TW201707405A - 智慧型複合式多波長選取光源產生裝置 - Google Patents
智慧型複合式多波長選取光源產生裝置 Download PDFInfo
- Publication number
- TW201707405A TW201707405A TW104125159A TW104125159A TW201707405A TW 201707405 A TW201707405 A TW 201707405A TW 104125159 A TW104125159 A TW 104125159A TW 104125159 A TW104125159 A TW 104125159A TW 201707405 A TW201707405 A TW 201707405A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- wavelength
- optical
- light source
- laser
- wavelength selective
- Prior art date
Links
Landscapes
- Lasers (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
本發明係一種智慧型複合式多波長選取光源產生裝置，係包括模態平整化之邊射型雷射、光帶通濾波器、光放大器及波長選擇開關器，模態平整化邊射型雷射輸出等間距頻道(channel spacing)的複數個光波長初始光源同時經過光帶通濾波器、光放大器及波長選擇開關器，使得初始光源經過光帶通濾波器選取所需的波長組，再經過光放大器將波長組每道光波之光強度放大後，再由波長選擇開關器從波長組分離出可同時提供符合密式分波多工骨幹光網路所需N道波長光源，以作為外調制信號之輸出光源，換言之，各輸出波長光源間具有精準之多波長超窄間距及所有波長間距恆持穩定之特性。
Description
本發明所提出之一種光源產生裝置，尤指一種提供低價、易量產且波長穩定之密式分波多工(Dense Wavelength Division Multiplexing，簡稱：DWDM)光網路的多波長光源組，以達到降低資本建置費及營運成本之佈建之智慧型複合式多波長選取光源產生裝置。
按，早期的光網路中，其光源每個波長需由獨立一個雷射產生，N個波長則需要N個雷射，以作為100G以上外調制信號之光源。但隨著雲端服務的出現，巨量資料(big data)處理及管理，及消費性電子產品不斷的推陳出新，寬頻應用的需求遽增，使得前述光網路頻寬將不敷使用。
近年來，為改善前述的問題，係在光網路中使用波長分波多工(Wavelength Division Multiplexing，WDM)技術，作為因應頻寬使用率的主要手段。而波長分波多工技術增加頻寬使用率的方式，係將一條光纖由傳遞一個頻道粗波訊號升級成傳遞多個頻道細波訊號，即得以倍數增加光纖的使用效率。
再者，在聯合國的國際電信聯盟(International Telecommunication Union，簡稱：ITU)制定有關波長分波多工技術標準中，其一為ITU-T G694.1，ITU-T G694.1標準係有關於密式分波多工(DWDM)技術，另一為ITU-T G694.2，
ITU-T G694.2標準係有關於粗式分波多工(Coarse Wavelength Division Multiplexer，簡稱：CWDM)。
然而，傳統光網路系統架構，為配合ITU-T規範之密式分波多工光網
路系統所需，而存在一些問題，舉例而言，密式分波多工光網路系統所用之雷射光源，主要為外調式高速雷射(獨立式半導體雷射)，以作為100G以上外調制信號之光源，然而超窄間距之波長組，並不容易取得。再者，為了能夠符合ITU-T規格之光源波長選取要求，每個波長光源又需經過雷射波長選取，高電流電控制及散熱與溫控等處理，同時，欲保持長時間高溫條件下，控制各波長間距長時間穩定，更需付出相對昂貴之控制模組，故密式分波多工光網路系統需具備昂貴組件與高階控制技術，導致其電信佈放成本過高及耗能過大。
本案發明人鑑於上述習用技術所衍生之製作成本，技術門檻及專利等各項限制，乃亟思加以改良創新，並經多年苦心孤詣潛心研究後，打破長久以來密式分波多工波長光源產生模式，終於成功研發完成一種智慧型複合式多波長選取光源產生裝置，以一個低價雷射來製成低成本、低耗能、製作簡便、易量產且波長穩定之密式分波多工多波長光源組。
本發明之一目的，係為同時提供N道符合密式分波多工技術所需波長組，作為外調制信號之光源，具有精準之多波長超窄間距及所有波長間距恆持穩定之特性，解決現有高速光信號光源選取及控制波長穩定之高成本問題，尤其是100G以上之高速骨幹光傳輸所需。
本發明除了可用於高速光通信之光源，及其他在波段範圍同時多波
長輸出應用(如氣體偵測，醫學美容用的飛梭雷射)或特殊波長(如生醫光電)等相關應用，延伸本發明技術精髓，亦可選取其他波長範圍之邊射型雷射，配合可互相搭配之光放大器及波長選擇開關器(Wavelength selective switch，簡稱：WSS)，可取得不同波長之波段範圍，以符合所需之應用擴展。製作低價、低耗能、簡便、易量產且波長穩定之多波長光源組，以達到降低資本建置費及營運成本之佈建，創造低成本高穩定性可自由選取多道光波之複合式選用效能之光源產生裝置，正是此發明之目的。
根據本發明前述的目的，本發明係提出一種智慧型複合式多波長選
取光源產生裝置，主要包括低價模態平整化之邊射型雷射光源、光濾波器、光波放大器及波長選擇開關器。雷射光源將模態平整化之邊射型雷射腔內所有光波模態以光帶通濾波器選出所需波段光波組，光放大器對波段光波組作光波功率放大，再以波長選擇交換器分離導出欲選擇之所有波長，可同時等間距多波長輸出或選擇其中數個波長皆可，製造出可自由選取多道光波之複合式選用效能之光源產生裝置。
1‧‧‧模態平整化之雷射光源(邊射型雷射)
2‧‧‧光濾波器(光帶通濾波器)
3‧‧‧光放大器(摻鉺光纖光放大器)
4‧‧‧波長選擇開關器
圖1係為本發明之智慧型複合式多波長選取光源產生裝置示意圖。
圖2係為本發明之雷射腔縱模示意圖。
圖3係為本發明之1xN波長選擇開關器示意圖。
為利 貴審查員瞭解本發明之發明特徵、內容與優點及其所能達成
之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而於文中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精確的配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀，侷限本發明於實際實施上的專利範圍，且合於先前之敘明。
請參閱圖1所示，本發明係一種智慧型複合式多波長選取光源產生裝置，包括雷射光源、光濾波器及光波放大器及波長選擇開關器，本發明產生多波長選取光源的過程，如下所述：1.以雷射光源產生M個光波模態耦合至光纖，經光濾波器選出所需波段光波組；2.將此波段光波組經由光纖入射至光放大器作光波功率放大；3.將光波功率放大之波段光波組以光纖入射至一對多(1xN)之波長選擇開關器(WSS)，由波長選擇開關器(WSS)同時分離波段光波組為多個(N個)光波模態，並將N個光波模態分別導入波長選擇開關器所設的N個光纖輸出埠，意即，N個光纖輸出埠同時取得等間距的N個波長光輸出。
在本發明中，雷射光源係為模態平整化之邊射型雷射(Edge-emitting laser)，並將邊射型雷射腔(Laser cavity)作兩部分調整：1.雷射磊晶矽晶圓片(Epitaxial Wafer)作增益(Gain)平整化處理，以增加雷射腔內整組模態功率的均勻性；2.雷射腔兩端，一端作反射率高於95%之高反射鍍膜((High-reflector，簡稱，HR)coating)，另一端作低於1%之抗反射增透鍍膜(Anti-Reflection，
簡稱：AR)coating)，使雷射腔模態(Laser cavity modes)強度可以均勻的分佈在雷射腔內，以作為多道光波模態能同時選取之來源，這些雷射腔模態，稱為雷射腔的縱模(longitudinal mode)，即在光譜分析儀中所見之光波模態，雷射腔的每個縱模皆可作為光源輸出之一道光波，每個縱模間的間距，則與雷射腔的長度(L)有關，其關係請參閱圖二(a)所示：圖二(a)係為邊射型雷射腔縱模組示意圖。
在本發明中，光濾波器係可為光帶通濾波器(Optical Band Pass
Filter，簡稱：OBPF)，主要作為選取使用波長組之波段範圍，由於一個雷射腔所存在之縱模數量極多，為使波段波長組每個縱模經過光放大器能夠獲得最佳增益(Gain)之放大效果，故於多波長組之光波模態的反射率鍍膜之邊射型雷射經光帶通濾波器後，僅留下欲選取之波段波長組雷射腔縱模，請參閱圖二(b)所示：經過光帶通濾波器之雷射腔縱模組示意圖。
在本發明中，光放大器係可為摻鉺光纖光放大器(Erbium-doped Fiber
Amplifier，簡稱：EDFA)，主要將經過光帶通濾波器波段範圍之波段波長組每道光波之光強度放大，同時因進入摻鉺光纖光放大器(EDFA)之光波光強度小者，可獲得較大之增益，故摻鉺光纖光波放大器(EDFA)除了放大光波之光強度外，亦可使光波組的每道光波強度達到“均勻化”，使入射至波長選擇交換器(WSS)之光波組規格更好。摻鉺光纖光放大器主要工作於1550nm波長範圍，已經廣泛應用於光纖通信領域。
在本發明中，波長選擇開關器(WSS)主要作為分離雷射腔縱模(光波
模態)經過光帶通濾波器波段範圍之波段波長組的每道光波，波長選擇開關器(WSS)具有光柵及光映射組件(Grating & Imaging optics)及空間相位調製器
(spatial light modulator，簡稱：SLM)，光柵及光映射組件主要將入射光波組分離，映射至空間相位調製器，同時將經過空間相位調製器轉向之光波，導入欲輸出之光纖埠，空間相位調製器接受波長選擇開關器的智慧型光交換緩衝控制裝置的控制介面而進行光波切換任務，並智慧型光交換緩衝控制裝置具備可程式控制，將多道自輸入(Input)之光纖埠組入射光波，切換至輸出(Output)光纖埠組對應之輸出光纖，反之亦然。故波長選擇開關器(WSS)可作為分離一個雷射腔縱模(光波模態)，使一個雷射腔的多道光波模態，得以同時完全獨立分離取出，請參閱圖3，圖3係為1對多(1xN)波長選擇開關器的示意圖。
上述內容主要目的在於有效簡化多波長光源的產生，並有效降低成
本，打破傳統密式分波多工(DWDM)光源產生模式，同時可將此技術延伸，以製作更多不同領域之應用，使多波長光源的產生變得方便使用。
為對本發明能有更進一步的瞭解，以下提出一實施例以茲說明，請
參閱圖1所示，本實施例包括1550nm波長系列低價模態平整化之邊射型雷射1，光帶通濾波器(OBPF)2，摻鉺光纖光放大器(EDFA)3，波長選擇開關器(WSS)4；以下將對整個進行程序作進一步說明。
在本實施例中，模態平整化之邊射型雷射1，以直流電源(DC_Bias)
注入雷射光源，將輸出光以光纖先導出，在光頻譜分析儀(Optical Spectrum Analyzer，簡稱：OSA)上確認每個光波模態穩定存在後，再經由光纖導入光帶通濾波器(OBPF)2。
在本實施例中，光帶通濾波器(OBPF)2將雷射光源1輸出光以光纖導
入光帶通濾波器(OBPF)2，並於光頻譜分析儀(OSA)上確認所選取之波段範圍為
正確，再將選出N道光波模態之波段光波組經由光纖入射至摻鉺光纖光放大器(EDFA)3；在本實施例中，摻鉺光纖光放大器(EDFA)3將光帶通濾波器(OBPF)2選出N道光波模態之波段光波組作功率放大，調整放大增益，並於光頻譜分析儀(OSA)上確認光波組每個光波模態功率為符合需求；在本實施例中，摻鉺光纖光放大器(EDFA)3將選出之N道光波模態之波段光波組作功率放大後，入射至1對多(1xN)波長選擇交換器(WSS)4，由波長選擇開關器(WSS)4內建之光柵及光映射組件將N道光波模態分離，再以波長選擇開關器(WSS)4的智慧型光交換緩衝控制裝置的控制介面下傳指令給其空間相位調製器(SLM)，進行N道光波模態作偏轉角度的動作，使其轉角度之N道光波模態能在一個時間內，同時導入程式控制的N道輸出光纖埠；使每個光纖埠有一個光波模態之光源輸出。
綜上所述，將上述4個組件結合成一個智慧型複合式多波長選取光
源產生裝置，以一個低價穩定雷射，製作出可同時自由選取多道光波模態，並各自獨立從不同光纖輸出之穩定光源，實為一顛覆傳統思維之創新架構裝置設計。
本發明所提智慧型複合式多波長選取光源產生裝置，與傳統多波長光源相互比較時，更具備下列優點：
1.將邊射型雷射腔(Laser cavity)作兩部分調整：i.雷射磊晶片(Epitaxial Wafer)作增益(Gain)平整化處理，以增加雷射腔內整組模態功率的均勻性；ii.雷射腔兩端，一端作反射率高於95%之高反射鍍膜HR
(High-reflector)coating，另一端則作低於1%之抗反射增透鍍膜AR(Anti-Reflection)coating，使雷射腔模態(Laser cavity modes)強度可以均勻的分佈在雷射腔內，以作為多道光波模態能同時選取之來源。
2.使用與波長無關之低價低反射率鍍膜之邊射型雷射為主，製造出可自由選取多道光波之複合式選用效能之光源產生裝置。
3.在同一個時間內，可同時自由選取多道光波模態並各自獨立從不同光纖輸出之穩定光源，不會有波長衝突(Contention)產生。
4.可同時提供N道符合密式分波多工(DWDM)技術所需波長組，作為外調制信號之光源，具有精準之多波長超窄間距及所有波長間距恆持穩定之特性，解決現有高速光信號光源選取及控制波長穩定之高成本問題。
5.本發明除了可用於高速光通信之光源，及其他在波段範圍同時多波長輸出應用(如氣體偵測，醫學美容用的飛梭雷射)或特殊波長(如生醫光電)等相關應用。
6.延伸本發明技術精髓，亦可選取其他波長範圍之邊射型雷射，配合可互相搭配之光放大器及波長選擇開關器(WSS)，可取得不同波長之波段範圍，以符合所需之應用擴展。
7.製作低價、低耗能、簡便、易量產且波長穩定之多波長光源組，以達到降低資本建置費及營運成本之佈建，創造低成本高穩定性可自由選取多道光波之複合式選用效能之光源產生裝置。
上列詳細說明乃針對本發明之一可行實施例進行具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。
綜上所述，本案不僅於技術思想上確屬創新，並具備習用之傳統方法所不及之上述多項功效，已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。
1‧‧‧模態平整化之雷射光源(邊射型雷射)
2‧‧‧光濾波器(光帶通濾波器)
3‧‧‧光放大器(摻鉺光纖光放大器)
4‧‧‧波長選擇開關器
Claims (5)
- 一種智慧型複合式多波長選取光源產生裝置，包括：模態平整化之一雷射光源；一光濾波器，係連接該雷射光源，並選取使用輸出光源中所需的波段範圍的波段波長組；一光波放大器，連接該光濾波器，係將經過該光濾波器選取的波段波長組的每道光波之光強度放大；以及一波長選擇開關器，連接該光放大器，由該波長選擇開關器內建之光柵及光映射組件將波段波長組的各道光波模態分離，再以波長選擇開關器的控制介面下傳指令給該波長選擇開關器內建之一空間相位調製器，進行各道光波模態作偏轉角度的動作，使其轉角度之各道光波模態能在一個時間內，同時導入程式控制的該波長選擇開關器的各道輸出光纖埠，使每個輸出光纖埠有一個光波模態之光源輸出。
- 如申請專利範圍第1項所述之智慧型複合式多波長選取光源產生裝置，其中該雷射光源係為一邊射型雷射，該邊射型雷射的雷射腔係包括：一雷射磊晶矽晶圓片，係作增益平整化處理，以增加雷射腔內整組模態功率的均勻性；一高反射鍍膜，係設在該雷射腔一端，該高反射鍍膜之反射率高於95%；以及一抗反射增透鍍膜，係設在該雷射腔另一端，該抗反射增透鍍膜的反射率低於1%；其中該高反射鍍膜及該抗反射增透鍍膜使得雷射腔模態強度可以均勻的分佈在該雷射腔內，以作為多道光波模態能同時選取之輸出光源，又雷射腔模 態，稱為雷射腔的縱模，即在光譜分析儀中所見之光波模態，雷射腔的每個縱模皆可作為光源輸出之一道光波。
- 如申請專利範圍第2項所述之智慧型複合式多波長選取光源產生裝置，其中該光濾波器係為光帶通濾波器，該光帶通濾波器選取所需之波段波長組的雷射腔縱模。
- 如申請專利範圍第3項所述之智慧型複合式多波長選取光源產生裝置，其中該光波放大器係可為摻鉺光纖光放大器，將經過該光帶通濾波器波段範圍之波段波長組每道光波之光強度放大。
- 如申請專利範圍第4項所述之智慧型複合式多波長選取光源產生裝置，其中該模態平整化之邊射型雷射的輸出光源的波長為1550nm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW104125159A TW201707405A (zh) | 2015-08-04 | 2015-08-04 | 智慧型複合式多波長選取光源產生裝置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW104125159A TW201707405A (zh) | 2015-08-04 | 2015-08-04 | 智慧型複合式多波長選取光源產生裝置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWI562559B TWI562559B (zh) | 2016-12-11 |
| TW201707405A true TW201707405A (zh) | 2017-02-16 |
Family
ID=58227365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW104125159A TW201707405A (zh) | 2015-08-04 | 2015-08-04 | 智慧型複合式多波長選取光源產生裝置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TW201707405A (zh) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE522586C2 (sv) * | 1998-04-01 | 2004-02-24 | Ericsson Telefon Ab L M | Optisk fiberförstärkare med förstärkningsutjämnande filter |
| JP6019466B2 (ja) * | 2012-07-17 | 2016-11-02 | サンテック株式会社 | 波長選択光スイッチ装置 |
| US8977079B2 (en) * | 2012-07-18 | 2015-03-10 | Jds Uniphase Corporation | WSS with high port isolation and close spaced ports |
| US20140313469A1 (en) * | 2013-04-22 | 2014-10-23 | Nec Laboratories America, Inc. | RECONFIGURABLE 1xN FEW-MODE FIBER OPTICAL SWITCH BASED ON A SPATIAL LIGHT MODULATOR |
-
2015
- 2015-08-04 TW TW104125159A patent/TW201707405A/zh not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TWI562559B (zh) | 2016-12-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI496425B (zh) | 光發射機 | |
| US20120213519A1 (en) | Transmission device of a low-noise optical signal having a low-noise multi-wavelength light source, a transmission device of broadcast signals using a low-noise multi-wavelength light source, and an optical access network having the same | |
| JP5479447B2 (ja) | 複数の波長分割多重型受動光ネットワーク（ｗｄｍ−ｐｏｎｓ）のための保護された光源 | |
| US20230300501A1 (en) | Optical Distribution Network, Optical Network System, Splitter, and Method for Identifying Port of Splitter | |
| CN102047588A (zh) | 用于波分多路复用无源光网络的远程节点 | |
| WO2017193601A1 (zh) | 一种用于wdm-pon中的基于ffp滤波器和ffp-soa的超窄带谱切分非相干光源的传输装置 | |
| Lazaro et al. | Remotely amplified combined ring-tree dense access network architecture using reflective RSOA-based ONU | |
| JP2002296629A (ja) | ４光波混合を用い雑音を考慮した波長変換方法と波長変換器および光源 | |
| US6788716B2 (en) | Multi-wavelength lasers | |
| US20160036548A1 (en) | Multicarrier-based optical transmit subsystem and method for generating optical signal | |
| Cheng et al. | 20Gb/s hybrid TDM/WDM PONs with 512-split using self-seeded reflective semiconductor optical amplifiers | |
| CN205754341U (zh) | 一种用于wdm-pon下行通信系统中基于ffp滤波器和ffp-soa的超窄带谱切分非相干光源的传输装置 | |
| TW201707405A (zh) | 智慧型複合式多波長選取光源產生裝置 | |
| KR101453948B1 (ko) | 간섭형 잡음억제장치를 포함하는 파장무관 광송신기 | |
| CN104767585A (zh) | 一种用于twdm-pon系统的光网络单元的收发机 | |
| JP4234065B2 (ja) | 多チャンネル光送信装置 | |
| JP4025761B2 (ja) | 多波長レージング光源及び反射型光増幅手段を用いた波長分割多重方式受動型光加入者網 | |
| CN101895795A (zh) | 无源光网络中互激励多波长动态调度的光网络单元装置 | |
| US20060140628A1 (en) | High-speed wavelength selectable optical source and method thereof | |
| KR100533658B1 (ko) | 수동형 광 가입자 망을 위한 다파장 광원 | |
| JP5026366B2 (ja) | 波長多重光送信器 | |
| KR100282656B1 (ko) | 광섬유 브래그 격자 필터를 이용한 다파장 출력광 생성장치 | |
| JPH10200510A (ja) | Ｗｄｍ光通信用送光システム | |
| JP2009071425A (ja) | 光通信システムおよび光通信装置 | |
| CA2348346C (en) | Multi-wavelength lasers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |