專利名稱：頻帶多路分解裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖頻分多路傳輸系統(tǒng)，具體地說，本發(fā)明涉及頻帶多路分解裝置。
本發(fā)明屬于光通信領(lǐng)域。在該領(lǐng)域中通常使用光交換設(shè)備或混頻器，它們越來越復(fù)雜。
事實(shí)上，光纖系統(tǒng)中的傳輸能力隨著時間日益增加。這種增加導(dǎo)致各個光纖中的頻分多路傳輸信道的數(shù)量增加，并使每個電纜的光纖數(shù)量增加。這種增加產(chǎn)生了路由問題和交換設(shè)備中的信道混頻問題，確切地說，出現(xiàn)的問題在于能夠傳送數(shù)量不斷增加的信道的通信設(shè)備的復(fù)雜性增加。
解決該問題的一個方案在于將相鄰頻率集中起來形成頻帶，從而交換頻帶。這種方案可以限制各個光學(xué)混頻器中所用的頻率轉(zhuǎn)換器的數(shù)量。因此，由N個頻率或信道構(gòu)成的輸入多路傳輸被分成n個連續(xù)的頻帶，這些頻帶各由m個連續(xù)的頻率構(gòu)成，如

圖1所示。
JDS uniphase和E-Tek公司已提供了一些產(chǎn)品，可以對某些頻帶進(jìn)行多路編排和多路分解，這些頻帶的頻率范圍主要為1529-1542nm(藍(lán)帶C)和1547-1605nm(藍(lán)帶L)，或是1529-1562nm(帶C)和1574-1605nm(帶L)。
但是，由JDS uniphase和E-Tek公司在市場上出售的設(shè)備并不非常完美。因?yàn)?，在上述設(shè)備中的頻帶多路分解是通過濾波實(shí)現(xiàn)的。因此所用器件的固有特性使頻帶的濾波受到限制。
圖1表示一個理想濾波器的光譜響應(yīng)FT。該光譜響應(yīng)的形狀為標(biāo)準(zhǔn)矩形，其波前是筆直的。這種光譜響應(yīng)可以在頻帶之間得到很好的體現(xiàn)濾波質(zhì)量的抑制比(taux de réjection)。
很好的抑制比表現(xiàn)為通帶與其附近的抑制帶的比為一。通帶也就是衰減不超過預(yù)定的一定分貝數(shù)(dB)，例如0.5dB或3dB的光譜集(ensemble du spectre)。而抑制帶就是光譜的間隔，在該間隔之外，信號衰減至少某些預(yù)定的分貝數(shù)，通常為30或40dB。
在通帶和抑制帶之間的頻率是無用的，因?yàn)閷τ谠陬l帶多路分解裝置的有關(guān)路徑上使用而言衰減太多，而對于在頻帶多路分解裝置的其它路徑上使用而言衰減不足。這就是“損失的”頻率。
然而，在目前用于分離頻帶的解決方案中，所用的器件通常是薄層疊置式濾波器，Mach-Zehnder式干涉儀，也可以是波導(dǎo)光柵。這些器件的光譜響應(yīng)FT’示于圖2中。
矩形濾波形狀很不理想。因?yàn)椋瑸榱擞孟嗤椒▽︻l帶的所有頻率進(jìn)行濾波，要求頻率處在光譜響應(yīng)的平坦部分中。所以，光譜響應(yīng)的該平坦部分就應(yīng)當(dāng)足夠大。但是，光譜響應(yīng)FT’的波前不直。因此，波前上升到某一高度，就導(dǎo)致位于頻帶邊緣的末端頻率事實(shí)上同時出現(xiàn)在兩個頻帶上。由這些用于分離頻帶的器件的非理想光譜響應(yīng)引起的特征造成串?dāng)_現(xiàn)象。為了防止這種現(xiàn)象，得到理想的抑制比，就要求在頻帶之間的波前升高的部位設(shè)置一些孔。在理想濾波方面通?？紤]在內(nèi)的頻帶邊緣頻率遭到損失，不能得到使用。
這樣，由于在現(xiàn)有技術(shù)的方案中使用了常規(guī)濾波器，所以對頻譜的使用不連續(xù)。
