CN104052545A - 一种光通路装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光通路装置，包括：分路耦合器、光路器、旁路器和分路路由器，其中，下行光进入分路耦合器后，经光路器到分路路由器传入后续光纤通道，或者下行光经分路耦合器分路后，下行检测光经旁路器进入分路路由器，下行业务光经光路器进入分路路由器后进入后续光纤通道；上行光进入分路路由器后，经旁路器到达分路耦合器后传入前续光纤通道，或者，上行光经分路路由器分路后，上行业务光通过光路器到达分路耦合器，上行检测光通过旁路器到达分路耦合器，分路耦合器耦合后，将其传入前续光纤通道。本发明为旁路信号提供一个低损耗的通路，实现了低损耗。

Description

一种光通路装置

技术领域

本发明涉及光通讯技术领域，特别是涉及一种光通路装置。

背景技术

随着光纤通信技术的快速发展和低成本化以及绿色环保的要求，通讯网络从核心网、城域网到接入网，全部使用光纤组成网络已经成为基本共识。

为了尽可能充分利用光纤资源，把多路光信号合在一起共用一根光纤，或把光信号分成几路及把一根光纤上的光信号分给几个分支光纤，这就需要一些无源的光器件进行导光，如：合波器，分路器，分光器以及波分复用器件等等；在这些器件中有些损耗比较大，但又不可或缺，如：分光器（Splitter）就是一个比较重要的器件，见图1所示，它是一个双向器件，它的一个方向是分路，而另一个方向是合波，它被广泛应用在点到多点（P2MP，point2multiple point）的网络中，如：无源光网络（PON：Passive Optical Network），它是由一根主干光纤与多个分支光纤，通过光分配网络（ODN，Optical Distribution Node）即分光器连接后组成的。它是一个典型的高损耗无源光器件，对于一个1:2^N的光器件，其典型的损耗是（3N+M）dB，其中M是由于实际生产工艺造成的损耗，一般在1-5分贝之间，是随著分光比的增加而增加，如：对于典型的1:32的分光器，其损耗一般为17.5dB；它是一个典型的双向器件，无论是下行分光，还是上行合波，其相应的光损耗是对称的且均相同，如：对一个1:32的分光器，其上行光损耗或下行光损耗均为17.5dB。

但对一些特殊的需求和应用，如：对一些特殊波长的光，或一些上行光，或一些下行光能以较小的光损耗通过这个高损耗器件的节点，因为正是这些高损耗使得其应用受到限制，如：无源光网络对于许多运营商来说，是光进铜退的最佳选择，但是这种P2MP网络的光纤故障检测对运营商来说是比较头痛的事，因为运营商希望在局方即OLT（optical line terminal，光线路终端）处安置一个OTDR（Optical Time Domain Reflectometer，光时域反射仪）用来检测整个PON网络，但是由于ODN中分光器的高损耗物理特性，使得该OTDR只能检测到主干光纤的故障位置，而根本检测不到分支光纤的故障信号，其根本原因是OTDR的信号经过ODN时有巨大损耗，而其微弱的分支光纤的OTDR反射信号也需经过ODN，又一次极大的损耗，因此该信号到达OTDR仪时，早已经损耗光了，这也就是不能检测到分支光纤故障信号的根本原因，所以运营商迫切需要能解决这个问题，这也是所有高损耗器件对于一些特殊应用所遇到的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种光通路装置，用以解决现有技术中光通路中光损耗的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种光通路装置，包括：分路耦合器、光路器、旁路器和分路路由器，其中，下行光进入分路耦合器后，经光路器到分路路由器传入后续光纤通道，或者下行光经分路耦合器分路后，下行检测光经旁路器进入分路路由器，下行业务光经光路器进入分路路由器，经分路路由器后进入后续光纤通道；上行光进入分路路由器后，经旁路器到达分路耦合器后传入前续光纤通道，或者，上行光经分路路由器分路后，上行业务光通过光路器到达分路耦合器，上行检测光通过旁路器到达分路耦合器，分路耦合器对进入的上行光进行耦合后，将其传入前续光纤通道。

