WO2015033009A1 - Multiplexor óptico pasivo - Google Patents

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WO2015033009A1
WO2015033009A1 PCT/ES2014/070680 ES2014070680W WO2015033009A1 WO 2015033009 A1 WO2015033009 A1 WO 2015033009A1 ES 2014070680 W ES2014070680 W ES 2014070680W WO 2015033009 A1 WO2015033009 A1 WO 2015033009A1
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optical
multiplexer
port
wdm
filter
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PCT/ES2014/070680
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Alex CIURANA AGUILAR
Vicente Martin Ayuso
Jesus Martinez Mateo
Hugo Zbinden
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Universidad Politécnica de Madrid
Université De Genève
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Definitions

  • the present invention relates to telecommunication systems based on the multiplexing of optical signals by wavelength division and, in particular, to the telecommunication systems ' based on the multiplexing of optical signals by wavelength division on optical networks passive
  • wavelength division multiplexing allows simultaneous transmission of several optical signals through a single optical fiber using different wavelengths (i.e., optical channels).
  • WDM optical technology Some examples of telecommunication systems with high demand for bandwidth that use WDM optical technology are backbone networks and backbones. metropolitan area, among others. -
  • a key component device or system ⁇ WDM optical telecommunications is the add-drop multiplexer optical (OADM, Optical Add English-Drop Multiplexer).
  • OADM add-drop multiplexer optical
  • the OADM allows to insert and extract optical channels to a WDM optical signal. Since its inception, OADM has been designed to meet the requirements imposed by the systems of Telecommunication with high demand for bandwidth, usually used in long-range optical networks. These requirements have promoted, for example: (i) the use of division multiplexing schemes in dense wavelengths (DWDM), which allow incorporating a greater number of channels per optical fiber, and (ii) the use of active components that modify the transmitted signal (eg, amplifiers, which relay a signal at a greater distance).
  • DWDM dense wavelengths
  • active components that modify the transmitted signal (eg, amplifiers, which relay a signal at a greater distance).
  • QKD quantum key distribution systems
  • the use of weak optical signals is known [Ref. 3].
  • the transmission of optical signals also requires the use of passive optical technology in order to avoid the disturbance of the same optical nature of the signal and the introduction of noise 1 to the signal [Ref. 2].
  • WDM optical technology has also been extended to the rest of the telecommunication systems.
  • Modern access networks that connect end users to a service provider i.e., point-to-multipoint networks
  • WDM optical technology also uses WDM optical technology.
  • These types of networks are also known as last kilometer networks, and usually short range.
  • PON passive optical network
  • WDM or WDM-PON we refer to them as passive optical networks WDM or WDM-PON.
  • the passive optical add-drop multiplexer device proposed in the present invention allows different telecommunication systems to be connected using the passive optical paradigm. It allows to connect, for example, a trunk network or WDM optical metropolitan network with a WDM-PON access network while maintaining the passive optical paradigm.
  • the multiplexer distinguishes between different bands of the optical spectrum (eg, O and C bands), thus allowing to use a particular band for the transmission of optical signals other than conventional ones.
  • the multiplexer allows two different bands of the spectrum to be used to simultaneously transmit conventional optical signals and optical signals with a reduced number of photons per pulse of transmitted light, or individual photons (ie, weak optical signals). Such weak optical signals are common, as indicated, for example, in QKD systems.
  • the proposed multiplexer is, a passive optical component (ie, no external power is required), ' and therefore, the transmitted signals are not converted to other domains (eg, electrical);
  • the nature of the input signal does not change: the photons or pulses of photons that make up the input signal are routed to the appropriate output.
  • This is of vital importance for the transmission of quantum level signals, in which information is transported in the physical state of the photon itself (eg, polarization).
  • none of the components that make up the add-drop multiplexer aims to generate new photons ( e -g- > conventionally amplifying existing signals), since these procedures introduce errors in the transmission of signals with quantum information.
  • a passive optical multiplexer with functionality to insert into and / or extract from an optical input signal, at least one channel, with said passive optical multiplexer comprising at least two optical filters to deflect, in the signal optics, at least one optical 'different and reflect the remaining channels channel; a first WDM multiplexer; and a combiner.
  • the first filter and the second filter are optically connected to each other and to the first multiplexer WDM, with 'said first mul' tiplexor WDM configured to multiplex optical channels diverted from the input optical signal through the filters.
  • the combiner is configured to combine into an optical output signal, an insertion channel with the reflected optical signal without the at least two different optical channels diverted.
  • the passive optical multiplexer further comprises: a second WDM multiplexer optically connected to the combiner; a first and a second circulator; where the first optical filter and the second optical filter are optically communicated with the first WDM multiplexer through two circulators, so that - from the first WDM multiplexer to the second WDM multiplexer an optical path is established.
