专利名称：波长选择滤光装置及其方法
技术领域：
本发明涉及权利要求1与权利要求9的前序部分所述的装置与方法。
因此，人们希望在光纤网中设置一些可调谐滤光器，它们可以放大所需的信道的同时抑制不需要的信道。按照光信道可调谐滤光这一技术观点构造的装置，一般都会存在一个、甚至多个下述的缺陷所需信道存在相对较高的损失，而对其余信道的抑制能力又较差。
其他的一些缺陷包括，装置内存在的反射会损害传输系统的整体性能并造成干扰。
另一个缺点是这些波长信道只是在狭窄的波长带上被过滤。
再一个缺点是这些众所周知的装置都有一个过分尖锐的(非系统友好的)滤光曲线。
根据本发明的第一方面，分别通过权利要求1与权利要求9的装置与方法来实现上述目的。
本发明的优点之一是，当改变光栅结构的周期时可实现对每个信道的色散补偿。
本发明的又一个优点是，可有力地抑制不需要的信道。
依据权利要求3或权利要求11的一个优选实施例提供了另一个优点可显著放大所需的信道。
以下结合本发明的一些示范性的优选实施例以及附图对本发明作详细描述。
图2描述所发明的滤光器的另一个实施例。
图3描述所发明的滤光器的又一个实施例。
图4描述所发明的滤光器的再一个实施例。
图5描述所发明的滤光器的再另一个实施例。
图6描述可用于本发明的可变衰减器的一个实例。
优选实施例说明
图1描述所发明的滤光器的实施例涉，它包括四个波导32、34、36与38；四个反射部件62、64、66与68；四个可调式光衰减器72、74、76与78；一个四信道多路复用器/多路分解器30；以及一个三端口光环行器40。光环行器40可包括三个以上的端口，最好将那些未在所述装置中实际使用的端口堵塞。
所述光环行器的一个端口46连接到四信道多路复用(分解)器30的第一侧。四个波导32、34、36与38连接到多路复用(分解)器30的另一侧。每个波导32、34、36与38各包括一个反射部件62、64、66与68和一个可变光放大器72、74、76与78。可调式光衰减器72、74、76与78设置在多路复用(分解)器30和相应的反射部件62、64、66与68之间。所述可调式光衰减器最好以一种通/断开关的方式工作。
多路复用(分解)器30可采用基于MMIMZI(多模干扰MachZehnder干扰仪)原理的结构。所述反射部件可为布拉格(Bragg)光栅。可用3dB开关或耦合器代替光环行器，虽然使用上述开关会造成额外的损失(这可认为是一个缺点)。还有，可能发生一种反射，后者会令整个传输系统产生一些问题。
光波长信道通过光环行器40的第一端口42传入。这些波长信道通过所述环行器并从其第二端口6传出。所述波长信道进入多路复用(分解)器30，然后被多路分解到四个波导32、34、36与38。
至少一个波长信道被从多路复用(分解)器30传至某个波导，例如波导36。假定不需要所述波长信道，则所述信道在反射部件62反射前由可调式光衰减器72衰减一次，并在经所述反射部件反射后进行第二次衰减。然后，所述波长信道通过多路复用(分解)器，被传至光环行器40的第三端口44。
假定所需要的波长信道经由上述光环行器与多路复用(分解)器传至波导34，在经所述反射部件反射之前与反射之后，所述波长信道几乎不被觉察地通过所述可调式光衰减器。然后所述波长信道通过所述多路复用(分解)器，被传至所述环行器的第三端口44。
图2描述了依据本发明构造的滤光器的第二实施例。所述滤光器包括四个波导32、34、36与38；四个反射部件62、64、66与68；四个可调式光衰减器72、74、76与78；四信道多路复用器/多路分解器30；开关20；泵激光器10；四个放大器部件52、54、56与58；以及三端口光环行器40。此例中，所述三端口光环行器40可由3dB开关或耦合器代替。
所述光环行器的端口之一46连接到四信道多路复用(分解)器30的第一侧。四个波导32、34、36与38连接到多路复用(分解)器30的另一侧。每个波导(32、34、36与38)包括一个反射部件(62、64、66与68)；一个放大器部件(52、54、56与58)；以及一个可调式光衰减器(72、74、76与78)。可调式光衰减器72、74、76与78和放大器部件52、54、56与58设置在多路复用(分解)器30和相应的反射部件62、64、66与68之间。如图2所示，上述可调式光衰减器设置在最靠近多路复用(分解)器30的位置。可调式光衰减器可以跟放大器部件更换位置。所述放大器部件可以为一种平面(？)波长放大器或一种光纤放大器。可设置两个所述可调式光衰减器，在所述放大器部件的上游侧和下游侧各设一个。为使处于反射部件和放大器部件之间的可调式光衰减器(最好具有通/断开关功能)的位置有意义，将令所述衰减器对波长不敏感，以便使泵波长的功率和信号波长的功率同等程度地受到可调式光衰减器的影响。
