專利名稱：動(dòng)態(tài)可配置光分/插復(fù)用器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種動(dòng)態(tài)可配置光分/插復(fù)用器。適用于光纖通信領(lǐng)域內(nèi)結(jié)點(diǎn)配置光信道的上下路分/插復(fù)用。
隨著密集波分復(fù)用DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing)光纖通信技術(shù)的發(fā)展，傳輸容量得到大幅度的提高，網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)數(shù)目不斷增多，波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)從點(diǎn)到點(diǎn)(Point-to-Point)的線形結(jié)構(gòu)，發(fā)展到多結(jié)點(diǎn)，帶光分/插復(fù)用器OADM(Optical Add/Drop Multiplexer)，并實(shí)現(xiàn)多結(jié)點(diǎn)互聯(lián)，向網(wǎng)格狀環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)(Mesh)發(fā)展。DWDM波長(zhǎng)信道日益增多，采用OADM可以避免不必要的光電一電光轉(zhuǎn)換，大大節(jié)約設(shè)備成本，加快運(yùn)行速度；具有對(duì)碼速、格式高度的透明性，能夠適應(yīng)不斷提高傳輸速率和容量等新技術(shù)發(fā)展的需要可動(dòng)態(tài)配置(Reconfigurable)的OADM(R-OADM)改善了組網(wǎng)的靈活性，更容易實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)和保護(hù)。特別是在城域和局間DWDM網(wǎng)中將有非常重要的作用。
在先技術(shù)中可動(dòng)態(tài)配置的光分插復(fù)用器R-OADM的實(shí)現(xiàn)有多種結(jié)構(gòu)，其中由于光纖光柵具有插入損耗小、體積小、可靠性高和與光纖通信系統(tǒng)天然吻合性，利用光纖光柵已經(jīng)成為了世界上近幾年的研究熱點(diǎn)之一。光纖光柵具有良好的帶阻特性，是一個(gè)很好的發(fā)射鏡，再與光纖環(huán)形器相配合，構(gòu)成了一個(gè)濾波器。加上光纖光柵具有很好的調(diào)諧特性，是很好的可調(diào)諧濾波器，可以用來作為光分/插復(fù)用器的核心元件?；诠饫w光柵和光纖環(huán)形器結(jié)構(gòu)的分/插復(fù)用器現(xiàn)在主要有以下三類1．在兩個(gè)環(huán)形器之間加入光纖光柵(組)來實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)信道的分/插復(fù)用的結(jié)構(gòu)([1]Wu Xiaoping，et.a1.，CLEO/Pacific Rim’99，ThN4，716-717，1999[2]Shien-kuei Liaw，et.a1.，Optical and Quantum Electronics，31，77-83，1999)。
雖然文獻(xiàn)[1]提高了同端隔離度，但其只能對(duì)一個(gè)波長(zhǎng)信道固定地進(jìn)行分/插復(fù)用，不可配置。文獻(xiàn)[2]采用光纖光柵組并聯(lián)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)配置，但此結(jié)構(gòu)只能配置為對(duì)其中某單一信道分/插復(fù)用，而且在多信道系統(tǒng)中，需要用兩個(gè)1xN的光開關(guān)，成本較高，插入損耗也會(huì)隨著配置信道數(shù)目的增加而增大。
2．在兩個(gè)光纖環(huán)形器之間加入可調(diào)諧光纖光柵組來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)可配置分/插復(fù)用的結(jié)構(gòu)([3]Se Yoon Kim，et.al.，Electronics Letters，34(1)，104-105，1998)。
