CN100353694C - 可调谐的光滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于光波长信道的波长选择滤波的设备和方法。波长选择滤波器(1)包括一个或多个波长选择分插元件(10、12、14和16)以及一个或多个on-off开关(20、22、24和26)，其中，波长选择分插元件(10、12、14和16)的第一和第二侧包括一个输入和一个输出，其中，所述on-off开关(20、22、24和26)被布置在所述波长选择分插元件(10、12、14和16)的所述第二侧上的所述输入和输出之间，并且其中在一个以上的波长选择分插元件的情况下，通过在各个波长选择分插元件的第一侧上各自的输出和输入之间的一个连接波导把所述元件相互连接。

Description

可调谐的光滤波器
技术领域
本发明涉及一种滤波器设备，并且还涉及一种滤波方法。
背景技术
本领域已知许多不同的方法，通过这些方法可以进一步增加现有光网络的容量。一种方法是使用所谓的波分复用技术(WDM)来改善光网络中光纤上可以被开发的可用带宽的范围。
在光网络中波长还可以被使用作为一个信息地址，那就是说，信息可以被复用在许多信道上并且在网络中这些信道可以被单独地对待。同时还想要重新分布光网络中的通信量。例如为了减少一个光接收机(检测器)的即时上行串音可能需要进行滤波。可能需要一个可调谐滤波器来使实现光检测信道的选择。
根据现在技术观点的可调谐滤波器通常有一个或多个下列缺点。
关于想要的信道有相对高的损耗，而其它信道有差的抑制。
在设备中的反射，它可能成为传输系统总体上的一个问题。
一种极端尖锐的滤波分布(非系统友好的)。
昂贵的设备。
只可能在窄的波长带之上进行调谐。
发明内容
本发明的一个目的是至少减少这些问题。
本发明提供了一种波长选择滤波器，用于从Q个波长信道流中可调谐地滤出波长信道，滤波器包括两个或多个波长选择分插元件以及两个或多个接通-关断开关，其中：波长选择分插元件的第一和第二侧每侧包括一个输入和一个输出，其中，所述接通-关断开关被布置在所述波长选择分插元件的所述第二侧上的所述输入和输出之间，其特征在于所述波长选择分插元件通过在波长选择分插元件第一侧上各自的输出和输入之间的一个连接波导被相互连接，以使能够彼此独立地滤出多个信道，至少一个热光微调装置被安排在波长选择分插元件上的布拉格光栅上。
本发明还提供了一种通过波长选择滤波器从Q个波长信道流中对一个波长信道进行波长选择滤波的方法，所述波形选择滤波器包括两个或多个波长选择分插元件，所述波长选择分插元件通过在波长选择分插元件第一侧上各自的输出和输入之间的一个连接波导被相互连接，以使能够彼此独立地滤出多个信道，至少一个热光微调装置被安排在波长选择分插元件上的布拉格光栅上，
所述方法的特征在于如下步骤：
把光波长信道输入在提供在第一波长选择分插元件的第一侧上的输入上；
反射一个特定波长信道并在其后把所述信道输出在提供在所述波长选择分插元件的所述第一侧上的输出上；
把通过所述分插元件发送的波长信道输出在提供在分插元件的第二侧上的输出上；
阻塞所述波长信道或者把所述信道反馈回到提供在分插元件的所述第二侧上的输入；
通过分插元件发送所述反馈的波长信道并把所述信道输出在所述分插元件的第一侧上的输出上；以及
把来自分插元件第一侧上输出中的波长信道与第二分插元件第一侧上的输入耦合，并且在其后就所述分插元件和N个后续的分插元件重复相同的过程。
由本发明提供的一个优点是：当用已知技术的观点来看时它改善了关于串音等等的性能。
由本发明优选实施例提供的一个优点存在于使调谐在一个相对宽的波长范围之上被实现。
因此，这些和其它优点将变得更加显而易见，现在将参考本发明的优选实施例以及参考附图来描述本发明。
附图说明
图1说明了本发明的可调谐滤波器的实施例。
图2说明了本发明的可调谐滤波器的另外一个实施例。
图3说明了本发明的可调谐滤波器的另外一个实施例。
图4仍然说明了本发明的可调谐滤波器的另外一个实施例。
图5说明了本发明的可调谐滤波器的另外一个实施例。
图6仍然说明了本发明的可调谐滤波器的另外一个实施例。
图7仍然说明了本发明的可调谐滤波器的另外一个实施例。
图8仍然说明了本发明的可调谐滤波器的另外一个实施例。
具体实施方式
图1说明了本发明的可调谐滤波器1A的实施例。该说明的实施例包括可调谐滤波器1A，四个波长选择分插(add-drop)元件10、12、14和16以及四个接通-关断开关20、22、24和26。这个实施例的分插元件由所谓的MMIBg结构(多模式干涉布拉格光栅)组成；参见T.Augustsson的″布拉格Grating-Assisted MMI Coupler forAdd-Drop Multiplexing″(用于分插多路复用的布拉格光栅辅助的MMI耦合器)，J.Lightwave Technol第16(8)卷，第1517-1522页，1998年8月。此类结构包括布置在MMI波导210、220、240和260中的布拉格光栅110、120、140和160。布拉格光栅110、120、140和160可以被安排在各自的MMI波导210、220、240和260中，以便于它们的中心线与各自的MMI波导210、220、240和260的中心线相重合。每个分插元件分出一个特定波长并发送剩余的波长。各种分插元件10、12、14和16分出不同的波长λi。分插元件10分出波长λ1，分插元件12分出波长λ2，分插元件14分出波长λ3且分插元件16分出波长λ4。
把一个输入和一个输出提供在各自的分插元件10、12、14和16的两个短侧。把接通-关断开关20、22、24和26提供在该输入和输出之间的第二个这样的短侧上。当几个接通-关断开关串联安排时信道抑制被改善。虽然原则上无论什么的任何光接通-关断开关都可以被使用，但是这个实施例中的接通-关断开关20、22、24和26是一种基于MMIMZI的接通-关断开关。每个开关包括两个MMI波导41、42；43、44；45、46；47和48，它们被耦合到各自所谓的马赫-曾德波导51、52；53、54；55、56；57和58上。马赫-曾德波导51、53、55和57其中之一包括一个相位控制元件30、32、34和36。该相位控制元件可以被热光地控制。也可以把相位控制元件提供于两个马赫-曾德波导51、52；53、54；55、56；57和58中。
