專利名稱：一種可動(dòng)態(tài)重構(gòu)的多通道光分插復(fù)用器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光通信器件，更確切地說是涉及一種可動(dòng)態(tài)重構(gòu)的多通道光分插復(fù)用器結(jié)構(gòu)。
光分插復(fù)用器OADM(Optical Add/Drop Multiplexer)的功能是從傳輸設(shè)備中選擇地下路(Drop)通道中通往本地用戶的信號(hào)，同時(shí)上路(Add)由本地用戶發(fā)往另一節(jié)點(diǎn)用戶的信號(hào)，上、下路進(jìn)行的同時(shí)不能影響其它波長(zhǎng)通道的傳輸。光分插復(fù)用器OADM的基本原理是波分復(fù)用光信號(hào)(WDM)首先由解復(fù)用器把復(fù)用的各個(gè)波長(zhǎng)解開，然后經(jīng)過波長(zhǎng)交換單元?jiǎng)討B(tài)選擇上、下路的波長(zhǎng)，最后再由復(fù)用器復(fù)用到同一鏈路輸出。用不同的方法實(shí)現(xiàn)解復(fù)用和復(fù)用，就可構(gòu)成不同的光分插復(fù)用器OADM結(jié)構(gòu)。
目前，已有多種光分插復(fù)用器OADM的實(shí)現(xiàn)方案，但總的說來可以分為可重構(gòu)與非重構(gòu)兩種。其中可動(dòng)態(tài)重構(gòu)的布拉格光纖光柵(FBG)加環(huán)形器結(jié)構(gòu)的OADM，在下路多路波長(zhǎng)時(shí)，因多個(gè)波長(zhǎng)通道下路在一根光纖中，還需用解復(fù)用器將它們分開；而陣列波導(dǎo)光柵(AWG)型的OADM，則存在通道間泄漏較大、串?dāng)_嚴(yán)重和不能下路干線上波長(zhǎng)通道的缺點(diǎn)。
一種基于馬赫-澤德干涉儀(MZI)和布拉格光纖光柵(FBG)的OADM模塊，其結(jié)構(gòu)如

圖1中所示，包括兩個(gè)2×2的光耦合器(3dB)11、12，一個(gè)馬赫-澤德干涉儀13和位于馬赫-澤德干涉儀13兩臂上的布拉格光纖光柵14。干線波分復(fù)用(WDM)信號(hào)從輸入端口經(jīng)2×2輸入光耦合器11輸入馬赫-澤德干涉儀13的兩臂，由于兩臂上都具有反射特定波長(zhǎng)的布拉格光纖光柵14，故輸入波分復(fù)用WDM信號(hào)的特定波長(zhǎng)將被布拉格光纖光柵14反射，從而使特定波長(zhǎng)的信號(hào)再次從馬赫-澤德干涉儀13的兩臂反射回輸入光耦合器11，在2×2的光耦合器11中發(fā)生干涉，在輸入端口1(in)發(fā)生相消干涉，在另一3(drop)端口發(fā)生相長(zhǎng)干涉，于是就實(shí)現(xiàn)了該波長(zhǎng)信號(hào)的下路。同理，在輸出光耦合器12實(shí)現(xiàn)上路(add)的目的。
上述過程可進(jìn)一步解釋為2×2的光耦合器11或12，具有4個(gè)端口，其耦合通道與直通通道相比有π/2的位相差。如果波分復(fù)用(WDM)信號(hào)從1(in)端口輸入，經(jīng)過光耦合器11后分為兩束，2端口與4端口的兩束信號(hào)強(qiáng)度相同，但4端口的信號(hào)較2端口有π/2的相位滯后，兩束有位相差的光信號(hào)在到達(dá)處于馬赫-澤德干涉儀13兩臂上的布拉格光纖光柵14時(shí)，與布拉格光纖光柵反射波長(zhǎng)不同的光信號(hào)將通過布拉格光纖光柵，而與布拉格光纖光柵反射波長(zhǎng)相同的光信號(hào)將受到布拉格光纖光柵的反射而從原路返回，并再次經(jīng)過光耦合器11，這樣在光耦合器11的1端口的兩束光中有一束是二次經(jīng)過光耦合器11的耦合通道，另一束卻是二次經(jīng)過光耦合器11的直通通道，因此兩束反射光就有了π的位相差，發(fā)生了相消干涉導(dǎo)致反射光不會(huì)從1(in)端口輸出，而在3(drop)端口輸出，由于兩束來源于1(in)端口的光束都有π/2的位相延遲，發(fā)生了相長(zhǎng)干涉而從3(drop)端口輸出，即，經(jīng)過布拉格光纖光柵14反射的光信號(hào)通過相長(zhǎng)干涉從3(drop)端口下路。同理，由于光耦合器12的π/2的相移使通過布拉格光纖光柵14的波長(zhǎng)通道從其3(out)端口輸出。至于發(fā)生在光耦合器12的上路信號(hào)具有與下路相同的過程，上路信號(hào)從1(add)端口輸入，經(jīng)光耦合器12分成等強(qiáng)度的兩束，經(jīng)布拉格光纖光柵14反射后再次通過光耦合器12并在3(out)端口干涉相長(zhǎng)而輸出。