此結(jié)構(gòu)通過串聯(lián)可調(diào)諧光纖光柵組來實(shí)現(xiàn)了多通道的動(dòng)態(tài)可配置。由于多個(gè)光纖光柵的串聯(lián)，使得不同信道經(jīng)過的路徑不盡相同，即對(duì)于不同信道的插入損耗有所差異，需要一定的均衡措施。如果光纖光柵的調(diào)諧范圍不是很大，那么此結(jié)構(gòu)不能用于信道間隔較小或信道數(shù)目較多的系統(tǒng)。另外，每一個(gè)光纖光柵都需要一個(gè)獨(dú)立的電源控制，有源部分較為復(fù)雜。
3.在兩個(gè)(或多個(gè))光纖環(huán)形器之間加入光纖光柵組和光開關(guān)組來動(dòng)態(tài)可配置分/插復(fù)用的夾心結(jié)構(gòu)([4]H.Okayama，et.a1.，Electronics Letters，33(3)，403-404，1997)。
此結(jié)構(gòu)利用光開關(guān)的旁路作用來實(shí)現(xiàn)了多通道的動(dòng)態(tài)可配置。但此結(jié)構(gòu)中引入了多個(gè)光開關(guān)，成本較高；而且不同配置情況下不同信道之間的均衡度變差，需要對(duì)下路信號(hào)和最后的通過端口的信號(hào)進(jìn)行均衡。這增加了器件的復(fù)雜性。
本發(fā)明的目的是為了克服上述在先技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種利用光纖光柵的良好光譜響應(yīng)，通過調(diào)相器來控制，實(shí)現(xiàn)密集波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)中結(jié)點(diǎn)多光信道的全光動(dòng)態(tài)、可配置分/插復(fù)用的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及穩(wěn)定性好的動(dòng)態(tài)可配置光分/插復(fù)用器。
本發(fā)明的光分/插復(fù)用器包括帶有輸入端口101和直通端口102的第一光纖環(huán)行器1，帶有下路端口601和上路端口602的第二光纖環(huán)行器6，由相等臂長(zhǎng)的兩個(gè)環(huán)臂302、303構(gòu)成的環(huán)形環(huán)路301的光纖環(huán)行鏡3。光纖環(huán)行鏡3的環(huán)路301通過光纖耦合器2分別與第一光纖環(huán)行器1和第二光纖環(huán)行器6相連。在光纖環(huán)行鏡3的環(huán)路301上置有光纖光柵4、8、13，在環(huán)臂302或303上置有調(diào)相器5、7、9、12、14。如圖1、圖2所示。
所說的光纖環(huán)行鏡3的環(huán)路301是圓環(huán)形的，或者是半環(huán)形的。
所說的光纖環(huán)行鏡3的環(huán)路301是圓環(huán)形時(shí)，如圖1所示。環(huán)路301上只有一個(gè)光纖光柵4，是置于環(huán)路301的中間點(diǎn)O上，而且環(huán)路301是由光纖光柵4與光纖耦合器2分成相等臂長(zhǎng)的兩個(gè)環(huán)臂302和303。在光纖光柵4與光纖耦合器2之間的環(huán)臂302或303上置有調(diào)相器5。
所說的光纖環(huán)行鏡3的環(huán)路301是半環(huán)形時(shí)，如圖2所示。半環(huán)形環(huán)路301的兩個(gè)端點(diǎn)上分別置有第一光纖全反鏡10和第二光纖全反鏡11。光纖耦合器2分別與第一光纖全反鏡10和第二光纖全反鏡11構(gòu)成了環(huán)路301上相等臂長(zhǎng)的第一環(huán)臂302和第二環(huán)臂303。在第一環(huán)臂302與第二環(huán)臂303上相互對(duì)稱地分別置有第一光纖光柵8和第二光纖光柵13。在光纖耦合器2與第一光纖光柵8之間和第一光纖光柵8與第一光纖全反鏡10之間的第一環(huán)臂302上置有第一調(diào)相器7和第二調(diào)相器9。在光纖耦合器2與第二光纖光柵13之間和第二光纖光柵13與第二光纖全反鏡11之間的第二環(huán)臂303上置有第三調(diào)相器14和第四調(diào)相器12。
所說的調(diào)相器5、7、9、12、14是由壓電陶瓷構(gòu)成，或是由磁致伸縮材料構(gòu)成，或是由熱致伸縮效應(yīng)材料構(gòu)成。
