CN1533080A - 双向分插复用模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双向单波长分插复用模块，由两个四端口光环形器、两个三端口光环形器和两个用于反射一定波长光信号的反射滤波器组合连接而成。同时还公开了一种双向多波长分插复用模块，由多个双向分插复用模块级联而成，所述两个级联的分插复用模块共用一个四端口光环形器，并进一步增加两个三端口光环形器设置于两个分插复用模块之间。本发明还同时公开了一种双向多波长分插复用模块，采用一个或多个级联的上述分插复用模块实现双向光传输系统中单波长或多波长光信号的同时分插复用，从而简化光传输系统结构，增加系统可靠性和器件的利用率，降低成本，并进一步通过全光结构实现光信号上下路波长的动态可调，提高系统的灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及波分复用光传输系统，特别是指波分复用光传输系统中一种适用于单波长或多波长处理的双向分插复用模块。
背景技术
在波分复用(WDM)和密集波分复用(DWDM)光传输系统中通常采用分插复用模块(OADM)来实现光信号波长的上下路，进而对光信号进行色散和功率补偿操作。
参见图1所示，为一种传统分插复用模块的结构示意图。由两个三端口光环形器101和一个光纤布拉格(Bragg)光栅102组成，多波长的光信号λ1，λ2，…λi，…λn从入端三端口光环形器101的1端口进入，从2端口输出到光纤Bragg光栅102，假设光纤Bragg光栅102只对波长为λi的光波反射，则波长为λi的光信号反射，其余波长的光信号λ1，λ2，…λn透射过光纤Bragg光栅102进入到出端三端口光环形器101的2端口进入，从3端口输出。而波长为λi的光信号被反射后返回入端的三端口光环形器101的2端口，并从其3端口输出，从而实现光信号的下路。光信号的上路与下路的实现原理类似，需要上路的光信号λi经过出端三端口光环形器101的1、2端口到达光纤Bragg光栅102，光信号λi被光纤Bragg光栅102反射后经过出端三端口光环形器101的2、3端口，输出与λ1，λ2，…λn合波，从而完成光信号的上路。
随着DWDM技术的发展，为了节省双纤双向形式DWDM系统的成本，提高系统利用率，出现了在一根光纤上同时传输方向相反的多波长光信号的单纤双向DWDM光纤传输系统。然而，目前对于两个方向相反传输的光信号波长的上路和下路仍分别采用类似图1所示的传统的单向分插复用模块来实现，即：要采用两个独立的分插复用模块，这就需要采用两个独立子系统来分别实现单纤双向DWDM光纤传输系统的损耗补偿、色散补偿等操作，从而造成系统结构复杂，可靠性较差。如此，单纤双向DWDM光纤传输系统仅仅提高了光纤利用率，而器件及子系统的利用率并未提高，因此与双纤双向DWDM系统比较，系统成本难以大幅度降低。另外，目前系统中采用的分插复用器基本是固定波长上下，因此业务调度不够灵活，资源配置受到限制，即使一些系统实现了动态波长上下，但仍基本采用的是光电光(O/E/O)波长转换，造成系统结果复杂，成本难以降低。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种双向分插复用模块，使其能够采用一个独立模块实现双向光传输系统中单波长或多波长光信号的同时分插复用，从而简化光传输系统结构，进而增加系统可靠性和器件的利用率，降低成本。
根据上述目的的一个方面本发明提出了一种双向单波长分插复用模块，位于光纤通道中，其特征在于至少包括：两个四端口光路选择器、两个三端口光路选择器和两个用于反射一定波长光信号的反射滤波器；所述一个四端口光路选择器的第1端口连接至光纤通道的一个输入/输出端，该四端口光路选择器的第2、第4端口分别连接所述两个反射滤波器的一端，两个反射滤波器的另一端口分别连接至另一四端口光路选择器的第4、第2端口，该另一四端口光路选择器的第1端口连接至光纤通道的另一个输入/输出端，所述一个四端口光路选择器的第3端口连接所述一个三端口光路选择器的第1端口，该三端口光路选择器的第2端口为光信号下路端口，其第3端口为光信号上路端口，所述另一四端口光路选择器的第3端口连接所述另一三端口光路选择器的第2端口，该三端口光路选择器的第1端口为光信号上路端口，其第3端口为光信号下路端口。
