CN1274494A - 多波长交叉连接光纤网 - Google Patents

多波长交叉连接光纤网 Download PDF

Info

Publication number
CN1274494A
CN1274494A CN98809997.7A CN98809997A CN1274494A CN 1274494 A CN1274494 A CN 1274494A CN 98809997 A CN98809997 A CN 98809997A CN 1274494 A CN1274494 A CN 1274494A
Authority
CN
China
Prior art keywords
polarization
wave beam
optical
electric wire
wire connecting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN98809997.7A
Other languages
English (en)
Inventor
伍光义
刘建羽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qioram Tech Co
Chorum Technologies Inc
Original Assignee
Qioram Tech Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US08/907,551 external-priority patent/US6005697A/en
Application filed by Qioram Tech Co filed Critical Qioram Tech Co
Publication of CN1274494A publication Critical patent/CN1274494A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/27—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means
    • G02B6/2706—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means as bulk elements, i.e. free space arrangements external to a light guide, e.g. polarising beam splitters
    • G02B6/2713—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means as bulk elements, i.e. free space arrangements external to a light guide, e.g. polarising beam splitters cascade of polarisation selective or adjusting operations
    • G02B6/272—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means as bulk elements, i.e. free space arrangements external to a light guide, e.g. polarising beam splitters cascade of polarisation selective or adjusting operations comprising polarisation means for beam splitting and combining
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29302—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means based on birefringence or polarisation, e.g. wavelength dependent birefringence, polarisation interferometers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29379—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
    • G02B6/29395—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device configurable, e.g. tunable or reconfigurable
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0005—Switch and router aspects

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Use Of Switch Circuits For Exchanges And Methods Of Control Of Multiplex Exchanges (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

光交叉连接网,提供了使用基于1×2波长接线器结构组合的光波长接线器互连阵列传输WDM信号的两个光纤阵列之间光信道的波长路由选择。交叉连接网可以通过将两个1×4波长接线器阵列(10,20)互连来组成,每个再通过将三个1×2波长接线器(11,12,13)合并而组成。每个1×2波长接线器包括偏振分离器件(3),将输入信号分解并空分成两个正交偏振波束,并包括波长滤波器(61),将波束对分解成两对正交偏振波束,在第一偏振传输第一光谱带,在正交偏振上传输第二光谱带。与偏振有关的路由选择器件(50)将这四个波束空分成四个正交偏振成分。偏振合并器件(70)基于波长接线器的控制状态,在输出端口重新合并传输第一光谱带的波束,并重新合并传输第二光谱带的波束。