假定Q数目的的波长信道被耦合到第一分插元件10第一侧上的输入。同时假定波长信道λ1、λ2、λ3和λ4被表示在这些波长信道之中，这些波长是能够被各自的分插元件10、12、14和16通过各自的反射光栅110、120、140和160分出的波长。当这Q数目的的波长信道到达分插元件10中的布拉格光栅时，波长λ1将被分出而剩余的Q-1数目的波长信道还通过分插元件10而被发送。把分出的波长信道λ1输入到布置在第一分插元件和第二分插元件之间的连接波导62上。把发送波长信道输出在第一分插元件10的另一侧上的输出上。通过连接波导63把第二分插元件和第三个分插元件连接在一起，而通过连接波导64把第三个分插元件和第四个分插元件相互连接。
然后，通过分插元件10发送的这Q-1数目的波长信道经过接通-关断开关20。把输入到接通-关断开关20中的第一MMI波导41上的波长信道强度相等地进行分割并将其输出在马赫-曾德波导51和52上。提供在马赫-曾德波导51之一中的相位控制元件30能够改变波导信道的相位。当波导信道到达第二MMI波导42时，在马赫-曾德波导51和52与MMI波导42之间接口处的相对相位分配将确定是否波长信道将被耦合到接通-关断开关与该分插元件之间的连接波导。
当开关20在关闭模式(off-mode)中时，该波长信道将不被耦合到MMI波导42的输出。如果接通-关断开关20在开启模式(on-mode)，则这Q-1数目的波长信道将相对未受干涉地经过接通-关断开关20并将通过第一分插元件10的另外一侧上的输入而被输入。这些波长信道通过分插元件10被发送并在所述元件的第一侧上提供的输出上被集中。
通过一个连接波导把反射的波长信道λ1可能和剩余的Q-1数目的波长信道从第一分插元件10的第一侧上的输出连接到第二分插元件12的第一侧上输入。
在说明实施例中，当接通-关断开关20在关闭模式中而剩余的接通-关断开关22、24和26在开启模式中时，λ1可以被滤出。当接通-关断开关22在关闭模式中而剩余的接通-关断开关20、24和26在开启模式中时，λ2可以被滤出。当接通-关断开关24在关闭模式中而剩余的接通-关断开关20、22和26在开启模式中时，λ3可以被滤出。当接通-关断开关26在关闭模式中而剩余的接通-关断开关20、22和24在开启模式中时，λ4被滤出。
在提供在各自的布拉格光栅结构110、120、140和160上的一个热元件的帮助下能够进行微调，比如提供一个严格连续的可调谐滤波器。此方法还可以被应用来实现一个宽范围内的调谐并因此来提供一个滤波器，该滤波器可相对于其中大量信道在工作中的系统而被使用。
图2说明了本发明的在此参考符号被定为1B的可调谐滤波器的另外一个实施例。在该说明实施例中，可调谐滤波器1B包括四个波长选择分插元件10、12、14和16以及四个接通-关断开关20、22、24和26。在这个实施例中，分插元件10、12、14和16由所谓的布拉格光栅辅助的MMIMZI结构(多模式干涉马赫-曾德干涉仪)组成；参见J.Albert等人的″Low-Loss Plahar Lightwave Circuit OADM with HighIsolation and No Polarization Dependence″(具有高绝缘且无极化相关性的低损耗平面光波电路OADM)，IEEE PHOTONICSTECHNOLOGY LETTERS，第11卷，No.3，1999年3月，第346-348页。这个实施例不同于其中分插元件包括MMIBg结构(多模式干涉布拉格光栅)的图1实施例。在布拉格光栅辅助的MMIMZI结构的情况下，这里包括布置在马赫-曾德波导112、114、122、124、142、144、162和164中的布拉格光栅110、120、140和160，其中马赫-曾德波导112、114、122、124、142、144、162和164被安排在MMI波导210、215；220、225；240、245之间及260和265之间。在各自马赫-曾德波导中的布拉格光栅110、120、140和160最好被安排以使来自各自布拉格光栅110、120、140或160的MMI波导210、215、220、225、240、245、260或265其中之一的波长将等于包括在布拉格光栅辅助的MMIMZI结构中的马赫-曾德波导112、114；122、124；142、144和162与164。布拉格光栅110、120、140和160实际上是布置在两个马赫-曾德波导中两个分开的光栅，它们已被图示作为单个布拉格光栅110、120、140和160以便更清楚地表示出：布拉格光栅将最好与MMI波导210、215、220、225、240、245、260或265之一等距地间隔开。每个分插元件10、12、14和16分出一个特定波长到连接波导62、63和64并且发送剩余波长。各种分插元件10、12、14和16分出不同的波长λi。分插元件10分出波长λ1，分插元件12分出波长λ2，分插元件14分出波长λ3且分插元件16分出波长λ4。
把一个输入和一个输出提供在分别的分插元件10、12、14和16的两个短侧。把接通-关断开关20、22、24和26安排在另外一个这样的短侧上的输入和输出之间。在这个实施例中，接通-关断开关是一个基于MMIMZI的接通-关断开关。可以相互继续地安排多个接通-关断开关。原则上可以使用无论什么的任何光接通-关断开关。这个开关包括两个MMI波导41、42、43、44、45、46、47和48，它们和所谓的马赫-曾德波导51、52、53、54、55、56、57和58耦合一起。各个马赫-曾德波导51、53、55和57包括一个相位控制元件30、32、34和36。
