DE69834772T2

DE69834772T2 - Filterwähler

Info

Publication number: DE69834772T2
Application number: DE69834772T
Authority: DE
Inventors: Stephen Patrick Earlside Ferguson; Anthony Michael Linlithgow Thorley
Original assignee: Marconi UK Intellectual Property Ltd
Current assignee: Ericsson AB
Priority date: 1997-06-26
Filing date: 1998-03-12
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2018-03-13
Also published as: JPH1127239A; GB9713575D0; EP0887964A3; AU5939298A; NO981153D0; GB2326785A; NO981153L; EP0887964A2; DE69834772D1; AU753905B2; EP0887964B1; CN1156097C; GB9805245D0; US6181451B1; CN1204191A; GB2326785B

Description

Bei der optischen Telekommunikationsübertragung gibt es eine wachsende Verwendung von Wellenlängen-Multiplex (WDM). Bei derzeitigen WDM Systemen werden unterschiedliche Wellenlängen aus unsichtbaren Licht jeweils auf eine gewisse Weise moduliert und durch ein Multiplexen auf dieselbe optische Faser zusammengefasst. Die Modulation von jeder Wellenlänge kann analog oder digital, bei verschiedenen Raten und Protokollen, oder aus Kombinationen daraus sein, um einen Telekommunikationsverkehr, wie beispielsweise bei Daten, Video und Sprache, durchzuführen. An einem Empfangs-Equipment werden herkömmlicher Weise die unterschiedlichen Wellenlängen individuell getrennt und demoduliert.
Es ist in ökonomischer Hinsicht attraktiv, dazu in der Lage zu sein, auf jeweils einige der Wellenlängen zuzugreifen, welche entlang einer Faser passieren, ohne den Aufwand und weitere Konsequenzen eines Demultiplexens aller zu erleiden. Ein Zugriff kann ein Entfernen oder Kopieren von Licht aus der Faser bei einer vorgegebenen Wellenlänge, und/oder ein Hinzufügen von Licht auf dieselbe oder bei einer anderen Wellenlänge enthalten, wenn es einen Spalt im bereits auf der Faser vorliegenden Lichtspektrum gibt. Ein Equipment, welches dieses Merkmal bereitstellt, ist ein Wellenlängen Add-Drop-Multiplexer (WADM). Typischerweise können 16 Wellenlängen auf einer Faser befördert werden, und ein Zugriff auf bis zu beispielsweise 4 daraus kann an einem Standort notwendig sein.
Es ist besonders wichtig, dazu in der Lage zu sein, die Auswahl von Wellenlängen, welche durch Fernsteuerung zugreifbar sind, zu ändern oder neu zu konfigurieren. Dies dient dazu, um mit dem allgemeinen Trend von einer Telekommunikationsübertragung hin zu einer „verwalteten Bandbreite" mitzuhalten, bei welcher ein Verkehr zunehmend um das Netzwerk geleitet wird, wie unter einer zentralen Steuerung erfordert, und zwar über Netzwerkelemente, wie beispielsweise SDH (Synchronous Digital Hierarchy) Add-Drop-Multiplexer (ADMs) und digitale Kreuzverbindungen.
Es existieren verschiedene Filter-Technologien für ein WDM Multiplexen und Demultiplexen, und einige sind auf WDMs anwendbar. Die meisten der Technologien, welche einen konfigurierbaren Wellenlängen-Zugriff erlauben, haben wesentliche Leistungsbeschränkungen. Dies spiegelt die allgemeine Tatsache bei einer Systementwicklung wider, dass nämlich ein Element, welches in einem Parameter variabel ist, oftmals eher unwesentlich bei diesem Parameter und ebenfalls bei weiteren Parametern leistet, und zwar verglichen mit einem festgelegten Element.
Ein Weg um dieses Problem zu beheben, liegt in der Verwendung eines Satzes von Reflektions-Wellenlängen-Filtern, wobei jeder in seiner Wellenlängen-Auswahl festgelegt ist, und in der Einführung von unterschiedlichen Filtern in den Durchgangspfad, wenn erfordert. Solche Filter können eine hohe Leistung hinsichtlich eines Auslöschens der ausgewählten Wellenlänge erreichen, während andere nicht beeinflusst werden. Die Einführung eines spezifischen Filters würde bei seiner Wellenlänge, sobald empfangen, hervorrufen, dass sie an einen Standort reflektiert wird, und dadurch bei einem spezifizierten Benutzer abgeworfen wird, und würde erlauben, dass ein Licht von derselben Wellenlänge von dem Standort aus eingeführt oder hinzugefügt und in den weiterführenden Durchgangspfad reflektiert wird.