所說的光纖光柵4、8、13是均勻光纖布拉格光柵，或是取樣光纖光柵。
如圖1所示的結(jié)構(gòu)。當(dāng)從第一光纖環(huán)行器1的輸入端口101輸入的信號(hào)光Gh，經(jīng)過第一光纖環(huán)形器1后進(jìn)入光纖環(huán)形鏡3，對(duì)于光纖光柵4反射帶寬之外的入射光波來說，由于沒有反射，這一結(jié)構(gòu)只是一個(gè)單純的光纖環(huán)形鏡，將全部無損耗地從原路徑返回，通過第一光纖環(huán)形器1后從直通端口102輸出，即實(shí)現(xiàn)對(duì)直通波長(zhǎng)的無損耗傳輸。
對(duì)于被光纖光柵4反射波長(zhǎng)的光信號(hào)來說，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)與一個(gè)邁克爾遜(Michelson)結(jié)構(gòu)的干涉儀相似，被光纖光柵4反射的光波長(zhǎng)將在光纖耦合器2處發(fā)生干涉，干涉的結(jié)果決定于光在兩個(gè)環(huán)臂302與303中的臂長(zhǎng)差。此原來臂長(zhǎng)相等的兩個(gè)環(huán)臂302和302之間有臂長(zhǎng)差是由調(diào)相器5來控制。當(dāng)選擇調(diào)相器5的不同狀態(tài)時(shí)，可以使被反射的光波經(jīng)過第二光纖環(huán)形器6后從下路端口601下路光G1或經(jīng)過第一光纖環(huán)行器1從直通端口102直通。這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)于相應(yīng)波長(zhǎng)的下路或直通配置。
在輸入光波的被配置為下路的同時(shí)，上路信號(hào)Gs從上路端口602輸入，經(jīng)過第二光纖環(huán)形器6后由于光纖光柵4的反射，將經(jīng)由第一光纖環(huán)行器1，從直通端口102輸出，從而實(shí)現(xiàn)了上路配置。
如圖2所示的結(jié)構(gòu)。當(dāng)從第一光纖環(huán)行器1的輸入端口101輸入的信號(hào)光Gh，經(jīng)過第一光纖環(huán)形器1后進(jìn)入光纖耦合器2均勻分光，對(duì)于第一光纖光柵8和第二光纖光柵13反射帶寬之外的入射光波來說，由于第一光纖全反鏡10和第二光纖全反鏡11的反射，調(diào)整調(diào)相器7、9、12和14，使信號(hào)經(jīng)由光纖耦合器2和第一光纖環(huán)行器1后，從直通端口102輸出，即實(shí)現(xiàn)對(duì)直通波長(zhǎng)的無損耗傳輸。
對(duì)于被光纖光柵8和13反射的波長(zhǎng)的光信號(hào)來說，選擇調(diào)相器7、9、12和14的不同狀態(tài)，保證至光纖耦合器2時(shí)兩環(huán)臂302和303的臂長(zhǎng)差保持不變，同時(shí)調(diào)節(jié)調(diào)相器12和14的不同狀態(tài)可以使被反射的光波經(jīng)過光纖耦合器2后，經(jīng)過第二光纖環(huán)形器6，從下路端口601下路或經(jīng)過第一光纖環(huán)行器1從直通端口102直通。這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)于相應(yīng)波長(zhǎng)的下路或直通配置。
在輸入光波的被配置為下路的同時(shí)，上路信號(hào)Gs從上路端口602輸入，經(jīng)過第二光纖環(huán)形器6和光纖耦合器2后由于光纖光柵8和13的反射，將經(jīng)由光纖耦合器2和第一光纖環(huán)行器1，從直通端口102輸出，從而實(shí)現(xiàn)了上路配置。
這樣上述兩種結(jié)構(gòu)都可以實(shí)現(xiàn)對(duì)特定光信道的動(dòng)態(tài)配置。
以上兩種結(jié)構(gòu)中，利用不同的特性的光纖光柵都可以得到如下三種不同特性的分/插復(fù)用器(1)單信道可配置分/插復(fù)用器當(dāng)光纖光柵4和8、13為均勻光纖布拉格光柵(fiber Bragg Grating)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單一波長(zhǎng)信道的上下路分/插復(fù)用。