进一步，所述旁路器为列阵波导光栅AWG，所述AWG的一端是一个合波或分波通路，而另一端是多个通道；所述AWG用于将一路光按波长分路给各个分通路，以及将来自各个通路的光耦合在一起进行传输。

进一步，所述旁路器为多模耦合器MC，所述MC的一端是一个多模光纤，而另一端是多个单模光纤通道，所述MC用于将来自单模光纤上的光耦合进另一端多模光纤通道中。

进一步，所述旁路器为1:N的光开关OS，所述OS的一端是一个通用光路，而另一端是多个分列的光纤通道，所述OS用于将分列的光纤通道中的一个通路与通用光路接通。

进一步，所述分路耦合器或分路路由器为根据光波长进行导光的波分分路器。

进一步，所述波分分路器包括通用口、第一波分接口和第二波分接口；通用口进出任何波长的光，第一波分接口传输设定波长的光，第二波分接口传输剩余部分波长的光。

进一步，所述分路耦合器或分路路由器为根据光的行进方向进行导光的方向分路器。

进一步，所述方向分路器包括三个接口，接口1是进口，光只能进入；接口2是进出口，允许光自由进出该接口；接口3是出口，只允许光从该接口输出。

进一步，所述分路耦合器或分路路由器为根据光的行进方向以及波长进行导光的混合分路器。

进一步，所述混合分路器包括四接口的方向分路器和波分分路器；四接口的方向分路器的接口4与波分分路器的第一波分接口相连，四接口的方向分路器的接口1与波分分路器的通用接口相连；光从四接口的方向分路器的接口2进入该混合分路器，而从四接口的方向分路器的接口3输出；从四接口的方向分路器的接口4进入的光经波分分路器的第一波分接口出波分分路器的通用接口，进入四接口的方向分路器的接口1，然后从四接口的方向分路器的接口2输出；而从波分分路器的第二波分接口进入的光，经波分分路器的通用接口及四接口的方向分路器的接口1后，从四接口的方向分路器的接口2输出。

进一步，所述四接口的方向分路器包括两个三接口的光环行器，其中，第一光环行器的接口3与第二光环行器的接口1相连，第一光环行器的接口2相当于四接口的方向分路器的接口2；第二光环行器的接口2相当于四接口的方向分路器的接口3；第一光环行器的接口1相当于四接口的方向分路器的接口1；以及第二光环行器的接口3相当于四接口的方向分路器的接口4。

本发明有益效果如下：

本发明通过将部分下行光由分路耦合器分光，经旁路器以及分路路由器处理后到达后续光纤通路，或部分上行光由分路路由器分光，经旁路器以及分路耦合器处理后到达前续光纤通路，为旁路信号提供一个低损耗的通路。

附图说明

图1是现有光路器的示意图；

图2是本发明实施例中光通路装置的结构示意图；

图3是本发明实施例中旁路器为列阵波导光栅结构的示意图；

图4是本发明实施例中旁路器为多模耦合器的结构示意图；

图5是本发明实施例中旁路器为1:N的光开关的结构示意图；

图6是本发明实施例中分路耦合器或分路路由器为波分分路器的结构示意图；

图7是本发明实施例中分路耦合器或分路路由器为方向路由器的结构示意图；

图8是本发明实施例中分路耦合器或分路路由器为混合型分路器的结构示意图；

图9是本发明实施例中四接口方向分路器的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

如图2所示，本发明实施例涉及一种光通路装置，包括：分路耦合器、光路器、旁路器和分路路由器，其中，下行光进入分路耦合器后，经光路器到分路路由器传入后续光纤通道，或者下行光经分路耦合器分路后，下行检测光经旁路器进入分路路由器，下行业务光经光路器进入分路路由器，经分路路由器后进入后续光纤通道；上行光进入分路路由器后，经旁路器到达分路耦合器后传入前续光纤通道，或者，上行光经分路路由器分路后，上行业务光通过光路器到达分路耦合器，上行检测光通过旁路器到达分路耦合器，分路耦合器对进入的上行光进行耦合后，将其传入前续光纤通道。

下行光包括下行业务光和下行检测光，同样，上行光也包括上行业务光和上行检测（反射）光。下行检测光是指对光的波长和/或行经方向进行预先设定后的下行光；同理，上行检测光是指对光的波长和/或行经方向进行预先设定后的上行光。