  • the passive optical multiplexer comprises at least four separate ports.
  • a first input port optically communicated with the common port of the first filter, a second extraction port communicated optically with the common multiplexed port of the first WDM multiplexer, a third port of. insert optically communicated with one of the combiner input ports and a fourth output port optically communicated with the output port of said combiner.
  • the passive optical multiplexer comprises at least four ports, a first input port optically communicated with the common port of the first filter, a second extraction port and a third insertion port both two shared and communicated optically with the common multiplexed port of the first multiplexer " WDM and a fourth output port optically communicated with the output port of said combiner.
  • the optical filter is Bragg's grid type. .
  • the optical filter is. thin film type.
  • the optical filter is a WDM multiplexer.
  • the optical filter is an optical splitter.
  • the optical filter is type is a combiner.
  • FIG. 1 schematically shows an optical add-drop multiplexer according to one. embodiment of the present invention with separate ports for "add” and “drop”.
  • FIG. 2 schematically shows an optical add-drop ⁇ multiplexer according to another embodiment of the present invention with a single port for "add” and "drop”.
  • the present invention is further described by embodiments with reference to the previous figures. These embodiments should not be construed as limiting, refer to a passive optical add-drop multiplexer device (in addition add-drop multiplexer) for telecommunication systems based on the multiplexing of optical signals by wavelength division.
  • the proposed add-drop multiplexer allows different telecommunication systems to be connected while maintaining the passive optical paradigm.
  • the proposed device makes it possible to passively connect WDM optical networks, trunk or metropolitan area networks, with WMD-PON access networks.
  • the proposed device distinguishes between sets of one or more optical channels located in bands separated from the optical spectrum.
  • the add-drop multiplexer proposed in this first embodiment incorporates four ports: input, insertion (add), extraction (drop) and .output.
  • the multiplexer input port is connected to two optical filters that allow a set of optical channels to be diverted to the extraction port, the "drop" port. Each filter diverts a set of channels corresponding to a band other than the optical spectrum.
  • An optical combiner connects the insertion port, "add" port, and the output port, so that the proposed device allows to add optical channels from any set of channels.
  • the combiner is also connected to the signal that has not been diverted by the filters.
  • the proposed add-drop multiplexer performs three functions on an input WDM optical signal: (i) add optical channels, (ii) extract optical channels, and (iii) let the rest of the optical channels pass.
  • the optical filters used are selected from any three-port optical device (common, filtered and reflected) capable of filtering optical signals from a common port to a filtered port, and allowing the rest of the optical signal to pass to a reflected port. Any component capable of performing this action can be used in the present invention. For example, optical filters based on thin-film, Fabry-Perot or Bragg gratings can be used; WDM multiplexers or optical dividers.
  • FIG. 1 where the numbers indicate similar or related elements).
  • a first optical transmission path (11) optically communicates the input port with the common port (21) of the first optical filter ' (20), and carries a WDM optical signal that includes sets of one or more optical channels located in separate bands of the optical spectrum, and from which we want to filter some of these sets (frequencies from ⁇ ⁇ to X m ).:,
  • optical communicates refers to any connection, junction, link or the like, by which optical signals carried by an element. of an optical system are taken to another element of an optical system using an optical transmission path. The nature of the signal is not changed at any time.
  • an optical transmission path may be a single mode optical fiber (typical means for the transmission of WDM optical signals).
  • a second optical transmission path (12) optically communicates the reflected port (23) of the first optical filter (20) with the common port (31) of the second optical filter (30), and carries a WDM optical signal composed of the sets of optical channels not filtered by the first optical filter, some of which will now be filtered (frequencies from A k to A h ). Since the frequency ranges ' X n -A m and A k -A h may not belong to the same band, it is necessary to use two optical filters.
  • a third and fourth optical transmission path (13 and 14) optically communicate the filtered ports (22 and 32) of the optical filters (20 and 30) with the demultiplexed ports (51 and 52) of the WDM multiplexer (50), and carry two optical signals, "each composed of sets of optical channels filtered by the corresponding optical filter.
  • the WDM multiplexer combines both optical signals into a single, WDM optical signal that exits through the common multiplexed port (53).
  • the WDM multiplexer must have at least 3 ports: two demultiplexed and one multiplexed. In addition, it must function properly in the bands of the optical spectrum to which the filtered optical channel assemblies belong.
  • the first port must be able to multiplex or demultiplex optical signals in the band of the optical spectrum for which the first optical filter works, and the second port must do the same with the second optical filter.
  • the multiplexer WDM must be a multiplexer bands 0 and C, where the first port works with the O band and the second port with the band C.
  • any 'optical component capable of combining optical signals of different Optical spectrum bands in a single can be used in the present invention (eg, optical combiners).