假定Q数目的的波长信道被耦合到第一分插元件10的第一侧上的输入。进一步假定波长信道λ1、λ2、λ3和λ4被表示在这些波长信道之中并且是能够被各自的分插元件10、12、14和16分出的波长。当这Q数目的波长信道到达分插元件10中的布拉格光栅110时，波长λ1被分出而剩余的Q-1数目的波长信道还通过插入该分出元件而被发送。把分出的波长信道λ1耦合到提供在第一分插元件和第二分插元件之间的连接波导62。把发送的波长信道耦合到第一分插元件10的另一侧上的输出上。这些波长信道然后通过接通-关断开关。通过连接波导63把第二分插元件和第三个分插元件连接在一起，而通过连接波导64把第三个分插元件和第四个分插元件相互连接。
把输入到接通-关断开关20中的第一MMI波导41上的波长信道就强度相等地进行分割并将其输出在两个马赫-曾德波导51和52上。提供在马赫-曾德波导51、52之一中的相位控制元件3 0能够改变波长信道的相位。其它马赫-曾德波导也可以包括一个相位控制元件。当波导信道到达第二MMI波导42时，在马赫-曾德波导51和52与MMI波导42之间的接口中的相对相位分配将确定连接波导是不是将被耦合到该分插元件上。
如果接通-关断开关20在关闭模式中时，该波长信道不能被耦合到MMI波导42的输出。如果接通-关断开关20在开启模式中，则这Q-1数目的波长信道将相对未受干扰地经过接通-关断开关20并将通过第一分插元件10的另外一侧上的输入而被输入。这些波长信道通过该分插元件被发送并且被输出在所述元件的第一侧上提供的输出上。
被分出的波长信道λ1以及可能还有剩余的Q-1数目的波长信道通过一个连接波导从第一分插元件10的第一侧上的输出耦合到第二分插元件20的第一侧上的输入上。
在所说明的实施例中，当接通-关断开关20在关闭模式中而剩余的接通-关断开关22、24和26在开启模式中时，λ1可以被滤出。当接通-关断开关22在关闭模式中而剩余的接通-关断开关20、24和26在开启模式中时，λ2可以被滤出。当接通-关断开关24在关闭模式中而剩余的接通-关断开关20、22和26在开启模式中时，λ3可以被滤出。当接通-关断开关26在关闭模式中而剩余的接通-关断开关20、22和24在开启模式中时，λ4被滤出。
基于MMIMZI的分插元件10、12、14和16包括能够为处理不完整性进行调整的微调元件116、118、126、128、146、148、166和168。把一个微调元件提供在分插元件中的每一马赫-曾德波导中。
图3说明了本发明的在此参考符号被定为1C的可调谐滤波器的另外一个实施例。该滤波器包括用于滤出一个特定波长信道的两个设备。第一设备包括两个布拉格光栅辅助的马赫-曾德干涉仪10和12。第一布拉格光栅辅助的马赫-曾德干涉仪10包括第一MMI波导215、第二MMI波导210，第一马赫-曾德波导112、第二马赫-曾德波导114、布拉格光栅110、第一调整器116和第二调整器118。第一和第二MMI波导215和210通过所述第一和第二马赫-曾德波导112和114相互连接。第一和第二马赫-曾德波导112和114包括所述布拉格光栅110和所述调整器元件116和118。布拉格光栅110实际上包括安排在两个马赫-曾德波导中的两个分开的光栅——虽然它们已经被表示为单个布拉格光栅110以便于明确它们最好与MMI波导之一隔开。一个输入和一个输出被提供在第一MMI波导215的第一侧上。把马赫-曾德波导112和114提供在第一MMI波导215的第二侧上。马赫-曾德波导112和114还被提供在第二MMI波导的第一侧上。把一个输出提供在所述MMI波导的第二侧上。
第一马赫-曾德干涉仪10连接到第二马赫-曾德干涉仪12，第二马赫-曾德干涉仪12包括第一MMI波导225、第二MMI波导220、第一马赫-曾德122、第二马赫-曾德波导124、布拉格光栅120、第一调整器元件126和第二调整器元件128，并且，它类似于第一马赫-曾德干涉仪10的结构。通过一个连接波导60把第一马赫-曾德干涉仪10中的第二MMI波导210的第二侧上的输出连接到第二马赫-曾德干涉仪12中的第二MMI波导220的第二侧上的第一输入。通过一个连接波导62(它具有在其中提供的一个接通-关断开关20)把属于第一马赫-曾德干涉仪10的第一MMI波导215第一侧上的输出连接到属于第二马赫-曾德干涉仪12的MMI波导225第一侧上的第一输入。
第一和第二马赫-曾德干涉仪中的布拉格光栅110和120反射同一波长信道并发送剩余波长信道。把在前所述包括马赫-曾德干涉仪10和12的用于滤出一个特定波长的第一设备连接到用于滤出另一特定波长的第二设备。
此第二设备包括两个布拉格光栅辅助的马赫-曾德干涉仪14和16。第三布拉格光栅辅助的马赫-曾德干涉仪14包括第一MMI波导245、第二MMI波导240、第一马赫-曾德波导142、第二马赫-曾德波导144、布拉格光栅140、第一调整器元件146和第二调整器元件148。通过所述第一和第二马赫-曾德波导142和144把第一和第二MMI波导245和240相互连接。第一和第二马赫-曾德波导142和144包括所述布拉格光栅140和所述调整器元件146和148。布拉格光栅140实际上是安排在两个马赫-曾德波导中的两个分开的光栅——虽然它们已经被说明为单个布拉格光栅140以便于明确它们最好与MMI波导240或245之一等距安排。把一个输入和一个输出提供在第一MMI波导245的第一侧上。把马赫-曾德142和144提供在所述第一波导245的第二侧上。把马赫-曾德112和114安排在第二MMI波导的第一侧上。把一个输出提供在所述MMI波导的第二侧上。