Description

多波长交叉连接光纤网
                      发明背景
1.发明领域  本发明一般涉及光通信系统，更具体地涉及波分复用(WDM)光通信的光多波长交叉连接网。
2.问题的陈述  可以每秒高达兆兆位的速率传输信息的WDM光通信系统正成为光通信发展的下一个浪潮。在目前的WDM系统中，信息在每个WDM信道内进行光编码，网络使用点对点结构进行链接。信号路由选择以及交换是电执行的(即，光信息转换回到电格式，然后在每个网络节点处理)。随着数据率的增加，这些光电和电光转换越来越成为网络的瓶径。为了提高效率并且降低网络成本，优选在光域进行路由选择及交换。
因此，全光网的国内及国际研究成为当前光纤产业的焦点。最近的技术期刊“Multi-Wavelength Optical Technology and Networks(多波长光技术及网络)”Journal of Lightwave Technology(vol.14，no.6，1996)收集了大约40篇评论全光网现状的文章。三种基本的WDM交叉连接网络作为WDM网络的基本组成部分而被列出。目前，全国Optical Multi-Wavelength Optical Networking(MONET)Consortium(光多波长光联网协会)已经组成，目的是研究全光网络。在其最近的演示中，三种全光网络测试平台已经构成：WDM长距离测试平台；WDM交叉连接测试平台；以及局域交换测试平台(R.C.Alterness等，“MONET：New Jersey demonstration network results新泽西演示网结果”Optical Fiber Conference 1997，Paper Wll，以及“All Optical Test Beds Prove National Networking全光测试平台验证全国联网，”Lightwave(1997年4月))。与光机械空分接线器和基于LiNbO3的交叉连接接线器一起使用阵列波导光栅(AWG)的波长交叉连接网已经在这种网络中使用。国际上的成果，例如European Commission Projects发起的ACTS(AdvancedCommunications Technologies and Services先进通信技术与业务)计划特别强调了使用WDM的跨欧洲光传输网的问题(M.Berger等“Pan-European Optical Networking using Wavelength DivisionMultiplexing，使用波分复用的泛欧光联网”IEEE Comm.Mag.p.82(1997年4月))。除了采用波变换技术的其它方法以外，欧洲也提出了一种类似于MONET项目的结构的研究计划。
3.问题的解决方案本发明使用两个独特的1×N波长接线器阵列构成波长交叉连接网。由于波长滤波和光交换是在同一设备内完成的，执行波长交换连接所需的交换单元被减少了并优化了。此外，由于波长接线器具有固有的互补谱特性，这里使用了波长切分的概念，波长碰撞就可以避免了。
                        发明概述
本发明提供了一种光交叉连接网，用于使用基于1×2波长接线器结构组合的光波长接线器互连阵列传输WDM信号的两个光纤阵列之间光信道的波长路由选择。例如，交叉连接网可以通过将两个1×4波长接线器阵列互连来组成，每个再通过将三个1×2波长接线器合并而组成。也可以使用树状结构的1×2波长接线器。每个1×2波长接线器具有第一偏振分离器件(例如，双折射器件)，将输入的WDM信号分解并空分成两个正交偏振波束。基于外部控制信号，第一偏振旋转器选择性地旋转其中一个波束的偏振，以便匹配另一个波束的偏振。波长滤波器(例如，层叠波板(stacked waveplates))提供与偏振有关的光传输功能，使得第一波束分解成正交偏振的第三和第四波束，第二波束分解成正交偏振的第五和第六波束。第三和第五波束在第一偏振传输第一光谱带，第四和第六波束在正交偏振上传输第二光谱带。与偏振有关的路由选择器件(例如，第二双折射器件)将这四个波束空分成两对水平偏振和垂直偏振的成分。第二偏振旋转器将波束的偏振旋转，使得第三和第五波束、以及第四和第六波束正交偏振。偏振合并器件(例如，第三双折射器件)重新合并第三和第五波束(即，第一光谱带)，并重新合并第四和第六波束(即，第二光谱带)，它们根据波长接线器的控制状态连接到输出端口。
本发明的这些以及其它的优势、特性和目标在考虑到如下详细描述和附图时会更容易理解。
                      附图的简要描述
结合所附的图可以更容易地理解本发明，其中：
图1a到1c是说明WDM交叉连接接线器的三种基本方案的简化框图。图1a是固定的N×N×M波长交叉连接网。图1b是使用空分接线器25的可重组WDM交叉连接网。图1c是使用波长转换器27的波长交换交叉连接网。
图2是用于本发明的1×N波长接线器的简化框图。它具有与图1b和1c中的光滤波器10和空分接线器25的组合等效的功能特性。
图3a是1×4波长接线器的简化框图。
图3b是对应于图3a中所示的1×4波长接线器100、200的三个控制比特的八种给定状态表。
图4a和4b是说明根据本发明的双级1×2波长路由器接线器11、12、13的简化示意图。
图5a和5b是说明根据本发明的单级1×2波长路由器接线器11、12、13的简化示意图。
图6是基于树状结构的1×4波长接线器。
图7a和7b是表示滤波器设计中使用三个铌酸锂波板的实验结果图。在图7a中，记录交换之前和之后输出端口1的光谱带。图7b表示交换之前和之后输出端口2的对应光谱带。光谱带大致是等间隔的。
图8是表示非对称光谱带设计，其较窄的光谱带可以用做增/减端口，较宽的光谱带可以将WDM信号的其余部分传递回到网络。
图9是使用两个互连的1×4波长接线器阵列100和200实现的4×4×4λ波长交叉连接网的简化框图。
图10是表示图8中的4×4×4λ波长交叉连接网的输入阵列100中的四个1×4波长接线器以及输出阵列200中的四个1×4波长接线器的32种可能控制状态中每一种的表。
图11a和11b是增/减波长交叉连接接线器的简化框图。
