CN101018099B - 具有整形放大功能的可重构上下路复用器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于波分复用光网络节点的具有整形放大功能的可重构上下路复用器，包括：放大模块(6)、基于滤波器可重构上下路复用器(1)及外部控制模块接口(8)，在基于滤波器可重构上下路复用器(1)的下路端上连接有整形模块(7)，在整形模块(7)的输出端连接下路通道(4)，在放大模块(6)的激励光信号输入端连接有泵浦光源模块(9)且放大模块(6)的激励光信号输入端与泵浦光源模块(9)的出射端连接，外部控制模块接口(8)的第三控制信号输出端与泵浦光源模块(9)的控制端连接，本发明与光波通道一体化，具有波长通道选择功能，可进行网络工作波长的重构。

Description

具有整形放大功能的可重构上下路复用器

技术领域

本发明涉及一种用于光通信系统及光计算机的具有整形放大功能的平面光波光路集成可重构上下路复用器，尤其涉及一种具有整形放大功能的可重构上下路复用器。

技术背景

可重构上下路复用器(ROADM)是波分复用(WDM)光通信系统、光计算机系统基础元件，实现可变波长光功率或光信号的上路/下路。它主要用于城域网边缘节点中，实现城域网和骨干网之间的连接，以及城域网和局域网之间波长的上/下路。目前，该类器件主要基于平面光波光路(PLC)或光纤或微光电机械系统(MOEMS)技术。基于PLC技术已构成级联型马赫曾德干涉仪(MZI)型ROADM以及阵列波导光栅(AWG)和光开关型ROADM，基于光纤技术已构成布拉格光栅和环行器型ROADM，已有基于MOEMS技术的可调谐上下路复用器。

在WDM光网络中，光信号经过长距离传输，由于光纤中色散、损耗、非线性以及外界环境的影响，必然导致高速光脉冲展宽、幅度下降、幅度及频率抖动以及漂移等。信号速率越高，形变就愈发严重，甚至到了无法正常检测的地步。因此，所构建ROADM网络节点，除了需要具有可重构上下路功能之外，还需要具有对高速光信号再放大、再整形(2R)的功能，且各类功能单元应集成在一起，减少中间环节，便于应用。

发明内容

本发明提出了一种用于波分复用(WDM)光网络节点的具有整形放大功能的可重构上下路复用器，本发明具有波长通道选择功能，可进行网络工作波长的重构。

本发明采用如下技术方案：

一种用于波分复用光网络节点的具有整形放大功能的可重构上下路复用器，包括：放大模块、基于滤波器可重构上下路复用器及外部控制模块接口，在放大模块输入端上连接有输入通道，放大模块的输出端与基于滤波器可重构上下路复用器的输入端连接，该连接可用中间波导来实现，在基于滤波器可重构上下路复用器有输出通道及上路通道，基于滤波器可重构上下路复用器的电压控制端与外部控制模块接口的第一控制信号端连接，在基于滤波器可重构上下路复用器的下路端上连接有整形模块，该连接可用中间波导来实现，在整形模块上有下路通道，整形模块的通过光栅电压控制端与外部控制模块接口的第二控制信号端端连接，在放大模块的激励光信号输入端连接有泵浦光源模块且放大模块的激励光信号输入端与泵浦光源模块的出射端连接，该连接可用中间波导来实现，外部控制模块接口的第三控制信号输出端与泵浦光源模块的控制端连接。

本发明的整形模块可由一个或多个、同类型或不同类型滤波器件组成。通过外部控制模块接口预先控制上下路复用器，设定上/下路波长。光信号由输入通道进入放大模块，所有波长被全部放大后到达可重构上下路复用器模块，使满足要求的波长下路，经整形模块，对已经经过长距离传输的发生偏移并变形了的光信号整形，到达下路通道；不满足下路波长要求的光波由输出通道输出。若有波长需要上路，则由上路通道输入至基于滤波器可重构上下路复用器后，从输出通道输出。整个过程的实现是由外部控制模块来控制的。