  • a fifth optical transmission path (16) optically communicates the common, multiplexed port (53) of the WDM multiplexer (50). with extraction port, port "drop" of the add-drop multiplexer, and carries a WDM optical signal composed of the sets of optical channels extracted from the WDM optical signal that entered the add-drop multiplexer.
  • the add-drop multiplexer also includes an optical combiner with two input and one output ports.
  • a sixth optical transmission path (15) optically communicates the reflected port (33) of the second optical filter (30) with the first input port (41) of the optical combiner (40), and carries a WDM optical signal composed of the assemblies of optical channels that have not been removed by any of the optical filters.
  • a seventh optical transmission path (17) optically communicates the second input port (42) of the optical combiner (40) with the insertion port, "add" port of the add-drop multiplexer, through which a composite WDM optical signal arrives of optical channels that you want to add to the WDM optical signal that entered the add-drop multiplexer.
  • the optical combiner combines both WDM optical signals from the input ports into a single WDM optical signal.
  • the new WDM optical signal is output through the output port (43) of the optical combiner (40).
  • the optical channels to be added can belong to any set of channels within any band of the optical spectrum for which the add-drop multiplexer works, not only to the sets that were extracted. Therefore, each port of the optical combiner must operate in all these bands of the optical spectrum (unlike the WDM multiplexer).
  • the optical signals are combined in the same proportion (ie, 50:50), but other ratios (eg, 70:30, 80:20, etc.) can be used to prioritize any of the optical input signals.
  • An eighth optical transmission path (18) communicates optically. the output port of the optical combiner with the output port of the add-drop multiplexer, and carries the WDM optical signal that entered less the sets of extracted optical channels and more the added optical channels.
  • a second WDM multiplexer identical to the first and two optical circulators allows to reduce the number of ports used to three, joining the extraction and insertion ports, "drop” and “add” ports, respectively, in a single port Extraction and insertion, "drop &add” port.
  • the proposed change does not change the described operation of the device.
  • the optical circulators have three input-output ports, and their operation is to redirect the optical signals from one port to the next (ie, the first to the second, l-> 2, and from the second to the third, 2-> 3) . That is, an optical signal entering through port 1 will exit through port 2.
  • This embodiment of three ports is detailed below.
  • the main difference is the use of two optical circulators (160 and 180) each connected to the filtered port (122 and 132) of the two optical filters (120 and 130).
  • the first ports of the circulators (161 and 181) are optically connected to the filtered ports of the filters PT / ES2014 / 070680
  • the introduction of the two optical circulators does not modify the operation of the extraction of the optical channel assemblies by the optical filters and the WDM multiplexer up to the "drop & add" port.
  • the optical circulators must work correctly in the bands of the spectrum in which the optical filters work and the demultiplexed output of the WDM multiplexer to which they are connected.
  • one optical circulator should work in the C band and the other in the O band.
  • the WDM optical signal with the optical channels to be added is introduced through the same "drop &add" port and arrives at the multiplexed port (153) of the WDM multiplexer (150).
  • This signal is demultiplexed - in the different bands of the spectrum for which the WDM multiplexer works and exits through the demultiplexed ports (151, 152). Following this direction, they enter through the second ports (162, 182) of the optical circulators (160, 180) and exit through third ports' (163, 183) to two new optical transmission paths (191/192).
  • These optical transmission paths communicate optically with the demultiplexed ports (171, 172) of a second WDM multiplexer (170) identical to the first. Therefore, through the multiplexed port (173) ' a WDM optical signal identical to the one entered through the "drop &add" port will be output.
  • the multiplexed common port (173) of the second WDM multiplexer '(170) communicates optically using an optical transmission path. (117) with the second port of entry (142) of an optical combiner (140) ..
  • the optical combiner combines this WDM signal with the original WDM signal from which certain sets of optical channels were filtered.
  • an optical transmission path (118) transports a new WDM optical signal to the output port of the add-drop multiplexer.
  • This WDM optical signal as in the first embodiment, is composed of the sets of unfiltered optical channels and the added optical channels.
  • the proposed device is of special interest for telecommunication systems based on multiplexing of wavelength optical signals that offer services based on the transmission of quantum information (eg, quantum key distribution), and which in turn require compatibility with systems CWDM or operating in more than one band of the optical spectrum.