图12是另一种配置的简化框图，其中两个2×2波长接线器94和95添加到1×4波长接线器100上，以便进行全波长置换。
                  发明的详细描述
图1a到1c是说明WDM交叉连接接线器三种基本方案的简化框图。图1a是固定式N×N×M波长交叉连接网络。传输M条光信道的N根光纤输入到1×M波长滤波器的第一阵列10中。第一阵列10中的每个波长滤波器将输入的WDM信号分成M个输出信道。第一阵列10的输出在固定装置中与M×1波长滤波器的第二阵列20的输入端口互连，如图1a所示。第二阵列20中的每个波长滤波器将M个输入信道合并成单个输出。与图1a相比，图1b是使用空分光接线器25的可重排WDM交叉连接网的框图，在输入和输出阵列10、20之间排列波长信道。图1c是使用波长变换器27的波长交换交叉连接网。
与现有技术相比，本发明使用独特的1×N波长接线器构造交叉连接网。本发明的优选实施例使用这种1×4波长接线器的两个阵列。图2是说明具有与图1b和1c中的滤波器10和空分接线器25的组合等效的功能特性的波长接线器100的简化框图。图3a表示使用1×2波长接线器11、12和13的1×4波长接线器的更多细节。每个1×2波长接线器11、12、13受一个控制比特控制，因此具有两个控制状态。因此，1×4波长接线器具有三个控制比特(C0、C1和C2)，得到八种(23)不同的输出组合。这八种组合在图3b中分别标为“a”到“h”。
这些1×4波长接线器用于构成图9所示的4×4×4λ波长交叉连接网。如图9所示，通过将四个1×4波长接线器100、200的两个阵列背对背放置，就可以产生4×4×4λ光波长交叉连接网。应该注意的是本发明的1×4波长接线器本身是双向的，因此输入端口和输出端口的顺序可以反转，这样光就可以从任一方向通过接线器。这种波长交叉连接网的允许状态在图10中表示，这里“a”到“h”代表图3b中为两个阵列100、200中的每个1×4波长接线器所列的光信道组合。无波长碰撞或重组问题时总共允许32种不同的组合。
对于使用独立的波长滤波器和空分纵横接线器的常规设计，共需要八个1×4波长滤波器和一个16×16纵横接线器(或四个4×4接线器)。尽管这种设计提供了较高的路由选择自由度，但是很多交换状态是冗余的，或者可能导致波长碰撞，使一些状态是不可用的。这些常规配置中使用的单元总数也比本发明多，因此提高了波长纵横网络的成本。
1×2波长接线器图4a和图4b是说明1×2波长接线器11、12和13的两种控制状态的示意图，它们是构造图2中所示的1×4波长接线器中所用的基本组成模块之一。每个1×2波长接线器11、12、13受到来自一个控制比特的二进制控制，因此有两种控制状态。1×2波长接线器用于将提供到输入端口的波长谱信道分开，并确定两个输出端口中的哪一个连接到每个信道。
在图4a和图4b中，粗实线表示包含输入WDM信号中的全部信道谱的光路径。细实线表示包含标为第一谱段的第一信道子组的信号光路径。细虚线表示传输称为第二谱段的第二信道子组的光信道。重要的是要理解每个子组可以包含一条以上的信道，而且本身可能是WDM信号，虽然可能比原始WDM信号的带宽更小。每个光路径还标上了表示水平偏振的水平双箭头线，或表示垂直偏振的垂直双箭头线，或者表示该点上光信号的混合水平和垂直偏振的水平和垂直双箭头线。
输入WDM信号进入第一偏振分离器件30(例如，双折射器件或偏振波束分离器)，将输入WDM信号空分成水平和垂直偏振成分。双折射材料使光信号的垂直偏振部分方向不变地通过，因为它们是双折射器件30中的普通波。相反由于双折射的离散效应，水平偏振波以一定角度改变方向。方向改变的角度是所选的特定材料的熟知功能。适于构成双折射器件的材料例子包括方解石、金红石、铌酸锂、YVO4基晶体，以及诸如此类。水平偏振成分作为第一偏振分离器件30的特殊信号沿着路径101传播，而垂直偏振成分102作为普通信号传播并通过，没有空分重定向。所产生的信号101和102都传输输入WDM信号全部光谱。
水平和垂直偏振成分101和102在控制比特的控制下连接到可切换的偏振旋转器40。偏振旋转器40由两个构成互补状态的子单元旋转器组成，即，当一个打开时另一个关闭。旋转器40选择性地将信号101或102的偏振状态旋转一个预定量。在优选实施例中，旋转器40将信号旋转0°(即没有旋转)或90°。例如，偏振旋转器40可以是扭转向列液晶旋转器、铁电液晶旋转器、基于pi-cell的液晶旋转器、基于磁光的法拉第旋转器、基于声光或电光的偏振旋转器。尽管可以使用其它旋转器技术满足特定应用的需求，但是基于液晶技术的商用旋转器是优选的。这些器件的切换速度从几个毫秒到纳秒的范围，因此，可以应用于各种系统，满足特定应用的需求。这些以及类似的基本单元被认为是等效的，可以在不背离本发明精神的前提下替换或互换。
图4a说明信号102被旋转90°的控制状态，这样离开旋转器40的两个信号103、104具有水平偏振。图2b说明信号101的偏振被旋转90°的第二种控制状态，这样离开旋转器40的两个光信号103、104具有垂直偏振。同样，在这一级，两个水平和垂直成分包含输入WDM信号中全部信道光谱。
层叠波板单元61是层叠的多个双折射波板，在所选方向上产生两个本征状态。第一本征态传输与输入同偏振的第一子光谱，第二本征态传输正交偏振上的互补子光谱。输入波束的偏振以及两个输出偏振构成一对光谱响应，这里(H，H)和(V，V)传输输入谱的第一部分，(H，V)和(V，H)传输输入谱的互补(第二)部分，V和H分别是垂直和水平偏振。
比较图4a和4b可以更好地理解。对于输入到层叠波板单元61的水平偏振103、104，如图4a所示，产生正交的垂直和水平偏振，第一光谱段保留在水平偏振，第二光谱段保留在垂直偏振。对于输入到层叠波板单元61的垂直偏振103、104，如图4b所示，产生正交的垂直和水平偏振，第一光谱段保留在垂直偏振，第二光谱段保留在水平偏振。
对于波长解复接应用，层叠波板单元61具有顶部基本平坦的梳状滤波器响应曲线或方光谱带响应。对于WDM光信道增/减应用，层叠波板单元61具有非对称滤波器响应。