本发明所提出的放大模块主要是由掺铒波导放大器(EDWA)组成；所提出的滤波器可以是光栅，也可以是谐振腔。光栅可以是折射率纵向调制型或纵向周期结构型；从周期结构与传输方向的关系区分，可以是普通式或倾斜式；从纵向折射率分布区分(或周期结构分布)，可以是均匀光栅或各类非均匀光栅。谐振腔可以是FP腔，也可以是环形谐振腔、多边形谐振腔和盘形谐振腔等各类谐振腔型滤波器。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明与光波通道一体化，具有波长通道选择功能，可进行网络工作波长的重构。基于波导光栅实现高速光信号整形；基于外部控制模块接口实现波长选择功能。本发明的器件采用EDWA实现放大，利用PLC技术完成上下路复用并可对光信号进行整形，器件长度短，结构紧凑；上下路波长可调，单个器件可实现时空服用；对在线传输的光信号放大和整形，改善光信号传输性能。

附图说明

图1是基于滤波器型可整形放大的可重构上下路复用器示意图。

图2是掺铒波导放大器实现结构示意图。

图3是波导光栅示意图。

图4是基于滤波器可重构上下路复用器示意图。

图5是波导光栅的滤波特性图。

图6是环形谐振腔的滤波特性图。

图中：1.基于滤波器可重构上下路复用器，2.输入通道，3.输出通道，4.下路通道，5.上路通道，6.放大模块，7.整形模块，8.外部控制模块接口，9.泵浦光源模块，10.中间波导。

具体实施方式

一种用于波分复用光网络节点的具有整形放大功能的可重构上下路复用器，包括：放大模块6、基于滤波器可重构上下路复用器1及外部控制模块接口8，在放大模块6输入端上连接有输入通道2，放大模块6的输出端与基于滤波器可重构上下路复用器1的输入端连接，该连接可用中间波导10来实现，在基于滤波器可重构上下路复用器1有输出通道3及上路通道5，基于滤波器可重构上下路复用器1的电压控制端16与外部控制模块接口8的第一控制信号端连接，在基于滤波器可重构上下路复用器1的下路端上连接有整形模块7，该连接可用中间波导10来实现，在整形模块7上有下路通道4，整形模块7的通过光栅电压控制端71与外部控制模块接口8的第二控制信号端端连接，在放大模块6的激励光信号输入端连接有泵浦光源模块9且放大模块6的激励光信号输入端与泵浦光源模块9的出射端连接，该连接可用中间波导10来实现，外部控制模块接口8的第三控制信号输出端与泵浦光源模块9的控制端连接。放大模块6为轮回型掺铒波导放大器，该轮回型掺铒波导放大器为双头盘绕状波导且该双头分别为输出端63及激励光信号输入端和信号输入端61、62；基于滤波器可重构上下路复用器1至少包括一个可重复单元，该可重复单元由环形谐振腔15和垂直相交的两个波导组成，其中一个波导的一端为输入端11，另一端为输出端13，其中另一个波导的一端为上路端12，另一端为下路端14，在环形谐振腔15上连接有金属片且环形谐振腔15与金属片的一端连接，金属片的另一端为电压控制端16，上述输出端13为基于滤波器可重构上下路复用器1的输出通道3，上路端12为基于滤波器可重构上下路复用器1的上路通道5。上述基于滤波器可重构上下路复用器1采用如图4所示并与之相类似的环形谐振腔滤波器结构；泵浦光源模块9采用德国JOLD公司的JOLD-50-CPXF-2P iTEC光纤耦合半导体激光器。

图1是基于滤波器的具有可整形放大功能的可重构上下路复用器的示意图，其中可重构上下路复用器功能是由可调谐的滤波器实现的。它由基于滤波器可重构上下路复用器1，输入/输出通道2、3，上/下路通道5、4、放大模块6、整形模块7、外部控制模块接口8，放大模块的泵浦光源模块9和中间波导10组成。在光传输信号中利用控制信令传递需要上/下路的波长，外部控制模块通过接口8预先控制上下路复用器，设定上/下路波长。外部控制模块接口8连接可重构上下路复用器1中的电压控制端16，控制基于滤波器可重构上下路复用器1上下路的波长。光信号由输入通道2进入放大模块6，控制泵浦光源模块9发射泵浦光，所有波长在6中被同时在线放大后，信号到达基于滤波器构成的可重构上下路复用器1，当满足下路要求的波长通过时，进入下路端后经整形模块7，对已经经过长距离传输的发生偏移并变形了的光信号整形，到达下路通道4；不满足下路要求的波长由输出通道3输出。若有波长需要上路，则由上路通道5输入至基于滤波器可重构上下路复用器1后，从输出通道3输出。