因此，本發(fā)明需要解決的問題在于以最優(yōu)方式將具有N個頻率或信道的多路傳輸分隔成n個連續(xù)頻帶，每一個頻帶有m個連續(xù)頻率，這樣就克服了現(xiàn)有技術(shù)的問題，頻譜沒有不連續(xù)。
為此，本發(fā)明提出用路由功能代替濾波功能，人為地創(chuàng)立一些像圖1所示的理想頻帶濾波器工作條件。這樣，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)采取連續(xù)的兩個串聯(lián)級，其中，輸入頻譜首先被第一循環(huán)解交織多路分解器(démultiplexeur désentrelaceur)分隔成多個交織頻率組或頻率梳，該多路分解器保證使輸入光譜得到濾波，然后在確保路由功能的第二循環(huán)多路分解器中對頻率梳進(jìn)行處理，以獲得連續(xù)的頻帶，既沒有不連續(xù)也沒有互相串?dāng)_。
本發(fā)明的裝置還可以用作頻分多路傳輸?shù)男诺肋x擇器。因而本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)適于這種工作，特別是當(dāng)安插一個光放大器組時更是如此，該光放大桿用作兩級多路分解器之間的開關(guān)。
因此，本發(fā)明涉及一種用來分離頻分多路傳輸?shù)念l帶的光學(xué)多路復(fù)用裝置，該裝置包括一個從1到n的第一循環(huán)多路分解器和一個第二循環(huán)多路分解器，第一循環(huán)多路分解器將所述多路傳輸分成n個交織頻率梳，每一個頻率梳包括m個信道，第二循環(huán)多路分解器將所述n個交織頻率梳的信道分離，以便獲得m個有n個連續(xù)頻率的連續(xù)頻帶，其特征在于所述第二循環(huán)多路分解器是一個從m到m的循環(huán)多路分解器，它有n個輸入口，這些輸入口分別與所述從1到n的第一循環(huán)多路分解器的各輸出口相連，其特征還在于數(shù)目n和m是互質(zhì)的。
本發(fā)明還涉及用于選擇頻分多路傳輸(WDM)的信道的交織頻帶的選擇器-多路分解器，該選擇器-多路分解器包括一個第一循環(huán)多路分解器和一個第二循環(huán)多路分解器，第一循環(huán)多路分解器將所述多路傳輸分成n個交織頻率梳，每一個頻率梳包括m個信道，第二循環(huán)多路分解器將所述交織頻率梳的信道進(jìn)行分離，其特征在于所述第二多路分解器是一個從m到m的循環(huán)多路分解器，它有n個輸入口，這些輸入口通過第一組(barretle)光開關(guān)的分別與所述第一循環(huán)多路分解器的各輸出口相連，其特征還在于數(shù)n和m是互質(zhì)的。
通過下面結(jié)合附圖對具體實(shí)施例的描述將會更加清楚地理解本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1的示意圖表示理想帶通濾波器的光譜響應(yīng)，該圖已在上面作了描述；圖2的示意圖表示在現(xiàn)有技術(shù)的解決方案中所用的各構(gòu)件的實(shí)際光譜響應(yīng)，該方案用于分離連續(xù)的頻帶，該圖已在上面作了描述；圖3的示意圖表示本發(fā)明的光學(xué)多路分解裝置；和圖4的示意圖表示根據(jù)本發(fā)明用于選擇頻分多路傳輸?shù)男诺赖倪x擇裝置。
圖3表示本發(fā)明的多路分解裝置的優(yōu)選實(shí)施例。
