专利名称：可选择波长的光信号处理设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种信号处理设备，用于有选择地处理波长多路复用(multiplex)信号的特定通道，所说波长多路复用信号是由不同波长的多个通道形成的。
背景技术：
这样的波长多路复用通常是由用于传递有效负载信息的大量信息通道和至少一个光监控通道形成的，所说光监控通道用于传送控制信息通道所需的信息以及在传输网络的节点传递到这里的信息。
在信息传输系统的各种不同的设备中，信息和监控通道的处理过程由于各种不同的理由而截然不同。例如，在这样的一个网络的节点，可能必须首先评估在监控通道上传送的信息，以便知道多路复用的各个信息信号在这个节点上是如何处理的。
对于监控和信息通道进行不同的处理的另一个可能的理由可能是它们不同的波长。例如，US 6411407公开了一种具有再生放大器的光信息传输系统，其中将再生放大器的最大增益外部的波长指定为光监控通道。当通过再生放大器时，与信息通道相比，监控通道获得较小的增益。如果这种情况连续发生几次，则监控通道的光功率相对于信息通道的光功率来说减小得非常多，以致于监控通道可能会停止操作。因此，处理与信息通道分开的监控通道是必要的，从而可以补偿这个不同的增益。按照US 6411407，通过用电的方式终止输入多路复用的监控通道并且在放大器单元的输出端再生光监控通道来实现所说的分开。为此，已知的放大器单元包括在完整的输入信号多路复用要通过的每个传输方向设置的一个前置放大器；一个所谓的SCW滤波器，用于分开光监控通道与信息通道并借此使监控模块终止；第二SCW滤波器，用于从第一SCW滤波器接收信息通道并且从监控模块接收重新再生的光监控通道，并且组合它们成为输出波长多路复用；和后置放大器，用于再一次地放大输出波长多路复用。
插在通过放大器单元的信息通道路径上的所有部件都需要空间，都要产生成本，并且都要引起插入损耗，这些都必须通过放大器进行补偿。损耗越大，功耗越多，因此放大器必然越昂贵。
发明内容
本发明的目的是提供一种可选择波长的光信号处理设备，所说的设备具有外部耦合(outcoupling)的滤波器，用于分解其中包括不同波长的几个通道的波长多路复用为第一和第二组通道；处理单元，用于处理第一组通道；内部耦合(incoupling)的滤波器，用于组合经过处理的第一组以及第二组为一个输出波长多路复用，所说的设备是紧凑的、简单的、并且实施起来是经济的。
这个目的通过外部耦合的滤波器和内部耦合的滤波器来实现，这两个滤波器具有共用的一个连续可选择波长的反射结构，所说反射结构将来自输入多路复用的第一组反射到第一方向并且传送第二组，并且，所说反射结构反射沿第二组传输方向通过处理单元后从第二方向到达的第一组。通过组合内部耦合的滤波器和外部耦合的滤波器为这个可选择波长的结构，一方面，减小了成本和空间的要求，这是因为这个结构完成了US 6411407中两个SCW滤波器的任务；另一方面，在第二组通道中减小了插入损耗，这是因为它们只必须通过单个可选择波长的结构，而不是要通过两个分开的内部耦合的滤波器和外部耦合的滤波器。
优选地，可选择波长的反射结构是布喇格(Bragg)光栅。这种布喇格光栅可以是三维的、两维的、或者一维的，在US6578388B1中描述了一种合适的一维光栅，这种光栅是两个部分融溶的光纤。
此外，可以考虑二向色镜为反射结构。
优选地，本发明的信号处理设备提供具有多个信息通道和至少一个监控通道的波长多路复用，其中至少一个监控通道形成第一组，信息通道形成第二组。
如果信号处理设备包括一个光学放大器级，整个波长的多路复用都要通过这个光学放大器级，则最好分别对于放大器级以及第一组的波长(一个或多个)进行选择，以使光学放大器级在它的非泵激状态对于第一组来说也是透明的，因而在放大器失效的情况下也可以实现传输。
从下面参考附图对于本发明的说明性实施例的描述中，本发明的其它特征和实施例将变得显而易见。
图1是按照本发明组合的内部耦合的滤波器/外部耦合的滤波器的平面图；图2是按照滤波器的第一实施例的沿图1的II-II线的剖面图；图3是按照滤波器的第一实施例的沿图1的III-III线的剖面图；图4是按照滤波器的第二实施例的沿图1的II-II线的剖面图；图5是按照滤波器的第二实施例的沿图1的III-III线的剖面图；图6是按照本发明用于长距离地传输光信号的放大器单元的方块图。
具体实施例方式
图1是按照本发明的集成的光学实施例的一个组合的内部耦合的滤波器/外部耦合的滤波器1的平面图。在折射率为n2的基板2上，形成4个单模波导部分3、4、5、6，并且在这些波导的交叉区形成一个布喇格光栅区7。布喇格光栅区7包括多个具有交替的光传播特性(如折射率或厚度)的平行条纹8、9。
在例如通过波导3进入布喇格光栅区7的多色波的光谱分量之间，不满足布喇格反射条件的所有光谱分量都要透射过去，并且经过波导6离开滤波器1，波导6是在布喇格光栅区7的另一侧的波导3的一个平直的连续部分。满足布喇格条件的光谱分量反射进入波导4。由于反射是以局部分布的方式在条纹8、9发生的，因此展宽了反射进入波导4的波的横截面；在布喇格光栅区和波导4之间的过渡区内，提供一个逐渐变细的区域11，用于绝热地调节反射波的横截面积，使其等于波导4的横截面积。
波导5、6的安排相对于波导3、4来说是镜像对称的；经过波导5引入的满足布喇格条件的波反射进入波导6，并且在这里与经过波导3引入的不满足布喇格条件的波的那些光谱分量进行叠加。
有不同的形成滤波器1的可能性，其中的两种可能性是分别基于图2、3和图4、5所简单表示的。图2和3表示在基板2上定位的布喇格光栅区7中的波导3、4、5、6。这样一种结构例如是通过在基板2上淀积具有折射率n1≥n2的薄层、并且随后通过蚀刻除了波导3-6以及布喇格光栅区7以外的每个位置来除去这一层获得的。布喇格光栅是通过部分地蚀刻掉条纹8区域中的这一层以便通过具有交替厚度的条纹8、9形成布喇格光栅而形成的。
按照另一种方式，将一种杂质扩散到基板2的表面内可以形成滤波器结构，由此使在波导3-6以及布喇格光栅区7中基板2的表面的折射率增加。在图4和5中表示的剖面图表示这个结果。在这里，条纹8、9的厚度没有差别，但在扩散的杂质的浓度有差别，因此它们的折射率有差别。
图6是放大器单元的方块图，所说放大器单元用于后置放大波长多路复用信息信号，所说信号用于在光纤上进行长距离信息传输。放大器单元的输入端是通过铒掺杂的光纤放大器(EDFA)12直接形成的，铒掺杂的光纤放大器能够均匀地放大在输入光纤13上传送的信号多路复用的所有信息通道。远离铒掺杂的光纤放大器12的最大增益波长选择监控通道的波长，以使监控通道当通过铒掺杂的光纤放大器12时不仅没有获得任何增益，而且基本上没被吸收，即使因为存在技术上的失效使铒掺杂的光纤放大器12没有泵激并因此不能放大信息信号反而要吸收信息信号亦是如此。例如，虽然在铒掺杂的光纤放大器中对于信息通道使用的波长区是1530nm-1560nm，但监控通道的波长区设置在1600nm和1630nm之间。于是，可以保证，即使在这里信息通道被完全吸收，监控通道也能通过铒掺杂的光纤放大器12。
在铒掺杂的光纤放大器12的输出端，与如图1所示的这种类型的内部耦合的滤波器/外部耦合的滤波器1的波导3相连。对于条纹8、9的宽度进行选择，以使监控通道满足布喇格条件并被反射进入光纤4，因而可以抵达处理单元14。这个处理单元14可以是一个光学放大器，用于放大所说监控通道，使其放大到与EDFA前置放大器12和EDFA后置放大器15放在一起可以达到的相同的程度，并且还用于放大信息通道，或者光-电转换器的串联连接、电再生器电路、和电-光转换器。
在通过处理单元14以后，监控通道经过它的光纤5到达内部耦合的滤波器/外部耦合的滤波器1，并且在这些情况下监控通道再一次地经过布喇格反射，而且所说的监控通道空间叠加到穿过滤波器1而没有变化的信息通道上。
输出光纤6引导到色散补偿器，色散补偿器用于补偿由光纤13中的色散引起的信息通道脉冲的变形。通常，色散补偿器16还不能正确地补偿监控通道；然而，如果能够这样，由于监控通道通常具有比信息通道低得多的数据速率，因此可以用长得多的脉冲进行操作，而且在这个脉冲中由色散引起的变形基本上是不显著的，所以不存在严重的问题。
在色散补偿器16之后，波长多路复用穿过EDFA后置放大器15，而后再输出到输出光纤。与监控通道的具有分开的内部耦合的滤波器和外部耦合的滤波器的传统放大器相比，本发明的放大器单元的信息通道穿过的光学部件要少一个。这不仅由于省去了一个部件导致成本的减少，而且还减小了与这个部件有关的因素引起的插入损耗，通常减小约0.5-1分贝。因此，性能较差的放大器级12、15足以获得期望的放大器单元的总增益。例如，虽然对于常规的具有15米光纤长度的EDFA，需要200毫瓦的泵激功率来实现在1550nm的16分贝的增益，但是160毫瓦的泵激功率足以获得15.5分贝的增益。因此，通过本发明的结构，可以将泵激功率减小20％。因此，可以使用性能明显降低的激光二极管来泵激本发明的放大器单元的EDFA，由此可以进一步降低放大器单元的成本。
权利要求
1.一种可选择波长的光信号处理单元，所说的单元包括外部耦合的滤波器(1)，用于分解其中包括不同波长的多个通道的输入波长多路复用为第一和第二组通道；处理单元(14)，用于处理第一组通道；内部耦合的滤波器(1)，用于组合经过处理的第一组以及第二组为一个输出波长多路复用，其特征在于外部耦合的滤波器(1)和内部耦合的滤波器(1)具有共用的一个连续可选择波长的反射结构，所说反射结构将来自输入多路复用的第一组反射到第一方向并且传送第二组，并且，所说反射结构反射在通过处理单元(14)进入第二组传输方向后从第二方向到达的第一组。
2.权利要求1的信号处理设备，其特征在于可选择波长结构是布喇格光栅(7)。
3.权利要求1的信号处理设备，其特征在于可选择波长的反射结构是二向色镜。
4.根据前述权利要求中任何一个所述的信号处理设备，其特征在于所说设备提供具有多个信息通道和至少一个监控通道(OSC)的波长多路复用，其特征还在于至少一个监控通道形成第一组，信息通道形成第二组。
5.根据前述权利要求中任何一个所述的信号处理设备，其特征在于所说设备包括至少一个光学放大器级(12、15)，整个波长多路复用通过所说的光学放大器级。
6.根据权利要求5所述的信号处理设备，其特征在于光学放大器级(12、15)在未泵激状态对于第一组来说是透明的。
7.根据前述权利要求中任何一个所述的信号处理设备，其特征在于所说设备是一个再生正反馈放大器，用于光长距离的光缆。
全文摘要
在可选择波长的光信号处理设备中，外部耦合的滤波器(1)用于分解其中包括不同波长的多个通道的输入波长多路复用为第一和第二组通道；和内部耦合的滤波器(1)用于组合已经通过处理单元(14)之后的第一组和所说的第二组，使之成为输出的波长多路复用，在一个连续的可选择波长的反射结构中将所说外部耦合的滤波器和所说内部耦合的滤波器组合起来。
文档编号H04B10/00GK1833383SQ200480022437
公开日2006年9月13日 申请日期2004年8月2日 优先权日2003年8月2日
发明者S·I·佩格 申请人:马科尼通讯股份有限公司