DE10228789A1 - Wellenlängen-Multiplexer und Wellenlängen-Trennverfahren - Google Patents

Wellenlängen-Multiplexer und Wellenlängen-Trennverfahren

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Abstract

Es werden ein Wellenlängen-Multiplexer (WDM) und ein zugehöriges Wellenlängen-Trennverfahren offenbart. Der WDM verfügt über ein optisches Eingangsende, ein erstes optisches Ausgangsende, ein zweites optisches Ausgangsende, einen Kollimator, ein Filter und eine Reflexionsvorrichtung. Das optische Eingangsende erhält optische Signale der zweiten Wellenlänge. Das Filter lässt ein optisches Signal einer ersten Wellenlänge aus den optischen Signalen mehrerer Wellenlängen durch und reflektiert ein optisches Signal einer zweiten Wellenlänge aus den optischen Signalen mehrerer Wellenlängen zum zweiten optischen Ausgangsende. Das optische Signal der ersten Wellenlänge wird durch die Reflexionsvorrichtung erneut reflektiert und durch das Filter zum ersten optischen Ausgangsende durchgestrahlt. Der Kollimator kollimiert die optischen Signale mehrerer Wellenlängen, das optische Signal der ersten Wellenlänge und das optische Signal der zweiten Wellenlänge.

Description

  • Priorität: 8. November 2001, Taiwan (Rep. China), Nr. 90127807
    • Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft einen Wellenlängen-Multiplexer und ein Wellenlängen-Trennverfahren, spezieller einen Wellenlängen-Multiplexer und ein Wellenlängen-Trennverfahren unter Verwendung eines Filters und einer Reflexionsvorrichtung.
    • Einschlägige Technik
  • In den letzten Jahren hat einhergehend mit der schnellen Entwicklung des Internet die Datenübertragung über dasselbe stark zugenommen. Im Ergebnis kann die Übertragungsgeschwindigkeit über das Internet nicht den Erfordernissen der Benutzer genügen. Demgemäß bewegte sich die Technologie zum Übertragen digitaler Daten von den herkömmlichen verdrillten Kupferleitungen zu optischen Fasern weg. Im Vergleich mit herkömmlichen verdrillten Kupferleitungen, die zum Übertragen elektrischer Signale verwendet wurden, zeigen optische Fasern eine Anzahl von Vorteilen, wie große Kapazität, kleine Signalverluste, Freiheit von elektromagnetischen Störungen, billiges Material, geringes Gewicht und kleine Volumen.
  • In den frühen Tagen der Informationsübertragung unter Verwendung optischer Fasern repräsentierte Licht einer speziellen Wellenlänge eine Einzelinformation. Jedoch kann in einer Faser zu einem jeweiligen Zeitpunkt nur ein einzelner Lichtstrahl laufen. So reicht die durch die Faser bereitgestellte Bandbreite nicht aus. Aus diesem Erfordernis ergeben sich neue Konzepte der Wellenlängenkombination und der Wellenlängentrennung, wobei mehrere Lichtstrahlen, die mehrere Einzelinformationen repräsentieren, gleichzeitig in der Faser laufen können. In diesem Fall ist die Bandbreite einer optischen Faser stark auf das Mehrfache der Bandbreite bei früheren Informationsübertragungsvorgängen erhöht. Derzeit ist die optische passive Komponente, wie die allgemein zur Wellenlängentrennung verwendet wird, ein Wellenlängen-Multiplexer (WDM = Wavelength Division Multiplexer). Ein WDM kann die nutzbare Bandbreite durch Übertragen von Laserlicht mit verschiedenen Wellenlängen in einer einzelnen Faser erhöhen. Zum Beispiel ist die ursprüngliche nutzbare Bandbreite unter Verwendung von Licht mit vier Wellenlängen zum Transportieren von Signalen vervierfacht. Wellenlängen-Multiplexer werden in solche mit Volumengitter (BG = Bulk Grating), solche mit Filter, solche mit Faser-Bragggitter (FBG = Fiber Bragg Grating), solche mit planarem Lichtwellen-Schaltkreis (PLC = Planar Lightwave Circuit) und dergleichen eingeteilt.
