专利名称：一种可动态重构的多通道光分插复用器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光通信器件，更确切地说是涉及一种可动态重构的多通道光分插复用器结构。
光分插复用器OADM(Optical Add/Drop Multiplexer)的功能是从传输设备中选择地下路(Drop)通道中通往本地用户的信号，同时上路(Add)由本地用户发往另一节点用户的信号，上、下路进行的同时不能影响其它波长通道的传输。光分插复用器OADM的基本原理是波分复用光信号(WDM)首先由解复用器把复用的各个波长解开，然后经过波长交换单元动态选择上、下路的波长，最后再由复用器复用到同一链路输出。用不同的方法实现解复用和复用，就可构成不同的光分插复用器OADM结构。
目前，已有多种光分插复用器OADM的实现方案，但总的说来可以分为可重构与非重构两种。其中可动态重构的布拉格光纤光栅(FBG)加环形器结构的OADM，在下路多路波长时，因多个波长通道下路在一根光纤中，还需用解复用器将它们分开；而阵列波导光栅(AWG)型的OADM，则存在通道间泄漏较大、串扰严重和不能下路干线上波长通道的缺点。
一种基于马赫-泽德干涉仪(MZI)和布拉格光纤光栅(FBG)的OADM模块，其结构如
图1中所示，包括两个2×2的光耦合器(3dB)11、12，一个马赫-泽德干涉仪13和位于马赫-泽德干涉仪13两臂上的布拉格光纤光栅14。干线波分复用(WDM)信号从输入端口经2×2输入光耦合器11输入马赫-泽德干涉仪13的两臂，由于两臂上都具有反射特定波长的布拉格光纤光栅14，故输入波分复用WDM信号的特定波长将被布拉格光纤光栅14反射，从而使特定波长的信号再次从马赫-泽德干涉仪13的两臂反射回输入光耦合器11，在2×2的光耦合器11中发生干涉，在输入端口1(in)发生相消干涉，在另一3(drop)端口发生相长干涉，于是就实现了该波长信号的下路。同理，在输出光耦合器12实现上路(add)的目的。
上述过程可进一步解释为2×2的光耦合器11或12，具有4个端口，其耦合通道与直通通道相比有π/2的位相差。如果波分复用(WDM)信号从1(in)端口输入，经过光耦合器11后分为两束，2端口与4端口的两束信号强度相同，但4端口的信号较2端口有π/2的相位滞后，两束有位相差的光信号在到达处于马赫-泽德干涉仪13两臂上的布拉格光纤光栅14时，与布拉格光纤光栅反射波长不同的光信号将通过布拉格光纤光栅，而与布拉格光纤光栅反射波长相同的光信号将受到布拉格光纤光栅的反射而从原路返回，并再次经过光耦合器11，这样在光耦合器11的1端口的两束光中有一束是二次经过光耦合器11的耦合通道，另一束却是二次经过光耦合器11的直通通道，因此两束反射光就有了π的位相差，发生了相消干涉导致反射光不会从1(in)端口输出，而在3(drop)端口输出，由于两束来源于1(in)端口的光束都有π/2的位相延迟，发生了相长干涉而从3(drop)端口输出，即，经过布拉格光纤光栅14反射的光信号通过相长干涉从3(drop)端口下路。同理，由于光耦合器12的π/2的相移使通过布拉格光纤光栅14的波长通道从其3(out)端口输出。至于发生在光耦合器12的上路信号具有与下路相同的过程，上路信号从1(add)端口输入，经光耦合器12分成等强度的两束，经布拉格光纤光栅14反射后再次通过光耦合器12并在3(out)端口干涉相长而输出。
