CN1514563A

CN1514563A - 一种波长可控制光分插复用器

Info

Publication number: CN1514563A
Application number: CNA031252907A
Authority: CN
Inventors: 肖清明; 胡强高; 谭曼; 刘忆南; 许远忠; 刘�文
Original assignee: Accelink Technologies Co Ltd
Current assignee: Accelink Technologies Co Ltd
Priority date: 2003-08-19
Filing date: 2003-08-19
Publication date: 2004-07-21

Abstract

本发明涉及光通信领域，特别是一种波长可控制光分插复用器，由N个可控制光分插复用器的基本单元组成，每个基本单元包括：四个由双芯或/和单芯插针和准直透镜构成的激光输入输出器，由上下两层不同光学介质膜构成的光波长选择单元，由电机或继电器构成的机械驱动控制单元，所说的光波长选择单元由驱动单元控制，进入或离开由输入输出器构成的光路，达到实现动态选择波长信号在主干通路上分插复用的目的。利用该构造的器件可以完成两种功能状态：波长直通路由和光波长分插复用状态。

Description

一种波长可控制光分插复用器

技术领域

本发明涉及光网络中波长可动态控制分插复用器，或称为波长可重构型上下话路复用器COADM，该器件可以实现在密集波分复用DWDM干线传输系统中将所需波长携带的信息分插到局域网路，同时将局域网路内信息以该波长为载体复用到主干网路，从而实现干线和支线路信息在光域的动态连接。

背景技术

未来的光传送网络将以自动交换光网络的形式出现，具有按业务流量进行动态带宽分配、任意波长选路、良好的网络保护和恢复机制、业务的透明传送、灵活的节点配置、控制信令与传送业务的分离等特征。这些特征的实现都离不开光交叉互连OXC和光分插复用OADM技术。随着DWDM光复用系统在城域核心中的不断引入，以及可配置OADM的实用化，利用动态可配置OADM与DWDM系统相结合的方案已经成为DWDM可配置光网的城域核心的方案。

波长可重构型上下话路复用器COADM，通常有如下几种构成结构，基于波长光栅路由器WGR技术的COADM、基于可调谐滤波器AOTF技术的COADM、基于微机电系统MEMS技术的COADM，以及基于介质膜滤波器与光开关组合COADM；由于介质膜技术和开关技术比较成熟，并且具有稳定的性能指标，因此，该结构为目前大多数COADM节点所采用。但是，由相互独立的复用器/解复用器(MUX/DMUX)、光开关以及优化部分和监控部分构成，体积较大，成本高，不便于实现多个波长上下话路的集成。

与本发明相关或相近的专利主要有：CN1259810A，US64527034 B1，US6438293B1，专利CN1259810A提出采用一个滤光片实现固定波长的上下话路，但是没有解决动态可控制波长分插复用的问题；专利US64527034 B1采用两个复用器Mux和两个波长选择单元的方案实现静态和动态可重构OADM，该结构目前比较流行，但体积大，代价高；专利US6438293B1采用可调光栅技术实现单个或一组波长的分插复用，该结构比较灵活，但可调光栅技术目前稳定性远不如介质膜技术。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的上述问题和不足，提供一种可控制光分插复用器，该器件将介质膜型复用器/解复用器、光开关集成于一体，形成一种小型集成结构，并且可方便集成光功率监控反馈，和光功率通道均衡等功能。实现COADM结构上的小型化和功能上的全面化。

一种可控制光分插复用器，其特征在于：

(1)可控制光分插复用器的基本单元由四个准直输入输出器、一个波长选择单元和控制波长选择单元运动的伺服电机或继电器，准直输入输出器由光纤、双芯或单芯插针和准直透镜组成，其位置依次为：光纤、双芯或单芯插针和准直透镜，四个输入输出器两两配对，并对称放置，透镜的焦点落在对称中心线；波长选择单元，为一个玻璃介质基板，它的上半部分镀介质膜成一50、100或200GHzDWDM干涉滤波片，也可以是间隔20nm的粗波分复用CWDM滤波；下半部分器镀高反射率介质膜或金属膜构成高反片或全反片。波长选择单元连接伺服电机或继电器，波长选择单元可进入光路并稳定在两个交叉点连线上或离开光路，两对准直输入输出器对称地分布在两个交叉点连线的两侧，每个准直输入输出器构成一个端口；

