CN1193125A - 光波波长滤波器和信号分离器 - Google Patents
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Abstract
光信号分离器,有大量第一光装置和串联在其间的第二光装置。每个第一光装置有三个端口,第一端口接收光信号到第二端口,从第二端口返回的信号仅到第三端口。每个第二光装置有第四和五端口,仅反射第四端口接收信号内有相应波长的信号,通过其它波长的信号到第五端口。第二光装置中,第四端口接收信号的不同波长成分被反射。第二光装置反射的信号经第二端口接收,由第三端口输出。本发明中功率损失远小于1xn耦合器方法的损失。
Description
本发明是关于光波波长滤波器和波长分割多路通讯(WDM)传输系统的接收机的光信号分离器，和更具体而言，是关于光波长滤波器和低损耗，高效益的WDM传输系统的光信号分离器。
WDM传输系统通过瞬时传送几个波长带的诸信号而把光纤维的波长区域分为几个讯道，这取决于光信号的波长特性。在WDM传送系统中，己经被多路传送的具有几个波长成分的输入光信号在接收机内进行信号分离和在各自讯道内被识别。
图1是通常WDM传送系统内的接收机的光信号分离器的框图。
在图1中，通常WDM传送系统的接收机的光信号分离器包括1xn耦合器100和首先通过的第n带通滤波器200-300。这里，n表示传送的光信号的讯道的数目。
耦合器是分枝或耦合光信号的无源装置，即，用于分枝一输入信号为几个输出讯道或耦合几个输入讯道为一个输出讯道。1xn耦合器100分枝具有许多波长成分例如λ1，λ2，…，λn的多路通讯光信号产生的输入光信号为n分枝光信号POUT(λ1，λ2，…，λn)，和通过各自的端口输出它们。这里，每一分枝光信号POUT(λ1，λ2，…，λn)的功率是1xn耦合器100的输入光信号的功率的1/n。n个带通滤波器200-300开始从n个端口接收分枝光信号POUT(λ1，λ2，…，λn)，仅通过它们相对应的波长成分，输出各自具有波长成分λ1-λn的n讯道的光信号POUT(λ1)，POUT(λ2)，…，POUT(λn)。这里，n个光信号POUT(λ1)，POUT(λ2)，…，POUT(λn)的每一个的功率是输入光信号Pin(λ1，λ2，…，λn)的功率的1/n。
图2的波形图示出了图1所示1xn耦合器的输入光信号Pin(λ1，λ2，…，λn)的功率。这里，λ1-λn和Po分别表示波长成份和输入光信号Pin(λ1，λ2，…，λn)的功率值。
图3的波形图示出了从图1所示1xn耦合器输出到每一个带通滤波的分枝光信号POUT(λ1，λ2，…，λn)的功率。
在图3中，分枝光信号POUT(λ1，λ2，…，λn)具有输入光信号Pin(λ1，λ2，…，λn)的功率的1/n，而同时保持输入光信号Pin(λ1，λ2，…，λn)的波长成分。
图4A-4C的波形图示出了从图1给出的第一，第二，和第n带通滤波器输出的光信号POUT(λ1)，POUT(λ2)，和POUT(λn)的功率。这里，图中的纵坐标表示光信号的功率P，和横坐标指示诸光信号的波长λ。Po表示输入光信号Pin(λ1，λ2，…，λn)的功率值，和λ1-λn表示在输入光信号Pin(λ1，λ2，…，λn)内多路通讯用的波长成分。如图3所示，从1xn耦合器输出的分枝光信号POUT(λ1，λ2，…，λ3)的功率是输入光信号Pin(λ1，λ2，…，λn)的功率的1/n，即为Po/n。这样，从n个带通滤波器200-300输出的具有它们各自波长成分的光信号POUT(λ1)，POUT(λ2)，…，POUT(λn)的每一个也具有输入光信号Pin(λ1，λ2，…，λn)的功率的1/n，即Po/n。
在通常的WDM传送系统中，在接收机处用于信号分离多路传送的光信号的1xn耦合器的使用仅仅提供了1xn耦合器的输入光信号的功率的1/n。
为了弥补由这个1xn耦合器造成的功率损失，在它输入到1xn耦合器以前，在通常WDM传送系统中的接收机使用的光信号分离器进而包括光放大器，以放大光信号来增加功率n倍。
