CN1555147A - 基于滤波光开关单元的集成化动态光分插复用模块 - Google Patents

Abstract

一种基于滤波光开关单元的集成化动态光分插复用模块，由任意多个滤波光开关单元组成，每个滤波光开关单元具有带尾纤的输入、输出、上路和下路四个端口，每个滤波光开关单元的输出端口通过光纤与相邻的后一个滤波光开关单元的输入端口相连，每个滤波光开关单元由包括一个前端贴有带通滤波片的双芯准直器和一个普通双芯准直器的固定薄膜滤波型解复用单元和全反射滤波片组成，通过移动装置调节全反射滤波片在光通道中的位置，实现上/下路光信号波长可调。本发明采用任意多个具有滤波和光开关双重功能的滤波光开关单元，集成了波分复用器、波分解复用器和光开关三种器件，实现了动态可重构光分叉复用，具有小型化、易实现、低成本的特点。

Description

基于滤波光开关单元的集成化动态光分插复用模块

技术领域：

本发明涉及一种滤波光开关单元及其集成化动态光分插复用模块，将薄膜滤波器功能和机械光开关功能集成为一体，通过指定的光学连接和机电控制，以集成化的方式实现波分复用光通信系统的复用功能、解复用功能和上下路功能，适用于波分复用光纤通信系统和网络。

背景技术：

在波分复用(WDM)光通信系统中，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。

OADM分为固定型和动态型。固定型的OADM多用于简单的WDM线性传输系统，以固定的方式提供指定波长的分插复用(上下路)；动态型的OADM能够根据运营商的要求，动态地提供所选择波长的分插复用(上下路)，能更加灵活地配置分插复用波长。目前，动态型OADM一直处在研究开发和示范应用阶段。在知识产权状况方面，通过联网检索中国专利全文数据库(1985年-今)、世界知识产权组织专利数据库(PCT)、欧洲专利数据库、日本专利、美国专利全文数据库(1790年-今)和加拿大专利全文数据库(1920年-今)，并对其中与OADM较吻合的专利进行了仔细分析(重点分析了它们的功能和结构)，发现动态型的OADM大多采用光栅、光环形器等器件来实现，成本较高，且实用性不强。另外，在公开发表的论文中有一些基本的OADM结构和功能描述。结果表明，大多数OADM都包括波分复用器、解复用器、光开关和其它无源器件，其结构复杂，体积较大，成本较高。另一些OADM虽然结构较简单，但实现难度较大，成本也较高。因此研究实用化、模块化、易实现和低成本的动态OADM一直是光通信研究开发领域的热点之一。

发明专利“功能集成型可重构光分插复用模块”(申请号：02150778.3)中提出了一种由任意个光滤波片对组成的动态光分插复用模块，其中每个滤波片对中的带通滤波片和全反射滤波片固定在同一基片上并与移动装置相连，通过移动装置调节全反射滤波片和带通滤波片在光通道中的位置，实现上/下路光信号波长可调。该发明实现了动态光分叉复用模块中复用器、解复用器和光开关三种器件的功能集成，具有小型化的特点。但该发明的滤波片对中两片滤波片相对位置的准确定位比较困难，并且对移动装置的要求也很高，具体实现时难度较大。

发明内容：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种基于滤波光开关单元的集成化动态光分插复用模块，实现容易，成本低廉，适用于光纤通信系统和网络。

为实现这样的目的，本发明涉及的基于滤波光开关单元的集成化动态光分插复用模块，采用了具有固定滤波和动态交换的光开关双重功能的滤波光开关单元，并以首尾相接的方式级连(相邻滤波光开关单元的输入和输出端口相连)，构成任意波长数目的动态可重构光分插复用模块；每个滤波光开关单元都由一个固定薄膜滤波型解复用单元和一个类似于简单光开关结构、与移动装置相连的全反射滤波片组成，通过调节全反射滤波片在光通道中的位置来实现上/下路光信号波长可调。这种由多个滤波光开关单元构成的动态可重构光分插复用模块，实现了常规波分复用器、波分解复用器和光开关三种器件的功能在一种器件中的集成，从而实现了动态可重构OADM功能。

本发明的基于滤波光开关单元的集成化动态光分插复用模块包括任意多个滤波光开关单元，每个滤波光开关单元具有带尾纤的四个端口，即输入、输出、上路和下路端口，每一个滤波光开关单元的输出端口通过光纤与相邻的后一个滤波光开关单元的输入端口相连，滤波光开关单元的数目由所需要的上下路的波长数目决定。每个滤波光开关单元都由一个固定薄膜滤波型解复用单元和一个类似于简单光开关结构、与移动装置相连的全反射滤波片组成。其中每个固定薄膜滤波型解复用单元由一个前端贴有带通滤波片的双芯准直器和一个普通双芯准直器构成，两准直器之间形成光通道，而全反射滤波片是否处于光通道中(即是否处于上述两准直器之间)由与之相连的移动装置来控制。固定薄膜滤波型解复用单元中的带通滤波片分别透射WDM系统中的一个信号光波长，如λ1，λ2，…，或λn，全反射滤波片的功能是反射所有信号光波长。

每个滤波光开关单元可以对某一特定波长进行直通和交叉两种操作，对其它波长进行直通一种操作。其中，对某一特定波长的交叉操作，相当于实现了此波长的分插复用(上下路)。当滤波光开关单元中的全反射滤波片处于光通道中时(“合”状态)，从输入端口来的信号光被全部反射，并通过输出端口输出；当滤波光开关单元中的全反射滤波片被移出光通道时(“开”状态)，从输入端口来的信号光中，波长为λi的信号光，即固定薄膜滤波型解复用单元透射的信号光从下路端口下路，其他信号光被反射至输出端口输出，从上路端口来的波长为λi的信号光从输出端口输出。当OADM模块中的所有滤波光开关单元中的全反射滤波片都被移出光通道时(“开”状态)，波长为λ1，λ2，…，λn的WDM信号入射到第一个滤波光开关单元后，λ1透过固定薄膜滤波型解复用单元下路到本地，同时，波长为λ1的本地信号透过固定薄膜滤波型解复用单元上路并与被反射的λ2，…，λn信号一起入射到第二个滤波光开关单元。在第二个滤波光开关单元，λ2透过固定薄膜滤波型解复用单元并下路到本地，同时本地信号λ2透过固定薄膜滤波型解复用单元上路并与被反射的λ1，…，λn信号一起进入第三个滤波光开关单元，…，依次类推。如某个信道不需要上/下路，则通过调节移动装置将相应滤波光开关单元中的全反射滤波片切换到光通道中，使原本在该滤波光开关单元中的固定薄膜滤波型解复用单元处透射的波长被重新反射到输出端口。这样就实现了光分插复用器上/下路波长的动态可调，即实现了光分插复用器的可重构功能。

与已有发明专利“功能集成型可重构光分插复用模块”(申请号：02150778.3)提出的方案相比，已有专利中每个滤波片对的两片滤波片固定在一起并与移动装置相连，要求滤波片对移动前后的两个位置都必须准确，对移动装置的加工精度要求很高；本发明中只有反射滤波片与移动装置相连，因而只要求反射滤光片移入光通道时的位置准确，移出光通道时的位置没有什么要求，对移动装置的要求不高，从而降低了实现难度和成本。

本发明采用具有固定滤波和动态交换光开关双重功能的滤波光开关单元，实现常规波分复用器、波分解复用器和光开关三种器件在一种器件中的集成，从而实现集成化的动态可重构OADM功能，并且可以利用目前比较成熟的薄膜干涉滤波型解复用器技术和小型光开关技术和工艺条件，模块实现简单，易于集成，实现了动态可重构光分插复用模块的小型化和模块化并且能够降低成本。

附图说明：

图1为本发明的基于滤波光开关单元的集成型动态光分插复用模块结构示意图(以8通道为例)。

图1中，1为滤波光开关单元的输入端口，2为输出端口，3为上路端口，4为下路端口，5为前端贴有带通滤波片的双芯准直器，6为可移动的全反射滤波片，7为普通双芯准直器，8为带通滤波片。

图2为本发明的滤波光开关单元的结构及其实现上下路波长调谐过程示意图。

图2中，(a)所示为滤波光开关单元中的“合”状态，(b)所示为滤波光开关单元中的的“开”状态。

具体实施方式：

以下结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步描述。

图1中所示是一个8通道(以8通道为例，但不限于8通道)的基于滤波光开关单元的集成化动态光分插复用模块结构，其通道数目可根据需要按图中结构增加或减少。此8通道可重构光分插复用模块由8个滤波光开关单元组成，每个滤波光开关单元具有带尾纤的四个端口，即输入端口1、输出端口2和上路端口3、下路端口4，每一个滤波光开关单元的输出端口2通过光纤与后一个滤波光开关单元的输入端口1相连。滤波光开关单元的结构及其实现上下路波长调谐的过程见附图2。

如图2所示，每个滤波光开关单元由一个固定薄膜滤波型解复用单元和一个可移动的全反射滤波片6组成，固定薄膜滤波型解复用单元包括一个前端贴有带通滤波片8的双芯准直器5和一个普通双芯准直器7，且具有带尾纤的四个端口，即输入端口1、输出端口2和上路端口3、下路端口4，全反射滤波片6与机械移动装置相连，滤波光开关单元的“合”状态和“开”状态分别如图2(a)和(b)所示。

图2(a)所示为滤波光开关单元中的“合”状态，即全反射滤波片6处于光通道中，这是此滤波光开关单元中固定薄膜滤波型解复用单元中的带通滤波片8透射的波长信号不需要上下路时的开关状态；图2(b)所示为滤波光开关单元中的“开”状态，即全反射滤波片6处于光通道之外，这是此滤波光开关单元中固定薄膜滤波型解复用单元中的带通滤波片8透射的波长信号需要上下路时的开关状态。全反射滤波片6的位置变化由机械移动装置来调节。

在本发明的一个实施例中，一种8通道的基于滤波光开关单元的集成化动态光分插复用模块可以实现8个WDM信号光波长的上下路可调，其中8个WDM信号光波长分别为λ1，...，λ8(1538.15，1541.35，1544.5 5，1547.75，155 0.95，1556.15，1559.35，1562.5nm)。滤波光开关单元中的带通滤波片8分别为中心波长为1538.15，1541.35，1544.5 5，1547.75，155 0.95，1556.1 5，1559.35，1562.5nm的400GHz滤波片，全反射滤波片为1310nm短波通的滤波片(可以反射1550nm波段的所有信号光波长)。

一种8通道的基于滤波光开关单元的集成化动态光分插复用模块结构如图1所示，包括8个滤波光开关单元，每个滤波光开关单元具有带尾纤的四个端口，即输入输出和上下路端口，其中，每一个滤波光开关单元的输出端口2与后一个滤波光开关单元的输入端口1相连。每个滤波光开关单元的结构及其实现上下路波长调谐过程如图2所示，每个滤波光开关单元都由一个固定薄膜滤波型解复用单元和一个与移动装置相连的全反射滤波片6组成，其中每个固定薄膜滤波型解复用单元分别透射每一个信号光波长λ1，λ2，…，或λ8，全反射滤波片6反射所有信号光波长。波长为λ1，λ2，…，λ8的WDM信号从第一个滤波光开关单元的输入端口1入射后，如果λ1(1538.15nm)需要上下路，可将第一个滤波光开关单元中的全反射滤波片6切换到光通道外(“开”状态)，则λ1透过固定薄膜滤波型解复用单元下路到本地，其他信号波长(λ₂，…，λ₈)被反射到输出端口2；同时，本地上路波长λ₁透过固定薄膜滤波型解复用单元与被反射的其他信号波长(λ₂，…，λ₈)一起入射到第二个滤波光开关单元。其他波长需要上下路时，可以此类推。如果某个波长不需要上下路，可通过调节移动装置将相应的滤波光开关单元中的全反射滤波片切换到光通道中(“合”状态)，使原本在该处透射的波长被反射。

利用本发明，使光开关与滤波功能合而为一，可以十分简单地实现光信号的上下路波长可调谐，从而，实现了光分插复用器的小型化和模块化，降低了成本。

Claims (1)

1、一种基于滤波光开关单元的集成化动态光分插复用模块，包括任意多个滤波光开关单元，每个滤波光开关单元具有带尾纤的四个端口，即输入端口(1)、输出端口(2)和上路端口(3)、下路端口(4)，每一个滤波光开关单元的输出端口(2)通过光纤与相邻的后一个滤波光开关单元的输入端口(1)相连，其特征在于每个滤波光开关单元由固定薄膜滤波型解复用单元和与移动装置相连的全反射滤波片(6)组成，固定薄膜滤波型解复用单元包括一个前端贴有带通滤波片(8)的双芯准直器(5)和一个普通双芯准直器(7)，两准直器之间形成光通道，全反射滤波片(6)在光通道中的位置通过机电移动装置来调节。

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