(2)N个如(1)所述的可控制光分插复用器单元并列构成N波长光分插复用器，N≥1，N个可控制光分插复用器单元分别具有N个不同的中心波长，当N＞1时，各个可控制光分插复用器单元其连接方式为前一单元的光信号输出端与相邻单元的光信号输入端熔接，留下第一个可控制光分插复用器单元一根光纤作为光信号输入端、第N个可控制光分插复用器单元一根光纤作为光信号输出端和各个单元准直输入输出器的作为指定波长信号的下载端和上载端。

所述可控制光分插复用器的基本单元的准直输入输出器由双芯插针组成，四个准直输入输出器分为两对即(511和512)和(513和514)，(511和512)和(513和514)以波长选择单元即玻璃基片为对称轴对称分布左右两侧，每侧的两准直输入输出器的相邻两端口相连。

所述可控制光分插复用器的基本单元的准直输入输出器由单芯插针组成，四个准直输入输出器(521、522、523、524)，关于玻璃基片呈左右对称分布，并具有适当的角度(介质膜的波长选择对应的角度)，并在单芯准直输入输出器(521、524)、单芯准直输入输出器(522、523)之间分别加入反射片(422、432)，单芯准直输入输出器521的光端口11为输入端口，单芯准直输入输出器522的光端口21为上载端口，单芯准直输入输出器523的光端口31为下载端口，单芯准直输入输出器524的光端口41为输出光端口。

所述可控制光分插复用器的基本单元中将准直输入输出器522中的单芯插针换成双芯插针，并在该准直输入输出器522中加入分光片811和可控制光衰减器611或调整反射片(422和432)的角度，达到衰减入射光光强的目的。

所述可控制光分插复用器的基本单元中在单芯准直输入输出器(521、524)中加两个滤光片(411、413)和两个全反射片(412、414)，两个滤光片(411、413)分别放置在单芯准直输入输出器(521、524)的出口，全反射片412放置在单芯准直输入输出器(521、524)上下对称的位置，全反射片414可放置在四个单芯准直输入输出器的左右对称的位置或离开，全反射片414与伺服电机或继电器相连。

所述可控制光分插复用器的基本单元的四个准直输入输出器中采用两个双芯准直输入输出器(511和514)和两个单芯准直输入输出器(522和523)并在双芯准直输入输出器(511和514)后分别放置一个滤光片(411和413)，棱镜415可放置在四个准直输入输出器左右对称的位置或离开，棱镜415与伺服电机或继电器相连。

本发明将复用器/解复用器、光开关集成于一体，大大减少了此模块的体积，并且可以实现多波长信号和指定波长光信号的直通传输，以及完全的上下载指定波长的光信号，即不会对除去该指定波长的多波长信号造成串扰，影响传输质量，而且增加了上载Add和下载Drop之间的隔离度。

中国专利CN1259810A提出采用一个滤光片实现固定波长的上下话路，本发明在这一点上思路相同；但是本发明侧重于可动态控制，将传统的复用器/解复用器、光开关集成于一体，具有两种工作状态；同时本发明解决了通常情况一个滤光片使用时存在Add输入信号影响和Drop光信号的问题，并且能很容易地实现功率监控和均衡，因此，本发明具有极大的实用价值，是COADM节点理想的选择方式。

附图说明

图1：本发明的基本实现结构图(S1)。

图2：本发明的基本实现结构图(S2)。

图3a、图3b：本发明的另一种实现结构图。

图4：实现光路衰减控制，监控功能的示意图。

图5a、图5b：本发明的另一种思路结构图。

图6a、图6b：本发明的另一种思路结构图。

图7：利用小型可控光分插复用单元组建多通道的可控光分插复用。

具体实施方式

在表1中，对本发明的小型可控光分插复用单元的基本功能做了描

表1 本发明的基本功能

工作状态	波长	光路状态
工作状态	波长	光路状态		S1	A11(λ₁…λ_i…λ_n)	直通	Input→Output
S2	Rema ining(λ₁…λ_i-1λ_i+1…λ_n)	直通	Input→Output	S1	A11(λ₁…λ_i…λ_n)	直通	Input→Output
	Rema ining(λ₁…λ_i-1λ_i+1…λ_n)	直通	Input→Output	λ_iadd	Add	Add→Output
	λ_idrop	Drop	Input→Drop	λ_iadd	Add	Add→Output

