专利名称：波分复用器及波分复用系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种波分复用器及一种波分复用系统，特别是一种用于粗分的波分复用系统，为满足低密度的要求，该系统被设计用来执行间隔较大波长的波分多路复用。本发明还涉及一种波长粗分多路复用器。
背景技术：
如图10和图11所示，传统的波分复用系统使用薄膜滤光型波分复用器。如图10所示，使用薄膜多路复用器的普通波分复用器设置有串联的三通道器件100a至100d。图11所示的为这些三通道器件100其中一个的结构。三通道器件100包括输入通道光纤101、传输通道光纤102、反射通道光纤103、准直透镜104和106和薄膜多路复用器105。由输入通道光纤101引入的光透过准直透镜104并在薄膜多路复用器105上发光。薄膜多路复用器105仅允许特定波长(λ)的光通过。特定波长(λ)的光透过准直透镜106传至传输通道光纤102。除了特定波长(λ)以外的其它波长的光经过薄膜多路复用器105的反射，通过准直透镜10传送至反射通道光纤103。如图10所示的薄膜滤光型波分复用器设置有串联的三通道器件100a至100d，仅特定波长λ1至λ4的光经由每个三通道器件的传输通道光纤有选择性的输出。
如图12所示，波分复用器采用熔丝型光纤耦合器(WDM光纤耦合器)是公知技术。该波分复用器包括WDM光纤耦合器110，输入通道111，第一通道112和第二通道113。当光(波长为λ1和λ2)经由输入通道111进入WDM光纤耦合器110时，仅仅是波长为λ1的光被引向第一通道112，波长为λ2的光被引向第二通道113。
尽管薄膜滤光型波分复用器和WDM光纤耦合型波分复用器都是用来使特定波长的光导向到特定通道，但事实上我们知道仍然有一部分光漏入与希望通道相邻的通道。这种泄漏程度被称为隔离。例如，当有1/100的光漏入相邻的通道时，我们就将这种程度的泄漏表示为20dB的隔离。
当使用具有薄膜多路复用器的三通道器件时，传统的波分复用器能够达到满意的隔离度。然而，上述装置是昂贵的。另一方面，设置有WDM光纤耦合器的波分复用器的成本较低，但是，不容易实现足够的隔离。
发明内容
考虑到上述内容，本发明的目的之一是提供一种可以在低成本的情况下实现足够隔离的波分复用器。
为实现上述目的，根据本发明第一方面的波分复用器，两相邻波长间的隔离度设置在相对较宽的10-17dB，与两相邻波长相近的波长之间的隔离度设置在20dB或者更大些。确切地说，波分复用器设计成用于使用相邻波长交替地作为传输波长和接收波长。由于光信号的传输和接收并不需要高的隔离，具有上面所描述特性的波分复用器就可以完成光信号的通讯。因此，我们就可以使用WDM光纤耦合器来做波分复用器并以此降低成本。换句话说，本发明的特征之一是设计一种波分复用器，其使用相邻波长交替作为传输和接收波长，以使相邻波长之间的隔离限制更宽并增加在相邻波长附近的波长之间的隔离。
根据本发明第二方面的波分复用器，使用薄膜多路复用器型三通道装置分离已接收的光信号的波长，并使用WDM光纤耦合器以实现光信号的多波长传输。薄膜滤光器型三通道装置可以分离所接收到的光信号，因为它们能够实现较高的隔离，同时还可以使用低成本的WDM光纤耦合器实现传输光信号的多路复用。采用这种方法，波分复用器的成本由于使用部分WDM光纤耦合器而降低。
权利要求范围内的本发明的这些方面和其他将在下面实施例中得到详细描述。
在附图中图1为示出根据本发明第一实施例的波分复用器的说明图；图2为示出图1中所示波分复用器的特性曲线的图表；图3为示出图1中波分复用器用作分离器和组合器时的说明图；图4为示出使用图1中波分复用器的波分复用系统的说明图；图5为示出根据本发明第二实施例的波分复用器的说明图；
图6为示出根据本发明第三实施例的波分复用器的说明图；图7为示出根据本发明第四实施例的波分复用器的说明图；图8为示出边缘滤光型薄膜多路复用器的特性曲线的图表；图9为示出WDM光纤耦合器的特性曲线的图表；图10为示出使用薄膜滤光器型三通道装置的普通波分复用器的说明图；图11示出了图10中传统波分复用器所使用的薄膜滤光器型三通道装置的结构；以及图12为示出使用WDM光纤耦合器的传统波分复用器的说明图。