分路耦合器的作用：可以允许分一部分特定的下行光（下行检测光）进入旁路器后，绕过高损耗光路器（光路器），经分路路由器后进入后续光纤通道；也可以允许一部分从旁路器来的上行光，经分路耦合器后耦合进前续光纤通道；它也可以分一部分特定的下行光以及同时耦合一部分的上行光进入前续光纤通道。

分路路由器的作用与分路耦合器的作用相似：可以允许分一部分特定的上行光进入旁路器后，绕过高损耗光路器，经分路耦合器后进入前续光纤通道；也可以允许一部分从旁路器来的下行光，经分路路由器后耦合进后续光纤通道；它也可以分一部分特定的上行光以及同时耦合一部分的下行光进入后续光纤通道。

旁路器的作用：它相对于高损耗光路器是一个低损耗的通路器件，为绕路的下行光或上行光提供相应的低损耗通路。

光通路装置的基本工作原理和工作流程如下所示：

首先该方案要保证正常的业务光通行方式没有改变，即上行或下行光都能通过高损耗光路器，即下行光通过分路耦合器、高损耗光路器以及分路路由器；而上行光与下行光方向相反经过分路路由器、高损耗光路器以及分路耦合器，其中分路耦合器和分路路由器的光损耗较小，基本不影响上行光和下行光的通行。

而绕路的部分下行光，由分路耦合器分光，经旁路器以及分路路由器到达后续光纤通路，或绕路的部分上行光，由分路路由器分光，经旁路器以及分路耦合器到达前续光纤通路。

光纤旁路可以是单向的，即只允许下行光或上行光通过，或也可以是双向的，即允许上行光和下行光同时通过，以及它可以允许单路光通行，也可以多路光通行，它的最主要的特点是给旁路信号提供一个低损耗的通路。

下面，首先描述一下旁路器，旁路器基本特点包括：一，是一个P2MP的器件，它与高损耗通路器所有的通路都能一一对应的连接；二，通路光损耗必须远远小于高损耗通路器，这样它才有意义。根据这些要求，以下三种器件可以满足，它们各有其特点，也会有相应的应用例子。

类型A旁路器为列阵波导光栅（AWG：Array Waveguide Grating），这是一个在波分网络中常用的器件，见图3所示，它是一个典型的点到多点的器件，是一个双向器件，它的一端是一个合波或分波通路，而另一端是多个通道，AWG可以把一路光按波长分路给各个分通路，也可以把来自各个通路的光耦合在一起进行传输，根据现有的技术发展，AWG可以是一个无源光器件，它的一个通路的典型损耗为六个分贝左右。

类型B旁路器为多模耦合器（MC：Mode Coupler），见图4所示，它是一个点到多点的单向器件，它的一端是一个多模光纤，而另一端是多个单模光纤通道，MC的主要作用是把来自单模光纤上的光耦合进另一端多模光纤通道，其典型损耗一般为一个分贝左右，而反过来光从多模到单模其损耗极大，甚至几乎与高损耗通路器相当，因此该走向一般不用，把它做为单向器件应用，它也是一个无源器件。

类型C旁路器为1:N的光开关（OS：Optical Switch），见图5所示，它是一个点到多点的双向器件，它的一端是一个通用光路，而另一端是多个分列的光纤通道，OS的主要作用是把分列的光纤通道中的一个通路与通用光路接通，其特点是一次只有一个分通路与通用光路接通，其余的处于断开状态，用户通过控制光开关来选择什么通路接通，什么通路断开。这是一个有源器件，需要电源给控制芯片以及光开关供电来实现这些功能。

为了降低成本，实现大规模生产，分路耦合器或分路路由器可以是同一种类型的光器件，这些光器件根据功能可以分成以下几种类型。

类型一：波分分路器，它是根据光波长进行导光的器件，见图6所示，它的一端是通用口（C接口）可以进出任何波长的光，一接口（第一波分接口）可以传输部分波长的光，而另一接口（第二波分接口）传输其余部分波长的光，根据现有TFF技术，薄膜滤波片是可以满足这个器件的功能需求。