上述基于马赫-泽德干涉仪(MZI)和布拉格光纤光栅(FBG)的OADM模块，与布拉格光纤光栅(FBG)加环形器结构的OADM相比，由于仅仅由光纤组成，故损耗低、体积小，且允许有高的输入功率，而与阵列波导光栅(AWG)型的OADM相比，其优点是能下路所有波长通道，且通道间串扰很小。
但，通过对上述基于马赫-泽德干涉仪(MZI)和布拉格光纤光栅(FBG)的OADM模块的分析，该基本结构的主要问题是只能上、下一路波长λ，不能适应目前高速发展的光网络越来越高的要求，因此迫切需要一种基于马赫-泽德干涉仪(MZI)和布拉格光纤光栅(FBG)的、可实现上、下路任意波长及上、下路任意1～N路光通道的OADM。
本实用新型的目的是这样实现的，一种可动态重构的多通道光分插复用器，包括N个波长分别为λ1、λ2...λN的、基于马赫-泽德干涉仪(MZI)和布拉格光纤光栅(FBG)的光分插复用器(OADM)模块，每个模块具有输入(in)、下路(drop)、上路(add)、输出(out)端口，其特征在于还包括有N+1个光开关，N+1个光开关的一路输入、输出端口彼此串连连接，N+1个光开关的另一路输入、输出端口分别通过输入(in)、输出(out)端口串接N个波长分别为λ1、λ2...λN的基于马赫-泽德干涉仪(MZI)和布拉格光纤光栅(FBG)的光分插复用器(OADM)模块。
所述的与波长为λ1的模块输λ(in)端口连接的光开关及与波长为λN的模块输出(out)端口连接的光开关是1×2光开关；所述的与波长为λ2至λN的模块输出(out)端口、输入(in)端口连接的光开关是2×2光开关。
本实用新型的可动态重构的多通道光分插复用器，以N个基于马赫-泽德干涉仪(MZI)和布拉格光纤光栅(FBG)的光分插复用器(OADM)模块为基本部件，采用1～N+1个光开关与N个模块连接，通过控制各光开关的开态或关态，即可根据各光开关的不同组合状态，实现上、下路任意波长和上、下任意1～N路光通道的目的，且通道间串扰非常小，光纤光栅反射率可高达33dB以上，3dB带宽为0.2nm左右，隔离度至少20dB/nm。
本实用新型可动态重构的多通道光分插复用器的有益效果是可大大降低现有光分插复用器的串扰水平；由于都是波导器件，便于集成；体积小、成本低。
下面结合实施例及附图进一步说明本实用新型的技术。
图1是基于马赫-泽德干涉仪(MZI)和布拉格光纤光栅(FBG)的光分插复用器(OADM)模块的结构示意图图2是1×2光开关开态时的状态原理图图3是1×2光开关关态时的状态原理图图4是2×2光开关开态时的状态原理图图5是2×2光开关关态时的状态原理图图6是本实用新型的可动态重构的多通道光分插复用器结构图图7是可动态重构的三通道光分插复用器实施例结构图图1说明前已述及，不再赘述。
参见图2至图5，图中分别示出1×2、2×2光开关的开、关状态原理(由于光开关已是成型产品，故不再详细介绍其内部结构)。每一种光开关都可受控而具有两种工作状态，即开态(又称交叉态)和关态(又称直通态或平行态)。对1×2光开关来说，开态时开关指向上，如图2中所示，关态时开关指向下，如图3中所示。对2×2光开关来说，开态时开关呈交叉状态，如图4中所示，关态时开关呈直通、平行状态，如图5中所示。该光开关，无论是1×2或2×2，都只有一个输入、一个输出，即如果一个输入端口有输入，则另一个输入端口一定没有输入，反之，如果一个输出端口有输出，则另一个输出端口一定没有输出。
