CN108155947A - 光复用器和解复用器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光复用器和解复用器。提供了一种包括多个光分插复用器(OADM)的OMD，其中每个OADM包括上路端口、下路端口、至少一个直通输出端口和至少一个直通输入端口，所有上路端口被配置为传输不同的波长范围，所有下路端口被配置为传输不同的波长范围，一个直通输出端口组成OMD的网络端口输出，一个直通输入端口组成OMD的网络端口输入，并且OADM相互连接，以使通过任意上路端口被施加的光通过网络端口输出被输出，以及进入网络端口输入且具有通过下路端口可传输的多个波长的光通过相应的一些下路端口被输出。

Description

光复用器和解复用器

技术领域

本发明一般涉及光数据通信，尤其涉及一种在光收发机中使用的光复用器和解复用器。

背景技术

光复用器(Mux)和解复用器(Demux)通常用在光收发机中，用于在单光纤上承载多个波长，也就是波分复用(WDM)信号。典型地实现为阵列波导(AWG)的这种部件，在光链路中引入了相当多的衰减。这种过多的衰减显著地限制了容许的链路距离以及链路中需要用来补偿过多衰减的其它光学部件的成本。

因此，在本领域中需要一种用于解决上面的衰减问题的成本有效的技术。

发明内容

因此，提供一种用于实现低损混合光Mux/Demux(OMD)的新技术是本发明的主要目的。这种OMD可以用在收发机模块中，由于OMD的低衰减，该收发机模块可以通过单光纤或双光纤光链路达到长距离。

根据本发明的实施例，提供了一种包括多个光分插复用器(OADM)的OMD，其中每个OADM包括上路端口、下路端口、至少一个直通输出端口和至少一个直通输入端口，所有上路端口被配置为传输不同的波长范围，所有下路端口被配置为传输不同的波长范围，一个直通输出端口组成OMD的网络端口输出，一个直通输入端口组成OMD的网络端口输入，并且OADM相互连接，以使通过任意上路端口被施加的光通过网络端口输出被输出，以及进入网络端口输入且具有通过下路端口可传输的多个波长的光通过相应的一些下路端口被输出。

在一些实施例中，OADM相互连接包括一个或多个OADM链，以使在每个链中，不属于链中边缘OADM的每个直通输出端口耦合至链中相继的OADM的直通输入。在这些实施例的一些中，一个或多个OADM链相互连接以形成OADM链的层级结构。

根据本发明的实施例，还提供了一种光收发机，包括基本上与以上描述的OMD类似的OMD，具有耦合至OMD的各自的上路端口的多个输出端口的电-光转换级，具有耦合至OMD的各自的下路端口的多个输入端口的光-电转换级，其中OMD的网络端口输入和输出耦合至波长复用器，以使光收发机适配于单光纤光链路。

根据本发明的实施例，还提供了一种用于复用和解复用包括多个波长的光信号的方法，该方法包括步骤：相互连接多个光分插复用器(OADM)，其中每个OADM包括上路端口、下路端口、至少一个直通输出端口和至少一个直通输入端口，所有上路端口被配置为传输不同的波长范围，所有下路端口被配置为传输不同的波长范围，一个直通输出端口组成网络端口输出，一个直通输入端口组成网络端口输入，以使通过任意上路端口被施加的光通过网络端口输出被输出，以及进入网络端口输入且具有通过下路端口可传输的多个波长的光通过相应的一些下路端口被输出；通过相应的波长的上路端口，施加具有不同波长的多个光信号，以在网络端口输出处获得复用光信号；通过网络端口输入，施加包括多个波长的光信号，以在相应的一些下路端口处获得各自的多个解复用的光信号。