頻分多路傳輸WDM由12個頻率或信道組成，它們分別為f1-f12。這些信道之間用頻率恒定的光譜間隔Δf分開。將多路傳輸接到循環(huán)解交織多路分解器Demux的唯一的一個輸入口上。四個信道的三個交織頻率梳分別從解交織多路分解器Demux的三個輸出口得到。將這三個交織頻率梳接到一個第二循環(huán)多路分解器Demux’的三個連續(xù)輸入口IP1、IP2和IP3上，該第二循環(huán)多路分解器在四個輸出口OP1、OP2、OP3和OP4上重組所述頻率，以便形成四個連續(xù)頻帶，每一個頻帶由三個連續(xù)頻率構(gòu)成。這兩個元件Demux和Demux’工作時各信道之間為相同的間隔Δf。
為了將輸入多路傳輸WDM分成三個交織頻率梳，所用的多路分解器為1到3解交織分頻器。該解交織多路分解器Demux進(jìn)行的帶通濾波例如是基于Mach-Zehnder型濾波器(在兩個頻帶的情況下)、刻制光柵還是AWG式波導(dǎo)光柵，AWG是英文“Array WaveguideGrating(矩陣波導(dǎo)光柵)”的縮寫。這些濾波器的光譜響應(yīng)是周期性的。這樣，在每一個周期選擇一個多路傳輸頻率，以便構(gòu)成頻率梳。
這樣將多路傳輸WDM分成了三個交織頻率梳，每一個頻率梳有四個信道，也就是說，形成頻率梳的信道并不相鄰。一個頻率梳的一個信道與其它頻率梳的信道相鄰。這樣，第一個頻率梳包括頻率f1，f4，f7和f10，第二個頻率梳包括F2、f5、f8和f11，第三個頻率梳包括f3、f6、f9和f12。同一頻率梳的信道由一個恒定的光譜間隔分開，該間隔也就是交織頻率梳的數(shù)量與光譜間隔的乘積，即3Δf。
第二個多路分解級可以獲得四個各由三個連續(xù)頻率構(gòu)成的連續(xù)頻帶，該第二多路分解級包括一個從4到4的循環(huán)多路分解器Demux’，該多路分解器有三個輸入口IP1，IP2和IP3，這三個輸入口分別與第一循環(huán)多路分解器Demux的輸出口相連。因此，多路分解器Demux’的一個未示出的輸入口未使用。多路分解器Demux’最好能由刻制光柵或波導(dǎo)光柵構(gòu)成，事實(shí)上，該多路分解器不是用作濾波器，而是路由器。因此它的作用在于將一個輸入口的頻率傳送到輸出口OP1-OP4中的一個，以便由一個裝置重組這些頻率，實(shí)際上這就是我們想要得到的頻帶。
這樣，在本發(fā)明的裝置中，由于使用了多個輸入和多個輸出口，所以第一多路分解器Demux用作解交織多路分解器，而第二多路分解器Demux’用作路由器。這兩個多路分解器的功能組合起來以后也就等同于理想濾波功能。
路由器Demux’按照下面的原理工作。
首先考慮輸入口IP1。由頻率f1、f4、f7和f10構(gòu)成的頻率梳進(jìn)入該輸入口IP1。路由器按照輸入的順序?qū)⑺鲱l率分配到輸出口，對于各輸出線來講，我們知道要一個一個地分配。
這樣，編號為f1的頻率分配到第一號輸出口即OP1，頻率f4分配到第四號輸出口OP4。
為了對分配其下標(biāo)比多路分解器Demux’的輸出口號即4大的頻率，就要求考慮所用的多路分解器的循環(huán)工作模式。因?yàn)?，用作路由器的元件Demux’設(shè)計成循環(huán)式的。這樣，設(shè)多路分解器Demux’的輸出口數(shù)量為m。Demux’的輸入口IP1的下標(biāo)為m+1的頻率將被分配到第1號輸出口即OP1，輸入口IP1的下標(biāo)為m+2的頻率將被分配到第2號輸出口即OP2，依此類推。
因此，頻率f7分配到第3號輸出口即OP3，頻率f10分配到第2號輸出口即OP2。
我們知道，如果有關(guān)輸入口向下偏移一個位置，則所分配的輸出口就向上偏移一個位置(cran)，如果輸入口向下偏移兩個位置時，則分配的輸出口就向上偏移兩個位置。所以，對于接下來兩個輸入口IP2和IP3來講，就重復(fù)該路由原理。
