CN1369153A - 应用高消化比偏振分束器的光学切割网络 - Google Patents

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Abstract

一种支持波分复用(WDM)的、在两条光学链路之间实现通信的光波长增/卸复用器。波长切割器把输入信号在空间上分离成两组信道。干涉滤光器等滤光器将输入信道的子组在空间上分离成一分离信道阵列。可编程的增/卸光学开关阵列将来自输入口阵列的信道有选择地传至卸口阵列,用来自增口阵列的信道代替被卸下的信道,并把剩余输入信道和增添信道传至输出口阵列。然后,来自所述增/卸开关阵列输出口的信道经组合,射入第二光学链路。在另一实施例中,运用由光学循环器与一连串光纤Bragg光栅组成的循环卸下式滤光器,选择一预定系列的输入信道,供增/卸开关阵列进行处理,剩余信道作为快递通道绕过该循环卸下式滤光器。

Description

应用高消光比偏振分束器的光学切割网络
                                 相关申请
本申请是以下申请的部分连续申请：共同待批的美国专利申请连续号08/780,291，题为“SWITCHABLE WAVELENGTH ROUTER”，1997年1月8日提交；和美国专利申请连续号09/273,920，题为“OPTICAL WAVELENGTH ADD/DROPMULTIPLEXER”，1999年3月22日提交；并与以下申请相关：共同待批的美国连续号09/190,078，题为“SYSTEM FOR DEALING WITH FAUTS IN AN OPTICAL LINK”1998年11月12日提交；代理案卷号55872-P048US-992837，题为“HIGH EXTINCTIONRATIO POLARIZATION BEAMSPLITTER”；代理案卷号55872-P046 CP1CP1-993118，题为“N×M DIGITALLY PROGRAMMABLE OPTICAL ROUTING SWITCH USING HIGHEXTINCTION RATIO POLARIZATION BEAM SPLITTER”；代理案卷号55872-P043CP1-993120，题为“FIBER OPTIC SMART SWITCH”；代理案卷号55872-P042CP2CP1-993119，题为“OPTICAL ADD/DROP WAVELENGTH SWITCH USING A HIGH EXTINCTION RATIOPOLARIZATION BEAMSPLITTER”，以上文献均结合在此作参照。
                            技术领域
本申请一般涉及光通信，尤其涉及对波分复用通信应用波长切割器。
                            技术背景
光学波分复用已逐渐成为光纤通信系统的标准主干网。WDM系统应用由许多不同波长光信号(称为载波信号或信道)组成的信号在光纤上发送信息，各载波信号用一个或多个信息信号调制，因此众多的信息信号可在应用WDM技术的单一光纤上传输。这些光信号被沿网络设置的掺铒光纤放大器(EDFA)反复放大，以补偿传输损失。放大的信号到达接收端后，用后接光接收机的WDM滤光器检测。
在任何一种拓扑学配置中，光纤通信网一般配置了多个终端，最简单的配置在一条光学链路上有两个传播数据的终端。可以把它扩展为一种菊花链配置，其中把三个或更多的终端用多条光学链路串接起来，还可应用环形配置和其它二维网状网络。在每种场合中，两终端间的光学链路通常包括多根双向通信的光纤，以在一根或多根光纤故障时提供冗余度，并供将来扩容。
尽管WDM技术提供了实质上高得多的光纤带宽利用率，若要使这类系统变得在商业上有活力，必须解决许多严重问题。如复用、去复用和选择路由地传播光信号等。波长域的加入对网络管理增大了复杂性，因为处理要涉及到滤波与路径选择两个方面。复用处理涉及到将多条信道(各信道由其自己的频谱限定)组合成单一WDM信号的过程；去复用处理是一逆过程，要把单一WDM信号分解为各个信道或信道组，各个信道在空间上分离并耦合至特定的输出口。路由选择不同于去复用，路由器在空间上把输入光信道分离至输出口，并按控制信号置换这些信道，以在输入信道与输出口之间建立所需的耦合。
注意，各载波每秒种可能载送千兆位信息。现有技术允许有约40条信道或光载波，各信道的波长略微不同，用单一WDM信号在单模光纤上传播。工作波段受制于EDFA放大器的(C)波段，因而增大信道数量要靠缩小信道间隔并增添新波段来实现。光信道间隔的现有标准为50和100GNz，老标准为200和400GHz。WDM信号的另一特性是调制速率。随着调制速率的增高，可以载送更多数据。现有技术允许调制速率为每秒10千兆位(Gbs)，这是近年从2.5Gbs提高上来的。10Gbs标准是SONETOC-192，其中SONET是同步光学网，OC为光载波。调制速率的增高在空间域内转换为更宽的信号，因此，信号越宽、间隔越小，意味着信号极紧密地在一起(空间域中)，因而极难分离，造成相邻信号的串扰。
原有技术的一种分离方法是把空间波段分成四个子波段，各自宽约200GHz，用来分离的滤光器具有很大的边坡(即产生梯形)，因而波段间出现重迭。为防止串扰，要在子波段边界处设置无信号的护带，这些护带耗费了大量带宽，即约占30％。为实现100GHz波段，可增添附加的级，但这样增大了护带所耗用的带宽。
卸、增信道也是个问题。如在一组16条载波信道中，可能要求卸下4条分配给本地市区，而其它12条载波信道可能要求传到其它远方目的地，一般的实现方法是，对所有16条光载波作解调而得到16个电信号，再重新调制12条载波并处理4个电信号。切换中心一般用光-电(O-E)转换器解调所有的光信号，包括不作本地分配的信号。“远程”信号经处理用于调制激光(E-O)转换器，射入通往其最终目的地的光纤。取出本地分配信号而空出的信道现在可用新的载波填入，以把来自本地开关的信号传到远方目的地。这些电-光-电(OEO)“增/卸”操作对网络性能是个关键，但为了拾取即使很小一部分在光纤上流动的数据，也要求对光纤上的所有载波作解调、处理和再调制。在现有技术中，还没有一种有效的非OEO方法可以同时卸下混有本地分配业务的DWDM载波，而且同时将该载波传给远程地点。
                          发明内容
本发明提供一种在两条支持波分复用(WDM)的光链路之间实现通信的光波长增/卸复用器。波长切割器在空间上把输入信号分成两组信道，如干涉滤光器等滤光器在空间把成组信道分成一列分离的信道，可偏程光学增/卸开关阵列有选择地将来自一列输入口的信道传播到一列卸口，用来自一列增口的信道代替卸下的信道，并将剩余输入信道和增添的信道传到一列输出口，于是将来自所述增/卸开关阵列输出口的信道组合后发射入第二光学链路。可以用波长切割器网把输入信号空间分离成数量更大的信道组，这些信道组可被若干增/卸开关阵列选取，或作为“快速通道”不变地传给第二光学链路。在一替代实施例中，用一只由光学循环器与一系列光纤Bragg光栅组成的循环卸滤光器选择一连串预定被增/卸开关阵列处理的输入信道，剩余信道由循环卸滤光器作为快递通道而传播。
本发明的主要目的是提供一个光波长增/卸复用器，它能分离来自WDM输入信号的多余信道，并且有选择地用来自一系列增口的信道代替输入信道。
本发明的另一目的是提供一个光波长增/卸复用器，它能用于扩大现有光通信中心局设备的信道容量。
参阅以下详述和附图，将更容易理解本发明的这些和其它优点、特征与目的。
以上初步概括了本发明的特征和技术优点，以便更好地理解下面要详述的本发明。下面要描述的本发明的附加特征与优点构成本发明权利要求的主题。本领域的技术人员显然明白，很容易把揭示的原理和特定实施例作为应用的基础，为实现本发明同样的目的而修正或设计其它结构。本领域的技术人员还应明白，这类同等结构并未背离所附权利要求提出的本发明的精神与范围。
                          附图概述
为了更全面地理解本发明及其优点，请参照以下结合附图所作的描述，其中：
图1A与1B是表示波长切割器功能的简化框图；
图2是波长切割器的示意框图；
图3是波长切割器传输功能的谱图，用于将相邻的50GHz输入信道分成两组输出信道；
图4是波长切割器传输功能谱图，用于将相邻的50GHz输入信道分成两组输出信道；
图5示出应用高消光比偏振分束器的智能开关；
图6示出一4×4增/卸开关阵列；
图7示出两个形成一任选增/卸开关的4×4增/卸开关阵列；
图8示出一可作波长转换的4×4增/卸开关；
图9示出一用于波长管理与恢复的增/卸开关；
图10示出一多环网系统；
图11示出可再分为四个OS-800信号的OS-200信号；
图12示出波长槽互换；和
图13示出一网络网系统。
                         详细描述
WDM信号包括多条信道，各信道有其自己的波长或频率范围。这里使用的术语“信道”或者“谱带”是指用以限定一独特信息信号的特定频率或波长范围。各信道一般与相邻信道均匀隔开，虽然不一定如此。例如，图1的波长切割器可如图3所示以相邻信道间隔50GHz来分离信道。间隔不匀会造成设计较为复杂，但可以看到，本发明适用于这样的信道系统。这一灵活性的重要性在于，信道布局主要受制于发射机(即激光二极管)和检测器的技术性能，故灵活性相当重要。
成组的输入WDM信道各不相同，分配给不同信道组的频段无重迭。在本发明该较佳实施例中，第一与第二组信道交叉指状隔开，如图1。例如，相邻信道的间隔，第一组为100GHz，第二组可以是100GHz。在这两组组合后，信道间的交叉间隔将为50GHz。这类配置可用于网络计划。一个50GHz信号被认为包含着两个100GHz信号或四个200GHz信号。同样地，一个25GHz信号包含了两个50GHz信号或四个100GHz信号，或八个200GHz信号，或十六个400GHz信号。需要时，可以分割这些信号以应付不同情况。注意，只要有至少两组各不相同的信道，就可以应用其它信道结构，如可用交替的信道块来限定第一与第二信道。