上述基于馬赫-澤德干涉儀(MZI)和布拉格光纖光柵(FBG)的OADM模塊，與布拉格光纖光柵(FBG)加環(huán)形器結(jié)構(gòu)的OADM相比，由于僅僅由光纖組成，故損耗低、體積小，且允許有高的輸入功率，而與陣列波導(dǎo)光柵(AWG)型的OADM相比，其優(yōu)點(diǎn)是能下路所有波長(zhǎng)通道，且通道間串?dāng)_很小。
但，通過對(duì)上述基于馬赫-澤德干涉儀(MZI)和布拉格光纖光柵(FBG)的OADM模塊的分析，該基本結(jié)構(gòu)的主要問題是只能上、下一路波長(zhǎng)λ，不能適應(yīng)目前高速發(fā)展的光網(wǎng)絡(luò)越來越高的要求，因此迫切需要一種基于馬赫-澤德干涉儀(MZI)和布拉格光纖光柵(FBG)的、可實(shí)現(xiàn)上、下路任意波長(zhǎng)及上、下路任意1～N路光通道的OADM。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種可動(dòng)態(tài)重構(gòu)的多通道光分插復(fù)用器，包括N個(gè)波長(zhǎng)分別為λ1、λ2...λN的、基于馬赫-澤德干涉儀(MZI)和布拉格光纖光柵(FBG)的光分插復(fù)用器(OADM)模塊，每個(gè)模塊具有輸入(in)、下路(drop)、上路(add)、輸出(out)端口，其特征在于還包括有N+1個(gè)光開關(guān)，N+1個(gè)光開關(guān)的一路輸入、輸出端口彼此串連連接，N+1個(gè)光開關(guān)的另一路輸入、輸出端口分別通過輸入(in)、輸出(out)端口串接N個(gè)波長(zhǎng)分別為λ1、λ2...λN的基于馬赫-澤德干涉儀(MZI)和布拉格光纖光柵(FBG)的光分插復(fù)用器(OADM)模塊。
所述的與波長(zhǎng)為λ1的模塊輸λ(in)端口連接的光開關(guān)及與波長(zhǎng)為λN的模塊輸出(out)端口連接的光開關(guān)是1×2光開關(guān)；所述的與波長(zhǎng)為λ2至λN的模塊輸出(out)端口、輸入(in)端口連接的光開關(guān)是2×2光開關(guān)。
本實(shí)用新型的可動(dòng)態(tài)重構(gòu)的多通道光分插復(fù)用器，以N個(gè)基于馬赫-澤德干涉儀(MZI)和布拉格光纖光柵(FBG)的光分插復(fù)用器(OADM)模塊為基本部件，采用1～N+1個(gè)光開關(guān)與N個(gè)模塊連接，通過控制各光開關(guān)的開態(tài)或關(guān)態(tài)，即可根據(jù)各光開關(guān)的不同組合狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)上、下路任意波長(zhǎng)和上、下任意1～N路光通道的目的，且通道間串?dāng)_非常小，光纖光柵反射率可高達(dá)33dB以上，3dB帶寬為0.2nm左右，隔離度至少20dB/nm。
本實(shí)用新型可動(dòng)態(tài)重構(gòu)的多通道光分插復(fù)用器的有益效果是可大大降低現(xiàn)有光分插復(fù)用器的串?dāng)_水平；由于都是波導(dǎo)器件，便于集成；體積小、成本低。
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的技術(shù)。
