偏振相关损耗。该元件尾纤和系统光纤交接处的模态噪声降为最低或得到消除。本发明为一用于过滤光信号的光纤元件(10)。该光学装置(10)具有可调谐光谱响应。光学装置包括一具有第一纤芯区(30)和折射率为n2包层的第一光纤(25)。第一纤芯区(30)包括一折射率为n1的纤芯(32)和第一光纤耦合调节器(300),并与第一光纤(25)结为一体。第一光纤耦合调节器(300)将第一光路和第二光路之间的光信号进行耦合,并基本阻止光信号耦合进入第三光路。

Description

单片同轴元件
相关应用交叉对照
本发明是1998年6月29日提交的美国专利申请NO.60/091,092的拓展，本专利的内容在此根据并整体结合参考文献，并要求具有U.S.C.§120下的优先权。
本发明背景
1．本发明领域
本发明一般涉及单片滤光器，特别涉及单光纤同轴马赫曾德耳和晶格元件及其应用。
2．技术背景
当前，对窄带波分复用(WDM)耦合器和滤光器产生了新兴需要。重要的应用包括为稀土族和喇曼放大器提供的宽带增益平坦滤光器。例如，这些元件可以用于调整铒光纤放大器的增益谱而应用于1550nm窗口中。它们还可以广泛应用于长途干线，以及光纤用户体系内。这些元件相对环境一定要稳定且可靠。
已知马赫曾德耳滤光器具有窄带波长的能力。通过将两个衰减耦合器联接，中间加上不同光纤波长，这样形成具有1nm窄通带的这种滤光器。但是，该方法很难重复生产环境稳定的元件。联接光纤受到外界不安定环境的影响，例如温度变化，以及随机的弯曲力。
已经提出了一种环境稳定的马赫曾德耳元件，它对温度梯度并不敏感，且能够忍受无意中产生的弯曲作用力。该元件包括一个狭长的矩阵玻璃体，第一和第二两个不同的光纤延伸穿过该玻璃体。该玻璃体包括一个相移区域，光纤在该区域具有不同的传播常数，在相移区，光学信号按照不同的速度传播通过光纤。在相移区相对的两侧，该玻璃体进一步包括两个等距的，锥形耦合器区域，该区域内的玻璃体直径和光纤直径比相移区内的小。虽然光纤的传播常数在相移区不同，鉴于形成耦合的锥形区的内芯的尺寸较小，按照基本模式传播进入锥形耦合区域内的光纤的传播常数的差异并不重要。
建议将外包层马赫曾德耳耦合器应用于增益平坦滤光器。对掺铒光纤放大器过滤红带或蓝带增益来说，这种双耦合器元件的典型正弦关系是有用的。宽带增益滤光器需要非正弦的滤光器性能。这种采用三个耦合器-两个内芯外包层晶格结构的宽带功能已经做了证明。但是，已经发现双光纤外包层马赫曾德耳窄带滤光器趋向于对偏振敏感，因为在元件制造过程中，当外管塌缩在光纤上时，内芯在该元件相移区内发生变形。
一种同轴几何结构已经用于降低偏振敏感性。这种元件由两波导，一杆状波导(光纤中芯)和同轴管状或环状波导形成的光纤构成。中芯和环状波导的折射率相对介于纤芯和环状波导之间的包层涂层和围绕环状波导的外包层的折射率被抬高。鉴于以下原因，要实施这样的设计是困难的。为了将来自纤芯波导的光与环状波导中环状模式的光耦合，要求锥形区内这些模式的传播系数相类似。而良好滤光的性能又需要传播系数不一致。很难做出满足这些需要的同轴光纤耦合器。更重要的是，在由具有中芯波导和环状波导构成光纤的同轴元件中，环状模式可与环状波导紧密联接，该波导并不容易由输出光纤的尾纤的保护涂层而剥露。也许有必要利用折射率匹配液体的进一步浸浴，从而防止环状波导内传播的光达到该元件的输出端。如果环状模式达到了输出尾纤和系统光纤之间的交接处，就会产生模态噪声。此外，对由具有内芯和环状波导的同轴光纤构成的马赫曾德耳元件的波长来说，插入损耗性能是非常没有可复制性的。
本发明综述
本发明提供环境稳定干涉和晶格元件，该元件表现了较低的过损耗和较低的偏振相关损耗。本发明的干涉和晶格元件价廉且制造简便。元件输出尾纤和系统光纤之间交接处的模态噪声可以降到最低，或消除。
本发明的一个方面是，用于过滤光信号的光学装置。该光学装置有一个可调谐的光谱响应。该光学装置包括：一个第一光纤，具有第一纤芯和折射率为n2的第一包层，第一纤芯包括一折射率为n1的第一中央区；以及与第一光纤结合的第一光纤耦合调节器，第一光纤耦合调节器与第一光路和第二光路之间的光信号耦合，并基本上阻止耦合接入第三光路的光信号。
另一方面，本发明还包括一个同轴元件，工作于工作波长λ0，该元件包括：单光纤，其纤芯的最大折射率n1，该纤芯被最大折射率为n2的包层包覆，在纤芯和包层之间配置了一个最大折射率为n5的折射率台阶，其中n1＞n5＞n2，至少光纤内一个锥形区域，即光纤从其上具有保护涂层并形成光纤尾纤的锥形区的一端延伸的一部分，该锥形区的锥角大至足以导致LP01和LP02模式之间的耦合，但还未增大到与LP03模式耦合，其中光纤的截断波长λc0大于200nm，小于工作波长λ0。
另一方面，本发明含有一个同轴元件，其中包括：一单光纤，其纤芯的最大折射率为n1，且被最大折射率为n2的包层包覆，在纤芯和包层之间配置了一个最大折射率为n5的折射率台阶，其中n1＞n5＞n2；至少沿光纤有轴向分布的第一和第二锥形区；两个锥形区之间延伸形成相移区；从正对相移区的第一锥形区的一端延伸形成第一光纤尾纤，该锥形区的锥角大至足以导致LP01和LP02模式之间的耦合，但还未增大到与LP03模式耦合。
另一方面，本发明包括一种方法，采用具有预定光谱响应的光学装置过滤光信号，该光学装置包括第一光纤，具有第一纤芯区和折射率为n2的第一包层，该第一纤芯区包括折射率为n1的第一纤芯，该方法包括：提供一与第一光纤结合的第一光纤耦合调节器；将光信号引入第一光纤；将LP01模式的光信号耦合接入LP02模式，其中第一光纤耦合调节器将LP01模式和LP02模式之间的光信号进行耦合，并基本上阻止光信号耦合进入LP03模式。
本发明其他特征和优点将在接下来详细的说明中给出，对熟悉本领域的技术人员来说，如所述实施本发明是容易部分理解，其中包括以下详细说明，权利要求，以及附图。