第三马赫-曾德干涉仪14连接到第四马赫-曾德干涉仪16上，第四马赫-曾德干涉仪16包括第一MMI波导265、第二MMI波导260、第一马赫-曾德波导162、第二马赫-曾德波导164、布拉格光栅160、第一调整器元件166和第二调整器元件168，并且用与第三马赫-曾德干涉仪14相同的方式被构造。通过一个连接波导61把第三马赫-曾德干涉仪14中的第二MMI波导240第二侧上的输出连接到第四马赫-曾德干涉仪16中的第二MMI波导260第二侧上的第一输入。通过一个连接波导64把属于第三马赫-曾德干涉仪14的第一MMI波导245第一侧上的输出连接到第四马赫-曾德干涉仪16的MMI波导265第一侧上的第一输入。把一个接通-关断开关22提供于所述连接波导中。
通过在第二马赫-曾德干涉仪12中的第一MMI波导第一侧上的输出与第三马赫-曾德干涉仪14中的第一MMI波导第一侧上提供的输入之间提供的一个连接波导63把用于滤出一个特定波长的第一设备连接到用于滤出另一特定波长的第二设备。
因为在本说明实施例中用于滤出一个特定波长的两个设备已经被级联，所以从Q数目的的波长信道中滤出两个波长信道是可能的。应该理解，应该从Q数目的的可能的信道中滤出N个波长信道，该系统将包括级联的用于滤出一个特定波长信道的N个设备。
假定把Q数目的的波长信道耦合到波长选择滤波器1C的输入。这些波长信道将通过第一马赫-曾德干涉仪10中的第一MMI波导215被发送然后被输出在两个马赫-曾德波导112和114上。波长信道λ1将被布拉格光栅110反射，而剩余的Q-1数目的波长信道将通过马赫-曾德波导112和114来发送。然后把这些Q-1数目的波长信道输入到第一马赫-曾德干涉仪10中的第二MMI波导210中。通过连接波导60可以把通过所述MMI波导发送的波长信道切换到第二马赫-曾德干涉仪12中的第二MMI波导。所述波长信道将通过整个第二马赫-曾德干涉仪12被发送并且被输入在用于滤出一个特定波长信道的第一和第二设备之间的连接波导63上。
在所述波长信道λ1已经被布拉格光栅110反射之后，这些通过马赫-曾德波导112和114以及通过MMI波导215被发送回去。所述波长信道λ1然后被输入在连接波导62上。该连接波导包括所述接通-关断开关20，其可以在开启模式或者关闭模式中。如果接通-关断开关在开启模式中，则波长信道将相对未受干扰地通过此开关被发送。如果开关改为在它的关闭模式中，所述波长信道λ1将被滤出。
如果开关为开启模式，则它将通过波长信道并且被输入到第二马赫-曾德干涉仪12中。波长信道λ1将被布拉格光栅120反射在所述马赫-曾德干涉仪中，正如布置在第一马赫-曾德干涉仪10中的布拉格光栅110一样，所述光栅反射同一波长信道。在已经被所述光栅反射之后，波长信道λ1通过马赫-曾德干涉仪12被发送回来并被输出在连接用于滤出一个特定波长信道的第一与第二设备的连接波导63上。
然后把这Q-1数目的波长信道以及可能波长信道λ1发送到属于用于滤出一个特定波长信道的第二设备的MMI波导245中。此设备能够滤出第二波长信道λ2。该过程与上述相同，只是区别在：布拉格光栅140和160反射波长λ2，而不是布拉格光栅110和120所反射的波长λ1。所述波长可以在安排在连接波导64中的接通-关断开关22中被滤出，通过连接波导64只有波长信道λ2可通过。
至少Q-2个波长信道将被输出在可调谐滤波器1C的输出上。
图4说明了本发明的可调谐滤波器1D的另外一个实施例。该滤波器包括用于滤出一个特定波长信道的两个设备。
第一这样的设备包括两个MMIBg(多模式干涉布拉格光栅)10和12。第二这样的设备包括两个第二MMIBg14和16。一个MMIBg10、12、14和16包括在其中安排了一个布拉格光栅110、120、140和160的一个MMI波导210、220、240和260。
把一个输入和一个输出提供在第一MMIBg10的第一侧上。把一个输出提供在第一MMIBg10的第二侧上。把一个输入和一个输出提供在第二MMIBg12的第一侧上。把一个输入提供在第二MMIBg12的第二侧上。通过一个连接波导60把第一MMIBg10第二侧上的输出连接到第二MMIBg12第二侧上的输入上。通过一个连接波导62把第一MMIBg10第一侧上的输出连接到第二MMIBg12第一侧上的输入上。此连接波导包括一个接通-关断开关20。
把一个输入和一个输出提供在第三MMIBg14的第一侧上。把一个输出提供在第三MMIBg14的第二侧上。把一个输入和一个输出提供在第四MMIBg16的第一侧上。把一个输入提供在第四MMIBg16的第二侧上。通过一个中间波导61把第三MMIBg14第二侧上的输出连接到第四MMIBg16第二侧上的输入上。通过一个连接波导64把第三MMIBg14第一侧上的输出连接到第四MMIBg16第一侧上的输入上。把一个接通-关断开关22提供在该连接波导中。
通过在第二MMIBg12第一侧上的输出与第三MMIBg14第一侧上的输入之间提供的一个连接波导63把用于滤出一个特定波长信道的第一和第二设备相互连接。
假定Q数目的的波长信道被输入在波长选择滤波器1D的输入上。波长信道λ1然后将被安排在第一MMIBg10中的布拉格光栅110反射，而剩余的Q-1数目的波长信道将通过所述MMIBg10来发送。然后通过连接波导60把这Q-1数目的波长信道输入到第二MMIBg12。这些波长信道通过所述MMIBg12被发送然后通过连接波导63被转发到用于滤出一个特定波长信道的第二设备。
接着被MMIBg10中的布拉格光栅110反射之后，所述波长信道λ1将通过MMIBg10被传送回来。该波长信道λ1然后被输入在连接波导62上。该连接波导包括所述接通-关断开关20，其可以在开启模式或者关闭模式中。如果开关在它的开启模式中，则所述波长信道将相对未受干扰地通过此开关被发送。另一方面，如果开关在它的关闭模式中，则所述波长信道λ1将被滤出。
如果开关在它的开启模式中，则波长信道将通过该开关并被输入到第二MMIBg12上。波长信道λ1然后将在所述MMIBg中被布拉格光栅120反射，其反射与提供于第一MMIBg10中的布拉格光栅110相同的波长信道。在已经被所述光栅反射之后，波长信道λ1将通过MMIBg12被反射回来并被输出在互连用于滤出一个特定波长信道的第一与第二设备的连接波导63上。