图5是为在通常WDM传送系统内的接收机增强光放大器的光信号分离器的框图。
参看图5，光信号分离器具有光放大器400，1xn耦合器100，n个带通滤波器200-300。这里，n表示传送光信号的讯道的数目。
光放大器400接收的光信号P1(λ1，λ2，…，λn)是由多个波长成分例如λ1，λ2，…，λn的多路传输的光信号产生的。光放大器400放大输入光信号P1(λ1，λ2，…，λ3)即包括在输入光信号P1(λ1，λ2，…，λn)内的大量波长成分两倍或多倍，和输出放大了的输入光信号P2(λ1，λ2，…，λn)。1xn耦合器100接收放大的输入信号P2(λ1，λ2，…，λn)，分枝放大的信号，和输出n分枝输入光信号P3(λ1，λ2，…，λn)。这里，n分枝输入光信号的每一个具有放大的输入光信号P2(λ1，λ2，…，λn)的功率的1/n，即，功率值等于或大于输入光信号P1(λ1，λ2，…，λn)的输出，而同时保持包括在输入光信号P1(λ1，λ2，…，λn)内的波长成分。第一至n个带通滤波器200-300从分枝输入光信号P3(λ1，λ2，…，λ3)中分离出它们对应波长成分的光信号P4(λ1)，P4(λ2)，…，P4(λn)。这里，光信号P4(λ1)，P4(λ2)，…，P4(λn)的每一个的功率大于输入光信号P1(λ1，λ2，…，λn)的功率。
本发明的目的是提供光波长滤波器，用于反射具有预定波长的成分的光信号而没有功率损失。
本发明的另一个目的是提供在光WDM传送系统内的接收机的光信号分离器，它允许少量功率损失。
依此，为完成上述第一目标，这里提供了光波长滤波器。该光波长滤波器具有第一光装置和第二光装置。该第一光装置具有第一，第二，和第三端口，接收具有大量波长成分的输入光信号，引导输入光信号到第二端口，和引导从第二端口返回的光信号仅到第三端口。
第二光装置具有第四和第五端口。第四端口连接到第一光装置的第二端口。第二光装置只反射通过第四端口接收的光信号内的具有预定波长成分的光信号和通过具有其它波长成分的光信号到第五端口。
为完成第二目标，这里提供了光信号分离器。该光信号分离器具有大量第一光装置和大量第二光装置。
大量第一光装置的每一个具有第一至第三端口，通过第一端口接收输入光信号，引导输入光信号到第二端口，和引导从第二端口返回的光信号只到第三端口。
大量第二光装置的每一个具有连接在相应第一光装置的第二端口和另一个相应第一光装置的第一端口之间的第四和第五端口，只反射通过从光传播方向返回的第四端口接收的光信号内的具有预定波长的光信号，输出反射的光信号通过第二端口到相应的第一光装置，和使具有其它波长成分的光信号通过第一端口到连接到第五端口的另一第一光装置。
通过参看附图对优选实施例的详细描述使本发明的上述目标和优点将变得更加明显。
图1是通常波长分割多路传输(WDM)传送系统的接收机的光信号分离器的框图；
图2的波形图示出了图1给出的1xn耦合器内接收的光信号的功率；
图3的波形图示出了从图1给出的1xn耦合器来的第一至第n个带通滤波器的每一个接收的光信号的功率；
图4A的波形图示出了从图1给出的第一带通滤波器输出的光信号的功率；
图4B的波形图示出了从图1给出的第二带通滤波器的输出的光信号的功率；
图4C的波形图示出了从图1给出的第n带通滤波器输出的光信号的功率；
图5是补偿在通常的WDM传送系统内的1xn耦合器造成的功率损失的光信号分离器的框图；
图6是本发明实施例的光波滤波器的框图；
图7是依本发明另一实施例的光信号分离器的框图；
图8是图7所示第一光滤波器的框图。
图6是依本发明实施例的光波长滤波器的框图。
参看图6，依照本发明实施例的光波长滤波器具有环行器750和纤维格栅反射滤波器850。
环行器750具有第一到第三个端口751-753。第一端口751接收具有大量波长成分例如((λ1，λ2，…，λn)的光信号和引导接收的光信号到第二端口752。环行器750仅引导从纤维格栅反射滤波器850处反射回到第二端口752的具有波长成分例如λ1的光信号到第三端口753。