回到图4a，层叠波板单元61的光响应105、106输出对连接到与偏振有关的路由选择器件50(例如，第二双折射器件或偏振波束分离器)。这个与偏振有关的路由选择器件50空分输入光信号105和106的水平和垂直偏振成分。如图4a所示，光信号105、106分成包含第二光谱段的垂直偏振成分107、108和包含第一光谱段的水平偏振成分109、110。由于双折射的离散效应，在水平偏振传输第一光谱段109、110以及在垂直偏振传输第二组光谱段107、108的两个正交偏振被与偏振有关的路由选择器件50分开。
在与偏振有关的路由选择器件50之后，与偏振有关的路由选择器件50的输入一侧上的光器件可以按相反顺序重复，如图4a和4b所示。第二层叠波板单元62基本上与第一层叠波板单元61具有相同的组成。输入到第二层叠波板单元62的水平偏振波束109、110，在它们离开第二层叠波板单元62时被进一步净化并保持它们的极性。另一方面，垂直偏振波束107、108经过了90°偏振旋转，并当它们离开层叠波板单元62时也被净化。90°偏振旋转是由于垂直偏振波束107、108传输第二光谱段，因此处于单元62的互补态。在层叠波板单元62的输出，所有四个波束111、112和113、114都具有水平偏振。但是，层叠波板单元61、62的滤波特性所定义的光谱段被分成第二光谱段501在上面，第一光谱段502在下面。
为了重新合并两组波束111、112以及113、114的光谱，使用了第二偏振旋转器41和偏振合并器件70(例如，第三个双折射器件或偏振波束分离器)。同样，第二旋转器41有两个子单元，截取四个并行波束111-114。第二旋转器41的两个子单元被设置为第一旋转器40的互补态，即，当第一旋转器40打开/关闭，第二旋转器41关闭/打开。在图4a的情况下，波束111和113的偏振被旋转90°，波束112和114不改变偏振地通过。使得在第二旋转器41的输出端每个光谱段产生正交偏振对115、116和117、118。最后，偏振合并器件70(例如，第三个双折射器件)使用离散效应重新合并两个正交偏振115、116和117、118，分别在离开端口14和13时产生两个光谱。这样就完成了1×2波长路由器的第一控制态。
图4b表示了另一个控制态，其中两个偏振旋转器40和41被切换到它们的互补态，即从开到关，或关到开，与图4a所示的它们的状态相反。全部输入谱首先被第一偏振分离器件30偏振分成两个正交态，即101和102所示的垂直和水平偏振。第一偏振旋转器40现在被设置为具有都是垂直的输出偏振103、104。在通过第一层叠波板单元61之后，分别产生传输第二和第一光谱段的两个正交偏振(即，水平和垂直)。在这个操作状态中，水平偏振用于传输输入WDM光谱的第二光谱段，垂直偏振用于传输第一光谱段。两个光谱段随后都被与偏振有关的路由选择器件50空分，垂直偏振107、108上行，水平偏振109、110无偏地通过。因此，根据它们的偏振将两个光谱段分开。
所得的四个波束107-110进入第二层叠波板单元62，进一步光谱净化。单元62的另一个重要作用是对第二光谱段的偏振旋转。记住层叠波板单元61、62具有两个本征态。对于第一光谱段，单元62使垂直偏振波束107、108保持不变。但是，对于第二光谱段，水平偏振波束109、110在通过单元62时旋转90°，因为它们处于层叠波板62的互补态。在单元62的输出，所有偏振都变成垂直的，如图4b中第一光谱段波束111、112和第二光谱段波束113、114所示。为了重新合并两个子光谱，如前面所讨论的，使用了第二偏振旋转器41和偏振合并器件70。在图4b的情况下，第二旋转器41被设置为将波束112和114的偏振旋转90°，波束111和112无旋转地通过。所得的波束115-118被偏振合并器件70重新合并，分别在第一和第二光谱段的输出端口1及2离开。
图5a和5b表示了1×2波长路由接线器简化的另一个实施例的两种控制状态。与前面讨论的双级相反，图5a和5b中描述的实施例是结合了两个变化的单级可切换波长路由器。图4a和4b中的第二层叠波板单元62被去掉，将第二偏振旋转器41替换为具有两个子单元的无源偏振旋转器，以便截取波束108、109，如图5a和5b所示。
在波束107-110离开与偏振有关的路由选择器件50之前，单级波长路由接线器基本上与双级路由器同样方式操作。在与偏振有关的路由选择器件50的输出端，分开的第一和第二光谱段分别由两组正交偏振波束107、108和109、110来传输。第一和第二光谱段的位置与波束103和104的偏振状态有关。如果第一光谱段由第一旋转器40水平偏振，它将在低输出端口2离开，第二光谱段将在高输出端口1离开。如果第一光谱段由第一旋转器40垂直偏振，它将在高输出端口1离开，第二光谱段将在低输出端口2离开。由于与偏振有关的路由选择器件50的双折射离散效应，垂直偏振光波107、108从它们的原始路径偏离并上行，而水平偏振波109、110方向不变地通过器件50。两对波束107、108和109、110离开与偏振有关的路由选择器件50时具有相同的偏振但是不同频率。
无源偏振旋转器41被构造成只在截取波束108和109的区域内旋转偏振。因此，在旋转器41的输出端，为第一和第二光谱段产生波束115、116和117、118的正交偏振对。这些波束115-118随后被偏振合并器件70重新合并并在输出端口2和1离开。
单级可切换波长路由器与双级路由器相比具有需要器件较少的优点。但是，它的光谱纯度不如双级路由器那样好。根据特定WDM网络的应用以及需求，优选单级或双级波长路由器。
本发明的一个优点是完成路由选择的同时基本上保留了输入WDM信号中可用的全部光能量。也就是说，不管输入WDM信号中的信号偏振，水平和垂直偏振成分都被使用并在输出端口合并，使得通过路由器的损耗非常低。
波长滤波器中使用的每组双折射波板相对偏振旋转器40的光轴偏转一个唯一的光轴角。图7a和7b是表示层叠波板单元传输特性例子的图，它具有大约8nm信道间隔的等分子光谱。厚度1mm的三个铌酸锂(LiNbO3)波板被层叠在一起，构成顶部平坦、等分的光谱，如图7a和7b所示，信道串扰低于30dB。实验结果基于双级可切换波长路由器。该结果超过了现有的滤波器技术，例如使用多层电介质敷层，通常得到20dB的串扰。由于两个输出端口的等光谱设计，这种可切换波长路由器可以进一步级联。N级路由器级联，得到总共2N个输出端口，如图3a所示。这2N个端口可以根据N个控制信号排列它们的输出光谱，产生可编程的波长路由器。