附图说明

为了更好地关于其实施例理解发明，参考附图，其中类似的数字始终指定相应的元件或部分，并且其中：

图1A为根据本发明的实施例示意性地示出OMD方案的方框图。

图1B为根据本发明的实施例示意性地示出可替换的OMD方案的方框图。

图2A为根据本发明的实施例示意性地示出包括OMD的光收发机的方框图。

图2B为根据本发明的实施例示意性地示出包括OMD的附加的光收发机的方框图。

图3为根据本发明的实施例示意性地示出包括两个收发机的光链路。

图4为根据本发明的实施例示意性地示出包括OMD的光切换网络元件的方框图。以及

图5为根据本发明的实施例示意性地示出用于实现OMD的方法的流程图。

具体实施方式

本发明的实施例提供了用于在波分复用(WDM)应用中显著地改善光链路预算的低衰减混合光Mux/Demux(OMD)。下面的解释涉及每光纤10个波长λ0至λ9，间隔100GHz，每一个承载大约10Gbps的数据速率。然而，所公开的技术可以应用于任何数目的波长，承载任何数据速率以及具有任何频谱间隔。

参考图1A，示出了方框图，其根据本发明的实施例示意性地示出了光Mux和Demux(OMD)100。OMD 100包括十个方块104-0，104-1......104-9，每一个是光分插复用器(OADM)。在一个实施例中，OADM包括薄膜滤波器(TFF)。在其它实施例中，任何适合的滤波技术可以用于构造OMD 104-0至104-9。每一个OADM，例如OADM i，包括六个端口，由如下的四个直通端口In-rx，Out-rx，Out-tx和In-tx，以及两个分路分插端口组成：

OADM i的In-rx接收未经过OADM 9至i+1被下路的Rx波长。OADM 9的In-rx构成接收(Rx)端口，即，OMD 100的Demux部分的网络端口输入。

OADM i的Out-rx输出未经过OADM 9至i被下路的Rx波长。

OADM i的下路，下路-i，输出分配至Demux的分路端口108-i的Rx波长λi。

OADM i的Out-tx输出经过OADM 9至i被上路的发射(Tx)波长。OADM 0的Out-tx构成发射(Tx)端口，即，OMD100的Mux部分的网络端口输出。

OADM i的In-tx接收经过OADM 9至i+1被上路的Tx波长。

OADM i的上路，上路-i，接收分配至Mux的分路端口108-i的Tx波长λi。

OADM i的上路和下路端在图1A中都以参考数字108-i来指示。OADM i的In-rx通过接头i+10接收来自OADM i+1的Out-rx的光，0＜＝i＜9。OADM i的Out-tx通过接头i将光提供至OADM i-1的In-tx，0＜i＜＝9。图1A中的TX和RX线构成OMD 100的网络端口。

在一些实施例中，代替以上描述的6-端口OADM，采用仅具有两个直通端口的4-端口OADM，其没有在以上附图中显示。该4-端口OADM相互连接，通过将一个OADM的输出链接至随后一个的输入以实现OMD。

在其它实施例中，两倍数量的OADM如上面解释地相互连接以实现OMD。在这种情形下，一半波长用于一个链路方向，而另一半波长用于相反方向。对于双向WDM链路，这种方式仅需要具有任意期望的频谱间隔的单光纤。可采用这种方案，其中节约每链路光纤证明了添加的OMD衰减、成本和大小。

在一个实施例中，使用主要为OADM和接头的离散光学部件实现OMD 100。在其它实施例中，在一个ASIC中实现OMD 100。

在图1B中，根据本发明的实施例示出了方框图，其示意性地示出了可替换的OMD方案101。OMD 101与OMD 100的区别在于它是分层级构造的。在较低的层级，λ9至λ6通过OADM2至OADM 4，λ5和λ4通过OADM 5，以及λ3至λ0通过OADM 6至OADM 8。在较高的层级，λ9至λ0通过OADM 0和OADM 1。OADM 0的直通端口构成OMD 101的网络端口102。在一个实施例中，OADM组例如112-0和112-1被打包在一起。在其它实施例中，其它OMD方案可构造为包括任何适当数目的层级，每一层级中任何适当的OADM相互连接以及任何适当的层级间连接变化。典型地作为在这些实施例中采用的层级方案的结构设计的基础的一个重要的原理如下：最小化最坏情况网络端口至分路端口损耗，考虑所有包括在设计方案中的直通、上路、下路以及相互连接损耗。

