TWI713997B - 分波多工雙向傳輸接取系統 - Google Patents
分波多工雙向傳輸接取系統 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI713997B TWI713997B TW108105822A TW108105822A TWI713997B TW I713997 B TWI713997 B TW I713997B TW 108105822 A TW108105822 A TW 108105822A TW 108105822 A TW108105822 A TW 108105822A TW I713997 B TWI713997 B TW I713997B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- access system
- optical
- wavelength separation
- grating
- separation element
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
一種分波多工雙向傳輸接取系統，係至少包含有兩個以上的光終端機及至少一無線光通訊節點端，其中該無線光通訊節點端係至少具有兩個以上的光發射模組、一波長分離元件及一空間光調變器，該空間光調變器係為可程式化繞射元件，並透過該空間光調變器做為動態繞射元件，以針對由該光終端機或是該無線光通訊節點端發出之入射光束進行重新配置輸出波束寬度及位置，以達到雙向無線光通訊系統節點之目的。
Description
本發明是有關一種分波多工雙向傳輸接取系統，特別是一種能夠透過空間光調變器作為可程式化繞射元件，來達到無線光通訊雙向傳輸接取目的之系統。
無線光通訊技術發展之起源是為了支援部分對於安裝光纖、享受光纖寬頻網路有困難之地區所提出之技術與構想，即無需經由如光纖、電纜等有線介質來作為通訊之媒介，故又稱為自由空間光通訊系統(Free Space Optical Communication,FSOC)。
而不同波段之光源在傳輸通道中傳送時之傳播特性也不盡相同，故需基於不同應用及場合選用合適之光源，藉由所選用光源本身之波長特性，簡單分為可見無線光通訊系統、不可見無線光通訊系統兩大類；而無線光通訊技術主要為光訊號透過光被動網路(Passive Optical Network,PON)進行傳輸後，在用戶接收端用來克服光纖鋪設不易之問題，但有鑑於目前所提出之各種無線光通訊系統架構皆為點對點(Point to Point,P2P)通訊，並且在接收端只能固定服務一個輸出埠，因此系統彈性並不高。
因此，為了改善傳統之無線光通訊系統架構只能進行點對點(P2P)通訊之缺點，若能夠使用可程式化繞射元件之空間光調製器(Spatial Light Modulator,SLM)作為動態繞射元件，並透過可程式化繞射元件之空間光調製器之控制針對入射光束進行重新配置輸出波束寬度及位置，如此將能夠達到雙向無線光通訊系統接取之目的，並透過上述系統來改善傳統之系統架構彈性不足之缺點，因此本發明應為一最佳解決方案。
本發明分波多工雙向傳輸接取系統，係包含：兩個以上的光終端機，其中每一個光終端機係至少包含一光偵測接收器；至少一無線光通訊節點端，係至少包含兩個以上的光發射模組，係能夠分別發射兩個以上的具有不同波長之波束；一波長分離元件，該波長分離元件係能夠將不同波長之波束分離朝向不同方向的光終端機進行傳輸；以及一空間光調變器，係設置於該無線光通訊節點端之光發射模組所發射具有不同波長之波束的行進路徑上，該空間光調變器元件用以透過相位調變控制不同波長之波束位移後以不同角度入射至該波長分離元件，由於不同波長之波束入射至波長分離元件之入射角不同，故經由該波長分離元件出射至該光終端機後的角度能夠改變以朝向不同方向的光終端機。
更具體的說，所述光終端機更包含有一波束聚焦器，以使波長分離元件出射之波束能夠先通過該波束聚焦器再接觸到該光偵測接收器。
更具體的說，所述光發射模組係為一漸變折射率透鏡光纖。
更具體的說，所述光發射模組與該空間光調變器之間設置有一波束擴展器，係用以將該光發射模組所發射之波束進行擴大調整。
更具體的說，所述光發射模組與該空間光調變器之間設置有一波束準直器，係用以將該光發射模組所發射之波束進行準直調整。
更具體的說，所述空間光調變器係為一可程式化繞射元件，而該可程式化繞射元件係能夠為矽基液晶元件、液晶元件或是微機電系統。
更具體的說，所述波長分離元件係為一反射式閃耀光柵或是一反射式全像光柵。
更具體的說，所述波長分離元件係為反射式全像光柵，該空間光調變器與該波長分離元件之間更能夠設置一半波片(Half-wave plate)，其中該半波片用以控制波束從該空間光調變器出射後再入射至波長分離元件之極化方向。
