CN1216305C - 基于双面镜光开关的动态可重构光分插复用模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于双面镜光开关的动态可重构光分插复用模块，适用于光纤通信系统和网络。模块包括波带解复用器、基于双面镜的4×4光开关、光纤布拉格光栅(FBG)、光环形器、耦合器。波带解复用器将输入端的信号波长3个一组分组解复用，每组各经环形器进入相应光开关，每个光开关中对应每个波长设置一个光纤布拉格光栅，通过旋转双面镜而动态的转换被光纤布拉格光栅反射的波长，实现波长下路的动态可调，各光开关中不需下路的信号经耦合器和终端环形器与本地上路信号一同输出。本发明采用“并行”光路，光开关中每组信号最多经过三个正在工作的FBG，解决了信号的恶化问题。本发明模块结构简单，成本较低，实现容易。
Description
技术领域：
本发明涉及一种基于双面镜光开关的动态可重构光分插复用模块，采用并行的光路结构，使入射信号被分组解复用后，不会因经过太多的FBG(光纤布拉格光栅)而产生恶化。本发明适用于光纤通信系统和网络。
技术背景：
在波分复用传输系统(WDM)和光传送网(OTN)中，光分插复用器(OADM)提供波长通道的直通、上路(插)和下路(分)功能，是核心节点设备之一。
光分插复用器分为固定式和动态式。固定式的光分插复用器多用于波分复用传输系统，动态光分插复用器一直处在研究开发和示范应用阶段。自九十年代中后期开始，我国开始研制动态光分插复用器。此外，欧洲国家、美国、日本、加拿大等也开展了大量的研究工作，研制了一批光分插复用器。在知识产权状况方面，通过联网检索国内外专利数据库，检索“Optical add-dropmultiplexer”(光分插复用器)条目和“OADM”条目，其中，与OADM较吻合的约有10个专利，对这些专利描述的功能和结构进行仔细分析的结果表明，这些专利介绍的光分插复用器通常由解复用器，光开关，复用器以及其他元件构成，体积较为庞大，难于小型化，模块化，因此实用性、可靠性不大，或成本很高，限制了其在光通信领域的应用。2002年台湾大学的研究人员提出了一种基于双面反射镜的光分插复用器结构。在此结构中，光路是串行的，即入射信号要经过所有正在工作的FBG。因此，后面的下路波长信号，不可避免的会因经过的光纤光栅太多而造成一定的恶化，当信道数较多时，此种情况更加严重。
发明内容：
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种基于双面镜光开关的动态可重构光分插复用模块，在实现动态可重构的同时，又能保证信号不受损伤。
为了实现这样的目的，本发明的技术方案中，采用“并行”光路，入射信号被分组解复用后，每组信号最多经过三个正在工作的FBG，以解决信号因经过太多的FBG而恶化的问题。
本发明的光分插复用模块包括波带解复用器、基于双面镜的4×4光开关、光纤布拉格光栅(FBG)、光环形器、耦合器。WDM信号输入到波带解复用器，波带解复用器将输入端的信号波长3个一组分组解复用，每组各经环形器进入相应光开关，每个光开关中对应每个波长设置一个光纤布拉格光栅，每个光开关的最终输出连接到一个耦合器上，耦合器输出接到一个终端光环行器，本地上路信号输入也接入到该终端环行器，经过上下路后的WDM信号最终由该终端环行器输出。具体实现如下：
输入WDM信号经波带解复用器，将输入的波长分组解复用，相邻的三个波长为一组，每组经过一个环形器进入一个4×4光开关。光开关内部并排8根光纤，每个光开关中对应每一个波长设置一个光纤布拉格光栅FBG，如第一个光开关内的FBG分别对应λ1，λ2，λ3，第二个光开关内的FBG分别对应λ4，λ5，λ6，依此类推。通过旋转双面镜而动态的选择光路，从而动态的转换被光纤布拉格光栅反射下路的波长，实现波长下路的动态可调。被FBG反射的波长经过原光路由环形器输出下路到本地。不需要下路的信号由光开关输出光纤输出到耦合器，不同光开关的输出信号用耦合器耦合在一起输入到环形器，本地上路信号也输入到该环行器另一输入端，最终信号由环行器输出。
本发明的光分插复用模块以实现8路信号上下路动态可调为基本模式设计，波带解复用器后并行连接的环行器为3个，基于双面镜的4×4光开关也为3个。若要实现16路信号上下路动态可调，只需将波带解复用器后并行连接的环行器改为六个，每个环行器接一个光开关即可。若要32路可调，波带解复用器后并行连接的环行器改为11个，每个环行器接一个光开关。即若输入WDM信号有N路波长(N为符合ITU标准的信道数)，波带解复用器后并行连接的环行器数目等于N被三除所得整数再加一。
本发明的方案中，光路是“并行”的，入射信号被分组解复用后，每组信号最多经过三个正在工作的FBG，因此信号不会因经过太多的FBG而恶化。因此，在实现了动态可重构的同时，又能保证信号不受损伤，本发明的结构成本低，可靠性高，容易实现。
附图说明：
图1为本发明的光分插复用器模块结构示意图。
图1中，所有输入信号直通到输出端。
图2为部分输入信号上下路示意图(下路λ2，λ6，λ7)。
图3为所有输入信号上下路示意图。
具体实施方式：
以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