参考图2A，根据本发明的实施例示出了简化方框图，其示意性地示出了光收发机200，其包括OMD 100，或者OMD 101。参考收发机200的下部分，十个波长光信号到达收发机200的Rx端口和OMD 100/101。OMD 100/101如上所解释的解复用接收的光信号，并且通过光端口下路-0至下路-9(分别地108-0至108-9)将生成的十个具有不同波长的光信号提供至光接收器子组件(ROSA)204。ROSA 204将接收的光信号转换为十个电数据信道，并将它们提供给时钟和数据恢复(CDR)电路208，该时钟和数据恢复电路208将它们输出至未在图2中示出的后续级。在收发机200的上部分，示出了应用至CDR电路212的十个数据信道电信号。光发射器子组件(TOSA)216在CDR 212的输出将电数据信道转换为十个不同波长的调制光信号，这些调制光信号被施加至OMD 100/101的端口上路-0至上路-9(分别地108-0至108-9)。OMD 100/101如上所解释的复用十个调制的波长并将它们通过OMD 100的Tx端口和收发机200输出。

参考图2B，示出了简化方框图，其示意性地示出了可替换的收发机201。它与收发机200的区别在于OMD 100/101的Tx和Rx光端口连接至波长mux 220，以使收发机201适配于单光纤光链路。在不同的实施例中，OMD 100/101以不同方式适配于操作的单光纤模式。这是因为现在应该处理两倍数目的波长，例如在上面的例子中20而不是10。在一些实施例中，采用2倍数目的OADM，一半用于发射波长以及一半用于接收波长，因此实际上组成分离的mux和demux。在其它实施例中，构造每一个OADM以上路第一波长并下路第二波长，因此节省了加倍OADM数目的需要。

在一些实施例中，收发机200和201包括未在图2中示出的附加的元件，例如光预放大器、光输出放大器和色散补偿模块(DCM)。掺铒光纤放大器(EDFA)和半导体光放大器(SOA)为在收发机200和2001的一些实施例中采用的光放大器的示例类型。在各种实施例中，可以采用以上描述的收发机方案的其它适当的变形。

参考图3，根据本发明的实施例示出了包括两个收发机200-1和200-2的光链路，两个收发机200-1和200-2分别包括OMD 1和OMD 2。收发机通过光纤304和308相互连接。假设采用OMD 100，让我们看看从收发机200-1至收发机200-2的信道i的光路径并由此分别计算OMD 1和OMD 2内相关的总衰减。

在OMD 1内，光路径包括在OADM i处的“上路”步骤，然后i“通过”步骤，每个包括接头衰减加上输入至输出衰减。

在OMD 2内，光路径包括在OADM i处的9-i“通过”步骤以及“下路”步骤。

总衰减由以下分量组成：上路+下路+9接头+9输入至输出。这种方式在整个光路径上获得了统一的和最小的端到端衰减。

参考图4，根据本发明的实施例示出了方框图，其示意性地示出了包括OMD 100/101-1至OMD 100/101-N的光切换网络元件400。OMD耦合至交叉开关404，其在不同的实施例中，可以是静态光交叉连接、可变切换系统或者其结合。在一些实施例中，采用收发机例如收发机200代替OMD 100-1至100-N的至少一部分。在这种情况下，交叉开关404的至少一部分包括连接到收发机200的电端口的电切换元件。在各种实施例中，交叉开关404包括各种的切换拓扑，例如网状、Clos和Bayan。

以上的描述关注于对于理解公开技术的确定特征是必要的基本元件。为了简化，从图1A至4已经忽略了对于这种理解并不需要的传统元件，但其对于本领域技术人员是明显的。在图1A至4中示出的方案为示例方案，完全是为了概念清楚而选择。在可替换的实施例中，也可以使用任何其它适当的方案。