這樣，我們就來考慮輸入口IP2。根據(jù)上述原理，編號為f2的頻率分配給第1號輸出口OP1，頻率f5分配給輸出口OP4處，頻率f8分配給輸出口OP3，頻率f11分配給輸出口OP2。
最后考慮輸入口IP3，該輸入相對于第1號輸入口IP1向下偏移兩個位置。因此頻率f3分配到輸出口OP1，頻率f6分配到輸出口OP4，頻率f9分配到輸出口OP3，頻率f12分配到輸出口OP2。
所以，本發(fā)明的裝置可以將輸入光譜WDM分成各由三個連續(xù)頻率構(gòu)成的連續(xù)頻帶，連續(xù)頻帶沒有任何明顯的串?dāng)_。整個輸入光譜的使用沒有不連續(xù)性。本發(fā)明裝置運(yùn)行良好的主要特征是，連續(xù)頻帶數(shù)以及構(gòu)成每個頻帶的連續(xù)頻率數(shù)是互質(zhì)的。
推而言之，令N是輸入多路傳輸WDM的總頻率數(shù)。本發(fā)明的多路分解裝置通過實(shí)施由兩個串聯(lián)級構(gòu)成的結(jié)構(gòu)就可以將輸入光譜分成m個有n個連續(xù)頻率的連續(xù)頻帶。第一級是利用1到n的解交織循環(huán)多路分解器Drmux，以便將輸入多路傳輸分成n個相互交織的頻率梳，而第二級是利用m到m的循環(huán)多路分解器Drmux’，該多路分解器用作路由器，它有n個輸入口，這些輸入口與1到n的第一多路分解器的輸出口相連。
數(shù)字n和m應(yīng)當(dāng)互質(zhì)，以便保證裝置具有良好的工作性能，并獲得如圖3所示的需要的頻率排列。如果不滿足這個條件，就要求在第二路由級中，使用從p到p的路由多路分解器，其中p比m大，p和n互質(zhì)。在這種情況下，有(p-m)個輸出口未使用。
本發(fā)明的裝置還用作頻分多路傳輸?shù)男诺肋x擇器。圖4表示信道數(shù)為12時本發(fā)明裝置的具體工作模式的例子。
圖4所示的裝置與圖3的裝置的不同之處在于在路由多路分解器Demux’的輸出串聯(lián)有兩個附加級。
第三級包括一個從4到4的循環(huán)多路復(fù)用器Mux’，該多路復(fù)用器用作路由器，第四級包括一個從3到1的循環(huán)多路復(fù)用器Mux。本發(fā)明的選擇裝置的所有元件，即Demux、Demux’、Mux’以及Mux在工作時均具有相同的信道間隔Δf。
此外，將一個由三個光開關(guān)(例如可以是光放大器)I1、I2和I3構(gòu)成的第一組(barretle)安插在循環(huán)分離式多路分解器Drmux和路由多路分解器Drmux’之間。
將一個由四個開關(guān)I4，I5，I6和I7構(gòu)成的第二組(barretle)安插在路由多路分解器Demux’和路由多路復(fù)用器Mux’之間。用虛線表示的頻率是被消掉的頻率。
用與上述相同的方法，利用從1到3的多路分解器Demux將由12個頻率f1-f12的組成的輸入多路傳輸WDM分成三個交織頻率梳，每一個頻率梳有四個信道。
在圖4所示的實(shí)施例中，第一組的開關(guān)I3閉合，而另兩個放大器I1和I2斷開。這樣，只是選擇了由頻率f3，f6，f9和f12構(gòu)成的頻率梳由4到4的路由多路分解器Demux’進(jìn)行處理。根據(jù)參照圖3已經(jīng)描述過的原理，由于多路分解器Demux’的循環(huán)原理，因此所選中的頻率梳的四個信道f3、f6、f9和f12中的每一個分別送到Demux’的四個輸出口中的一個上。這樣，頻率f3送到輸出口OP1，頻率f6送到輸出口OP4，頻率f9送到輸出口OP3，頻率f12送到輸出口OP2。由于開關(guān)I1和I2是斷開的，所以其它頻率就被消除。