通过周期改变对紫外线敏感的纤维的折射率，即，取决于Bragg条件通过紫外线照射到对紫外线敏感的纤维上来变化纤维的折射率使纤维格栅反射滤波器850只反射从信号传播方向返回的具有预定波长成分的光信号。
纤维格栅反射滤波器850具有第四和第五端口854和855。第四端口854连接第二端口752。纤维格栅反射滤波器850只反射从第四端口854接收的光信号的诸多波长成分例如λ1，λ2，…，λn当中具有预定波长成分λ1光信号从光传播方向返回到环行器750的第二端口752，和输出具有其它波长成分λ2，…，λn的光信号到第五个端口855。
依本发明实施例中的光波滤波器配置有环行器750和纤维格栅反射滤波器850，这样从具有大量多路传输波长成分的光信号中仅分离具有一预定波长成分的光信号。这样，应用光波长滤波器到WDM传送系统免除了用来补偿在接收机的分割光信号发生的功率损失而使用光放大器的需要。
图7是依本发明的实施例完成本发明的另一目标的光信号分离器的框图。
参看图7，光信号分离器具有串联连接的第一至第二个光波长滤波器700-900。
第一至第n光波长滤波器700，800，和900具有输入端口701，801和901，第一输出端口702，802和902，和第二输出端口703，803和903。
第一光波长滤波器700通过输入端口701接收具有大量波长成分例如λ1，λ2，…，λn的输入光信号，和通过第一输出端口702从输入光信号的波长成分例如λ1，λ2，…，λn中仅输出具有波长成分λ1的光信号。第一光波长滤波器700通过第二端口703输出具有非λ1波长成分的光信号，即是从第一端输出端口702接收的λ2，…，λn。第二光波长滤波器800通过输入端口801从第二输出端口703接收具有其它非λ1波长成分λ2，…，λn的光信号。类似地，第二光波长滤波器800通过第一端口802输出在波长成分λ2，…，入n当中输出具有波长成分例如λ2的光信号，和通过第二输出端口803输出具有波长成分λ3，…，λn的光信号，通过这样的步骤，(n-1)光波长滤波器900通过输入端901接收具有波长λn-1和λn的光信号，通过第一输出端口902输出具有波长成分例如λn-1的光信号和通过第二输出端口903输出具有其它波长成分λn的光信号。
图8是图7所示第一光波长滤波器700的方框图。
该光波长滤波器700具有环行器770和纤维格栅反射滤波器870。
环行器770具有第一，第二，和第三端口771，772和773。第一端口771连接到光波长滤波器700的输入端口701。环行器770通过第一端口771接收具有大量波长成份例如λ1，λ2，…，λn的光信号和通过第二端口772输出光信号到纤维格栅反射滤波器870。环行器770引导从纤维格栅反射滤波器870通过第二端口772反射回的仅一个波长成分例如λ1的光信号仅到第三端口773。
通过周期地改变对紫外线敏感的纤维的折射率，即，取决于Bragg条件通过照射紫外线到对紫外线敏感的纤维上来改变纤维的折射率，纤维格栅反射滤波器870仅能反射从信号传播方向返回的具有预定波长成分的光信号。
纤维格栅反射滤波器870具有第四和第五端口874和875，环行器770的第二端口772连接到第四端口874。纤维格栅反射滤波器870从第四端口874接收具有波长成分λ1，λ2，…，λn的光信号，只反射具有波长成分λ1的光信号从光传播方向返回经过第二输入端口772到环行器770和通过第五端口875输出具有其它波长成分λ2，…，λn的光信号。具有其它波长成分的光信号从第五端口875输出通过第二输出端口703到第一光波长滤波器700。
如上所述，通过串联连接每一个具有环行器和纤维格栅反射滤波器的光波长滤波器构成光信号分离器，由在通常WDM传输系统的接收机内的光信号分离器的1xn耦合器造成的光信号分离器的功率损失能基本被去除。
下面讨论当大量波长成分的光信号被分割为每一个具有在通常光信号分离器和本发明内具有的信号分离器内的一个波长成分的光信号时产生的功率损失。