所述多路复用(分解)器可采用基于MMIMZI(多模干扰MachZehnder干扰仪)原理的结构。例如，反射部件可为布拉格光栅，放大器部件可为光纤放大器。可用3dB耦合器取代光环行器。开关也可采用基于MMIMZI(多模干扰Mach Zehnder干扰仪)原理的结构。
光波长信道经光环行器40的第一端口42传入。这些波长信道通过所述环行器后，再从其第二端口46传出。波长信道被传入多路复用(分解)器30，经多路分解后传出至四个波导32、34、36与38。
假定所需的信道为跟波导34耦合的信道。则这样设定开关10，以便泵激光器连接至波导34、通过放大器部件54并激励该放大器部件。于是，到达所述放大器部件的信号功率得到放大。
从多路复用(分解)器30至少发送一个波长信道至某个波导，例如波导32。假定不需要所述波长信道，则在反射部件62反射前所述信道由可调式光衰减器72衰减一次，并在经所述反射部件反射后进行第二次衰减。然后，所述波长信道通过多路复用(分解)器，被传至光环行器40的第三端口44。所述波长信道可或多或少地受到所述放大器部件的影响。
假定一所需的波长信道经由光环行器与多路复用(分解)器传至波导34，所述波长信道几乎不被觉察地通过可调式光衰减器74，然后在被反射部件64反射前经由放大器部件54放大。来自泵激光器10的被激励的激光经由开关20进入放大指定波长的波导。在图示的场合，当所需的信道位于波导34时，这样设定开关20、使得激光被激励进入所述波导。经反射部件64反射后，所述波长信道又被所述放大器部件放大一次，然后几乎不被察觉地通过所述衰减器，在本例中所述衰减器作用于所述波长的衰减最小。然后所述波长信道进入多路复用(分解)器，通过光环行器40上的第三端口44传送出去。
每个光衰减器(72、74、76与78)可独立地加以操作，由此，多路分解至各波导32、34、36与38的各种波长的信号强度可各自独立地分别控制。
图3描述了依据本发明构造的滤光器的另一个实施例。所述滤光器包括两个泵激光器10与12；开关20(可为基于MMIMZI的开关)；四个波导32、34、36与38；四个放大器部件52、54、56与58；四个反射部件62、64、66与68；四个可调式光衰减器72、74、76与78；四信道多路复用(分解)器30；以及3dB耦合器40。跟前述的示例相同，所述3dB耦合器可用光环行器代替。
所述3dB耦合器(或开关)通过其端口之一46连接到四信道多路复用(分解)器30的第一侧。四个波导32、34、36与38连接到四通多路复用(分解)器30的第二侧。每个波导32、34、36与38包括一个放大器部件52、54、56与58；一个可调式光衰减器72、74、76与78；以及一个反射部件62、64、66与68。放大器部件52、54、56与58和可调式光衰减器72、74、76与78设置在多路复用(分解)器30和相应的反射部件62、64、66与68之间。泵激光器10与12连接到开关20的第一侧。在图示的场合，所述可调式光衰减器的位置最靠近多路复用(分解)器30。
放大器部件和可调式光衰减器的位置可以交换。使处于反射部件和放大器部件之间的可调式光衰减器(最好具有通/断开关功能)的位置有意义的先决条件是，使所述衰减器具有波长不敏感性，以便使泵激波长的功率和信号波长的功率能相同地受可调式光衰减器影响。所述光环行器可用3dB耦合器替代。
光波长信道通过3dB耦合器40的第一端口42传入。这些波长信道通过所述耦合器并从其第二端口46传出。波长信道被传入多路复用(分解)器30，经被多路分解后传出至四个波导32、34、36与38。
至少一个波长信道被从多路复用(分解)器30传到某一波导，例如波导32。如果不需要所述波长信道，则所述信道被可调式光衰减器72进行第一次衰减，然后通过所述放大器部件并或多或少地受该部件的影响，其后，所述波长信道被反射部件62反射。
然后，所述波长信道第二次通过放大器部件42，并或多或少地受到该放大器部件的影响，然后在衰减器72中被第二次衰减。
所需的波长信道可被传到某一波导，例如波导34。所述波长信道第一次几乎不被觉察地通过可调式光衰减器74。然后在被反射部件64反射前，所述波长信道由放大器部件42第一次放大。通过把激光泵入希望在其中放大一定的波长信道的波导，对放大过程进行控制。在所描述的实施例中，所述激光用泵激光器10与12经开关20泵入波导中。这样设定所述开关，使得激光被激励进入正确的波导。所述两个泵激光器最好采用同一放大波长，虽然这些波长也可以互不相同。最好只有一个激光器被启动，而另一个激光器作为备用。
在所述波长信道被反射部件64反射之后，所述信道被放大器部件再一次放大，然后几乎不被觉察地通过衰减器，本例中所述衰减器对所述波长的衰减被减至最小。然后所述波长信道进入多路复用(分解)器，再通过3dB耦合器40的第三端口44传出。
每个光衰减器(72、74、76与78)均可独立加以操作，由此，经多路分解、传出至各波导32、34、36与38的不同波长的信号强度可被各自独立地分别控制。
图4描述了本发明的滤光器的又一个实施例，所述滤光器还可用作放大信道均衡器。所述信道均衡器包括四个泵激光器10、12、14与16；四个波导32、34、36与38；四个放大器部件52、54、56与58；四个反射部件62、64、66与68；四个可调式光衰减器72、74、76与78；四信道多路复用器/多路分解器30；以及三端口光环行器40。
光环行器40的端口之一46连接到四信道多路复用(分解)器30的第一侧。四个波导32、34、36与38连接到多路复用(分解)器30的第二侧。每个波导(32、34、36与38)包括一个放大器部件(52、54、56与58)；一个反射部件(62、64、66与68)；一个可调式光衰减器(72、74、76与78)；以及一个泵激光器(10、12、14与16)。放大器部件52、54、56与58和可调式光衰减器(72、74、76与78)设置在多路复用(分解)器30和相应的反射部件(62、64、66与68)之间。各个泵激光器(10、12、14与16)设置在每个波导(32、34、36与38)的末端。
光波长信道通过光环行器40的第一端口42传入。这些波长信道通过所述环行器，然后从其第二端口46传出。这些波长信道进入多路复用(分解)器30，经多路分解后、传出至四个波导32、34、36与38。
至少有一个波长信道被从多路复用(分解)器30传至某个波导，例如波导32。如果不需要所述波长信道，则该波长信道先由可调式光衰减器32作一次衰减，然后在其通过的放大器部件52中或多或少地受到影响，之后由反射部件62反射。
然后该波长信道第二次通过放大器部件52，在所述部件中所述波长信道或多或少地受到影响，之后被可调式光衰减器72作第二次衰减。然后该波长信道通过多路复用(分解)器，经光环行器的第三端口传出。
需要的波长信道可以被耦合到某一波导，例如波导34。该波长信道第一次几乎不被觉察地通过衰减器74。接着，在被反射部件64反射前，该波长信道在放大器部件54中被第一次放大。通过把激光泵进希望在其中放大一定波长信道的波导中，对放大过程进行控制。在所描述的实施例中，通过设置在波导34末端的泵激光器12激励激光。在经反射部件64反射后，所述波长信道被放大器部件54第二次放大，然后几乎不被觉察地通过可调式光衰减器74。然后该波长信道通过多路复用(分解)器30，经环行器40的第三端口44传出。
每个泵激光器能够互相独立地发射不同功率，也就是说，各个泵激光器10、12、14与16调节放大器部件52、54、56与58将能放大的程度，由此使经多路分解后传出至不同波导32、34、36与38的不同波长的信号强度能被相互独立地分别调节。
图5描述了本发明的滤光器的再一个实施例。该滤光器包括泵激光器10、12、14与16；两个开关20与22；八个波导31、32、33、34、35、36、37与38；八个放大器部件51、52、53、54、55、56、57与58；八个反射部件61、62、63、64、65、66、67与68；八个可调式光衰减器71、72、73、74、75、76、77与78；八信道多路复用(分解)器30；以及三端口光环行器40。
所述光环行器的端口之一46连接到八信道多路复用(分解)器30的第一侧。八个波导31、32、33、34、35、36、37与38连接到多路复用(分解)器30的第二侧。每个波导(31、32、33、34、35、36、37与38)包括一个放大器部件(51、52、53、54、55、56、57与58)；一个可调式光衰减器(71、72、73、74、75、76、77与78)；一个反射部件(61、62、63、64、65、66、67与68)。放大器部件(51、52、53、54、55、56、57与58)和可调式光衰减器(71、72、73、74、75、76、77与78)设置在多路复用(分解)器30和相应的反射部件(61、62、63、64、65、66、67与68)之间。泵激光器10与12连接到开关20的第一侧，而泵激光器14与16连接到开关22的第一侧。泵激光器10与12最好工作于同一波长。泵激光器14与16最好也工作于同一波长，它们的工作波长可以跟泵激光器10与12的相同，也可以不相同。波导31、32、33与34连接到开关20的第二侧，而波导35、36、37与38连接到开关22的第二侧。
光波长信道通过光环行器40的第一端口42传入。这些波长信道通过所述环行器，然后从其第二端口46传出。这些波长信道又传入多路复用(分解)器30，经多路分解后传出至八个波导31、32、33、34、35、36、36、37与38。
至少有一个波长信道被从多路复用(分解)器30传至某个波导，例如波导31。如果不需要该波长信道，则该波长信道先由可调式光衰减器71作一次衰减，然后通过放大器部件51，在其中或多或少地受到影响，之后由反射部件61反射。
然后该波长信道第二次通过放大器部件51，在其中该信道又或多或少地受到影响，之后被可调式光衰减器71作第二次衰减。然后该波长信道进入多路复用(分解)器，经光环行器40的第三端口44传出。
需要的波长信道被传送到某一波导，例如波导35。该波长信道几乎不被察觉地第一次通过衰减器75。此后，在被反射部件65反射前，该波长信道第一次被放大器部件55中放大。通过把激光泵入希望在其中放大一定的波长信道的波导中，对放大过程进行控制。在所描述的实施例中，所述激光用经由开关22连接的泵激光器12与16激励。上述两个激光器最好一次只有一个在工作。
经反射部件65反射后，所述波长信道被放大器部件55第二次放大，然后几乎不被觉察地通过可调式光衰减器75。
然后这些波长信道通过多路复用(分解)器30，经环行器40的第三端口44传出。
可调式光衰减器71、72、73、74、75、76、77与78中的每一个均能被单独操作，因此可使经多路分解后传出至不同波导31、32、33、34、35、36、36、37与38的各种波长各自的信号强度被独立地分别调节。如上文所述，可调式光衰减器的工作方式类似通/断开关。
图6描述了一种可有利地用于本发明的可调式光衰减器。该可调式光衰减器包括两个1×2 MMI波导110与120；两个Mach Zehnder波导80与90；相位控制件132；以及微调部件134。MMI波导110与120通过所述两个Mach Zehnder波导80与90相互连接。第一MachZehnder波导80包括所述相位控制件132，而第二Mach Zehnder波导90包括所述微调部件134。
显然，本发明并不局限于以上所描述并图示的示范性实施例，而可以在所附的权利要求书的范围内作出修改。
权利要求
1.一种波长选择滤光器，其特征在于所述滤光器包括至少一个3dB耦合器或至少一个Q端口环行器(40)，其中Q≥31XN WDM多路复用(分解)器(30)，其中N≥2；N个波导(31、32、33、34、35、36、37与38)；至少N个反射部件(61、62、63、64、65、66、67与68)；以及至少N个可调式光衰减器(71、72、73、74、75、76、77与78)；其中，所述环行器(40)或所述3dB耦合器上的端口之一连接到所述WDM多路复用(分解)器(30)的第一侧；其中每个波导(31、32、33、34、35、36、37与38)包括至少一个可调式光衰减器(71、72、73、74、75、76、77与78)和至少一个反射部件(61、62、63、64、65、66、67与68)，使得至少一个可调式光衰减器(71、72、73、74、75、76、77与78)设置在反射部件(61、62、63、64、65、66、67与68)与WDM多路复用(分解)器(30)之间。
2.权利要求1的波长选择滤光器，其特征在于所述反射部件(61、62、63、64、65、66、67与68)为布拉格光栅。
3.权利要求1或2的波长选择滤光器，其特征在于所述滤光器包括至少一个设置在每个位于相应的反射部件与所述WDM多路复用(分解)器(30)之间的波导(31、32、33、34、35、36、37与38)中的放大器部件(51、52、53、54、55、56、57与58)；以及至少一个泵激光器，该激光器适合于在至少一个波导中在朝着所述WDM多路复用(分解)器(30)的方向上激励激光通过所述放大器部件。
4.权利要求3的波长选择滤光器，其特征在于至少一个激光器适合于在朝着所述WDM多路复用(分解)器的方向上将功率激励至每一个波导。
5.权利要求3或4的波长选择滤光器，其特征在于至少一个光开关(20)设置在所述激光器和所述反射部件(62、64、66、68)之间。
6.权利要求5的波长选择滤光器，其特征在于当为每个光开关(20与22)提供至少两个泵激光器(10、12、14与16)时，至少一个激光器(10、12、14或16)以不同于其他激光器所发射光的波长发射激光。
7.权利要求1至6中任一项的波长选择滤光器，其特征在于所述可调式光衰减器(71、72、73、74、75、76、77与78)均为包含两个MMI波导(110与120)的MMIMZI型(多模干扰Mach Zehnder干扰仪)，所述两波导经由两个Mach Zehnder波导80与90相互连接，其中的第一Mach Zehnder波导(80)至少包括一个微调部件(134)，而第二Mach Zehnder波导(90)至少包括一个相位控制件(132)。
8.以上权利要求中任何一项的波长选择滤光器，其特征在于所述光开关(20或22)为所述MMIMZI型(多模干扰Mach Zehnder干扰仪)开关或数字开关。
9.一种从一组波长中有选择地滤除至少一种波长的方法，其特征在于包括以下步骤-经由光环行器或3dB耦合器将光波长信道传至WDM多路复用(分解)器的第一侧；-通过连接到所述WDM多路复用(分解)器的第二侧的N个不同的波导，发射N个不同的波长信道，此处N≥2；-在所述一个光波长信道或多个光波长信道经波长选择反射部件反射前，衰减至少一个至多N-1个光波长信道；以及-通过所述WDM多路复用(分解)器继而又通过所述环行器或3dB耦合器传送经反射的光波长信道。
10.权利要求9的方法，其特征在于在经波长选择反射部件反射前放大至多N-1个光波长信道，其中不包括上述各波长信道。
11.权利要求10的方法，其特征在于在朝着所述WDM多路复用(分解)器的方向上激励激光通过至少一个放大器部件。
12.权利要求11的方法，其特征在于用至少一个经由至少一个光开关连接到所述波导的激光器激励所述激光。
13.权利要求11的方法，其特征在于激励来自每个分束器的至少两个激光器的所述激光，其中至少一个激光器的波长与其余激光器的不同。
14.权利要求11的方法，其特征在于通过连接到每一个所述波导的激光器激励所述激光。
15.权利要求10-14中任何一项的方法，其特征在于用MMIMZI(多模干扰Mach Zehnder干扰仪)衰减所述波长信道。
全文摘要
本发明涉及对光波长信道进行波长选择过滤的装置与方法。该装置包括:至少一个3dB耦合器或至少一个Q端口环行器(40)(Q≥3);1XN WDM多路复用(分解)器(N≥2);N个波导(31、32、33、34、35、36、37与38);至少N个反射部件(61、62、63、64、65、66、67与68),以及至少N个可调式光衰减器(71、72、73、74、75、76、77与78)。环行器(40)或3dB耦合器上的端口之一连接到WDM多路复用(分解)器(30)的第一侧。每个波导(31、32、33、34、35、36、37与38)包括至少一个可调式光衰减器(71、72、73、74、75、76、77与78)和至少一个反射部件(61、62、63、64、65、66、67与68),使得至少一个可调式光衰减器(71、72、73、74、75、76、77与78)位于反射部件(61、62、63、64、65、66、67与68)和WDM多路复用(分解)器(30)之间。
文档编号G02F1/31GK1349692SQ0080692
公开日2002年5月15日 申请日期2000年4月14日 优先权日1999年4月30日
发明者T·奥古斯特松 申请人:艾利森电话股份有限公司