然后把这Q-1数目的波长信道以及可能还有波长信道λ1发送到属于第二特定波长信道滤波设备的MMIBg14中。在此设备中能够滤出第二波长信道λ2。该过程与上述相同，只是区别在：布拉格光栅140和160反射波长λ2，而不是布拉格光栅110和120所反射的波长λ1。所述波长λ2可以在安排在连接波导64中的接通-关断开关22中被滤出，在连接波导64中只有波长信道λ2可通过。
至少Q-2个波长信道将在可调谐滤波器1D的输出端上被发送。
图5说明了本发明的在此参考符号被定为1E的可调谐滤波器的另外一个实施例。该滤波器包括四个设备，每个起到滤出一个特定波长信道的作用。
该设备包括一个布拉格光栅辅助的马赫-曾德干涉仪10、12、14和16。一个布拉格光栅辅助的马赫-曾德干涉仪10、12、14和16包括第一MMI波导215、225、245和265，第二MMI波导210、220、240和260，第一马赫-曾德波导112、122、142和162，第二马赫-曾德波导114、124、144和164，布拉格光栅110、120、140和160，第一调整器元件116、126、146和166以及第二调整器元件118、128、148和168。通过所述第一马赫-曾德波导11 2、122、142和162以及第二马赫-曾德波导114、124、144和164把第一MMI波导215、225、245和265以及第二MMI波导210、220、240和260相互连接。第一马赫-曾德波导112、122、142和162以及第二马赫-曾德波导114、124、144和164分别包括所述布拉格光栅110、120、140和160以及所述调整器元件116、126、146、166以及118、128、148和168。布拉格光栅110、120、140和160实际上包括安排在两个马赫-曾德波导中的两个分开的光栅——虽然它们已经被表示为单个布拉格光栅110、120、140和160以便于明确它们最好与MMI波导之一等距安排。布拉格光栅是相移的布拉格光栅类型；参见″Phase-Shifted Fiber布拉格Gratings and TheirApplication for Wavelength Demultiplexing″(相移光纤布拉格光栅以及它们用于波长解复用的应用)，Govind P.Agraval和StojanRadic，IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS(IEEE光子学技术文集)，第6卷，No.8，1994年8月，第995-997页。把一个输入和一个输出提供在第一MMI波导215、225、245和265的第一侧上。所述马赫-曾德波导112、114、122、124、142、144、162和164被安排所述第一MMI波导215、225、245和265的第二侧上。该马赫-曾德波导112、114，122、124、142、144、162和164被提供在第二MMI波导210、220、240和260的第一侧上。把一个输入和一个输出提供在所述MMI波导210、220、240和260的第二侧上。
通过一个接通-关断开关20、22、24和26把第二MMI波导210、220、240和260第二侧上的输出和输入相互连接。
通过安排在第一布拉格光栅辅助的马赫-曾德干涉仪10中第一MMI波导215第一侧上的输出与第二布拉格光栅辅助的马赫-曾德波导12中第一MMI波导225第一侧上的输入之间的一个连接波导60，把用于滤出一个特定波长信道的第一设备连接到用于滤出一个特定波长信道的第二设备上。同样地，通过各自的连接波导61和62把用于滤出一个特定波长信道的第三和第四设备相互连接。
在说明的实施例中，由于用于滤出一个特定波长信道的四个设备已经被级联的事实，可以从Q数目的波长信道中滤出四个波长信道。这将很容易看出，当N个波长信道要从Q数目的可能的波长信道中被滤出时，于是用于滤出一个特定波长信道的N个设备应该以级联的形式被安排。
假定Q数目的波长信道被输入在波长选择滤波器(在此参考符号被定为1E)的输入上。这些波长信道将通过第一布拉格光栅辅助的马赫-曾德干涉仪10中的第一MMI波导215被发送然后被输出在两个马赫-曾德波导112和114上。Q-1数目的波长信道将被布拉格光栅110反射，而波长信道λ1将分别通过所述马赫-曾德波导112和114来发送。然后把波长信道λ1输入到第一马赫-曾德干涉仪中的第二MMI波导210。此波长信道然后通过所述MMI波导被发送并被耦合或者输入到一个接通-关断开关20。当接通-关断开关在开启模式中时，则所述波长信道将相对未受干扰地通过此开关被发送。另一方面，如果开关在它的关闭模式中，则所述波长信道λ1将被滤出。
当开关在它的开启模式中时，波长信道λ1被耦合到第一布拉格光栅辅助的马赫-曾德干涉仪第二侧上的输入。此波长信道通过整个第一布拉格光栅辅助的马赫-曾德干涉仪被发送并且被输入在用于滤出一个特定波长信道的第一和第二设备之间的连接波导60上。
在被布拉格光栅110反射之后，波长信道Q-1将通过马赫-曾德波导112和114以及通过MMI波导215被发送回来。波长信道然后被输入在连接波导60上。
然后把这Q-1数目的波长信道以及可能还有波长信道λ1发送到属于用于滤出一个特定波长信道的第二设备的MMI波导225中。可以在这个设备中滤出第二波长信道λ2。该过程与上述相同，只是区别在：布拉格光栅120发送波长λ2，而不是布拉格光栅110所发送的波长λ1。该波长能够在接通-关断开关22中被滤出，通过该接通-关断开关22只有波长信道λ2可通过。
通过连接波导61和62把用于滤出一个特定波长信道的第三和第四设备连接到前面的设备以及彼此连接。
至少Q-4数目的波长信道将被输出在可调谐滤波器1E的输出上。
图6说明了本发明的在此参考符号被定为1F的可调谐滤波器的另外一个实施例。该滤波器包括用于滤出一个特定波长信道的四个设备。