  • quantum information eg, quantum key distribution

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Abstract

Multiplexor óptico pasivo de tipo, "add-drop" para sistemas de telecomunicación basados en la transmisión de múltiples señales ópticas por medio de su- multiplexacion por división en longitud de onda (WDM). El dispositivo distingue entre señales transmitidas en conjuntos de uno o más canales ópticos situados en bandas separadas del espectro óptico. Incorpora al menos dos filtros ópticos (20,30,120,130), un primer multiplexor WDM (50,150) y un combinador (40,140). El primer filtro (20,120) y el segundo filtro (30,130) están conectados ópticamente entre si y también con el primer multiplexor WDM (50,150). El combinador (40,140) combina en una señal óptica de salida, un canal de a insertar con la señal óptica reflejada sin los al menos dos canales ópticos diferentes desviados por los filtros.

Description

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DESCRIPCION
MULTIPLEXOR. OPTICO PASIVO
Sector técnico
La presente invención está relacionada con los sistemas de telecomunicación basados en la multiplexación de señales ópticas por división en longitud de onda y, en particular, con los sistemas de telecomunicación' basados en la multiplexación de señales ópticas por división en longitud de onda sobre redes ópticas pasivas.
Estado de la técnica
La creciente demanda de ancho de banda en los sistemas de telecomunicación ha propulsado el uso habitual de la fibra óptica como medio para la transmisión de señales [Ref. 1]. En este medio, la multiplexación por división en longitud de onda (WDM, del inglés Wavelength División Multiplexing) permite la transmisión simultánea de varias señales ópticas a través de una única fibra óptica utilizando diferentes longitudes de onda (i.e., canales ópticos). Algunos ejemplos de sistemas de telecomunicación con gran demanda de ancho de banda que utilizan la tecnología óptica WDM son las redes troncales o backbones, y las redes de . áreá metropolitana, entre otros. -
Un dispositivo o componente fundamental en un sistema de ■ telecomunicación óptico WDM es el multiplexor add-drop óptico (OADM, del inglés Optical Add-Drop Multiplexer) . El OADM permite insertar y extraer canales ópticos a una señal óptica WDM. Desde su inicio, el OADM ha sido diseñado para cumplir con los requisitos impuestos por los sistemas de telecomunicación con gran demanda de ancho de banda, por lo general utilizados en redes ópticas de largo alcance. Estos requisitos han promovido, por ejemplo: (i) la utilización de esquemas de multiplexación por división en longitudes de onda densas (DWDM, del inglés Dense WDM) , que permiten incorporar un mayor número de canales por fibra óptica, y (ii) el uso de componentes activos que modifican la señal transmitida (e.g., amplificadores, que retransmiten una señal a una mayor distancia). Ambos ejemplos, el uso de amplificadores y los esquemas DWDM, limitan la utilidad de los sistemas de telecomunicación a un tipo especifico de comunicaciones ópticas, y el uso de una pequeña porción del espectro óptico. Ejemplo -de ello son ΕΡ0730Γ72Α, EP1009120A, EP1079248A y ÜS5982518A.
Por otra parte, en los sistemas de distribμción cuántica de claves (QKD, del inglés Quantum Key Distribution) , se conoce el empleo de señales ópticas débiles [Ref. 3]. En el caso de la QKD, la transmisión de señales ópticas también requiere el uso dé tecnología óptica pasiva en para evitar la perturbación de la misma naturaleza óptica de la señal y la introducción de ruido1 a la señal [Ref. 2].
Referencias bibliográficas:
[Ref. 1] R. Ramaswami et al, "Optical Networks: A Practical Perspective, " -3rd ed., Morgan Kaufmann, ISBN 0080920721, p. 928, 2009.
[Ref. 2] T. E. Chapuran et al., "Optical networking' for quantum key distribution and quantum Communications, " New Journal of Physics, vol. 11, p. 105001, 2009.
[Ref. 3] N. -Gisin, G. Ribordy, W. Tittel y H. Zbinden, "Quantum cryptography, " Reviews of Modern Physics, vol. 74, pp. 145-195, 2002. Breve descripción de la invención
La tecnología óptica WDM se ha extendido también al resto de los sistemas de telecomunicación. Las modernas redes de acceso que conectan a los usuarios finales con un proveedor de servicios (i.e., redes de punto a multipunto) utilizan también la tecnología óptica WDM. Este tipo de redes son también conocidas como redes de último kilómetro, y por lo general de corto alcance. En estas redes predomina el uso del paradigma de red óptica pasiva (PON, del inglés Passive Optical Network) , donde las señales ópticas transmitidas no se ven modificadas por los componentes de la red. Nos referimos a ellas como redes ópticas pasivas WDM ó WDM-PON.