该双向单波长分插复用模块进一步包括：两个用于将上路的任意波长光信号转换为一定波长光信号的波长转换器，一个波长转换器连接在所述一个三端口光路选择器的第3端口和光信号上路端口之间，另一个波长转换器连接在所述另一三端口光路选择器的第1端口和光信号上路端口之间。
该双向单波长分插复用模块所述波长转换器由半导体光放大器或非线性光学环路镜构成。
该双向单波长分插复用模块所述反射滤波器是带有控制器的可调谐光纤布拉格光栅。
该双向单波长分插复用模块所述控制器是温度控制器或应力控制器。
该双向单波长分插复用模块所述光路选择器是光环形器。
根据本发明目的的另一个方面，本发明提供了一种双向多波长分插复用模块，其特征在于包括：一个以上用于级联的三端口光路选择器和一个以上权利要求1所述的双向单波长分插复用模块；所述一个以上双向单波长分插复用模块串联在一起，前后两个双向单波长分插复用模块共用一个四端口光路选择器，该共用四端口光路选择器的第1端口连接至前一双向单波长分插复用模块另一三端口光路选择器的第2端口，该共用四端口光路选择器的第3端口连接至后一双向单波长分插复用模块一个三端口光路选择器的第1端口，该共用四端口光路选择器的第2端口与前后两个双向单波长分插复用模块的一个反射滤波器之间连接有一个所述级联三端口光路选择器；所述一个级联三端口光路选择器的第1端口连接至前一双向单波长分插复用模块的一个反射滤波器的另一端，该级联三端口光路选择器的第2端口连接至后一双向单波长分插复用模块的一个反射滤波器的一端，该级联三端口光路选择器的第3端口与该共用四端口光路选择器的第2端口连接；该共用四端口光路选择器的第4端口与前后两个双向单波长分插复用模块的另一反射滤波器之间连接有另一级联三端口光路选择器；所述另一级联三端口光路选择器的第1端口连接至前一双向单波长分插复用模块的另一反射滤波器的另一端，该级联三端口光路选择器的第2端口连接至该共用四端口光路选择器的第4端口，该级联三端口光路选择器的第3端口连接至后一双向单波长分插复用模块的另一反射滤波器的一端。
该双向多波长分插复用模块所述每个双向单波长分插复用模块进一步包括：两个用于将上路的任意波长光信号转换为一定波长光信号的波长转换器；一个波长转换器连接在当前双向单波长分插复用模块中一个三端口光路选择器的第3端口和光信号上路端口之间；另一个波长转换器连接在当前双向单波长分插复用模块中另一三端口光路选择器的第1端口和光信号上路端口之间。
该双向多波长分插复用模块所述波长转换器由半导体光放大器或非线性光学环路镜构成。
该双向多波长分插复用模块所述反射滤波器是带有控制器的可调谐光纤布拉格光栅。
该双向多波长分插复用模块所述控制器是温度控制器或应力控制器。
该双向多波长分插复用模块所述光路选择器是光环形器。
由上述方案可以看出本发明所提供的一种双向单波长分插复用模块通过普通器件组合而成，结构简单、容易实现，节约了光器件，提高了光器件的利用率，从而可以有效降低光传输系统成本。并通过双向单波长分插复用模块级联而成双向多波长分插复用模块来实现多波长光信号的分插复用。并且本发明的分插复用模块进一步可以制成全光动态分插复用模块而不需要O/E/O转换就可以实现单向或双向光传输系统中单波或多波长的同时全光动态上下路，从而提高了系统的灵活性。
附图说明
图1为现有技术的一种分插复用模块结构示意图；
图2为本发明较佳实施例的双向单波长分插复用模块结构示意图；
图3为本发明较佳实施例的双向多波长分插复用模块结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
本发明提出的双向单波长分插复用模块至少应由两个四端口光路选择器、两个三端口光路选择器和两个用于反射一定波长光信号的反射滤波器，并可以通过器件的替换和增加实现光信号的双向全光动态分插复用，另外还可以进一步对本发明的单波长分插复用模块进行集成，实现多波长光信号的上下。