类型二：方向分路器，它是根据光的行进方向进行导光的器件，见图7所示，它的接口1是进口，光只能进入；接口2是进出口，允许光自由进出该接口；接口3是出口，只允许光从这个口输出，光环形器是可以满足这种器件的功能需求。

类型三混合分路器，它是根据光的行进方向以及波长进行导光的器件，见图8所示，它是由四接口的方向分路器以及波分分路器组合而成，其连接如图8所示，四接口的方向分路器的接口4与波分分路器的第一波分接口相连，而四接口的方向分路器的接口1与波分分路器的通用接口相连。光经过该混合分路器的路径如下所示：光从四接口的方向分路器的接口2进入该分路器，而从四接口的方向分路器的接口3输出；从四接口的方向分路器的接口4进入的光经波分分路器的第一波分接口出波分分路器的通用接口，进入四接口的方向分路器的接口1，然后从四接口的方向分路器的接口2输出；而从波分分路器的第二波分接口进入的光，经波分分路器的通用接口及四接口的方向分路器的接口1后，从四接口的方向分路器的接口2输出。根据现有的技术，该混合分路器可以由四接口的光环行器以及薄膜滤波片组成。

这里简单说明一下，如没有四接口的光环行器（方向分路器），也可由两个三接口的光环行器进行组合也行，见图9所示，把第一光环行器的接口3与第二光环行器的接口1相连，即可组成一个四接口的方向分路器，其第一光环行器的接口2相当于四接口的方向分路器的接口2；而第二光环行器的接口2相当于四接口的方向分路器的接口3；第一光环行器的接口1相当于四接口的方向分路器的接口1；以及第二光环行器的接口3相当于四接口的方向分路器的接口4。

从以上不同类型的旁路器，以及光分路器，客户可以根据自己的需求进行挑选来组合成满足要求的绕路通路器，下面将举一些典型的例子来说明。

实施例一：

本实施例将挑选类型A旁路器，即AWG列阵波导光栅做为旁路器，其典型的结构原理图，见图2所示；一般选择类型一的波分分路器做为分路耦合器以及分路路由器；或者选择类型三混合分路器做为分路耦合器以及分路路由器，使其光路走向略有不同。下面对本实施例的光的工作情况进行描述。

本实施例采用类型一的波分分路器时的工作流程或步骤如下：

首先下行光从分路耦合器进入模块系统，经第一波分分路器（分路耦合器）分光后，下行业务光从第一波分分路器第一波分接口进入高损耗光路器，出来后进入分路路由器，即第二波分分路器的第一波分接口，出第二波分分路器的通用接口，进入后续光路；而其余部分的下行光，由第一波分分路器分光出其第二波分接口进入旁路器的通用口，即AWG的通用口，然后经AWG再次分光进入其分支通道，到达分路路由器，即第二波分分路器的第二波分接口，出该分路器的通用接口进入后续光路；

上行光从分路路由器进入模块系统，经第二波分分路器分光后，上行业务光从第二波分分路器第一波分接口进入高损耗光路器，出来后进入分路耦合器，即第一波分分路器的第一波分接口，出第一波分分路器的通用接口，进入前续光路；而其余部分的上行光，由第二波分分路器分光出其第二波分接口进入旁路器的分支口，即AWG的分支口，然后经AWG汇合进入其通用通道，到达分路耦合器，即第一波分分路器的第二波分接口，出该分路器的通用接口进入前续光路。

本实施例采用类型三的混合分路器时的工作流程或步骤如下：

首先下行光从分路耦合器进入模块系统，经第一混合分路器（分路耦合器）后，所有的下行光从第一混合分路器第三接口直接进入高损耗光路器，出来后进入分路路由器，即第二混合分路器的第二接口，出第三接口，进入后续光路。

上行光从分路路由器，即第二混合分路器的第三接口进，经波分分光后，上行业务光，仍然出第二接口进入高损耗光路器，出来后进入分路耦合器，即第二混合分路器的第三接口，出第二接口，进入前续光路；而其余的光经第二混合分路器分光后，出其波分分光接口进入与其相连的旁路器分支光路，出旁路器的通用接口，到达第二混合分路器的波分分路器的第二波分接口，出其通用口进入四接口方向路由器的第一接口，然后出其第二接口进入前续光路；该方案的最大特点是下行光不分光，而从上行光中分出一部分光走旁路器的光路，使的该旁路变的单向光路。

