專利名稱：光子系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光子學(xué)領(lǐng)域，詳細(xì)地說涉及通過波長選擇對光信號進(jìn)行控制、路由選擇或交換的裝置。


圖1中舉例說明的光環(huán)行器是一種已知的光子裝置，用于光信號或光束從一個端口到順序的下一個端口(亦即從端口1到端口2，2到3，3到4等等)的單向傳輸，而不允許向相反方向傳輸(亦即從2到1，3到2，4到3等等)。于是在端口1輸入的光線在端口2輸出，在端口2輸入的光線在端口3輸出等等。這里的術(shù)語“光線”用來同時包括可見輻射和非可見輻射，例如適用于光子學(xué)目的的光信號。為了操縱幾個光束，正如處理來自多根光纖的多個信號時所需要的那樣，傳統(tǒng)上需要幾個光環(huán)行器。為了執(zhí)行把載于光信號的不同波長的信道(亦即，波分復(fù)用(WDM)的波長信道)分開的全光學(xué)引入-引出(add-drop)功能，也需要多個光環(huán)行器。
隨著其中多種波長信道載于單獨一根光纖的WDM的推廣，對用來獨立地操作大量波長信道的緊湊價廉的裝置的需求變得日益尖銳。
波長復(fù)用多信道光學(xué)網(wǎng)絡(luò)中的要求是在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上具有充分靈活的光引入-引出和交叉連接功能度。這意味著把數(shù)據(jù)載向該節(jié)點的任何波長信道都可以被引入到該節(jié)點若干個接收機(jī)中的任意一個上，而且該節(jié)點的任何發(fā)射機(jī)都可以重新利用該波長從該節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)。
為了實現(xiàn)這些功能，需要對WDM(波分復(fù)用)波長信道進(jìn)行交換和多路分解?？烧{(diào)諧反射光柵可以與光環(huán)行器一起使用，以便把包括WDM波長信道的信號分類為兩組波長信道。為了實現(xiàn)具有8，16，32或更多信道的引入-引出功能，要求重復(fù)該分類功能許多次，這要求使用大量的濾光器和光環(huán)行器。
本發(fā)明提供一種光子系統(tǒng)，它包括包括多個端口的光環(huán)行器；安排成接收多個空間分開的光信號的第一端口，其中的每一個光信號包括多種波長，多個光信號安排成在第一端口上產(chǎn)生空間分開的光源陣列；安排成把多個光信號傳送到第二端口的光環(huán)行器；設(shè)置在第一端口的聚焦裝置，用來在第二端口上產(chǎn)生空間分開的光源影像陣列；安排在第二端口的多個波長濾光器，其中多個波長濾光器中的每一個都安排成與第二端口上的多個光信號中的不同的一個對準(zhǔn)，這多個波長濾光器中的每一個都選擇性地反映對包括在相應(yīng)的光信號中的多種波長的選擇，并選擇性地讓這多種波長中的其它波長通過。
本發(fā)明還提供一種光子系統(tǒng)，它包括第二光環(huán)行器，和設(shè)置在第二光環(huán)行器某些端口上的多個另外的濾光器，用以完成與第一光環(huán)行器類似的功能，其中第一光環(huán)行器和第二光環(huán)行器安排成彼此連通，使得從第一光環(huán)行器的選定端口出來的光信號在第二光環(huán)行器的輸入端口進(jìn)入第二光環(huán)行器。
本發(fā)明還提供包括本發(fā)明的光子系統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)。
本發(fā)明還提供包括本發(fā)明的光子系統(tǒng)的遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)。
