WO2020220770A1 - 一种光分插复用装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种光分插复用装置及其控制方法，用划分波段的方式降低了微环的半径要求，降低微环滤波器的制造难度，从而提升光分插复用装置的可靠性。光分插复用装置包括：滤波单元、波带分合波单元、输入端、输出端以及下载端和/或上载端。其中，滤波单元中包括多个微环滤波器，滤波单元与波带分合波单元连接；波带分合波单元，用于根据输入光信号的波长，将输入光信号输入其所属波段对应的微环滤波器，一个波段对应至少一个微环滤波器，每一个微环滤波器的谐振波长各不相同；滤波单元，用于将目标光信号从输入端耦合至下载端和/或从上载端耦合至输出端，目标光信号是指输入光信号中波长等于微环滤波器的谐振波长的光信号。

Description

一种光分插复用装置及其控制方法
本申请要求于2019年04月30日提交中国专利局、申请号为201910363089.0、发明名称为“一种光分插复用装置及其控制方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及集成光子技术领域，尤其涉及一种光分插复用装置及其控制方法。
背景技术
随着集成光子技术的发展，微环谐振腔(microring resonator，MRR)结构开始被用于构建光分插复用器(optical add drop multiplexer，OADM)。具体来说，由于MRR的谐振波长和微环波导的有效折射率两者之间具有线性关系，因此利用热光效应或者电光效应改变MRR中微环波导的有效折射率，从而改变其谐振波长，从而实现可调谐的光分插复用器(tunable OADM，TOADM)。
TOADM应用于波分复用(wavelength division multiplexing，WDM)网络时，要求MRR的谐振波长的可调谐范围达到约40nm，以覆盖全C波段。目前，通常采用的TOADM使用一个或者多个具有相同波导尺寸和半径的微环级联构成微环上下载波滤波器，并通过基于热光效应的相位控制器(phase shifter，PS)改变微环波导的有效折射率从而覆盖全C波段。
由于MRR的可调谐范围由自由波长区间(free spectral range，FSR)决定，而FSR与微环半径成反比例关系。即微环半径越小，FSR越大。因此，对于覆盖全C波段的TOADM来说，其微环半径足够小才能获得覆盖全C波段的FSR。这样的微环半径尺寸对微环制造工艺的稳定性和可靠性要求极高，增加了微环制造难度。
发明内容
为了弥补上述技术缺陷，本申请实施例提供了一种光分插复用装置及其控制方法，使用划分波段的方式降低对微环滤波器FSR要求，减小微环半径，降低微环滤波器的制造难度，提升光分插复用装置的可靠性。
第一方面，本申请实施例提供了一种光分插复用装置，所述光分插复用装置为集成光芯片，包括：滤波单元、波带分合波单元、输入端、输出端以及上载端和/或下载端。其中，所述滤波单元包括多个微环滤波器，滤波单元与波带分合波单元连接，波带分合波单元分别与输入端、输出端、上载端和/或下载端连接；波带分合波单元，用于根据输入光信号的波长，将输入光信号输入其所属波段对应的微环滤波器，一个波段对应至少一个微环滤波器，每一个微环滤波器的谐振波长各不相同，输入光信号包括输入端和/或上载端的光信号，例如输入光信号可以为输入端的光信号，也可以为上载端的光信号，还可以同时包括输入端和上载端的光信号；滤波单元，用于将目标光信号从输入端耦合至下载端，和/或，将目标光信号从上载端耦合至输出端，目标光信号是指输入光信号中波长等于微环滤波器的谐 振波长的光信号；波带分合波单元，还用于输出耦合至输出端和/或下载端的目标光信号。
在从上述第一方面中，通过划分不同的波段，并且利用滤波单元中不同波段对应的微环滤波器对光信号进行滤波，容易理解，将波段进行划分后可以减小每一个波段对应的波长范围，此时，对各个波段的光信号采用各自的微环滤波器进行滤波时，可以降低对微环滤波器FSR的要求，可以使用微环半径较大的微环滤波器，从而降低微环滤波器的制造难度，提升光分插复用装置的可靠性。
需要说明的是，第一方面提供了三种方案的光分叉复用装置，即仅包括上载端，仅包括下载端，或者包括上载端和下载端。后续为简化说明，光分插复用装置中输入端和输出端之间的连接结构称为输入-输出端或者输入-输出通道；同样，上载端和下载端之间的连接结构称为上载-下载端或上载-下载通道。
在第一方面的一种可能的实现方式中，上述的微环滤波器带有可调耦合器(tunable coupler，TC)，滤波单元具体用于：通过TC控制微环滤波器处于工作状态，将目标光信号从所述输入端耦合至所述下载端，和/或，将目标光信号从所述上载端耦合至所述输出端。此实现方式可以通过可调耦合器对微环上下载滤波器的状态(工作状态和离线状态)进行调节，实现对微环上下载滤波器的灵活控制，同时，通过切换工作状态和离线状态可以改变微环上下载滤波器的工作波段范围。
在第一方面的一种可能的实现方式中，光分插复用装置的上载-下载端之间可以采用光栅耦合器和定向波导耦合器进行连接，具体来说，上述的波带分合波单元可以包括第一光栅耦合模块，其中第一光栅耦合模块可以包括光栅耦合器和波导定向耦合器，光栅耦合器和波导定向耦合器的数目相等并且等于Y，即Y等于(A*N)，A为不小于1的整数，N表示波段数目，N为大于2的整数，换言之光栅耦合器和波导定向耦合器的数目等于波段数目N的整数倍；当A为1时，第一光栅耦合模块中可以包括N个光栅耦合器和N个波导定向耦合器；或者，当A大于1时，第一光栅耦合模块中可以包括(A*N)个光栅耦合器和(A*N)个波导定向耦合器；第一光栅耦合模块中光栅耦合器和波导定向耦合器之间的连接关系为：第一光栅耦合模块中每一个光栅耦合器的下载端均分别与对应的一个微环滤波器的上载端连接，第一光栅耦合模块中每一个波导定向耦合器的上载端均分别与对应的一个微环滤波器的下载端连接，第1个光栅耦合器的输入端构成所述上载端，第X个光栅耦合器的输出端与第X个波导定向耦合器的输入端连接，第X个波导定向耦合器的输出端与第(X+1)个光栅耦合器的输入端连接，第Y个波导定向耦合器的输出端构成所述下载端，X为小于Y的正整数。在该种可能的实现方式中，通过光栅耦合器和波导定向耦合器对上载端的待上载信号以及下载端的待下载信号进行分波段处理，分波段后每一个波段对应的波长范围被减小，从而微环滤波器对波长范围较小的光信号进行滤波以降低对微环滤波器FSR的要求。
在第一方面的第一种可能的实现方式中，光分插复用装置的上载-下载端之间也可以采用波带选择分波器进行连接。具体来说，上述的波带分合波单元可以包括第一波带选择分合波器和第二波带选择分合波器，其中第一波带选择分合波器和第二波带选择分合波器的数目相并且均等于A，每一个第一波带选择分合波器包括1个输入端N个输出端，每一个所述第二波带选择分合波器包括N个输入端1个输出端；一个所述第一波带选择分合波器 的输入端构成一个所述上载端，一个所述第一波带选择分合波器的输出端与一个微环滤波器的上载端连接，即所述第一波带选择分合波器的N个输出端分别与N个微环滤波器的上载端对应连接，一个所述第二波带选择分合波器的输出端构成一个所述下载端，一个所述第二波带选择分合波器的输入端与一个微环滤波器的下载端对应连接，即所述第二波带选择分合波器的N个输入端分别与N个微环滤波器的下载端对应连接，与第一波带选择分合波器的输入端和第二波带选择分合波器的输出端连接的微环滤波器可以是同一个微环滤波器，也可以是不同的微环滤波器。在该种可能的实现方式中，通过波带选择分合波器对上载端的待上载信号以及下载端的待下载信号进行分波段处理，分波段后每一个波段对应的波长范围被减小，从而微环滤波器对波长范围较小的光信号进行滤波以降低对微环滤波器FSR的要求。
无论光分插复用装置的上载-下载端之间采用光栅耦合器和定向波导耦合器进行连接即波带分合波单元中包括上述的第一光栅耦合模块，或者，光分插复用装置的上载-下载端之间采用波带选择分波器进行连接即波带分合波单元中包括上述的波带选择分合波器；相应的，光分插复用装置的输入-输出端之间均可以采用光栅耦合器进行连接。
在第一方面的一种可能的实现方式中，以一路上载-下载通道为例，对光分插复用装置的输入-输出端之间采用光栅耦合器的连接结构进行介绍，具体来说，波带分合波单元包括：上述的第一光栅耦合模块，或者波带分合波单元包括：第一波带选择分合波器和第二波带选择分合波器之外，波带分合波单元还可以包括：第二光栅耦合模块，其中所述第二光栅耦合模块包括光栅耦合器，所述第二光栅耦合模块中光栅耦合器的数目等于波段数目N，N为不小于2的整数；只有一路上载-下载通路的情况下，A等于1，一个波段对应一个微环滤波器，所述滤波单元包括N个微环滤波器，所述第二光栅耦合模块中的一个光栅耦合器对应一个微环滤波器；微环滤波器与光栅耦合器之间的连接关系为：在所述第二光栅耦合模块中，每一个光栅耦合器的下载端均分别与对应的一个微环滤波器的输入端连接；每一个光栅耦合器的上载端均分别与对应的一个微环滤波器的输出端连接，第1个光栅耦合器的输入端构成所述输入端，第M个光栅耦合器的输出端与第(M+1)个光栅耦合器的输入端耦合连接，第N个光栅耦合器的输出端构成所述输出端，M为不大于N的整数。
在第一方面的一种可能的实现方式中，以多路上载-下载通道为例，对光分插复用装置的输入-输出端之间采用光栅耦合器的连接结构进行介绍。具体来说，波带分合波单元包括：上述的第一光栅耦合模块，或者波带分合波单元包括：第一波带选择分合波器和第二波带选择分合波器之外，波带分合波单元还可以包括：第二光栅耦合模块，其中所述第二光栅耦合模块包括光栅耦合器，所述第二光栅耦合模块中光栅耦合器的数目等于波段数目N，N为不小于2的整数；存在多路上载-下载通路的情况下，A为大于1整数，A即为上载-下载通路的数目，一个波段对应多个微环滤波器，所述滤波单元包括(A*N)个微环滤波器，所述第二光栅耦合模块中的一个光栅耦合器对应A个微环滤波器；在所述第二光栅耦合模块中，每一个光栅耦合器的下载端均分别与其对应的A个微环滤波器中的第1个微环滤波器的输入端连接，每一个光栅耦合器的上载端均分别与其对应的A个微环滤波器中的第A个微环滤波器的输出端连接，第1个光栅耦合器的输入端构成所述输入端，第M个光栅耦合器的输出端与第(M+1)个光栅耦合器的输入端耦合连接，第N个光栅耦合器的输出端 构成所述输出端，M为不大于N的整数；在每一个光栅耦合器对应的A个微环滤波器中，第X个微环滤波器的输出端与第(X+1)个微环滤波器的输入端连接，X为不小于1的整数。
在上述任一种上载-下载端的设计中，光分插复用装置的输入-输出端之间均可以采用波带选择分合波器进行连接。
在第一方面的一种可能的实现方式中，以一路上载-下载通道为例，对光分插复用装置的输入-输出端之间均可以采用波带选择分合波器的连接结构进行介绍。具体来说，上述的包括第一光栅耦合模块，或者，包括第一波带选择分合波器和第二波带选择分合波器的同时，波带分合波单元还可以包括：第三波带选择分合波器和第四波带选择分合波器，所述第三波带选择分合波器包括1个输入端N个输出端，所述第四波带选择分合波器包括N个输入端1个输出端；只有一路上载-下载通道时，A等于1，一个波段对应一个微环滤波器，所述滤波单元包括N个微环滤波器，所述第三波带选择分合波器的输入端构成所述输入端，所述第三波带选择分合波器的N个输出端分别与所述N个微环滤波器的输入端连接，所述N个微环滤波器的输出端分别与所述第四波带选择分合波器的N个输入端连接，所述第四波带选择分合波器的输出端构成所述输出端。
在第一方面的一种可能的实现方式中，以多路上载-下载通道为例，对光分插复用装置的输入-输出端之间均可以采用波带选择分合波器的连接结构进行介绍。具体来说，上述的包括第一光栅耦合模块，或者，包括第一波带选择分合波器和第二波带选择分合波器的波带分合波单元还可以包括：第三波带选择分合波器和第四波带选择分合波器，所述第三波带选择分合波器包括1个输入端N个输出端，所述第四波带选择分合波器包括N个输入端1个输出端；存在多个上载-下载通道时，A为大于2的整数，A即为上载-下载通道数目，一个波段对应多个微环滤波器，所述滤波单元包括(A*N)个微环滤波器，所述第三波带选择分合波器的输入端构成所述输入端，所述第三波带选择分合波器的一个输出端和所述第四波带选择分合波器的一个输入端对应A个相同的微环滤波器，所述第三波带选择分合波器的每一个输出端均与其对应的A个微环滤波器中的第1个微环滤波器的输入端连接，所述第四波带选择分合波器的每一个输入端均与其对应的A个微环滤波器中的第A个微环滤波器的输出端连接，所述第四波带选择分合波器的输出端构成所述输出端；在所述对应的A个微环滤波器中，第X个微环滤波器的输出端与第(X+1)个微环滤波器的输入端连接，X为不小于1的整数。
在第一方面的一种可能的实现方式中，滤波单元，还用于调节第一微环滤波器的谐振波长等于第二微环滤波器的谐振波长；波带分合波单元，还用于调节第一微环滤波器对应的波导定向耦合器的工作波段由第一微环滤波器对应的波段改变为第二微环滤波器对应的波段，以通过第一微环滤波器对第二微环滤波器对应的目标光信号进行备份，第一微环滤波器和第二微环滤波器均可以是所述滤波单元中的一个或者多个滤波器。在上述技术方案中，可以通过可以改变波带定向耦合器的工作波段的范围使得各个微环滤波器对应子光路互为备份，如果其中一组光路中的某个微环上下载滤波器失效，可以通过改变定向耦合器的工作波段的范围使得波长信号经由备份子光路传输，配合谐振波长可调的微环滤波器最终备份实现波长上下载功能。
在第一方面的一种可能的实现方式中，上述的上载端和/或下载端中的任一与楔形波导连接，或者，与基于吸收材料的抗反射波导、阻断波导连接；或者，微环滤波器的上载端和下载端中的其中一项对应的波导为楔形波导，或者，基于吸收材料的抗反射波导、阻断波导，需要说明的是，上述上载端或下载端也可以悬空(不连接任何波导)。在上述技术方案中可以使得上载端或下载端具有抗反射功能的高损耗结构，以无法实现对应的光信号上载或者下载功能，可以视为存在上载端或者下载端，但不可用，或者也视为不存在上载端或者下载端。
在第一方面的一种可能的实现方式中，上述的光栅耦合器包括但不限于：光栅辅助定向耦合器和/或反向光栅辅助定向耦合器。具体来说，第一光栅耦合模块中的光栅耦合器可以全部都是光栅辅助定向耦合器；或者，也可以全是反向光栅辅助定向耦合器；还可以是存在几个光栅辅助定向耦合器，还存在几个反向光栅辅助定向耦合器。
在第一方面的一种可能的实现方式中，上述的波带选择分波器包括但不限于：级联马赫-曾德尔干涉仪和/或波长不敏感的定向耦合元件。其中波长不敏感的定向耦合元件包括但不限于：波长不敏感的功率分束器(power splitter，PS)，和，波长不敏感的波导定向耦合器，此外，PS可以包括级联的星型分束器(Star Splitter，SS)和Y型分束器Y-Branch。
在第一方面的一种可能的实现方式中，上述的微环滤波器可以包括但不限于带有TC的微环上下载滤波器。
第二方面，本申请实施例提供了一种光分插复用装置的控制方法，包括：根据输入光信号的波长，将输入光信号输入所属波段对应的微环滤波器，一个波段对应至少一个微环滤波器，每一个微环滤波器的谐振波长是不同的，输入光信号包括：所述输入端和/或所述上载端的光信号；将目标光信号从输入端耦合至下载端，和/或，将目标光信号从上载端耦合至输出端，目标光信号为所述输入光信号中波长等于微环滤波器的谐振波长的光信号；对耦合至所述输出端和/或所述下载端的所述目标光信号进行输出。
在第二方面的一种可能的实现方式中，上述的微环滤波器带有TC，所述方法具体包括：通过TC控制微环滤波器处于工作状态，将目标光信号从所述输入端耦合至所述下载端，和/或，将目标光信号从所述上载端耦合至所述输出端。
在第二方面的一种可能的实现方式中，所述光分插复用装置的控制方法还包括：调节第一微环滤波器的谐振波长等于第二微环滤波器的谐振波长；调节所述第一微环滤波器对应的第二耦合器的工作波段由第一微环滤波器对应的波段改变为第二微环滤波器对应的波段，以通过第一微环滤波器对第二微环滤波器对应的目标光信号进行备份，第一微环滤波器和第二微环滤波器均可以是滤波单元中的一个或者多个滤波器。
在第二方面的一种可能的实现方式中，所述光分插复用装置的控制方法还包括：通过TC控制微环滤波器处于离线状态，将输入光信号由输入端耦合至输出端，或者，将输入光信号由上载端耦合至下载端；对耦合至输出端和/或下载端的输入光信号进行输出。