在安插在本發(fā)明裝置的第二級和第三級之間的組的開關(guān)中，只有開關(guān)I7閉合，而開關(guān)I4、I5、I6斷開，所以開關(guān)I7選擇了頻率f6，而頻率f3，f9和f12就被排除。
然后，從4到4的路由多路復(fù)用器Mux’和從1到3的循環(huán)多路復(fù)用器Mux的組合就可以將所選擇的目標(biāo)(此時是頻率f6)恢復(fù)到裝置的唯一一個輸出口OF上。
圖4的裝置還可以用作頻帶選擇器。在這種情況下，第一組的三個開關(guān)閉合，所述三個交織頻率梳被選擇。圖2中的選擇裝置的前半段運(yùn)行方式就與圖3的頻帶多路分解裝置的相同。在路由多路分解器Demux’的輸出口處，我們就獲得各有三個連續(xù)頻率的四個頻帶。通過只閉合第二組的四個開關(guān)I4、I5、I6和I7中的一個，只選擇一個頻帶。這樣，路徑多路復(fù)用器Mux’將構(gòu)成所選頻帶的三個頻率送到三個連續(xù)的輸出口上，從3到1的循環(huán)多路復(fù)用器Mux重組這三個頻率，這樣就可以在裝置的唯一一個輸出口OF上恢復(fù)所選擇的頻帶。
最后，圖4的裝置還可以用作交織頻率梳的選擇器。在這種情況下，第一組的三個開關(guān)I1，I2和I3中只有一個閉合。因而只選擇一個具有四個頻率的交織頻率梳。如果將第二組的四個開關(guān)I4，I5，I6和開關(guān)I7閉合，則所選的頻率梳的四個頻率全部送到從4到4的路由多路復(fù)用器Mux’的四個輸出口上，一個從4到1的循環(huán)多路復(fù)用器可以重組這些頻率，以便在裝置唯一一個輸出口OF’上恢復(fù)所選擇的頻率梳。
這樣，圖4的裝置有三個功能。第一個功能是可以選擇頻率。為此，需要打開兩個開關(guān)，一個中一個。
第二個功能是通過只打開第一組的一個開關(guān)和第二組的所有開關(guān)，選擇一個交織頻率梳。最后的第三個功能是通過打開第一組的所有開關(guān)和第二組的一個開關(guān)，選擇一個其頻率連續(xù)的頻帶。不論選擇的目標(biāo)如何，總在同一個輸出口OF恢復(fù)該目標(biāo)。
與圖3類似，我們可以將輸入多路傳輸WDM的頻率的總數(shù)推廣為N。本發(fā)明的頻率選擇器利用由四個串聯(lián)級構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。第一級利用從1到n的多路分解器Demux將輸入多路傳輸分成n個交織頻率梳，每一個頻率梳有m個信道(N＝n×m)。
第二級利用從m到m的循環(huán)多路分解器Demux’，該多路分解器用作路由器，它有n個輸入口，這些輸入口通過一個由n個光開關(guān)構(gòu)成的第一組與第一多路分解器Demux’的各輸出口相連。數(shù)目n和m應(yīng)當(dāng)互質(zhì)。
第三級利用從m到m的循環(huán)多路復(fù)用器mux’，該開關(guān)也用作路由器，它的各個輸入口通過一個由m個光開關(guān)構(gòu)成的第二組分別與多路分解器Demux’的各輸出口相連。
最后是將多路復(fù)用器Mux’與利用從n到1的循環(huán)多路復(fù)用器Mux的最后一級串聯(lián)，這樣就可以在唯一的輸出口OF恢復(fù)所選的信道。
權(quán)利要求