应该理解的是，前面的综述和以下的详细说明都仅仅是本发明的范例，为了理解本发明权项所述的特征和本质，我们准备给出一个综述或结构。附图用于提供对本发明的进一步理解，并结合形成详细说明的一部分。附图示范了本发明的各种实施例，并与说明书一并用于解释本发明的原理和操作。
附图简要说明
图1为本发明第一个实施例的示意图。
图2表示图1所示元件的折射率分布图。
图3为本发明第二，三，四个实施例中采用的两个耦合器马赫曾德耳的结构。
图4为本发明第二个实施例的截面示意图。
图5为本发明第二个实施例的折射率分布图。
图6为根据本发明第二个实施例的马赫曾德耳的插入损耗与波长的关系曲线图。
图7为本发明第三个和第四个实施例的截面示意图。
图8为根据本发明第三个实施例的折射率分布图。
图9为根据本发明第四个实施例的折射率分布图。
图10表示为光孤立子传输系统中所用的根据第二，第三，第四实施例构成滤光器的马赫曾德耳的强度与波长的关系曲线图。
图11为图10中的马赫曾德耳元件中使用的光孤立子传输系统。
图12为一组级联的马赫曾德耳元件。
图13A-13D描绘了马赫曾德耳链的信道过滤功能。
图14根据本发明第五个实施例给出同轴晶格元件。
图15A-15D为图14中同轴晶格元件的光谱响应的关系曲线图。
图16为采用了图14中同轴元件的喇曼放大器。
图17为采用了图14中同轴元件的掺铒光纤放大器。
图18为二氧化硅玻璃内密度与铒增益光谱的波长之间的关系曲线图。
图19为级联两个三锥晶格元件形成的增益平坦滤光器。
图20为图20中给出的增益平坦滤光器的光谱响应。
图21为用三锥晶格将马赫曾德耳元件级联构成的增益平坦滤光器。
图22为将毛细管塌缩在光纤上，然后拉伸该毛细管形成耦合区的装置的结构示意图。
图23为特殊元件光纤的氯密度与光纤半径之间的关系曲线图。
较佳实施例的详细说明
针对本发明较佳实施例，详细进行参考说明，这些范例都在附图中进行了图示。所有附图中已尽可能使用的同样参考号码表示同一或类似部分。本发明同轴光学装置的一个范例如图1所示，并用参考号码10表示在所有附图中。
下面的符号用以表示本发明的特征。Δ表示两个光传播材料之间的相对折射率之差。因此，Δ1-2等于(n1 2-n2 2)/2n1 2,Δ5-2等于(n5 2-n2 2)/2n2 2，且Δ2-3等于(n2 2-n3 2)/2n2 2，其中n1,n2,n3和n5分别表示光纤纤芯中央区，光纤包层，元件外包层和纤芯区内光纤台阶的折射系数。纤芯区还可以包括凹槽。
根据本发明，单片同轴元件10的本发明包括一耦合调节器300。耦合调节器300含有一光耦合器302和一耦合抑制器304。耦合器302与两光路，LP01模式和LP02模式之间的光信号进行耦合。耦合抑制器304允许光信号在LP01模式和LP02模式之间进行耦合，但阻止光信号耦合进入类似LP03模式的更高阶模式。耦合调节器300可调谐，以提供预定的所需光谱响应。此外，光学装置10可以级联或结合，以提供复杂形状的光谱响应。
耦合调节器300根据其应用，包括一个，两个或三个耦合器和耦合抑制器。为各种应用配置的耦合调节器300包括：信道滤波，一滤光器用于光孤立子传输系统以消除颤动，带通滤光器，陷波滤光器，喇曼放大器滤光器，稀土放大器滤光器，以及具有光谱响应的增益平坦滤光器，该光谱响应合乎任何需要或预定形状。光学装置10还有另一些特征和优点。制造成本低，且结构简单。它是一种对环境稳定的元件，表现出较低的过损耗，较低的偏振相关损耗，同时使元件尾纤和系统光纤交接处的模态噪声消除或最小化。
如图1所示，光学装置10包括光纤25，耦合调节器300。光纤25含有纤芯区30和包层34。耦合调节器300与光纤25结为一体，并包括耦合器302和耦合抑制器304。图1所示的简单单锥元件10是一个非干涉滤光器的范例。如图1所示的有关光学装置10的原理也可以应用于下面将要讨论的双锥马赫曾德耳滤光器和三锥晶格滤光器。
耦合器302可以是已知的任何一种，示例给出锥形区18，中央区32的直径，以及折射率凹槽37结合形成纤芯区30。如果锥形18为非绝热，光信号将在LP01和更高模式之间传播，并不需要凹槽37。此时，锥角必须大于LP01和LP02模式之间导致非绝热耦合的最小锥角。
锥角通常用锥度比来表示。锥度比为光学25半径(dr)变化与长度(dz)变化之比。希望dr/dz＞r/Z02,Z02=2π(β01-β02)。但是锥角不能太陡，否则容易引起与LP03模式发生耦合。由此，锥角不能太大，以致dr/dz大于r/Z03，其中Z03=2π(β01-β03)。而且，制造过程中较小的锥角更容易控制。上述关系中，β01,β02,β03都是锥形区内LP01,LP02,LP03模式的传播常数。
如上所述，用折射凹槽37可以实施耦合器302。如果锥形区18为绝热的，它就不能支持LP01和LP02模式之间的耦合，凹槽37与纤芯区30结为一体。凹槽37将LP01模态光路和LP02模态光路之间的光进行耦合，但并不添上更高模式。
本领域的一般技术人员还认识到，通过提高纤芯直径，可以实现LP01和LP02模式之间的耦合。
耦合抑制器304可以是已知类型的任何一种，但示例给出，锥形区18和纤芯30结为一体的折射率台阶33。如上所述，如果锥形区18是绝热的，它将阻止LP01和LP02模式之间的耦合，并必须用到凹槽37。耦合抑制器304还可以用台阶区33来实现。当使用陡变的非绝热锥形区时，光容易耦合进入LP02和更高模式。台阶区33与纤芯30结为一体，以阻止耦合进入LP03或更高模式。
如图2所示，表示根据本发明，光学装置10的折射率分布图。图2给出与光纤25半径相关的纤芯30，中央纤芯区32，台阶33，包层34和凹槽37之间的关系。中央纤芯区32的特点在于折射率为n1。包层34的特点在于折射率为n2。台阶33和凹槽37的折射率分别为n5和n6。如图2所示，n1＞n5＞n2＞n6。注意光学装置10通常包括外包层区17，折射率为n3。当胚体17的折射率n3低于光纤包层折射率n2时，LP01和LP02模式之间容易发生模式耦合，如图2所示。因为光纤包层通常由二氧化硅构成，由二氧化硅掺B203或氟形成的细管折射率低于包层的折射率。
光纤涂层材料38的折射率n4大于光纤包层的折射率n2。而且，为了去除从元件10传播到尾纤光纤中的LP02模式，光纤涂层折射率n4必须等于或大于台阶33的折射率n5。这样在尾纤和系统光纤的交接处，模态噪声得到了消除。
使用氯作为增加台阶折射率的掺质的方法非常通用，因为可以形成相对光纤包层较小折射率Δ5-2的精密的台阶结构。但是，除氯外的掺质可以用于形成具有折射率分布内台阶区33(图3)的光纤。用于形成纤芯区32的掺质也可以用于形成台阶33。通常用于形成光纤纤芯的锗，也可以用于台阶33掺质。而且，还有更多提高折射率的掺质，可以用于形成纤芯32和/或台阶33。台阶区33还可以由类似二氧化硅的玻璃构成，光纤包层区34由二氧化硅掺增加折射率的掺质，例如氟或硼形成。
在此处所述的特殊耦合器内，元件光纤25通过矩阵玻璃体17包覆在耦合区内。包覆介质可以是折射率为n3任何一种材料，该折射率低于例如塑料，空气等的光纤包层。如果周围介质为空气，锥形区内LP01和LP02模式之间的光纤传播常数较大。因此，这种元件的锥度将会更陡，从而使得锥角更难控制。如果锥形区的顶锥部分内是空气，光可以从LP01耦合到LP02。这样，当周围介质是空气时，需小心地形成锥度。如果采用的细管折射率n4较高，这样就消除了这些不良影响。
如图3所示，给出了一个单片同轴外包层马赫曾德耳元件10。根据本发明第二，第三和第四个实施例，下面将讨论另一些马赫曾德耳实施例。涂覆第一光纤和第二光纤的尾纤11和12，从元件10延伸出来，并分别通过交接15和16与系统光纤13和14相连。元件10包括一个矩阵玻璃体17，内有锥形耦合区18和19。相延区20位于18区和19区之间。
一个影响本发明滤光器性能的因素是耦合器与波长的关系，该关系取决于锥形区内的锥度比和LP01和LP02模式的传播常数。锥角须大于导致LP01和LP02模式之间绝热耦合的某个最小锥度。该锥角不能过陡，否则会导致与LP03模式耦合。而且，制造过程中，较小的陡度角的情况较容易控制。希望dr/dz＞r/Z02,Z02=2π(β01-β02)。但是锥角不能太大，以致dr/dz大于r/Z03，其中Z03=2π(β01-β03)。上述关系中，r为关系半径，z为沿光纤纵轴的距离，β01,β02,β03都是锥形区内LP01,LP02,LP03模式的传播常数。
1991年，C.Vassallo,Elsevier在光学波导概念里提出了LP01到LP02模式的耦合方程。
这种发生在锥形区的耦合取决于光纤截断波长的情况。如果截断波长靠近工作波长，不发生耦合。对一个工作于1500nm区内的元件，截断波长低于工作波长200nm的光纤，在锥形区内产生了耦合。如果光纤截断波长约950nm，将发生显著的耦合。这是一种重要的设计上的折衷。
当截断波长低于工作波长超过500nm时，就会得到良好的耦合效果。因为β1和β2相对较接近，从而产生这个效果。但是，β1和β2的邻近导致引起模间干涉需要较长时间的模式弥散影响。这使元件的长度较长。当然，正是由于元件发生的模间干涉导致了元件的滤波效果。为了制造较小元件，β1和β2需较为分开。这将形成较高的截断波长。在较小元件中，要求折射率凹槽37形成模间耦合。针对本发明的第三和第四实施例，以下将对此讨论。
另一个影响本发明滤光器功能的因素是区域20的长度“L”(例如，当三锥元件内不止一个)和波长与相移区的关系，该相关关系依次取决于非锥形相延区20内LP01和LP02模式的传播常数。
当耦合器18和19的耦合性能基本上一致时，单个的正弦波长滤光器或WDM耦合器表现了良好的性能。将细管的适当区域置于与形成锥形耦合器19一致的延伸条件下，这样第二耦合器19在近细管端并与锥体18相反一侧形成。当然，对于较复杂形状的光谱响应，耦合器18和19将并不一致。
如上所述，图3所示马赫曾德耳元件和图4所示晶格元件的原型都可以“调谐”，以得到所需的转移函数。首先，适当挑选材料，得到所需的折射率分布。第二，制造过程中，可以测出光学装置10的光学和光谱性能。调整元件10的锥度比，延伸或拉长距离，以得到所需的光谱性能。通过这个调谐过程，可以得到已知滤光器的最佳材料选择，锥度比，拉伸距离和相移间隔L。
光纤纤芯必须有一个模场直径，要求它接近与元件尾纤熔凝或联接的系统光纤的纤芯。B203也可以加到光纤纤芯上，以形成热工性能提高的元件。下面将要讨论，诸如折射率和半径等的纤芯参数必须使得元件的工作波长λ0充分大于单模截断波长λC0。
如图4所示，将说明本发明的第二个实施例。元件10包括有玻璃体17包覆的简单玻璃光纤25。锥度比近似等于3∶1。掺有重量百分率为8％的B2O3二氧化硅管，用于按照以下描述的方法构成马赫曾德耳元件。该管的长度(X)为4.5cm.两个锥形区的总长为0.75cm，锥形区间距L为1.0cm。光纤纤芯含有掺有重量百分率为15％的GeO2和3％的B2O3，纤芯-包层Δ1-2为1.0％。半径rc,rcr和rclad分别约为3μm,12μm,62.5μm。截断波长近似961nm。元件的偏振相关损耗小于0.1dB。
图5为光纤25，且至少为17内部的折射率分布图。在图5的折射率分布图中，并未打算将指数和半径按比例和/或按照准确的相对幅值表示。元件光纤25包括一最大折射率为n1的纤芯区30，以及一较低折射率n2的包层区34。本发明实施例的突出特点是位于中央区32和包层34之间的折射率台阶33。台阶区33的折射率为介于n1和n2之间的n5。为使图示更清楚，包含中央区32和台阶区33的纤芯区，表示为光纤的等折射率区。
另一方面，中央区32和台阶区33的折射率分布可以是变化的，例如梯度剖面，一多阶形成的分布，及其它类似的情况，只要提供如上所述的仅与LP02模式耦合的台阶支撑。台阶的折射率分布较好地必须保持基本恒定或沿半径略为降低。纤芯半径，台阶和光纤表面的半径分别为rc和rcr。
如图5所示的分布中，传播进入光纤的LP01和LP02模式的传播常数与0相延区20内的传播常数非常不同，但在锥形区18和19内两个值较接近，从而取得较好的模式耦合。具有这种分布的光纤给出了相移区内模式之间合适的相位差而又在锥形区内没有折衷模式耦合。第二个实施例中的Δ1-2值近似等于1.0％。Δ5-2的值必须较小，但是还足以使光纤LP01和LP02之间的光发生耦合，与此同时，阻止与LP03模式耦合。LP02模式为导引模，其传播进入包层被类似矩阵玻璃体的媒质包覆的马赫曾德耳元件。因为较大值需要较大锥度比，Δ5-2必须小于0.05％。Δ5-2必须大于0.01％，从而在锥形区内与LP02耦合，同时阻止与LP03模式耦合。rcr的值必须在10μm和25μm之间，最好小于15μm。
图6是根据本发明第二个实施例，光学装置10的插入损耗与波长的曲线图。光学装置10的光谱响应是单级马赫曾德耳信道滤光器的光谱响应。光学装置10表现出良好的衰减性状，并在光谱的1550nm区域内具有较高的插入损耗。
如图7所示，光学装置10的第三和第四个实施例的长度近似为第二实施例的一半。如上所讨论，元件尺寸和平稳耦合之间存在一个折衷选择。在第三和第四实施例中，折射率凹槽37与光纤结为一体，作为光耦合器302的一部分。凹槽37形成了LP01和LP02之间的模间耦合。
图8为根据本发明第三个实施例的马赫曾德耳滤光器的折射率分布图。第三个实施例中的Δ1-2值近似等于2.0％。纤芯直径增大到近似7微米，以促成模间耦合。注意凹槽37非常陡，且有一个Δ1-6值在0.1％和0.4％的大致范围内。凹槽37用于抵消较小的锥度比和较大的Δβ。因Δβ较大，截断波长更高。近似等于1200nm。耦合抑制器304含有一较小的锥度区和台阶33。锥度比小于2∶1。通常，锥度比为绝热的且抑制模间耦合。但是，光耦合器302包括一非常明显的凹槽37，该凹槽的作用超过了较小锥度比的作用。台阶33有助于防止LP01和LP02或更高模式之间的耦合。
图9为根据本发明第四个实施例的折射率分布图。第三个实施例中Δ1-2值近似等于0.8％。纤芯直径扩大到约10微米，以促成模间耦合。该实施例中，凹槽37更狭窄，其Δ1-6值大至范围在0.03％～0.07％。凹槽37用来抵消较小的锥度比和较大的Δβ，但在这种情况下其作用非常微弱。而且，截断波长比第二实施例中的高很多。近似为1280nm。锥度比小于2∶1。在第三个实施例中，耦合抑制器包括一通常为绝热的锥度比。光纤耦合器302包括一较小的凹槽37来克服这些影响。耦合抑制器304并不含台阶33。不需要防止LP01和LP03或更高模式之间的耦合。
图10是根据第二，第三和第四个实施例，由光孤立子传输系统内滤光器构成的马赫曾德耳的强度和波长的曲线图。如上所述，可以对光学装置10进行调谐，以产生任何数目的预定光谱响应。图10中，对马赫曾德耳元件进行调谐，这样最大传输约100％的入射光，最小传输约70％的入射光信号。在光孤立子传输系统中，定时抖动是光孤立子传输系统性能中一个关键因素。解决这个问题的一个方法就是采用滑频滤光器。
图11是采用具有图10所示的光谱响应的马赫曾德耳元件10的长距离传输系统100的框图。发射机200与一放大器202相连。放大器202的输出端与马赫曾德耳滤光器10相连。放大器202和滤光器10在线路中有助于补偿损耗。理论上，光孤立子脉冲在不发生变形的情况下，可以放大许多次。鉴于放大的自发辐射(ASE)，放大器202加入了噪声。滤光器10是一阻止不需要的ASE的光学带通滤光器。每个滤光器10是一个具有不同中心频率的环节。通过提高相继滤光器的中心频率，可以形成一串的滑频滤光器。因孤立子频率与滤光器一并滑动，定时抖动得到降低，而ASE得到了过滤。
如图12所示，在本发明第五个实施例中给出了一两阶信道滤光器200。马赫曾德耳10的输出尾纤53与马赫曾德耳11的输入尾纤54相连。本领域一般技术人员知道两个或更多个马赫曾德耳元件可以结合形成M级信道滤光器。
光学装置200的输出传输函数如图13。图13A给出系统波长信道。图13B中，给出一级马赫曾德耳元件的光谱响应。该响应类似于图6所示的，在此重复说明以更清晰理解图示。图12所示的两级元件的光谱响应如图13C。其周期为单级元件的两倍。附加到链路上的每个相继的马赫曾德耳的周期增大一倍。图13D给出M级元件的光谱响应。本领域的一般技术人员知道M级元件的性能与带通滤光器的性能类似。图13D中，带通滤光器用于与信道0相隔离，如图13A所示。
如图14所示，根据本发明第六个实施例，单片同轴外包层晶格滤光器10有三锥。元件10包括一矩阵17玻璃体17，其中三个锥形耦合区170,180和190。相延区20和21位于耦合器170,180和190之间。相延区20的长度L11，相延区21长度为L12。晶格元件10可以调谐，以实现比上述马赫曾德耳元件的正弦响应更复杂的光谱响应的多重滤光器功能。但是，上述关于马赫曾德耳同轴元件调谐的原理也可以用于这里的三锥晶格滤光器。锥度比，相延长度L11和L12，折射率凹槽，台阶，纤芯直径，Δ值，和上面讨论的其他特性常用于得到所需要的光谱响应。
图15A-15D为图14所示同轴晶格元件10中形成的光谱响应的曲线图。图15A给出形状基本上为高斯型曲线的光谱响应。该增益平坦滤光器10将光谱窗口内从1528nm～1540nm的信号进行衰减。该滤光器的特征是最大插损在近似1532nm处，掺铒光纤放大器的增益光谱在此处响应为一尖峰。1532nm处的最大插损约为7.0dB。图15C给出的光谱响应非常类似于图15A。该滤光器的窗口较小，在1528nm和1538nm之间。其最大插损在1533nm为3.5dB。晶格滤光器10可以调谐为对光谱的任意部分进行过滤。图15B给出的光谱响应覆盖了光谱窗口约1548nm～1560nm之间的红波长。该响应的特征是最大为1550nm处，接着是随波长增加单调下降的非线性曲线。图15D给出光谱窗口在1565nm和1600nm之间的L带滤光器响应。该滤光器的响应非常类似于图15B，特征是最大为1572nm，接着的非线性曲线随波长增加而单调降低。如上所述，本发明并不限于图15A～15D所示的响应。晶格元件10具有多用途，并可以用在许多情况下。
如图16所示，给出采用图14中同轴晶格元件的喇曼放大器。光泵154将抽运信号提供给耦合器150。光信号从通信光纤13导入耦合器150。当两信号在光纤140内传播时，能量从抽运信号传递到光信号。由于散粒噪声，自发喇曼散射将在一个宽频段内出现，并限制放大器的效果。因为其在较宽的波长带内可进行调谐，由此晶格滤光器10提高了喇曼放大器的性能。
如图17所示，给出了一个图14中采用同轴元件的掺铒滤过器放大器。光泵154将抽运信号提供给波长选择耦合器150。光信号从通信光纤13导入耦合器150。掺铒光纤140与耦合器150的输出端相连，且信号通过抽运信号引起的铒离子受激发射进行放大。隔离器152与铒光纤140相连，并从光信号中解耦出980nm的抽运信号。
图18为二氧化硅玻璃基底内铒增益光谱的密度与波长的曲线图。掺铒滤过器在放大器应用中非常重要，下面将要讨论。注意增益光谱的峰值近1530nm区。为了均衡，在EDFA输出处就需要带通滤波器。这样，晶格滤光器10与隔离器152相连，并起到增益平坦滤光器的作用。图15A和15C中光谱响应也适于这种应用。这些响应的衰减通带设计为使铒增益光谱尖峰压平的形式。
如图19所示，通过将三锥晶格元件71与三锥晶格元件72进行级联，制作出增益平坦滤光器700。在上面讨论的掺铒放大器应用中，滤光器700尤其有用。图20是采用图19所示的增益平坦滤光器得到的一光谱响应。两个三锥的设计形成了这个复杂的形状。在1530nm～1540nm窗口中形成了铒光谱的镜象，并导致了该光谱窗口内非常平整的增益。
如图21所示，给出了将马赫曾德耳元件71和三锥晶格元件72级联后形成的增益平坦滤光器。该滤光器也设计为可调谐，以产生复杂光谱响应。
图22为将毛细管塌缩在光纤上，并拉伸该毛细管形成耦合区的一个装置图示。本发明的光学装置10可以采用一由复合物构成的细管，该复合物随半径变化，这在美国专利5,251,277中已介绍。如果采用这样的细管，其内部含有二氧化硅和降低折射率的掺质。
元件光纤可以通过类似于美国专利5,295,211中介绍的方法进行制作，在此引用作为参考。在柱状芯棒上形成含有纤芯区，包层玻璃薄层的多孔预制纤芯。去掉该芯棒，所得的预制品渐渐插入熔凝的窑炉内隔焰耐火罩，其最高温度在1200℃和1700℃之间，对高二氧化硅含量的玻璃来说，最好是约1490℃。通常在预成型固化步骤过程中供给氯，以促成干燥，通过将氦氯的干燥气体通入预成型开口来供给氯。为形成足够干燥的内芯，需要干燥气体内的氯最小体积百分率约为1％。插入开口端以使气体流过预成型细孔。冲刷气体氦同时通入窑炉的隔焰耐火罩。第一次干燥/固化步骤后，剩下约0.06～0.07％的氯在固化的预成型产品内。对最终的管状玻璃物进行加热，然后在标准牵引炉内进行拉伸，同时对开口抽真空，以形成开口封闭的“芯棒”。
一段适当长度的芯棒支承在床架上，并在该处沉积二氧化硅粒子。通过通入氦和9％体积氯的混合气体，使涂覆棒在窑炉的隔热耐火罩内得到干燥并固化。
最终的烧结中间棒支撑在床架内，其上沉积了二氧化硅粒子。这种多孔的预制品插入固化炉中，在该炉内经过第三个干燥/固化步骤，同时向上通入氦和0.6％体积氯的混合气体经窑炉的隔热耐火罩。该预制品的外部构成了光纤25的包层34(图3)。
拉伸最终的光纤预制品形成光纤。加到芯棒上构成中间预制品的包层玻璃粒子数决定了台阶的半径。第二和第三干燥/固化步骤中预制品的多孔部分的氯量决定了Δ5-2的值。图23是特定元件光纤的氯浓度与光纤半径的曲线图。
根据上述方法，元件光纤25形成时，因此包层由含最小数量达到干燥效果的氯的二氧化硅组成，包层还有含量大于0.12％重量氯的二氧化硅构成的台阶，通过采用掺入高于4％重量的B2O3二氧化硅矩阵玻璃体，得到最低的过损耗。为了表征这一特性，形成了三种类型的元件。这些元件非常类似，除了17内硼的含量外。在细管含有掺2％重量B2O3和4％重量B2O3时，元件过损耗分别约为1.0dB和约0.8dB。如果元件有掺8％重量B2O3的二氧化硅形成的细管制作，基本上就没有过损耗了。
注意上面，氟也可以用于降低折射率的掺质。不论是否用到B2O3或氟，Δ2-3必须大于0.1％，以形成较低过损耗的元件。
这里将根据美国专利5,011,251和5,295,205介绍的方法作为参考来制作该元件。参考图2和图4，从一段涂层光纤的中央区去掉一段涂层，其长度稍短于矩阵玻璃管39的长度。剥露区的相对侧处的部分涂层光纤形成了尾纤11和12。裸露的玻璃光纤25插入细管39的细孔中，这样光纤涂层26和27延伸进入细孔端配置的漏斗内，从而促成光纤插入。光纤和细管的组合被称为耦合器预制品40。
参考图22，预制品40插入环状燃烧室，并被安装在电动机可控台44和45上的牵引卡盘42和43夹紧。燃烧室图示为一个框41，由此伸出的箭头表示火焰。光纤像线一样穿过真空附加装置(未画出)，光纤在预制品40的端口进行密封。美国专利5,011,251介绍了典型的真空附加装置。
最初是将图4中a点和b点之间的细管部分塌缩在光纤上。这个过程可以用真空附加装置排空细孔，然后加热细管最近的一端，从而在加热区引起塌缩来实现。卡盘42和43相对燃烧室移动预制品，逐渐将塌缩区延伸到细管的对侧，直到形成所需的塌缩细管长度。
加热细管区，并在相反方向内移动计算机可控台45和46，以拉伸加热区，这样形成的锥形区18靠近预制品的一端。按照美国专利5,011,251的方法，可以实现拉伸细管的操作。已知最终锥形区的耦合特性取决于诸如细管39和光纤25的光学和机械特征的参数，以及锥形区长度和形状的锥形参数。
然后，将细管移开燃烧室，类似地形成第二个锥形区。在细管的端部加上胶合剂28和29，提高尾纤的拉伸强度。对熟悉本技术领域的人来说，在不背离本发明精神和范围的情况下，还可以做成各种改进和变化。由此，本发明也覆盖了在附属权项及其等效范围内所做出的改进和变化。

Claims (68)

1．一种光学装置，用于过滤光信号，所述光学装置具有可调谐的光谱响应，其特征在于，所述光学装置包括：
第一光纤，具有第一纤芯和折射率为n2的第一包层，所述第一纤芯含折射率为n1的第一中央区；以及
第一光纤耦合调节器，与所述第一光纤结为一体，所述第一光纤耦合调节器将第一光路和第二光路之间的光信号进行耦合，并基本阻止光信号耦合进入第三光路。
2．根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，第一光纤耦合调节器包括：
第一光耦合器，与第一光纤结为一体，用于将第一光路和第二光路之间的光信号进行耦合，并发出第一输出信号，其中第一光路为光信号的LP01模式，第二光路为光信号的LP02模式；以及
第一耦合抑制器，与至少一个所述第一光学耦合器或第一光纤结为一体，所述第一耦合抑制器基本阻止光信号耦合进入第三路径，其中第三路径为高于所述LP02模式的任何一种光信号。
3．根据权利要求2所述的光学装置，其中第一光含有第一光纤内的锥形区，其中所述锥形区的特征是，锥度比定义为第一光纤半径的变化与所述锥形区长度的变化之比。
4．根据权利要求3所述的光学装置，其特征在于，第一耦合抑制器含有第一纤芯区内的折射率台阶，位于第一中央区和第一包层之间，所述折射率台阶区具有折射率为n5,n1＞n5＞n2。
5．根据权利要求3所述的光学装置，其中锥形区的特征是，锥度比近似等于3∶1。
6．根据权利要求3所述的光学装置，其特征在于，第一光耦合器含有凹槽区，排列在第一中央区和第一包层之间第一纤芯内，所述凹槽区的折射率n6,n1＞n2＞n6。
7．根据权利要求6所述的光学装置，其特征在于，第一耦合抑制器含折射率台阶区，排列在凹槽区和第一包层之间的第一纤芯区内，所述折射率台阶区的折射率为n5,n5＞n2＞n6。
8．根据权利要求7所述的光学装置，其特征在于，凹槽区的半径尺寸约为3微米到10微米，Δ1-6在约0.1％到0.4％之间。
9．根据权利要求6所述的光学装置，其特征在于，第一耦合抑制器含锥形区，且该锥形区的特征是其锥度比小于2∶1，这样的模间耦合得到抑制。
10．根据权利要求9所述的光学装置，其特征在于，凹槽区的半径约为5微米到10微米，Δ1-6在约0.03％到0.07％范围之间，这样实现LP01模式和LP02模式之间的模间耦合。
11．根据权利要求2所述的光学装置，其特征在于，第一光耦合调节器进一步包括：
第二光耦合器，与第一光纤结为一体，并与第一光耦合器间隔一相位延迟距离L11，所述第二光耦合器将第一输出信号的LP01模式和第一输出信号的LP02模式之间的第一输出信号进行耦合，从而形成第二输出信号，其中第一耦合器和第二耦合器构成了马赫曾德耳元件；以及
第二耦合抑制器，与至少一个所述第二光耦合器或第一光纤结为一体，所述第二耦合抑制器基本阻止第一输出信号耦合进入任何一种高于所述LP02模式的输出信号模式。
12．根据权利要求11所述的光学装置，其中第一光耦合器包括第一锥形区，其特征在于，第一锥度比和第二光耦合器含有由第二锥度比表征的第二锥形区，其中，所述第一锥度比和所述第二锥度比定义为第一光纤半径的变化与第一光纤长度之比。
13．根据权利要求12所述的光学装置，其特征在于，其中光谱响应可调。谐为第一锥度比，第二锥度比，相位延迟距离L11的函数。
14．根据权利要求13所述的光学装置，其特征在于，光谱响应包括信道波长λc，波长信道通带，波长信道阻带，以及作为波长函数的增益。
15．根据权利要求14所述的光学装置，其特征在于，光谱响应为近似正弦形状的周期函数，其第一周期包括一最大值和最小值，其中所述最大值对应波长信道通带，所述最小值对应波长信道阻带。
16．根据权利要求15所述的光学装置，其特征在于，最大传输约为光信号的100％，最小传输约为光信号的70％。
17．一种光纤传输系统，其特征在于，包括：
至少一个孤立子发射器，用于在信道波长内调制数据，传输孤立子脉冲，以载送所述数据；
一光纤，与所述孤立子发射器相连，用于传播所述孤立子脉冲；
至少一个放大器，与所述光纤相连，用于放大所述孤立子脉冲；
权利要求16所述的光学装置，与所述至少一放大器相连，并调谐到一中央频率；以及
至少一孤立子接收机，与所述光纤相连，用于解调所述孤立子脉冲，并恢复所述数据。
18．根据权利要求17所述的光纤传输系统，其特征在于，传输系统内，至少一放大器含有多个相互间隔的放大器，其中权利要求16中与所述多个放大器相连的各个光学装置的中心频率不相同，形成了一串滑频滤光器，以基本降低传输系统的定时抖动。
19．根据权利要求15所述的光学装置，其特征在于，进一步包括：
第二光纤，与第一光纤相连，所述第二光纤具有第二纤芯和折射率为n4的第二包层，所述第二纤芯包括折射率为n3的第二中央区；以及
第二光纤耦合调节器，与所述第二光纤结为一体，所述第二光纤耦合调节器将第一光路和第二光路之间的光信号进行耦合，并基本阻止光信号耦合进入第三光路。
20．根据权利要求19所述的光学装置，其特征在于，第二光纤耦合调节器包括：
第三光耦合器，与第二光纤结为一体，用于将第一路径和第二路径之间的光信号进行耦合，并发出第三输出信号；以及