在第二方面的一种可能的实现方式中，光分插复用装置还可以对同属于一个微环滤波器对应波段内的不同波长之间的切换，具体来说，光分插复用装置的控制方法还包括：控制微环滤波器处于离线状态，将所述微环滤波器的谐振波长由第一波长修改为第二波长，修改完成后控制所述微环滤波器处于工作状态，所述第一波长和所述第二波长同属于所述 微环滤波器对应的波段内。
在第二方面的一种可能的实现方式中，光分插复用装置还可以对不同微环滤波器对应波段内的波长之间的切换，具体来说，光分插复用装置的控制方法还包括：控制第三微环滤波器处于离线状态，所述第三微环滤波器的谐振波长为第一波长；控制第四微环滤波器处于离线状态，配置第四微环滤波器的谐振波长为第二波长；保持所述第三微环滤波器处于离线状态并切换第四微环滤波器至工作状态。
需要说明的是，上述第二方面以及第二方面中可能的实现方式对应的其他描述以及有益效果可参见上述第一方面以及第一方面中相关的实现方式中的相关描述，此处不再赘述。
第三方面，本申请实施例还提供了一种集成光芯片，所述集成光芯片上集成有上述第一方面以及第一方面中任一种实现方式中所述的光分插复用装置。在一种设计中，所述集成光芯片可以集成于片上系统SoC中。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种OADM的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一个第一种和第二种OADM的结构示意图；
图3(a)为本申请实施例提供的第一种OADM架构下的单通道TOADM的一个装置结构示意图；
图3(b)为本申请实施例提供的GADC、ADF和波导定向耦合器的一个连接示意图；
图4为本申请实施例提供的第二种OADM架构下的单通道TOADM的一个装置结构示意图；
图5为本申请实施例提供的第一种OADM架构下的两通道TOADM的一个装置结构示意图；
图6为本申请实施例提供的一个第三种和第四种OADM架构的结构示意图；
图7(a)为本申请实施例提供的第三种OADM架构下的单通道TOADM的一个装置结构示意图；
图7(b)为本申请实施例提供的第三种OADM架构下的单通道TOADM的另一个装置结构示意图；
图7(c)为本申请实施例中第三种OADM架构下的两通道TOADM的一个结构示意图；
图8为本申请实施例提供的第四种OADM架构下的TOADM的一个装置结构示意图；
图9为本申请实施例提供的OADM的控制方法的一个流程示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种光分插复用装置及其控制方法，用于使用划分波段的方式减小微环的半径，降低微环滤波器的制造难度，提升光分插复用装置的可靠性。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应理解，这样使用的术语在适当情况下可以互换，这仅仅是描述本申请的实施例中对相同属性的对象在描述时所采用的区分 方式。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，以便包含一系列单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它单元。下文中所述的“波带”和“波段”含义相同，以及“和/或”是包括至少一项之意，例如，“A和/或B”是指可以是A，可以是B，也可以是A和B。本申请实施例中所述的“工作状态”可以称之为“在线状态”或者“on状态”。类似地，“非工作状态”可以称之为“离线状态”或者“off状态”。
下面结合附图，对本申请的实施例进行描述。
图1为本申请实施例提供的一种OADM的结构示意图。如图1所示，OADM 100为集成光芯片，OADM 100可以包括：滤波单元101、波带分合波单元102、输入端103、输出端104、上载端105和/或下载端106。需要说明的是，OADM 100可以包括上载端或下载端，即构成一个三端口的OADM。或者，OADM 100也可以包括上载端和下载端，即构成一个四端口的OADM。具体可以根据实际需要进行设计，本申请对此不作限制。
波带分合波单元102用于根据输入光信号的波长，将输入光信号输入其所属波段对应的微环滤波器，一个波段对应至少一个微环滤波器，每个微环滤波器的谐振波长各不相同，输入光信号包括输入端103和/或上载端105的光信号。例如，输入光信号可以为输入端103的光信号，也可以为上载端105的光信号，还可以同时包括输入端103和上载端105的光信号。
滤波单元101，用于控制微环滤波器处于工作状态，将目标光信号从输入端103耦合至下载端106，和/或，将目标光信号从上载端105耦合至输出端104。目标光信号是指输入光信号中波长等于微环滤波器的谐振波长的光信号。波带分合波单元102，还用于输出耦合至输出端104和/或下载端106的目标光信号。
应理解，OADM中输入端和输出端之间的连接结构可以称之为输入-输出端或输入-输出通道；同样，上载端和下载端之间的连接结构可以称之为上载-下载端或上载-下载通道。下面将结合输入-输出通道以及上载-下载通道对本申请实施例中的OADM 100进行详细说明。
OADM 100的上载-下载通道可以采用串行方案或者并行方案进行设计。
采用串行方案时，具体地，OADM 100的上载-下载通道可以由光栅耦合器和定向波导耦合器构成。具体来说，波带分合波单元102可以包括第一光栅耦合模块。其中，第一光栅耦合模块可以包括光栅耦合器和波导定向耦合器。光栅耦合器和波导定向耦合器的数目相等并且等于Y，Y等于(A*N)，A为不小于1的整数，N表示波段数目，N为大于2的整数。
OADM 100中光栅耦合器和波导定向耦合器与微环滤波器之间的连接关系具体为：第一光栅耦合模块中每一个光栅耦合器的下载端均分别与对应的一个微环滤波器的上载端连接，第一光栅耦合模块中每一个波导定向耦合器的上载端均分别与对应的一个微环滤波器的下载端连接；第1个光栅耦合器的输入端构成上载端105，第X个光栅耦合器的输出端与第X个波导定向耦合器的输入端连接，第X个波导定向耦合器的输出端与第(X+1)个光栅耦合器的输入端连接，第Y个波导定向耦合器的输出端构成下载端106，X为小于Y 的正整数。
需要说明的是，A代表是OADM 100的上载-下载通道的数量。例如，A＝1时表示单一的上载-下载通道，而A>1表示多路的上载-下载通道。
当OADM 100为三端口设计时，可以在微环滤波器的特定端口设置楔形波导或基于吸收材料的抗反射波导、阻断波导。例如，对于只具备上载功能的OADM 100，可以将前述提及的波导设置在其每一个微环滤波器的下载端对应的波导。类似地，只具有下载功能的端光分插复用装置的设计方式包括：将楔形波导或者基于吸收材料的抗反射波导、阻断波导设置在光分插复用装置100中每一个微环滤波器的上载端对应的波导(即上载波导)。需要说明的是，前述的三端口设计方案对于单路或者多路的上载-下载通道的OADM均适用。需要说明的是，上述上载端或下载端也可以悬空(不连接任何波导)。在上述技术方案中可以使得上载端或下载端为抗反射功能的高损耗结构，以无法实现的光信号上载或者下载功能，可以视为存在上载端或者下载端，但不可用，或者也可以视为不存在上载端或者下载端。
采用并行方案时，光分插复用装置100的上载-下载通道可以由波带选择分合波器进行连接构成。具体来说，上述的波带分合波单元102可以包括第一波带选择分合波器和第二波带选择分合波器。其中，第一波带选择分合波器和第二波带选择分合波器的数目相并且均等于A，每一个第一波带选择分合波器包括1个输入端N个输出端，每一个所述第二波带选择分合波器包括N个输入端1个输出端。一个所述第一波带选择分合波器的输入端构成一个上载端105。一个所述第一波带选择分合波器的输出端与一个微环滤波器的上载端连接。即所述第一波带选择分合波器的N个输出端分别与N个微环滤波器的上载端对应连接。一个所述第二波带选择分合波器的输出端构成一个下载端106。一个所述第二波带选择分合波器的输入端与一个微环滤波器的下载端对应连接。即所述第二波带选择分合波器的N个输入端分别与N个微环滤波器的下载端对应连接。
无论采用并行或者串行方案来设计上载-下载端，OADM的输入-输出端之间可以采用光栅耦合器进行串行连接。波带分合波单元102还可以包括：第二光栅耦合模块。其中，所述第二光栅耦合模块包括光栅耦合器。光栅耦合器的数目等于上述波段数目N。
A等于1时，一个波段对应一个微环滤波器，所述滤波单元101包括N个微环滤波器。所述第二光栅耦合模块中的一个光栅耦合器对应一个微环滤波器。微环滤波器与光栅耦合器的连接关系为：每一个光栅耦合器的下载端均分别与对应的一个微环滤波器的输入端连接。每个光栅耦合器的上载端均分别与对应的一个微环滤波器的输出端连接。第1个光栅耦合器的输入端构成输入端103。第M个光栅耦合器的输出端与第(M+1)个光栅耦合器的输入端耦合连接。第N个光栅耦合器的输出端构成输出端104，M为不大于N的整数。
A大于1时，即多通道设计时，一个波段对应多个微环滤波器。所述滤波单元101包括(A*N)个微环滤波器。所述第二光栅耦合模块中的一个光栅耦合器对应A个微环滤波器。所述第二光栅耦合模块的每一个光栅耦合器的下载端均分别与其对应的A个微环滤波器中的第1个微环滤波器的输入端连接。每一个光栅耦合器的上载端均分别与其对应的A个微环滤波器中的第A个微环滤波器的输出端连接。第1个光栅耦合器的输入端构成输入端103。第M个光栅耦合器的输出端与第(M+1)个光栅耦合器的输入端连接。第N个光 栅耦合器的输出端构成输出端104，M为不大于N的整数；在每一个光栅耦合器对应的A个微环滤波器中，第X个微环滤波器的输出端与第(X+1)个微环滤波器的输入端连接，X为不小于1的整数。
或者，OADM的输入-输出端之间还可以采用波带选择分合波器进行并行连接。波带分合波单元102还可以包括：第三和第四波带选择分合波器，所述第三波带选择分合波器包括1个输入端N个输出端，所述第四波带选择分合波器包括N个输入端1个输出端。
A等于1，一个波段对应一个微环滤波器。所述滤波单元101包括N个微环滤波器。所述第三波带选择分合波器的输入端构成输入端103，所述第三波带选择分合波器的N个输出端分别与所述N个微环滤波器的输入端连接。所述N个微环滤波器的输出端分别与所述第四波带选择分合波器的N个输入端连接，所述第四波带选择分合波器的输出端构成输出端104。
A为大于1的整数，即A为上载-下载通道数目，一个波段对应多个微环滤波器。所述滤波单元101包括(A*N)个微环滤波器。所述第三波带选择分合波器的输入端构成输入端103，所述第三波带选择分合波器的一个输出端和所述第四波带选择分合波器的一个输入端对应A个相同的微环滤波器。所述第三波带选择分合波器的每一个输出端均与其对应的A个微环滤波器中的第1个微环滤波器的输入端连接。所述第四波带选择分合波器的每一个输入端均与其对应的A个微环滤波器中的第A个微环滤波器的输出端连接。所述第四波带选择分合波器的输出端构成输出端104。在所述对应的A个微环滤波器中，第X个微环滤波器的输出端与第(X+1)个微环滤波器的输入端连接，X为不小于1的整数。
在一种实施例方式中，滤波单元还用于调节第一微环滤波器的谐振波长等于第二微环滤波器的谐振波长。波带分合波单元，还用于调节第一微环滤波器对应的波导定向耦合器的工作波段由第一微环滤波器对应的波段改变为第二微环滤波器对应的波段，以通过第一微环滤波器对第二微环滤波器对应的目标光信号进行备份。第一微环滤波器和第二微环滤波器均可以是所述滤波单元中的一个或多个滤波器。例如，滤波单元中包括8个微环滤波器(编号1-8)。第一微环滤波器为编号为奇数的微环滤波器，第二微环滤波器为编号为偶数的微环滤波器。
上述的光栅耦合器包括但不限于：光栅辅助定向耦合器和/或反向光栅辅助定向耦合器。具体来说，第一光栅耦合模块中的光栅耦合器可以全部都是光栅辅助定向耦合器；或者，也可以全是反向光栅辅助定向耦合器；或者是两种耦合器混合使用。
上述的波带选择分波器包括但不限于：级联马赫-曾德尔干涉仪和/或波长不敏感的定向耦合元件。其中波长不敏感的定向耦合元件包括但不限于：波长不敏感的分束器(power splitter，PS)和，波长不敏感的波导定向耦合器。此外，PS可以为级联的星型分束器Star Splitter和Y型分束器Y-Branch。
可选地，上述的微环滤波器可以为带有可调耦合器(tunable coupler，TC)的微环上下载滤波器(add/drop filter，ADF)。与普通ADF相比，带有TC的ADF的不同之处在于：通过TC可以控制ADF处于工作或离线状态。工作状态下，ADF对输入ADF的光信号产生滤波效应，具体来说，ADF将输入光信号中波长等于微环谐振波长的光信号过滤至微环上，使得光信号可以从一个波导耦合至另一个波导，例如输入-输出波导耦合至上载-下载波 导，上载-下载波导耦合至输入-输出波导。离线状态下，ADF不会对输入ADF的光信号产生滤波效应。需要说明的是，上述输入-输出波导的一端即为上述的输入端103，另一端即为上述的输出端104；上载-下载波导的一端为上述的上载端105，另一端为上述的下载端106。
本申请实施例中，通过划分不同的波段并利用滤波单元中不同波段对应的微环滤波器进行滤波。应理解，将波段进行划分可减小每一个波段对应的波段范围。此时，对各自波段的光信号采用各自的微环滤波器进行滤波时，可以降低对微环滤波器FSR要求。OADM可以使用微环半径较大的微环滤波器，从而降低其制造难度，提升光分插复用装置的可靠性。
以下从上述提及的多种OADM设计方式对本申请实施例中提供的OADM装置进行详细描述。
图2为本申请实施例提供的一个第一种和第二种OADM的结构示意图。
第一种OADM架构的输入-输出端和上载-下载端均采用串行方案设计。具体可以是，OADM中的上载-下载端由光栅耦合器和定向波导耦合器构成，OADM的输入-输出端由光栅耦合器构成。第二种OADM架构的输入-输出端采用串行方案设计，上载-下载端采用并行方案设计的OADM架构。具体可以是，OADM的上载-下载端由光栅耦合器和定向波导耦合器构成，OADM的输入-输出端由波带选择分合波器构成。
一方面，第一种OADM架构的OADM 200包括：输入端201、输出端202、上载端203、下载端204、滤波单元205、光栅耦合模块207和光栅耦合模块206。光栅耦合模块206包括多个光栅耦合器。光栅耦合模块207包括多个光栅耦合器和波导定向耦合器。
相应地，上述图1中的波带分合波单元102具体可以包括：图2中所示的光栅耦合模块206和光栅耦合模块207。光栅耦合模块206中的光栅耦合器数目等于划分的波段数目，光栅耦合模块206即是上图1中波带分合波单元102中的第二光栅耦合模块。光栅耦合模块207中光栅耦合器和波导定向耦合器的数目相等，并且等于滤波单元205中微环滤波器的数目，光栅耦合模块207即是上文图1中波带分合波单元102中的第一光栅耦合模块。
另一方面，第二种OADM架构的OADM 200包括：输入端201、输出端202、上载端203、下载端204、滤波单元205、光栅耦合模块206、波带选择分合波器208和波带选择分合波器209。
与第一种OADM架构相比，第二种OADM架构的不同点在于：上述图1中的波带分合波单元102具体包括：图2中所示的光栅耦合模块206、波带选择分合波器208和波带选择分合波器209。其中，波带选择分合波器208的输出端口数目和波带选择分合波器209的输入端口数目均等于划分的波段数目，波带选择分合波器208和波带选择分合波器209的器件数量均等于上载-下载通道的数目，波带选择分合波器208即是上文图1中波带分合波单元102中的位于上载端的第三波带选择分合波器，波带选择分合波器209即是上文图1中波带分合波单元102中的位于下载端的第四波带选择分合波器。
在第一种OADM架构中，上载端203-下载端204之间的连接关系可以参阅图1中上载-下载端采用光栅耦合器和定向波导耦合器对应的实施例方式中的相关描述，此处不再赘述。类似地，在第二种OADM架构中，上载端203-下载端204之间的连接关系可以参阅图 1中上载-下载端采用波带选择分合波器对应的实施例方式中的相关描述，此处不再赘述。