图2是轮回型掺铒波导放大器实现结构示意图，以该结构实现掺铒波导可以使波导在较小的范围内尽可能的长，使其放大倍数尽可能的大。该轮回型掺铒波导放大器为双头盘绕状波导且该双头分别为输出端63及激励光信号输入端和信号输入端61、62。图2中EDWA波导可以是以弯曲方式实现，也可以以直线方式实现；其拐角部分可以是弯曲波导，也可以是直角拐弯波导，也可以是以任意方式实现。

整形模块7采用波导光栅结构，参照图3，图中结构沿y向分为两层，下层为衬底，上层为脊形波导73，在脊形波导73的两端分别设有输入端74和输出端75，在脊形波导73上设有空气凹槽72，在脊形波导73上连接有金属片且波导73与金属片的一端连接，金属片的另一端为电压控制端71，上述输入端74与基于滤波器可重构上下路复用器1的下路端14相连，该连接可用中间波导10来实现，输出端75与下路通道4相连。波导光栅可以是折射率纵向调制型或纵向周期结构型；从周期结构与传输方向的关系区分，可以是普通式或倾斜式；从纵向折射率分布区分(或周期结构分布)，可以是均匀光栅或各类非均匀光栅。

图4是基于滤波器可重构上下路复用器示意图。图中省略号表示任意个可重复单元，一个可重复单元由输入端11、上路端12、输出端13、下路端14、环形谐振腔15和电压控制端16组成。光信号由输入端11输入，当满足下路要求的波长通过时，由环形谐振腔15进入下路端14输出；不满足下路要求的波长由输出端13输出。若有波长需要上路，则由上路端12输入至环形谐振腔15后，从输出端13输出。一个可重复单元的输出端连接下一个可重复单元的输入端，从而实现不同的波长在不同的下路端输出。通过电压控制端16输入的电压可控制环形谐振腔15的滤波波长。

图5是波导光栅的滤波特性图。该滤波谱具有较大的半高全宽，说明采用波导光栅可对输入信号进行整形。

图6是环形谐振腔的滤波特性图。从中可以看出，采用环形谐振腔滤波器具有自由谱域大，Q值高、谱线窄的优点，适合在波分复用系统中用作上下路复用器。

Claims (3)

1.一种用于波分复用光网络节点的具有整形放大功能的可重构上下路复用器，包括：放大模块(6)、基于滤波器可重构上下路复用器(1)及外部控制模块接口(8)，在放大模块(6)输入端上连接有输入通道(2)，放大模块(6)的输出端与基于滤波器可重构上下路复用器(1)的输入端连接，在基于滤波器可重构上下路复用器(1)上设有输出通道(3)及上路通道(5)，基于滤波器可重构上下路复用器(1)的电压信号端(16)与外部控制模块接口(8)的第一控制信号端连接，其特征在于在基于滤波器可重构上下路复用器(1)的下路端上连接有整形模块(7)，在整形模块(7)的输出端连接下路通道(4)，整形模块(7)通过光栅电压控制端(71)与外部控制模块接口(8)的第二控制信号端连接，在放大模块(6)的激励光信号输入端连接有泵浦光源模块(9)且放大模块(6)的激励光信号输入端与泵浦光源模块(9)的出射端连接，外部控制模块接口(8)的第三控制信号输出端与泵浦光源模块(9)的控制端连接。

2.根据权利要求1所述的具有整形放大功能的可重构上下路复用器，其特征在于放大模块(6)为轮回型掺铒波导放大器，该轮回型掺铒波导放大器为双头盘绕状波导且该双头分别为输出端(63)及激励光信号输入端和信号输入端(61、62)。

3.根据权利要求1或2所述的具有整形放大功能的可重构上下路复用器，其特征在于基于滤波器可重构上下路复用器(1)至少包括1个可重复单元，该可重复单元由环形谐振腔(15)和垂直相交的2个波导组成，其中1个波导的一端为输入端(11)，另一端为输出端(13)，其中另1个波导的一端为上路端(12)，另一端为下路端(14)，在环形谐振腔(15)上连接有金属片且环形谐振腔(15)与金属片的一端连接，金属片的另一端为电压控制端(16)，可重复单元的输出端(13)为基于滤波器可重构上下路复用器(1)的输出通道(3)，上路端(12)为基于滤波器可重构上下路复用器(1)的上路通道(5)。

Images