一種分波多工雙向傳輸接取系統，係包含：兩個以上的光終端機，其中每一個光終端機係至少包含一光發射模組，該光發射模組係能夠發射一具有不同波長之波束；至少一無線光通訊節點端，係至少包含兩個以上的光接收模組，係用以接收兩個以上的具有不同波長之波束；一空間光調變器，係能夠模擬出多階相位調變之閃耀光柵，而使入射至該空間光調變器的波束能夠以不同角度分離朝向不同方向的光接收模組進行傳輸；以及一波長分離元件，該設置於該光終端機之光發射模組所發射具有不同波長之波束的行進路徑上，而該波長分離元件係能夠將不同波長之波束分離並朝向該空間光調變器進行傳輸。
更具體的說，所述光終端機之光發射模組內更包含有一漸變折射率透鏡光纖。
更具體的說，所述光終端機更具有一波束擴展器，係用以將該光終端機之光發射模組所發射之波束進行擴大調整。
更具體的說，所述光終端機更具有一波束準直器，係用以將該光終端機之光發射模組所發射之波束進行準直調整。
更具體的說，所述空間光調變器係為一可程式化繞射元件，而該可程式化繞射元件係能夠為矽基液晶元件、液晶元件或是微機電系統。
更具體的說，所述波長分離元件係為一反射式閃耀光柵或是一反射式全像光柵。
更具體的說，所述波長分離元件係為反射式全像光柵，該空間光調變器與該波長分離元件之間更能夠設置一半波片(Half-wave plate)，其中該半波片用以控制波束從該空間光調變器出射後再入射至波長分離元件之極化方向。
更具體的說，所述無線光通訊節點端之光接收模組更包含有一漸變折射率透鏡光纖。
更具體的說，所述無線光通訊節點端之光接收模組係為一多模光纖陣列。
更具體的說，所述無線光通訊節點端之光接收模組與該空間光調變器之間更包含有一波束聚焦器，以使由該空間光調變器出射之波束能夠先通過該波束聚焦器再接觸到該光發射模組。
更具體的說，所述單一個無線光通訊節點端之光接收模組係能夠接收一個、兩個或是兩個以上的波長。
1:無線光通訊節點端
11:光發射模組
12:波束擴展器
13:波束準直器
14:空間光調變器
15:波長分離元件
16:半波片
17:光接收模組
18:波束聚焦器
2:光終端機
21:光偵測接收器
22:波束聚焦器
23:光發射模組
24:波束擴展器
25:波束準直器
[第1A圖]係本發明分波多工雙向傳輸接取系統之下載鏈路之第一實施之整體架構示意圖。
[第1B圖]係本發明分波多工雙向傳輸接取系統之下載鏈路之第一實施之無線光通訊節點端之架構示意圖。
[第1C圖]係本發明分波多工雙向傳輸接取系統之下載鏈路之第一實施之光終端機之架構示意圖。
[第2A圖]係本發明分波多工雙向傳輸接取系統之下載鏈路之第一實施之實際運作架構示意圖。
[第2B圖]係本發明分波多工雙向傳輸接取系統之下載鏈路之第一實施之下載鏈路架構示意圖。
[第3圖]係本發明分波多工雙向傳輸接取系統之下載鏈路之第二實施之無線光通訊節點端之架構示意圖。
[第4A圖]係本發明分波多工雙向傳輸接取系統之下載鏈路之第二實施之實際運作架構示意圖。
[第4B圖]係本發明分波多工雙向傳輸接取系統之下載鏈路之第二實施之下載鏈路架構示意圖。
[第5A圖]係本發明分波多工雙向傳輸接取系統之上載鏈路之第一實施之整體架構示意圖。
[第5B圖]係本發明分波多工雙向傳輸接取系統之上載鏈路之第一實施之無線光通訊節點端之架構示意圖。
[第5C圖]係本發明分波多工雙向傳輸接取系統之上載鏈路之第一實施之光終端機之架構示意圖。
[第6A圖]係本發明分波多工雙向傳輸接取系統之上載鏈路之第一實施之實際運作架構示意圖。
[第6B圖]係本發明分波多工雙向傳輸接取系統之上載鏈路之第一實施之另一實際運作架構示意圖。
[第6C圖]係本發明分波多工雙向傳輸接取系統之上載鏈路之第一實施之上載鏈路架構示意圖。
[第7圖]係本發明分波多工雙向傳輸接取系統之上載鏈路之第二實施之無線光通訊節點端之架構示意圖。
[第8A圖]係本發明分波多工雙向傳輸接取系統之上載鏈路之第二實施之實際運作架構示意圖。
[第8B圖]係本發明分波多工雙向傳輸接取系統之上載鏈路之第二實施之另一實際運作架構示意圖。
[第8C圖]係本發明分波多工雙向傳輸接取系統之上載鏈路之第二實施之上載鏈路架構示意圖。
有關於本發明其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。
本發明之下載鏈路方向之實施說明如下：請參閱第1A~1C圖，為本發明分波多工雙向傳輸接取系統之下載鏈路之第一實施之整體架構示意圖、第一實施之無線光通訊節點端之架構示意圖及第一實施之光終端機之架構示意圖，由圖中可知，該分波多工雙向傳輸接取系統係包含兩
個以上的光終端機2及至少一無線光通訊節點端1，其中每一個光終端機2係包含一光偵測接收器21及一波束聚焦器22，其中該波束聚焦器22用以使該波長分離元件15出射之波束能夠先通過該波束聚焦器22再接觸到該光偵測接收器21。
其中該無線光通訊節點端1係包含兩個以上的光發射模組11、一波束擴展器12(Beam Expander)、一波束準直器13(Collimated Lens Set)、一空間光調變器14(SLM)及一波長分離元件15，其中該光發射模組11內更包含有一漸變折射率透鏡光纖(GRIN Lens Fiber)，因此當該光發射模組11內所發射的雷射光功率耦合至該漸變折射率透鏡光纖後，能夠通過該漸變折射率透鏡光纖來作為雷射光訊號之發射；
而該波束擴展器12及該波束準直器13能夠將該光發射模組11所發射不同波長之波束進行控制波束之大小及平行之程度，之後，當波束入射到該空間光調變器元件14後，其中該空間光調變器係為一可程式化繞射元件(SLM)，由於可程式化繞射元件為多像素組成之週期性結構，所以在利用可程式化繞射元件做為繞射元件時，各波長繞射光之繞射角度會受到可程式化繞射元件之基本週期結構所限制，故每個波長之於可程式化繞射元件皆會有獨立之最大繞射角度，但為確保每個波長可以切換到相同之輸出位置，故必須使用最小偏轉角度作為每個波長所能使用之最大偏轉角度限制；
而該可程式化繞射元件係能夠為矽基液晶元件(Liquid Crystal on Silicon,LCoS)、液晶元件(Liquid Crystal,LC)或是微機電系統(Microelectromechanical Systems,MEMS)。
因此該空間光調變器元件14能夠透過相位調變控制不同波長之波束位移後以不同角度入射至該波長分離元件15，由於不同波長之波束入射至波
長分離元件之入射角不同，故經由該波長分離元件15出射至該光終端機2後的角度能夠改變，以使不同波長之波束能夠分別朝向不同方向的光終端機傳輸。
另外該波長分離元件15係為一反射式閃耀光柵(Phase Only Reflective Blazed Grating)或是一反射式全像光柵(Reflective Holographic Grating)，如第2A圖所示，該波長分離元件15就是一反射式閃耀光柵，因此波束先經過該空間光調變器14並藉由其相位調變之特性，能夠將波束位移後以各種不同角度入射至該反射式閃耀光柵，由於波束入射至反射型閃耀光柵之入射角不同，故經由反射型閃耀光柵出射後角度也會隨之改變而達到波束位移(Beam Steering)之效；
其中下載鏈路之第一實施說明如下：
主要由兩個繞射元件所構成，故繞射元件之參數將會限制住本實施例所可使用之波長範圍，其架構所使用之波長以及其波束可位移之角度計算如下所示(反射型光柵方程式)：D(sinθ i +sinθ m )=mλ (公式1)其中，D為光柵週期、θ i 為光束入射角、θ m 為m階繞射光與光柵法線夾角、m為繞射階數、λ為波長；而基於反射型光柵方程式與可程式化繞射元件和Grating之幾何關係圖如第2B圖所示，並討論其一階繞射光，可以得出波束出射後與可程式化繞射元件之法線夾角為：θ mL =sin-1(λ/D L -sin(x)) (公式2)其中，D L 為可程式化繞射元件上光柵圖型之週期、x為波束入射可程式化繞射元件時之入射角(在此亦為可程式化繞射元件擺放與垂直面之夾角)、λ為波長；
再由第2B圖可知，Grating之入射角為：θ iG =x+y-sin-1(λ/D L -sin(x2)) (公式3)其中，θ iG 為波束入射光柵後與光柵法線之夾角、x為可程式化繞射元件擺放與垂直面之夾角、y為光柵擺放與垂直面之夾角、D L 為可程式化繞射元件上光柵圖型之週期、λ為波長。而由於此θ mL 與波束入射可程式化繞射元件之入射角分別位於可程式化繞射元件之法線兩側，故藉由觀察第2B圖求光柵之入射角時，θ mL 前必須加一負號。
而波束由光柵出射後與光柵法線之夾角為：θ mG =sin-1(λ/D G -sin(x+y-sin-1(λ/D L -sin(x)))) (公式4)其中，θ mG 為波束由光柵出射後與光柵法線之夾角、D G 為光柵週期、x為可程式化繞射元件擺放與垂直面之夾角、y為Grating元件擺放與垂直面之夾角、D L 為可程式化繞射元件上光柵圖型之週期、λ為波長。
而不同波長之波束在下載鏈路方向可位移之角度範圍受可程式化繞射元件之解析度所限制，即D L 有最小2×6.4(μm)以及最大1920×6.4(μm)之限制，將此兩限制代入公式4中，可得此架構各波長之波束可位移之角度為出射波束與光柵法線(10deg.)之夾角其限制如下：
(1)1530nm→θ mG =8.94°~13.98°→位移角度△θ mG =5.04°
(2)1550nm→θ mG =9.63°~14.76°→位移角度△θ mG =5.13°
(3)1570nm→θ mG =10.33°~15.54°→位移角度△θ mG =5.21°
(4)1590nm→θ mG =11.03°~16.33°→位移角度△θ mG =5.3°
由於該波長分離元件15亦能夠為一反射式全像光柵(Reflective Holographic Grating)，由於反射式全像光柵與可程式化繞射元件之空間光調變
器對於輸入光波極化方向之要求前者為水平線極化後者為45度線極化，如第3及4A圖所示，必須在此兩個繞射元件中加入一半波片16以控制波束從第一個繞射元件出射後再入射至第二個繞射元件時之極化方向，並且經由將輸入光之極化方向和經過半波片之後欲輸出之光之極化方向代入瓊斯矩陣(Jones Matrix)運算後可得知欲使輸入半波片與從半波片輸出之光極化方向可偏轉45度，則半波片必須設置為與水平軸夾角22.5度。
其中下載鏈路之第二實施說明如下：
因下載鏈路之第二實施主要由兩個繞射元件所構成，故繞射元件之參數將會限制住本實施例所可使用之波長範圍，其架構所使用之波長以及其波束可位移之角度計算如下所示(反射型光柵方程式)：D(sinθ i +sinθ m )=mλ (公式5)其中，D為光柵週期、θ i 為光束入射角、θ m 為m階繞射光與光柵法線夾角、m為繞射階數、λ為波長；而基於反射型光柵方程式與可程式化繞射元件和Grating之幾何關係圖如第4B圖所示，並討論其一階繞射光，可以得出波束經由可程式化繞射元件出射後與LCoS之法線夾角為：θ mL =sin-1(λ/D L -sin(x2)) (公式6)其中，D L 為可程式化繞射元件上光柵圖型之週期、x2為波束入射可程式化繞射元件時之入射角(在此亦為可程式化繞射元件擺放與垂直面之夾角)、λ為波長；再由第4B圖可知，Grating之入射角為：θ iG =x2+y2-sin-1(λ/D L -sin(x2)) (公式7)其中，θ iG 為波束入射光柵後與光柵法線之夾角、x2為可程式化繞射元件擺放與
垂直面之夾角、y2為光柵擺放與垂直面之夾角、D L 為可程式化繞射元件上光柵圖型之週期、λ為波長。而由於此θ mL 與波束入射可程式化繞射元件之入射角分別位於可程式化繞射元件之法線兩側，故藉由觀察第4B圖求光柵之入射角時，θ mL 前必須加一負號。
而波束由光柵出射後與光柵法線之夾角為：θ mG =sin-1(λ/D G -sin(x2+y2-sin-1(λ/D L -sin(x2)))) (公式8)其中，θ mG 為波束由光柵出射後與光柵法線之夾角、D G 為光柵週期、x2為可程式化繞射元件擺放與垂直面之夾角、y2為Grating元件擺放與垂直面之夾角、D L 為可程式化繞射元件上光柵圖型之週期、λ為波長。
而不同波長之波束在下載鏈路方向可位移之角度範圍受可程式化繞射元件之解析度所限制，即D L 有最小2×6.4(μm)以及最大1920×6.4(μm)之限制，將此兩限制代入公式8中，可得此架構各波長之波束可位移之角度為出射波束與光柵法線(52deg.)之夾角其限制如下：
(1)1530nm→θ mG =51.66°~56.98°→位移角度△θ mG =5.32°
(2)1550nm→θ mG =51.74°~57.07°→位移角度△θ mG =5.33°
(3)1570nm→θ mG =51.82°~57.17°→位移角度△θ mG =5.35°
(4)1590nm→θ mG =51.91°~57.27°→位移角度△θ mG =5.36°
本發明之上載鏈路方向之實施說明如下：
如第5A~5C圖所示，該分波多工雙向傳輸接取系統係包含兩個以上的光終端機2及至少一無線光通訊節點端1，其中每一個光終端機2係包含一光發射模組23(光發射模組23內更包含有一漸變折射率透鏡光纖)、一波束擴展器24及一波束準直器25，而該光發射模組23係能夠發射一具有不同波長之波束，且該波束擴展器24
及該波束準直器25能夠將該光發射模組23所發射不同波長之波束進行控制波束之大小及平行之程度；而該無線光通訊節點端1係包含兩個以上的光接收模組17、一空間光調變器14、一波長分離元件15及一波束聚焦器18，其中該波長分離元件15係能夠將光發射模組23所出射不同波長之波束分離並朝向該空間光調變器14進行傳輸；而該空間光調變器14係能夠進一步模擬出多階相位調變之閃耀光柵，以使入射至該空間光調變器的波束能夠以不同角度分離朝向不同方向的光接收模組17進行傳輸，由於該空間光調變器係為一可程式化繞射元件，而該可程式化繞射元件為一矩陣型像素所組成之元件，其模擬出相位型閃耀光柵使用為習用技術，相關領域之技術人員必然知曉如何模擬，故於此不額外說明。
另外該波長分離元件15係為一反射式閃耀光柵(Phase Only Reflective Blazed Grating)或是一反射式全像光柵(Reflective Holographic Grating)，如第6A及6B圖所示，該波長分離元件15就是一反射式閃耀光柵，而對應之光接收模組17內則具有漸變折射率透鏡光纖，另外第6A圖及第6B圖差異為是在接收端採取一維接收架構或是二維接收架構，其中第6A圖則是使用一維接收架構(單一個光接收模組17係能夠接收一個波束)，而第6B圖則是使用二維接收架構(單一個光接收模組17係能夠接收一個以上的波束)；
因此，該上載鏈路之第一實施在波束上行傳輸時，先經由反射式相位型閃耀光柵分波後，再分別入射至可程式化繞射元件之空間光調變器(空間光調變器14)上，並且藉由控制可程式化繞射元件之空間光調變器以模擬出多階相位調變之閃耀光柵，藉此閃耀光柵圖形之設計及計算使得不同波長之波束在
經過此節點後可以在接收端達到波長選擇及交換之效。
其中上載鏈路之第一實施說明如下：
在系統上載鏈路之第一實施，由於光柵之週期以及可程式化繞射元件之尺寸會限制了系統所使用之光源波長與波長間之波道間距(Channel Spacing)，故以下則針對在不改變架構之情形下，計算其使用不同週期之光柵與波道間距之關係，而第一實施之上載鏈路架構示意圖如第6C圖所示，其中，y1為可程式化繞射元件(本實施例為LCoS)擺放與垂直面之夾角、x1為Grating元件(光柵)擺放與垂直面之夾角、θ mG 為波束由光柵出射後與光柵法線之夾角、θ mL 為波束與可程式化繞射元件之法線夾角；由於此架構與前述相同，故省略其他部份，本實施例則直接計算使用不同週期之光柵與波道間距之關係，而根據反射型光柵方程式(公式5)之使用可得以下公式：D G (sinθ i +sinθ1)=λ1 (公式9)
D G (sinθ i +sinθ2)=λ1+△λ (公式10)其中，D G 為光柵週期、θ i 光柵之入射角、θ1與θ2分別為λ1與λ1+△λ之一階繞射角、λ1為波長、△λ為波道間距，之後再將公式10減去公式9可得以下公式：D G (sinθ2-sinθ1)=△λ (公式11)而在此架構中假設分布在可程式化繞射元件上最大之光斑(RMS Spot Radius)為371.648μm，(λ1+△λ=1530nm)故在計算光柵週期與波道間距時，必須考慮在△λ之波道間距與D G 之光柵週期條件下，波道間距相鄰之兩波長必須在可程式化繞射元件上至少能分離一個光斑之間距，故θ2-θ1必須滿足「θ2-θ1 
0.45°」的條件。
故以可程式化繞射元件上光斑最大之波長(λ1+△λ=1530nm)做為
限制，當λ1+△λ=1530nm時，θ2=48.1035°、θ1=47.6533°，而光柵週期與波道間距之關係如以下公式：D G (sin48.1035°-sin47.6533°)=△λ (公式12)
而上載鏈路之第一實施所使用之光柵週期密度為600/mm，即換算得之光柵週期(D G )為1.67μm，並將光柵週期(D G )代入公式12中可以得出波道間距(Channel Spacing)△λ為8.801nm，而若欲將此架構可支援之波道間距縮小至DWDM波道間距規範之0.8nm，則必須更換光柵週期(D G )為0.1518μm之光柵，換算回光柵週期密度則為6587.615/mm，且由上述結果可以得知使用週期越小的光柵於此架構則可使此架構可使用之波道間距越小。
另外該波長分離元件15亦能夠為一反射式全像光柵(Reflective Holographic Grating)，而對應於該光接收模組17係為一多模光纖陣列(Fiber Ribbon)，如第7、8A及8B圖所示，必須在此兩個繞射元件中加入一半波片16以控制波束從第一個繞射元件出射後再入射至第二個繞射元件時之極化方向，因此波束經由上載鏈路傳輸回無線光通訊節點系統時，先經過固定周期之反射型全像式光柵將不同載波波長分離入射至可程式化繞射元件，並藉由控制可程式化繞射元件之空間光調製器執行相位型閃耀光柵之功能以控制各波長之波束產生不同繞射角出射，藉此使得各波長能在無線光通訊節點系統處達到波長選擇及交換之效。無線光通訊節點端之光接收模組係為一多模光纖陣列。
其中上載鏈路之第二實施說明如下：
在系統上載鏈路之第二實施，由於光柵之週期以及可程式化繞射元件之尺寸會限制了系統所使用之光源波長與波長間之波道間距(Channel Spacing)，故以下則針對在不改變架構之情形下，計算其使用不同週期之光柵與波道間距之關係，而
第二實施之上載鏈路架構示意圖如第8C圖所示，其中，y3為可程式化繞射元件(本實施例為LCoS)擺放與垂直面之夾角、x3為Grating元件(光柵)擺放與垂直面之夾角、θ mG 為波束由光柵出射後與光柵法線之夾角、θ mL 為波束與可程式化繞射元件之法線夾角；由於此架構與前述相同，故省略其他部份，本實施例則直接計算使用不同週期之光柵與波道間距之關係，而根據反射型光柵方程式(公式5)之使用可得公式9及公式10，之後再將公式10減去公式9可得以下公式11；而在此架構中假設分布在可程式化繞射元件上最大之光斑(RMS Spot Radius)為458.019μm，(λ1+△λ=1550nm)故在計算光柵週期與波道間距時，必須考慮在△λ之波道間距與D G 之光柵週期條件下，波道間距相鄰之兩波長必須在可程式化繞射元件上至少能分離一個光斑之間距，故θ2-θ1必須滿足「θ2-θ1 
0.3361°」的條件。
故以可程式化繞射元件上光斑最大之波長(λ1+△λ=1550nm)做為限制，當λ1+△λ=1550nm時，θ2=66.5143°、θ1=66.1782°而光柵週期與波道間距之關係如以下公式：D G (sin66.5143°-sin66.1782°)=△λ (公式13)
而上載鏈路之第二實施所使用之光柵週期密度為1100/mm，即換算得之光柵週期(D G )為0.909μm，並將光柵週期(D G )代入公式13中可以得出波道間距(Channel Spacing)△λ為2.14nm，而若欲將此架構可支援之波道間距縮小至DWDM波道間距規範之0.8nm，則必須更換光柵週期(D G )為0.3399μm之光柵，換算回光柵週期密度則為2942.042/mm，且由上述結果可以得知使用週期越小的光柵於此架構則可使此架構可使用之波道間距越小。
本發明所提供之分波多工雙向傳輸接取系統，與其他習用技術相互比較時，其優點如下：
(1)本發明能夠使用可程式化繞射元件之空間光調製器作為動態繞射元件，並透過可程式化繞射元件之空間光調製器之控制針對入射光束進行重新配置輸出波束寬度及位置，如此將能夠達到雙向無線光通訊系統節點之目的，並透過上述系統來改善傳統之系統架構彈性不足之缺點。
(2)本發明能夠將可程式化繞射元件之空間光調製器應用於無線光通訊系統中構成無線光通訊節點時，在光纖網路端則可利用其對於入射光束之重新配置能力建構一具波長選擇及交換能力之波長選擇系統(Wavelength Selective System)，而在用戶端的部分則可利用其相位調變之特性將不同波長之波束進行擴/縮束以及改變其傳播方向。
本發明已透過上述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此一技術領域具有通常知識者，在瞭解本發明前述的技術特徵及實施例，並在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之請求項所界定者為準。
1:無線光通訊節點端
11:光發射模組
12:波束擴展器
13:波束準直器
14:空間光調變器
15:波長分離元件
2:光終端機
Claims (19)
- 一種分波多工雙向傳輸接取系統，係包含：兩個以上的光終端機，其中每一個光終端機係至少包含一光偵測接收器；至少一無線光通訊節點端，係至少包含：兩個以上的光發射模組，係能夠分別發射兩個以上的具有不同波長之波束；一波長分離元件，該波長分離元件係能夠將不同波長之波束分離朝向不同方向的光終端機進行傳輸；以及一空間光調變器，係設置於該無線光通訊節點端之光發射模組所發射具有不同波長之波束的行進路徑上，其中該空間光調變器係為一可程式化繞射元件，並能夠依據該可程式化繞射元件上光柵圖型之不同週期，來控制不同波長之波束位移後以不同角度入射至該波長分離元件，由於不同波長之波束入射至波長分離元件之入射角不同，故經由該波長分離元件出射至該光終端機後的角度能夠改變以朝向不同方向的光終端機。
- 如請求項1所述之分波多工雙向傳輸接取系統，其中該光終端機更包含有一波束聚焦器，以使波長分離元件出射之波束能夠先通過該波束聚焦器再接觸到該光偵測接收器。
- 如請求項1所述之分波多工雙向傳輸接取系統，其中該光發射模組內更包含有一漸變折射率透鏡光纖。
- 如請求項1所述之分波多工雙向傳輸接取系統，其中該光發射模組與該空間光調變器之間設置有一波束擴展器，係用以將該光發射模組所發射之波束進行擴大調整。
- 如請求項1所述之分波多工雙向傳輸接取系統，其中該光發射模 組與該空間光調變器之間設置有一波束準直器，係用以將該光發射模組所發射之波束進行準直調整。
- 如請求項1所述之分波多工雙向傳輸接取系統，其中該空間光調變器係為一可程式化繞射元件，而該可程式化繞射元件係能夠為矽基液晶元件、液晶元件或是微機電系統。
- 如請求項1所述之分波多工雙向傳輸接取系統，其中該波長分離元件係為一反射式閃耀光柵或是一反射式全像光柵。
- 如請求項7所述之分波多工雙向傳輸接取系統，其中該波長分離元件係為反射式全像光柵，該空間光調變器與該波長分離元件之間更能夠設置一半波片，其中該半波片用以控制波束從該空間光調變器出射後再入射至波長分離元件之極化方向。
- 一種分波多工雙向傳輸接取系統，係包含：兩個以上的光終端機，其中每一個光終端機係至少包含一光發射模組，該光發射模組係能夠發射一具有不同波長之波束；至少一無線光通訊節點端，係至少包含：兩個以上的光接收模組，係用以接收兩個以上的具有不同波長之波束；一空間光調變器，係能夠模擬出多階相位調變之閃耀光柵，而使入射至該空間光調變器的波束能夠以不同角度分離朝向不同方向的光接收模組進行傳輸；以及一波長分離元件，該設置於該光終端機之光發射模組所發射具有不同波長之波束的行進路徑上，而該波長分離元件係能夠將不同波長之波束分離並朝向該空間光調變器進行傳輸； 而該無線光通訊節點端內更能夠透過一光發射模組發射波束至該空間光調變器，其中該空間光調變器係為一可程式化繞射元件，並能夠依據該可程式化繞射元件上光柵圖型之不同週期，來控制不同波長之波束位移後以不同角度入射至該波長分離元件，由於不同波長之波束入射至波長分離元件之入射角不同，故經由該波長分離元件出射至該光終端機後的角度能夠改變以朝向不同方向的光終端機。
- 如請求項9所述之分波多工雙向傳輸接取系統，其中該光終端機之光發射模組內更包含有一漸變折射率透鏡光纖。
- 如請求項9所述之分波多工雙向傳輸接取系統，其中該光終端機更具有一波束擴展器，係用以將該光終端機之光發射模組所發射之波束進行擴大調整。
- 如請求項9所述之分波多工雙向傳輸接取系統，其中該光終端機更具有一波束準直器，係用以將該光終端機之光發射模組所發射之波束進行準直調整。
- 如請求項9所述之分波多工雙向傳輸接取系統，其中該空間光調變器係為一可程式化繞射元件，而該可程式化繞射元件係能夠為矽基液晶元件、液晶元件或是微機電系統。
- 如請求項9所述之分波多工雙向傳輸接取系統，其中該波長分離元件係為一反射式閃耀光柵或是一反射式全像光柵。
- 如請求項14所述之分波多工雙向傳輸接取系統，其中該波長分離元件係為反射式全像光柵，該空間光調變器與該波長分離元件之間更能夠設置一半波片，其中該半波片用以控制波束從該空間光調變器出射後再入射至波 長分離元件之極化方向。
- 如請求項14所述之分波多工雙向傳輸接取系統，其中該波長分離元件係為反射式全像光柵，而該無線光通訊節點端之光接收模組更包含有一漸變折射率透鏡光纖。
- 如請求項14所述之分波多工雙向傳輸接取系統，其中該波長分離元件係為反射式全像光柵，而該無線光通訊節點端之光接收模組係為一多模光纖陣列。
- 如請求項9所述之分波多工雙向傳輸接取系統，其中該無線光通訊節點端之光接收模組與該空間光調變器之間更包含有一波束聚焦器，以使由該空間光調變器出射之波束能夠先通過該波束聚焦器再接觸到該光接收模組。
- 如請求項9所述之分波多工雙向傳輸接取系統，其中單一個無線光通訊節點端之光接收模組係能夠接收一個、兩個或是兩個以上的波束。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW108105822A TWI713997B (zh) | 2019-02-21 | 2019-02-21 | 分波多工雙向傳輸接取系統 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW108105822A TWI713997B (zh) | 2019-02-21 | 2019-02-21 | 分波多工雙向傳輸接取系統 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202032931A TW202032931A (zh) | 2020-09-01 |
| TWI713997B true TWI713997B (zh) | 2020-12-21 |
Family
ID=73643674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW108105822A TWI713997B (zh) | 2019-02-21 | 2019-02-21 | 分波多工雙向傳輸接取系統 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWI713997B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006034533A1 (en) * | 2004-09-27 | 2006-04-06 | Optium Australia Pty Limited | Wavelength selective reconfigurable optical cross-connect |
| WO2017025876A1 (en) * | 2015-08-07 | 2017-02-16 | University Of The Witwatersrand, Johannesburg | Optical communication method and system |
| WO2017123297A1 (en) * | 2015-10-16 | 2017-07-20 | Trustees Of Boston University | Optical wireless communications receiver |
-
2019
- 2019-02-21 TW TW108105822A patent/TWI713997B/zh active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006034533A1 (en) * | 2004-09-27 | 2006-04-06 | Optium Australia Pty Limited | Wavelength selective reconfigurable optical cross-connect |
| WO2017025876A1 (en) * | 2015-08-07 | 2017-02-16 | University Of The Witwatersrand, Johannesburg | Optical communication method and system |
| WO2017123297A1 (en) * | 2015-10-16 | 2017-07-20 | Trustees Of Boston University | Optical wireless communications receiver |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW202032931A (zh) | 2020-09-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20130272650A1 (en) | Wavelength cross connect device | |
| JP5750163B2 (ja) | 光スイッチ | |
| JP6068478B2 (ja) | 光信号処理装置 | |
| JP6093444B2 (ja) | 光信号処理装置 | |
| JP4960294B2 (ja) | 波長選択スイッチ | |
| CN110121678A (zh) | 光信号处理装置 | |
| JP5730526B2 (ja) | 光スイッチ | |
| CN106164725B (zh) | 可调栅格跟踪发射器和接收器 | |
| CN103353633B (zh) | 波长选择开关和波长选择方法 | |
| WO2021134660A1 (zh) | 波长选择开关 | |
| US7054561B2 (en) | Reduction of polarization-dependent loss from grating used in double-pass configuration | |
| CN110709762B (zh) | 波长选择开关、配向方向获取方法、硅基液晶及制作方法 | |
| JP2014021190A (ja) | 波長選択光スイッチ装置及びその特性制御方法 | |
| JP2005525604A (ja) | 可変光減衰器の方法及びデバイス | |
| JP5651904B2 (ja) | Ｎ×ｎ波長選択スイッチ | |
| TWI713997B (zh) | 分波多工雙向傳輸接取系統 | |
| US11418861B2 (en) | Optical switching unit | |
| JP2011179979A (ja) | ダブルパスモノクロメータ、波長選択光スイッチ、および光チャンネルモニタ | |
| JP5759430B2 (ja) | 波長選択スイッチ | |
| JP5669140B2 (ja) | 光パフォーマンスモニタ | |
| JP2014197154A (ja) | 光操作装置 | |
| JP5839586B2 (ja) | 光信号処理装置 | |
| JP2017009871A (ja) | 光スイッチ | |
| KR100839335B1 (ko) | 반사형 마이크로 옵틱 간섭계형 필터 및 그 응용 장치 | |
| JP2011227149A (ja) | 光スイッチ及び波長選択スイッチ |