在上述两种架构中，输入端201-输出端202之间的连接具体上述图1中所述的单通道和多通道串行连接方式。单通道串行连接方式时，滤波单元205中微环滤波器的数目与波段数目N相等。多通道串行连接方式时，滤波单元205中微环滤波器的数目为波段数目的A倍，A为大于1的整数。单通道和多通道指代的是具有一个或者多个上载-下载通道。上载-下载通道数量的变化不会导致每一个上载-下载通道结构的改变，而会导致上载-下载通道与输入-输出通道之间连接结构的不同。具体可参见图3(a)和图5中实施例的相关描述，此处不予赘述。
基于上述图2所示的两种OADM架构，下面分别以带有可调耦合器TC的ADF，对32nm波长范围的C波段进行波带划分的可调谐光分插复用器(tunable optical add drop multiplexer，TOADM)为例，对本申请实施例中的第一种和第二种OADM架构进行说明。
图3(a)为本申请实施例提供的第一种OADM架构下的单通道TOADM的一个装置结构示意图。如图3(a)所示，TOADM包括：光栅辅助定向耦合器(grating assisted directional coupler，GADC)301-304，313-316、ADF 305-308、波导定向耦合器309-312、输入端317、输出端318、下载端319和上载端320。
上述的GADC具有4个端口(Gi，Gd，Go，Ga)，在GADC中光路方向为：信号从Gi输入，信号波长属于GADC波段范围的信号传输至Gd，其余光信号传输至Go；信号从Ga输入，信号波长属于GADC波段范围内的信号传输至Go，其余信号传输至Gd。
图3(a)中以0.1nm的粒度将32nm波长范围的C波段划分为4个子波段，每一个子波段中包括20个波长的光信号，4个子波段分别对应ADF305-308。
为了描述图3(a)中TOADM的连接结构，图3(b)示出了上述GADC 301，GADC313、ADF305和波导定向耦合器309之间连接关系。GADC 301的下载端与ADF 305的输入端连接，GADC 301的上载端与ADF305的输出端连接，ADF305的上载端与GADC313的下载端连接，ADF305的下载端与GADC313的上载端连接，GADC313的输出端与波导定向耦合器309的输入端连接。图3(a)中的可调谐光分插复用器TOADM每一组如图3(b)所示的连接结构可以视为一组上载-下载子光路，4组子光路构成光分插复用器的一路上载-下载端口，其中光分插复用器的下载、上载和穿通过程的工作原理为：
下载过程：考虑从输入端317进入的待下载信号λ i，沿输入-输出波导传输。假定λ i属于光栅辅助定向耦合器302的波长选择范围，则信号λ i将直通穿过光栅辅助定向耦合器301，经由光栅辅助定向耦合器302进入第二组上载-下载子光路(即ADF306)，ADF306处于工作状态并且其谐振波长配置于λ i。信号λ i由ADF306下载至d2端口并沿上载-下载波导向下载端319传输，位于a1的GADC 313的波长选择范围与GADC 301相同，信号λ i将直通穿过光GADC 313在下载端319输出。其余属于GADC 302的波长选择范围的波长信号，因为不满足GADC 302的谐振条件，将直通穿过ADF306，并由GADC 302耦合回到输入输出波导向前传输。
穿通过程：考虑从输入端317进入的λ j，假定其所属波带范围对应GADC303，并且λ j波长信号需要穿过当前TOADM前往下一站点。信号λ j直通穿过GADC301和302，经由GADC303进入第三组上载-下载子光路(即ADF307)，此时，ADF307被配置于离线“OFF” 状态，信号λ j直通穿过ADF307，并再次经由GADC303回到输入-输出波导，直通穿过GADC304后从输出端318输出。
上载过程：考虑从上载端320进入的待上载信号λ’ i。在四组上载-下载子光路中，a i(i＝1,2,3,4)端口皆使用与GADC的波带选择范围一致的波导定向耦合器。因此信号λ’ i将直通穿过GADC316和315，并由GADC314输入第二组上载-下载子光路，ADF306处于工作状态并且其谐振波长配置于λ i。信号λ’ i由ADF306上载并经由GADC302输出至输入-输出波导向输出端318方向传输。由于λ’ i不属于GADC303和304的波长选择范围，信号λ’ i将直通穿过GADC303和304，从输出端318输出。
ADF305-308、GADC309-312和波导定向耦合器313-316共同构成了TOADM的一路上载-下载通道，用于上下载波长λ x，仅λ x所在波带对应的一个ADF处于On状态并且其谐振波长配置于λ x处，其余三个ADF均处于OFF状态。通过改变ADF的On/OFF状态，以及处于On状态的ADF的谐振波长来实现上下载波长的切换。
需要说明的是，上述ADF的工作或离线状态的控制可以通过电光效应或者热光效应实现。还需要说明的是，在上述图3(a)中的GADC301-304，313-316均采用GADC，在一些实施例中GADC301-304，313-316还可以全部或者部分替换为反向光栅辅助定向耦合器(grating assisted contra-directional coupler，GACDC)。这两种光栅耦合器的工作原理相同，替换后的TOADM的连接结构与上述图3(a)类似，此处不再赘述，区别点在于被替换后的光栅耦合器的Ga和Gd位置互换，TOADM的端口连接的光路方向也要相应改变。
上述的波导定向耦合器的波段选择范围由光栅结构决定。波导定向耦合器正常工作时，不需要进行主动切换控制，但是如果利用薄膜加热器加热波导定向耦合器的光栅区域，使得波导定向耦合器的折射系数变化，可以改变波带定向耦合器的工作范围图3(a)中所示4组上载-下载子光路互为备份，如果其中一组子光路中的某个ADF失效，可以通过改变波导定向耦合器的工作范围使得波长信号经由备份子光路传输，配合谐振波长可调的ADF进行备份。
图4为本申请实施例提供的第二种OADM架构下的单通道TOADM的一个装置结构示意图。如图4所示的TOADM包括：GADC401-404、ADF405-408、波带选择合波器(Band Pass Combiner，BPC)409、波带选择分波器(Band Pass Splitter，BPS)410、输出端411、输出端412、上载端413和下载端414。
图4中所示的TOADM中的光栅辅助定向耦合器401-404、微环上下载滤波器405-408均分别与上述图3(a)实施例中的光栅辅助定向耦合器301-304、微环上下载滤波器305-308的结构和功能类似，其相关描述可参阅图3(a)中相关部分的描述，此处不做任何限制。
与图3(a)中所示的第一种OADM架构下的单通道TOADM相比，图4中的第二种OADM架构下的单通道TOADM在上载-下载通道上使用的是BPC和BPS，而不是光栅耦合器等定向耦合元件。图4中的BPC409器用于将ADF下载端d1-d4四路光信号合成后从下载端414输出，BPS410用于将上载端413的光信号分波为a1-a4四路光信号。上述的BPC409和BPS410可以是级联马赫增德尔干涉仪MZI或者波长不敏感的定向耦合元件。
图5为本申请实施例提供的第一种OADM架构下的两通道TOADM的一个装置结构示意图。如图5所示的TOADM包括：GADC501-504、ADF505-512、光栅耦合子模块513-520， 上载端521和523、下载端522和524、输入端525、输出端526，其中上载端521和下载端522的位置可以根据光路方向进行调换，上载端523和下载端524的位置也可以调换。每一个光栅耦合子模块中包括一个GADC和一个波导定向耦合器，其连接结构与上述图3(a)中上载端319-下载端320的连接结构相同，此处不再赘述。
上述图5中所示的TOADM为基于图3(a)中的TOADM结构由单通道延伸至两通道的TOADM。具体的，图5的TOADM中一个波段对应两个ADF，分别用于对波段内的两个不同波长的光信号进行滤波。
可选地，上述的两通道TOADM中的两路通道可以彼此互为备份通道。具体来说，图5中的微环上下载滤波器505和506的谐振波长相等，微环上下载滤波器507和508的谐振波长相等，微环上下载滤波器509和510的谐振波长相等，微环上下载滤波器511和512的谐振波长相等。