Die potentielle Gefahr, welche auftritt, ist, dass die Änderung von einem Wellenlängen-Filter zu einem weiteren auf eine gewisse Weise den gesamten Verkehr stören könnte, und zwar indem temporär weitere Wellenlängen unterbrochen werden. Sogar eine Störung, welche für ein paar Nanosekunden oder weniger andauert, kann einen Verkehrsverlust bewirken, welcher viele Millisekunden oder mehr andauert, und zwar aufgrund der Art des typischerweise beförderten Verkehrs. Ähnlich kann eine geringe, jedoch plötzliche Änderung in der Pfadlänge des Lichtes, wie beispielsweise durch eine gesamte Entfernung eines Filters, eine Unterbrechung bewirken. Viele Telekommunikations-Anwendungen, wie beispielsweise eine Übertragung eines SDH Verkehrs, können eine solche Unterbrechung nicht tolerieren. Die vorliegende Erfindung vermeidet eine Entfernung des Filter-Substrats vom Pfad.
Eine mögliche Weise, um eine Auswahl zwischen einer Anzahl von Filtern bereitzustellen, liegt in der Bewegung eines jeden der Reihe nach in einem Lichtstrahl, während durch ein bestimmtes Mittel sichergestellt wird, dass der Übergang zwischen Filtern keine Wellenlängen unterbricht, bei welchen keine Filter angelegt sind. Der Lichtstrahl kann durch Linsen ausgebildet werden, so dass ein Licht, welches eine Faser verlässt, zu einem parallelen Strahl aus Licht fokussiert wird, welches durch einen Raum in eine weitere Linse passiert, und in eine weitere Faser neu fokussiert wird. Es existieren geeignete kommerzielle Vorrichtungen für diesen Zweck, und es können Filter oder weitere Bauteile in den Strahl, welcher typischerweise 20mm lang sein kann, eingeführt werden.
Die JP (A) 09033750 offenbart eine Demultiplexer-Schaltung zum Trennen einer ausgewählten Wellenlänge aus einem Wellenlängen-Multiplex-Licht. Die Schaltung enthält einen Filter, welcher eine Reflektions-/Übertragungs-Eigenschaft hat, welche mit einer Einfall-Position des Multiplex-Lichtes variiert. Der Filter enthält jeweilige Filterbereiche, welche ein Licht von lediglich einer einzelnen ausgewählten Wellenlänge übertragen, und alle weiteren Wellenlängen reflektieren, und einen Filterbereich, welcher alle Wellenlängen reflektiert. Der Filterbereich, welcher alle Wellenlängen reflektiert, stößt an jeden der weiteren Filterbereiche an. Um die zu trennende Wellenlänge von einer ersten ausgewählten Wellenlänge auf eine zweite ausgewählte Wellenlänge zu ändern, wird die Einfall-Position bewegt, und zwar durch ein Versetzen des Filters in Relation zum einfallenden Multiplex-Licht, vom jeweiligen Filterbereich, welcher ein Licht entsprechend der ersten ausgewählten Wellenlänge reflektiert, zum Filterbereich, welcher alle Wellenlängen reflektiert, und dann zum jeweiligen Filterbereich, welcher Licht an der zweiten ausgewählten Wellenlänge reflektiert. Der Filterbereich, welcher alle Wellenlängen reflektiert, minimiert die Wirkung auf weitere Wellenlängen während eines Abstimmens zwischen ausgewählten Wellenlängen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Wellenlängen-Auswahlfilter-Anordnung zum Auswählen von einer optischen Strahlung einer ausgewählten Wellenlänge aus einem Strahl von einer optischen Strahlung im Wellenlängen-Multiplex bereitgestellt, wobei die Anordnung enthält: eine planare Anordnung von Filtern, wobei jeder Filter eine optische Eigenschaft hat, welche eine jeweilige Strahlungs-Wellenlänge auswählt, wobei die Anordnung ferner einen Filterbereich, welcher im wesentlichen nicht alle Wellenlängen der WDM-Strahlung beeinflusst, und welcher an jeden der Filter anstößt, und ein Mittel zum Bewegen der Anordnung in Relation zum Ausstrahlungs-Strahl innerhalb der Ebene von der Anordnung enthält, so dass der Strahl auswählbar oberhalb eines ausgewählten Filters einfällt, wobei im Betrieb eine Bewegung zwischen Positionen, an denen der Strahl oberhalb eines Filters einfällt, stets über einer Position auftritt, an welcher der Strahl auf den Filterbereich einfällt, welcher im wesentlichen nicht alle Wellenlängen beeinflusst, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Filter eine optische Eigenschaft hat, welche eine Ausstrahlung von einer jeweiligen Wellenlänge widerspiegelt, und der Filterbereich, welcher im wesentlichen nicht alle Wellenlängen beeinflusst, im wesentlichen bei allen Wellenlängen der WDM-Strahlung durchlässig ist.