参见图2所示，图2为本发明较佳实施例的双向单波长分插复用模块的基本结构，在本实施例中光路选择器采用光环形器，反射滤波器采用可调谐光纤Bragg光栅，该双向单波长分插复用模块包括：两个四端口光环形器1a、1b，两个三端口光环形器2a、2b，两个可调谐光纤Bragg光栅3a、3b，及相应的控制器4a、4b，两个全光波长转换器5a、5b。其中，控制器4a、4b可以是温度控制器，也可以是应力控制器，它们分别设置在两个可调谐光纤Bragg光栅3a、3b上，通过它们的作用可以动态改变可调谐光纤Bragg光栅3a、3b的周期，从而实现光栅反射波长的可调，进而实现光信号上下路波长的动态可调。两个全光波长转换器5a、5b可以由半导器光放大器(SOA)构成或非线性光学环路镜(NLOM)等构成，用于将上路的任意波长光信号转换为特定波长光信号。
下面参见图2的结构，详细描述一下本发明双向单波长分插复用模块的工作原理，以下三端口和四端口光环形器都简称为光环形器。
西向传输的多波长光信号λ1，λ2，…λi，…λn从西向光纤通道的输出端口(W-in)输入到光环形器1a的第1端口，从该光环形器1a的第2端口输出到可调谐光纤Bragg光栅3a。假设此处分插出上述多波长光信号中的任一波长λi的光信号，则可以通过控制器4a对光纤Bragg光栅3a进行调节，使光纤Bragg光栅3a对波长为λi的光信号反射，而对其余波长的光信号λ1，λ2，…λn为透射，完成对波长的选择。其余波长的光信号λ1，λ2，…λn从可调谐光纤Bragg光栅3a透射输出后，进入到光环形器1b的第4端口，再从该光环形器1b第1端口输出到西向光纤通道输入端口(W-out)，实现了西向光信号的正常传输。波长为λi的光信号经可调谐光纤Bragg光栅3a反射后，返回到光环形器1a的第2端口，然后从该光环形器1a第3端口输出到光环形器2a的第1端口，最后由光环形器2a的第2端口输出，从而实现了波长为λi的光信号的下路。对于光信号λi的上路，首先通过全光波长转换器5a将任意波长λr的光信号转换为标准波长λi，转换后的光信号λi输入到光环形器2b的第1端口，经该光环形器2b第2端口输出到光环形器1b的第3端口，再从光环形器1b的第4端口输出，经可调谐光纤Bragg光栅3a反射后返回到光环形器1b的第4端口，最后经该光环形器1b第1端口与西向多路光信号λ1，λ2，…λn合波成为λ1，λ2，…λi，…λn光信号输出到光纤通道的输入端(W-out)，完成了光信号λi的上路。
同理，东向传输的任一标准波长λi′光信号可以采用与λi类似方式实现其动态全光上下，光信号λ1′，λ2′，…λi′，…λn′从东向光纤通道的输出端口(E-in)输入到光环形器1b的第1端口，从该光环形器1b第2端口输出到可调谐光纤Bragg光栅3b，假设可调谐光纤Bragg光栅3b对波长λi′的光信号反射，其余光信号λ1′，λ2′，…λn′穿过可调谐光纤Bragg光栅3b后经光环形器1a的第4和第1端口输出到东向光纤通道的输入端口(E-out)。波长为λi′的光信号经可调谐光纤Bragg光栅3b反射后经光环形器1b的第2和第3端口，再经光环形器2b的第2、第3端口输出，从而实现λi′光信号的下路。对于光信号λi′的上路，首先通过全光波长转换器5b将任意波长λr的光信号转换为标准波长λi′，再将转换后的光信号λi′输入到光环形器2a的第3端口，经光环形器2a的第1端口和光环形器1a的第3、第4端口到达可调谐光纤Bragg光栅3b，经该可调谐光纤Bragg光栅3b反射后再经光环形器1a的第4和第1端口与东向多路光信号λ1′，λ2′，…λn′合波成为λ1′，λ2′，…λi′，…λn′光信号，并输出到光纤通道的输入端(E-out)，这样就完成了双向单波长光信号的全光动态分插复用。
如果想要实现同时上下多个波长光信号的双向全光动态分插复用模块，则可在两个双向全光动态分插复用模块之间采用两个3端口光环行器将图2中的双向单波长全光动态分插复用模块级联，参见图3所示。以此类推，如果采用2n-2个光环形器将n级图1所示模块级联，可以实现2n个，即每个方向n个波长双向全光动态的分插复用。
下面以两个双向全光动态分插复用模块级联为例进行详细说明，参见图3所示。图3给出了通过两个3端口光环形器6b、6c级联组成一个方向可同时上下两个波长的双向全光动态分插复用模块的组成示意图。西向传输的多波长光信号λ1，λ2，…λj，…λi，…λn从西向光纤通道的输出端口(W-in)输入到光环形器1a的第1端口，从该光环形器1a第2端口输出到可调谐光纤Bragg光栅3a。假设此处分插出上述多波长光信号中的任一波长λi的光信号，则可以通过控制器4a对可调光纤Bragg光栅3a进行调节，使该可调光纤Bragg光栅3a对波长为λi的光信号反射，而对其余波长的光信号λ1，λ2，…λj，…λn透射，完成对波长的选择。其余波长的光信号λ1，λ2，…λj，…λn从可调谐光纤Bragg光栅3a输出后，进入到光环形器6b的第1端口，再从该光环形器6b第2端口输出到可调谐光纤Bragg光栅3c，假设可调谐光纤Bragg光栅3c对波长为λj的光信号反射，则其余波长的光信号λ1，λ2，…λn透过可调谐光纤Bragg光栅3c进入光环形器1b的第4端口，再从该光环形器1b第1端口输出到西向光纤通道输入端口(W-out)，实现了西向光信号的正常传输。波长为λi的光信号经可调谐光纤Bragg光栅3a反射后，返回到光环形器1a的第2端口，然后从该光环形器1a第3端口输出到光环形器2a的第1端口，最后由光环形器2a的第2端口输出，从而实现了波长为的光信号的下路。波长为λj的光信号经可调谐光纤Bragg光栅3c反射后，返回到光环形器6b的第2端口，然后从该光环形器6b第3端口输出到光环形器6a的第2端口，再从该光环形器6a第3端口输出到光环形器2c的第1端口，最后由光环形器2c的第2端口输出，从而实现了波长为λj的光信号的下路。
对于光信号λj的上路，首先通过全光波长转换器5a将任意波长λr的光信号转换为标准波长λj，转换后的光信号λj输入到光环形器2b的第1端口，经该光环形器2b第2端口输出到光环形器6a的第1端口，再从光环形器6a的第2端口输出，进入到光环形器6b的第3端口，再从该光环形器6b第1端口输出到达可调谐光纤Bragg光栅3a，经可调谐光纤Bragg光栅3a反射后返回到光环形器6b的第1端口，再经该光环形器6b第2端口输出到达可调谐光纤Bragg光栅3c，由于可调谐光纤Bragg光栅3c只对波长为λj的信号光反射，因此信号光λi可透过可调谐光纤Bragg光栅3c进入光环形器1b的第4端口，最后经该光环形器1b第1端口与西向多路光信号合波。
对于光信号λj的上路，首先通过全光波长转换器5c将任意波长λr的光信号转换为标准波长λj，转换后的光信号λi输入到光环形器2d的第1端口，经该光环形器2d第2端口输出到光环形器1b的第3端口，再从光环形器1b的第4端口输出到达可调谐光纤Bragg光栅3c，经可调谐光纤Bragg光栅3a反射后返回到光环形器1b的第4端口，最后经该光环形器1b第1端口与西向多路光信号合波。
这样，最后插入的两个光信号λi、λj与透射过两个可调谐光纤Bragg光栅的西向多路光信号λ1，λ2，…λn合波后成为λ1，λ2，…λj，…λi，…λn光信号，输出到光纤通道的输入端(W-out)。
对于东路光信号的分插复用与西路的完全类似，n个波长的双向全光动态分插复用的情况完全可以根据图3中两波长双向全光动态分插复用推得，这里就不再赘述。
本发明双向分插复用模块采用常用普通器件构成，结构简单，技术成熟，并可以级联实现多波长光信号分插复用，节约了光器件，提高了光器件的利用率，可以有效降低光传输系统成本。通过该双向分插复用模块制成的，双向全光动态OADM模块不同于传统的静态OADM，不需要O/E/O转换就可以实现单向或双向光传输系统中单波或多波长的同时全光动态上下，可以应用于单纤双向的DWDM光传输系统中，尤其在未来的全光城域网中应有更为广阔的应用前景。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1、一种双向单波长分插复用模块，位于光纤通道中，其特征在于至少包括：两个四端口光路选择器、两个三端口光路选择器和两个用于反射一定波长光信号的反射滤波器；