实施例二：

本实施例将挑选类型B旁路器，即MC多模耦合器做为旁路器，其典型的系统结构原理图，见图2所示；一般选择类型二方向分路器做为分路耦器以及分路路由器使其光路走向略有不同；或者选择类型三混合分路器做为分路耦合器以及分路路由器，使其光路走向略有不同。下面对本实施例的光的工作情况进行描述。

本实施例采用类型二的方向分路器时的工作流程或步骤如下：

首先下行光从分路耦合器进入模块系统，从第一方向分路器（分路耦合器）第二接口进入，下行光从第一方向分路器第三接口出，进入高损耗光路器，出来后进入分路路由器，即第二方向分路器的第一接口，出第二方向分路器的第二接口，进入后续光路。

上行光从分路路由器进入，即第二方向分路器的第二接口进，出其第三接口，进入旁路器分支接口，出其多模接口后进入分路耦合器，即第一方向分路器的第一接口，出第二接口，进入前续光路；

本实施例采用类型三的混合分路器时的工作流程或步骤如下：

首先下行光从分路耦合器进入模块系统，经第一混合分路器（分路耦合器）后，所有的下行光从第一混合分路器第三接口直接进入高损耗光路器，出来后进入分路路由器，即第二混合分路器的第二接口，出第三接口，进入后续光路。

上行光从分路路由器进入，即第二混合分路器的第三接口进，经波分分光后，上行业务光，仍然出第二接口进入高损耗光路器，出来后进入分路耦合器，即第二混合分路器的第三接口，出第二接口，进入前续光路；其余的上行光经第二混合分路器分光后，出其波分分光接口进入与其相连的旁路器分支接口，出旁路器的通用接口，到达第二混合分路器的波分分路器的第二波分接口，出其通用口进入四接口方向路由器的第一接口，然后出其第二接口进入前续光路；该方案的最大特点是下行光不分光，而从上行光中分出一部分光走旁路器的光路，使的该旁路变为单向光路。

实施例三：

本实施例将挑选类型C旁路器，即OS光开关作为旁路器，其典型的系统结构原理图，见图2所示；可以选择类型一的波分分路器，作为分路耦合器以及分路路由器；或者选择类型三混合分路器，作为分路耦合器以及分路路由器使其光路走向略有不同。下面对本实施例的光的工作情况进行描述。

本实施例采用类型一的波分分路器时的工作流程或步骤如下：

首先下行光从分路耦合器进入模块系统，经第一波分分路器（分路耦合器）分光后，下行业务光从第一波分分路器第一波分接口进入高损耗光路器，出来后进入分路路由器，即第二波分分路器的第一波分接口，出第二波分分路器的通用接口，进入后续光路；而其余部分的下行光，由第一波分分路器分光出其第二波分接口进入旁路器的通用口，即OS的通用口，然后经OS接通的分支光路，到达相应的分路路由器，即第二波分分路器的第二波分接口，出该分路器的通用接口进入后续光路；

上行光从分路路由器进入模块系统，经第二波分分路器（分路路由器）分光后，上行业务光从第二波分分路器第一波分接口进入高损耗光路器，出来后进入分路耦合器，即第一波分分路器的第一波分接口，出第一波分分路器的通用接口，进入前续光路；而其余部分的上行光，由第二波分分路器分光出其第二波分接口经OS接通其中一个分支光路后，进入连接的OS的分支口，出OS的通用接口，到达分路耦合器，即第一波分分路器的第二波分接口，出该分路器的通用接口进入前续光路。

本实施例采用类型三的混合分路器时的工作流程或步骤如下：

首先下行光从分路耦合器进入模块系统，经第一混合分路器（分路耦合器）后，所有的下行光从第一混合分路器第三接口直接进入高损耗光路器，出来后进入分路路由器，即第二混合分路器的第二接口，出第三接口，进入后续光路。

上行光从分路路由器进入，即第二混合分路器的第三接口进，经波分分光后，上行业务光，仍然出第二接口进入高损耗光路器，出来后进入分路耦合器，即第二混合分路器的第三接口，出第二接口，进入前续光路；

其余的上行光经第二混合分路器分光后，出其波分分光接口进入与由旁路器OS连接的分支光路，出OS的通用接口，到达第二混合分路器的波分分路器的第二波分接口，出其通用口进入四接口方向路由器的第一接口，然后出其第二接口进入前续光路。该方案的最大特点是下行光不分光，而从上行光中分出一部分光走旁路器的光路，使的该旁路变为单向光路；而没有被OS连接的分支光路，其上的上行光中断了运行。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims (11)

1.一种光通路装置，其特征在于，包括：分路耦合器、光路器、旁路器和分路路由器，其中，下行光进入分路耦合器后，经光路器到分路路由器传入后续光纤通道，或者下行光经分路耦合器分路后，下行检测光经旁路器进入分路路由器，下行业务光经光路器进入分路路由器，经分路路由器后进入后续光纤通道；上行光进入分路路由器后，经旁路器到达分路耦合器后传入前续光纤通道，或者，上行光经分路路由器分路后，上行业务光通过光路器到达分路耦合器，上行检测光通过旁路器到达分路耦合器，分路耦合器对进入的上行光进行耦合后，将其传入前续光纤通道。

2.如权利要求1所述的光通路装置，其特征在于，所述旁路器为列阵波导光栅AWG，所述AWG的一端是一个合波或分波通路，而另一端是多个通道；所述AWG用于将一路光按波长分路给各个分通路，以及将来自各个通路的光耦合在一起进行传输。

3.如权利要求1所述的光通路装置，其特征在于，所述旁路器为多模耦合器MC，所述MC的一端是一个多模光纤，而另一端是多个单模光纤通道，所述MC用于将来自单模光纤上的光耦合进另一端多模光纤通道中。

4.如权利要求1所述的光通路装置，其特征在于，所述旁路器为1:N的光开关OS，所述OS的一端是一个通用光路，而另一端是多个分列的光纤通道，所述OS用于将分列的光纤通道中的一个通路与通用光路接通。

5.如权利要求1～4中任一项所述的光通路装置，其特征在于，所述分路耦合器或分路路由器为根据光波长进行导光的波分分路器。

6.如权利要求5所述的光通路装置，其特征在于，所述波分分路器包括通用口、第一波分接口和第二波分接口；通用口进出任何波长的光，第一波分接口传输设定波长的光，第二波分接口传输剩余部分波长的光。

7.如权利要求1～4中任一项所述的光通路装置，其特征在于，所述分路耦合器或分路路由器为根据光的行进方向进行导光的方向分路器。

8.如权利要求7所述的光通路装置，其特征在于，所述方向分路器包括三个接口，接口1是进口，光只能进入；接口2是进出口，允许光自由进出该接口；接口3是出口，只允许光从该接口输出。

9.如权利要求1～4中任一项所述的光通路装置，其特征在于，所述分路耦合器或分路路由器为根据光的行进方向以及波长进行导光的混合分路器。

10.如权利要求9所述的光通路装置，其特征在于，所述混合分路器包括四接口的方向分路器和波分分路器；四接口的方向分路器的接口4与波分分路器的第一波分接口相连，四接口的方向分路器的接口1与波分分路器的通用接口相连；光从四接口的方向分路器的接口2进入该混合分路器，而从四接口的方向分路器的接口3输出；从四接口的方向分路器的接口4进入的光经波分分路器的第一波分接口出波分分路器的通用接口，进入四接口的方向分路器的接口1，然后从四接口的方向分路器的接口2输出；而从波分分路器的第二波分接口进入的光，经波分分路器的通用接口及四接口的方向分路器的接口1后，从四接口的方向分路器的接口2输出。

11.如权利要求10所述的光通路装置，其特征在于，所述四接口的方向分路器包括两个三接口的光环行器，其中，第一光环行器的接口3与第二光环行器的接口1相连，第一光环行器的接口2相当于四接口的方向分路器的接口2；第二光环行器的接口2相当于四接口的方向分路器的接口3；第一光环行器的接口1相当于四接口的方向分路器的接口1；以及第二光环行器的接口3相当于四接口的方向分路器的接口4。