El dispositivo multiplexor add-drop óptico pasivo propuesto en la presente invención permite conectar distintos sistemas de telecomunicación utilizando el paradigma óptico pasivo. Permite así conectar, por ejemplo, una red troncal o red metropolitana óptica WDM con una red de acceso WDM- PON manteniendo el paradigma óptico, pasivo. El multiplexor distingue entre distintas bandas del espectro óptico (e.g., bandas O y C) , permitiendo así utilizar una banda en particular para la transmisión de señales ópticas diferentes a las convencionales. Por ejemplo, el multiplexor permite utilizar dos bandas distintas del espectro para transmitir de forma simultánea señales ópticas convencionales y señales ópticas con un número reducido de fotones por pulso de luz transmitido, o fotones individuales (i.e., señales ópticas débiles). Este tipo de señales ópticas débiles son comunes, tal como se ha indicado, por ejemplo, en los sistemas QKD. El multiplexor propuesto es ,un componente óptico pasivo (i.e., no se requiere de alimentación externa),' y por lo tanto, las señales transmitidas no son convertidas a otros dominios (e.g., eléctrico); la naturaleza de la señal de entrada no cambia: los fotones o pulsos de fotones que componen la señal de entrada son enrutados a la salida apropiada. Esto es de vital importancia para la transmisión de señales a nivel cuántico, en la que la información es transportada en el estado físico del propio fotón (e.g., polarización) . Por otra parte, ninguno de los componentes que forman el multiplexor add-drop tiene como objetivo generar nuevos fotones (e-g- > amplificando convencionalmente las señales existentes), ya que estos procedimientos introducen errores en la transmisión de señales con información cuántica.
Este y otros objetivos se consiguen mediante, un multiplexor óptico pasivo con funcionalidad para insertar en y/o extraer de una señal óptica de entrada, al menos un canal, con dicho multiplexor óptico pasivo comprendiendo al menos dos filtros ópticos para desviar, en la señal óptica, al menos un canal óptico 'diferente y reflejar el resto de canales; un primer multiplexor WDM; y un combinador. En el multiplexor el primer filtro y el segundo filtro están conectados ópticamente entre sí y también con el primer multiplexor WDM, con ' dicho primer mul'tiplexor WDM configurado para multiplexar los canales ópticos desviados de la señal óptica de entrada por los filtros. El combinador está configurado para combinar en una señal óptica de salida, un canal de inserción con la señal óptica reflejada sin los al menos dos canales ópticos diferentes desviados. Opcionalmente, el multiplexor óptico pasivo comprende además: un segundo multiplexor WDM conectado ópticamente con el combinador; un primer y un segundo circulador; donde el primer filtro óptico y el segundo filtro óptico están comunicados ópticamente con el primer multiplexor WDM a través de sendos circuladores , de manera que - desde el primer multiplexor WDM hasta el segundo multiplexor WDM se establece un camino óptico.
Opcionalmente, el multiplexor óptico -pasivo comprende al menos cuatro puertos separados. Un primer puerto de entrada comunicado ópticamente con el puerto cómún del primer filtro, un segundo puerto de extracción comunicado ópticamente con el puerto común multiplexado del primer multiplexor WDM, un tercer puerto de . inserción comunicado ópticamente con uno de los puertos de entrada del combinador y un cuarto puerto de salida comunicado ópticamente con el puerto de salida de dicho combinador.
Opcionalmente, el multiplexor óptico pasivo comprende al menos cuatro puertos, un primer puerto de entrada comunicado ópticamente con el puerto común del primer filtro, un segundo puerto de extracción y un tercer puerto de inserción ambos dos compartidos y comunicados ópticamente con el puerto común multiplexado del primer multiplexor" WDM y un cuarto puerto de salida comunicado ópticamente con el puerto de salida de dicho combinador.
Opcionalmente, el filtro óptico es de tipo rejilla de Bragg. .
Opcionalmente, el filtro óptico es. de tipo thin-film. Opcionalmente, el filtro óptico es un multiplexor WDM.
Opcionalmente, el filtro óptico es un divisor óptico.
Opcionalmente, el filtro óptico es de tipo es un combinador.
Breve descripción de los dibujos
La FIG. 1 muestra esquemáticamente un multiplexor add-drop óptico de acuerdo con una . forma de realización de la presente invención con puertos separados para "add" y "drop" .
La FIG. 2 muestra esquemáticamente un multiplexor add-drop ■ óptico de acuerdo con otra forma de realización de la presente invención con un único puerto para "add" y "drop".
Descripción detallada de la invención
La presente invención se describe adicionalmente mediante unos modos de realización con referencia a las figuras anteriores. Estas realizaciones no deben considerarse con carácter limitativo se refieren a un dispositivo multiplexor add-drop óptico pasivo (en adelánte multiplexor add-drop) para sistemas de telecomunicación basados en la multiplexación de señales ópticas por división en longitud de onda. El multiplexor add-drop propuesto permite conectar distintos sistemas de telecomunicación manteniendo el paradigma óptico pasivo. En particular, el dispositivo propuesto permite conectar de forma pasiva redes ópticas WDM, troncales o redes de área metropolitana, con redes de acceso WMD-PON. El dispositivo propuesto distingue entre conjuntos de uno o más canales ópticos situados en bandas separadas del espectro óptico.