  • Die Wellenlängenbeabstandung in einem dichten Wellenlängen- Multiplexer (DWDM = Dense Wavelength Division Multiplexer) beträgt zwischen 0,4 nm und 3,2 nm. Da der Kanalabstand des Wellenlängen-Multiplexers klein ist, ist es zweckdienlich, die Bandbreite aufzuweiten. Zum Beispiel können acht OC-48- Systeme in einer optischen Faser unter Verwendung der Technologie eines Wellenlängen-Multiplexers transportiert werden, wodurch die Gesamtübertragungsgeschwindigkeit von der ursprünglichen Bandbreite von 2,5 Gbps im OC-48-System auf das Achtfache (20 Gbps) erhöht wird.
  • Zum Beispiel wird als Kanalarchitektur bei einem herkömmlichen Wellenlängen-Multiplexer ein symmetrisches System verwendet. Wie es in der Fig. 1 dargestellt ist, verfügt ein Wellenlängen-Multiplexer 1 über ein Filter 11, eine erste Linse 12, eine zweite Linse 13, ein Doppelfasermodul 14 und ein Einzelfasermodul 15. Sowohl die erste Linse 12 als auch die zweite Linse 13 sind symmetrisch zu beiden Seiten des Filters 11 angeordnet. Das Doppelfasermodul 14 liegt auf der linken Seite der ersten Linse 12. Das Einzelfasermodul 15 liegt auf der rechten Seite der zweiten Linse 13. Wie oben angegeben, ist das Filter 11 ein schmalbandiges Filter, und die erste Linse 12 und die zweite Linse 13 sind Linsen mit gestuftem Brechungsindex (GRIN-Linsen). Das Doppelfasermodul 14 verfügt über eine erste Faser 141 und eine zweite Faser 142. Die erste Faser 141 dient als Eingangsende für optische Signale 60 mehrerer Wellenlängen. Die zweite Faser 142 dient als erstes Ausgangsende. Das Einzelfasermodul 15 enthält eine dritte Faser 151, die als zweites Ausgangsende dient.
  • Beim Wellenlängen-Multiplexer 1 fallen optische Signale 60 mehrerer Wellenlängen über die erste Faser 141 auf die erste Linse 12, und dann kollimiert diese dieselben zum Filter 11. Das Filter 11 lässt ein optisches Signal 61 einer ersten Wellenlänge innerhalb der optischen Signale 60 mehrerer Wellenlängen durch, und es reflektiert ein optisches Signal 62 einer zweiten Wellenlänge der optischen Signale 60 mehrerer Wellenlängen. Daher wird das optische Signal 61 einer ersten Wellenlänge kollimiert und fällt über die zweite Linse 13 auf die dritte Faser 151 (zweites Ausgangsende). Andererseits wird das optische Signal 62 der zweiten Wellenlänge kollimiert und fällt über die erste Linse 12 auf die zweite Faser 142 (erstes Ausgangsende).
  • Wie oben angegeben, verfügt der Wellenlängen-Multiplexer 1 über zwei GRIN-Linsen. Jedoch sind derartige GRIN-Linsen sehr teuer. Daher ist es eine wichtige Aufgabe der Erfindung, die Anzahl derartiger Linsen zu verringern, um die Herstellkosten und die Freiheitsgrade zur Einstellung während der Zusammenbauprozesse für den Wellenlängen-Multiplexer zu senken.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Angesichts der oben genannten Probleme ist es eine wichtige Aufgabe der Erfindung, einen Wellenlängen-Multiplexer unter Verwendung nur eines Kollimators zu schaffen, damit die Herstellkosten desselben gesenkt werden können. Außerdem können die Freiheitsgrade zur Einstellung während Zusammenbauprozessen während des Wellenlängen-Multiplexers verringert werden, um dadurch automatische Massenherstellung des Wellenlängen-Multiplexers zu erleichtern.
  • Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, verfügt ein erfindungsgemäßer Wellenlängen-Multiplexer über ein optisches Eingangsende, ein erstes optisches Ausgangsende, ein zweites optisches Ausgangsende, einen Kollimator, ein Filter und eine Reflexionsvorrichtung. Bei der Erfindung fallen optische Signale mehrerer Wellenlänge auf das optische Eingangsende. Dann lässt das Filter ein optisches Signal einer ersten Wellenlänge aus den optischen Signalen mehrerer Wellenlängen durch. Das Filter reflektiert auch die Signale anderer Wellenlängen zum zweiten optischen Ausgangsende. Nachdem das optische Signal der ersten Wellenlänge durch das Filter gestrahlt wurde, wird es durch die Reflexionsvorrichtung zum Filter zurückreflektiert. Dann wird das optische Signal der ersten Wellenlänge durch das Filter zum ersten optischen Ausgangsende durchgestrahlt. Der Kollimator kollimiert die optischen Signale mehrerer Wellenlängen, das optische Signal der ersten Wellenlänge und das optische Signal der zweiten Wellenlänge. Bei der Erfindung kollimiert der Kollimator, wie er jeweils zwischen dem optischen Eingangsende und den optischen Ausgangsenden und dem Filter vorhanden ist, die optischen Signale mehrerer Wellenlängen zum Filter, das optische Signal der ersten Wellenlänge zum ersten optischen Ausgangsende und das optische Signal der zweiten Länge zum zweiten optischen Ausgangsende.
  • Durch die Erfindung ist auch ein Wellenlängen-Trennverfahren mit den folgenden Schritten geschaffen. Als Erstes werden optische Signale mehrerer Wellenlängen eingegeben. Dann wird ein optisches Signal einer ersten Wellenlänge aus den optischen Signalen mehrerer Wellenlängen durch eine Reflexionsvorrichtung gestrahlt. Die optischen Signale mit anderen Wellenlängen werden zu einem zweiten optischen Ausgangsende reflektiert. Schließlich wird das optische Signal der ersten Wellenlänge zu einem ersten optischen Ausgangsende reflektiert.
  • Wie oben angegeben, können durch die Erfindung die erforderlichen Wellenlängen unter Verwendung der Kombination optischer Komponenten mit mehreren optischen Eingangs- und Ausgangsenden, einem Kollimator, einem Filter, einem Spiegel und dergleichen getrennt werden. Anders gesagt, nutzt die Erfindung nur einen Kollimator, so dass die Herstellkosten des Wellenlängen-Multiplexers gesenkt werden können. Außerdem können die Freiheitsgrade für die Einstellung während Zusammenbauprozessen des Wellenlängen-Multiplexers gesenkt werden, um dadurch automatische Massenherstellung für denselben zu erleichtern.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die einen herkömmlichen Wellenlängen-Multiplexer zeigt.
  • Fig. 2 ist eine schematische Darstellung, die einen Wellenlängen-Multiplexer gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zeigt.
  • Fig. 3 ist eine schematische Darstellung, die eine Kombination von Wellenlängen-Multiplexern gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
  • Fig. 4 ist ein Flussdiagramm, das ein Wellenlängen-Trennverfahren gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
    • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Nun wird der Wellenlängen-Multiplexer gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen dieselben Bezugszahlen dieselben Elemente kennzeichnen.
  • Gemäß der Fig. 2 verfügt ein Wellenlängen-Multiplexer gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung über ein optisches Eingangsende 21, ein erstes optisches Ausgangsende 221, ein zweites optisches Ausgangsende 222, einen Kollimator 23, ein Filter 24 und eine Reflexionsvorrichtung 25.
  • Bei dieser Ausführungsform können das optische Eingangsende 21, das erste optische Ausgangsende 221 und das zweite optiche Ausgangsende 222 jeweils Fasern sein, um die Intensität des optischen Signals aufrecht zu erhalten, wenn dieses über einen langen Weg läuft.
  • Der Kollimator 23 kann von einem beliebigen Linsentyp sein (wie eine asphärische Linse oder ein beliebiger Kollimator), mit Kollimierfunktion zum Fokussieren des durch in hindurchgestrahlten optischen Signals in solcher Weise, dass es auf eine vorbestimmte Position fällt, z. B. das erste optische Ausgangsende 221, das zweite optische Ausgangsende 222 oder dergleichen.