述，该单元存在两种工作状态S1和S2：在S1工作状态时，实现所有波长直通路由，即从输入端口(Input)输入包含波长为λ1，…λn的DWDM复用光信号，经过该单元后直接从输出端口(Output)输出；在S2工作状态时，从输入端口(Input)输入包含波长为λ1，…λn的N复用光信号，波长为λi的光信号从Drop端口输出，剩余波长信号仍然从Output端口输出，从Add端口输入的波长λi的光信号，则复用到主光路，与剩余波长信号一起从输出端口输出。

在图1、图2中演示了用双芯系统来实现表1列出的功能。图1演示的是直通话路功能(S1)，此时玻璃板离开光路，复用光信号由11端口进入，通过准直单元511和512，到达端口22，由于端口22和端口32相连，复用光信号就通过准直单元513和514，从端口41，即输出端口输出，完成复用光信号的直通路由。图2演示的是光分插功能(S2)，此时玻璃板进入光路，复用光信号从输入端口11进入，通过准直器511，入射至滤光片411上，中心波长为λi的光信号透过进入准直器512到达22端口，剩余波长信号被反射再次经过准直器511达到12端口，由于端口22与端口32相连，端口12与端口42相连，中心波长为λi的光信号通过准直器513后被反射片412反射再次经过准直器513到达端口31，即Drop端口，完成分离光波长λi的功能(DROP)，剩余波长信号经过准直器514后被反射片412反射再次经过准直器514后从端口41，即输出端口输出。此时，从Add端口输入波长为λi的光信号，从Add端口21进入，经过准直器512，透过滤光片411，经过准直器511到达端口12，由于端口12和端口42相连，光波长为λi的光信号通过准直器514被反射片412反射再次经过准直器514和其余波长信号一起从输出端口41输出，至此完成插入复用(ADD)λi的光信号的功能。

图3a、图3b演示的是用单芯系统来完成该可控光分插复用模块单元的直通和分插功能。同样的，光路直通时，玻璃板离开光路，复用光信号从输入端口11进入，通过准直器521，被反射片432反射至准直器524从端口41即输出端口输出，完成的直通功能。在分插状态下，玻璃板进入光路，复用光信号，从输入端口11进入，通过准直器521，中心波长为λi的光信号，透过滤光片411，依次被反射片432、412反射至准直器523到达Drop端口31，完成DROP功能；剩余波长信号依次被滤光片411，反射片422和412反射后，进入准直器524，从输出端口41输出，完成直通功能；从Add端口21进入的中心波长为λi的光信号则透过滤光片411，依次被反射片422和412反射后，通过准直器524和剩余波长信号复用，从输出端口41输出，完成ADD功能。

图4演示的是对本发明的小型可控光分插复用模块单元的单芯结构进行的一个优化方案，为了保证上载光信号的光强和多波长信号的光强一致，能够更好的相匹配，将准直单元522换成双芯准直单元，在该单元准直器中加入分光片811和可控制光衰减器611，811使大部分的光强通过，小部分的光强反射后被探测器711接收，根据探测器711的接收结果，来控制611的衰减功率，从而对上载光强进行控制。611可以采用电控晶体或液晶实现。如果不用衰减单元，我们也可以通过转动反射片422和432的角度，从而改变入射光的角度达到衰减入射光光强的目的。

图5演示的是利用本发明的思路来精简现有COADM构建的方法，现有的COADM通常是利用两个介质膜滤光片构成的OADM外加2×2光开关构成；图5中结构采用两个滤光片411、413、两个全反射片412、414和四个单芯，形成一种紧凑型COADM单元设计。当反射片414进入光路时，为直通状态，此时：剩余波长信号先后经滤光片411、反射片414和滤光片413反射后进入输出通路，λi光信号则经滤光片411透射，经反射片414反射，再经滤光片413透射进入输出通路。当反射片414离开光路时；为分插复用状态，此时剩余波长信号由原路进入输出通路，输入中的λi通路在透过滤光片411后则经523进入端口，完成DROP功能，从522的21端口输入的λi信号则经滤光片413透射后进入主光路，完成ADD功能。