具体实施例方式
下面将参照附图描述根据本发明的优选实施例的波分复用器。
图1示出了使用根据本发明第一实施例的WDM光纤耦合器的波分复用器10。该波分复用器包括第一WDM光纤耦合器1、第二WDM光纤耦合器2和第三WDM光纤耦合器3，它们相互连接成树形结构。包含波长为λ1，λ2，λ3和λ4的光经由输入通道4进入第一WDM光纤耦合器1。第一WDM光纤耦合器1把波长为λ1和λ2的光导向到通道5，把波长λ4和λ5的光导向到通道6。第二WDM光纤耦合器把波长为λ1的光导向到通道7a，把波长为λ2的光导向到通道7b。同样第三WDM光纤耦合器把波长为λ3的光导向到通道8a，把波长为λ4的光导向到通道8b。
图2是波分复用器10的特性曲线图，该波分复用器10有上面所描述的WDM光纤耦合器。当主要是波长为λ1的光被引导至通道7a时，因该引导至邻近通道7b的波长为λ2的αdB的光将泄漏到通道7a中。此外应该引导至与邻近通道7B相毗邻的通道8a的波长为λ3的βdB的光被引导至通道8a。在该实施例中，α的值为9-17dB，而β的值是20dB或者更大，最好是20-40dB。
该实施例的波分复用器10用作分离器。该波分复用器10将经输入通道4接收到的光分离为波长为λ1，λ2，λ3和λ4的光，并分别从通道7a，7b，8a和8b输出。很明显，该实施例的波分复用器10也可以被用作组合器。更进一步，可能将该波分复用器10的一部分用做分离器，另一部分用做组合器。如图3所示，例如，经输入通道4输入的波长为λ2和λ4的光能被分离并经通道7b和通道8b输出。经通道7a和通道8a输入的波长为λ1和λ2的光可以被组合并经通道4输出。如图3所示的波分复用器10被设置成在下图4中所描述的光波分复用系统中的多路复用器10a，(图4中的多路复用器10b分离波长λ1和λ3并组合波长λ2和λ4)。
另一方面，图4所示的系统包括一个用以产生波长为λ1的光的激光二极管11a、用以产生波长为λ3的光的激光二极管11b、用以接收波长为λ2的光的光电探测器12a和用以接收波长为λ4的光的光电探测器12b。具有WDM光纤耦合器的第一多路复用器10a接收来自激光二极管11a和11b所发出的光并经用以传输的光纤14将经过多路复用的光信号传输至另一端的接收站(相对站)。相对端包括用以产生波长为λ2的光的激光二极管11c、用以产生波长为λ4的光的激光二极管11d、用于接收波长为λ1的光的光电探测器12c和用于接收波长为λ3的光的光电探测器12d。有WDM光纤耦合器的第二多路复用器10b对接收自激光二极管11c和11d光进行多路复用并经光纤14传至相对端。
在具有上述结构的系统中，波长为λ1的光经光纤14从左边传送至右边(从第一多路复用器10a传送至第二多路复用器10b)。波长为λ2的光经光纤14从右边传送至左边(从第二多路复用器10b传送至第一多路复用器10a)。波长为λ3的光从左边传送至右边(从第一多路复用器10a传送至第二多路复用器10b)。波长为λ4的从右边传送至左边(从第二多路复用器10b传送至第一多路复用器10a)。
在波分复用系统中，在接收端上的两波长之间的隔离必需是20dB或者更大。然而，当改变单信号光纤中内的波长以执行双向传输时，如上面所描述的，接收信号和传输信号之间的隔离仅仅需要10dB或者更大。
由于图4所示的波分复用系统中交替地提供传输波长和接收波长，因此即使相邻波长之间的隔离相对较低，这些波长也能够共享相同的光纤。带有这样的性质，具有图2所示特性的图1中的波分复用器10能够不出问题地执行光信号传输。
以上实施例描述了一种能处理四种波长的光的波分复用器。然而，很明显，本发明可以用于六、八或者任意多数目的波长。本发明也可以用于三、五、七或奇数的波长。
下面将参照图5描述根据本发明第二实施例的波分复用器。在第二实施例中，波分复用器包括以混合结构配置的薄膜滤光器型三通道装置21a和21b、WDM光纤耦合器22和连接三通道装置21a、21b与WDM光纤耦合器22的光纤25和27。来自输入/输出通道23的波长为λ1和λ3的光进入三通道装置21a。当波长为λ3的光经三通道装置21a横穿到三通道装置21b和光纤25、穿过三通道装置21b并被导向到通道26时，波长为λ1的光通过三通道装置21a并被引到通道24。此外，波长为λ2的光经通道28插入，并经WDM光纤耦合器22导向到光纤27。波长为λ4的经通道29插入，并经WDM光纤耦合器22导向到光纤22。随后，波长为λ2和λ4的光穿过三通道装置21b和21a并被导向到输入/输出通道23。
由于薄膜滤光器型三通道装置具有满意的隔离特性，这些器件将用于接收端。而低廉的但不具有特别好的隔离特性的WDM光纤耦合器用于传输端。根据这一结构，就可以得到有高成效比的、可用于具有图4中所示的结构的波分复用系统的波分复用器。
图5所示的波分复用器可构造成用以处理任意数目的波长，这对本领域的技术人员是很明显的。因此，本发明并非限于仅仅四种波长。可通过增加薄膜滤光器型三通道装置并将这些装置串联来增加被多路复用的波长的数目。另外，以树状结构连接的WDM光纤耦合器也可以串联连接到薄膜滤光器型三通道装置。也将波分复用器配置成使三通道装置将连续波长分离成邻近波长，如λ1和λ2。在这种情况下，WDM光纤耦合器配置成用以多路复用邻近的波长，如λ3和λ4。
接下来，将参照图6描述根据本发明第三实施例的波分复用器。在该实施例中，配置成边缘过滤器型薄膜过滤器的三通道装置将八个波长为λ1至λ8的光信号分离成短波段(λ1，λ2，λ3和λ4)和长波段(λ5，λ6，λ7和λ8)。随后，具有与图5中所示第二实施例的波分复用器相同结构的波分复用器执行过路复用。与带通多路复用器不相类似，边缘过滤器反射(或透射)波长短于特定波长的光，并透射(或反射)波长更长的光。当光信号是从输入/输出通道41接收时，三通道装置40将短波长波段传输至输入/输出通道23的端部，并将长波长波段传输至通道33的端部。
如在第二实施例中所描述的，在短波段的波分复用器包括薄膜滤光器型三通道装置21a和21b、WDM光纤耦合器22和用以以混合结构将三通道装置21a和21b与WDM光纤耦合器22相连的光纤25和27。来自输入/输出通道23的波长为λ1和λ3的光传输至三通道装置21a。波长为λ1的导向到通道24，同时波长为λ3的光导向到通道26。另外，波长为λ2的光经通道28和WDM光纤耦合器22导向到光纤27。波长为λ4的光经通道29和WDM光纤耦合器22导向到光纤27。波长为λ2和λ4d的光随后通过三通道装置21b和21a并被导向到输入/输出通道23。
类似地，在长波段的波分复用器包括薄膜滤光器型三通道装置31a和31b、WDM光纤耦合器32和用以以混合结构将三通道装置31a和31b与WDM光纤耦合器32连接的光纤35和37。来自输入/输出通道33的波长为λ5和λ7的光传送至三通道装置31a。波长为λ5的光导向到通道34，同时波长为λ7的光导向到通道36。另外，波长为λ6的光经通道38和WDM光纤耦合器32传送至光纤37。波长为λ8的光经通道39和WDM光纤耦合器32导向到光纤37。波长为λ6和λ8的光随后穿过三通道装置31b和31a导向到输入/输出通道33。
例如，λ1为1470nm，λ2为1490nm，λ3为1510nm，λ4为1530nm，λ5为1550nm，λ6为1570nm，λ7为1590nm和λ8为1610nm。通过将边缘过滤器层叠为许多层，可以制造出用于十六个波长或更多波长数目的波分复用器。
图7所示为根据本发明第四实施例的波分复用器。该第四实施例的波分复用器包括三通道装置40、WDM光纤耦合器44和WDM光纤耦合器45。
输入到通道46的波长为λ1的光信号穿过WDM光纤耦合器44、通道42和三通道装置40并被传输到输入/输出通道41。输入输入/输出通道41的波长为λ3的光穿过三通道装置40、通道42和WDM光纤耦合器44并被传输到通道47。
输入到通道49的波长为λ7的光穿过WDM光纤耦合器45、通道43和三通道装置40并被传输至输入/输出通道41。输入到输入/输出通道41的波长为λ5的光穿过三通道装置40，通道43和WDM光纤耦合器45并被传输到通道48。
光信号也可以按上面所述的相反的方向传输。在图7中实线箭头的方向是上面所描述的光信号的传输方向，而图中虚线箭头所指的方向与上面所描述的光信号传播方向相反。
本实施例的一个特征是将波长为λ1和λ7的光配置成沿相同的方向运动，将波长为λ3和λ5的光配置成沿相同的方向运动。此处，指示的方向是输入方向和输出方向。说多个光信号沿相同的方向运动意味着信号具有相同的输入方向或者相同的输出方向。图8所示为在三通道装置40中反射光和透射光的特性。涉及到透射光，不希望通过的波长的光被以极高的比率阻挡。然而，还是有相当大比例的不希望反射的光被反射。再参看图7，三通道装置40并不是设计用来将波长为λ5的光反射到通道42的末端。然而实际上，发生大约-16dB的反射。波长为λ5的光信号起波长为λ3的光信号的干涉波的作用。
图9所示为传输到WDM光纤耦合器44的通道46和47的光信号的透射特性。如所知的，WDM光纤耦合器44关于波长有周期性的透射特性。如果我们关注通道47的特性，会注意到当波长为λ5的光没有穿过到通道47时，波长为λ7的光则会。如果在图7中的波长装置配置得有所不同，使得波长为λ7的光从输入/输出通道41末端得到，随后，波长为λ7的光将成为干涉波，并经通道42传输至WDM光纤耦合器44。然而，波长为λ7的干涉波将延伸到通道47。相反，图7中的WDM光纤耦合器波长系统可以防止λ5的障碍波传输到通道47，从而减小干涉波的比例。
在该实施例中，很明显由边缘型薄膜多路复用器配置成的三通道装置还可被叠放称多个层以形成八波长型或者十六波长型的结构。
本发明实现的波分复用器使用有低隔离的WDM光波长耦合器，其在降低波分复用器和波分复用系统的成本方面有显著的效果。
权利要求
1.一种波分复用器，包括一个单独的公共通道和三个或更多的分支通道，这样，经公共通道得到的光信号被分解为至少三个不同波长的光信号，这些光信号被传输到相应的分支通道，其中，第一波长和与第一波长毗邻的第二波长之间的隔离α被设置成10-17dB，第一波长和与第二波长毗邻的第三波长之间的隔离β是20dB或者更大。
2.根据权利要求1所述的波分复用器，其中，β的值设置成20-40dB。
3.根据权利要求1所述的波分复用器，还包括多个以树形结构连接的WDM光纤耦合器。
4.一种波分复用器，包括薄膜滤光器型三通道装置和串联连接的WDM光纤耦合器。
5.一种波分复用器，包括薄膜滤光器型三通道装置和WDM光纤耦合器，其中，三通道装置的分支通道中的一个和WDM光纤耦合器的一个公共通道相连接。
6.根据权利要求5所述的波分复用器，其中，一个或多个薄膜滤光器型三通道装置连接到与WDM光纤耦合器相连的薄膜滤光器型三通道装置上，这样一个薄膜滤光器型三通道装置的分支通道连接到另一个薄膜滤光器型三通道装置的公共通道上。
7.根据权利要求5所述的波分复用器，其中，当WDM光纤耦合器多路复用光信号以用于传输时，薄膜滤光器型三通道装置将接收到的光信号分离成不同的波长。
8.一种波分复用器，包括第一薄膜型三通道装置和两个波分多路复用单元，该第一薄膜型三通道装置用以将所接收到的光分离成短波段光信号和长波段信号；每一个波分复用器单元的公共通道连接到第一薄膜滤光器型三通道装置的相应分支通道；两个波分复用器单元的每一个包括第二薄膜型三通道装置和WDM光纤耦合器，其中，第二三通道装置的一个分支通道连接到WDM光纤耦合器的公共通道。
9.一种波分复用器，包括薄膜滤光器型三通道装置和两个波长WDM光纤耦合器，该薄膜滤光器型三通道装置用于把接收到的光分离成短波段的光信号和长波段的光信号，其中，每一个WDM光纤耦合器的公共通道连接到薄膜型三通道装置的一个分支通道。
10.一种光波分复用系统，该系统使用权利要求1-9中所述的波分复用器，并且当对邻近波长使用相反传输方向时，该系统配置得可以通过单一光纤执行双向通信。
全文摘要
一种波分复用器，其包括三个以树型结构连接的WDM光纤耦合器。两个经多路复用的波长λ2和λ4经公共通道输入，被分离后经两个分支通道分离地输出。经两个不同的分支通道输入的波长λ1和λ3，被组合后经公共通道输出。波长λ1、λ2、λ3和λ4被设置成依次增大。相邻通道(波长)之间的隔离是低的，但是一个通道和其毗邻通道间的隔离是足够大的。通过在同一光纤中沿相反方向传输邻近通道的光，即使相邻通道间的隔离很低，也不会发生光信号的泄漏。
文档编号H04B10/02GK1412969SQ0214955
公开日2003年4月23日 申请日期2002年10月12日 优先权日2001年10月12日
发明者太田猛史 申请人:光技术统合网株式会社