与上述图3(a)中所示的单通道TOADM不同的是：ADF与输入-输出端的光栅耦合器之间的连接方式。以GADC501、ADF505和506为例，GADC501的下载端与ADF505的输入端连接，GADC501的上载端与ADF506的输出端连接，ADF505的输出端与ADF506的输入端。
需要说明的是，图5中多通道TOADM与上述图3(a)中的单通道TOADM类似，其他描述可参阅上述图3(a)中的单通道TOADM中的相关描述，此处不再赘述。
图6为本申请实施例提供的一个第三种和第四种OADM架构的结构示意图。
第三种OADM架构是输入-输出端和上载-下载端均采用并行结构的OADM架构。具体地，OADM中的上载-下载端和输入-输出端均采用波带选择分合波器并行设计。第四种OADM架构的输入-输出端采用并行设计，上载-下载端采用串行设计。具体地，OADM的输入-输出端由波带选择分合波器构成，OADM的上载-下载端由光栅耦合器和定向波导耦合器构成。
在一种可能的具体实现方式中，图6所示的OADM 600包括：滤波单元601、BPS602、BPC603、BPS604、BPC605，其各个组成模块之间的连接关系如图6所示。滤波单元601中包括多个ADF。
在另一种可能的具体实现方式中，图6所示的OADM600包括：滤波单元601、BPS602、BPC603、光栅耦合模块604、光栅耦合模块605。光栅耦合模块604和光栅耦合模块605的结构上述图1中所述的第一光栅耦合模块类似，此处不再赘述。
BPS602用于将OADM600输入端的光信号进行分波处理，并将分波后的光信号输出至滤波单元601中的各个ADF中。BPS或光栅耦合模块604用于对OADM600上载端的光信号执行与BPS602相同的操作。BPC603用于对滤波单元601中的各个ADF输出端的光信号进行合成，并将合成后的光信号输出至OADM600输出端。BPC或光栅耦合模块605用于对滤波单元601中的各个ADF下载端的光信号执行与BPC603相同的操作。
在第三种OADM架构中，上载-下载端的连接关系可以参阅图1中上载-下载端采用并行方案的相关描述，此处不再赘述。类似地，在第四种OADM架构中，上载-下载端的连接关系可以参阅图1中上载-下载端采用串行方案的相关描述，此处不再赘述。
在第三种和第四种OADM架构中，输入-输出端可以采用上述的单通道或多通道并行 方案设计。单通道并行方案设计时，滤波单元601中ADF数目与波段数目N相等。多通道并行方案设计时，滤波单元601中ADF数目等于波段数目N的A倍。基于图6中所示的第三和第四种OADM架构，下面以TC控制的ADF，对32nm波长范围的C波段进行波带划分的TOADM为例进行说明。
图7(a)为本申请实施例提供的第三种OADM架构下的单通道TOADM的一个装置结构示意图。如图7(a)所示的TOADM包括：级联MZI701-703、定向耦合模块704、ADF705-708，其中ADF705-708分别记为ADF1-ADF4。
可选的，级联MZI701-702采用相同设计。
可选的，定向耦合模块704中包括4个波长不敏感的波导定向耦合器。波长不敏感是指波导定向耦合器的耦合强度与波长无关。
与图3(a)类似，图7(a)中的TOADM每一个ADF对应的连接结构可以视为一组上载-下载子光路，4组子光路构成光分插复用器的一路上载-下载通道或端口。
图7(a)所示TOADM的下载、上载和穿通过程的工作原理为：
下载过程：TOADM输入端输入待下载信号λ i，级联MZI701根据信号波长所在波段不同而将信号输送至I1-I4中的相应端口。假定λ i被传输至I2，ADF2将被配置在On状态并下载波长λ i，波长信号λ i经过d2处的波导定向耦合器输出至TOADM下载端。
穿通过程：TOADM输入端输入信号λ j，预定其所属波带对应I3端口，并且λ j波长信号需要直通穿过当前TOADM前往下一站点。则ADF3此时被配置于OFF状态，λ j直接通过输入-输出波导输送至t3。级联MZI702与级联MZI701设计一致，仅输入-输出端对换，因而具有相同的分波带特性，t3端口对应的波带范围和I3端口一致。因此λ j从t3处输入级联MZI702时会被汇合到TOADM输出O端输出。
上载过程：TOADM上载端输入待上载信号λ’ i。级联MZI703与级联MZI701设计一致，λ’ i将被传输至与ADF2连接的a2端口，并经由处于On状态的ADF2上载至I2-t2波导向t2端口传输，最终由级联MZI输出至TOADM输出端。
本申请实施例中，ADF1-4、级联MZI703和4个波导定向耦合器构成了一组上载-下载端口，共同用于上载和/或下载TOADM工作范围内的任一波长λ x，工作时仅λ x所在波带对应的ADF k(k＝1,2,3,4)处于工作(On)状态且谐振波长配置于λ x处，其余三个ADF均处于OFF状态。通过改变ADF的On/OFF状态，以及处于On状态的ADF的谐振波长来实现不同波长信号的上下载。
需要时说明的是，图7(a)中级联MZI还可以是使用其他具有类似功能的波带选择器件替代，对此此处不做任何限制；另外，级联MZI701-703的结构可参阅图8中所述的MZI的级联结构，此处不再赘述。
图7(b)为本申请实施例提供的第三种OADM架构下的单通道TOADM的另一个装置结构示意图。如图7(b)所示的TOADM包括：级联MZI709-711、1x4PS712和ADF713-716，其中，ADF713-716记为ADF1-4。
可选的，ADF1-4可以是带有两个TC的微环滤波器。
与图7(a)相比，图7(b)中的TOADM的区别点主要在于：使用设计相同的级联MZI作为输入端、输入端和下载端的波带选择分合波器，上载端使用波长不敏感的功率分 束器(power splitter，PS)。具体来说，PS包括但不限于，级联星型分束器(Star Splitter，SS)和Y型分束器(Y-Branch，YB)，上述两种分束器的具体结构可参阅其他相关资料，此处不再赘述。
图7(b)中TOADM的穿通过程与上述图7(a)中相同，此处不再赘述。图7(b)中TOADM下载过程和上载过程的工作原理如下：
下载过程：TOADM输入端输入待下载信号λ i，级联MZI709根据信号波长所在波段不同而将信号输送至I1-I4中的相应端口。假定λ i被输送至I2，ADF2将被配置在On状态并下载波长λ i，波长信号λ i从d2端口输入级联MZI711合波至TOADM下载端；
上载过程：TOADM上载端输入待上载信号λ’ i。1x4PS712将信号分成至a1-a4四个端口，经过各个ADF时,ADF2在ON状态且谐振波长为λ i，a2路的波长信号会经由ADF2传输至t2；ADF1、ADF3和ADF4均由两个TC配置在OFF状态，波长信号将不受到ADF1-3的影响而直接传输至d1、d3和d4，但是由于波长λ i属于d2端口对应的波带范围，信号λ’ i将无法从d1、d3和d4三个端口通过级联MZI输出至TOADM下载端，这三路中的波长信号将通过级联MZI中的闲置端口辐射消耗，而不会进入TOADM下载端对下载的波长信号λ i产生串扰。如图8中级联MZI所示，在级联MZI中没有使用的MZI端口即为闲置端口。
本申请实施例中，ADF1-4、1x4PS712和级联MZI711构成了一组上载-下载端口，共同用于上下载波长λ x，仅λ x所在波带对应的ADF k(k＝1，2，3，4)处于On状态并且谐振波长配置于λ x处，其余三个ADF均处于OFF状态。通过改变ADF的On/OFF状态，以及处于On状态的ADF的谐振波长来实现上下载长的切换。
图7(c)为本申请实施例中第三种OADM架构下的两通道TOADM的一个结构示意图。如图7(c)所示的TOADM包括：BPS717、BPS719、BPS721、BPC718、BPC720、BPC722、ADF723-730。其中BPS717和BPC718分别位于TOADM输入端和输出端。BPS719和BPC720构成TOADM的一路上载-下载端口。BPS721和BPC722构成TOADM的另一路上载-下载端口。