应该注意的是这种1×2波长接线器本身是双向的，正如前面所讨论的，因此光可以从输入端口到输出端口或从输出端口到输入端口。这就允许1×2波长接线器作为组成单元构造双向1×4波长接线器以及交叉连接网络。
1×4波长接线器图6是使用树状结构的1×4波长接线器的另一个实施例的简化示意图。这种树状结构可以扩展到使用N级级联的1×2N种几何形状。在图6种，到波长接线器的光输入被第一偏振分离器件21(例如，第一双折射器件)分成正交偏振波束对。这两个波束通过二元偏振旋转器22，将一个波束的偏振旋转，使两个波束的偏振状态(SOP)是一致的(即，或者垂直或者水平)，根据接线器的控制状态而定。然后两个波束进入第一波长滤波器23(例如，层叠波板单元，正如以前所讨论的)，将输入光谱分成两个互补的本征态。第一本征态传输与输入偏振相同的第一子光谱，而第二本征态传输正交偏振的互补子光谱。输入波束的偏振以及两个输出偏振构成一对光谱响应，这里(H，H)和(V，V)传输输入光谱的第一部分，(H，V)和(V，H)传输输入光谱的互补(第二)部分。V和H分别表示垂直和水平偏振。例如，水平偏振输入到第一波长滤波器23，产生正交垂直和水平偏振，第一光谱段保留在水平偏振，第二光谱段保留在垂直偏振。或者，如果垂直偏振输入到第一波长滤波器23，产生正交垂直和水平偏振，第一光谱段保留在垂直偏振，第二光谱段保留在水平偏振。
离开第一波长滤波器23时的两个偏振编码光谱被偏振波束分隔器24(例如偏振波束分离器)分开。这些波束的水平偏振成分传输光谱的第一部分，直通过偏振波束分隔器24。波束的垂直偏振成分传输光谱的第二部分，并被反射90度角。
通过切换偏振旋转器22的控制状态，当这两个光谱的偏振状态改变时被交换。这个过程对于偏振波束分隔器24的右边和下边是互补和对称的，因为它应用于图6中所示设备的两臂或分支。因此，下面的讨论同等适用于该设备的两臂。
离开偏振分隔器24的两个子光谱进一步被第二偏振旋转器25、32调制，根据设备的控制状态将偏振旋转0或90度。因此，在第二偏振旋转器25、32之后两个SOP是可能的。然后，波束进入另一个波长滤波器26、33，它们的光谱响应比第一波长滤波器23窄，可以进一步将光谱分成更小的带宽。这种波长切割概念的更详尽描述在题为“Programmable Wavelength Router(可编程波长路由器)”、序列号为No.08/739,424的申请者的美国专利申请中提出。第二波长滤波器26、33产生的子光谱的第三和第四部分在两个正交偏振内编码，并被另一个偏振分隔器27、34空分。垂直偏振波束被偏振分隔器27、34反射90度。其中一个波束的偏振被象元偏振旋转器30、37旋转。所得到的传输整个光谱四部分中的第一(第三)段的正交偏振被偏振合并器31、38重新合并并从输出端口1(3)离开。相反，水平偏振波束直通过偏振分隔器27、34，被偏振旋转器38、35调制。这部分光能量传输光谱的第二(第四)部分，被偏振合并器29、36重新合并，从输出端口2(4)离开。
用于这个波长接线器中的偏振旋转器22、25和32的三个控制比特共有23＝8钟控制状态。这种设计与上面讨论的1×2波长接线器相比需要较少的光器件。但是，由于只有一个波长滤波器用于每个光谱分割，每个波长滤波器23、26和33中的双折射器件数必须增加，以便实现图4中的双级设计可能的等效的高度信道隔离。
增/减波长接线器图11是表示用于交叉连接网配置的光增/减波长接线器250的简化框图。增/减波长接线器250通过使用图3b所示的控制状态组合合并多个1×2波长接线器(见图4a、4b、5a和5b)而制成。对于增/减操作，优选非对称的光谱分割。图8是1×2波长接线器中层叠波板单元产生的非对称子光谱的例子，其中一个输出端口比另一个端口传输更窄的光谱宽度。这种设计可以用于需要在光交换节点增/减部分光信道的WDM网络。增/减滤波器可以是无源或有源的，根据系统的设计和要求而定。交换单元(即，可切换的偏振旋转器阵列)在偏振旋转器的每个对应位置可以被两个无源半波板代替，使得一个端口总是设计为增/减端口。其余光信道通过波长路由器并继续沿着WDM网络传播。
回到图11，输入WDM信号80被第一1×2波长接线器81分成两部分。直通信道82通到最终的1×2波长接线器83，并无干扰地通过输出端口89返回到网络。如果需要的话，减信道84可以被1×2波长接线器85进一步分成两个子光谱86。在图11所示的实施例中，两个增信道87被1×2波长接线器88合并，然后通过最终的1×2接线器83与直通信道82合并。
图11中所用的波长接线器可以是有源或无源的，或者二者组合。例如，接线器81和83是无源的，用做主增/减光谱分隔器。以下的波长接线器85和88在输出/输入端口86和87之间有源地切换子光谱。例如，如果16条光信道输入到端口80，增/减波长接线器可以减掉从端口84离开的第八和第九信道。这两条信道可以在单个控制比特的控制下在接线器86的输出端口被进一步交换。
2×2光接线器如果要求全排列，两个2×2光接线器94和95可以被加到1×4波长接线器上，如图12所示。正如前面所讨论的，每个1×4波长接线器有一个接收WDM光信号的端口，该信号在四个输出端口被分成四个光信道。三个控制比特C0、C1和C2允许1×4波长接线器的八种(23)控制状态。但是，上面讨论的1×4波长接线器实施例不能提供WDM信号中四个光信道的全部24(4！＝4×3×2)种可能的排列。加入两个2×2光接线器94、95使被1×4波长接线器分开的光信道按任意需要的顺序重新组合。例如在图3b中，由于波长分割的顺序，信道1和3以及信道1和4不能同时出现在端口1和2。但是，用图12所示的实施例可以实现。
在这个装置中，总共需要五个交换器件。产生32(25)种状态，足够包括四个波长(即，24个控制态)的全部排列。而且用这种结构的话，用于波长交叉连接网的器件数小于常规方法。
上面的揭示提供了本发明的多个实施例。前面没有提到的其它装置或实施例也可以根据本发明的概念实施，正如下面权利要求中所提出的。