圖1是基于馬赫-澤德干涉儀(MZI)和布拉格光纖光柵(FBG)的光分插復(fù)用器(OADM)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖圖2是1×2光開關(guān)開態(tài)時(shí)的狀態(tài)原理圖圖3是1×2光開關(guān)關(guān)態(tài)時(shí)的狀態(tài)原理圖圖4是2×2光開關(guān)開態(tài)時(shí)的狀態(tài)原理圖圖5是2×2光開關(guān)關(guān)態(tài)時(shí)的狀態(tài)原理圖圖6是本實(shí)用新型的可動(dòng)態(tài)重構(gòu)的多通道光分插復(fù)用器結(jié)構(gòu)圖圖7是可動(dòng)態(tài)重構(gòu)的三通道光分插復(fù)用器實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖圖1說明前已述及，不再贅述。
參見圖2至圖5，圖中分別示出1×2、2×2光開關(guān)的開、關(guān)狀態(tài)原理(由于光開關(guān)已是成型產(chǎn)品，故不再詳細(xì)介紹其內(nèi)部結(jié)構(gòu))。每一種光開關(guān)都可受控而具有兩種工作狀態(tài)，即開態(tài)(又稱交叉態(tài))和關(guān)態(tài)(又稱直通態(tài)或平行態(tài))。對(duì)1×2光開關(guān)來說，開態(tài)時(shí)開關(guān)指向上，如圖2中所示，關(guān)態(tài)時(shí)開關(guān)指向下，如圖3中所示。對(duì)2×2光開關(guān)來說，開態(tài)時(shí)開關(guān)呈交叉狀態(tài)，如圖4中所示，關(guān)態(tài)時(shí)開關(guān)呈直通、平行狀態(tài)，如圖5中所示。該光開關(guān)，無論是1×2或2×2，都只有一個(gè)輸入、一個(gè)輸出，即如果一個(gè)輸入端口有輸入，則另一個(gè)輸入端口一定沒有輸入，反之，如果一個(gè)輸出端口有輸出，則另一個(gè)輸出端口一定沒有輸出。
參見圖6，圖中示出可動(dòng)態(tài)重構(gòu)、實(shí)現(xiàn)上、下路1～N種波長(zhǎng)和上、下1～N路光通道的光分插復(fù)用器結(jié)構(gòu)。包括1×2光開關(guān)SW1及SWN+1，2×2光開關(guān)SW2、SW3...SWN(圖中未示出)，和N個(gè)基于馬赫-澤德干涉儀(MZI)和布拉格光纖光柵(FBG)的光分插復(fù)用器(OADM)模塊λ1、λ2...λN。如果所有的光開關(guān)SW1、SW2、SW3...SWN、SWN+1都處于關(guān)態(tài)(平行狀態(tài))，則整個(gè)光分插復(fù)用器處于完全的直通狀態(tài)，即不上、下路任意波長(zhǎng)的光通道；如果圖中兩邊的光開關(guān)SW1、SWN+1處于開態(tài)(交叉狀態(tài))，而中間所有的光開關(guān)都處于關(guān)態(tài)(平行狀態(tài))，則上、下路所有的波長(zhǎng)通道λ1、λ2...λN，依次類推。因此通過對(duì)各光開關(guān)開、關(guān)狀態(tài)的控制及其彼此間不同的組合關(guān)系，就可實(shí)現(xiàn)上、下路任意波長(zhǎng)和上、下路任意數(shù)目、任意波長(zhǎng)通道的目的。
參見圖7，圖中示出一按本實(shí)用新型的技術(shù)方案設(shè)計(jì)的一種可動(dòng)態(tài)重構(gòu)的三通道光分插復(fù)用器實(shí)施例結(jié)構(gòu)。包括1×2光開關(guān)SW1及SW4，2×2光開關(guān)SW2、SW3，三個(gè)基于馬赫-澤德干涉儀(MZI)和布拉格光纖光柵(FBG)的光分插復(fù)用器(OADM)模塊λ1、λ2、λ3。下面列表說明該光分插復(fù)用器的幾種組合關(guān)系及其上、下路波長(zhǎng)的狀況。