所述一个四端口光路选择器的第1端口连接至光纤通道的一个输入/输出端，该四端口光路选择器的第2、第4端口分别连接所述两个反射滤波器的一端，两个反射滤波器的另一端口分别连接至另一四端口光路选择器的第4、第2端口，该另一四端口光路选择器的第1端口连接至光纤通道的另一个输入/输出端，所述一个四端口光路选择器的第3端口连接所述一个三端口光路选择器的第1端口，该三端口光路选择器的第2端口为光信号下路端口，其第3端口为光信号上路端口，所述另一四端口光路选择器的第3端口连接所述另一三端口光路选择器的第2端口，该三端口光路选择器的第1端口为光信号上路端口，其第3端口为光信号下路端口。
2、根据权利要求1所述分插复用模块，其特征在于进一步包括：两个用于将上路的任意波长光信号转换为一定波长光信号的波长转换器，一个波长转换器连接在所述一个三端口光路选择器的第3端口和光信号上路端口之间，另一个波长转换器连接在所述另一三端口光路选择器的第1端口和光信号上路端口之间。
3、根据权利要求2所述的分插复用模块，其特征在于：所述波长转换器由半导体光放大器或非线性光学环路镜构成。
4、根据权利要求1所述的分插复用模块，其特征在于：所述反射滤波器是带有控制器的可调谐光纤布拉格光栅。
5、根据权利要求4所述的分插复用模块，其特征在于：所述控制器是温度控制器或应力控制器。
6、根据权利要求1所述的分插复用模块，其特征在于：所述光路选择器是光环形器。
7、一种双向多波长分插复用模块，其特征在于包括：一个以上用于级联的三端口光路选择器和一个以上权利要求1所述的双向单波长分插复用模块；
所述一个以上双向单波长分插复用模块串联在一起，前后两个双向单波长分插复用模块共用一个四端口光路选择器，该共用四端口光路选择器的第1端口连接至前一双向单波长分插复用模块另一三端口光路选择器的第2端口，该共用四端口光路选择器的第3端口连接至后一双向单波长分插复用模块一个三端口光路选择器的第1端口，该共用四端口光路选择器的第2端口与前后两个双向单波长分插复用模块的一个反射滤波器之间连接有一个所述级联三端口光路选择器；所述一个级联三端口光路选择器的第1端口连接至前一双向单波长分插复用模块的一个反射滤波器的另一端，该级联三端口光路选择器的第2端口连接至后一双向单波长分插复用模块的一个反射滤波器的一端，该级联三端口光路选择器的第3端口与该共用四端口光路选择器的第2端口连接；该共用四端口光路选择器的第4端口与前后两个双向单波长分插复用模块的另一反射滤波器之间连接有另一级联三端口光路选择器；所述另一级联三端口光路选择器的第1端口连接至前一双向单波长分插复用模块的另一反射滤波器的另一端，该级联三端口光路选择器的第2端口连接至该共用四端口光路选择器的第4端口，该级联三端口光路选择器的第3端口连接至后一双向单波长分插复用模块的另一反射滤波器的一端。
8、根据权利要求7所述分插复用模块，其特征在于所述每个双向单波长分插复用模块进一步包括：两个用于将上路的任意波长光信号转换为一定波长光信号的波长转换器；一个波长转换器连接在当前双向单波长分插复用模块中一个三端口光路选择器的第3端口和光信号上路端口之间；另一个波长转换器连接在当前双向单波长分插复用模块中另一三端口光路选择器的第1端口和光信号上路端口之间。
9、根据权利要求8所述的分插复用模块，其特征在于：所述波长转换器由半导体光放大器或非线性光学环路镜构成。
10、根据权利要求7所述的分插复用模块，其特征在于：所述反射滤波器是带有控制器的可调谐光纤布拉格光栅。
11、根据权利要求10所述的分插复用模块，其特征在于：所述控制器是温度控制器或应力控制器。
12、根据权利要求7所述的分插复用模块，其特征在于：所述光路选择器是光环形器。
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