Claims (21)

1.在一种具有互连的光波长接线器阵列的光交叉连接网中，在传输WDM信号的两个光纤阵列之间提供光信道的波长路由选择，其改进包括：
一种1×2光波长接线器具有：
(a)传递WDM信号的输入端口；
(b)传递所述WDM信号的第一及第二光谱段的两个输出端口：
(c)偏振分隔器件，将所述输入WDM信号分解成具有正交偏振并被空分的第一波束和第二波束；
(d)第一偏振旋转器，具有第一控制态——在其中旋转所述第一波束的偏振以便基本上匹配所述第二波束的偏振，以及第二控制态——在其中旋转所述第二波束的偏振以便基本上匹配所述第一波束的偏振；所述第一偏振旋转器的控制态是外部控制信号可切换的；
(e)波长滤波器，连接以便从所述第一偏振旋转器接收所述第一和第二波束，所述波长滤波器具有与偏振有关的光传输功能，使得所述第一波束分解成彼此正交偏振的第三和第四波束，而且所述第二波束分解成彼此正交偏振的第五和第六波束，其特征在于，所述第三和第五波束在第一偏振上传输第一光谱段，所述第四和第六波束在第二偏振上传输第二光谱段，而且其特征在于，所述第一和第二光谱段基本上是互补的，而且所述第一和第二偏振是正交的。
(f)与偏振有关的路由选择器件，将所述第三、第四、第五和第六波束空分成两对正交偏振波束；
(g)第二偏振旋转器，旋转所述第三、第四、第五和第六波束的偏振，使得所述第三和第五波束正交偏振，所述第四和第六波束正交偏振；以及
(h)偏振合并器件，从所述第二偏振旋转器接收所述第三、第四、第五和第六波束，基于第一偏振旋转器的所述控制态在所述输出端口之一空间合并包含所述第一光谱段的所述第三和第五波束，并在另一个所述输出端口空间合并包含所述第二光谱段的所述第四和第六波束；以及
控制所述第一偏振旋转器的所述控制态的控制装置。
2.权利要求1的光交换连接网，其特征在于，所述第一偏振旋转器还包括：
第一区域，在所述第一控制态旋转所述第一波束偏振，并在所述第二控制态无旋转地传递所述第一波束；以及
第二区域，在所述第一控制态无旋转地传递所述第二波束，并在所述第二控制态旋转所述第二波束偏振。
3.权利要求1的光交叉连接网，其特征在于，第二偏振旋转器还包括：
第一区域，旋转所述第五波束的偏振；
第二区域，旋转所述第六波束的偏振；
第三区域，无旋转地传递所述第三波束；以及
第四区域，无旋转地传递所述第四波束。
4.权利要求1的光交叉连接网，其特征在于，所述波长滤波器包括层叠的多个双折射波板，每个波板面向预定方向。
5.权利要求1的光交叉连接网，其特征在于，所述光波长接线器阵列包括由多个所述1×2光波长接线器组成的1×N个光波长接线器。
6.权利要求1的光交叉连接网，其特征在于，所述光波长接线器阵列包括1×4个光波长接线器，每个具有：
第一1×2光波长接线器，将所述WDM信号分成两个光谱段；以及
并列的第二和第三1×2光波长接线器，将来自所述第一1×2光波长接线器的所述两个光谱段分成四个光信道。
7.在一种具有互连的光波长接线器阵列的光交叉连接网中，在传输WDM信号的两个光纤阵列之间提供光信道的波长路由选择，其改进包括：
一种1×2光波长接线器具有：
(a)传递WDM信号的输入端口；
(b)传递所述WDM信号的第一及第二光谱段的两个输出端口；
(c)偏振分隔器件，将所述输入WDM信号分解成具有正交偏振并被空分的第一波束和第二波束；
(d)第一偏振旋转器，具有第一控制态——在其中旋转所述第一波束的偏振以便基本上匹配所述第二波束的偏振，以及第二控制态——在其中旋转所述第二波束的偏振以便基本上匹配所述第一波束的偏振；所述第一偏振旋转器的控制态是外部控制信号可切换的；
(e)第一波长滤波器，连接以便从所述第一偏振旋转器接收所述第一和第二波束，所述第一波长滤波器具有与偏振有关的光传输功能，使得所述第一波束分解成彼此正交偏振的第三和第四波束，而且所述第二波束分解成彼此正交偏振的第五和第六波束，其中所述第三和第五波束在第一偏振上传输第一光谱段，所述第四和第六波束在第二偏振上传输第二光谱段，而且其中所述第一和第二光谱段基本上是互补的，而且所述第一和第二偏振是正交的。
(f)与偏振有关的路由选择器件，将所述第三、第四、第五和第六波束空分成两对正交偏振波束；
(g)第二波长滤波器，基本上具有与所述第一波长滤波器相同的传输功能，其中所述第二波长滤波器旋转离开所述与偏振有关的路由选择器件的所述第三、第四、第五和第六波束，使其回到与进入所述第一波长滤波器前的所述第二波束相同的偏振状态。
(h)第二偏振旋转器，根据所述第一偏振旋转器的所述控制态旋转离开所述第二波长滤波器的所述第三、第四、第五和第六波束的偏振，使得所述第三和第五波束正交偏振，所述第四和第六波束正交偏振；以及
(i)偏振合并器件，从所述第二偏振旋转器接收所述第三、第四、第五和第六波束，基于第一偏振旋转器的所述控制态在所述输出端口之一空间合并包含所述第一光谱段的所述第三和第五波束，并在另一个所述输出端口空间合并包含所述第二光谱段的所述第四和第六波束；以及
控制所述第一偏振旋转器和所述第二偏振旋转器的所述控制态的控制装置。
8.权利要求7的光交叉连接网，其中所述第一偏振旋转器还包括：
第一区域，在所述第一控制态旋转所述第一波束偏振，并在所述第二控制态无旋转地传递所述第一波束；以及
第二区域，在所述第一控制态无旋转地传递所述第二波束，并在所述第二控制态旋转所述第二波束偏振。
9.权利要求7的光交叉连接网，其中所述第二偏振旋转器还包括：
第一区域，旋转所述第五波束的偏振；
第二区域，旋转所述第六波束的偏振；
第三区域，无旋转地传递所述第三波束；以及