1.一種用來分離頻分多路傳輸(WDM)的頻帶的光學(xué)多路分解裝置，該裝置包括一個第一1到n循環(huán)多路分解器(Demux)和一個第二循環(huán)多路分解器(Demux’)，第一循環(huán)多路分解器用來將所述多路傳輸(WDM)分成n個交織頻率梳，每一個頻率梳由m個信道構(gòu)成，第二循環(huán)多路分解器將所述n個交織頻率梳的信道分離，以便獲得m個各由n個連續(xù)頻構(gòu)成的連續(xù)頻帶，其特征在于所述第二多路分解器(Demux’)是一個m到m循環(huán)多路分解器，它有n個輸入口，這些輸入口分別與所述第一1到n循環(huán)多路分解器(Demux)的各輸出口相連，其特征還在于數(shù)目n和m是互質(zhì)的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述第一1到n多路分解器(Demux)是實(shí)施濾波的解交織多路分解器，其光譜響應(yīng)是周期性的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于利用Mach-Zehnder式濾波器或波導(dǎo)光柵對交織頻率梳進(jìn)行所述濾波。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述第二m到m多路分解器(Demux’)是蝕刻光柵或波導(dǎo)光柵。
5.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于所述兩個多路分解器(Demux，Demux’)工作時具有相同的信道間隔(Δf)。
6.一種用于選擇頻分多路傳輸(WDM)的信道的交織頻帶選擇器一多路分解器，該選擇器一多路分解器包括一個第一循環(huán)多路分解器(Demux)和一個第二循環(huán)多路分解器(Demux’)，第一循環(huán)多路分解器用來將所述多路傳輸(WDM)分成n個交織頻率梳，每一個頻率梳由m個信道構(gòu)成，第二循環(huán)多路分解器用來分離所述交織頻率梳的信道，其特征在于所述第二多路分解器(Demux’)是一個m到m循環(huán)多路分解器，它有n個輸入口，這些輸入口通過一個第一組光開關(guān)(I1，I2，I3)分別與所述第一多路分解器(Demux)的各輸出口相連，其特征還在于數(shù)目n和m是互質(zhì)的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的頻率選擇器，其特征在于它另外包括一個第一m到m循環(huán)多路復(fù)用器(Mux’)，該多路器的輸入口通過一個第二組光開關(guān)(I4，I5，I6，I7)分別與第二m到m循環(huán)多路分解器(Demux’)的各輸出口相連，所述m到m循環(huán)多路復(fù)用器(Mux’)與一個第二n到1循環(huán)多路復(fù)用器(Mux)串聯(lián)，以在唯一的輸出口(OF)恢復(fù)所選的信道。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于分離頻分多路傳輸?shù)念l帶的光學(xué)多路分解裝置，該裝置包括一個第一1到n循環(huán)循環(huán)多路分解器和一個第二循環(huán)多路分解器，所述第一循環(huán)多路分解器用來將所述多路傳輸分成n個交織頻率梳，每一個頻率梳由m個信道構(gòu)成，所述第二循環(huán)多路分解器用來將所述n個交織頻率梳的信道分離，以便獲得m個由n個連續(xù)頻率構(gòu)成的連續(xù)頻帶，其特征在于所述第二多路分解器是一個m到m循環(huán)多路分解器，它有n個輸入口，這些輸入口分別與所述第一1到n多路分解器的各輸出口相連，其特征還在于所述數(shù)目n和m是互質(zhì)的。
文檔編號G02B6/34GK1395694SQ0180383
公開日2003年2月5日 申請日期2001年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月7日
發(fā)明者薩布里·哈爾法拉赫, 路德維克·諾比, 德尼斯·本尼克思 申請人:阿爾卡塔爾公司