綜上所述，本實(shí)用新型的可動(dòng)態(tài)重構(gòu)的多通道光分插復(fù)用器，與一般的多層介質(zhì)膜復(fù)用/解復(fù)用器和光開關(guān)組合構(gòu)成的光分插復(fù)用器相比，無論在原理上還是在性能上都好于后者。首先，在不上、下路某一路特定波長(zhǎng)時(shí)，本實(shí)用新型的光分插復(fù)用器就不必對(duì)該波長(zhǎng)的信號(hào)進(jìn)行處理，從理論上就大大減小了串?dāng)_的可能。而對(duì)于復(fù)用、解復(fù)用加光開關(guān)的光分插復(fù)用器結(jié)構(gòu)而言，無論是否上、下路，都要將所有信號(hào)全部解開，就增加了串?dāng)_，而且所有的信號(hào)都經(jīng)過光開關(guān)，在開關(guān)上又增加了同頻串?dāng)_。而解復(fù)用器中的異頻串?dāng)_，在經(jīng)過復(fù)用器后雖然經(jīng)過再次過濾，還是會(huì)在復(fù)用器輸出端造成同頻相干串?dāng)_，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大時(shí)，這種串?dāng)_會(huì)大大危害網(wǎng)絡(luò)性能。而本實(shí)用新型的光分插復(fù)用器則是完全不同的情況，盡管使用光開關(guān)，由于光開關(guān)中只有一個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端有光信號(hào)，因此不會(huì)有開關(guān)的串?dāng)_，而對(duì)于不在本地上、下路的信號(hào)，因系統(tǒng)不對(duì)該波長(zhǎng)進(jìn)行處理，自然去掉了解復(fù)用時(shí)引入的通道串?dāng)_問題。
權(quán)利要求1.一種可動(dòng)態(tài)重構(gòu)的多通道光分插復(fù)用器，包括N個(gè)波長(zhǎng)分別為λ1、λ2...λN的、基于馬赫-澤德干涉儀(MZI)和布拉格光纖光柵(FBG)的光分插復(fù)用器(OADM)模塊，每個(gè)模塊具有輸入(in)、下路(drop)、上路(add)、輸出(out)端口，其特征在于還包括有N+1個(gè)光開關(guān)，N+1個(gè)光開關(guān)的一路輸入、輸出端口彼此串連連接，N+1個(gè)光開關(guān)的另一路輸入、輸出端口分別通過輸入(in)、輸出(out)端口串接N個(gè)波長(zhǎng)分別為λ1、λ2...λN的基于馬赫-澤德干涉儀(MZI)和布拉格光纖光柵(FBG)的光分插復(fù)用器(OADM)模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可動(dòng)態(tài)重構(gòu)的多通道光分插復(fù)用器，其特征在于所述的與波長(zhǎng)為λ1的模塊輸入(in)端口連接的光開關(guān)及與波長(zhǎng)為λN的模塊輸出(out)端口連接的光開關(guān)是1×2光開關(guān)；所述的與波長(zhǎng)為λ2至λN的模塊輸出(out)端口、輸入(in)端口連接的光開關(guān)是2×2光開關(guān)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種可動(dòng)態(tài)重構(gòu)的多通道光分插復(fù)用器,包括N個(gè)基于馬赫－澤德干涉儀(MZI)和布拉格光纖光柵(FBG)的光分插復(fù)用器(OADM)模塊和N+1個(gè)光開關(guān)。N+1個(gè)光開關(guān)的一路輸入、輸出端口串連,N+1個(gè)光開關(guān)的另一路輸入、輸出端口分別通過in、out端口串接N個(gè)OADM模塊。通過控制各光開關(guān)為開態(tài)或關(guān)態(tài),即可根據(jù)各光開關(guān)的不同組合狀態(tài),實(shí)現(xiàn)上、下路任意波長(zhǎng)和上、下任意1～N路光通道。
文檔編號(hào)H04B10/02GK2411625SQ9925563
公開日2000年12月20日 申請(qǐng)日期1999年12月9日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月9日
發(fā)明者顧畹儀, 張 杰, 方來付 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)