(2)多信道可配置分/插復(fù)用器當(dāng)光纖光柵4和8、13為取樣光纖光柵(Sampled Fiber Grating)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)所有波長(zhǎng)信道的同時(shí)上下路分/插復(fù)用。
(3)選擇性多信道可配置分/插復(fù)用器當(dāng)光纖光柵4和8、13為取樣光纖光柵時(shí)，還可以配置為實(shí)現(xiàn)所有奇次波長(zhǎng)信道或所有偶次波長(zhǎng)信道的同時(shí)上下路分/插復(fù)用。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如上所述的結(jié)構(gòu)，由于本發(fā)明的光分/插復(fù)用器含有由兩個(gè)環(huán)臂302和303構(gòu)成環(huán)形環(huán)路301的光纖環(huán)行鏡3，在環(huán)臂302和303上置有控制環(huán)臂302和303臂長(zhǎng)差的調(diào)相器5、7、9、12、14。所以本發(fā)明的光分/插復(fù)用器，用途廣，既能用于單一波長(zhǎng)光信道的上下路分/插復(fù)用，又可以用于多波長(zhǎng)光信道的同時(shí)上下路分/插復(fù)用，還可以配置為實(shí)現(xiàn)所有奇次波長(zhǎng)光信道或所有偶次波長(zhǎng)光信道的同時(shí)上下路分/插復(fù)用。
本發(fā)明的光分/插復(fù)用器相對(duì)上述在先技術(shù)中的分/插復(fù)用器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，置在光纖環(huán)行鏡3的環(huán)路302上的光纖光柵4、8、13均為單個(gè)光纖光柵，因此，復(fù)用器的穩(wěn)定性更好。


圖1為本發(fā)明光分/插復(fù)用器中光纖環(huán)行鏡3的環(huán)路301為圓環(huán)形的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明光分/插復(fù)用器中光纖環(huán)行鏡3的環(huán)路301為半環(huán)形的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明在實(shí)施例中獲得配置為下路時(shí)下路端口601輸出光G1的光譜特性曲線圖。
圖4為本發(fā)明在實(shí)施例中獲得直通端口102輸出光Gz的光譜特性曲線圖。
圖3、圖4曲線圖中橫坐標(biāo)為波長(zhǎng)λ(以納米為單位)，縱坐標(biāo)為輸出功率(以dBm為單位)。
實(shí)施例采用圖1所示的結(jié)構(gòu)。
具體元件為光纖光柵4為5cm長(zhǎng)均勻光纖布拉格光柵，其中心波長(zhǎng)為1549.15nm，反射率大于99％；光纖耦合器2是一個(gè)1550nm波段寬帶3dB耦合器；調(diào)相器5用壓電陶瓷構(gòu)成的。實(shí)施例中應(yīng)用寬帶白光光源為信號(hào)光Gh從第一光纖環(huán)行器1的輸入端口101輸入，從下路端口601和直通端口102來監(jiān)測(cè)作為調(diào)相器的壓電陶瓷的不同驅(qū)動(dòng)電壓狀態(tài)下的光譜特性。
圖3為分/插復(fù)用器配置為下路時(shí)下路端口601輸出光G1的光譜特性，鄰道隔離度達(dá)到了20dB。圖4是直通端口102輸出光Gz的光譜特性?？梢钥闯?，位于光纖光柵4反射譜處的光信號(hào)可以動(dòng)態(tài)地配置為下路或直通兩種狀態(tài)。配置為直通狀態(tài)時(shí)插入損耗至少小于0.5dB。
此實(shí)施例證明了上述本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1．一種動(dòng)態(tài)可配置光分/插復(fù)用器，包括<1>帶有輸入端口(101)和直通端口(102)的第一光纖環(huán)行器(1)，帶有下路端口(601)和上路端口(602)的第二光纖環(huán)行器(6)以及光纖光柵(4、8、13)；其特征在于<2>有含有由相等臂長(zhǎng)的兩個(gè)環(huán)臂(302、303)構(gòu)成的環(huán)形環(huán)路(301)的光纖環(huán)行鏡(3)，光纖環(huán)行鏡(3)的環(huán)路(301)通過光纖耦合器(2)分別與第一光纖環(huán)行器(1)和第二光纖環(huán)行器(6)相連；<3>在光纖環(huán)行鏡(3)中構(gòu)成環(huán)路(301)的環(huán)臂(302、303)上置有調(diào)相器(5、7、9、12、14)；<4>所說的光纖光柵(4、8、13)是置于光纖環(huán)行鏡(3)的環(huán)路(301)上。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)可配置光分/插復(fù)用器，其特征在于所說的光纖環(huán)行鏡(3)的環(huán)路(301)是園環(huán)形的，或者是半環(huán)形的。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的動(dòng)態(tài)可配置光分/插復(fù)用器，其特征在于所說的光纖環(huán)行鏡(3)的環(huán)路(301)是圓環(huán)形時(shí)，環(huán)路(301)上只有一個(gè)光纖光柵(4)，是置于環(huán)路(301)的中間點(diǎn)(O)上，而且光纖光柵(4)與光纖耦合器(2)將環(huán)路(301)分成相等臂長(zhǎng)的兩個(gè)環(huán)臂(302、303)，在環(huán)臂(302或303)上置有調(diào)相器(5)。
4．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的動(dòng)態(tài)可配置光分/插復(fù)用器，其特征在于所說的光纖環(huán)行鏡(3)的環(huán)路(301)是半環(huán)形時(shí)，環(huán)路的兩個(gè)端點(diǎn)上分別置有第一光纖全反鏡(10)和第二光纖全反鏡(11)，光纖耦合器(2)分別與第一光纖全反鏡(10)和第二光纖全反鏡(11)構(gòu)成了環(huán)路(301)上相等臂長(zhǎng)的第一環(huán)臂(302)和第二環(huán)臂(303)，在第一環(huán)臂(302)與第二環(huán)臂(303)上相互對(duì)稱地分別置有第一光纖光柵(8)和第二光纖光柵(13)，在光纖耦合器(2)與第一光纖光柵(8)之間和第一光纖光柵(8)與第一光纖全反鏡(10)之間的第一環(huán)臂(302)上置有第一調(diào)相器(7)和第二調(diào)相器(9)，在光纖耦合器(2)與第二光纖光柵(13)之間和第二光纖光柵(13)與第二光纖全反鏡(11)之間的第二環(huán)臂(303)上置有第三調(diào)相器(14)和第四調(diào)相器(12)。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)可配置光分/插復(fù)用器，其特征在于所說的調(diào)相器(5、7、9、12、14)是由壓電陶瓷構(gòu)成，或是由磁致伸縮材料構(gòu)成，或是由熱致伸縮效應(yīng)材料構(gòu)成。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)可配置光分/插復(fù)用器，其特征在于所說的光纖光柵(4、8、13)是均勻光纖布拉格光柵，或是取樣光纖光柵。
全文摘要
一種動(dòng)態(tài)可配置光分/插復(fù)用器,包括兩個(gè)光纖環(huán)行器,含有由相等臂長(zhǎng)的兩個(gè)環(huán)臂構(gòu)成的環(huán)形環(huán)路的光纖環(huán)形鏡,環(huán)路通過光纖耦合器分別與兩個(gè)光纖環(huán)行器相連。環(huán)路上置有光纖光柵。環(huán)路的環(huán)臂上置有調(diào)相器。本發(fā)明的用途廣,可以用于單一波長(zhǎng)光信道、多波長(zhǎng)光信道、所有奇次波長(zhǎng)光信道以及所有偶次波長(zhǎng)光信道的同時(shí)上下路分/插復(fù)用。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,性能穩(wěn)定。
文檔編號(hào)H04B10/02GK1284801SQ0011669
公開日2001年2月21日 申請(qǐng)日期2000年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月22日
發(fā)明者瞿榮輝, 趙浩, 陳高庭, 方祖捷 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所