El multiplexor add-drop propuesto en esta primera realización incorpora cuatro puertos: entrada, inserción (add) , extracción (drop) y .salida. El puerto de entrada del multiplexor se conecta a dos filtros ópticos que permiten desviar un conjunto de canales ópticos hacia el puerto de extracción, puerto "drop". Cada filtro desvia un conjunto de canales correspondiente a una banda distinta del espectro óptico. Un combinador óptico conecta el puerto de inserción, puerto "add", y el puerto de salida, de forma que el dispositivo própuesto permite añadir canales ópticos de- cualquier conjunto de canales. El combinador se conecta también con la señal que no ha sido desviada por los filtros. El multiplexor add-drop propuesto realiza tres funciones sobre una señal óptica WDM de entrada: (i) añade canales ópticos, (ii) extrae canales ópticos, y (iii) deja pasar el resto de canales ópticos.
Los filtros ópticos utilizados son seleccionados de entre cualquier dispositivo óptico de tres puertos (común, filtrado y reflejado) capaz de filtrar señales ópticas de un puerto común a un puerto filtrado, y de dejar pasar el resto de la señal óptica a un puerto reflejado. Cualquier componente capaz de realizar esta acción puede ser utilizado en la presente invención. Por ejemplo, se pueden utilizar filtros ópticos basados en tecnología thin-film, Fabry-Perot o rejillas de Bragg; multiplexores WDM o divisores ópticos. A continuación se detalla una de las formas de, realización de la presente invención, representada en la FIG. 1 (donde los números indican elementos similares o relacionados).
Un primer camino de transmisión óptico (11) comunica ópticamente el puerto de entrada con el puerto común (21) del primer filtro óptico' (20), y transporta una señal óptica WDM que incluye conjuntos de uno o más canales ópticos situados en bandas separadas del espectro óptico, y de la cual se quieren filtrar algunos de dichos conjuntos (frecuencias desde λη hasta Xm) .:,
La expresión "comunica ópticamente" se refiere a cualquier conexión, unión, enlace o similar, por el cual señales ópticas transportadas por un elemento . de un sistema óptico son llevadas a otro elemento de un sistema óptico utilizando un camino de transmisión óptico. En ningún momento se cambia la naturaleza, óptica de la señal. Por ejemplo, un camino de transmisión óptico puede ser una fibra óptica monomodo (medio típico para la transmisión de señales ópticas WDM).
Un segundo camino de transmisión óptico (12) comunica ópticamente el puerto reflejado (23) del primer filtro óptico (20) con el puerto común (31) del segundo filtro óptico (30), y transporta una señal óptica WDM compuesta por los conjuntos de canales ópticos no filtrados por el primer filtro óptico, algunos de los cuales se filtrarán ahora (frecuencias desde Ak hasta Ah) . Ya que los rangos de frecuencias ' Xn-Am y Ak-Ah pueden no pertenecer a la misma banda, es necesario utilizar dos filtros ópticos. Un tercer y cuarto camino de transmisión óptico (13 y 14) comunican ópticamente .los puertos filtrados (22 y 32) de los filtros ópticos (20 y 30) con los puertos demultiplexados (51 y 52) del multiplexador WDM (50), y transportan dos señales ópticas, ' cada una de ellas compuesta por los conjuntos de canales ópticos filtrados por el filtro óptico correspondiente. El multiplexor WDM combina ambas señales ópticas en una, única señal óptica WDM que sale a través del puerto común multiplexado (53) .
El multiplexor WDM debe tener al menos 3 puertos: dos demultiplexados y uno multiplexado. Además, debe funcionar correctamente en las bandas del espectro óptico a las que pertenecen los conjuntos de canales ópticos filtrados. En particular, el primer puerto debe ser capaz de multiplexar o demultiplexar señales ópticas en la banda del espectro óptico para la cual funciona el primer filtro óptico, y el segundo puerto debe hacer lo mismo con el segundo filtro óptico. Por ejemplo, si el primer filtro óptico filtra conjuntos de canales ópticos de la banda O (i.e., 1260-1360 nm) y el segundo filtro óptico filtra conjuntos de canales ópticos de la banda C (i.e., 1530-1565 nm) , el multiplexor WDM deberá ser un multiplexor de las bandas 0 y C, donde el primer puerto trabaja con la banda O y el segundo puerto con la banda C. Aunque en este caso describimos un multiplexor WDM, cualquier 'componente óptico capaz de combinar señales ópticas de diferentes bandas del espectro óptico en una única puede ser utilizado en la presente invención (e.g., combinadores ópticos).