Bei einer Anordnung sind die Filter linear angeordnet, wobei zumindest eine Kante von jedem Filter an eine Kante des durchlässigen Filterbereichs anstößt. Vorzugsweise ist bei einer solchen Anordnung der durchlässige Filterbereich in seiner Form im Wesentlichen rechteckig, wobei die Filter entlang einer längeren Kante des rechteckigen Bereiches angeordnet sind und daran anstoßen.
Bei einer alternativen Anordnung sind die Filter in einer zweidimensionalen Anordnung angeordnet, wobei zumindest eine Kante von jedem Filter an den durchlässigen Filterbereich anstößt. Vorzugsweise ist der durchlässige Filterbereich in seiner Form kreuzförmig, wobei die Filter sich in angrenzenden Armen der Kreuzform befinden und daran anstoßen.
Sowohl bei einer linearen als auch zweidimensionalen Anordnung sind die Filter in ihrer Form vorzugsweise im Wesentlichen rechteckig.
Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung ist ein Wellenlängen Add-Drop-Multiplexer (WADM) bereitgestellt, welcher eine Filteranordnung gemäß eines ersten Aspektes der Erfindung enthält. Vorzugsweise enthält der WADM eine Mehrzahl von Filteranordnungen, welche sequentiell entlang der Strahlachse einer Ausstrahlung angeordnet sind, wodurch es ermöglicht wird, dass eine Mehrzahl von Wellenlängen vom Strahl einer Ausstrahlung ausgewählt wird.
Die vorliegende Erfindung wird nun mittels Beispiel mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine mögliche Filteranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
2 eine alternative mögliche Filteranordnung zeigt.
Sie kann mechanisch, wie in 1 gezeigt, angeordnet sein, indem sie eine kreuzförmige Glasfilterplatte 1 mit unterschiedlichen Filtern 2, 3, 4, 5 in jedem Arm des Kreuzes und eine nominale Durchlässigkeit 6 an allen weiteren Bereichen des Kreuzes, besonders im Zentrum 8, hat. Ein Stellglied 7 in zwei Richtungen kann dann jeden Filterarm der Reihe nach in den Strahl bewegen, welcher derart gesteuert wird, dass er stets durch die Mittenposition 8 des Kreuzes passiert. Eine Drehung der Filterplatte 1 in ihrer eigenen Ebene wäre nicht akzeptabel, weil dies zu ungewünschten Unterbrechungen bei weiteren Wellenlängen führen würde, wenn sich die Platte zwischen zwei ausgewählten Wellenlängen bewegt, deren Filter auf dem Kreuz nicht angrenzen.
Ein alternatives Verfahren, welches zur Auswahl zwischen einer beinahe unbegrenzten Anzahl von Wellenlängen geeignet ist, wie in 2 gezeigt, kann die Verwendung von einer Linie aus Filtern 12, 13, 14, 15 entlang einer Platte 11 sein, und welche einen nominalen durchlässigen Bereich 16 parallel zu den Filtern 12, 13, 14, 15 hat, welche seitwärts in ihrer eigenen Ebene, um sich zwischen klaren und gefilterten Bereichen zu bewegen, und längsseits bewegt werden können, um den nächsten Filter auszuwählen.
Die Zeiten in Zusammenhang mit der Bewegung von solchen Filtern können gut unterhalb von einer Sekunde liegen, welches zu den Antwortzeiten von vorliegenden, ferngesteuert verwalteten Systemen, welche zur Bandbreiten-Verwaltung verwendet werden, kompatibel wäre. Wenn eine schnellere Antwort benötigt wird, beispielsweise zur Schutz-Umschaltung innerhalb etlicher Millisekunden zwischen zwei alternativen Routen, dann kann ein einfacherer Mechanismus mit lediglich zwei Filtern verwendet werden.
Um zur selben Zeit auf mehrere Wellenlängen zuzugreifen, können mehrere Anordnungen wie oben beschrieben sequentiell im Lichtstrahl platziert werden. Jede würde lediglich die ausgewählte Wellenlänge reflektieren, welches es den anderen erlaubt, zur nächsten Anordnung mit einem relativ geringen Verlust von Lichtenergie zu passieren.
Eine Schlüssel-Anforderung des mechanischen Systems wäre die hohe Zuverlässigkeit, und zwar unabhängig davon, ob die Zeitperiode zwischen Neukonfigurationen Millisekunden oder Jahre beträgt. Das gleiche kann in Telekommunikations-Anwendungen auftreten.