这些设备包括一个MMI波导215、225、245和265，第一迈克尔逊波导112、122、142和162，第二迈克尔逊波导114、124、144和164，相移布拉格光栅110、120、140和160，第一调整器元件116、126、146和166，第二调整器元件118、128，148和168，全反射部分70、72、74和76，第一接通-关断开关20A、22A、24A和26A，以及第二接通-关断开关20B、22B、24B和26B。通过所述第一迈克尔逊波导112、122、142和162以及所述第二迈克尔逊波导114、124、144和164把MMI波导215、225、245和265以及全反射部分70、72、74和76相互连接。第一迈克尔逊波导112、122、142和162以及第二迈克尔逊波导114、124、144和164包括所述布拉格光栅110、120、140和160。布拉格光栅110、120、140和160实际上是安排在两个迈克尔逊波导中的两个分开的光栅，虽然它们已被说明为单个布拉格光栅110、120、140和160以便更清楚地表示出：它们与各自的MMI波导215、225、245或265最好等距。把一个输入和一个输出提供在MMI波导215、225、245和265的第一侧上。把迈克尔逊波导112、114、122、124、142、144、162和164提供在MMI波导215、225、245和265各自的第二侧上。把迈克尔逊波导112、114、122、124、142、144、162和164安排在全反射部分70、72、74和76的第一侧上。第一迈克尔逊波导112、122、142和162包括第二调整器元件118、128、148和168以及第一接通-关断开关20A、22A、24A和26A。各自的第二迈克尔逊波导114、124、144和164包括第一调整器元件116、126、146、166以及第二接通-关断开关20B、22B、24B和26B。
通过连接在第一设备中的MMI波导215第一侧上的输出与第二设备中的MMI波导225第一侧上的输入之间的一个连接波导60，把用于滤出一个特定波长信道的第一设备连接到用于滤出一个特定波长信道的第二设备。同样地，通过连接波导61和62把用于滤出一个特定波长信道的第三和第四设备相互连接。
接通-关断开关20A和20B、22A和22B、24A和24B、以及26A和26B最好同步操作。
在说明的实施例中，由于级联连接每个都能够滤出一个特定波长信道的四个设备的事实，可以从Q数目的波长信道中滤出四个波长信道。这将很容易看出，如果N个波长信道要从Q数目的可能的波长信道中被滤出，则用于滤出一个特定波长信道的N个设备将被级联连接。
假定Q数目的波长信道被输入在波长选择滤波器1F的输入上。这些波长信道将通过第一特定波长信道滤波器设备中的第一MMI波导215被发送然后被输出在两个迈克尔逊波导112和114上。这Q-1数目的波长信道将被相移布拉格光栅110反射，而波长信道λ1将通过迈克尔逊波导112和114中的所述相移布拉格光栅110被发送。
然后波长信道λ1被输入到各自的迈克尔逊波导112和114中的接通-关断开关20A和20B。如果接通-关断开关在开启模式中时，则所述波长信道将相对未受干扰地通过开关被发送。另一方面，如果开关在关闭模式中，则该波长信道λ1将被滤出。
当开关在它的开启模式中时，波长信道将通过所述开关下行的迈克尔逊波导112和114被发送并然后将被全反射部分70反射。该波长信道然后将第二次通过接通-关断开关20A和20B以及布拉格光栅110然后经过MMI波导215并被输入在连接波导60上。
在被布拉格光栅110反射之后，这Q-1数目的波长信道将通过迈克尔逊波导112和114以及通过MMI波导215被发送回来。该波长信道然后被输入在连接波导60上。
然后把这Q-1数目的波长信道以及可能还有波长信道λ1发送到属于用于滤出一个特定波长信道的第二设备的MMI波导225中。可以在这个设备中滤出第二波长信道λ2。该过程与上述相同，只是区别在：相移布拉格光栅120发送波长λ2，而不是相移布拉格光栅110所发送的波长λ1。所述波长能够在接通-关断开关22A和22B中被滤出，在所述接通-关断开关22A和22B中只有波长信道λ2通过。
通过连接波导61和62把用于滤出一个特定波长信道的第三和第四设备连接到前面的设备以及彼此连接。
至少Q-4个波长信道将在可调谐滤波器1F的输出上被输出。
图7仍然说明了本发明的在此参考符号被定为1G的可调谐滤波器的另外一个实施例。该滤波器包括用于滤出一个特定波长信道的四个设备。
这些设备包括各自的MMI波导215、225、245和265，各自的第一迈克尔逊波导112、122、142和162，各自的第二迈克尔逊波导114、124、144和164，相移布拉格光栅110A、120A、140A和160A，布拉格光栅110B、120B、140B和160B，第一调整器元件118、128、148和168，第二调整器元件116、126、146和166，第一接通-关断开关20A、22A、24A和26A，以及第二接通-关断开关20B、22B、24B和26B。把MMI波导215、225、245和265安排在各自设备的的第一侧上，并且把布拉格光栅110B、120B、140B和160B安排在各自设备的的第二侧上。第一迈克尔逊波导112、122、142和162包括所述布拉格光栅110A、120A、140A和160A而第二迈克尔逊波导114、124、144和164包括所述布拉格光栅110B、120B、140B和160B。布拉格光栅110A、110B、120A、120B、140A、140B、160A和160B实际上是安排在两个迈克尔逊波导中的两个分开的光栅——虽然它们已经被表示为单个布拉格光栅110A、110B、120A、120B、140A、140B、160A和160B以便清楚表示出：它们与MMI波导215、225、245或265最好等距。把一个输入和一个输出提供在MMI波导215、225、245和265的第一侧上。迈克尔逊波导112、114、122、124、142、144、162和164被安排在所述MMI波导215、225、245和265的第二侧上。第一迈克尔逊波导112、122、142和162包括调整器元件118、128、148和168以及第一接通-关断开关20A、22A、24A和26A。第二迈克尔逊波导114、124、144和164包括第二调整器元件116、126、146和166以及第二接通-关断开关20B、22B、24B和26B。