图1A是一框图，示出单外波长切割器100作为大型网络系统中一元件的一般功能。应用常规光信号耦合技术，将WDM输入信号耦合至波长切割器100的输入口，波长切割器100把该输入信号分成两组信道传给图1A所示的输出口。图1B示出一1×4切割器3000。输入信号是25GHz间隔的信号OS-25，它被切割器3000分成四个100GHz信号。注意，这些信号相互正交，即不重迭。还要注意，它们在波长域内同步。把图1A的两个1×2切割器级联起来，可以构成该1×4切割器。
在该例中，波长切割器100将交替的相邻输入信道分成第一与第二组输出信道。图3示出信道间隔为50GHz的波长切割器的传输特性。各波长切割器100原来具有双向性，因而可互换地用于把输入信号分离(或去复用)成两组输出信道，或者将两组输入信道组合(或复用)成一个经组合的WDM输出信号。注意，不需要护带。另外，该系统可以调节，如当25GHz间隔有效时，可在50GHz切割器前面附接一25GHz切割器，而第二个50GHz切割器网可加到该25GHz网。还要注意，分离相邻信道可提高相邻信道间的隔离度。
图2示出波长切割器一种可行实施方案的详细结构和工作原理，其它实施方法请参见“SWITCHABLE WAVELEWGTH ROUTER”，美国专利连续号08/780,291，1997年1月8日提交，将其结合在此作参照。
图2是波长切割器100的详细示意图，每条光路标以水平的双头线指示水平偏振(p偏振)，或标以垂直的双头线指示垂直偏振(s偏振，可示为“·”)，或标以水平与垂直的两条双头线指示该点光信号的混合水平与垂直偏振。
输入信号101进入第一双折射元件102，后者空间分离该输入信号的水平与垂直偏振分量。第一双折射元件102包含的一种材料让光信号的垂直偏振部分通过而不改变航向，因为它们在双折射元件102中是正常波。相反地，由于双折射离散效应，水平偏振以某一角度再导向，再导向角是特定选用材料的已知函数。适合构制双折射元件的材料例子包括方解石、金红石、铌酸锂、YVO4基晶体等。水平偏振分量在第一双折射元件102中作为异常信号沿光路201传播，而垂直偏振分量202作为正常信号传播通过而无空间再定向，得到的信号201和202都携带输入信号101的全频谱。
光束分量201与202至少有一个耦合至偏振旋转器103，后者将光束分量201或202的偏振态有选择地旋转某一预定量。本例中，旋转器103把信号旋转0°(即不转)或90°。图2中，垂直偏振分量202旋转90°，使从偏振旋转器103出射的两信号203、204都具有水平偏振。此时，在WDM输入信号101中，两水平与垂直分量202、203还包含信道的整个频谱。
堆叠的波片元件104在产生两种正征态的选定取向上堆叠了多块双折射波片，第一本征态携带第一组与输入同样偏振的信道，第二本征态携带一组互补的正交偏振信道。输入光束偏振和两个输出偏振形成一对谱响应特性，其中(H，H)与(V，V)携带来自输入谱的第一组信道，(H，V)与(V，H)携带输入谱的互补(第二)组信道，V与H分别为垂直与水平偏振。如图2所示，水平偏振203、204输入第一堆叠波片元件104时，就产生正交的垂直与水平偏振，第一组信道留驻于水平偏振，第二组信道留驻于垂直偏振。
第一堆叠波片元件104输出的成对光学响应205、206耦合至第二双折射元件105，后者的结构与第一双折射元件102类似，在空间上分离输入光信号205和206的水平与垂直偏振分量。光信号205、206被分成含第二组信道的垂直偏振分量207、208和含第一组信道的水平偏振分量209、210。鉴于双折射离散效应，第二双折射元件105分开了这两种正交偏振(携带了水平偏振的第一组信道209、210和垂直偏振的第二组信道207、208)。
在第二双折射元件105后面，能以相反次序重复第二双折射元件105输入侧的光学元件，如图2所示。第二堆叠波片元件106的组成基本上与第一堆叠波片104一样。输入第二堆叠波片元件106的水平偏振光束209、210被进一步提纯，在从第二堆叠波片元件106出射时保持其偏振。另一方面，垂直偏振光束207、208经过90°偏振旋转，在从第二堆叠波片元件106出射时也被提纯。90°偏振旋转基于这样一个事实，即垂直偏振光束207、208携带第二组信道，且处于堆叠波片元件106的互补态。在堆叠波片元件106的输出端，所有四条光束211、212和213和214都具有水平偏振。然而，由堆叠波片元件104、106的滤波特性限定的谱带已分离，第二组信道在上，第一组信道在下。