Claims

Wellenlängen-Auswahlfilter-Anordnung zum Auswählen von einer optischen Strahlung einer ausgewählten Wellenlänge aus einem Strahl von einer optischen Strahlung im Wellenlängen-Multiplex, wobei die Anordnung enthält: eine planare Anordnung (1; 11) von Filtern, wobei jeder Filter (2–5; 12–15) eine optische Eigenschaft hat, welche eine jeweilige Strahlungs-Wellenlänge auswählt, wobei die Anordnung ferner einen Filterbereich (6, 8; 16), welcher im wesentlichen nicht alle Wellenlängen der WDM-Strahlung beeinflusst, und welcher an jeden der Filter anstößt, und ein Mittel (7; 17) zum Bewegen der Anordnung in Relation zum Ausstrahlungs-Strahl innerhalb der Ebene von der Anordnung enthält, sodass der Strahl auswählbar oberhalb eines ausgewählten Filters einfällt, wobei im Betrieb eine Bewegung zwischen Positionen, an denen der Strahl oberhalb eines Filters einfällt, stets über eine Position auftritt, an welcher der Strahl auf den Filterbereich einfällt, welcher im wesentlichen nicht alle Wellenlängen beeinflusst, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Filter (2–5; 12–15) eine optische Eigenschaft hat, welche eine Ausstrahlung von einer jeweiligen Wellenlänge widerspiegelt, und der Filterbereich (6, 8; 16), welcher im wesentlichen nicht alle Wellenlängen beeinflusst, im wesentlichen bei allen Wellenlängen der WDM-Strahlung durchlässig ist.
Anordnung nach Anspruch 1, bei welcher die Filter (12–15) linear angeordnet sind, und bei welcher zumindest eine Kante von jedem Filter an eine Kante des durchlässigen Filterbereichs (16) anstößt.
Anordnung nach Anspruch 2, bei welcher der durchlässige Filterbereich (16) eine im wesentlichen rechteckige Form hat, und bei welcher die Filter (12–15) entlang einer längeren Kante des rechteckigen Bereiches angeordnet sind und daran anstoßen.
Anordnung nach Anspruch 1, bei welcher die Filter (2–5) in einer zweidimensionalen Anordnung angeordnet sind, und bei welcher zumindest eine Kante von jedem Filter an den durchlässigen Filterbereich (6, 8) anstößt.
Anordnung nach Anspruch 4, bei welcher der durchlässige Filterbereich (6, 8) eine kreuzförmige Form hat, und bei welcher sich die Filter (2–5) in angrenzenden Armen der Kreuzform befinden und daran anstoßen.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher jeder Filter (2–5; 12–15) eine im wesentlichen quadratische Form hat.
Wellenlängen-Abzweigmultiplexer (WADM), welcher eine Filteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche enthält.
WADM nach Anspruch 7, welcher eine Mehrzahl von Filteranordnungen enthält, welche sequentiell entlang der Ausstrahlungs-Strahlachse angeordnet sind, wodurch eine Auswahl von einer Mehrzahl von Wellenlängen aus dem Ausstrahlungs-Strahl ermöglicht wird.