图6a、图6b是沿着图5a的思路，利用棱镜的方式构建的另一种结构。棱镜415可在光路中进出，如图6a所示，当棱镜处于光路时，为直通状态，此时：剩余波长信号经过滤光片411反射后经12输出，再从42端输入，经滤光片413反射后经41输出，通路λi经滤光片411透射后被棱镜415折射进入滤光片413，透射后加入剩余波长信号由41输出，完成全部波长信号直通功能。当棱镜415离开光路时，为分插复用状态，此时，剩余波长信号沿原光路传输实现直通功能，λi波长信号经过滤光片411透射后，进入523后从31端口输出，完成DROP功能；从21端的λi信号则通过522进入滤光片413透射复用其余通路，完成ADD功能。

图7演示的是将本发明的小型可控光分插复用单元，按照一定的顺序集成为多通道的光可控分插复用单元。前一个单元的输出与后一个单元的输入相连，第一个单元的输入作为集成块的输入，最后一个单元的输出作为集成块的输出，每一个单元所用的滤光片的中心波长不同，每一个单元的Add和Drop端口作为不同波长信号的上下话路端口。

Claims

1、一种波长可控制光分插复用器，其特征在于：

(1)可控制光分插复用器的基本单元由四个准直输入输出器、一个波长选择单元和控制波长选择单元运动的伺服电机或继电器，准直输入输出器由光纤、双芯或单芯插针和准直透镜组成，其位置依次为：光纤、双芯或单芯插针和准直透镜，四个输入输出器两两配对，并对称放置，透镜的焦点落在对称中心线；波长选择单元，为一个玻璃介质基板，它的半部分镀介质膜成一50、100或200GHz密集波分复用DWDM干涉滤波片或间隔为20nm粗波分复用CDWM滤光片，另外半部分镀高反射率介质膜或金属膜构成高反片或全反片；波长选择单元连接伺服电机或继电器，波长选择单元可进入光路并稳定在两个交叉点连线上或离开光路，两对准直输入输出器对称地分布在两个交叉点连线的两侧，每个准直输入输出器构成一个端口；

2、根据权利要求1所述的可控光分插复用器，其特征在于：所述可控制光分插复用器的基本单元的准直输入输出器由双芯插针组成，四个准直输入输出器分为两对即(511和512)和(513和514)，(511和512)和(513和514)以波长选择单元即玻璃基片为对称轴对称分布左右两侧，每侧的两准直输入输出器的相邻两端口相连。

3、根据权利要求1所述的可控光分插复用器，其特征在于：所述可控制光分插复用器的基本单元的准直输入输出器由单芯插针组成，四个准直输入输出器(521、522、523、524)，关于玻璃基片呈左右对称分布，并具有适当的角度，并在单芯准直输入输出器(521、524)、单芯准直输入输出器(522、523)之间分别加入反射片(422、432)，单芯准直输入输出器(521)的光端口(11)为输入端口，单芯准直输入输出器(522)的光端口(21)为上载端口，单芯准直输入输出器(523)的光端口(31)为下载端口，单芯准直输入输出器(524)的光端口(41)为输出光端口。

4、根据权利要求3所述的可控光分插复用器，其特征在于：所述可控制光分插复用器的基本单元中将准直输入输出器(522)中的单芯插针换成双芯插针，并在该准直输入输出器(522)中加入分光片(811)和可控制光衰减器(611)或调整反射片(422和432)的角度。

5、根据权利要求3所述的可控光分插复用器，其特征在于：所述可控制光分插复用器的基本单元中在单芯准直输入输出器(521、524)中加两个滤光片(411、413)和两个全反射片(412、414)，两个滤光片(411、413)分别放置在单芯准直输入输出器(521、524)的出口，全反射片(412)放置在单芯准直输入输出器(521、524)上下对称的位置，全反射片(414)可放置在四个单芯准直输入输出器的左右对称的位置或离开，全反射片(414)通常由伺服电机或继电器驱动。

6、根据权利要求1所述的可控光分插复用器，其特征在于：所述可控制光分插复用器的基本单元的四个准直输入输出器中采用两个双芯准直输入输出器(511和514)和两个单芯准直输入输出器(522和523)并在双芯准直输入输出器(511和514)后分别放置一个滤光片(411和413)，棱镜(415)可放置在四个准直输入输出器左右对称的位置或离开，棱镜(415)通常由伺服电机或继电器驱动。