例如，假定被传输的大量讯道是10和每个讯道的输入功率是10mW。在通常的光信号分离器中，从1xn耦合器中分枝的10个光信号和具有通过带通滤波器的它们各自对应波长成分每一个具有1mW，即10mW的1/10。然而，在光信号分离器中，全部2dB的损失是由于环行器本身的插入损失造成的，而输入10mW光信号被环行器接收，并由纤维格栅反射滤波器反射成为具有预定波长成分的光信号，和从环行器输出。即，具有预定波长成分的光信号的输出功率被10mW的输入光信号除是6.3mW。因此，这就不需要光放大器来补偿由通常WDM传送系统的光信号分离器内的1xn耦合造成的光信号的功率损失。
在本发明中，通过大量串联连接的每一个具有环行器和纤维格栅反射滤波器的光波长滤波器构成光信号分离器，由在通常WDM传送系统的接收机的光信号分离器内1xn耦合造成的光信号的功率损失不会产生。进而，本发明的光信号分离器对增加传输容量的高密度WDM传送系统是有用的，因为这并不限制分割波长的数目。
当参照特定的实旋例己经示出和描述了本发明，对所属领域的技术人员而言的各种修改和替换均在本发明的精神和范围内。
Claims (11)
1、光波长滤波器包括：
第一光装置具有第一，第二，和第三端口，用以接收有大量波长成分的输入光信号，引导输入光信号到第二端口，引导从第二端口返回的光信号到第三端口；和
第二光装置具有连接到第一光装置的第二端口的第四端口和第五端口，用于仅反射通过第四端口接收的光信号当中具有预定波长的光信号和通过具有其它波长成分的光信号。
2、权利要求1的光波长滤波器，其中，该第二光装置是纤维Bragg格栅反射滤波器，用以使用具有用光干涉的规则间隔的格栅周期实现折射率差，只反射从光的传播方向返回的预定的波长。
3、权利要求2的光波长滤波器，其中，通过控制依照指定波长的Bragg条件，依照用户的要求可以设置预定的波长。
4、权利要求1的光波长滤波器，其中，第一光装置是具有一输入端口，第一输出端口，第二输出端口的环行器，用以引导从输入端口来的输入光信号到第一输出端口，和引导通过第一输出端口接收的光信号只到第二输出端口。
5、权利要求4的光波长滤波器，其中，当光信号通过输入端口在环行器内被接收，引导到输出端口，并作为具有预定波长成分的光信号通过第一输出端口被反射回，并通过第二输出端口从环行器输出所产生的全部功率损失是2dB，这是环行器的插入损失。
6、光信号分离器包括：
大量第一光装置中的每一个具有第一至第三端口，用以通过第一端口接收输入光信号，引导输入光信号到第二端口，和引导从第二端口返回的光信号到第三端口；和
大量第二光装置的每一个具有连接在对应第一光装置的第二端口和另一个对应第一光装置的第一端口之间的第四和第五端口，只反射通过第四端口接收的光信号内具有预定波长成分的光信号从光前进方向返回，通过其第二端口输出反射的光信号到相应的第一光装置，和通过其第一端口使具有其它波长成分的光信号到连接第五端口的另一个第一光装置。
7、权利要求6的光信号分离器，其中，第二光装置具有纤维Bragg格栅反射滤波器，用具有使用光干涉的规则间隔的格栅周期完成折射率差，和只反射从光传播方向返回的预定波长。
8、权利要求7的光信号分离器，其中，通过控制依照指定波长的Bragg条件的格栅周期可依照用户的条件设置预定的波长。
9、权利要求7的光信号分离器，其中，大量第二光装置具有不同的格栅周期，只反射具有不同波长成分的光信号，和通过具有其它波长成分光信号，所以，只要具有大量波长成分的光信号通过大量第二光装置，就能分离具有相应波长成分的光信号。
10、权利要求6的光信号分离器，其中，大量第一光装置的每一个具有输入端口，和第一和第二输出端口的环行器，用以通过输入端口接收的输入信号，引导输入光信号到第一输出端口，和引导通过第一输出端口接收的光信号只到第二输出端口。
11、权利要求10的光信号分离器，其中，当光信号通过输入端口在环行器内被接收时，引导到输出端口，作为具有预定波长成分的光信号从相应的第二光端口被反射回来，和通过第二端口从环行器输出而产生的功率损耗是2dB，这是环行器的插入损耗。
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| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |