WO2007064241A1 - Controllable optical add/drop multiplexer - Google Patents

Controllable optical add/drop multiplexer Download PDF

Info

Publication number
WO2007064241A1
WO2007064241A1 PCT/RU2005/000610 RU2005000610W WO2007064241A1 WO 2007064241 A1 WO2007064241 A1 WO 2007064241A1 RU 2005000610 W RU2005000610 W RU 2005000610W WO 2007064241 A1 WO2007064241 A1 WO 2007064241A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stage
optical
input
output
optical filter
Prior art date
Application number
PCT/RU2005/000610
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2007064241A8 (fr
Inventor
Vyacheslav Konstantinovich Sakharov
Original Assignee
Gosudarstvennoe Uchrezhdenie 'federalnoe Agentstvopo Pravovoi Zaschite Rezultatov Intellektualnoi Deyatelnosti Voennogo, Spetsialnogo I Dvoinogo Naznacheniya' Pri Ministerstve Yustitsii Rossiiskoi Fed
Zakritoe Aktzionernoe Obschestvo 'tsentr' 'vospi'
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gosudarstvennoe Uchrezhdenie 'federalnoe Agentstvopo Pravovoi Zaschite Rezultatov Intellektualnoi Deyatelnosti Voennogo, Spetsialnogo I Dvoinogo Naznacheniya' Pri Ministerstve Yustitsii Rossiiskoi Fed, Zakritoe Aktzionernoe Obschestvo 'tsentr' 'vospi' filed Critical Gosudarstvennoe Uchrezhdenie 'federalnoe Agentstvopo Pravovoi Zaschite Rezultatov Intellektualnoi Deyatelnosti Voennogo, Spetsialnogo I Dvoinogo Naznacheniya' Pri Ministerstve Yustitsii Rossiiskoi Fed
Priority to PCT/RU2005/000610 priority Critical patent/WO2007064241A1/ru
Priority to US12/085,814 priority patent/US8346088B2/en
Priority to EP05857411.2A priority patent/EP1973252B1/en
Priority to CN200580052528.2A priority patent/CN101401340B/zh
Publication of WO2007064241A1 publication Critical patent/WO2007064241A1/ru
Publication of WO2007064241A8 publication Critical patent/WO2007064241A8/ru
Priority to US13/729,714 priority patent/US8781331B2/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
    • H04J14/0201—Add-and-drop multiplexing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
    • H04J14/0201—Add-and-drop multiplexing
    • H04J14/0202—Arrangements therefor
    • H04J14/0208—Interleaved arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
    • H04J14/0201—Add-and-drop multiplexing
    • H04J14/0202—Arrangements therefor
    • H04J14/0209—Multi-stage arrangements, e.g. by cascading multiplexers or demultiplexers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
    • H04J14/0201—Add-and-drop multiplexing
    • H04J14/0202—Arrangements therefor
    • H04J14/021—Reconfigurable arrangements, e.g. reconfigurable optical add/drop multiplexers [ROADM] or tunable optical add/drop multiplexers [TOADM]
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29346—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by wave or beam interference
    • G02B6/2935—Mach-Zehnder configuration, i.e. comprising separate splitting and combining means
    • G02B6/29352—Mach-Zehnder configuration, i.e. comprising separate splitting and combining means in a light guide
    • G02B6/29355—Cascade arrangement of interferometers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29379—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
    • G02B6/2938—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device for multiplexing or demultiplexing, i.e. combining or separating wavelengths, e.g. 1xN, NxM
    • G02B6/29382—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device for multiplexing or demultiplexing, i.e. combining or separating wavelengths, e.g. 1xN, NxM including at least adding or dropping a signal, i.e. passing the majority of signals
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29379—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
    • G02B6/29395—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device configurable, e.g. tunable or reconfigurable

Definitions

  • the invention relates to fiber-optic communication systems (hereinafter BOCC) with spectral multiplexing of channels, in particular, to methods for controlled input / output of channels, to controlled and reconfigurable optical channel input / output multiplexers (hereinafter, / -OADM and ROADM, respectively), and can be used both in dense spectral multiplexing systems (hereinafter referred to as DWDM) and moderate spectral multiplexing systems (hereinafter referred to as CWDM).
  • BOCC fiber-optic communication systems
  • CWDM moderate spectral multiplexing systems
  • DWDM technologies are characterized by extremely high bandwidth, but are very expensive.
  • the standard for the grid of wavelengths introduced by the International Telecommunication Committee (hereinafter referred to as the ITU Standard), provides for the spectral interval between channels 200, 100, 50 or 25 GHz (the interval in wavelengths of 1.6, 0.8, 0.4 and 0.2 pm, respectively); systems with even higher (12.5 GHz) channel multiplexing are already in use.
  • the number of channels in CWDM systems that can be passed through one fiber is significantly smaller, and the recommended ITU spectral spacing between channels is 20 pm.
  • the CWDM technique is much easier to use and cheaper.
  • OADM optical input / output multiplexers
  • OADM with fixed channel frequencies allow you to enter / output only a limited number of channels.
  • Systematically increasing bandwidth requirements the capabilities of communication systems and the use of new approaches require greater flexibility for such devices.
  • ROADM dynamically reconfigurable or controlled optical input-output multiplexers
  • t-OADM can also be used in spectral multiplexing systems where the channel wavelengths themselves can be tuned.
  • ROADM and / -OADM provide the possibility of operational control of BOCC traffic, increasing even more the throughput of the communication system.
  • the ROADM design is a device consisting of discrete components and including a demultiplexer, optical switches and a multiplexer.
  • a pair of demultiplexer - multiplexer can be represented by multi-stage structures on interference filters, devices on diffraction gratings or in planar design on the so-called ordered bundles (AWG).
  • the optical switches used to input, output, and transmit channels are typically electromechanical microswitches.
  • optical switches are not resistant enough to environmental influences, such as temperature, vibration, and other factors.
  • the main functional element of ⁇ -OADM is a tunable optical filter - a selective device in which the center frequency (wavelength) of the spectral band can be dynamically tuned.
  • Many tunable optical filters are known, but most of them, due to various reasons, are poorly adapted for use in ⁇ -0ADM.
  • a tunable acousto-optic filter has a strong polarization dependence, which creates many practical problems.
  • the Bragg filter is tuned mechanically or using temperature, so the tuning speed is relatively low, about a millisecond.
  • a tunable filter based on Fabry-Perot interferometers is also not very acceptable, since if it is tunable in a wide range, then its spectral the band is not narrow enough, but if the spectral band is narrow, then it can only be tuned in a limited range.
  • a tunable optical filter based on an asymmetric Mach-Zehnder interferometer (hereinafter referred to as a single-stage MZI) is characterized by low insertion optical losses and low polarization dependence. Equipped with an electro-optical phase shift device, it can provide the fastest possible adjustment.
  • a tunable optical input / output multiplexer (US, 6795654, B2) having an input port, an output port and an output port and including devices for inputting a signal containing several channels, a multi-stage structure of optical filters connected to the input port, each of which passes through itself odd or even channels and reflects even and odd channels, respectively, a device that provides transmission of reflected channels to the output port and the channel passed through all filters (output channel a) to the output port.
  • this optical filter at 'each stage comprises a fiber Mach-Zehnder interferometer having a phase shift element and a mirror for reflecting channels not skip Mach-Zehnder interferometer.
  • Devices that allow transmission of reflected channels to the output port and input of a new channel to be added through the input port, as a result of which the newly introduced channel is passed to the output port may contain circulators.
  • a known method for selectively inputting and outputting a given channel (US, 6795654, B2) is carried out, which consists in selectively transmitting even or odd channels and reflecting, respectively, odd or even channels, and this operation is repeated as many times as required reflection of all channels except the specified one, output of the specified channel to the output port, combining the reflected channels in the output port, inputting an additional channel through the input port and combining it with channels directed to the output port.
  • the multiplexer 10 has an input port 11, an output port 12, an output port 13, an input port 14, and includes three single-stage MZIs: 15-1, 15-2, and 15-3, formed using three pairs of fiber optic splitters ⁇ 16-1, 16-2 ⁇ , ⁇ 16-3, 16-4 ⁇ and ⁇ 16-5, 16-6 ⁇ and, as the interference arms connecting them to the guide tubes ⁇ 17-1.17-2 ⁇ , ⁇ 17-3.17 -4 ⁇ and ⁇ 17-5.17-7 ⁇ .
  • the difference in the lengths of the shoulders in the three interferometers successively doubles in passing to the next inferometer.
  • Each of the three indicated single-stage MZIs 15-1, 15-2 and 15-3 selectively transmits odd or even channels and, using fiber-optic reflectors 15-1-1, 15-2-1 and 15-3-1, reflects and sends back even or odd channels, respectively.
  • Two circulators are used: circulator 18-1, connected to input 11 and output 12 ports, for channel input to the device and transmission of mirrored channels to output port 12, and circulator 18-2 - for transmission of selected channels to output port 13 and input of new ones channels through port 14 instead of the displayed channels.
  • the three-stage structure provides the output of one channel when 8 channels are input and the input of a new channel instead of the output.
  • the controlled elements 15-1-2, 15-2-2 and 15-3-2 of the phase shift installed in one of the shoulders of each of the sin interferometers 15-1, 15-2 and 15-3, respectively, are used for controlled tuning of the spectral characteristics of the indicated single-stage MZIs 15-1, 15-2 and 15-3 and, thus, for input / output of any of 8 channels.
  • single-stage MZIs be performed using “discrete” elements: beam splitters, prism mirrors, polarizers, or advanced Layot filters.
  • mirrors 15-1-1, 15-2-1 and 15-3-1 and circulators 18-1 and 18-2 you can also use an additional structure of optical filters on single-stage MZIs to pass channels to output port 12.
  • the above known device allows you to enter and output any channel of the eight channels on which the optical network.
  • the known device has significant disadvantages.
  • Specialists in the field of optical communication systems are aware that the structure described above containing a large number of optical elements - single-stage MZIs in fiber or discrete versions, reflectors and circulators - is very cumbersome and cannot be reliable and stable in real conditions, since single-stage MZIs are very sensitive to environmental conditions, to temperature, vibration and other influences. Therefore, for the implementation of devices for this purpose, a different approach is needed - an approach using integrated optical technologies.
  • single-stage MZIs do not have an ideal shape — nonplanar peaks and slowly falling edges of the spectral bands, which, when used in spectral densification systems with a high channel density, can cause channel overlap and poor channel isolation.
  • single-stage MZIs introduce significant dispersion into the channels, which at a high transmission rate can lead to an increase in the pulse duration and, thereby, to a decrease in the throughput of the optical communication system.
  • two-stage asymmetric MZIs or multi-stage asymmetric MZIs have significantly better spectral characteristics and lower dispersion, but these devices are not reversible and therefore cannot be used in the input / output multiplexer 10 described above.
  • the number of optical elements used should be reduced and circulators and reflectors should be excluded, since they are incompatible with integrated-optical technology. Reducing the number of optical elements used is also advisable from the point of view of reducing the cost of the device.
  • the creation of a method of controlled input / output and a controlled optical input / output multiplexer which is simpler in design, satisfies the existing requirements for channel isolation and introduced dispersion and is suitable for integrated optical performance is an urgent problem.
  • the device has additional functionality, is as dynamic and flexible as possible, that is, in various applications it provides the best balance between technical specifications and cost.
  • the task was to create a method and device for input / output of the desired channel from the optical signal by selecting the channels of the optical signal by controlling the spectral characteristics of the filter stages of the multiplexer with the subsequent output of the desired channel, passing unwanted channels, inputting a new signal.
  • the input of a new channel is carried out through the input port of an N-stage structure connected to the input of the last-stage optical filter not used in the optical filter compounds described in a), the combination of the new channel and all channels except the removed one was carried out by connecting the output of the optical filter of each stage, except for the first one, which is not used in the connections of the optical filters described in a), with the input of opt of the previous stage filter, not used in the optical filter connections described in a), and the combined channels were returned to the optical network through the output of the first stage optical filter, not used in the filter connections described in a).
  • the input of a new channel is carried out through one of the inputs of the optical adder having N + l inputs and one output, the combination of the new channel and all channels except the output is carried out by connecting the output of the optical filter of each stage, not used in the connections of the filters described in a), with one of the inputs of the specified adder, while through the output of the adder the combined channels were returned to the optical network.
  • the optical filters of the steps of the N-stage structure are single-stage and / or two-stage asymmetric Mach-Zehnder interferometers.
  • the optical filter of the first stage is connected to the input port by its input;
  • the optical adder is connected to the input port by another input.
  • the optical filters of the N-step structure are multistage asymmetric Mach-Zehnder interferometers.
  • controller for controlling the adjustment of the spectral characteristics of the optical filters of the first and second multistage structures.
  • the optical filter of each stage, except for the last, was connected by one output to the input of the optical filter of the next stage, and the other output was connected to one of the inputs of the optical adder;
  • the optical filter of the last stage with one output was connected to one of the inputs of the optical adder, and the other output was connected to one of the inputs of the optical filter of the first stage of the second multi-stage structure;
  • the optical filter of each stage was connected to one of the outputs and one of the inputs of the previous stage optical filter by one of the inputs and one of the outputs;
  • the optical filter of the first stage of the structure with a different output was connected to another input of the optical adder;
  • the optical filter of the first stage by another input was connected to the input port;
  • the optical filter of the last stage with one of the outputs was connected to the output port;
  • the optical filter of the last stage with another input was connected to the input port
  • the optical filters of the first multi-stage structure are multi-stage asymmetric Mach-Zehnder interferometers
  • the optical filters of the second multi-stage structure are single-stage and / or two-stage asymmetric Mach-Zehnder interferometers.
  • the optical filters contain electro-optical or thermo-optical phase shift devices to control the adjustment of the transmission coefficients.
  • the input / output multiplexers were made by integrated-optical technology on a single chip.
  • the input port, output port, output port and input port are made using optical fibers.
  • the problem of creating a controlled optical input-output multiplexer discussed above is solved by the present invention, which uses a multi-stage structure of optical filters.
  • optical filters single-stage, two-stage, and multi-stage MZIs containing phase shift devices and having one or two input ports and at least two output ports can be used.
  • the optical filter of each stage is connected to one of the inputs and one of the outputs with one from the outputs and one of the outputs of the previous stage optical filter.
  • each filter divides the channels into two groups: one containing odd ones; the other is even channels, while one of the groups contains a channel to be input / output.
  • the spectral characteristics of optical filters are adjusted in such a way that the selected channel is always in the group sent to the next stage; as a result, only one channel comes to the output of the last stage filter - a selectable input / output channel. All other channels, together with the newly introduced channel, are combined and routed to the output port.
  • the combination of a new channel and all channels except the output is carried out by connecting another output of the optical filter of each stage except the first stage, with another, previously not used, input of the optical filter of the previous stage, and the return of the combined channels to the optical network is performed through the previously unused other output of the optical filter of the first stage.
  • the input channel and the transmitted channels are combined using an optical adder, the inputs of which are connected to the second outputs of all filters, as well as to the input port.
  • optical filters having one input and two outputs and optical filters having two inputs and two outputs can be used together, and the multiplexer is made of two multi-stage structures, one of which corresponds to the first option t-OADM, and the second to the second option t-OADM.
  • the combination of the skipped channels in each of the two structures is carried out similarly to the combination used in the first two versions of the device, and the introduction of a new channel - as in the first embodiment.
  • the optical filters comprise electro-optical or thermo-optical phase shift devices.
  • the proposed multiplexers were made by integrated-optical technology on a single chip.
  • Fig.l is a diagram of a known controlled optical input / output multiplexer
  • Fig. 2a is a diagram of a known single-stage Mach-Zehnder interferometer
  • Fig.2b - conditional image of a single-stage MZI shown in Fig.2a;
  • Fig. 3 dependences of the transmission coefficients on the optical frequency for a single-stage MZI shown in Fig. 2a;
  • Fig.4b conditional image of a two-stage MZI shown in Fig.4a;
  • Fig. B is a diagram of a well-known multistage filter including three two-stage MZIs
  • Fig. Bb is a conditional image of a multistage filter shown in Fig. B;
  • Fir.7 is a diagram of a controlled optical input / output multiplexer according to the invention, containing single-stage MZIs, with an illustration of operation when an optical signal containing 8 CWDM channels is supplied to the input port;
  • Fig. 8 is a diagram of a controllable input / output multiplexer according to the invention containing multi-stage MZIs, with an illustration of operation when an optical signal containing 64 DWDM channels is supplied to the input port;
  • Fig.9 is a diagram of a controlled input / output multiplexer according to the invention, containing single-stage, two-stage and multi-stage MZIs, with an illustration of the operation when an optical signal containing 64 DWDM channels is input.
  • the main element of a controlled input / output multiplexer is a well-known and often used in optics device - a single-ended Mach-Zehnder interferometer or, as they agreed to call it, a single-stage MZI (M. Here, E. WoIf. "The Ortis Basse", Regamop Press , Ohford, Fifth Ohford, Fifth Editiop, 1975, pp. 312-316; M. Born and E. Wolf. "Fundamentals of Optics. Lane. Edited by GP Motulevich. Science, M., 1970, p. 342-346).
  • the single-stage MZI is an interferometer with two ⁇ single-mode arms and a pair of splitters at both ends.
  • the term “asymmetric” means that the shoulder lengths of the IMC are obviously unequal. Differences in the length, temperature, or other parameters of the arms of the interferometer cause a phase shift for the waves propagating along the arms, which manifests itself upon interference of the output waves.
  • Embodiments of a single-stage MZI using fiber optic splitters, beam splitters, prism mirrors, polarizers, and other elements are discussed above in the description of the known controlled optical input / output multiplexer (US, 6795654, B2).
  • figa shows a schematic representation of a waveguide version of a single-stage MZI 20, its conditional image for the purposes of describing the present invention is shown in figa.
  • the device 20 is placed on one substrate 21, where a single-stage MZI 22 is formed by splitters 23 and 24 and two arms 22-1 and 22-1, formed by waveguides of unequal length Ii »1 ?, respectively.
  • the coupling coefficients K 1 and kg, respectively, of the splitters 23 and 24, are equal and divide the optical power in a ratio of 50/50.
  • the one-stage MZI 22 has conclusions on the one hand, a and b, and conclusions on the other hand, c and d.
  • a single-stage MZI 22 contains a phase shift device 25 in the arm 22-2, which introduces an additional phase shift ⁇ into the phase of the traveling wave, and is a controllable element used to adjust the spectral characteristics of the MZI.
  • phase shift device 25 can be manufactured using a thermo-optical material, such as silicone, or an electro-optical material, such as lithium niobate (LiNbO3) or gallium arsenide.
  • thermo-optical material such as silicone
  • electro-optical material such as lithium niobate (LiNbO3) or gallium arsenide.
  • phase shift devices are known in the spectral densification technique as a tool for tuning the spectral characteristics of optical filters based on the IMC, and are also used in other devices - modulators and switches.
  • the light intensity at two outputs with v ⁇ d can be expressed using the transmission coefficients K ac (v, ⁇ ) and K a ( i (v, ⁇ ):
  • K acl (v, ⁇ ) Q, 5 - [l + cos (+ ⁇ + ⁇ )]> W
  • D 2 ⁇ n ⁇ Lv / c is the phase delay due to different optical lengths of the shoulders 22-1 and 22-2;
  • ⁇ L I 1 - lg;
  • p is the refractive index of the material;
  • v is the optical frequency and c is the speed of light in the void.
  • the light intensity at the same outputs c and C can be represented using the transmission coefficients K ⁇ c (v, ⁇ ) and K ⁇ a (v, ⁇ ):
  • the transmission coefficients (1) ⁇ (4) become the spectral characteristics of a single-stage MZI.
  • the indicated spectral characteristics (1) ⁇ (4) are periodic functions of the frequency of light v and wavelength ⁇ , and the difference of arm lengths ⁇ L, refractive index n, and phase shift ⁇ .
  • a single-stage MZI is a reversible device.
  • the signals are divided into two groups that are output to different outputs.
  • One group contains odd channels
  • the other group contains even channels
  • the spectral interval between channels becomes twice as large as at the input of a single-stage MZI.
  • the distance between adjacent extrema ⁇ v (or ⁇ ) in the spectral characteristics for a real single-stage MZI should be formed at the stage of its manufacture by selecting the corresponding difference of the arm lengths ⁇ L and the refractive index n.
  • the controlled adjustment of the position of the extreme values of the transmission coefficients relative to the given frequencies ⁇ Vj ⁇ (or wavelengths ⁇ j ⁇ ) should be performed using the appropriate adjustment of the phase shift ⁇ when using a single-stage MZI as an optical filter composed of any particular device.
  • Fig. 3 shows the transmission coefficients K ac (v, ⁇ ) and K ad (v, ⁇ ) for a single-stage MZI as a function of the optical frequency, which for the corresponding phase delay values D and phase shift ⁇ has a distance between adjacent extrema of 50 GHz and can thus be used to separate even and odd channels with an interval between adjacent frequency channels of 50 GHz.
  • Solid lines show the spectral dependence of the transfer coefficient K ao (v, ⁇ ), according to which one group of channels, - odd channels, - output c, the dashed lines show the spectral dependence of the transfer coefficient K a (1 (v, ⁇ ), responsible for outputting another group of channels — even channels — to output d.
  • the disadvantage of this optical filter is non-planar peaks and slowly falling edges of the spectral bands, which, with a small spectral interval between the channels, can cause crosstalk between adjacent channels.
  • Another known disadvantage is that with a large difference in shoulder lengths ⁇ L, the introduced dispersion can be very large.
  • a significant improvement in the spectral characteristics of an optical filter for devices and systems for spectral multiplexing is provided, as is known (US, 6782158, B) > two-stage MZIs, which can be performed using fiber optic splitters, beam splitters, prism mirrors, polarizers, etc., and in integrated optical form and contain at the same time phase shift devices.
  • figa shows a schematic representation of the waveguide version of the two-stage MZI 40, its conditional image is shown in Fig.4b.
  • the device 40 uses three splitters 41, 42 and 43 with coupling coefficients k b k 2 and cd, respectively.
  • the device 40 is placed on a single substrate 46.
  • the first single-stage MZI 44 is formed by two splitters 41 and 42 and two waveguides 44-1 and 44-2 of unequal length I 44 - I and l 44 - 2> respectively.
  • the second single-stage MZI 45 is formed by two splitters 42 and 43 and two waveguides 45-1 and 45-2 of unequal length I 45 - 1 and Us-g, respectively.
  • the phase delays Di 2 ⁇ n (l 4 4-i-I 44-2 )
  • MZI 44 and 45 use phase shift devices 47 and 48; the phase shifts introduced by them are denoted by ⁇ and ⁇ , respectively.
  • the two-stage MZI has conclusions on the one hand, a and b, and conclusions on the other, e and /
  • the transmission matrix M (v, ⁇ , ⁇ ) of the two-stage MZI is determined by the product of five matrices:
  • Figure 5 shows the transmission coefficients K ae (v, ⁇ , f) and K af (v, ⁇ , f) as a function of the optical frequency for a two-stage MZI calculated using expressions (6) ⁇ (9).
  • the solid lines show the spectral dependence of the transfer coefficient K ae (v, ⁇ , ⁇ ), according to which when entering through the first input a one group of channels (odd channels) is output to the first output e, the dashed lines show the spectral dependence of the transfer coefficient K af ( v, ⁇ , f), responsible for the output of another group of channels (even channels) to the second output /
  • the two-stage MZI has a much better spectral shape — close to a rectangular one, with a flat top and a steep decline along the edges of the spectral bands. Therefore, a two-stage MZI used as an optical filter provides better crosstalk suppression and high channel isolation. Nevertheless, the dispersion introduced by the two-stage MZI remains large, which limits its use as an optical filter in communication systems with a high data transfer rate.
  • On figa shows one of the variants of the multi-stage MZI 60, which can be used for separation into odd and even channels; conditional image of a multi-stage MZI (MZI-3) is shown in Fig.bb.
  • the device 60 in planar design is placed on one substrate (crystal) 61, has an input port g, a first output port p and a second output port k and includes three two-stage MZIs having a first input a, second input b, first output e and second output / moreover, in the first cascade two-stage MZI 62 of type I are used, and in the second cascade - two two-stage MZIs 63 and 64, both types I ⁇ that is, with opposite signs of dispersion.
  • the two-stage MZI 62 When a signal is input through input port g, the two-stage MZI 62, as usual, divides the channels into two groups: in one group, the odd channels, and in the other even channels; in the second stage, the MZI 63 passes the odd channels to its first output e and further to the external first output port p, and the MZI 64 passes the even channels to its output / and further to the external second output port k. Since the variances of the two-stage MZI 62 and the two-stage MZI 63 and 64 have opposite signs, the dispersion of the multi-stage MZI 60 is compensated — zero or almost zero.
  • the disadvantage of multi-stage MZIs is that when an optical signal is input through the second input b of the two-stage MZI, the 62 groups containing odd and even channels do not just change places at the outputs of the two-stage MZIs 63 and 64, but are output to other outputs than the previous ones optical signal input through input ⁇ (to outputs / and e of two-stage MZIs 63 and 64, respectively).
  • This disadvantage does not allow the use of multi-stage MZIs in the first embodiment of the controlled optical input / output multiplexer according to the present invention considered below.
  • the first embodiment of a controllable optical input / output multiplexer according to the present invention is intended for spectral multiplexing systems with a sufficiently wide spectral interval between adjacent channels. for example, for a CWDM system.
  • the circuit of the multiplexer 70 in this embodiment is shown in Fig.7.
  • the multiplexer has one input port 71, one output port 72, one output port 73, one input port 74 and includes three optical filters 75-1, 75-2 and 75-3, forming a multi-stage structure.
  • the entire device in planar form is made on one silicon substrate 76.
  • Four ports 71 ⁇ 74 are made in the form of optical fibers. Filters of all three stages are interconnected and with waveguide-output waveguides 77 formed on a silicon substrate.
  • Dynamic control of the multiplexer is carried out by adjusting the spectral characteristics of the three filters 75-1, 75-2 and 75-3 when applying the phase shift device contained in all three filters, the corresponding voltages. Management is carried out using the controller 78, which is connected to the optical filters of the bus 79.
  • each filter except for the first filter 75-1, is connected to one of the outputs and one of the outputs of the previous filter by one of the inputs and one of the inputs of the previous filter, while the first filter 75-1 is connected to the other input with input port 71 and another output to output port 72, and the last filter 75-3 is connected by another input to input port 74 and another output to output port 73.
  • connections of the optical filters in the device 70 are not the only ones possible, and another embodiment of the connection of the optical filters is discussed below.
  • the advantage of this connection is that in the planar design of the device 70, the waveguides 77 do not intersect with each other.
  • the transmission coefficient K 75'1 ⁇ (v, ⁇ * i) for the optical filter 75-1 has maximum values for odd waves v v v 3 , V 5 and V 7 and minimum for even waves v 2 , v 4 , V b and V 8
  • the transmission coefficient K 75 "2 ad (v, ⁇ * 2 ) for the optical filter 75-2 has maximum values for waves V 3 and v ⁇ and minimum values for waves
  • transmission coefficient for an optical filter, 75-3 has a maximum value for wave V 3 and a minimum value for wave V 7 .
  • a multiplexed signal comes from BOCC to the input port 71.
  • the optical filter 75-1 in accordance with its transmission coefficient K 75 "1 ac (v 5 ⁇ * ] ) sends the waves Vi, V 3 , V 5 and v 7 to the optical filter 75-2, and the waves V 2 , V 4 , v 6 and V 8 pass to the output port 72.
  • connection of the second output of the optical filters 75-2 and 75-3 with one of the inputs of the previous filter allows you to organize the union of the newly introduced channel v v 3 and channels that do not contain the selected channel V 3 and direct them in the opposite direction to the first optical filter 75-1, from where they return to the BOCC.
  • Table 1 shows the changes in the phase shifts ⁇ n ⁇ that must be made for the input / output of any of the 8 channels.
  • a second embodiment of the controllable optical input / output multiplexer according to the present invention is for DWDM systems.
  • the multiplexer has one input port 81, one output port 82, one output port 83, one input port 84 and includes six optical filters 85-1, 85-2, 85-3, 85-4, 85-5, 85-6, also forming a multi-stage structure.
  • the multiplexer further comprises an optical adder 86 having seven inputs and one output. All six filters and the adder are integrated on a single substrate 87.
  • Four ports 81, 82, 83 and 84 are made in the form of optical fibers. Connections of filters with optical fibers, as well as all other connections are made by waveguides 88.
  • Dynamic control of the multiplexer is carried out by tuning the spectral characteristics of six filters 85-l ⁇ 85-6 when applying to the phase-shift devices all six filters of the corresponding voltages. Management is carried out using the controller 89, which is connected to the optical filters with an electric bus 89-1.
  • the first three stages use multi-stage MZIs shown in Fig. B, and in the subsequent stages use the two-stage MZIs shown in Fig. 4a.
  • the multiplexer 80 is simpler and cheaper to manufacture than if it were made only on multi-stage MZIs.
  • the optical filters are connected in series with each other so that the first output of one filter is connected to the input of the other, the second output of each filter is connected to one of the inputs of the optical adder, the input of the first filter 85-1 is connected to the input port 81, the output of the last filter 85-6 connected to the output port 83, and the optical adder 86 with one input connected to the input port 84, and the output to the output port 82.
  • Av 85-I 50 GHz
  • ⁇ vss- ⁇ JOO GHz
  • Av 85-3 200 GHz 5
  • Av 85-4 400 GHz
  • Av 85-5 800 GHz
  • Av 85-6 1600 GHz.
  • the operation of the device 80 during these phases ⁇ * n ⁇ and ⁇ f * n ⁇ . carried out as follows.
  • the input signal comes from BOCC to input port 81, the optical filter 85-1 divides the channels into two groups - a group of odd waves vj, vd, ..., Vf, s, which are sent to the optical filter 85-2, and a group of even waves V 2 , v 4 , ..., v 64 , which are directed to the optical adder 86.
  • the optical filter 85-2 again divides the waves and directs the waves v 3 , V 7 , ..., V 59 , V 63 to the optical filter 85-3, and the waves v 5 , V9, .., v 57 , V 6 ] to the adder 86, and so on until the last optical filter 85-6 finally finally separates the two waves V 3 and V 35 coming to it.
  • wave V 3 is released , which passes to output port 83, and all other 63 waves, after passing adder 86, are in output port 82.
  • Wave v "introduced through port 84 also arrives at output port 82.
  • the multiplexer 80 When the multiplexer 80 is in dynamic mode, that is, to provide input / output of any other waves, it is necessary in accordance with expressions (10) to change the values of the phases ⁇ n ⁇ and ⁇ f n ⁇ for all used optical filters. As for the multiplexer 70 described above (Fig. 7), it is possible that none of the waves is output, but all are passed to the BOCC.
  • the number of phase shift devices in the third version of the multiplexer is significantly larger than in the first version, however, the task of the corresponding phase reconstruction ⁇ n ⁇ and ⁇ f n ⁇ does not present fundamental difficulties.
  • Possible optical losses and different channel levels for transmitted channels can be compensated for using a conventional optical amplifier and / or spectral equalizer in the DWDM technique.
  • a third embodiment of the controlled optical I / O multiplexer according to the present invention can also be used in DWDM spectral multiplexing systems.
  • the multiplexer 90 corresponding to this embodiment is shown in FIG. 9.
  • the channel frequencies in this case are kept in their denominations more strictly, and the data transfer rates are relatively low. Therefore, here the requirements for channel isolation and insertion dispersion for the used optical filters can be reduced even more than the requirements in the second embodiment of the controlled optical input / output multiplexer discussed above.
  • Multiplexer 90 has one input port 91, one output port 92, one output port 93, one input port 94 and includes six optical filters 95-1, 95-2, 95-3, 95-4, 95-5 and 95-6 forming two multistage structures containing in the first structure has two optical filters 95-1 and 95-2, and the second structure has four optical filters 95-3, 95-4, 95-5 and 95-6.
  • Optical filters 95-1 and 95-2 are multi-stage MZI shown in Fig. B
  • filters 95-3 and 95-4 are two-stage MZI shown in Fig. 4a
  • filters 95-5 and 95-6 are single-stage MZI shown on figa.
  • the multiplexer 90 further comprises an optical adder 96 having 3 inputs and one output. All six filters and the adder are integrated on a single substrate 97.
  • Four ports 91 ⁇ 94 are made in the form of optical fibers. Connections of filters with optical fibers, as well as all other connections are made by waveguides 98.
  • Multiplexer 90 is a combination of the first and second embodiments of the multiplexers described above.
  • the first two optical filters 95-1 and 95-2 are connected, as in the multiplexer 80, in series with the connection of the second outputs to the optical adder and form the first multi-stage structure.
  • a second multi-stage structure with four optical filters is shown in FIG. 9 as optical filters arranged in a row; in this second structure, the optical filters are interconnected in the same way as in the multiplexer 70, each filter, except the first one, is connected to one of the outputs and one of the inputs of the previous filter by one of the inputs and one of the outputs, respectively.
  • One of the inputs of the first optical filter 95-1 is connected to the input port 101, one of the outputs of the last optical filter 95-6 is connected to the output port 103 and one of the inputs of the last optical filter 95-6 is connected to the input port 94.
  • the third input of the optical adder is connected with one of the outputs of the optical filter 95-3, the output of the adder is connected to the output port 92.
  • Dynamic control of the multiplexer is carried out by adjusting the spectral characteristics of six filters 95-l ⁇ 95-6 when applying to the phase-shift device all six filters of the corresponding voltages. Management is carried out using the controller 99, which is connected to the optical filters of all optical filters on the bus 99-1.
  • the operation of the multiplexer, which consists of two multistage structures of optical filters, in each structure occurs similarly to those described above in the first and second embodiments of the multiplexer.
  • the multiplexer should include two multi-stage structures of optical filters: the first structure at multi-stage MZIs (Fig. B) with the number of stages N] and the second structure of optical filters on single-stage MZI (Fig. 2a) or / and two-stage MZI (Fig. 4a) with a total number of steps in the second structure N 2 .
  • the number of single-stage, two-stage, and multi-stage MZIs should be selected based on the requirements for the spectral interval between the ⁇ v channels and the data transfer rate.
  • An important factor in choosing the optical filters used in both structures may also be the cost of manufacturing the multiplexer.
  • An additional functionality of all three variants of multiplexers according to the present invention lies in the possibility of the operation of these devices in a mode that provides for one or more dedicated channels simultaneously output and transmission, without inputting new signals on the optical carriers of the output channels; however, all other channels, as usual, should be passed to the output port.
  • this mode can be provided for any other wave.
  • the filter 85-6 In order to perform the "output / transmission" mode for two channels, for example, with frequencies v 3 and V 19 , it is necessary to rearrange the phase shifts for the filter 85-6 to perform a 50:50 division for waves v 3 and V 19 . It is easy to continue description of the corresponding changes of phase shifts in optical filters for provision of mode of "drop / passing" of other pairs of channels, and also 4 or more "channels.
  • a single operating concept is used. It consists in using a multi-stage structure of optical filters based on asymmetric MZIs.
  • the optical filter of each stage except for the filter of the last stage, is connected to the input of the filter in the next stage.
  • the transmission coefficients at the carrier frequencies of the channels entering the input have extreme values: for odd channels, the minimum values, for even channels, the maximum values, or vice versa.
  • each filter divides the channels into two groups, one containing the odd and the other even channels, while one group contains the channel to be input / output.
  • the spectral characteristics of the optical filters are adjusted in such a way that the selected channel always appears in the group sent to the optical filter in the next step; as a result, only one channel comes to the output port - the selected input / output channel.
  • All other channels along with the newly introduced channel are combined and routed to the output port.
  • the combination of channels is carried out using additional connections between the filters, using the properties of their transmission coefficients, or using an optical adder.
  • a controlled selective input / output of one channel is performed, while the required spectral characteristics of the channels and minimum dispersion are ensured.
  • the multiplexers functioned as reconfigurable optical input / output multiplexers - ROADM.
  • controllable optical I / O multiplexers according to the present invention are more flexible and versatile than conventional ROADMs, as they can be used as controllable optical I / O multiplexers in systems in which the optical channel wavelengths are tuned, and therefore a corresponding tuning of the spectral characteristics is necessary multiplexers.
  • the required adjustment of the spectral characteristics can be easily performed using phase shift devices located in optical filters, similarly to what was described in the examples considered.
  • both electro-optical and thermo-optical devices can be used as phase shift devices, while electro-optical phase shift devices can guarantee an extremely high tuning rate of the spectral characteristics of the multiplexer.
  • the method of controlled selective input / output of channels according to the invention and controlled optical input / output multiplexers according to the present invention can be used in fiber-optic lines and communication systems with spectral multiplexing of channels, including trunk lines using DWDM technologies, and in regional, city and local communication systems that use CWDM technology.
  • the controlled optical input / output multiplexers according to the present invention can be implemented using existing integrated optical technologies.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Description

Управляемый оптический мультиплексор ввода-вывода
Область техники
Изобретение относится к волоконно-оптическим системам связи (далее BOCC) со спектральным уплотнением каналов, в частности, к способам управляемого ввода/вывода каналов, к управляемым и реконфигурируемым оптическим мультиплексорам ввода/вывода каналов (далее, соответственно, /-OADM и ROADM), и может использоваться как в системах плотного спектрального уплотнения (далее DWDM), так и умеренного спектрального уплотнения (далее CWDM).
Предшествующий уровень техники
В настоящее время для увеличения пропускной способности магистральных, городских и локальных волоконно-оптических систем связи широко используются технологии спектрального уплотнения каналов. Различают плотное спектральное уплотнение - DWDM и умеренное спектральное уплотнение - CWDM. При этом технологии DWDM используются, в основном, в протяженных магистральных линиях связи, а технологии CWDM - в городских и локальных системах связи.
Технологии DWDM характеризуются предельно высокой пропускной способностью, но являются весьма дорогостоящими. Стандарт на сетку длин волн, введенный Международным Телекоммуникационным Комитетом (далее - Стандарт ITU), предусматривает спектральный интервал между каналами 200, 100, 50 или 25 GHz (интервал в длинах волн 1,6, 0,8, 0,4 и 0,2 пm, соответственно); уже используются системы с еще более высоким (12,5 GHz) уплотнением каналов.
По сравнению с технологиями DWDM, число каналов в системах CWDM, которые могут быть пропущены по одному световоду, значительно меньше, а рекомендованный ITU спектральный интервал между каналами составляет 20 пm. Техника CWDM значительно проще в использовании и дешевле.
В узловых точках BOCC для ввода/вывода каналов обычно используются оптические мультиплексоры ввода-вывода (далее OADM). Они позволяют вывести из линии один или несколько каналов и одновременно ввести сигнал на тех же длинах волн с новой информацией. Это позволяет существенно повысить эффективность использования систем связи.
OADM с фиксированными частотами каналов позволяют ввести/вывести только ограниченное число каналов. Систематически возрастающие требования к пропускной способности систем связи и использование новых подходов требуют большей гибкости для подобных устройств.
Применение динамически реконфигурируемых или управляемых оптических мультиплексоров ввода-вывода (соответственно, ROADM или /-OADM) снимает эти ограничения, позволяя ввести/вывести требуемые каналы в любое время; к тому же t- OADM может использоваться также в системах спектрального уплотнения, где сами длины волн каналов могут перестраиваться. Таким образом, ROADM и /-OADM обеспечивают возможность оперативного управления трафиком BOCC, повышая еще больше пропускную способность системы связи.
Хорошо известная специалистам в области оптических систем конструкция ROADM представляет собой устройство, состоящее из дискретных компонентов, и включающее демультиплексор, оптические переключатели и мультиплексор. Пару демультиплексор - мультиплексор могут представлять многоступенчатые структуры на интерференционных фильтрах, устройства на дифракционных решетках или в планарном исполнении на так называемых упорядоченных жгутах (AWG). Оптические переключатели, используемые для ввода, вывода и пропускания каналов - как правило, электромеханические микропереключатели.
Однако такое устройство является дорогим, особенно, если количество каналов в системе связи является большим. Оно характеризуется большими вносимыми потерями и деградацией качества оптического сигнала. Кроме того, оптические переключатели недостаточно устойчивы к воздействию окружающей среды, например, температуры, вибрации и другим факторам.
Основным функциональным элементом ^-OADM является перестраиваемый оптический фильтр - селективное устройство, в котором центральная частота (длина волны) спектральной полосы может динамически перестраиваться. Известно много перестраиваемых оптических фильтров, но большинство из них в силу тех или иных причин плохо приспособлены для использовании в ^-0ADM.
Например, перестраиваемый акустооптический фильтр имеет сильную поляризационную зависимость, которая создает много практических проблем. Брэгговский фильтр перестраивается механически или с помощью температуры, поэтому скорость перестройки сравнительно мала, около миллисекунды. Перестраиваемый фильтр на основе интерферометров Фабри-Перо также мало приемлем, так как, если он перестраивается в широком диапазоне, то его спектральная полоса недостаточно узкая, если же спектральная полоса узкая, то он может перестраиваться только в ограниченном диапазоне.
Перестраиваемый оптический фильтр на основе несимметричного интерферометра Маха-Цендера (далее - однокаскадный ИМЦ) характеризуется низкими вносимыми оптическими потерями и низкой поляризационной зависимостью. Снабженный электрооптическим устройством фазового сдвига, он может обеспечить максимально быструю перестройку.
Специалистам в области волоконно-оптических систем связи известно, что многоступенчатая структура на базе однокаскадных ИМЦ, имеющая число ступеней 8 или 9, характеризуется высокой избирательностью и является достаточной, чтобы перекрыть полную спектральную полосу, используемую в системах спектрального уплотнения. Поэтому такой перестраиваемый фильтр из всех вышеперечисленных является наиболее подходящим для использования в t-ОАDМ и ROADM.
Известен перестраиваемый оптический мультиплексор ввода-вывода (US, 6795654, B2), имеющий входной порт, выводной порт и выходной порт и включающий устройства, обеспечивающие ввод сигнала, содержащего несколько каналов, связанную со входным портом многоступенчатую структуру оптических фильтров, каждый из которых пропускает через себя нечетные или четные каналы и отражает четные и нечетные каналы, соответственно, устройство, обеспечивающее пропускание отраженных каналов в выходной порт и пропускаемого всеми фильтрами канала (выводимого канала) в выводной порт. При этом оптический фильтр в' каждой ступени содержит волоконный интерферометр Маха-Цендера, имеющий элемент фазового сдвига и зеркало для отражения каналов, не пропускаемых интерферометром Маха- Цендера. Устройства, обеспечивающие пропускание отраженных каналов в выходной порт и ввод добавляемого нового канала через порт ввода, в результате чего вновь вводимый канал пропускается в выходной порт, могут содержать циркуляторы.
С использованием такого перестраиваемого мультиплексора осуществляют известный способ селективного ввода и вывода задаваемого канала (US, 6795654, B2), заключающийся в селективном пропускании четных или нечетных каналов и отражении, соответственно, нечетных или четных каналов, причем эту операцию повторяют столько раз, сколько требуется для отражения всех каналов, кроме задаваемого, выводе задаваемого канала в порт вывода, объединении отраженных каналов в выходном порте, вводе дополнительного канала через порт ввода и объединении его с каналами, направленными в выходной порт.
Схема одного из вариантов такого мультиплексора - устройства 10 - приведена на Фиг.l. Мультиплексор 10 имеет входной порт 11, выходной порт 12, выводной порт 13, порт 14 ввода и включает три однокаскадных ИМЦ: 15-1, 15-2 и 15-3, сформированных с помощью трех пар волоконно-оптических разветвителей {16-1, 16- 2}, {16-3, 16-4} и {16-5, 16-6} и, в качестве интерференционных плеч, соединяющих их свеговодов {17-1,17-2}, {17-3,17-4} и {17-5,17-6}. Разность длин плеч в трех интерферометрах последовательно возрастает в два раза при переходе к следующему инiерферометру.
Каждый из трех указанных однокаскадных ИМЦ 15-1, 15-2 и 15-3 избирательно пропускает нечетные или четные каналы и, с помощью волоконно-оптических рефлекторов 15-1-1, 15-2-1 и 15-3-1, отражает и направляет обратно четные или нечетные каналы, соответственно. Используются два циркулятора: циркулятор 18-1, связанный с входным 11 и выходным 12 портами, для ввода каналов в устройство и пропускания отраженных зеркалами каналов в выходной порт 12, и циркулятор 18-2 - для пропускания выбранных каналов в выводной порт 13 и ввода новых каналов через порт 14 вместо выведенных каналов.
Трехступенчатая структура обеспечивает вывод одного канала при поступлении на вход 8-ми каналов и ввод нового канала взамен выведенного. Управляемые элементы 15-1-2, 15-2-2 и 15-3-2 фазового сдвига, установленные в одном ич плеч каждого из грех интерферометров 15-1, 15-2 и 15-3, соответственно, используют для управляемой перестройки спектральных характеристик указанных однокаскадных ИМЦ 15-1, 15-2 и 15-3 и, таким образом, для ввода/вывода любого из 8-ми каналов.
Согласно патенту (US, 6795654, B2), в других предлагаемых вариантах предложено однокаскадные ИМЦ выполнять с помощью «диcкpeтныx» элементов: светоделителей, зеркал-призм, поляризаторов или усовершенствованных фильтров Лайота. Как альтернативу зеркалам 15-1-1, 15-2-1 и 15-3-1 и циркуляторам 18-1 и 18-2 можно использовать также для пропускания каналов в выходной порт 12 дополнительную структуру оптических фильтров на однокаскадных ИМЦ.
Рассмотренное выше известное устройство позволяет вводить и выводить любой канал из восьми каналов, на которых работает оптическая сеть. Однако известное устройство имеет существенные недостатки. Специалистам в области оптических систем связи известно, что описанная выше структура, содержащая большое число оптических элементов, - однокаскадные ИМЦ в волоконном или дискретном вариантах, рефлекторы и циркуляторы, - является весьма громоздкой и не может быть надежной и устойчивой в реальных условиях, так как однокаскадные ИМЦ очень чувствительны к условиям окружающей среды, к температуре, вибрациям и другим воздействиям. Поэтому для реализации устройств подобного назначения необходим другой подход - подход с использованием интегрально-оптических технологий.
Известно также, что спектральные характеристики однокаскадных ИМЦ имеют не идеальную форму - неплоские вершины и медленно спадающие края спектральных полос, что при использовании их в системах спектрального уплотнения с большой плотностью каналов может быть причиной перекрытия каналов и плохой изоляции каналов. Кроме того, однокаскадные ИМЦ вносят значительную дисперсию в каналы, которая при большой скорости передачи может приводить к увеличению длительности импульсов и, тем самым, к снижению пропускной способности оптической системы связи.
Известно, что значительно лучшие спектральные характеристики и меньшую вносимую дисперсию имеют двухкаскадные несимметричные ИМЦ или многокаскадные несимметричные ИМЦ (далее - двухкаскадные и многокаскадные ИМЦ), но эти устройства не являются обратимыми и поэтому не могут использоваться в описанном выше мультиплексоре 10 ввода/вывода.
Для обеспечения возможности интегрально-оптического выполнения управляемого оптического мультиплексора ввода-вывода следует сократить количество используемых оптических элементов и исключить циркуляторы и рефлекторы, так как они несовместимы с интегрально-оптической технологией. Снижение количества используемых оптических элементов целесообразно также с точки зрения уменьшения стоимости устройства.
Таким образом, создание способа управляемого ввода/вывода и управляемого оптического мультиплексора ввода-вывода, более простого в конструктивном решении, удовлетворяющего существующим требованиям по изоляции каналов и вносимой дисперсии и пригодного для интегрально-оптического выполнения является актуальной проблемой. При этом желательно, чтобы устройство имело дополнительные функциональные возможности, было максимально динамичным и достаточно гибким, то есть обеспечивало в различных применениях наилучшее соотношение между техническими характеристиками и стоимостью.
Раскрытие изобретения
При создании изобретения была поставлена задача создания способа и устройства ввода/вывода желаемого канала из оптического сигнала с помощью селекции каналов оптического сигнала путем управления спектральными характеристиками фильтрующих ступеней мультиплексора с обеспечением последующего вывода желаемого канала, пропускания нежелательных каналов, ввода нового сигнала.
Поставленная задача была решена разработкой, согласно изобретению, способа управляемого селективного ввода/вывода канала в волоконно-оптической системе связи со спектральным уплотнением 2N каналов, оптические частоты которых могут перестраиваться, но при этом спектральный интервал Δv между соседними каналами постоянный, в котором:
(a) подают из оптической сети многоканальный оптический сигнал в N-ступенчатую структуру, в которой каждая ступень содержит оптический фильтр, имеющий один вход или два входа и два выхода, выполненный с возможностью управляемой настройки коэффициентов передачи и характеризующийся в п-ой ступени, при п - 1 ,2,..., N, частотным интервалом Δк,I = 2"~1Δv' между соседними экстремумами в зависимостях коэффициентов передачи от частоты, и при этом оптический фильтр в каждой ступени, кроме первой, одним входом и одним из выходов соединен соответственно с одним из выходов и одним входом оптического фильтра предыдущей ступени, при этом один вход оптического фильтра первой ступени является входным портом N-ступенчатой структуры, а один из выходов оптического фильтра последней ступени является портом вывода в N-ступенчатой структуре;
(b) выбирают канал, подлежащий вводу/выводу;
(c) настраивают оптический фильтр каждой ступени таким образом, чтобы коэффициент передачи оптического фильтра со входа на выход, используемые в соединениях оптических фильтров, описанных в а), имел максимальное значение на частоте выбранного канала;
(d) пропускают многоканальный оптический сигнал через N-ступенчатую структуру и получают выбранный канал на выходе оптического фильтра последней ступени, являющемся портом вывода в N-ступенчатой структуре; (е) осуществляют ввод нового канала на оптической частоте выведенного канала, объединяют новый канал и все каналы, кроме выведенного, и возвращают объединенные каналы в оптическую сеть. .
При этом, согласно изобретению, целесообразно, чтобы при использовании оптических фильтров, имеющих два входа, ввод нового канала осуществляли через порт ввода N-ступенчатой структуры, соединенный со входом оптического фильтра последней ступени, не используемого в соединениях оптических фильтров, описанных в а), объединение нового канала и всех каналов, кроме выведенного, осуществляли путем соединения выхода оптического фильтра каждой ступени, кроме первой, не используемого в соединениях оптических фильтров, описанных в а), со входом оптического фильтра предыдущей ступени, не используемого в соединениях оптических фильтров, описанных в а), и возвращение объединенных каналов в оптическую сеть производили через выход оптического фильтра первой ступени, не использованный в соединениях фильтров, описанных в а). ,
Кроме того, согласно изобретению, целесообразно, чтобы при использовании оптических фильтров, имеющих один вход, ввод нового канала осуществляли через один из входов оптического сумматора, имеющего N+l входов и один выход, объединение нового канала и всех каналов, кроме выведенного, осуществляли путем соединения выхода оптического фильтра каждой ступени, не используемого в соединениях фильтров, описанных в а), с одним из входов указанного сумматора, при этом через выход сумматора объединенные каналы возвращали в оптическую сеть.
Поставленная задача была также решена разработкой управляемого оптического мультиплексора ввода/вывода для волоконно-оптической системы связи со спектральным уплотнением 2N каналов, оптические частоты которых могут перестраиваться, но при этом спектральный интервал Δv между соседними каналами постоянный, , согласно изобретению, имеющего один входной порт, один выходной порт, один порт вывода, один порт ввода и включающего:
- N-ступенчатую структуру, содержащую в каждой ступени один оптический фильтр, выполненный с возможностью управляемой перестройки коэффициентов передачи, характеризующийся в w-ой ступени, при п = 1,2,..., N, , частотным интервалом Δv,, = 2"-' Δv между соседними экстремумами в зависимостях коэффициентов передачи от частоты и имеющий два входа и два выхода; - контроллер для управления перестройкой коэффициентов передачи указанных оптических фильтров.
При этом, согласно изобретению, целесообразно, чтобы в мультиплексор ввода/вывода в указанной N-ступенчатой структуре:
- оптический фильтр каждой ступени, кроме первой, одним из входов и одним из выходов был соединен соответственно с одним из выходов и одним из входов оптического фильтра предыдущей ступени;
- оптический фильтр первой ступени другим входом был соединен с входным портом,
- оптический фильтр первой ступени другим одним выходом был- соединен с выходным пор i ом;
- оптический фильтр последней ступени другим выходом был соединен с портом вывода;
- оптический фильтр последней ступени еще другим входом был соединен с портом ввода.
При этом, согласно изобретению, целесообразно, чтобы в мультиплексоре ввода/вывода оптическими фильтрами ступеней N-ступенчатой структуры являлись однокаскадные и/или двухкаскадные несимметричные интерферометры Маха-Цендера.
Поставленная задача была также решена разработкой управляемого оп гического мультиплексора ввода/вывода для волоконно-оптической системы связи со спектральным уплотнением 2N каналов, оптические частоты которых могут перестраиваться, но при этом спектральный интервал Δv между соседними каналами постоянный, согласно изобретению, имеющего один входной порт, один выходной порт, один порт вывода, один порт ввода и включающего:
- N-ступенчатую структуру, содержащую в каждой ступени один оптический фильтр, выполненный с возможностью управляемой перестройки коэффициентов передачи, характеризующийся в я-ой ступени, при п - 1,2,..., N, частотным интервалом Δv,, = 2""' Δv между соседними экстремумами в зависимостях коэффициентов передачи от частоты и имеющий один вход и два выхода;
- ошический сумматор, имеющий N+l входов и один выход, соединенный с выходным портом; контроллер для управления перестройкой коэффициентов передачи указанных оптических фильтров. При этом, согласно изобретению, целесообразно, чтобы в мультиплексоре ввода/вывода в указанной N-ступенчатой структуре:
- оптический фильтр каждой ступени, кроме последней ступени, одним из выходов был соединен со входом оптического фильтра последующей ступени, а другим выходом соединен с одним из входов оптического сумматора;
- оптический фильтр первой ступени своим входом соединен с входным портом;
- оптический фильтр последней ступени одним выходом соединен с еще одним входом оптического сумматора, а другим выходом соединен с портом вывода;
- оптический сумматор еще одним входом соединен с портом ввода.
При этом, согласно изобретению, целесообразно, чтобы оптическими фильтрами N-ступенчатой структуры являлись многокаскадные несимметричные интерферометры Маха-Цендера.
Поставленная задача была также решена разработкой управляемого оптического мультиплексора ввода/вывода для волоконно-оптической системы связи со спектральным уплотнением 2N каналов, оптические частоты которых могут перестраиваться, но при этом спектральный интервал Δv между соседними каналами постоянный, согласно изобретению, имеющего один входной порт, один выходной порт, один порт вывода, один порт ввода и включающего:
- соединенные между собой первую и вторую многоступенчатые структуры, содержащие в каждой своей ступени один оптический фильтр, выполненный с возможностью управляемой настройки своих коэффициентов передачи, при этом первая структура имеет N1 ступеней, вторая структура имеет N2 ступеней и Ni + N2 = N;
- оптический сумматор, имеющий N] +1 входов и один выход;
- контроллер для управления перестройкой спектральных характеристик оптических фильтров первой и второй многоступенчатых структур.
При этом, согласно изобретению, целесообразно, чтобы в мультиплексоре ввода/вывода:
- оптический фильтр в первой многоступенчатой структуре имел один вход и два выхода и характеризовался в п ]-oй ступени при щ = 1,2,..., Ni частотным интервалом Δvnl = 2"w Δv между соседними экстремумами в зависимостях коэффициентов передачи от частоты;
- оптический фильтр во второй многоступенчатой структуре имел два входа и два выхода и характеризовался в л2-oй ступени при пz= 1,2,..., Na частотным интервалом Δvи2 = 2"2+л"~' Δi/ между соседними экстремумами в зависимостях коэффициентов передачи от частоты.
При этом, согласно изобретению, целесообразно, чтобы в мультиплексоре ввода/вывода:
- в первой многоступенчатой структуре оптический фильтр каждой ступени, кроме последней, одним выходом был соединен со входом оптического фильтра последующей ступени, а другим выходом был соединен с одним из входов оптического сумматора;
- в первой многоступенчатой структуре оптический фильтр последней ступени одним выходом был соединен с одним из входов оптического сумматора, а другим выходом был соединен с одним из входов оптического фильтра первой ступени второй многоступенчатой структуры;
- во второй многоступенчатой структуре оптический фильтр каждой ступени, кроме первой, одним из входов и одним из выходов был соединен соответственно с одним из выходов и одним из входов оптического фильтра предыдущей ступени;
- во второй многоступенчатой структуре оптический фильтр первой ступени структуры другим выходом был соединен с другим входом оптического сумматора;
- в первой многоступенчатой структуре оптический фильтр первой ступени другим входом был соединен с входным портом;
- во второй многоступенчатой структуре оптический фильтр последней ступени одним из выходов был соединен с портом вывода;
- во второй многоступенчатой структуре оптический фильтр последней ступени другим входом был соединен с портом ввода;
- оптический сумматор выходом был соединен с выходным портом.
При этом, согласно изобретению, целесообразно, чтобы в мультиплексоре ввода/вывода оптическими фильтрами первой многоступенчатой структуры являлись многокаскадные несимметричные интерферометры Маха-Цендера, а оптическими фильтрами второй многоступенчатой структуры являлись однокаскадные и/или двухкаскадные несимметричные интерферометры Маха-Цендера.
При этом, согласно изобретению, целесообразно, чтобы для управления настройкой коэффициентов передачи оптические фильтры содержали элекτрооптические или термооптические устройства фазового сдвига. При этом, согласно изобретению, целесообразно, чтобы мультиплексоры ввода/вывода были выполнены по интегрально-оптической технологии на одном чипе.
Кроме того, согласно изобретению, целесообразно, чтобы в мультиплексорах ввода/вывода входной порт, выходной порт, порт вывода и порт ввода были выполнены с помощью световодов.
Таким образом, рассмотренная выше проблема создания управляемого оптического мультиплексора ввода-вывода (t-ОАDМ) решена настоящим изобретением, в котором используется многоступенчатая структура оптических фильтров. В качестве оптических фильтров могут использоваться однокаскадные, двухкаскадные и многокаскадные ИМЦ, содержащие устройства фазового сдвига и имеющие один или два входных порта и не менее двух выходных портов.
В способе управляемого селективного ввода/вывода одного канала из многоканального оптического сигнала согласно настоящему изобретению и во всех вариантах управляемого оптического мультиплексора ввода-вывода согласно настоящему изобретению оптический фильтр каждой ступени, кроме фильтра первой ступени, одним из входов и одним из выходов соединен соответственно с одним из выходов и одним из выходов оптического фильтра предыдущей ступени.
При пропускании многоканального оптического сигнала через всю многоступенчатую структуру в каждом фильтре производится разделение каналов на две группы: одна - содержащая нечетные; другая - четные каналы, при этом в одной из групп содержится канал, подлежащий вводу/выводу. Спектральные характеристики оптических фильтров настраиваются таким образом, что в группе, направляемой к следующей ступени, всегда оказывается выбранный канал; как результат, на выход фильтра последней ступени приходит только один канал - выбираемый канал ввода/вывода. Все остальные каналы, вместе с вновь введенным каналом, объединяются и направляются в выходной порт.
В одном из вариантов t-ОАDМ согласно настоящему изобретению, в котором могут использоваться оптические фильтры, имеющие два входа и два выхода, объединение нового канала и всех каналов, кроме выведенного, осуществляют путем соединения еще одного выхода оптического фильтра каждой ступени, кроме первой ступени, с другим, ранее не используемым, входом оптического фильтра предыдущей ступени, а возвращение объединенных каналов в оптическую сеть производят через ранее не использованный другой выход оптического фильтра первой ступени. В другом варианте t-ОАDМ согласно настоящему изобретению, в котором используются оптические фильтры, имеющие один вход и два выхода, объединение вводимого канала и пропускаемых каналов производится с помощью оптического сумматора, входы которого соединяются со вторьми выходами всех фильтров, а также с портом ввода.
В третьем варианте управляемого оптического мультиплексора ввода/вывода согласно изобретению могут использоваться совместно оптические фильтры, имеющие один вход и два выхода, и оптические фильтры, имеющие два входа и два выхода, и при этом мультиплексор выполнен из двух многокаскадных структур, одна из которых соответствует первому варианту t-ОАDМ, а вторая - второму варианту t-ОАDМ. Объединение пропускаемых каналов в каждой из двух структур производится аналогично объединению, используемому в первых двух вариантах устройства, а ввод нового канала - как в первом варианте.
При этом, согласно изобретению, в качестве оптических фильтров, имеющих два входа и два выхода, используются однокаскадные и/или двухкаскадные несимметричные интерферометры Маха-Цендера, в качестве оптических фильтров, имеющих один вход и два выхода, используются многокаскадные несимметричные интерферометры Маха-Цендера, а для управления настройкой коэффициентов передачи оптические фильтры содержат электрооптические или термооптические устройства фазового сдвига.
Кроме того, является существенным, чтобы, согласно изобретению, предлагаемые мультиплексоры были выполнены по интегрально-оптической технологии на одном чипе.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием примеров осуществления способа управляемого селективного ввода/вывода канала в волоконно-оптической системе связи со спектральным уплотнением 2N каналов, оптические частоты которых могут перестраиваться, но при этом спектральный интервал Δv между соседними каналами постоянный, согласно изобретению, с помощью управляемых оптических мультиплексоров ввода/вывода согласно изобретению и прилагаемыми чертежами, на которых показаны:
Фиг.l - схема известного управляемого оптического мультиплексора ввода/вывода; Фиг.2a - схема известного однокаскадного интерферометра Маха-Цендера; Фиг.2b - условное изображение однокаскадного ИМЦ, показанного на Фиг.2a;
Фиг.З — зависимости коэффициентов передачи от оптической частоты для однокаскадного ИМЦ, показанного на Фиг.2a;
Фиr.4a - схема известного двухкаскадного ИМЦ;
Фиг.4b - условное изображение двухкаскадного ИМЦ, показанного на Фиг.4a;,
Фиr.5 - зависимости коэффициентов передачи от оптической частоты для двухкаскадного ИМЦ, показанного на Фиг.4a;
Фиг.ба - схема известного многокаскадного фильтра, включающего три двухкаскадных ИМЦ;
Фиг.бb - условное изображение многокаскадного фильтра, показанного на Фиг.ба;
Фиr.7 - схема управляемого оптического мультиплексора ввода/вывода согласно изобретению, содержащего однокаскадные ИМЦ, с иллюстрацией работы при подаче на входной порт оптического сигнала, содержащего 8 СWDМ-каналов;
Фиг.8 - схема управляемого мультиплексора ввода/вывода согласно изобретению, содержащего многокаскадные ИМЦ, с иллюстрацией работы при подаче на входной порт оптического сигнала, содержащего 64 DWDМ-канала;
Фиг.9 - схема управляемого мультиплексора ввода/вывода согласно изобретению, содержащего однокаскадные, двухкаскадные и многокаскадные ИМЦ, с иллюстрацией работы при подаче на вход оптического сигнала, содержащего 64 DWDМ-канала.
Наилучший вариант осуществления изобретения
Согласно изобретению, основным элементом управляемого мультиплексора ввода/вывода является известное и часто используемое в оптике устройство - несимметричный интерферометр Маха-Цендера или, как условились его называть, однокаскадный ИМЦ (M. Вот, E. WoIf. "Тhе Орtiс Ваsе", Реrgаmоп Рrеss, Охfоrd, Fifth Охfоrd, Fifth Еditiоп, 1975, рр. 312-316 ; М.Борн и Э.Вольф. "Основы оптики". Пер. под ред. Г.П. Мотулевича. Наука, M., 1970 , c.342-346).
Однокаскадный ИМЦ представляет собой интерферометр с двумя υдномодовыми плечами и парой разветвителей на двух концах. Термин «нecиммeтpичный» означает, что длины плеч ИМЦ заведомо неравные. Отличия в длине, температуре или других параметрах плеч интерферометра вызывают фазовый сдвиг для проходящих по плечам волн, который проявляется при интерференции выводимых волн. Варианты выполнения однокаскадного ИМЦ с помощью волоконно-оптических разветвителей, светоделителей, зеркал-призм, поляризаторов и других элементов рассмотрены выше при описании известного управляемого оптического мультиплексора ввода/вывода (US, 6795654, B2).
На Фиг.2a приведено схематичное изображение волноводного варианта однокаскадного ИМЦ 20, его условное изображение для целей описания настоящего изобретения приведено на Фиг.2a. Устройство 20 размещено на одной подложке 21, где однокаскадный ИМЦ 22 образован разветвителями 23 и 24 и двумя плечами 22-1 и 22- 1, сформированными волноводами неравной длины Ii » 1?, соответственно. Коэффициенты связи K1 и kг , соответственно, разветвителей 23 и 24, равны и делят оптическую мощность в соотношении 50/50. Однокаскадный ИМЦ 22 имеет выводы с одной стороны, а и b, и выводы с другой стороны, с и d.
При этом однокаскадный ИМЦ 22 содержит в плече 22-2 устройство фазового сдвига 25, которое вносит дополнительный фазовый сдвиг φ в фазу пробегающей волны, и является управляемым элементом, используемым для настройки спектральных характеристик ИМЦ.
Величина фазового сдвига φ регулируется с помощью термооптического или электрооптического эффекта с помощью изменения величины электрического тока или напряжения. Соответственно, устройство фазового сдвига 25 может быть изготовлено с использованием термооптического материала, например силикона, или электрооптического материала, например ниобата лития (LiNbОЗ) или арсенида галлия. Подобные устройства фазового сдвига известны в технике спектрального уплотнения как инструмент для настройки спектральных характеристик оптических фильтров на основе ИМЦ, а также используются в других устройствах - модуляторах и переключателях.
При вводе через первый вход а излучения единичной мощности интенсивность света на двух выходах с vι d может быть выражена с помощью коэффициентов передачи Kac(v,φ) и Ka(i(v,φ):
Kac(v,φ) = 0,5 -[l + cos( + φ)] , 0) с
7, . . п е г-, ,2япAL v чn ro\
Kacl(v,φ) = Q,5 -[l + cos( + φ + π)] > W где D=2πnΔLv/c - фазовая задержка, обусловленная разной оптической длиной плеч 22-1 и 22-2; ΔL= I1 - lг; п - показатель преломления материала; v - оптическая частота и с - скорость света в пустоте.
При возбуждении через второй вход b интенсивность света на тех же выходах с и Сможет быть представлена с помощью коэффициентов передачи Kьc(v,φ) и Kьa(v,φ):
Khc(Я,φ) = 0,5 -[l + cos(^^ + φ + π)] > (3)
Kм(Л,φ) = 0,5 -[l + cos(^^ + φ)] , . (4)
Рассматриваемые на каком-либо интервале частот v (или длин волны λ), коэффициенты передачи (1)÷(4) становятся спектральными характеристиками однокаскадного ИМЦ. Как можно видеть, указанные спектральные характеристики (1)÷(4) являются периодическими функциями частоты света v и длины волны λ, и разности длин плеч ΔL, показателя преломления п и фазового сдвига φ.
Для работоспособности однокаскадного ИМЦ существенны следующие его свойства:
- расстояния между соседними экстремумами Δv и Δλ в спектральных характеристиках (1)÷(4) в единицах оптической частоты и в единицах длин волн, соответственно, равны:
Av = ^ 2AГLГn и Aλ = ^ 2A—Ln , (5)
коэффициенты передачи (1)÷(4), соответствующие переходу оптического излучения с одного из входов, а или в, на первый с и второй d выходы, отличаются по фазе на π;
- коэффициенты передачи при замене двух индексов не изменяются, то есть Kad(v,φ)=Kbc(v,φ) и Kac(v,φ)=Kьd(v,φ);
- изменяя величину фазового сдвига φ, можно изменять спектральные характеристики (1)÷(4), сдвигая их по оси частот (или длин волн); это приводит, в частности, при изменении фазового сдвига на δφ = ± π , к инверсии сигналов на выходах;
- коэффициенты передачи не изменяются при изменении направления передачи сигнала, то есть однокаскадный ИМЦ является обратимым устройством. В свою очередь, из этих свойств следует, что при поступлении на вход однокаскадного ИМЦ оптического сигнала, содержащего несколько каналов, частоты (или длины волн) которых совпадают с положением экстремумов в зависимостях коэффициентов передачи от частоты (или длины волн), сигналы разделяются на две группы, которые выводятся на разные выходы. Одна группа содержит нечетные каналы, другая группа - четные каналы, и в обеих группах спектральный интервал между каналами становится в два раза больше, чем на входе однокаскадного ИМЦ. При поступлении этого же оптического сигнала на другой вход, четные и нечетные каналы на выходах меняются местами.
Так как однокаскадный ИМЦ является обратимым устройством, то в другой ситуации, когда на один вход подаются нечетные каналы, а на другой вход подаются четные каналы, то обе группы каналов объединяются в один оптический поток с более плотным размещением каналов.
Устройства, выполняющие функцию разделения каналов на нечетные и четные каналы и обратную функцию объединения нечетных и четных каналов в один поток, в иностранной литературе называют интерливерами; в отечественной литературе нет термина для устройств аналогичного назначения, в настоящем тексте они называются оптическими фильтрами.
Расстояние между соседними экстремумами Δv (или Δλ) в спектральных характеристиках для реального однокаскадного ИМЦ должно формироваться на стадии его изготовления путем подбора соответствующих разности длин плеч ΔL и показателя преломления п. Управляемая же перестройка положения экстремальных значений коэффициентов передачи относительно задаваемых частот {Vj} (или длин волн {λj}) должна производиться с помощью соответствующей регулировки фазового сдвига φ при использовании однокаскадного ИМЦ в качестве оптического фильтра в составе какого-либо конкретного устройства.
На Фиг.З показаны коэффициенты передачи Kac(v,φ) и Kad(v,φ) для некоторого однокаскадного ИМЦ как функции оптической частоты, который при соответствующих значениях фазовой задержки D и фазовом сдвиге φ имеет расстояние между соседними экстремумами 50 GHz и может быть, таким образом, использован для разделения четных и нечетных каналов с интервалом между соседними по частоте каналами 50 GHz. Сплошными линиями показана спектральная зависимость коэффициента передачи Kao(v,φ), в соответствии с которой одна группа каналов, - нечетные каналы, - выводится на выход с, пунктирными линиями показана спектральная зависимость коэффициента передачи Ka(1(v,φ), ответственная за вывод другой группы каналов - четных каналов - на выход d.
Как можно видеть на Фиг.З, недостаток данного оптического фильтра - неплоские вершины и медленно спадающие края спектральных полос, что при малом спектральном интервале между каналами может стать причиной перекрестных помех между соседними каналами. Другой известный недостаток заключается в том, что при большой разности длин плеч ΔL вносимая дисперсия может быть весьма велика. Эти недостатки ограничивают возможность использования однокаскадных ИМЦ в устройствах, применяемых в системах связи со спектральным уплотнением каналов.
Существенное улучшение спектральных характеристик оптического фильтра для устройств и систем спектрального уплотнения обеспечивают, как известно (US, 6782158,B)> двухкаскадные ИМЦ, которые могут быть выполнены как с помощью волоконно-оптических разветвителей, светоделителей, зеркал-призм, поляризаторов и пр., так и в интегрально-оптическом виде и содержать при этом устройства фазового сдвига.
На Фиг.4a показано схематичное изображение волноводного варианта двухкаскадного ИМЦ 40, его условное изображение приведено на Фиг.4b. В устройстве 40 используются три разветвителя 41, 42 и 43 с коэффициентами связи kь k2 и кд, соответственно. Устройство 40 размещено на единой подложке 46.
Первый однокаскадный ИМЦ 44 образован двумя разветвителями 41 и 42 и двумя волноводами 44-1 и 44-2 неравной длины I44-I и l44-2> соответственно. Второй однокаскадный ИМЦ 45 образован двумя разветвителями 42 и 43 и двумя волноводами 45-1 и 45-2 неравной длины I45-1 и Us-г, соответственно. Фазовые задержки Di=2πn(l44-i- I44-2)A и D2=2πn(l45-i- l45-2)/λ связаны между собой соотношением: D2 = 2-D].
В ИМЦ 44 и 45 используются устройства фазового сдвига 47 и 48, вносимые ими фазовые сдвиги обозначим φ и ф, соответственно. Двухкаскадный ИМЦ имеет выводы с одной стороны, а и b, и выводы с другой стороны, е и/
Спектральные характеристики двухкаскадного ИМЦ 40 нетрудно получить аналитически. Для трех разветвителей 41-1, 41-2 и 41-3 следует ввести матрицы T(k,) для (/ =1,2,3), которые связывают амплитуды света на входе и выходе с параметрами разветвителей:
Figure imgf000020_0001
а для двух однокаскадных ИМЦ 43 и 44 - матрицы T(D1) и T(D2):
g1 ' ,Шh+Ф) Q
T(D1) = и T(D2) = о 1 О 1 (7)
Тогда матрица пропускания M(v,φ,ф) двухкаскадного ИМЦ определяется произведением пяти матриц:
M(V, φ, ф) = M M Л TfcщD щk щD )Пk ) (8)
Так как коэффициенты передач двухкаскадного ИМЦ связывают оптические интенсивности на выходе с оптической интенсивностью на входе, то для их определения следует использовать выражения типа:
Figure imgf000020_0002
Из выражений (6)÷(9) могут быть получены все основные свойства двухкаскадных ИМЦ. Нетрудно проверить, что двухкаскадный ИМЦ при вводе излучения через входы а ж Ъ остается устройством, выполняющим функцию разделения и объединения нечетных и четных каналов. Так, при подаче оптического сигнала на вход а некоторого двухкаскадного ИМЦ каналы разделятся на две группы, содержащие одна группа - нечетные каналы, а другая группа - четные каналы. Отметим важное свойство, сохраняющееся у двухкаскадных ИМЦ: при подаче этого же оптического сигнала на другой вход, вход в на Фиг.4a, группы с нечетными и четными каналами меняются местами на выходах е и/
Расстояния между соседними экстремумами Δv и Δλ в спектральных характеристиках также определяются выражениями (5), где ΔL - разность длин плеч в первом каскаде двухкаскадного ИМЦ 40, т.е. AL=I44-I- I44-2. Сохраняется возможность управляемого сдвига спектральных характеристик, теперь уже с помощью двух фазовых сдвигов φ и ф. Чтобы сместить спектральные характеристики Kac(v,φ,ф) и Kaf(v,φ,ф) по оси частот на величину δv, необходимо с помощью соответствующих устройств фазового сдвига изменить фазы φ и ф: ff π -δv „ . 2π -δv δφ = '~K7 и δф = —^Г • (Ю)
Можно убедиться также с помощью выражений (6)÷(9), что при вводе сигнала через выходы е и /теряется возможность разделения на нечетные и четные каналы и. соответственно, объединения нечетных и четных каналов. Это следствие того, что матрицы (6) и (7) являются некоммутируемыми. Таким образом, двухкаскадные ИМЦ не являются обратимыми устройствами - два порта α и δ с одной стороны могут быть использованы только как входные, а два другие порта е и / с противоположной стороны, только как выходные, и поэтому двухкаскадные ИМЦ, как отмечалось выше, не могут быть использованы в известном управляемом оптическом мультиплексоре ввода-вывода, представленном на Фиг.l.
На Фиг.5 приведены коэффициенты передачи Kae(v,φ,ф) и Kaf(v,φ,ф) как функции оптической частоты для некоторого двухкаскадного ИМЦ, рассчитанные с помощью выражений (6)÷(9). Этот двухкаскадный ИМЦ при коэффициентах связи ki =0.7854, k2 =2.0944, кд— 0.3218, соответствующих фазовых задержках Dj и D2 и фазах φ и ф может быть использован, как 50 GHz оптический фильтр, для разделения четных и нечетных каналов с интервалом между соседними по частоте каналами 50 GHz. Сплошными линиями показана спектральная зависимость коэффициента передачи Kae(v,φ,ф), в соответствии с которой при вводе через первый вход а одна группа каналов (нечетные каналы) выводится на первый выход е, пунктирными линиями показана спектральная зависимость коэффициента передачи Kaf(v,φ,ф), ответственная за вывод другой группы каналов (четные каналы) на второй выход/
Как можно видеть, двухкаскадный ИМЦ имеет значительно лучшую форму спектральных характеристик - близкую к прямоугольной, с плоской вершиной и крутым спадом по краям спектральных полос. Поэтому двухкаскадный ИМЦ, используемый как оптический фильтр, обеспечивает лучшее подавление перекрестных помех и высокую изоляцию каналов. Тем не менее, вносимая двухкаскадным ИМЦ дисперсия остается большой, что ограничивает применение его как оптического фильтра в системах связи с большой скоростью передачи данных.
Известно, что ситуация может быть изменена в лучшую сторону при использовании фильтров, получаемых в результате каскадирования двухкаскадных ИМЦ. В одном из вариантов подобных устройств могут быть использованы двухкаскадные ИМЦ, имеющие идентичные коэффициенты пропускания, но противоположные по знаку дисперсии, так называемые комплементарные двухкаскадные ИМЦ. Комплементарность обеспечивается определенным соотношением коэффициентов связи kь k2 и кз во входящих в их состав ИМЦ (US,6782158, B2).
На Фиг.ба показан один из вариантов многокаскадного ИМЦ 60, который может использоваться для разделение на нечетные и четные каналы; условное изображение многокаскадного ИМЦ (MZI-3) приведено на Фиг.бb. Устройство 60 в планарном исполнении размещено на одной подложке (кристалле) 61, имеет входной порт g, первый выходной порт р и второй выходной порт к и включает три двухкаскадных ИМЦ, имеющие первый вход а, второй вход Ъ , первый выход е и второй выход/ при этом в первом каскаде используется двухкаскадный ИМЦ 62 типа I, и во втором каскаде - два двухкаскадных ИМЦ 63 и 64, оба типа I \ то есть с противоположными знаками дисперсии.
При вводе сигнала через входной порт g двухкаскадный ИМЦ 62, как обычно, разделяет каналы на две группы: в одной группе нечетные каналы, а в другой - четные; во втором каскаде ИМЦ 63 пропускает нечетные каналы на свой первый выход е и далее во внешний первый выходной порт р, а ИМЦ 64 пропускает четные каналы на свой выход / и далее во внешний второй выходной порт k. Так как дисперсии двухкаскадного ИМЦ 62 и двухкаскадных ИМЦ 63 и 64 имеют противоположные знаки, то в результате дисперсия многокаскадного ИМЦ 60 оказывается компенсированной - нулевой или почти нулевой.
К сожалению, недостатком многокаскадных ИМЦ является то, что при вводе оптического сигнала через второй вход b двухкаскадного ИМЦ 62 группы, содержащие нечетные и четные каналы, не меняются просто местами на выходах двухкаскадных ИМЦ 63 и 64, а выводятся в другие выходы, нежели бывшие при вводе оптического сигнала через вход α (в выходы / и е двухкаскадных ИМЦ 63 и 64, соответственно). Этот недостаток не позволяет использовать многокаскадные ИМЦ в рассматриваемом ниже первом варианте реализации управляемого оптического мультиплексора ввода/вывода согласно настоящему изобретению.
Первый вариант управляемого оптического мультиплексора ввода/вывода согласно настоящему изобретению предназначен для систем спектрального уплотнения с достаточно широким спектральным интервалом между соседними каналами. например, для СWDМ-системы. Схема мультиплексора 70 по данному варианту приведена на Фиг.7.
Мультиплексор имеет один входной порт 71, один выходной порт 72, один порт вывода 73, один порт ввода 74 и включает три оптических фильтра 75-1, 75-2 и 75-3, образующих многоступенчатую структуру. Все устройство в планарном виде изготовлено на одной кремниевой подложке 76. Четыре порта 71÷74 выполнены в виде световодов. Фильтры всех трех ступеней соединены между собой и со световодами- выводами волноводами 77, сформированными на кремниевой подложке.
Динамическое управление работой мультиплексора осуществляется путем перестройки спектральных характеристик трех фильтров 75-1, 75-2 и 75-3 при подаче па устройства фазового сдвига, содержащиеся во всех трех фильтрах, соответствующих напряжений. Управление производят с помощью контроллера 78, который связан с оптическими фильтрами электрической шине 79.
В качестве оптических фильтров могут использоваться однокаскадные ИМЦ согласно Фиг.2a или двухкаскадные ИМЦ согласно Фиг.4a. Фильтры соединены таким образом, что каждый фильтр, кроме первого фильтра 75-1, одним из входов и одним из выходом соединен, соответственно, с одним из выходов и одним из входов предыдущего фильтра, и при этом первый фильтр 75-1 другим входом соединен с входным портом 71 и другим выходом - с выходным портом 72, а последний фильтр 75-3 соединен другим входом с портом ввода 74 и другим выходом - с портом вывода 73.
Отметим, что соединения оптических фильтров в устройстве 70 не являются единственно возможными, и ниже рассматривается другой вариант соединения оптических фильтров. Преимущество данного соединения в том, что в планарном исполнении устройства 70 волноводы 77 не пересекаются друг с другом.
Рассмотрим случай, когда на вход мультиплексора 70 поступает 8-кaнaльный оптический сигнал с частотным интервалом между каналами Δv = 2400 GHz (средний интервал между каналами Δλ « 20 пm). Так как в данном примере спектральный интервал между каналами большой, то в качестве оптических фильтров используются однокаскадные ИМЦ.
Чтобы обеспечить заданный интервал между каналами Δv=2400 GHz, для трех однокаскадных ИМЦ расстояния между соседними экстремумами в спектральных характеристиках (коэффициентах пропускания) установлены таким образом, что при переходе к следующему однокаскадному ИМЦ увеличивается в два раза: ΔV75-1 = 2400 GHz, Av75-2 = 4800 GHz и Av75-3 = 9600 GHz.
Соответственно, по выражению (5) разности длин плеч в однокаскадных ИМЦ равны: ΔL75-1 = 41,6 mkm, ΔL75-2 = 20,8 mkm и AL75-3 = 10,4 mkm (предполагается, что п = 1,5). Центральные длины волн 8 каналов при заданном спектральном интервале между каналами Av могут располагаться следующим образом: λ\=1608.5 пm, λ2= 1588.3 пm, λ3 = 1568.4 пm, λ4 = 1549.0 пm, λ5 = 1530.0 пm, λ6 = 1511.5 пm, λ7 = 1493.5 пm и λ8 = 1475.8 пm.
Предположим, что при некоторых фиксированных значениях фаз φ*75-ь φ*75-2 И φ^γs-з, которые обозначим как {φ*n}, для одной из волн, например, для волны V3, обеспечиваются условия пропускания из входного порта 71 в выводной порт 73. Очевидно, что эти условия заключаются в совпадении максимальных значений следующих коэффициентов передачи трех фильтров на длине волны λ.v
Чтобы лучше представить работу рассматриваемого устройства, необходимо более подробно описать спектральные характеристики трех оптических фильтров 75-1, 75-2 и 75-3.
При установленных расстояниях между соседними экстремумами AF75-1, AF75-2 и AF75-3 и условиях (11) коэффициент передачи K75'1^ (v,φ*i) для оптического фильтра 75- 1 имеет максимальные значения для нечетных волн vь v3, V5 и V7 и минимальные для четных волн v2, v4, Vб и V8, коэффициент передачи K75"2 ad(v,φ*2) для оптического фильтра 75-2 имеет максимальные значения для волн V3 и vγ и минимальные значения для волн, Vi и v5, коэффициент передачи
Figure imgf000024_0001
для оптического фильтра 75-3 имеет максимальное значения для волны V3 и минимальное значение для волны V7. Следует также иметь в виду инвариантность коэффициентов передачи однокаскадных ИМЦ при перестановке нижних индексов.
Итак, мультплексированный сигнал, включающий 8 спектральных каналов, поступает из BOCC во входной порт 71. Оптический фильтр 75-1 в соответствии со своим коэффициентом передачи K75"1 ac(v5φ*]) направляет волны Vi, V3, V5 и v7 к оптическому фильтру 75-2, а волны V2, V4, v6 и V8 пропускает в выходной порт 72. Оптический фильтр 75-2 в соответствии с коэффициентом передачи K75"2 ad(v,φ*2) направляет волны vз и v7 к оптическому фильтру 75-3, а волны V1 и V5 - обратно к оптическому фильтру 75-1, которые теперь проходят его при K75ЛC (vьφ*l) = K75"2 bc (V5,ф *i) =1 и оказываются в выходном порте 72. Оптический фильтр 75-3 направляет волну v3 в соответствии с коэффициентом передачи K75~3 ad(v3,φ*3) в порт вывода 73, а волну v7 при K75"3 ac(v7,φ*з) =1 возвращает сначала к оптическому фильтру 75-2, а затем эта волна v7 при K75'2ьc(v7,φ*2) =1 проходит к оптическому фильтру 75-1, с помощью которого она при K75*'ьc(v7, φ*\ ) =1 оказывается в выходном порте 72.
Нетрудно проследить траекторию движения волны vч 3 (при этом vs 3=v3), вводимой через порт ввода 74. Для этой волны при последовательном проходе через три оптических фильтра 75-1, 75-2 и 75-3 к выходному порту 72 значения соответствующих коэффициентов передачи все равны единице: K75"3ьc (vv 3,φ*3) = K75"2ьc (vч 3,φ*г) =
Figure imgf000025_0001
и поэтому волна vv 3 проходит в выходной порт 72.
Таким образом, соединение второго выхода оптических фильтров 75-2 и 75-3 с одним из входов предыдущего фильтра позволяет организовать объединение вновь вводимого канала vv 3 и каналов, не содержащих выбранный канал V3, и направить их в обратном направлении к первому оптическому фильтру 75-1, откуда они возвращаются в BOCC.
Рассмотрим теперь работу устройства 70 в динамике, когда любой выбранный канал может быть подвержен вводу/выводу. Для этого следует соответствующим образом изменять значения (^1) фазовых сдвигов для трех оптических фильтров, используя выражение (10). Например, чтобы перейти в режим ввода/вывода соседней волны v 4, необходимо следующим образом изменить фазовые сдвиги:
Figure imgf000025_0002
δφ75-2= π /2 и δφ 75-з=π /4.
В Таблице 1 приведены изменения фазовых сдвигов {δφn}, которые необходимо произвести для ввода/вывода любого из 8-ми каналов.
Таблица 1
Частота каналов ввода/вывода и соответствующие изменения фазовых сдвигов {δφn}
Figure imgf000025_0003
Figure imgf000026_0001
Заметим, что в таблице 1 изменения фазовых сдвигов {δφn}, могут быть заменены на эквивалентные {δφv n}> такие, чтобы δφ\ = δφп ± 2πn. где п =1, 2, ... .
Второй вариант управляемого оптического мультиплексора ввода/вывода согласно настоящему изобретению предназначен для DWDМ-систем. Схема мультиплексора 80 по данному варианту приведена на Фиг.8. Будем полагать, что сигнал на входе содержит 64 канала, частоты каналов соответствуют IТU-стандарту и имеют спектральный интервал между каналами Δv=50 GHz.
Мультиплексор имеет один входной порт 81, один выходной порт 82, один порт вывода 83, один порт ввода 84 и включает шесть оптических фильтров 85-1, 85-2, 85-3, 85-4, 85-5, 85-6, образующих также многоступенчатую структуру. Мультиплексор дополнительно содержит оптический сумматор 86, имеющий семь входов и один выход. Все шесть фильтров и сумматор интегрированы на единой подложке 87. Четыре порта 81, 82, 83 и 84 выполнены в виде световодов. Соединения фильтров со световодами, а также все другие соединения выполнены волноводами 88.
Динамическое управление работой мультиплексора осуществляется путем перестройки спектральных характеристик шести фильтров 85-l÷85-6 при подаче на устройства фазового сдвига всех шести фильтров соответствующих напряжений. Управление производят с помощью контроллера 89, который связан с оптическими фильтрами электрической шиной 89-1.
Так как во входном сигнале спектральные каналы расположены значительно ближе друг к другу, то это требует использования элементов с более высокими характеристиками, а именно, с лучшей изоляцией каналов, а также, для использования мультиплексора при высоких скоростях передачи, - с малой дисперсией. При этом следует учесть, что перекрестные помехи в соседних каналах, а также вносимая дисперсия имеет место прежде всего в фильтрах первых ступеней, где спектральные интервалы между каналами на входе небольшие, но весьма большие разности длин плеч в ИМЦ и, соответственно, большая вносимая дисперсия. В последующих ступенях интервалы между каналами становятся больше, а вносимая дисперсия меньше. соответственно, требования к оптическим фильтрам в этих ступенях могут быть снижены.
Поэтому в рассматриваемом втором варианте управляемого оптического мультиплексора ввода/вывода согласно изобретению в первых трех ступенях используются многокаскадные ИМЦ, показанные на Фиг.ба, а в последующих ступенях - двухкаскадные ИМЦ, показанные на Фиг.4a. Очевидно, что в таком варианте мультиплексор 80 является более простым и более, дешевым в изготовлении, чем если бы он был выполнен только на многокаскадных ИМЦ.
Оптические фильтры соединены последовательно друг с другом таким образом, что первый выход одного фильтра соединен со входом другого, второй выход каждого фильтра соединен с одним из входов оптического сумматора, вход первого фильтра 85- 1 соединен с входным портом 81, выход последнего фильтра 85-6 соединен с портом вывода 83, и оптический сумматор 86 одним входом соединен с портом ввода 84, а выходом - с выходным портом 82.
Расстояние между соседними экстремумами в спектральных характеристиках шести оптических фильтров установлены также таким образом, что при переходе к следующему оптическому фильтру увеличивается в два раза: Av85-I = 50 GHz, Δvss-з = JOO GHz, Av85-3 = 200 GHz5 Av85-4 = 400 GHz, Av85-5 = 800 GHz и Av85-6 = 1600GHz. Соответственно, разности длин плеч интерферометров в первых ступенях используемых многокаскадных и двухкаскадных ИМЦ должны быть: AL «5-i = 2000 гаkm, ALs5-2 =1000 mkm, AL85-3 = 500 mkm, ΔLsз-4 = 250 mkm, AL85-5 = 125 mkm и AL85-6 = 62,5 mkm.
Предположим, что для одной из волн, например, для волны v з, при некоторых фиксированных значениях фаз {φ*n} и {ф*n}. соответственно, в первом и втором каскадах двухкаскадных МЦИ, используемых во всех шести оптических фильтрах, выполняются условия, аналогичные (11), обеспечивающие пробег волны V3 по трассе из входного порта 81 в порт вывода 83.
Работа устройства 80 при этих фазах {φ*n} и {ф*n}. осуществляется следующим образом. Входной сигнал поступает из BOCC на входной порт 81, оптический фильтр 85-1 делит каналы на две группы - группу нечетных волн vj, vд, ...,Vf,з, которые направляются к оптическому фильтру 85-2, и группу четных волн V2, v4,...,v64, которые направляются к оптическому сумматору 86. Процесс многократно повторяется: оптический фильтр 85-2 вновь делит волны и направляет волны v 3, V7,..., V59, V63 к оптическому фильтру 85-3, а волны v5, V9,..,v57, V6] к сумматору 86, и так продолжается до тех пор, пока последний оптический фильтр 85-6, наконец, в последний раз не разделит приходящие к нему две волны V3 и V35. B результате выделяется волна V3, которая проходит в порт вывода 83, а все другие 63 волны после прохождения сумматора 86 оказываются в выходном порте 82. Волна v"з, вводимая через порт 84, также приходит в выходной порт 82.
При работе мультиплексора 80 в динамическом режиме, то есть для обеспечения ввода/вывода любых других волн, необходимо в соответствии с выражениями (10) изменять значения фаз {φn} и {фn}, для всех используемых оптических фильтров. Так же, как и для описанного выше мультиплексора 70 (Фиг.7), возможно состояние, когда ни одна из волн не выводится, а все пропускаются в BOCC. Число устройств фазового сдвига в третьем варианте мультиплексора существенно больше, чем в первом варианте, однако задача соответствующей перестройки фаз {φn} и {фn} не представляет принципиальных трудностей.
Возможные оптические потери и разные уровни каналов для пропускаемых каналов могут быть компенсированы с помощью использования обычных в технике DWDM оптического усилителя и/или спектрального эквалайзера.
Третий вариант управляемого оптического мультиплексора ввода/вывода согласно настоящему изобретению может использоваться также в DWDM системах спектрального уплотнения. Схема мультиплексора 90, соответствующего данному варианту, приведена на Фиг.9.
Будем полагать, что сигнал на входе снова содержит 64 канала, частоты каналов соответствуют IТU-стандарту и имеют спектральным интервалом между каналами Δv = 50 GHz. Предположим также, что частоты каналов в данном случае удерживаются в своих номиналах более строго, а скорости передачи данных сравнительно невысокие. Поэтому здесь требования к изоляции каналов и вносимой дисперсии для используемых оптических фильтров могут быть снижены еще больше по сравнению с требованиями в рассмотренном выше втором варианте реализации управляемого оптического мультиплексора ввода/вывода.
Мультиплексор 90 имеет один входной порт 91, один выходной порт 92, один порт вывода 93, один порт ввода 94 и включает шесть оптических фильтров 95-1, 95-2, 95-3, 95-4, 95-5 и 95-6, образующих две многоступенчатые структуры, содержащие в первой структуре два оптических фильтра 95-1 и 95-2, а во второй структуре - четыре оптических фильтра 95-3, 95-4, 95-5 и 95-6. Оптические фильтры 95-1 и 95-2 являются многокаскадными ИМЦ, показанными на Фиг.ба, фильтры 95-3 и 95-4 - двухкаскадными ИМЦ, показанными на Фиг.4a и фильтры 95-5 и 95-6 - однокаскадными ИМЦ, показанными на Фиг.2a.
Расстояние между соседними экстремумами в спектральных характеристиках шести оптических фильтров установлены также таким образом, что при переходе к следующему оптическому фильтру увеличивается в два раза: Δ Vg5-J = 50 GHz, Δ V95-2 = 100 GHz , Av95-3 = 200 GHz , Av95-4 = 400 GHz, Av95-5 = 800 GHz и Av95-6 = 1600 GHz .
Мультиплексор 90 дополнительно содержит оптический сумматор 96, имеющий 3 входа и один выход. Все шесть фильтров и сумматор интегрированы на единой подложке 97. Четыре порта 91÷94 выполнены в виде световодов. Соединения фильтров со световодами, а также все другие соединения выполнены волноводами 98.
Мультиплексор 90 представляет собой комбинацию рассмотренных выше первого и второго вариантов мультиплексоров согласно изобретению. Первые два оптических фильтра 95-1 и 95-2 соединены, как в мультиплексоре 80, последовательно с подключением вторых выходов к оптическому сумматору и образуют первую многоступенчатую структуру. Вторая многоступенчатая структура с четырьмя оптическими фильтрами изображена на Фиг.9 в виде расположенных в ряд оптических фильтров; в этой второй структуре оптические фильтры соединены между собой таким же образом, как в мультиплексоре 70, каждый фильтр, кроме первого, одним из входов и одним из выходом соединен, соответственно, с одним из выходов и одним из входов предыдущего фильтра.
Один из входов первого оптического фильтра 95-1 соединен с входным портом 101, один из выходов последнего оптического фильтра 95-6 соединен с портом вывода 103 и один из входов последнего оптического фильтра 95-6 соединен с портом ввода 94. Третий вход оптического сумматора соединен с одним из выходов оптического фильтра 95-3, выход сумматора соединен с выходным портом 92.
Динамическое управление работой мультиплексора осуществляется путем перестройки спектральных характеристик шести фильтров 95-l÷95-6 при подаче на устройства фазового сдвига всех шести фильтров соответствующих напряжений. Управление производят с помощью контроллера 99, который связан с оптическими фильтрами всех оптических фильтров электрической шине 99-1. Функционирование мультиплексора, состоящего из двух многокаскадных структур оптических фильтров, в каждой структуре происходит аналогично рассмотренным выше в первом и втором вариантах реализации мультиплексора.
В третьем варианте реализации управляемого оптического мультиплексора ввода/вывода в более общем случае ввода/вывода одного канала из множества 2N каналов, мультиплексор должен включать две многоступенчатые структуры оптических фильтров: первую структуру на многокаскадных ИМЦ (Фиг.ба) с числом ступеней N] и вторую структуру оптических фильтров на однокаскадных ИМЦ (Фиг.2a) или/и двухкаскадных ИМЦ (Фиг.4a) с общим числом ступеней во второй структуре N2.
Общее количество оптических фильтров должно быть Ni + N2 = N, расстояние между соседними экстремумами в спектральных характеристиках шести оптических фильтров должны быть установлены также таким образом, что при переходе к следующему оптическому фильтру увеличивается в два раза.
Отдельно количество однокаскадных, двухкаскадных и многокаскадных ИМЦ должно быть выбрано, исходя из требований к спектральному интервалу между каналами Δv и скорости передачи данных. Немаловажным фактором выбора оптических фильтров, используемых в обеих структурах, может быть также стоимость изготовления мультиплексора.
Дополнительная функциональность всех трех вариантов мультиплексоров согласно настоящему изобретению заключается в возможности работы этих устройств в режиме, обеспечивающем для одного или нескольких выделенных каналов одновременно вывод и пропускание, без ввода новых сигналов на оптических несущих выводимых каналов; при этом все другие каналы, как обычно, должны пропускаться в выходной порт.
Проиллюстрируем дополнительную функциональную возможность на примере второго варианта мультиплексора 80 (Фиг.8). Пусть на входной порт 81 поступают 32 канала, например, волны vi÷vд2, и необходимо одновременно выводить и пропускать канал с оптической частотой v3. Для того, чтобы реализовать такой режим (назовем его режимом "вывода/пропускания"), необходимо сохранить фазовые сдвиги {<p*n} и {ф*n}. соответствующие рассмотренному случаю ввода/вывода волны V3, для всех оптических фильтров, кроме последнего, а значение фазовых сдвигов φ6 и ф6 для последнего оптического фильтра 85-6 установить таким, чтобы для волны v3 обеспечивалось деление оптической мощности 50:50.
Аналогичным образом, при соответствующей настройке фаз {φn} и {фn}, всех шести оптических фильтров, можно обеспечить данный режим для любой другой волны. Для того чтобы выполнить режим "вывода/пропускания" для двух каналов, например, с частотами v3 и V19, необходимо перестроить фазовые сдвиги для фильтра 85-6, чтобы выполнить деление 50:50 для волн v3 и V19. Нетрудно продолжить описание соответствующих изменений фазовых сдвигов в оптических фильтрах для обеспечения режима "вывода/пропускания" других пар каналов, а также 4-х и "более каналов.
В описанных вариантах мультиплексора согласно настоящему изобретению используется единая концепция работы. Она заключается в использовании многоступенчатой структуры оптических фильтров на основе несимметричных ИМЦ. Оптический фильтр каждой ступени, кроме фильтра последней ступени, соединен со входом фильтра в последующей ступени. Для каждого оптического фильтра коэффициенты передачи на несущих частотах поступающих на вход каналов имеют экстремальные значения: для нечетных каналов — минимальные значения, для четных каналов - максимальные значения , или наоборот.
При пропускании многоканального оптического сигнала через многоступенчатую структуру в каждом фильтре производится разделение каналов на две группы, одна содержащая нечетные, а другая - четные каналы, при этом в одной группе содержится канал, подлежащий вводу/выводу. Спектральные характеристики оптических фильтров настраиваются таким образом, что в группе, направляемой к оптическому фильтру в последующей ступени, всегда оказывается выбранный канал; как результат, в порт вывода приходит только один канал - выбранный канал ввода/вывода.
Все остальные каналы вместе со вновь вводимым каналом объединяются и направляются в выходной порт. Объединения каналов производится с помощью дополнительных соединений между фильтрами, используя свойства их коэффициентов передачи, или с помощью оптического сумматора. Таким образом, производится управляемый селективный ввод/вывод одного канала и при этом обеспечиваются требуемые спектральные характеристики каналов и минимальная дисперсия.
Принцип работы, характеристики и возможные варианты реализации настоящего изобретения были описаны выше на примерах использования соответствующих устройств в оптических системах, в которых длины волн каналов соответствовали IТU-стандартам. Поэтому в рассмотренных примерах мультиплексоры функционировали как реконфигурируемые оптические мультиплексоры ввода/вывода - ROADM.
Однако управляемые оптические мультиплексоры ввода/вывода согласно настоящему изобретению являются более гибкими и универсальными, чем обычные ROADM, так как могут быть использованы как управляемые оптические мультиплексор ввода/вывода в системах, в которых оптические длины волн каналов перестраиваются, и поэтому необходима соответствующая перестройка спектральных характеристик мультиплексоров. Требуемая перестройка спектральных характеристик может быть легко выполнена с помощью устройств фазового сдвига, размещенных в оптических фильтрах, аналогично тому, как было описано в рассмотренных примерах.
В качестве устройств фазового сдвига во всех вариантах могут быть использованы как электрооптические устройства, так и термооптические, при этом электрооптические устройства фазового сдвига могут гарантировать предельно высокую скорость перестройки спектральных характеристик мультиплексора.
Использование интегрально-оптических технологий для изготовления представляется решающим фактором для того, чтобы мультиплексоры согласно настоящему изобретению соответствовали требованиям, предъявляемым к устройствам аналогичного назначения, - большое число каналов, устойчивость к внешним воздействиям, высокое быстродействие и др.. Применение в конструкции устройств унифицированных типовых элементов, - однокаскадных, двухкаскадных и/или многокаскадных ИМIД, - позволит использовать автоматизированные технологические операции, что, в свою очередь, обеспечит высокие технические характеристики и сравнительно низкую стоимость изготовления мультиплексоров.
Выбор того или иного варианта осуществления способа управляемого селективного ввода/вывода одного канала и управляемого оптического мультиплексора ввода/вывода согласно изобретению, а также используемых в них оптических фильтров, - однокаскадных, двухкаскадных или многокаскадных ИМЦ, - может быть произведен с учетом специфики конкретной оптической системы связи.
Рассмотренные примеры поясняют принцип работы, характеристики и возможные варианты конструкции настоящего изобретения. Специалистам в области волоконно-оптических систем связи должно быть очевидно, что в рамках настоящего изобретения возможны другие модификации и альтернативные варианты конструктивного исполнения управляемых оптических мультиплексоров ввода/вывода согласно изобретению, не выходящие за рамки формулы изобретения.
Промышленная применимость
Способ управляемого селективного ввода/вывода каналов согласно изобретению и управляемые оптические мультиплексоры ввода/вывода согласно настоящему изобретению могут использоваться в волоконно-оптических линиях и системах связи со спектральным уплотнением каналов, в том числе, в магистральных линиях связи, в которых используются технологии DWDM, и в региональных, городских и локальных системах связи, в которых используются технологии CWDM.
Управляемые оптические мультиплексоры ввода/вывода согласно настоящему изобретению могут быть реализованы с помощью существующих интегрально- оптических технологий.

Claims

Формула изобретения
1. Способ управляемого селективного ввода/вывода канала в волоконно-оптической системе связи со спектральным уплотнением 2N каналов, оптические частоты которых могут перестраиваться, но при этом спектральный интервал Δv между соседними каналами постоянный, в котором:
(а) подают из оптической сети многоканальный оптический сигнал в N-ступенчатую структуру, в которой каждая ступень содержит оптический фильтр, имеющий один вход или два входа и два выхода, выполненный с возможностью управляемой настройки коэффициентов передачи и характеризующийся в п-ой ступени, при п = 1,2,..., N, частотным интервалом Δv,, = 2"ч Δv между соседними экстремумами в зависимостях коэффициентов передачи от частоты, и при этом оптический фильтр в каждой ступени, кроме первой, одним входом и одним из выходов соединен соответственно с одним из выходов и одним входом оптического фильтра предыдущей ступени, при этом один вход оптического фильтра первой ступени является входным портом N-ступенчатой структуры, а один из выходов оптического фильтра последней ступени является портом вывода в N-ступенчатой структуре; (h) выбирают канал, подлежащий вводу/выводу;
(c) настраивают оптический фильтр каждой ступени таким образом, чтобы коэффициент передачи оптического фильтра со входа на выход, используемые в соединениях оптических фильтров, описанных в а), имел максимальное значение на частоте выбранного канала;
(d) пропускают многоканальный оптический сигнал через N-ступенчатую структуру и получают выбранный канал на выходе оптического фильтра последней ступени, являющемся портом вывода в N-ступенчатой структуре;
(e) осуществляют ввод нового канала на оптической частоте выведенного канала, объединяют новый канал и все каналы, кроме выведенного, и возвращают объединенные каналы в оптическую сеть.
2. Способ по п.l, отличающийся тем, что при использовании оптических фильтров, имеющих два входа, ввод нового канала осуществляют через порт ввода N-ступенчатой структуры, соединенный со входом оптического фильтра последней ступени, не используемого в соединениях оптических фильтров, описанных в а), объединение нового канала и всех каналов, кроме выведенного, осуществляют путем соединения выхода оптического фильтра каждой ступени, кроме первой, не используемого в соединениях оптических фильтров, описанных в а), со входом оптического фильтра предыдущей ступени, не используемого в соединениях оптических фильтров, описанных в а), и возвращение объединенных каналов в оптическую сеть производят через выход оптического фильтра первой ступени, не использованный в соединениях фильтров, описанных в а).
3. Способ по п.l, отличающийся тем, что при использовании оптических фильтров, имеющих один вход, ввод нового канала осуществляют через один из входов оптического сумматора, имеющего N+l входов и один выход, объединение нового канала и всех каналов, кроме выведенного, осуществляют путем соединения выхода оптического фильтра каждой ступени, не используемого в соединениях фильтров, описанных в а), с одним из входов указанного сумматора, при этом через выход сумматора объединенные каналы возвращают в оптическую сеть.
4. Управляемый оптический мультиплексор ввода/вывода для волоконно-оптической системы связи со спектральным уплотнением 2N каналов, оптические частоты которых могут перестраиваться, но при этом спектральный интервал Δv между соседними каналами постоянный, имеющий один входной порт (71), один выходной порт (72), один порт (73) вывода, один порт (74) ввода и включающий:
- N-ступенчатую структуру, содержащую в каждой ступени один оптический фильтр (75-1, 75-2, 75-3), выполненный с возможностью управляемой перестройки коэффициентов передачи, характеризующийся в я-ой ступени, при п =1,2,..., N, частотным интервалом Avn = 2"~1Δv между соседними экстремумами в зависимостях коэффициентов передачи от частоты, и имеющий два входа (a,b)и два выхода (c,d);
- контроллер (78) для управления перестройкой коэффициентов передачи указанных оптических фильтров (75-1, 75-2, 75-3).
5. Мультиплексор ввода/вывода по п.4, отличающийся тем, что в указанной N- ступенчатой структуре:
- оптический фильтр (75-2, 75-3) каждой ступени, кроме первой, одним из входов (а) и одним из выходов (с) соединен, соответственно, с одним из выходов (d) и одним из входов ( b) оптического фильтра предыдущей ступени;
- оптический фильтр (75-1) первой ступени другим входом (а) соединен с входным портом (71), - оптический фильтр (75-1) первой ступени другим выходом (с) соединен с выходным портом (72);
- оптический фильтр (75-3) последней ступени другим выходом (d) соединен с портом
(73) вывода;
- оптический фильтр (75-3) последней ступени другим входом (b) соединен с портом
(74) ввода.
6. Мультиплексор ввода/вывода по п. 4, отличающийся тем, что оптическими фильтрами (75-1, 75-2, 75-3) ступеней N-ступенчатой структуры являются однокаскадные несимметричные интерферометры (20) Маха-Цендера и/или двухкаскадные несимметричные интерферометры (40) Маха-Цендера.
7. Управляемый оптический мультиплексор ввода/вывода для волоконно-оптической системы связи со спектральным уплотнением 2N каналов, оптические частоты которых могут перестраиваться, но при этом спектральный интервал Δv между соседними каналами постоянный имеющий один входной порт (81), один выходной порт 82), один порт (83) вывода, один порт (84) ввода и включающий:
- N-ступенчатую структуру, содержащую в каждой ступени один оптический фильтр [85-1,..., 85-6], выполненный с возможностью управляемой перестройки коэффициентов передачи, характеризующийся в п-ой. ступени при п = 1,2,..., N частотным интервалом Avn = 2"~ιΔv между соседними экстремумами в зависимостях коэффициентов передачи от частоты, и имеющий один вход (g или а) и два выхода (р, к или e,J);
- оптический сумматор (86), имеющий N+l входов и один выход, соединенный с выходным портом (82);
- контроллер (89) для управления перестройкой коэффициентов передачи указанных оптических фильтров [85-1, ...,85-6].
8. Мультиплексор ввода/вывода по п.7, отличающийся тем, что в указанной N- ступенчатой структуре:
- оптический фильтр [85-1,..., 85-5] каждой ступени, кроме последней ступени, одним из выходов (р или е) соединен со входом оптического фильтра последующей ступени, а другим выходом (к или/) соединен с одним из входов оптического сумматора;
- оптический фильтр (85-1) первой ступени своим входом (g)coeдинeн с входным портом (81); - оптический фильтр (85-6) последней ступени одним выходом (f) соединен с другим из входов оптического сумматора, а другим выходом (е) соединен с портом (83) вывода;
- оптический сумматор (86) одним входом, не использованным в соединениях, описанных выше, соединен с портом (84) ввода.
9. Мультиплексор ввода/вывода по п.7, отличающийся тем, что оптическими фильтрами [85-1, ...,85-6] N-ступенчатой структуры являются многокаскадные несимметричные интерферометры (60) Маха-Цендера.
10. Управляемый оптический мультиплексор ввода/вывода для волоконно-оптической системы связи со спектральным уплотнением 2N каналов, оптические частоты которых могут перестраиваться, но при этом спектральный интервал Δv между соседними каналами постоянный, имеющий один входной порт (91), один выходной порт (92), один порт (93) вывода, один порт (94) ввода и включающий:
- соединенные между собой первую (90а) и вторую (90b) многоступенчатые структуры, содержащие в каждой своей ступени один оптический фильтр [95-1, ...95-6], выполненный с возможностью управляемой настройки своих коэффициентов передачи, при этом первая структура имеет N1 ступеней, вторая структура имеет N2 ступеней и N1 + N2 = N;
- оптический сумматор (96), имеющий Ni+ 1 входов и один выход; контроллер (99) для управления перестройкой спектральных характеристик оптических фильтров [95-1, ...95-6] первой и второй многоступенчатых структур (90а, 9Ob).
11. Мультиплексор ввода/вывода по п. 10, отличающийся тем, что:
- оптический фильтр (95-1, 95-2) в первой многоступенчатой структуре (90α) имеет один вход (g) и два выхода (р, к) и характеризуется в п i-ой ступени при щ = 1,2,..., Ni частотным интервалом Av1n = 2"ыΔv между соседними экстремумами в зависимостях коэффициентов передачи от частоты;
- оптический фильтр (95-3,..., 95-6) во второй многоступенчатой структуре имеет два входа и два выхода и характеризуется в п2-oй ступени при п2 = 1,2,..., N2 частотным интервалом Av112 = 2"2+m'λ Av между соседними экстремумами в зависимостях коэффициентов передачи от частоты.
12. Мультиплексор ввода/вывода по п. 10, отличающийся тем, что: - в первой многоступенчатой структуре (90α) оптический фильтр (95-1) каждой ступени, кроме последней, одним выходом (р) соединен со входом (а) оптического фильтра последующей ступени, а другим выходом (к) соединен с одним из входов оптического сумматора;
- в первой многоступенчатой структуре (90α) оптический фильтр (95-2) последней ступени одним выходом (к) соединен с другим из входов оптического сумматора, а другим выходом (р) соединен с одним из входов оптического фильтра первой ступени второй многоступенчатой структуры (9Ob);
- во второй многоступенчатой структуре (906) оптический фильтр (95-4, 95-5, 95-6) каждой ступени, кроме первой, одним из входов (а) и одним из выходов (J) соединен соответственно с одним из выходов (е) и одним из входов (b) оптического фильтра предыдущей ступени;
- во второй многоступенчатой структуре (9Ob) оптический фильтр (95-3) первой ступени другим выходом (J) соединен с другим входом оптического сумматора;
- в первой многоступенчатой структуре (90α) оптический фильтр (95-1) первой ступени входом (g) соединен с входным портом (91);
- во второй многоступенчатой структуре (9Ob) оптический фильтр (95-6) последней ступени одним из выходов (с) соединен с портом (93) вывода;
- во второй многоступенчатой структуре (9Ob) оптический фильтр (95-6) последней ступени другим входом (b) соединен с портом (94) ввода;
- оптический сумматор (96) выходом соединен с выходным портом (92).
13. Мультиплексор ввода/вывода по п.10, отличающийся тем, что оптическими фильтрами (95-1,95-2) первой многоступенчатой структуры (90а) являются многокаскадные несимметричные интерферометры (60) Маха-Цендера, а оптическими фильтрами (95-3,..., 95 -6) второй многоступенчатой структуры (90b) являются однокаскадные несимметричные интерферометры (20) Маха-Цендера и/или двухкаскадные несимметричные интерферометры (40) Маха-Цендера.
14. Мультиплексор ввода/вывода по любому из п.п. 4, 7, 10, отличающийся тем, что для управления настройкой коэффициентов передачи оптические фильтры (95-1,..., 95-6) содержат электрооптические или термооптические устройства (25; 47, 48) фазового сдвига.
15. Мультиплексор ввода/вывода по любому из п.п. 4, 7, 10, отличающийся тем, что выполнен по интегрально-оптической технологии на одном чипе.
16. Мультиплексор ввода/вывода по любому из п.п. 4, 7, 10, в котором входной порт (91), выходной порт (92), порт (93) вывода и порт (94) ввода выполнены с помощью световодов.
PCT/RU2005/000610 2005-11-29 2005-11-29 Controllable optical add/drop multiplexer WO2007064241A1 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2005/000610 WO2007064241A1 (en) 2005-11-29 2005-11-29 Controllable optical add/drop multiplexer
US12/085,814 US8346088B2 (en) 2005-11-29 2005-11-29 Controllable optical add/drop multiplexer
EP05857411.2A EP1973252B1 (en) 2005-11-29 2005-11-29 Controllable optical add/drop multiplexer
CN200580052528.2A CN101401340B (zh) 2005-11-29 2005-11-29 可控光分插复用器
US13/729,714 US8781331B2 (en) 2005-11-29 2012-12-28 Controllable optical add/drop multiplexer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2005/000610 WO2007064241A1 (en) 2005-11-29 2005-11-29 Controllable optical add/drop multiplexer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2007064241A1 true WO2007064241A1 (en) 2007-06-07
WO2007064241A8 WO2007064241A8 (fr) 2007-10-25

Family

ID=38092481

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2005/000610 WO2007064241A1 (en) 2005-11-29 2005-11-29 Controllable optical add/drop multiplexer

Country Status (4)

Country Link
US (2) US8346088B2 (ru)
EP (1) EP1973252B1 (ru)
CN (1) CN101401340B (ru)
WO (1) WO2007064241A1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090263142A1 (en) * 2008-02-20 2009-10-22 Jinxi Shen Tunable optical filter
US20100278536A1 (en) * 2009-04-30 2010-11-04 Nortel Networks Limited Method and apparatus for sub-carrier frequency control
US9874698B2 (en) 2013-03-28 2018-01-23 Lumentum Operations Llc Flat-top tunable filter

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8401398B2 (en) * 2007-03-20 2013-03-19 Massachusetts Institute Of Technology Modulator for frequency-shift keying of optical signals
US8971701B2 (en) * 2012-05-01 2015-03-03 The Johns Hopkins University Cueing system for universal optical receiver
KR20140110736A (ko) * 2013-03-08 2014-09-17 에릭슨 엘지 주식회사 신호 처리 방법 및 그를 위한 양방향 ｃｗｄｍ 환형 네트워크 시스템
EP3480980B1 (en) * 2016-07-22 2021-04-07 Huawei Technologies Co., Ltd. Optical add/drop multiplexer, control method therefor, and transceiver
JP7096481B2 (ja) * 2018-02-05 2022-07-06 富士通株式会社 光伝送装置、光分波器、および光分波制御方法
JP7279518B2 (ja) * 2019-05-29 2023-05-23 富士通株式会社 光分波器、光伝送装置及び光分波制御方法
JP7310336B2 (ja) * 2019-06-10 2023-07-19 富士通株式会社 光分岐挿入デバイス
CN114609725B (zh) * 2020-12-08 2024-01-05 军事科学院系统工程研究院网络信息研究所 基于微失谐级联滤波器的超窄带滤波方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2106065C1 (ru) * 1994-07-08 1998-02-27 Сименс АГ Оптическое устройство связи
RU98112177A (ru) * 1997-06-26 2000-04-20 Корнинг Инкорпорейтед Каскадные оптические мультиплексирующие устройства
US20030053747A1 (en) * 2001-09-18 2003-03-20 Cormack Robert H. Tunable add/drop filter
US6602000B1 (en) * 1999-02-19 2003-08-05 Lucent Technologies Inc. Reconfigurable add/drop for optical fiber communication systems

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5566011A (en) * 1994-12-08 1996-10-15 Luncent Technologies Inc. Antiflector black matrix having successively a chromium oxide layer, a molybdenum layer and a second chromium oxide layer
US5566014A (en) * 1994-12-28 1996-10-15 At&T Corp. Tunable add/drop optical filter providing arbitrary channel arrangements
WO1998004954A1 (en) * 1996-07-26 1998-02-05 Italtel S.P.A. Tunable add/drop optical device
US6959153B2 (en) * 2001-05-24 2005-10-25 Broadband Royalty Corporation Dynamically reconfigurable add/drop multiplexer with low coherent cross-talk for optical communication networks
US20020186434A1 (en) * 2001-06-08 2002-12-12 Roorda Peter David Transparent photonic switch architectures for optical communication networks
JP4047004B2 (ja) * 2001-12-28 2008-02-13 富士通株式会社 光波長可変フィルタの制御方法および制御装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2106065C1 (ru) * 1994-07-08 1998-02-27 Сименс АГ Оптическое устройство связи
RU98112177A (ru) * 1997-06-26 2000-04-20 Корнинг Инкорпорейтед Каскадные оптические мультиплексирующие устройства
US6602000B1 (en) * 1999-02-19 2003-08-05 Lucent Technologies Inc. Reconfigurable add/drop for optical fiber communication systems
US20030053747A1 (en) * 2001-09-18 2003-03-20 Cormack Robert H. Tunable add/drop filter

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090263142A1 (en) * 2008-02-20 2009-10-22 Jinxi Shen Tunable optical filter
US8340523B2 (en) * 2008-02-20 2012-12-25 Jds Uniphase Corporation Tunable optical filter
US20100278536A1 (en) * 2009-04-30 2010-11-04 Nortel Networks Limited Method and apparatus for sub-carrier frequency control
US9344307B2 (en) * 2009-04-30 2016-05-17 Ciena Corporation Method and apparatus for sub-carrier frequency control
US9548812B2 (en) 2009-04-30 2017-01-17 Ciena Corporation Method and apparatus for sub-carrier frequency control
US9874698B2 (en) 2013-03-28 2018-01-23 Lumentum Operations Llc Flat-top tunable filter

Also Published As

Publication number Publication date
EP1973252A4 (en) 2010-06-02
CN101401340A (zh) 2009-04-01
CN101401340B (zh) 2015-12-16
EP1973252B1 (en) 2019-07-03
WO2007064241A8 (fr) 2007-10-25
EP1973252A1 (en) 2008-09-24
US8346088B2 (en) 2013-01-01
US20090110401A1 (en) 2009-04-30
US20130142517A1 (en) 2013-06-06
US8781331B2 (en) 2014-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2007064241A1 (en) Controllable optical add/drop multiplexer
US7221821B2 (en) Hitless errorless trimmable dynamic optical add/drop multiplexer devices
WO2007064242A1 (fr) Multiplexeur optique commande
US7907844B2 (en) Method and apparatus for hitless routing of optical signals in an optical transport network
JP2001513915A (ja) 光装置
KR100845061B1 (ko) 파장 선택적 장치와 스위치 및 이에 관한 방법
JP4629942B2 (ja) 光多重／逆多重化のための装置および方法
WO2007064238A1 (en) Controllable multi-channel optical add/drop multiplexer
RU2390099C2 (ru) Управляемый оптический мультиплексор ввода-вывода
US6674937B1 (en) Optical wavelength routing circuits
RU2380837C1 (ru) Многоканальный оптический мультиплексор ввода/вывода с динамической функциональностью
RU2372729C1 (ru) Многоканальный управляемый оптический мультиплексор ввода/вывода
JP4197126B2 (ja) 光スイッチ及び光波長ルータ
EP1266471B1 (en) Device and method for optical add/drop multiplexing
EP1266473B1 (en) Apparatus and method for wavelength selective switching
RU2389138C2 (ru) Управляемый оптический мультиплексор
CN114924357B (zh) 一种基于级联马赫-曾德干涉仪结构的波分复用光延时线
US20050180683A1 (en) Tuneable filter arrangement
JPH103012A (ja) 光波長分波素子
RU2372728C1 (ru) Управляемый оптический демультиплексор
WO2007064240A1 (en) Dynamically functional multi-channel controllable optical add/drop multiplexer
JPH063556A (ja) 光分岐挿入回路
Rostami et al. An Optical Integrated system for Implementation of Optical Cross-connect, Beam Splitter, Mux/demux and Combiner
WO2007064239A1 (fr) Demultiplexeur optique commande
EP1855132A2 (en) Trimmable optical add/drop multiplexer devices

Legal Events

Date Code Title Description
DPE2 Request for preliminary examination filed before expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12085814

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2005857411

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2008126466

Country of ref document: RU

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200580052528.2

Country of ref document: CN