Un quinto camino de transmisión óptico (16) comunica ópticamente el puerto común, multiplexado (53) del multiplexor WDM (50) . con el puerto de extracción, puerto "drop" del multiplexor add-drop, y transporta una señal óptica WDM compuesta por los conjuntos de canales ópticos extraídos de la señal óptica WDM que entró al multiplexor add-drop.
El multiplexor add-drop incluye además un combinador óptico con dos puertos de entrada y uno de salida. Un sexto camino de transmisión óptico (15) comunica ópticamente el puerto reflejado (33) del segundo filtro óptico (30) con el primer puerto de entrada (41) del combinador óptico (40), y transporta una señal óptica WDM compuesta por los conjuntos de canales ópticos que no han sido extraídos por ninguno de los filtros ópticos.
Un séptimo camino de transmisión óptico (17) comunica ópticamente el segundo puerto de entrada (42) del combinador óptico (40) con el puerto de inserción, puerto "add" del multiplexor add-drop, por el cual llega una señal óptica WDM compuesta de canales ópticos que se quieren añadir a la señal óptica WDM que entró en el multiplexor add-drop. El combinador óptico combina ambas señales, ópticas WDM de los puertos de entrada en una única señal óptica WDM. La nueva señal óptica WDM sale por el puerto de salida (43) del combinador óptico (40).
Hay que tener en cuenta que los canales ópticos a añadir pueden pertenecer a cualquier conjunto de canales dentro de cualquier banda del espectro óptico para el cual funcione el multiplexor add-drop, no solo a los conjuntos que fueron extraídos. Por lo tanto, cada puerto del combinador óptico debe operar en todas esas bandas del espectro óptico (a diferencia del multiplexor WDM) . Típicamente, las señales ópticas -son combinadas e la misma proporción (i.e., 50:50), pero se pueden utilizar otros ratios (e.g., 70:30, 80:20, etc.) para priorizar cualquiera de las señales ópticas de entrada.
Un octavo camino de transmisión óptico (18) comunica ópticamente . el puerto de salida del combinador óptico con el puerto de salida del multiplexor add-drop, y transporta la señal óptica WDM que entró menos los conjuntos de canales ópticos extraídos y más los canales ópticos añadidos.
En una segunda forma de realización de la presente invención, representada en la FIG. 2, la adición de un segundo multiplexor WDM idéntico al primero y de dos circuladores ópticos permite reducir a tres el número de puertos utilizados, uniendo los puertos de extracción e inserción, puertos "drop" y "add", respectivamente, en un único puerto de extracción e inserción, puerto "drop&add". El cambio propuesto no modifica el funcionamiento descrito del dispositivo. Los circuladores ópticos tienen tres puertos de entrada-salida, y su funcionamiento es el de redireccionar las señales ópticas de un puerto al siguiente (i.e., el primero al segundo, l->2, y del segundo al tercero, 2->3) . Es decir, una señal óptica que entra por el puerto 1 saldrá por el puerto 2. Esta forma de realización de tres puertos se detalla a continuación. Tomando como base la primera forma de realización de la presente invención, la diferencia principal es el uso de dos circuladores ópticos (160 y 180) conectados cada uno al puerto filtrado (122 y 132) de los dos filtros ópticos (120 y 130) . ¾n este modo de realización, los primeros puertos de los circuladores (161 y 181) están conectados ópticamente con los puertos filtrados de los filtros P T/ES2014/070680
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ópticos, y los segundos puertos (162 y 182) con los puertos demultiplexados (151 y 152) del multiplexor WDM (150). Asi, se observa que la introducción de los dos circuladores ópticos no modifica el funcionamiento de la extracción de los conjuntos de canales ópticos por los filtros ópticos y el multiplexor WDM hasta el puerto "drop&add". Para que esto suceda, los circuladores ópticos deben trabajar correctamente en las bandas del espectro en las que trabajan los filtros ópticos y la salida demultiplexada dél multiplexor WDM a los cuales están conectados. Siguiendo el ejemplo ofrecido para el multiplexor WDM, un circulador óptico debería trabajar en la banda C y el otro en la banda O.
Ahora, la señal óptica WDM con los canales ópticos a^ añadir se introduce a través del mismo puerto "drop&add" y llega al puerto multiplexado (153) del multiplexor WDM (150). Esta señal es demultiplexada- en las diferentes bandas del espectro para las que funcione el multiplexor WDM y sale por los puertos demultiplexados (151, 152). Siguiendo esta dirección, entran por los segundos puertos (162, 182) de los circuladores ópticos (160, 180) y salen por los terceros puertos '(163, 183) hacia dos nuevos caminos de transmisión ópticos (191/ 192). Estos caminos de transmisión ópticos comunica ópticamente con los puertos demultiplexados (171, 172) de un segundo multiplexor WDM (170) idéntico al primero. Por lo tanto, a través del puerto multiplexado (173)' saldrá una señal óptica WDM idéntica a la que entró por el puerto "drop&add".
El puerto común multiplexado (173) del segundo multiplexor WDM' (170) comunica ópticamente utilizando un camino de transmisión óptico . (117) con el segundo puerto de entrada (142) de un combinador óptico (140).. De la misma manera que en la primera forma de realización, el combinador óptico combina esta señal WDM con la señal WDM original de la cual fueron filtrados ciertos conjuntos de canales ópticos. Asi, a través del puerto de salida (143), un camino de transmisión óptico (118) transporta una nueva señal óptica WDM hacia el puerto de salida del multiplexor add-drop. Esta señal óptica WDM, al igual que en el primer modo de realización, está compuesta por los conjuntos de canales ópticos no filtrados y por los canales ópticos añadidos.
Aunque la presente invención ha sido descrita en términos de las formas de realización representadas en la FIG. 1 y la FIG. 2, numerosas variantes son posibles. De esta manera, modificaciones y cambios como los sugeridos aqui, aunque no limitados solamente a ellos, son considerados dentro del. ámbito y alcance de la presente invención y sus reivindicaciones.
Aplicación industrial
El dispositivo propuesto es de especial interés para sistemas de telecomunicación basados en multiplexación de señales ópticas en longitud de onda que ofrezcan servicios basados en la transmisión de información cuántica (e.g., la distribución de claves cuántica), y que a su vez requieran compatibilidad con sistemas CWDM o que operen en más de una banda del espectro óptico.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Un multiplexor óptico pasivo, con funcionalidad para insertar en y/o extraer d una señal óptica de entrada, al menos un canal, con dicho multiplexor óptico pasivo comprendiendo:
- al menos dos filtros ópticos (20,30,120,130) configurados para desviar, en la señal óptica, al menos un canal óptico diferente y reflejar el resto de canales;
- un primer multiplexor DM (50,150);
- un combinador (40, 140);
caracterizado por que:
- el primer filtro (20,120) y el segundo filtro (30,130) están conectados ópticamente entre si y también con el primer multiplexor WDM (50,150), con dicho primer multiplexor WDM (50,150) configurado para multiplexar los canales ópticos desviados de la señal óptica de entrada por los filtros;
- el combinador (40,140) está configurado para combinar en una señal óptica de salida, un canal de inserción con la señal óptica reflejada sin los al menos dos canales ópticos diferentes desviados .
2. El multiplexor óptico pasivo según la reivindicación 1, caracterizado por que comprende además:
- un segundo multiplexor WDM (170) conectado ópticamente con el combinador (140);
- un primer y un segundo circulador (160,180);
donde el primer filtro óptico (120) y el segundo filtro óptico (130) están comunicados ópticamente con el primer multiplexor WDM (150) a través de sendos circuladores (160,180) de manera que desde el primer multiplexor DM(150) hasta el segundo multiplexor WDM (170) se establece un camino óptico. .
3. El multiplexor óptico pasivo según la reivindicación 1, caracterizado por que comprende al menos cuatro puertos separados, un primer puerto de entrada (11) comunicado ópticamente con el puerto común del primer filtro (20), un segundo puerto de extracción (16) comunicado ópticamente con el puerto común multiplexado (53) del primer multiplexor WDM (50), un tercer puerto de inserción (17) comunicado ópticamente con uno de los puertos de entrada (42) del combinador (40) y un cuarto puerto de salida (18) comunicado ópticamente con el puerto de salida (43) de dicho combinador (40).
4. El multiplexor óptico pasivo según la reivi-ndicación 2, caracterizado por que comprende .al menos cuatro puertos, un primer puerto de entrada (11) comunicado ópticamente con el puerto común del primer filtro (20), un segundo puerto de extracción (16) y un tercer puerto de inserción (17) ambos dos compartidos y comunicados ópticamente con el puerto común multiplexado. (53) del primer multiplexor WDM (50) y un cuarto puerto de salida (18) comunicado' ópticamente con el puerto de salida (43) de dicho combinador (40).
5. El multiplexor óptico pasivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el filtro óptico (20,120,30,130) es de tipo rejilla de Bragg.
6. El multiplexor óptico pasivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el filtro óptico (20,120,30,130) es de tipo thin-film.
7. El multiplexor óptico pasivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el filtro óptico (20,120,30,130) es un multiplexor WDM.
8. El multiplexor óptico pasivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el filtro óptico (20,120,30,130) es un divisor óptico.
9. El multiplexor óptico pasivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el filtro óptico (20,120,30,130) es un combinador.
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