第三耦合抑制器，与至少一个所述第三光耦合器或第二光纤结为一体，所述第二耦合抑制器基本阻止光信号耦合进入第三路径。
21．根据权利要求20所述的光学装置，其特征在于，第二光纤耦合调节器进一步包括：
第四光耦合器，与第二光纤结为一体，并与第三光耦合器间隔一相位延迟距离L21，所述第四光耦合器将第一路径和第二路径之间的输出信号进行耦合，并发出第四输出信号，其中第三耦合器和第四耦合器构成了马赫曾德耳元件；以及
第四耦合抑制器，与至少一所述第四光耦合器或第二光纤结为一体，所述第四耦合抑制器基本阻止第三输出信号耦合进入第三路径。
22．根据权利要求21所述的光学装置，其特征在于，光谱响应为形状近似正弦的周期函数，且其第二周期为第一周期的两倍。
23．根据权利要求11所述的光学装置，其特征在于，第一光纤耦合调节器进一步包括：
第三光耦合器，与第一光纤结为一体，并与第二光耦合器间隔一相位延迟距离L12，所述第三光耦合器将第一路径与第二路径之间的第二输出信号进行耦合，并发出第三输出信号，其中第一光耦合器，第二光耦合器和所述第三光耦合器构成了晶格滤光器元件；以及
第三耦合抑制器，与至少一个所述第三光耦合器或第一光纤结为一体，所述第三耦合抑制器是一种基本阻止第二输出信号耦合进入第三路径的物料性质。
24．根据权利要求23所述的光学装置，其特征在于，第一光耦合器含有第一锥形区，该锥形区用第一锥度比表征，第二光耦合器含有第二锥形区，用第二锥度比表征，以及一第三光耦合器含第三锥形区，用第三锥度比表征，其中所述第一锥度比，所述第二锥度比，所述第三锥度比都定义为第一光纤半径的变化与第一光纤长度之比。
25．根据权利要求24所述的光学装置，其特征在于，光谱响应可调谐为第一锥度比，第二锥度比，第三锥度比，和相位延迟距离L11和L12的函数。
26．根据权利要求25所述的光学装置，其特征在于，光谱响应可以调谐，由此引起光学装置的插损作为波长的函数而变化，这样过滤预定的光谱窗口。
27．一种光纤喇曼放大器系统，其特征在于，包括：
一光泵，用于提供抽运信号；
一WDM耦合器，其第一输入端与所述泵相连，其第二输入端与光信号相连；
一光纤，与所述WDM耦合器的输出端相连，其中通过受激的喇曼散射，能量从所述抽运信号传输给光信号；以及
一宽带滤光器，包括根据权利要求26的光学装置，与所述光纤相连，过滤光信号。
28．一掺铒光纤放大器系统，其特征在于，包括：
一光泵，用于提供抽运信号；
一波长选择耦合器，具有与光信号相连的第一输入端，与所述光泵相连的第二输入端；
一掺铒光纤，与所述波长选择耦合器的一个输出端相连，其中输出光信号通过所述抽运信号引起的铒离子受激发射进行放大；
一隔离器，与所述掺铒光纤相连；以及
一增益平坦滤光器，包括根据权利要求26所述的光学装置，其中传递函数引起输出光信号的增益在预定光谱中基本为均匀的。
29．一种光纤传输系统，其特征在于，含有：
一第一网络元件，用于传输光信号；
一光纤，用于传播光信号；
一根据权利要求28所述的掺铒滤过器放大器系统；以及
一第二网络元件，用于接收光信号。
30．根据权利要求23所述的光学装置，其特征在于，进一步包括：
一第二光纤，与第一光纤相连，所述第二光纤具有第二纤芯和折射率为n4第二包层，所述第二纤芯包括一折射率为n3的第二中央区，其中n3＞n4；以及
一第二光纤耦合调节器，与所述第二光纤结为一体，所述第二光纤耦合调节器将第一光路和第二光路之间的光信号进行耦合，并基本阻止光信号耦合进入第三光路。
31．根据权利要求30所述的光学装置，其特征在于，第二光纤耦合调节器包括：
一第四光耦合器，与第二光纤结为一体，用于将第一路径和第二路径之间的光信号进行耦合，并发出第四输出信号；
一第四耦合抑制器，与至少一个所述第四光耦合器或第二光纤结为一体，所述第二耦合抑制器基本阻止光信号耦合进入第四路径；
一第五光耦合器，与第二光纤结为一体，并与第四光耦合器间隔一相位延迟距离L21，所述第五光耦合器将第一路径和第二路径之间的所述第四输出信号进行耦合，并发出一第五输出信号，其中所述第四耦合器和所述第五耦合器构成了马赫曾德耳元件；以及
一第五耦合抑制器，与至少一所述第五光耦合器或第二光纤结为一体，所述第五耦合抑制器基本阻止第四输出信号耦合进入第三路径。
32．根据权利要求32所述的光学装置，其特征在于，第二光纤耦合调节器进一步包括：
一第六光耦合器，与第二光纤结为一体，并与所述第五光耦合器间隔一相位延迟距离L22，所述第六光耦合器将第一路径和第二路径之间的第五输出信号进行耦合，发出第六输出信号，其中所述第五耦合器和所述第六耦合器构成了马赫曾德耳元件；以及
一第六耦合抑制器，与至少一所述第六光耦合器或第二光纤结为一体，所述第六耦合抑制器基本阻止第五输出信号耦合进入第三路径。
33．根据权利要求31所述的光学装置，其特征在于，光谱响应为二氧化硅玻璃基质内采用共掺铝的铒增益光谱的镜象。
34．一种同轴元件，其工作波长为λ0，其特征在于，所示元件包括：
单根光纤，其纤芯的最大折射率为n1，并被最大折射率为n2的包层包覆，位于所述纤芯和包层之间的折射率台阶的最大折射率为n5，其中n1＞n5＞n2，
所述光纤内的至少一锥形区，即从所述锥形区一端延伸的所述光纤部分具有保护层，并形成尾纤，所述锥形区的锥角大至足以导致LP01和LP02模式之间的耦合，但并未大到引起与LP03模式的耦合，
其中所述光纤的截断波长λco小于所述工作波长λ0200nm以上。
35．根据权利要求34所述的元件，其特征在于，所述截断波长λco小于所述工作波长λ0500nm以上。
36．根据权利要求34所述的元件，其特征在于，进一步包括一介质，其折射率为n3，以包覆所述光纤的至少一锥形区，其中n3＜n2。
37．根据权利要求36所述的元件，其特征在于，Δ2-3大于0.1％，其中Δ2-3等于(n2 2-n3 2)/2n2 2。