为了将两组光束211、212和213和214的光谱复合起来，使用了第二偏振旋转器107和第三双折射元件108。第二旋转器107遮断四条平行光束211-214中的至少两种，并旋转光束的偏振，对第二偏振旋转器107输出端的每条谱带产生正交偏振的成对光束215、216和217、218。在图2场合中，光束211与213的偏振旋转90°，而光束212与214通过而不改变偏振。最后，第三双折射元件108利用离散效应把两对正交偏振光束215、216与217、218复合，分别形成在输出口109与110出射的两组信道。
图2的切割器可以将WDM信号切割成若干波段，各波段包括多条波长信道，还可用附设的切割器将这些波段分为各个信道，如图4所示。
图4示出本发明应用两个波长切割器网301与401的实施例的示意总图400。来自光学链路的WDM输入信号10耦合至第一波长切割器302的输入口，WDM输入信号包括多条信道，各信道有其自己的波长或频率范围。
在波长切割器网301中，各波长切割器302-306在空间上将一组WDM输入信道分成两组互补的输出信道。在该较佳实施例中，各波长切割器如图1所示将交替相邻的输入信道分成第一与第二组输出信道。第一波长切割器302把网输入信号10分成传给波长切割器303的第一组信道11和传给波长切割器304的第二组信道12，例如最初的波长切割器302可按50GHz的相邻信道间隔分离诸信道。
最初波长切割器302输出的第一组信道沿第一光路11传到第二与第三级波长切割器303、305和306，最初波长切割器302输出的第二组信道沿第二光路12传给波长切割器304。波长切割器303、304的第二状态还把输入信道分成四组信道，例如波长分割器303、304的第二状态按100GHz的相邻信道间隔分离诸信道。通过级联附加级的波长切割器，可以使该过程继续下去，以获得2N组信道，N为级数。例如，波长切割器网301具有包括波长切割器305与306的部分第三态。
来自波长切割器304的输出信道沿光路13从第一波长切割器网301出射而不再处理，这些信道称为“快递通道”，直接传到第二波长切割器图401，而网络401用来复合准备返回光学网络的光信号，下面再作讨论。波长切割器304与404可以任意去除，使来自最初波长切割器302的第二组光信号作为快递通道直通第二波长切割器网401中的最后一个波长切割器402。
第一组信道进一步被细分为四组信道，由滤光器307-310阵列作为输入接收。这些滤光器307-310把输入信道组分成一列分离的信道。图4的方案以市售的干涉滤光器阵列为基础，该阵列可分离8条信道。然而，其它类型的滤光器也可用于空间分离信道。所用滤光器的类型和阵列中滤光器的数量纯粹是为了便于设计，还可使用附加的切割器。
分离信道阵列接至一系列可编程的增/卸光学开关阵列500的输入口。根据设计要求，可以用任何数量的增/卸开关阵列处理任何所需数量的信道。
各增/卸开关阵列500也有一个对应的输出口、增口和卸口阵列。增/卸开关阵列500有选择地将来自输入口的信道传给其卸口；用来自增口的信道代替卸下的信道；以及把剩余输入信道和增添的信道传给增/卸开关阵列500的输出口。
来自增/卸开关阵列500的输出信道阵列通过调节器501，后者调节各信道的光功率电平，然后输出信道组合起来，通过光学网络的第二光学链路15发射。组合输出信道的装置包括第二干涉滤光器407-410阵列和第二波长切割器网401，这些器件本来就是双向的，因而可用来复用和去复用光学网的WDM信号。作为第一干涉滤光器307-310阵列操作的逆操作，第二阵列中的各干涉滤光器407-410组合8条信道。该第二阵列还可净化输出信道的谱特性，减小串扰。作为第一波长切割器网301中波长切割器303、305和306进行的去复用操作的逆操作，第二波长切割器网401中的波长分割器405、406和403对来自第二干涉滤光器407-410阵列的成组信道进行复用操作。同样地，波长切割器404与402把快递通道13与来自波长切割器403的复用信道组合起来，为光学网络重构整个WDM信号。
应该理解，能容易地换用其它装置来组合来自增/卸开关阵列500的输出信道和快递通道13，因为每条信道有一独特的波长。
图5示出用于开关阵列500的增/卸智能开关590。该阵列应包括32只开关590，各开关可逐一受控，以便有选择地用一条增添信道置换一条输入信道。智能开关590在代理案卷号55872-P043CP1-993120中有更全面的描述，题为“FIBEROPTICAL SMART SWITCH”，现结合在此作参照。
智能开关590包括一偏振分束器502，它示于代理案卷号555872-P048US-992837，题为“HIGH EXTINCTION RATIO POLARIZATION BEAMSPLITTER”，结合在此作参照。分束器502工作时使p光(水平或“|”)通过分束表面，并使s光(垂直或“·”)偏转。这样，当输入信号503和增添信号504信号均为p光时，输入信号503传至卸口506，增添信号504传至输出口505，该模式称为增/卸模式。当输入信号503为s光时，输入信号503就传至输出口505，该模式称为旁通或通过模戒。注意，该模式中无增添信号。为了正确地处理信号，开关590包括用于准直输入/增添光的准直器507、把光分成p与s分量并横移p与s分量的双折射分离元件508。
双折射元件508用一种让光信号的垂直偏振部分通过而不变航向的材料制作，因为它们在双折射元件508中是正常波。相反地，由于双折射离散效应，水平偏振波以某一角度再导向，该再导向角是特定选用材料的已知函数。本例中适于构制双折射元件的材料例子包括方解石、金红石、铌酸锂、YVO4基晶体等。
该开关使用半波片509把一个偏振分量改成另一个分量(如图所示，该波片把s分量改为p光，但它可以位于p分量前面)，因而入射在旋转器上的所有光为同一偏振类型。各输出/卸口包括一反置的输入元件。注意，输出口半波片所处的支路与波片509所处的支路相对，这样因各分支的光通过同样数量的光学元件，故使系统平衡。还要注意，由于智能开关590作调节，故无需附加调节器501。
PBS502被4个偏振控制器或旋转器510包围，旋转器510用于控制PBS接收的光的偏振。加到该旋转器的电压使光不旋转(15伏)或旋转地通过，使p变为s，s变为p(0伏)。例如，若入射于PBS的光为p光，它就通过PBS，若光为s光，则被PBS偏转。可切换的偏振旋转器510、514、515可用一类或多类已知元件制作，包括平行对准液晶旋转器、扭绞向列液晶旋转器、铁电液晶旋转器、π单元液晶旋转器、基于磁光的法拉第旋转器、声光与电光偏振旋转器。最好选用基于液晶技术的市售旋转器。
开关590包括一个部分反射镜511，它可通过约95％的入射光，使约5％的光偏转，5％的偏转光入射到测量光量的检测器512上。控制器电路513利用该测量值控制如输入旋转器514与输出旋转器515等旋转器。注意，加给旋转器的电压可在0-15伏变化，电压电平决定了旋转的光量。
控制加至输入旋转器514的电压电平，增/卸开关可作卸下与继续操作。例如，若旋转器514将输入信号的两条分支变成一半p与一半s，则输入信号的一半将传给卸口506，另一半传给输出口505，这一操作可分裂输入信号，从而在两个网络元件之间共享。该操作通过将一部分输入信号去复用给卸口，还可调节/衰减输出信号505，防止来自该开关的输出信号505大于来自阵列500其它开关的输出信号。增添信号可同样受控。注意，通过控制输出旋转器515，也能以这种方式控制输出信号。
如图5所示，输入信号在处理期间被分成两个分量，并在输出前由双折射元件516复合。输出旋转器515可将p与s偏振均引入信号的每一分支。一般而言，垂直分支517通过该元件，因而输出汇集点519沿该路径定位。水平分支518偏入垂直分支517的路径，作汇集。然而，若把垂直分支517改成包含水平分量，则该分量就偏出该元件而远离汇集点519。同样地，若把水平分支518改成含垂直分量，该分量将通过该元件而远离汇集点519。因此，旋转器505能调节/衰减输出信号。对卸下信号可以作同样控制。
增/卸开关阵列能以矩阵结构形成，以对增口与卸口作互连或交叉连接。图6示出PBS 700的一个4×4阵列1000。在各PBS输入路径前面有一偏振控制器(未示出)，它控制着进入各PBS的光的偏振，即控制器能改变该光，使入射在PBS的光为p光或s光。在增/卸模式中，输入信号传向卸口，增添信号传向输出口，各增添信号ABCD将传向各条输出路径5678。同样地，各输入信号EFGH将传向各卸下路径1234。把各个旋转器都设置成只发射p光，就可实现增/卸模式。
在旁通模式中，各输入信号EFGH可导向任一条输出路径5678，这样可把输入信号EFGH输出给5768、5867等。把特定的一些旋转器置成s光，可实现旁通模式。例如，要将E输入切换至输出6，可把单元1001的输入旋转器置成向该单元提供s光。E输入列中的其它单元应置成提供p光，使该光通过PBS，直到碰到单元1001。来自1001的输出旋转器应置成提供p光，使该光通过输出6行的诸单元而提供给输出6。因此，可用各种旋转器控制入射于开关模块各种PBS的光的偏振，从而控制其连接。
注意，可以实现开关与通过状态的各种组合。例如，输入E可传至卸口，输入FGH可传至输出口567，而增添D可传至输出口8。作为一般规则，输入E可传至15678中的任一个，输入F可传至25678中的任一个，输入G可传至35678中的任一个，输入H可传至45678中的任一个，而输入A可传至5，输入B可传至6，输入C可传至7，输入D可传至8。注意，4×4配置仅作示例，因为PBS可以排成N×M阵列，参见“N×M DIGITALLY PROGRAMMABLE OPTICAL ROUTING SWITCH USINGHIGH EXTINCTION RATIO POLARIZATION BEAMSPLITTER”，代理案卷号55872-p046CP1CP1-993118，现结合在此作参照。若按常规定义规定，上述开关实际上超过了4×4，它总共有16个口，交叉连接了4个输入口和4个输出口。另一组4/4输入/输出口用于增/卸操作，这一特征是原有技术不具备的。注意，阵列中的每个开关都可以是智能开关，因而根据输出(或卸下)光来改变所加的电压，可以控制其各自的旋转器。
图7示出一任选的增/卸开关1100，由两个图6的4×4模块组成，注意，只要求一组输入/输出元件，该结构允许将任一输入信号ABCD卸到任一卸路径1234。同样地，可把任一增添信号EFGH供给任一输出路径5678。输入信号ABCD还能通过其各自的输出路径5678。而且，阵列中各开关都可以是智能开关，根据输出(或卸)光改变施加的电压，可控制其各自的旋转器。该结构适合图13的网状连接，可应用因特网协议(IP)，因而IP协议数据可在WDM上传播。而且如图4所示，可向不同地区分配不同的带宽量，例如，若局部地区要求更大的带宽，则可将快递通道传入该局部地区，若要求较小的带宽，便可建立更多条快递通道，这在图13中用不同粗细的线条示出，包括更大的带宽(即更小的信号间隔，如50GHz)和多条线路(光纤数)。
图8示出任选的图7的增/卸开关，可作波长转换。除了像图7那样的操作外，每个输入信号λ1-λ4可传给任一检测器1101，各信号转换成电信号后由电子设备1102处理，然后把输出电信号送给各自的激光器1103，再发射光。各激光器输出的光可传给任一输出路径。同样地，阵列中各开关可以是智能开关，因而根据输出(或卸)光而改变施加的电压，可控制其各自的旋转器。
每一类增/卸开关可对图4网络提供不同的操作性能。注意，可将代理案卷号555872-P042CP2 CP1-993119(题为“OPTICAL ADD/DROP WAVELENGRH SWITCH USING AHIGH EXTINCTION RATIO RATIO POLARIZATION BEAMSPLITTER”，结合在此作参照)描述的其它增/卸开关用作这里的阵列500。
还要注意，可按美国申请连续号09/190,078(题为“SYSTEM FOR DEALING WITHFAULTS IN AN OPTICAL LINK”，1998年11月12日提交，结合在此作参照)描述的故障处理机理保护图4的网络。这类OS保护法适于处理IP协议数据。层3的保护由因特网协议提供。
图9示出的卸/增开关作波长管理与恢复用。注意，图9包括4条光纤1201和4个4×4模块1203。注意，光纤数只作示例，因为更多的光纤只要求配一成比例的卸/增开关。还要注意，为简化示图，图示的模块仅部分接至去复用器与复用器。还须指出，可将λ1-λ4视作λb(蓝)、λg(绿)、λy(黄)与λr(红)。每条光纤载运由波长(如λ1-λ4)编码的不同信号，这些信号由去复用器1202去复用。来自各光纤的每个波长提供给一特定的4×4模块，如将来自4条光纤中每条光纤的λ1提供给模块1203。在每个模块1203内，工作原理如参照图6所描述的，这样可将特定信号卸到或加到或再选择传到该输出口。注意，穿过各模块的对角长缝表示模块内PBS的定向。对多波长管理的进一步讨论可参见相关申请“MULTI-WAVELENGTHCROSS CONNECT OPTICAL NETWORK”，申请连续号08/907,551，结合在此作参照。
图10示出连接7个节点A-G的多环网络系统2000。注意，连接DEFG的该环由OS-200-4线连接，另一个OS-200-4线环连接ADC，不连接B。ABC环由OS-200-2线连接。OS-200-1环连接ABCD，OS-200-3环连接BCD节点。上述各种开关使该网络具有快递连接，对信号作本地增/卸。例如，节点E可以包含一图6所示的开关，OS-200被切割成四个OS-800信号，可对这些信号作增/卸。节点D可以包含图9所示的波长交接开关用以交叉连接OS-200-4光纤。如图11所示，每个OS-200-4信号可分成四个OS-800信号。注意，此时可以将图9简化，使它拥有带两个输入去复用器的4只4×4开关。可将2根OS-200-4光纤输入到这些输入去复用器，并从这里处理到开关里，可将来自一条光纤的OS-800信号接入其它输入线路，或将其它信号加入这些线路等。
如图12所示，如图10的节点D等交接节点，通过波长隙互换可填充空隙。例如，链4000有空隙4001、4002，这些空隙可通过图8所示的具有波长转换功能的增/卸开关来填充。换言之，信号可变化其波长，并被加入空隙。而且，可用图9的波长交接开关把来自不同链的同一波长移入该空隙。
以上内容提出了本发明的若干实施例。在本发明教授和所附权利要求提出的内容下，可实践未作严格叙述的其它配置或实施例。
很容易用其它类型的频率复用器与去复用器来代替图1-3的波长切割器101-104，例如，可用一组偏振旋转器与偏振分束器来组合第一与第二组信道，代替终端1里的波长切割器101与102。滤光器与衍射光栅可以实现去复用，尽管这类方法的效能较低而且花费更大。
虽已详述了本发明及其优点，但应理解，在不背离所附权利要求规定的发明精神与范围的情况下，可以作出各种变化、替代与更改。再者，本申请的范围并不限于本说明书描述的特定实施例的过程、机器、制造、组成、装置、方法与步骤。本领域的技术人员从本发明揭示的内容显然可以明白，根据本发明可以利用现有的或将来开发用以大体上执行与这里描述的相应实施例同样功能或实现基本上同样结果的过程、机器、制造、组成、装置、方法或步骤。因此，所附权利要求试图包括在其范围内的这类过程、机器、制造、组成、装置、方法或步骤。

Claims (17)

1.一种在第一与第二光学链路之间实现通信、用波分复用(WDM)技术支持多条信道的光波长增/卸复用器，其特征在于，所述复用器包括：
波长切割器，用于将来自第一光学链路的信道在空间上分成第一组与第二组信道；
滤光器，用于将所述第一组信道的至少一个子组在空间上分成一分离信道阵列；
可编程的增/卸光学开关阵列，它具有接收所述分离信道的输入口阵列、输出口阵列、增口阵列和卸口阵列；其中所述增/卸开关阵列有选择地将来自所述输入口的信道传至所述卸口，用所述增口信道代替被传至所述卸口的所述信道，并将剩余输入信道和增添信道传至所述输出口；和
将来自所述增/卸开关阵列之所述输出口的信道组合成第二光学链路的装置。
2.如权利要求1所述的光波长增/卸复用器，其特征在于，所述滤光器包括一干涉滤光器阵列。
3.如权利要求1所述的光波长增/卸复用器，其特征在于，所述波长切割器还包括将来自第一光学链路的交替相邻信道在空间上分成所述第一和第二组信道的装置。
4.如权利要求1所述的光波长增/卸复用器，其特征在于，所述波长切割器包括：
第一依赖偏振的路由选择元件，它将来自第一光学链路的所述信道在空间上分成一对正交偏振光束；
偏振旋转器，用于旋转所述成对正交编振光束中至少一条偏振光束的偏振，以产生同样偏振的第一与第二光束；
波长滤光器，它被耦合成用于接收来自所述偏振旋转器的所述第一与第二光束，所述波长滤光器具有依赖偏振的光传输功能，使所述第一光束分解成其偏振相互正交的第三与第四光束，而所述第二光束分解成其偏振相互正交的第五与第六光束，其中所述第三与第五光束以第一偏振载送所述第一组信道，所述第四与第六光束以第二偏振载送所述第二组信道，且所述第一与第二偏振正交；和
第二依赖偏振的路由元件，根据偏振，沿第一光路传播载送所述第一组信道的所述第三与第五光束，并沿第二光路传播载送所述第二组信道的所述第四与第六光束。
5.如权利要求4所述的光波长增/卸复用器，其特征在于，所述波长滤光器包括多个堆叠的双折射波片，各波片沿一预定方向定向。
6.如权利要求1所述的光波长增/卸复用器，其特征在于，所述可编程的增/卸光学开关具有一桥接态与一增/卸态，它们由一外部控制态决定，所述增/卸开关具有：
接收光输入信号的输入口；
输出口；
接收光学增添信号的增口；
卸口；
第一依赖偏振的路由元件，将所述输入信号在空间上分离成一对偏振正交的增添光束对；
第一偏振旋转器，用于有选择地旋转至少一条所述输入光束的偏振，使两条输入光束具有由控制态决定的同一偏振，并且有选择地旋转至少一条所述增添光束的偏振，使两条所述增添光束具有由控制态决定的同一偏振；
波长滤光器，它被耦合成用于从所述第一依赖偏振的光学传输功能接收所述输入光束，使所述输入光束分解为两对偏振正交的光束分量，其中每对正交偏振光束分量之一携带第一偏振的预定谱卸下带，而每对正交偏振光束分量的另一分量携带第二偏振的一预定谱通带，所述卸下带与所述通带基本上互补，而且所述第一与第二偏振正交；
第二依赖偏振的路由元件，用于根据其偏振在空间上分离所述通过光束分量与所述卸下光束分量；
第二偏振旋转器，用于有选择地旋转由控制态决定的在空间上分离的所述光束分量的偏振；
第三依赖偏振的路由元件，用于沿一对输出光路组合并传播所述增添光束分量与所述通过光束分量，并沿一对卸下光路以所述增/卸状态传播所述卸下光束分量；还沿所述输出光路组合并传播所述卸下光束分量与所述通过光束分量，并沿所述卸下光路以所述桥接态传播所述增添光束；
第三偏振旋转器，用于有选择地旋转成对输出光束中至少一条输出光束的偏振，使所述输出光束对正交偏振，并且旋转成对卸下光束中至少一条卸下光束的偏振，使所述卸下光束对正交偏振；和
偏振组合元件，用于在所述输出口组合所述偏振正交的输出光束对，并在所述卸口组合所述偏振正交的卸下光束对。
7.如权利要求1所述的光波长增/卸复用器，其特征在于，还包括：
将所述第二组信道与来自所述增/卸开关所述输出口的所述信道组合成第二光学链路的装置。
8.如权利要求1所述的光波长增/卸复用器，其特征在于，至少还包括：
由至少一个波长切割器组成的第二级，用于将来自所述第一组信道的交替信道在空间上分离成所述第一组信道的多个子组。
9.如权利要求8所述的光波长增/卸复用器，其特征在于，所述波长切割器的各级包括波长切割器的二叉树网。
10.一种在第一与第二光学链路之间实现通信、用波分复用(WDM)技术支持多条信道的光波长增/卸复用器，其特征在于，所述复用器包括：
第一波长切割器，用于在空间上分离来自第一与第二组信道的交替信道；
由至少一个波长切割器组成的至少第二级，用于将来自所述第一组信道的交替信道在空间上分离成所述第一组信道的多个子组；
滤光器，用于将所述第一组信道的至少一个所述子组在空间上分离成一分离信道阵列；
可编程的增/卸光学开关阵列，具有接收所述分离信道的输入口阵列、输出口阵列、增口阵列和卸口阵列，其中所述增/卸开关阵列有选择地将来自所述输入口的信道传至所述卸口，用所述增口信道代替被卸下的信道，并将剩余输入信道和增添的信道传至所述输出口。
11.如权利要求10所述的光波长增/卸复用器，其特征在于，所述滤光器包括一干涉滤光器阵列。
12.如权利要求10所述的光波长增/卸复用器，其特征在于，所述波长切割器的各级包括一波长切割器的二叉树网。
13.如权利要求10所述的光波长增/卸复用器，其特征在于，还包括：
将所述第二组信道与来自所述增/卸开关所述输出口的所述信道组合成第二光学链路的装置。
14.如权利要求10所述的光波长增/卸复用器，其特征在于，所述波长切割器包括：
第一依赖偏振的路由元件，用于将来自第一光学链路的所述信道在空间上分离成一对正交偏振光束；
偏振旋转器，用于旋转所述成对正交偏振光束中至少一条偏振光束的偏振，以形成同一偏振的第二光束；
波长滤光器，它被耦合成用于接收来自所述偏振旋转器的所述第一与第二光束，所述波长滤光器具有依赖偏振的光传输功能，使所述第一光束分解成其偏振相互正交的第三与第四光束，而所述第二光束分解成其偏振相互正交的第五与第六光束，其中所述第三与第五光束以第一偏振载送所述第一组信道，所述第四与第六光束以第二偏振载送所述第二组信道，且所述第一与第二偏振正交；和
第二依赖偏振的路由元件，它根据偏振状态沿第一光路在空间上传播载送所述第一组信道的所述第三与第五光束，并沿第二光路在空间上传播载送所述第二组信道的所述第四与第六光束。
15.如权利要求10所述的光波长增/卸复用器，其特征在于，所述可编程的增/卸光学开关阵列包括至少一只增/卸开关，其桥接态与增/卸态由一外部控制态决定，所述增/卸开关包括：
接收光输入信号的输入口；
输出口；
接收光学增添信号的增口；
卸口；
第一依赖偏振的路由元件，用于将所述输入信号在空间上分离成一对正交偏振输入光束，并将所述增添信号在空间上分离成一对正交偏振的增添光束；
第一偏振旋转器，用于有选择地旋转至少一条所述输入光束的偏振，使两条输入光束具有由控制态决定的同一偏振，并且有选择地旋转至少一条所述增添光束的偏振，使两条所述增添光束具有由控制态决定的同一偏振；
波长滤光器，它被耦合成用于从所述第一偏振旋转器接收所述输入光束，所述波长滤光器具有依赖偏振的光学传输功能，使所述输入光束分解成两对正交偏振的光束分量，其中每对正交偏振光束分量之一携带第二偏振的一预定谱通过带，所述卸下带与所述通过带基本上互补，而且所述第一与第二偏振正交；
第二依赖偏振的路由元件，用于根据偏振在空间上分离所述通过光束分量与所述卸下光束分量；
第二偏振旋转器，用于有选择地旋转由控制态决定的、在空间上分离的所述光束分量的偏振；
第三依赖偏振的路由元件，用于沿一对输出光路组合并传播所述增添光束分量与所述通过光束分量，并沿一对卸下光路以所述增/卸态传播所述卸下光束分量；还沿所述输出光路组合并传播所述卸下光束分量与所述通过光束分量，并沿所述卸下光路以所述桥接态传播所述增添光束；
第三偏振旋转器，用于有选择地旋转成对输出光束中至少一条输出光束的偏振，使所述输出光束对正交偏振，并且旋转成对卸下光束中至少一条卸下光束的偏振，使所述卸下光束对正交偏振；和
偏振组合元件，用于在所述输出口组合所述偏振正交的输出光束对，并在所述卸口组合所述偏振正交的卸下光束对。
16.一种在第一与第二光学链路之间实现通信、用波分复用技术(WDM)支持多条信道的光波长增/卸复用器，其特征在于，所述复用器包括：
波长切割器，用于将来自第一光学链路的信道在空间上分离成第一与第二组信道；
循环卸下滤光器，用于将所述第一组信道的至少一个子组在空间上分离成第三与第四组信道；
滤光器，用于将所述第三组信道的至少一个子组在空间上分离成一分离信道阵列；
可编程的增/卸光学开关阵列，它具有接收所述分离信道的输入口阵列、输出口阵列、增口阵列和卸口阵列，其中所述增/卸开关阵列有选择地将来自所述输入口的信道传至所述卸口，用所述增口信道代替被卸下的信道，并将剩余输入信道和增添的信道传至所述输出口；和
将来自所述增/卸开关阵列所述输出口的信道组合成所述第二光学链路的装置。
17.如权利要求16所述的光波长增/卸复用器，其特征在于，还包括：
将所述第四组信道与来自所述增/卸开关所述输出口的所述信道组合成第二光学链路的装置。
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