第四区域，无旋转地传递所述第四波束。
10.权利要求7的光交叉连接网，其中所述第一波长滤波器包括层叠的多个双折射波板，每个波板面向预定方向。
11.权利要求7的光交叉连接网，其中所述第二波长滤波器包括层叠的多个双折射波板，每个波板面向预定方向。
12.互连第一和第二光纤阵列的光交叉连接网，这些光纤传输具有N个光信道的WDM光信号，所述光交叉连接网包括：
1×N波长接线器的第一阵列，每个在与所述第一光纤阵列中一个通信的输入端口和所述每个光信道的N个输出端口之间提供波长路由选择，所述1×N波长接线器具有多个控制态，选择性地将所述光信道的不同排列路由选择到所述输出端口：
1×N波长接线器的第二阵列，每个在与所述第二光纤阵列中一个通信的输入端口和所述每个光信道的N个输出端口之间提供波长路由选择，所述1×N波长接线器具有多个控制态，选择性地将所述光信道的不同排列路由选择到所述输出端口：
互连装置，在所述1×N波长接线器第一阵列的所述输出端口和所述1×N波长接线器第二阵列的所述输出端口之间提供光通信；以及
控制装置，选择所述1×N波长接线器第一和第二阵列的所述控制态，在第一和第二光纤阵列之间提供所需的互连；
其中所述1×N波长接线器包括多个1×2波长接线器，后者具有：
(a)偏振分隔器件，将输入WDM信号分解成具有正交偏振并被空分的第一波束和第二波束；
(b)第一偏振旋转器，具有第一控制态——在其中旋转所述第一波束的偏振以便基本上匹配所述第二波束的偏振，以及第二控制态——在其中旋转所述第二波束的偏振以便基本上匹配所述第一波束的偏振；所述第一偏振旋转器的控制态是所述控制装置可切换的；
(c)波长滤波器，连接以便从所述第一偏振旋转器接收所述第一和第二波束，所述波长滤波器具有与偏振有关的光传输功能，使得所述第一波束分解成彼此正交偏振的第三和第四波束，而且所述第二波束分解成彼此正交偏振的第五和第六波束，其中所述第三和第五波束在第一偏振上传输第一光谱段，而且所述第四和第六波束在第二偏振上传输第二光谱段，其特征在于，所述第一和第二光谱段基本上是互补的，而且所述第一和第二偏振是正交的。
(d)与偏振有关的路由选择器件，将所述第三、第四、第五和第六波束空分成两对正交偏振波束；
(e)第二偏振旋转器，旋转所述第三、第四、第五和第六波束的偏振，使得所述第三和第五波束正交偏振，所述第四和第六波束正交偏振；以及
(f)偏振合并器件，从所述第二偏振旋转器接收所述第三、第四、第五和第六波束，空间合并包含所述第一光谱段的所述第三和第五波束，并空间合并包含所述第二光谱段的所述第四和第六波束。
13.权利要求12的光交叉连接网，其中所述第一偏振旋转器还包括：
第一区域，在所述第一控制态旋转所述第一波束偏振，并在所述第二控制态无旋转地传递所述第一波束；以及
第二区域，在所述第一控制态无旋转地传递所述第二波束，并在所述第二控制态旋转所述第二波束偏振。
14.权利要求12的光交叉连接网，其中所述第二偏振旋转器还包括：
第一区域，旋转所述第五波束的偏振；
第二区域，旋转所述第六波束的偏振；
第三区域，无旋转地传递所述第三波束；以及
第四区域，无旋转地传递所述第四波束。
15.权利要求12的光交叉连接网，其中所述波长滤波器包括层叠的多个双折射波板，每个波板面向预定方向。
16.权利要求12的光交叉连接网，其中所述1×N光波长接线器是1×4光波长接线器，还包括：
第一1×2光波长接线器，将所述WDM信号分成两个光谱段；以及
并列的第二和第三1×2光波长接线器，将来自所述第一1×2光波长接线器的所述两个光谱段分成四个光信道。
17.权利要求16的光交叉连接网，其中所述1×4光波长接线器还包括：
第一2×2光接线器，连接到所述四个光信道的所选第一和第二个，所述第一2×2光接线器在所述控制装置的控制下可切换地反转所述第一和第二光信道的顺序；以及
第二2×2光接线器，连接到所述四个光信道的所选第三和第四个，所述第二2×2光接线器在所述控制装置的控制下可切换地反转所述第三和第四光信道的顺序。
18.权利要求6的光交叉连接网，其中所述1×4光波长接线器还包括：
第一2×2光接线器，连接到所述四个光信道的所选第一和第二个，所述第一2×2光接线器在所述控制装置的控制下可切换地反转所述第一和第二光信道的顺序；以及
第二2×2光接线器，连接到所述四个光信道的所选第三和第四个，所述第二2×2光接线器在所述控制装置的控制下可切换地反转所述第三和第四光信道的顺序。
19.权利要求1的光交叉连接网，其中所述光波长接线器包括：
第一1×2光波长接线器，将输入WDM信号分成预定组的减信道和互补组的直通信道；以及
第二1×2光波长接线器，将所述直通信道与预定组的增信道合并，产生输出WDM信号。
20.权利要求19的光交叉连接网，还包括第三1×2光波长接线器，将所述增信道分成预定的第一组减信道和互补的第二组减信道。
21.权利要求19的光交叉连接网，还包括第三1×2光波长接线器，将第一组增信道和第二互补组增信道合并，为所述第二1×2光波长接线器产生所述增信道。
CN98809997.7A 1997-08-08 1998-07-28 多波长交叉连接光纤网 Pending CN1274494A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US907,551 1997-08-08
US08/907,551 US6005697A (en) 1996-07-23 1997-08-08 Multi-wavelength cross-connect optical network