38．根据权利要求36所述的元件，其特征在于，所述介质包括拉长的矩阵玻璃体，其有两端区和一中间区，所述光纤在所述玻璃体内径向延伸，并与所述玻璃体的中间区融合在一起，所述中间区包括所述至少一个锥形区和所述相移区。
39．根据权利要求43所述的元件，其特征在于，所述介质包括一基座玻璃，以及一降低折射率的掺质。
40．根据权利要求34所述的元件，其特征在于，所述第一尾纤被一保护层包覆，其折射率足够高于所述包层的折射率，这样所述LP02模式在所述第一尾纤内从所述光纤中除去，所述保护层的折射率为n4，其中n4=n5。
41．根据权利要求34所述的元件，其特征在于，所述相移区内的所述台阶的半径rp为10μm～25μm。
42．根据权利要求41所述的元件，其特征在于，半径rp为小于15μm。
43．根据权利要求34所述的元件，其特征在于，所述光纤含有氯，所述台阶内的氯含量高于所述包层内氯含量。
44．根据权利要求34所述的元件，其特征在于，所述纤芯含有二氧化硅和提高折射率的掺质，其中所述台阶含有二氧化硅和提高折射率的掺质。
45．根据权利要求44所述的元件，其特征在于，所述纤芯和所述台阶含有相同的提高折射率的掺质。
46．根据权利要求34所述的元件，其特征在于，Δ5-2的范围在0.01％～0.05％，其中Δ5-2等于(n5 2-n2 2)/2n2 2。
47．根据权利要求34所述的元件，其特征在于，至少一锥形区含有多个锥形区。
48．一种同轴元件，其特征在于，包括：
单根光纤，其纤芯的最大折射率为n1，并被最大折射率为n2的包层包覆，位于所述纤芯和包层之间的折射率台阶的最大折射率为n5，其中n1＞n5＞n2；
至少具有沿所述光纤的第一和第二轴向间隔锥形区；
一所述光纤的相移区，在所述锥形区之间延伸，以及
一第一尾纤，从所述第一锥形区远离相移区的一端延伸；以及
所述锥形区的锥角大致能引起LP01和LP02模式之间的耦合，但不足以引起与LP03模式的耦合。
49．根据权利要求48所述的元件，其特征在于，所述元件在给定工作波长λ0处工作，所述光纤的截断波长λco小于所述工作波长λ0200nm以上。
50．根据权利要求49所述的元件，其特征在于，所述截断波长λco小于所述工作波长λ0500nm以上。
51．根据权利要求48所述的元件，其特征在于，进一步包括一介质，其折射率为n3，并包覆所述光纤的所述锥形区，其中n3＜n2。
52．根据权利要求51所述的元件，其特征在于，Δ2-3大于0.1％。
53．根据权利要求51所述的元件，其特征在于，所述介质含有一拉长的矩形玻璃体，该玻璃体具有两个端区，一中间区，所述光纤在所述玻璃体内沿长度方向延伸，并与所述玻璃体的中间区融合在一起，所述中间区包括所述锥形区和所述相移区。
54．根据权利要求51所述的元件，其特征在于，所述介质含有一基座玻璃，以及一降低折射率的掺质。
55．根据权利要求48所述的元件，其特征在于，所述第一尾纤被保护层包覆，其折射率足够大于所述包层的折射率，这样在所述第一尾纤内，所述LP02模式从所述光纤中被除去，所述保护层的折射率为n4，其中n4=n5。
56．根据权利要求48所述的元件，其特征在于，所述相移区内的台阶半径rp为10μm～25μm。
57．根据权利要求56所述的元件，其特征在于，半径rp小于15μm。
58．根据权利要求48所述的元件，其特征在于，所述光纤含有氯，所述台阶内氯含量高于所述包层内氯含量。
59．根据权利要求48所述的元件，其特征在于，所述纤芯含有二氧化硅和提高折射率的掺质，其中所述台阶含有二氧化硅和提高折射率的掺质。
60．根据权利要求49所述的元件，其特征在于，所述纤芯和所述台阶含有相同的提高折射率的掺质。
61．根据权利要求49所述的元件，其特征在于，所述纤芯和所述台阶含不同的提高折射率的掺质。
62．一种采用光学装置过滤光信号的方法，该光学装置具有预定的光谱响应，所述光学装置含有第一光纤，其具有第一纤芯和折射率为n2的第一包层，所述第一纤芯含折射率为n1的第一中央区，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
提供一第一光纤耦合调节器，与所述第一光纤结为一体；
将光信号导入第一光纤；以及
将光信号从LP01模式耦合进入LP02模式，其中所述第一光纤耦合调节器将LP01模式和LP02模式之间的光信号进行耦合，且基本阻止光信号耦合进入LP03模式。
63．根据权利要求62所述的方法，其特征在于，提供第一光纤耦合调节器的步骤包括对光谱响应进行调谐。
64．根据权利要求63所述的方法，根据权利要求14所述的光学装置，其特征在于，光谱响应为一形状近似正弦的具有最大和最小值的周期函数，第一周期包括一最大值和最小值，其中所述最大值对应于波长信道通带，所述最小值对应于波长信道阻带。
65．根据权利要求64所述的方法，其特征在于，光信号的最大传输约100％，光信号的最小传输约70％。
66．根据权利要求62所述的方法，其特征在于，提供第一光纤耦合调节器的步骤包括对光谱响应进行调谐，由此引起光学装置的插损作为波长的函数而变化，这样过滤预定光谱窗口。
67．根据权利要求62所述的方法，其特征在于，进一步包括：
提供第二光纤，与第一光纤联接，所述第二光纤具有第二纤芯和折射率为n4的第二包层，所述第二纤芯包括一折射率为n3的第二中央区，其中n3＞n4；以及
提供第二光纤耦合调节器，与所述第二光纤结为一体，所述第二光纤耦合调节器将第一光纤和第二光纤之间的光进行耦合，并基本阻止光信号耦合进入第三光路。
68．根据权利要求67所述的方法，其特征在于，光谱响应为采用共掺铝的二氧化硅玻璃基质内的铒增益光谱的镜像。
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