参见图6，图中示出可动态重构、实现上、下路1～N种波长和上、下1～N路光通道的光分插复用器结构。包括1×2光开关SW1及SWN+1，2×2光开关SW2、SW3...SWN(图中未示出)，和N个基于马赫-泽德干涉仪(MZI)和布拉格光纤光栅(FBG)的光分插复用器(OADM)模块λ1、λ2...λN。如果所有的光开关SW1、SW2、SW3...SWN、SWN+1都处于关态(平行状态)，则整个光分插复用器处于完全的直通状态，即不上、下路任意波长的光通道；如果图中两边的光开关SW1、SWN+1处于开态(交叉状态)，而中间所有的光开关都处于关态(平行状态)，则上、下路所有的波长通道λ1、λ2...λN，依次类推。因此通过对各光开关开、关状态的控制及其彼此间不同的组合关系，就可实现上、下路任意波长和上、下路任意数目、任意波长通道的目的。
参见图7，图中示出一按本实用新型的技术方案设计的一种可动态重构的三通道光分插复用器实施例结构。包括1×2光开关SW1及SW4，2×2光开关SW2、SW3，三个基于马赫-泽德干涉仪(MZI)和布拉格光纤光栅(FBG)的光分插复用器(OADM)模块λ1、λ2、λ3。下面列表说明该光分插复用器的几种组合关系及其上、下路波长的状况。
综上所述，本实用新型的可动态重构的多通道光分插复用器，与一般的多层介质膜复用/解复用器和光开关组合构成的光分插复用器相比，无论在原理上还是在性能上都好于后者。首先，在不上、下路某一路特定波长时，本实用新型的光分插复用器就不必对该波长的信号进行处理，从理论上就大大减小了串扰的可能。而对于复用、解复用加光开关的光分插复用器结构而言，无论是否上、下路，都要将所有信号全部解开，就增加了串扰，而且所有的信号都经过光开关，在开关上又增加了同频串扰。而解复用器中的异频串扰，在经过复用器后虽然经过再次过滤，还是会在复用器输出端造成同频相干串扰，当网络规模较大时，这种串扰会大大危害网络性能。而本实用新型的光分插复用器则是完全不同的情况，尽管使用光开关，由于光开关中只有一个输入端和一个输出端有光信号，因此不会有开关的串扰，而对于不在本地上、下路的信号，因系统不对该波长进行处理，自然去掉了解复用时引入的通道串扰问题。
权利要求1.一种可动态重构的多通道光分插复用器，包括N个波长分别为λ1、λ2...λN的、基于马赫-泽德干涉仪(MZI)和布拉格光纤光栅(FBG)的光分插复用器(OADM)模块，每个模块具有输入(in)、下路(drop)、上路(add)、输出(out)端口，其特征在于还包括有N+1个光开关，N+1个光开关的一路输入、输出端口彼此串连连接，N+1个光开关的另一路输入、输出端口分别通过输入(in)、输出(out)端口串接N个波长分别为λ1、λ2...λN的基于马赫-泽德干涉仪(MZI)和布拉格光纤光栅(FBG)的光分插复用器(OADM)模块。
2.根据权利要求1所述的一种可动态重构的多通道光分插复用器，其特征在于所述的与波长为λ1的模块输入(in)端口连接的光开关及与波长为λN的模块输出(out)端口连接的光开关是1×2光开关；所述的与波长为λ2至λN的模块输出(out)端口、输入(in)端口连接的光开关是2×2光开关。
专利摘要本实用新型涉及一种可动态重构的多通道光分插复用器,包括N个基于马赫－泽德干涉仪(MZI)和布拉格光纤光栅(FBG)的光分插复用器(OADM)模块和N+1个光开关。N+1个光开关的一路输入、输出端口串连,N+1个光开关的另一路输入、输出端口分别通过in、out端口串接N个OADM模块。通过控制各光开关为开态或关态,即可根据各光开关的不同组合状态,实现上、下路任意波长和上、下任意1～N路光通道。
文档编号H04B10/02GK2411625SQ9925563
公开日2000年12月20日 申请日期1999年12月9日 优先权日1999年12月9日
发明者顾畹仪, 张 杰, 方来付 申请人:北京邮电大学