与上述图7(a)、图7(b)相比，图7(c)的主要区别之处在于：每一路上载-下载通道相应的子光路对应的微环上下载滤波器之间相互串联后分别与输入端和输出端的波带选择分合波器连接，例如BPS717的一个输出端与ADF723的输入端连接，ADF723的输出端与ADF724的输入端连接，ADF724的输出端与BPC718的一个输入端连接。
图7(c)中BPS719和BPC720构成的上载-下载通道可以采用上述图7(a)或者图7(b)所述的上载-下载通道结构，BPS721和BPC722构成的上载-下载通道也可以是上述图7(a)或者图7(b)所述的上载-下载通道的通道结构。
图8为本申请实施例提供的第四种OADM架构下的TOADM的一个装置结构示意图。如图8所示的TOADM包括：级联MZI801和802、第二光栅耦合模块803、ADF804-807。其中，级联MZI801和802均是通过4个MZI级联得到的，其中图8中虚线部分所示即为一个MZI，从图8中可以看出4个MZI中存在上臂和下臂的长度差值不一样的MZI。
需要说明的是，图8中的技术方案与图4中所示的方案类似，图4是综合串行方案中输入-输出端的结构，和，并行方案中上载-下载端的结构得到的，而图8则是综合串行方案中上载-下载端的结构，和，并行方案中输入-输出端的结构得到的。因此，图8中级联MZI801 和802构成的输入-输出端可以参阅上述图1、图6、图7(a)、图7(b)和图7(c)中的相关描述，第二光栅耦合模块803构成的上载-下载端可参阅图1、图2、图3(a)、图4和图5中并行方案部分的描述，此处不再赘述。
本申请实施例中所描述的并行方案均以一个上载-下载通道为例。当然，通过本申请实施例还可以得到具有多路上载-下载通道的并行技术方案也在本申请的保护范围之内，此处本申请不做任何限制。
本申请实施例中，需要说明的是，上述图2至图8对应的实施例中的TOADM结构及其连接方式均可参阅上述图1中对应实施例中相关部分的描述，此处不再赘述。
图9为本申请实施例提供的OADM的控制方法的一个流程示意图。如图9所示，本申请实施例中OADM的控制方法，包括：
901、OADM根据输出光信号的波长，将输入光信号输入其所属波段对应的微环滤波器中。
一个波段对应一个或者多个微环滤波器，多个是指两个及两个以上，每一个微环滤波器的谐振波长是不同的。输入光信号可以包括从输入端输入的光信号；输入光信号也可以包括从上载端输入的光信号；输入光信号还可以同时包括：从输入端和上载端输入的光信号。
可选的，微环滤波器可以是带有可调耦合器的微环上下载滤波器。此种微环上下载滤波器可以通过可调耦合器对微环上下载滤波器的状态(工作状态和离线状态)进行调节，实现对微环上下载滤波器的灵活控制。同时，通过切换工作状态和离线状态可以改变微环上下载滤波器的工作波段范围。
902、OADM将目标光信号从输入端耦合至下载端，和/或，将目标光信号从上载端耦合至输出端。
目标光信号是指输入光信号中波长等于微环滤波器的谐振波长的光信号。具体来说，在上载过程中，OADM将波长等于微环滤波器谐振波长的目标光信号从上载端输入的光信号中过滤出来并传输至输出端，以将其传输下一个站点，如下一个OADM；在下载过程中，OADM将波长等于微环滤波器谐振波长的目标光信号从输入端输入的光信号中过滤出来并传输至下载端，以上一个站点(如光信号接收机)输出的待下载光信号进行下载，上述的上载过程和下载过程可以单独进行，也可以同时进行，对此本申请不做任何限制。
可选的，若微环滤波器为带有可调耦合器的微环上下载滤波器，则上述的上载过程和/或下载过程具体可以通过可调耦合器控制微环上下载滤波器处于工作状态时实现。
903、OADM输出耦合至输出端和/或下载端的目标光信号。
在上载过程中，OADM将从上载端输入的目标光信号即待上载光信号，输出至输出端；在下载过程中，OADM从输入端输入的目标光信号即待下载信号，输出至下载端。
在一些实施方式中，OADM调节第一微环滤波器的谐振波长等于第二微环滤波器的谐振波长；调节所述第一微环滤波器对应的第二耦合器的工作波段由第一微环滤波器对应的波段改变为第二微环滤波器对应的波段，以通过第一微环滤波器对第二微环滤波器对应的目标光信号进行备份，第一微环滤波器和第二微环滤波器均可以是滤波单元的一个或者多个滤波器。
在一些实施例方式中，微环滤波器为带有可调耦合器的微环上下载滤波器，OADM通过可调耦合器控制微环上下载滤波器处于离线状态，将输入光信号由输入端耦合至输出端，或者，将输入光信号由上载端耦合至下载端；对耦合至输出和/或下载端的输入光信号进行输出。
在一些实施例方式中，OADM还可以对同属于一个微环滤波器对应波段内的不同波长之间的切换，具体来说，微环滤波器为带有可调耦合器的微环上下载滤波器，OADM：控制微环滤波器处于离线状态，将所述微环滤波器的谐振波长由第一波长修改为第二波长，修改完成后控制所述微环滤波器处于工作状态，所述第一波长和所述第二波长同属于所述微环滤波器对应的波段内。
在一些实施例方式中，OADM还可以对不同微环滤波器对应波段内的波长之间的切换，具体来说，微环滤波器为带有可调耦合器的微环上下载滤波器，OADM：控制第三微环滤波器处于离线状态，所述第三微环滤波器的谐振波长为第一波长；控制第四微环滤波器处于离线状态，配置第四微环滤波器的谐振波长为第二波长；保持所述第三微环滤波器处于离线状态并切换第四微环滤波器至工作状态。
需要说明的是，上述对带有可调耦合器的微环上下载滤波器的离线状态或者工作状态的控制可以通过电光效应或者热光效应实现，此处本申请中不做任何限制。
需要说明的是，OADM可以只具有下载功能的三端口装置，也可以是只具有上载功能的三端口装置，还可以是同时具有上传、下载功能的四端口装置。
本申请实施例中的OADM的控制方法的其他操作以及有益效果与上述图1至图8中所述的光分插复用器中的一致。本申请实施例中的OADM的控制方法可以执行上述图1至图8中所有模块、器件的功能，此处不再赘述。
本申请实施例还提供了一种集成光芯片，所述集成光芯片上集成有上述图1至图8中任一个实施例中所述的OADM。在一种设计中，所述集成光芯片可以集成于片上系统SoC中。
以上对本申请实施例所提供的OADM以及其控制方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (16)

  1. 一种光分插复用装置，其特征在于，所述光分插复用装置为集成光芯片，所述光分插复用器包括：输入端，输出端，上载端和/或下载端，滤波单元和波带分合波单元，其中：
    所述滤波单元中包括多个微环滤波器，所述滤波单元与所述波带分合波单元连接，所述波带分合波单元分别与所述输入端、所述输出端、所述上载端和/或下载端连接；
    所述波带分合波单元，用于根据输入光信号的波长，将所述输入光信号输入其所属波段对应的微环滤波器中，一个波段对应至少一个微环滤波器，每一个微环滤波器的谐振波长不同，所述输入光信号包括：所述输入端和/或上载端的光信号；
    所述滤波单元，用于将目标光信号从所述输入端耦合至所述下载端，和/或，将目标光信号从所述上载端耦合至所述输出端，所述目标光信号为所述输入光信号中波长等于所述微环滤波器的谐振波长的光信号；
    所述波带分合波单元，还用于对耦合至所述输出端和/或下载端的所述目标光信号进行输出。
  2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微环滤波器带有可调耦合器；所述滤波单元，具体用于通过所述可调耦合器控制所述微环滤波器处于工作状态，将目标光信号从所述输入端耦合至所述下载端，和/或，将目标光信号从所述上载端耦合至所述输出端。
  3. 根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述波带分合波单元包括第一光栅耦合模块，所述第一光栅耦合模块包括：光栅耦合器和波导定向耦合器，所述光栅耦合器和所述波导定向耦合器的数目均为Y个，Y等于(A*N)，A为不小于1的整数，N表示波段数目，N为不小于2的整数；