在本实施例中，一种基于4×4双面反射镜光开关的动态可重构光分插复用模块包括波带解复用器、三个基于双面镜的4×4光开关、八个光纤布拉格光栅(FBG)、光环形器、耦合器。WDM信号输入到波带解复用器，波带解复用器输出并行接三个环行器，每个环行器接一个光开关，每个光开关的最终输出连接到一个耦合器上。耦合器输出接到一个终端光环行器，本地上路信号输入也接入到该终端环行器，经过上下路后的WDM信号最终由终端环行器输出。
输入WDM信号经波带解复用器，将输入的波长分组解复用，相邻的三个波长为一组，每组经过一个环形器进入一个4×4光开关。光开关内部并排8根光纤，两个光开关内应用了三个FBG，一个光开关内应用了两个FBG，分别对应不同的反射波长。如第一个光开关内的FBG分别对应λ1，λ2，λ3，第二个光开关内的FBG分别对应λ4，λ5，λ6，第三个光开关内的FBG分别对应λ7，λ8。通过旋转双面镜而动态的选择光路，从而选择被FBG反射下路的波长，从而实现波长下路的动态可调。被FBG反射的波长经过原光路由环形器输出下路到本地。不需要下路的信号由光开关输出光纤输出到耦合器，不同光开关的输出信号用耦合器耦合在一起输入到终端环形器，本地上路信号也输入到终端环行器另一输入端，最终信号由终端环行器输出
入射WDM输入信号波长为1549.32，1550.92，1552.52，1554.13，1555.75，1557.36，1558.98，1560.61nm。波带解复用器将信号分成三组解复用，分别是1549.32，1550.92，1552.52nm为一组，1554.13，1555.75，1557.36nm为一组，1558.98，560.61nm为一组。三组信号分别进入三个光开关，每个光开关内都应用了FBG，分别对应不同的反射波长。如第一个光开关内有三个FBG，分别对应1549.32，1550.92，1552.52nm；第二个光开关内也有三个FBG，分别对应1554.13，1555.75，1557.36nm；第三个光开关内有二个FBG，分别对应1558.98，1560.61nm。
下面分三种情况来演示光开关中双面反射镜的切换方式：首先对光开关结构编号：各个开关控制输入的双面镜首位是光开关编号，末位标为“0”，分别为“10”、“20”、“30”、“40”。在开关二、三、四中的双面反射镜编号的首位是开关标号，末位是要下路的波长编号。双面反射镜只有两种状态，“/”表示向右倾斜45°，用数字“0”表示；“\”表示向左倾斜45°，用数字“1”表示。编号以后，可以用数字的表格来表示整个光开关的工作状态，也可以根据需要实现的功能来写配置文件。
1、所有输入信号直通到输出端(如图1)
| 开关一 | 开关二 | 开关三 | |||
| 双面镜编号 | 状态 | 双面镜编号 | 状态 | 双面镜编号 | 状态 |
| 10 | 1 | 20 | 1 | 30 | 1 |
| 11 | 1 | 24 | 1 | 37 | 1 |
| 12 | 0 | 25 | 0 | 38 | 0 |
| 13 | 1 | 26 | 1 | 39 | 1 |
2、部分输入信号上下路(如图2)
下路波长：λ2-1550.92nm，λ6-1557.36nm，λ7-1558.98nm
| 开关一 | 开关二 | 开关三 | |||
| 双面镜编号 | 状态 | 双面镜编号 | 状态 | 双面镜编号 | 状态 |
| 10 | 1 | 20 | 1 | 30 | 1 |
| 11 | 1 | 24 | 1 | 37 | 0 |
| 12 | 1 | 25 | 0 | 38 | 0 |
| 13 | 1 | 26 | 0 | 39 | 1 |
3、所有输入信号上下路(如图3)
| 开关一 | 开关二 | 开关三 | |||
| 双面镜编号 | 状态 | 双面镜编号 | 状态 | 双面镜编号 | 状态 |
| 10 | 1 | 20 | 1 | 30 | 1 |
| 11 | 0 | 24 | 0 | 37 | 0 |
| 12 | 1 | 25 | 1 | 38 | 1 |
| 13 | 0 | 26 | 0 | 39 | 0 |
通过旋转双面镜而动态的选择光路，从而选择被FBG反射下路的波长，从而实现波长下路的动态可调，实现了任意波长的下路和几个波长同时下路。按照需要上下路波长后，将三个光开关的输出信号用耦合器耦合在一起输入到终端环形器，与本地上路信号一同输出。
本发明的技术方案中，光路是“并行”的，入射信号被分组解复用后，每组信号最多经过三个正在工作的FBG，因此信号不会因经过太多的FBG而恶化。解决了光路串行的OADM中，下路光栅所在的光通路排在后面的下路波长信号因经过的光纤光栅太多而造成一定的恶化的问题。
Claims (1)
1、一种基于双面镜光开关的动态可重构光分插复用模块，包括波带解复用器、基于双面镜的4×4光开关、光纤布拉格光栅、光环形器、耦合器，其特征在于所述波带解复用器将输入端的信号波长3个一组分组解复用，每组输出各自经过一个光环形器连接一个基于双面镜的4×4光开关，每个所述光开关中对应每一个波长设置一个光纤布拉格光栅，通过旋转双面镜而动态的转换被所述光纤布拉格光栅反射的波长，实现波长下路的动态可调，每个基于双面镜的4×4光开关的最终输出连接到一个耦合器上，该耦合器的输出接到一个终端光环行器，本地上路信号输入也接入到该终端光环行器，经过上下路后的信号最终由所述终端光环行器输出。
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