通过布置在第一设备中的MMI波导215第一侧上的输出与提供在第二设备中的MMI波导225第一侧上的输入之间的一个连接波导60，把用于滤出一个特定波长信道的第一设备连接到用于滤出另外一个特定波长信道的第二设备。同样地，通过各自的连接波导61和62把用于滤出一个特定波长信道的第三和第四设备相互连接。
在说明的实施例中，由于用于滤出一个特定波长信道的四个设备已经被级联的事实，可以从Q数目的波长信道中滤出四个波长信道。这将很容易看出，如果N个波长信道要从Q数目的可能的波长信道中被滤出，则用于滤出一个特定波长信道的N个设备将被级联连接。
假定Q数目的波长信道被输入在波长选择滤波器1H的输入上。这些波长信道将通过用于滤出一个特定波长信道的第一设备中的第一MMI波导215被发送然后被输出在两个迈克尔逊波导112和114上。Q-1数目的波长信道将被布拉格光栅110反射，而一个波长信道λ1将通过所述迈克尔逊波导112和114中的布拉格光栅110被发送。
然后波长信道λ1被输入到各自的迈克尔逊波导112和114中的接通-关断开关20A和20B。如果接通-关断开关在开启模式中时，则所述波长信道将相对未受干扰地通过开关被发送。另一方面，如果所述开关在关闭模式中，则该波长信道λ1将被滤出。
当开关在开启模式中时，波长信道将通过位于所述开关下行的迈克尔逊波导112和114被发送并然后将被布拉格光栅110B反射。该波长信道然后将通过接通-关断开关20A和20B以及相移布拉格光栅110A一次并且其后经过MMI波导215并被输入在连接波导60上。
在已经被相移布拉格光栅110A反射之后，所述Q-1数目的波长信道将通过迈克尔逊波导112和114以及通过MMI波导215被发送回来。该波长信道然后被输入在连接波导60上。
然后将把这Q-1数目的波长信道以及可能还有波长信道λ1发送到属于用于滤出一个特定波长信道的第二设备的MMI的波导225中。可以在这个设备中滤出第二波长信道λ2。该过程与上述相同，只是区别在：布拉格光栅120A发送波长λ2，而不是由布拉格光栅110A所发送的波长λ1。
通过各自的连接波导61和62把用于滤出一个特定波长信道的第三和第四设备连接到前面的设备以及彼此连接。
至少Q-4数目的波长信道将在可调谐滤波器1H的输出上被输出。
图8仍然说明了本发明的可调谐滤波器1H的另外一个实施例。该滤波器包括用于滤出一个特定波长信道的四个设备。
这些设备包括一个MMI波导215、225、245和265，第一迈克尔逊波导112、122、142和162，第二迈克尔逊波导114、124、144和164，第一布拉格光栅110A、120A、140A和160A，第二布拉格光栅110B、120B、140B和160B，第三布拉格光栅110C、120C、140C和160C，第一调整器元件118、128、148和168，第二调整器元件116、126、146和166，第一接通-关断开关20A、22A、24A和26A，以及第二接通-关断开关20B、22B、24B和26B。MMI波导215、225、245和265被安排在各自设备的第一侧上而布拉格光栅110C、120C、140C和160C被安排在各自设备的第二侧上。第一迈克尔逊波导112、122、142和162和第二迈克尔逊波导114、124、144和164包括所述布拉格光栅110A、110B、110C、120A、120B、12C、140A、140B、140C、160A、160B和160C。布拉格光栅110A、110B、110C、120A、120B、120C、140A、140B、140C、160A、160B和160C实际上是布置在两个迈克尔逊波导中的两个分开的光栅——虽然它们已经被表示为单个布拉格光栅110A、110B、110C、120A、120B、120C、140A、140B、140C、160A、160B和160C以便清楚表示出：它们与MMI波导215、225、245或265最好等距。把一个输入和一个输出提供在各自的MMI波导215、225、245和265的第一侧上。把迈克尔逊波导112、114、122、124、142、144、162和164被安排在各自的MMI波导215、225、245和265的第二侧上。各自的第一迈克尔逊波导112、122、142和162包括各自的调整器元件118、128、148和168以及第一接通-关断开关20A、22A、24A和26A。第二迈克尔逊波导114、124、144和164包括各自的第二调整器元件116、126、146和166以及第二接通-关断开关20B、22B、24B和26B。
通过安排在第一设备中的MMI波导215第一侧上的输出与第二设备中的MMI波导225第一侧上的输入之间的一个连接波导60，把用于滤出一个特定波长信道的第一设备连接到用于滤出另外一个特定波长信道的第二设备。同样地，通过连接波导61和62把用于滤出一个特定波长信道的第三和第四设备相互连接。
在说明的实施例中，由于用于滤出一个特定波长信道的四个设备已经被级联连接的事实，可以从Q数目的波长信道中滤出四个波长信道。这将很容易看出，如果N个波长信道要从Q数目的可能的信道中被滤出，则用于滤出一个特定波长信道的N个设备将被级联连接。
假定Q数目的波长信道被输入在波长选择滤波器(在此参考符号被定为1I)的输入上。所述波长信道将通过用于滤出一个特定波长信道的第一设备中的第一MMI波导215被发送然后被输出在两个迈克尔逊波导112和114上。Q-1数目的波长信道将被布拉格光栅110A和110B反射，而波长信道λ1将通过所述迈克尔逊波导112和114中的布拉格光栅110A和110B被发送。布拉格光栅110A反射比波长信道λ1更短波长的所有波长，而布拉格光栅110B将反射具有比波长信道λ1更长波长的所有波长。因此，只有波长信道λ1将通过两个布拉格光栅110A和110B被发送。
然后波长信道λ1被输入到各自的迈克尔逊波导112和114中的接通-关断开关20A和20B。如果接通-关断开关在开启模式中时，则所述波长信道将相对未受干扰地通过开关被发送。另一方面，如果开关在关闭模式中，则所述波长信道λ1将被滤出。
当开关在开启模式中时，则波长信道将通过所述开关下行布置的迈克尔逊波导112和114被发送并然后将被布拉格光栅110C反射。该波长信道然后将第二次通过接通-关断开关20A和20B以及布拉格光栅110和110B，然后经过MMI波导215并被输入在连接波导60上。
在已经被相移布拉格光栅110A和110B反射之后，所述Q-1数目的波长信道将通过迈克尔逊波导112和114以及通过MMI波导215被发送回来。所述波长信道然后被输入在连接波导60上。
然后将把这Q-1数目的波长信道以及可能还有波长信道λ1发送到属于用于滤出一个特定波长信道的第二设备的MMI的波导225中。可以在这个设备中滤出第二波长信道λ2。该过程与上述相同——虽然具有如下区别：与被布拉格光栅110A和110B发送的波长λ1相反，布拉格光栅120A和120B发送波长λ2。根据前述，该波长信道λ2可以在接通-关断开关22A和22B中被滤出，通过接通-关断开关22A和22B只有该波长信道λ2通过。
通过连接波导61和62把用于滤出一个特定波长信道的第三和第四设备连接到前面的设备以及彼此连接。第三设备能够滤出波长信道λ3而第四设备能够滤出波长信道λ4。
至少Q-4数目的波长信道将在可调谐滤波器1I的输出上被输出。
可以在用于实现微调的各个实施例的布拉格光栅结构顶端上提供一个热元件，换言之以使可以获得严格连续的可调谐滤波器。这种方法还可以被用来提供在一个宽范围内的可调谐性并因此提供一个滤波器，该滤波器可使用在包括大量工作信道的一个系统中。
在本发明的概念之内存在着使用一个微机械的接通-关断开关来代替一个基于MMIMZI的接通-关断开关或者一个数字接通-关断开关。一个微机械的接通-关断开关有这样的好处：其只有当发生波长信道的改变时才提供电源需要。另一方面，为了连续的调谐性需要连续的电源，例如可以通过在分插元件中光栅结构顶端上的热敏元件的媒质来实现之。
光滤波器1的本实施例可以被构造在某些单片半导体系统或SiO2/Si类型或其它聚合材料的电介质波导系统中。
应该理解，本发明不局限于它前述的和说明的例证实施例并且在附随的权利要求的范围之内可进行修改。

Claims (6)

1.一种波长选择滤波器，用于从Q个波长信道流中可调谐地滤出波长信道，滤波器(1)包括两个或多个波长选择分插元件(10、12、14和16)以及两个或多个接通-关断开关(20、22、24和26)，其中：波长选择分插元件(10、12、14和16)的第一和第二侧每侧包括一个输入和一个输出，其中，所述接通-关断开关(20、22、24和26)被布置在所述波长选择分插元件(10、12、14和16)的所述第二侧上的所述输入和输出之间，其特征在于所述波长选择分插元件(10、12、14和16)通过在波长选择分插元件第一侧上各自的输出和输入之间的一个连接波导被相互连接，至少一个热光微调装置被安排在波长选择分插元件(10、12、14和16)上的布拉格光栅上，每个波长选择分插元件滤出一个特定波长信道，使所述特定波长信道通过布拉格光栅，而其它Q-1数目的波长信道被所述布拉格光栅反射，并且接通-关断开关在开启模式中发送所述特定波长信道，在关闭模式中将所述特定波长信道滤出。
2.如权利要求1所述的波长选择滤波器(1)，其特征在于：接通-关断开关(20、22、24或26)是一个热光控制的多模式干涉马赫-曾德干涉仪类型开关。
3.如权利要求1所述的波长选择滤波器(1)，其特征在于：接通-关断开关(20、22、24和26)被微机械地控制。
4.如权利要求1或2所述的波长选择滤波器(1)，其特征在于：波长选择分插元件(10、12、14或16)是多模式干涉布拉格光栅类型。
5.如权利要求1-3任何一个所述的波长选择滤波器(1)，其特征在于：波长选择分插元件(10、12、14或16)是布拉格光栅辅助的多模式干涉马赫-曾德干涉仪类型。
6.一种通过波长选择滤波器(1)从Q个波长信道流中对一个波长信道进行波长选择滤波的方法，所述波长选择滤波器(1)包括两个或多个波长选择分插元件(10、12、14和16)，所述波长选择分插元件(10、12、14和16)通过在波长选择分插元件第一侧上各自的输出和输入之间的一个连接波导被相互连接，以使能够彼此独立地滤出分出的波长信道，至少一个热光微调装置被安排在波长选择分插元件(10、12、14和16)上的布拉格光栅上，
所述方法的特征在于如下步骤：
把光波长信道输入在提供在第一波长选择分插元件的第一侧上的输入上；
反射一个特定波长信道并在其后把所述特定波长信道输出在提供在所述第一波长选择分插元件的所述第一侧上的输出上；
把通过所述第一波长选择分插元件发送的波长信道输出在提供在分插元件的第二侧上的输出上；
阻塞所述发送的波长信道或者把所述发送的波长信道反馈回到提供在所述第一波长选择分插元件的所述第二侧上的输入；
通过所述第一波长选择分插元件发送所述反馈的波长信道并把所述信道输出在所述第一波长选择分插元件的第一侧上的输出上；以及
把来自所述第一波长选择分插元件第一侧上输出中的波长信道与第二分插元件第一侧上的输入耦合，并且在其后就所述第二分插元件和N个后续的波长选择分插元件重复相同的过程。
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