  • Das Filter 24 kann ein schmalbandiges Filter aus mehreren (einigen zehn bis einigen hundert) dielektrischen Schichten aus Siliciumdioxid (SiO2), Titandioxid (TiO2) oder dergleichen sein. Das schmalbandige Filter lässt nur optische Signale mit einer speziellen Wellenlänge aus den optischen Signalen mehrerer Wellenlängen durch, und es reflektiert optische Signale mit anderen Wellenlängen.
  • Die Reflexionsvorrichtung 25 kann ein Spiegel sein.
  • Wie oben angegeben, werden vom optischen Eingangsende 21 optische Signale 60 mehrerer Wellenlängen mit optischen Signalen mit den Wellenlängen λ1 bis λn eingegeben. Dann laufen die optischen Signale 60 mehrerer Wellenlängen durch den Kollimator 23, der sich zum Filter 24 kollimiert. Das Filter 24 lässt ein optisches Signal 61 einer ersten Wellenlänge, nämlich der Wellenlänge λ1 durch, und es reflektiert die optischen Signale 61' mehrerer Wellenlängen mit Wellenlängen λ2 bis λn zum Kollimator 23. Das optische Signal 61 der ersten Wellenlänge fällt auf die Reflexionsvorrichtung 25 und wird dann durch diese zum Filter 24 reflektiert. Das Filter 24 lässt wiederum das optische Signal 61 der ersten Wellenlänge zum Kollimator 23 durch. Dann kollimiert der Kollimator 23 die optischen Signale 61' mehrerer Wellenlängen mit den Wellenlängen λ2 bis λn zum zweiten optischen Ausgangsende 222, und er kollimiert das optische Signal 61 der ersten Wellenlänge zum ersten optischen Ausgangsende 221.
  • Bei dieser Ausführungsform ist zwischen den optischen Signalen 60 mehrerer Wellenlängen und dem Filter 24 ein von Null abweichender Einfallswinkel ausgebildet. D. h., dass die Einfallsrichtung der optischen Signale 60 mehrerer Wellenlängen auf das Filter 24 nicht rechtwinklig zur Achsenrichtung des Filters 24 verläuft. Demgemäß ist die Laufrichtung der reflektierten optischen Signale 61' mehrerer Wellenlängen nicht mit der Einfallsrichtung der optischen Signale 60 mehrerer Wellenlängen ausgerichtet. Stattdessen fallen die reflektierten optischen Signale 61' mehrerer Wellenlängen nach dem Kollimationsprozess des Kollimators 23 auf das zweite optische Ausgangsende 222. Anders gesagt, können die optischen Signale 61' mehrerer Wellenlängen dadurch reflektiert und auf das zweite optische Ausgangsende 222 fokussiert werden, dass das Filter 24 unter einem speziellen Winkel geneigt wird. In ähnlicher Weise ist, da ein von Null abweichender Einfallswinkel auch zwischen der Reflexionsvorrichtung 25 und den optischen Signalen 60 mehrerer Wellenlängen gebildet ist, die Laufrichtung des reflektierten optischen Signals 61 der ersten Wellenlänge nicht mit der ursprünglichen zugehörigen Laufrichtung ausgerichtet. Stattdessen fällt das reflektierte optische Signal 61 der ersten Wellenlänge nach dem Kollimationsprozess durch den Kollimator 23 auf das erste optische Ausgangsende 221. D. h., dass das optische Signal 61 der ersten Wellenlänge durch Neigen der Reflexionsvorrichtung 25 unter einem speziellen Winkel vollständig zum ersten optischen Ausgangsende 221 reflektiert wird.
  • Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung fallen die optischen Signale 61' mehrerer Wellenlängen mit den Wellenlängen λ2 bis λn ferner auf einen anderen Wellenlängen-Multiplexer. Wie es in der Fig. 3 dargestellt ist, fallen die optischen Signale 61' mehrerer Wellenlängen auf das zweite optische Eingangsende 21'. Wie oben ausgeführt, werden, nach dem Kollimationsprozess durch den Kollimator 23', den Filterprozess durch das Filter 24' und den Reflexionsprozess durch die Reflexionsvorrichtung 25' ein optisches Signal 62 einer zweiten Wellenlänge, nämlich der Wellenlänge λ2, kollimiert und es fällt auf das dritte optische Ausgangsende 221', wobei die optischen Signale 62' mehrerer Wellenlängen mit den Wellenlängen λ3 bis λn kollimiert werden und auf das vierte optische Ausgangsende 222' fallen. In ähnlicher Weise ist es unter Verwendung von n Wellenlängen-Multiplexern gemäß dieser Ausführungsform möglich, einen dichten Wellenlängen-Multiplexer zusammenzubauen, der jede Wellenlänge (λ1 bis λn) der optischen Signale 60 mehrerer Wellenlängen ausgeben kann.
  • Um für ein besseres Verständnis der Erfindung zu sorgen, erfolgt ein Beispiel unter Beschreibung des Ablaufs des Wellenlängen-Trennverfahrens gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
  • Gemäß der Fig. 4 werden beim Wellenlängen-Trennverfahren 3 gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung optische Signale mehrerer Wellenlängen, wie die optischen Signale 60 mehrerer Wellenlängen mit den Wellenlängen λ1 bis λn in einem Schritt 31 empfangen.
  • Dann wird in einem Schritt 32 ein optisches Signal einer ersten Wellenlänge durchgelassen, und die optischen Signale anderer Wellenlängen werden reflektiert, so dass das optische Signal der ersten Wellenlänge von den optischen Signalen mehrerer Wellenlängen getrennt werden kann. Bei dieser Ausführungsform kann durch Hindurchlassen des optischen Signals der ersten Wellenlänge und durch Reflektieren der optischen Signale mit anderen Wellenlängen eine Abtrennung des optischen Signals der ersten Wellenlänge erzielt werden. Zum Beispiel wird zum Durchlassen des optischen Signals 61 der ersten Wellenlänge mit der Wellenlänge λ1 und zum Reflektieren der optischen Signale 61' mehrerer Wellenlängen mit den Wellenlängen λ2 bis λn ein spezielles schmalbandiges Filter verwendet.
  • Abschließend wird in einem Schritt 33 das optische Signal der ersten Wellenlänge reflektiert. Das optische Signal 61 der ersten Wellenlänge kann nach dem Kollimationsprozess durch den Kollimator 23 auf das erste optische Ausgangsende 221 fallen. Auch können die optischen Signale 61' mehrerer Wellenlängen mit den Wellenlängen λ2 bis λn auf das zweite optische Ausgangsende 222 fallen.
  • Zusammengefasst gesagt, wird bei der Erfindung nur ein Kollimator verwendet. So können die Herstellkosten für den Wellenlängen-Multiplexer gesenkt werden. Außerdem können die Freiheitsgrade für die Einstellung während den Zusammenbauprozessen für den Wellenlängen-Multiplexer gesenkt werden, was automatische Massenherstellung des Wellenlängen-Multiplexers erleichtert.
  • Während die Erfindung beispielhaft und für eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, ist zu beachten, dass sie nicht auf die offenbarte Ausführungsform beschränkt ist. Vielmehr ist es beabsichtigt, verschiedene Modifizierungen abzudecken. Zum Beispiel kann das Filter ein Hochpass- oder ein Tiefpassfilter sein. Daher soll dem Schutzumfang der beigefügten Ansprüche die weiteste Interpretation gewährt werden, um alle derartigen Modifizierungen zu umfassen.

Claims (15)

1. Wellenlängen-Multiplexer mit:
einem optischen Eingangsende zum Empfangen optischer Signale mehrerer Wellenlängen;
einem ersten optischen Ausgangsende;
einem zweiten optischen Ausgangsende und
einem Filter zum Reflektieren eines optischen Signals einer zweiten Wellenlänge aus den optischen Signalen mehrerer Wellenlängen in das zweite optische Ausgangsende und zum Durchlassen eines optischen Signals einer ersten Wellenlänge aus den optischen Signalen mehrerer Wellenlängen;
einer Reflexionsvorrichtung zum Reflektieren des optischen Signals der ersten Wellenlänge, das das Filter durchläuft und auf das erste optische Ausgangsende fällt; und
einer Kollimiervorrichtung zum Kollimieren der optischen Signale mehrerer Wellenlängen, des optischen Signals der ersten Wellenlänge und des optischen Signals der zweiten Wellenlänge.
2. Wellenlängen-Multiplexer nach Anspruch 1, bei dem die Kollimiervorrichtung eine Linse oder ein Kollimator ist.
3. Wellenlängen-Multiplexer nach Anspruch 1, bei dem das Filter ein schmalbandiges Filter ist.
4. Wellenlängen-Multiplexer nach Anspruch 1, bei dem die Reflexionsvorrichtung ein Spiegel ist.
5. Wellenlängen-Multiplexer mit:
einem optischen Eingangsende zum Empfangen optischer Signale mehrerer Wellenlängen;
einem ersten optischen Ausgangsende;
einem zweiten optischen Ausgangsende;
einem Filter zum Reflektieren eines optischen Signals einer zweiten Wellenlänge aus den optischen Signalen mehrerer Wellenlängen in das zweite optische Ausgangsende und zum Durchlassen eines optischen Signals einer ersten Wellenlänge aus den optischen Signalen mehrerer Wellenlängen; und
einer Reflexionsvorrichtung zum Reflektieren des optischen Signals der ersten Wellenlänge, das das Filter durchläuft und auf das erste optische Ausgangsende fällt.
6. Wellenlängen-Multiplexer nach Anspruch 5, ferner mit einer Kollimiervorrichtung zum Kollimieren der optischen Signale mehrerer Wellenlängen, des optischen Signals der ersten Wellenlänge und des optischen Signals der zweiten Wellenlänge.
7. Wellenlängen-Multiplexer nach Anspruch 6, bei dem die Kollimiervorrichtung eine Linse oder ein Kollimator ist.
8. Wellenlängen-Multiplexer nach Anspruch 6, bei dem das Filter ein schmalbandiges Filter ist.
9. Wellenlängen-Multiplexer nach Anspruch 6, bei dem die Reflexionsvorrichtung ein Spiegel ist.
10. Wellenlängen-Trennverfahren mit den folgenden Schritten:
- Empfangen optischer Signale mehrerer Wellenlängen mit einem optischen Signal einer ersten Wellenlänge und einem optischen Signal einer zweiten Länge;
- Kollimieren der optischen Signale mehrerer Wellenlängen mit einer Kollimiervorrichtung;
- Durchstrahlen des optischen Signals der ersten Wellenlänge durch ein Filter zu einer Reflexionsvorrichtung und Reflektieren des optischen Signals der zweiten Wellenlänge vom Filter zur Kollimiervorrichtung, wobei die Kollimiervorrichtung das optische Signal der zweiten Wellenlänge zu einem zweiten optischen Ausgangsende kollimiert; und
- Reflektieren des optischen Signals der ersten Wellenlänge zum Kollimator mittels der Reflexionsvorrichtung und Kollimieren des optischen Signals der ersten Wellenlänge zu einem ersten optischen Ausgangsende mittels der Kollimiervorrichtung.
11. Wellenlängen-Trennverfahren nach Anspruch 10, bei dem die Reflexionsvorrichtung ein Spiegel ist.
12. Wellenlängen-Trennverfahren nach Anspruch 10, bei dem die Kollimiervorrichtung eine Linse oder ein Kollimator ist.
13. Wellenlängen-Trennverfahren nach Anspruch 10, bei dem das Filter ein schmalbandiges Filter ist.
14. Wellenlängen-Trennverfahren nach Anspruch 10, ferner mit dem Schritt des Neigens des Filters um einen vorbestimmten Winkel, um das optische Signal der zweiten Wellenlänge auf das zweite optische Ausgangsende zu fokussieren.
15. Wellenlängen-Trennverfahren nach Anspruch 10, ferner mit dem Schritt des Neigens der Reflexionsvorrichtung um einen vorbestimmten Winkel, um das optische Signal der zweiten Wellenlänge vollständig zum ersten optischen Ausgangsende zu reflektieren.
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