现在参考图5，根据本发明的实施例示出了流程图500，其示意性地示出了一种用于实现N信道OMD的方法。该方法以装配步骤504开始，其中装配N个OADM以形成OMD。在相互连接步骤508，如上所解释的，相互连接N个OADM。在分配步骤512，分配第一OADM的In-rx作为OMD的Demux输入，其在光收发机中典型地连接至它的光输入端口。在4端口OADM中In关口代替In-rx端口。该方法以分配步骤516结束，其中分配最后一个OADM的Out-tx作为Mux输出，其在光收发机中典型地连接至它的光输出端口。在4端口OADM中Out端口代替Out-rx端口。

图5示出的流程图为示例流程图，其对应于OMD 100并且完全是为了概念清楚而选择。在可替换实施例的情形下，可使用任何其它适当的流程图以说明公开的方法。

因此可意识到通过示例的方式引证以上描述的实施例，本发明并不受限于上文已经详细展示和描述的内容，尤其是，与上面描述的相比，其可以在其它包括mux/demux的系统和应用中使用。更确切地说，本发明的范围包括上文描述的各种特征的组合和子组合两者，以及本领域技术人员在阅读前述说明书之后想到的并且未被现有技术公开的变形和修改。

Claims (7)

1.一种光复用器和解复用器模块(OMD)，包括多个光分插复用器(OADM)，其中每个OADM包括上路端口、下路端口、至少一个直通输出端口和至少一个直通输入端口，所有上路端口被配置为传输不同的波长范围，所有下路端口被配置为传输不同的波长范围，一个直通输出端口组成所述OMD的网络端口输出，一个直通输入端口组成所述OMD的网络端口输入，并且所述OADM相互连接，以使通过任意所述上路端口被施加的光通过所述网络端口输出被输出，以及进入所述网络端口输入且具有通过所述下路端口可传输的多个波长的光通过相应的一些所述下路端口被输出。

2.如权利要求1所述的OMD，其中多个OADM相互连接包括一个或多个OADM链，以使在每个链中，不属于所述链中的边缘OADM的每个直通输出端口被耦合至所述链中的相继的OADM的直通输入。

3.如权利要求2所述的OMD，其中所述一个或多个OADM链相互连接以形成OADM链的层级结构。

4.一种光收发机，包括：

基本上与权利要求1中所述的OMD类似的OMD；

电-光转换级，具有耦合至所述OMD的各自的上路端口的多个输出端口；以及

光-电转换级，具有耦合至所述OMD的各自的下路端口的多个输入端口；

其中所述OMD的网络端口输入和输出被耦合至波长复用器，以使所述光收发机适配于单光纤光链路。

5.一种用于复用和解复用包括多个波长的光信号的方法，所述方法包括步骤：

相互连接多个光分插复用器(OADM)，其中每个OADM包括上路端口、下路端口、至少一个直通输出端口和至少一个直通输入端口，所有上路端口被配置为传输不同的波长范围，所有下路端口被配置为传输不同的波长范围，一个直通输出端口组成网络端口输出，一个直通输入端口组成网络端口输入，以使通过任意所述上路端口被施加的光通过所述网络端口输出被输出，以及进入所述网络端口输入且具有通过所述下路端口可传输的多个波长的光通过相应的一些所述下路端口被输出；

通过相应的波长的上路端口，施加具有不同波长的多个光信号，以在所述网络端口输出处获得复用光信号；以及

通过所述网络端口输入，施加包括多个波长的光信号，以在相应的一些所述下路端口处获得各自的多个解复用的光信号。

6.如权利要求5所述的方法，其中相互连接多个OADM包括形成一个或多个OADM链，以使在每个链中，不属于所述链中的边缘OADM的每个直通输出端口被耦合至所述链中相继的OADM的直通输入。

7.如权利要求6所述的方法，其中，在形成一个或多个OADM链的同时相互连接多个OADM包括形成OADM链的层级结构。