    在所述第一光栅耦合模块中，每一个光栅耦合器的下载端均分别与对应的一个微环滤波器的上载端连接，每一个波导定向耦合器的上载端均分别与对应的一个微环滤波器的下载端连接，第1个光栅耦合器的输入端构成所述上载端，第X个光栅耦合器的输出端与第X个波导定向耦合器的输入端连接，第X个波导定向耦合器的输出端与第(X+1)个光栅耦合器的输入端连接，第Y个波导定向耦合器的输出端构成所述下载端，X为小于Y的正整数。
  4. 根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述波带分合波单元包括第一波带选择分合波器和第二波带选择分合波器，所述第一波带选择分合波器和所述第二波带选择分合波器的数目均等于A，A为不小于1的整数，每一个第一波带选择分合波器包括1个输入端N个输出端，每一个所述第二波带选择分合波器包括N个输入端1个输出端；一个所述第一波带选择分合波器的输入端构成一个所述上载端，一个所述第一波带选择分合波器的输出端与一个微环滤波器的上载端对应连接，一个所述第二波带选择分合波器的输出端构成一个所述下载端，一个所述第二波带选择分合波器的输入端与一个微环滤波器的下载端对应连接，N表示波段数目，N为不小于2的整数。
  5. 根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述波带分合波单元还包括：第二光栅耦合模块，其中所述第二光栅耦合模块包括光栅耦合器，所述第二光栅耦合模块中光栅耦合器的数目等于波段数目N；
    若A等于1，一个波段对应一个微环滤波器，所述滤波单元包括N个微环滤波器，所 述第二光栅耦合模块中的一个光栅耦合器对应一个微环滤波器；所述第二光栅耦合模块的每一个光栅耦合器的下载端均分别与对应的一个微环滤波器的输入端连接；每一个光栅耦合器的上载端均分别与对应的一个微环滤波器的输出端连接，第1个光栅耦合器的输入端构成所述输入端，第M个光栅耦合器的输出端与第(M+1)个光栅耦合器的输入端耦合连接，第N个光栅耦合器的输出端构成所述输出端，M为不大于N的整数。
  6. 根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述波带分合波单元还包括：第二光栅耦合模块，其中所述第二光栅耦合模块包括光栅耦合器，所述第二光栅耦合模块中光栅耦合器的数目等于波段数目N；
    若A为大于1的整数，一个波段对应多个微环滤波器，所述滤波单元包括(A*N)个微环滤波器，所述第二光栅耦合模块中的一个光栅耦合器对应A个微环滤波器；在所述第二光栅耦合模块中，每一个光栅耦合器的下载端均分别与其对应的A个微环滤波器中的第1个微环滤波器的输入端连接，每一个光栅耦合器的上载端均分别与其对应的A个微环滤波器中的第A个微环滤波器的输出端连接，第1个光栅耦合器的输入端构成所述输入端，第M个光栅耦合器的输出端与第(M+1)个光栅耦合器的输入端耦合连接，第N个光栅耦合器的输出端构成所述输出端，M为不大于N的整数；在每一个光栅耦合器对应的A个微环滤波器中，第X个微环滤波器的输出端与第(X+1)个微环滤波器的输入端连接，X为不小于1的整数。
  7. 根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述波带分合波单元还包括：第三波带选择分合波器和第四波带选择分合波器，所述第三波带选择分合波器包括1个输入端N个输出端，所述第四波带选择分合波器包括N个输入端1个输出端；
    若A等于1，一个波段对应一个微环滤波器，所述滤波单元包括N个微环滤波器，所述第三波带选择分合波器的输入端构成所述输入端输入端，所述第三波带选择分合波器的N个输出端分别与所述N个微环滤波器的输入端连接，所述N个微环滤波器的输出端分别与所述第四波带选择分合波器的N个输入端连接，所述第四波带选择分合波器的输出端构成所述输出端。
  8. 根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述波带分合波单元还包括：第三波带选择分合波器和第四波带选择分合波器，所述第三波带选择分合波器包括1个输入端N个输出端，所述第四波带选择分合波器包括N个输入端1个输出端；
    若A为大于1的整数，一个波段对应多个微环滤波器，所述滤波单元包括(A*N)个微环滤波器，所述第三波带选择分合波器的输入端构成所述输入端，所述第三波带选择分合波器的一个输出端和所述第四波带选择分合波器的一个输入端对应A个相同的微环滤波器，所述第三波带选择分合波器的每一个输出端均与其对应的A个微环滤波器中的第1个微环滤波器的输入端连接，所述第四波带选择分合波器的每一个输入端均与其对应的A个微环滤波器中的第A个微环滤波器的输出端连接，所述第四波带选择分合波器的输出端构成所述输出端；在所述对应的A个微环滤波器中，第X个微环滤波器的输出端与第(X+1)个微环滤波器的输入端连接，X为不小于1的整数。
  9. 根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，
    所述滤波单元，还用于调节第一微环滤波器的谐振波长等于第二微环滤波器的谐振波 长；
    所述波带分合波单元，还用于调节所述第一微环滤波器对应的波导定向耦合器的工作波段由所述第一微环滤波器对应的波段改变为所述第二微环滤波器对应的波段，以通过所述第一微环滤波器对所述第二微环滤波器对应的目标光信号进行备份，所述第一微环滤波器和所述第二微环滤波器均可以是所述滤波单元中的一个或多个滤波器。
  10. 根据权利要求1至9中任意一项所述的装置，其特征在于，
    所述上载端或所述下载端与楔形波导连接，或者，与基于吸收材料的抗反射波导、阻断波导连接；
    或者，微环滤波器的上载端或下载端对应的波导为楔形波导，或者，基于吸收材料的抗反射波导、阻断波导。
  11. 根据权利要求3、5至8中任一项所述的装置，其特征在于，光栅耦合器包括光栅辅助定向耦合器和/或反向光栅辅助定向耦合器。
  12. 根据权利要求4、5至8中任一项所述的装置，其特征在于，波带选择分合波器包括级联马赫-曾德尔干涉仪和/或波长不敏感的定向耦合元件。
  13. 一种光分插复用器的控制方法，其特征在于，包括：
    根据输入光信号的波长，将所述输入光信号输入其所属波段对应的微环滤波器，一个波段对应至少一个微环滤波器，每一个微环滤波器的谐振波长是不同的，所述输入光信号包括：所述输入端和/或所述上载端的光信号；
    将目标光信号从所述输入端耦合至所述下载端，和/或，将目标光信号从所述上载端耦合至所述输出端，所述目标光信号为所述输入光信号中波长等于所述微环滤波器的谐振波长的光信号；
    对耦合至所述输出端和/或所述下载端的所述目标光信号进行输出。
  14. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述微环滤波器带有可调耦合器；所述将目标光信号从所述输入端耦合至所述下载端，和/或，将目标光信号从所述上载端耦合至所述输出端，包括：
    通过所述可调耦合器控制所述微环滤波器处于工作状态，将目标光信号从所述输入端耦合至所述下载端，和/或，将目标光信号从所述上载端耦合至所述输出端。
  15. 根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
    调节第一微环滤波器的谐振波长等于第二微环滤波器的谐振波长；
    调节所述第一微环滤波器对应的第二耦合器的工作波段由所述第一微环滤波器对应的波段改变为所述第二微环滤波器对应的波段，以通过所述第一微环滤波器对所述第二微环滤波器对应的目标光信号进行备份，所述第一微环滤波器和所述第二微环滤波器均可以是所述滤波单元中的一个或者多个滤波器。
  16. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
    通过所述可调耦合器控制所述微环滤波器处于离线状态，将所述输入光信号由所述输入端耦合至所述输出端，或者，将所述输入光信号由所述上载端耦合至所述下载端；
    对耦合至所述输出端和/或所述下载端的所述输入光信号进行输出。
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