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1274494A true CN1274494A (zh) 2000-11-22

Family

ID=25424293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN98809997.7A Pending CN1274494A (zh) 1997-08-08 1998-07-28 多波长交叉连接光纤网

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP1002383A4 (zh)
JP (1) JP2004500722A (zh)
CN (1) CN1274494A (zh)
AU (1) AU8666898A (zh)
CA (1) CA2299402A1 (zh)
WO (1) WO1999008403A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100472985C (zh) * 2002-09-17 2009-03-25 诺基亚西门子通信有限责任两合公司 用于传输光偏振复用信号的方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6519060B1 (en) 1999-06-04 2003-02-11 Chorum Technologies Lp Synchronous optical network in frequency domain
US6263129B1 (en) * 1999-07-06 2001-07-17 Avanex Corporation High-isolation dense wavelength division multiplexer utilizing a polarization beam splitter, non-linear interferometers and birefringent plates
US6735016B1 (en) 1999-09-15 2004-05-11 Spectraswitch, Inc. Electro-optically controllable polarization insensitive optical device
AU3071401A (en) 1999-09-15 2001-04-30 Spectraswitch, Inc. Birefringent optical device
EP1120987A1 (en) * 2000-01-28 2001-08-01 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Cross-connect protection
JP5004914B2 (ja) * 2008-09-26 2012-08-22 日本電信電話株式会社 光クロスコネクト装置および光ネットワーク

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55121215U (zh) * 1979-02-21 1980-08-28
GB2209843B (en) * 1987-09-11 1991-09-11 British Telecomm An optical space switch
EP0435296B1 (en) * 1989-12-28 1994-10-05 Fujitsu Limited Optical space switch and network with such optical space switches
US5363228A (en) * 1993-03-05 1994-11-08 General Electric Company Optical device with spatial light modulators for switching arbitrarily polarized light
US5414540A (en) * 1993-06-01 1995-05-09 Bell Communications Research, Inc. Frequency-selective optical switch employing a frequency dispersive element, polarization dispersive element and polarization modulating elements
US5694233A (en) * 1996-07-23 1997-12-02 Macro-Vision Communications, Llc Switchable wavelength router

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100472985C (zh) * 2002-09-17 2009-03-25 诺基亚西门子通信有限责任两合公司 用于传输光偏振复用信号的方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP1002383A1 (en) 2000-05-24
WO1999008403A1 (en) 1999-02-18
AU8666898A (en) 1999-03-01
CA2299402A1 (en) 1999-02-18
EP1002383A4 (en) 2002-08-14
JP2004500722A (ja) 2004-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6175432B1 (en) Multi-wavelength cross-connect optical network
US6519060B1 (en) Synchronous optical network in frequency domain
CA2285283C (en) N x m optical wavelength routing switch
CA2276275C (en) Switchable wavelength router
US6600582B1 (en) Optical add/drop wavelength switch
US5912748A (en) Switchable wavelength router
US6552833B2 (en) Programmable optical add/drop multiplexer
US5946116A (en) 1 X N digitally programmable optical routing switch
CN1333960A (zh) 用于处理光链路上故障的系统
US6545783B1 (en) Optical wavelength add/drop multiplexer
US10491973B2 (en) Optoelectronic switch
CN108370279A (zh) 光电交换机
WO2017077094A1 (en) Multi-dimensional optoelectronic switch
CN1274494A (zh) 多波长交叉连接光纤网
Gambini State of the art of photonic packet switched networks
GB2549156A (en) Optoelectronic switch
CN107852261A (zh) 光电开关架构
CN117991454A (zh) 一种光器件以及光通信设备

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: GR

Ref document number: 1060868

Country of ref document: HK