本發(fā)明還提供一種光子系統(tǒng)，它包括包括多個端口的光環(huán)行器，第一端口安排成接收每一個包括多種波長的多個空間分開的光信號，所述光環(huán)行器安排成把多個光信號傳送到第二端口，以便在第二端口產(chǎn)生多個空間分開的光信號；設(shè)置在第二端口的多個波長濾光器，其中所述多個波長濾光器的每一個都安排成在第二端口處與多個光信號中不同的一個對準(zhǔn)，多個波長濾光器中的每一個用來選擇性地反映對包括在相應(yīng)的光信號中的多種波長的選擇，并選擇性地讓多種波長中的其它波長通過。
現(xiàn)將參照附圖以舉例方式描述本發(fā)明的實施例，附圖中圖1表示穿過先有技術(shù)光環(huán)行器的橫截面；圖2以曲線形式舉例說明先有技術(shù)光纖布喇格光柵在選擇性地反射單一波長信道時的操作；圖3表示本發(fā)明第一實施例的橫截面；
圖4表示本發(fā)明第二實施例的橫截面；圖5表示本發(fā)明第三實施例的橫截面；以及圖6表示本發(fā)明第四實施例的橫截面。
參見圖1，其中以舉例方式示出了包括1，2，3和4四個端口的光環(huán)行器的一種實現(xiàn)方案。應(yīng)該指出，該光環(huán)行器的操作是不可逆的，在端口1輸入的光傳輸?shù)蕉丝?，但不能反過來?，F(xiàn)將參照該圖比較詳細(xì)地描述光環(huán)行器。在這個實施例中，透鏡6位于端口1至4的每一個端口處的光環(huán)行器入口。這些透鏡在相應(yīng)輸出端口處對在一個端口輸入的光起聚焦作用。透鏡并非必不可少的，因為這種功能可以用諸如適當(dāng)?shù)那骁R等其它聚焦裝置來實現(xiàn)。
在端口1進(jìn)入光環(huán)行器的光線遇到偏振光反射鏡8。偏振光反射鏡8所起的作用是把光線分成兩個正交的偏振光束，它們沿著不同的路徑通過光環(huán)行器。例如，在端口1輸入的光線被這樣分開，使得第一偏振的光線筆直穿過偏振光反射鏡8，而正交偏振的光線被反射90度而到達(dá)反射鏡10，在這里第二次被反射。在光環(huán)行器的中心是兩個偏振旋轉(zhuǎn)器，其中的每一個所起的作用都是把入射光線的偏振旋轉(zhuǎn)45度。第一偏振旋轉(zhuǎn)器12所起的作用是可逆的，原因是在一個方向(例如在該圖中從左到右)通過的光線，其偏振順時針旋轉(zhuǎn)，而向相反方向(例如，該圖中從右到左)通過的光線，其偏振逆時針旋轉(zhuǎn)。相反，第二偏振旋轉(zhuǎn)器14是所謂法拉第旋轉(zhuǎn)器，其作用是不可逆的。法拉第旋轉(zhuǎn)器材料的方向性受磁場影響，而在實際上給它加上飽和磁場。在第一方向(例如，在該圖中從左到右)通過的光線，其偏振被按第一方向，例如順時針旋轉(zhuǎn)。在相反的方向(例如該圖中從右到左)通過法拉第旋轉(zhuǎn)器14的光線，其偏振也是順時針旋轉(zhuǎn)。這兩個一起安排在光環(huán)行器中心的不同類型的偏振旋轉(zhuǎn)器的作用是在任何端口輸入的所有光線都必須以如下方式通過這兩個元件。以第一方向(在我們上述例子中從左到右)通過旋轉(zhuǎn)器的光線在元件12處其偏振順時針方向旋轉(zhuǎn)45度，并在元件14中再順時針方向旋轉(zhuǎn)45度，結(jié)果總共旋轉(zhuǎn)90度。但是，從相反方向(在我們的例子中從右到左)通過旋轉(zhuǎn)元件的光線在偏振元件14中其偏振順時針方向旋轉(zhuǎn)45度，而在元件12中逆時針方向旋轉(zhuǎn)45度，結(jié)果總共旋轉(zhuǎn)0度，亦即該光線筆直地通過，總體上其偏振方向不變。
現(xiàn)將通過描述光線從端口1穿過光環(huán)行器到端口2的光線的行進(jìn)過程來舉例說明圖1中光環(huán)行器的操作。如前所述，在端口1處輸入的光線穿過透鏡6，碰到偏振光反射鏡8，在這里，具有第一偏振的那部分輸入光線筆直地通過偏振光反射鏡，而正交偏振的光線被該偏振光反射鏡反射90度。正如上面解釋的，作為穿過偏振旋轉(zhuǎn)元件12和14的結(jié)果，筆直穿過偏振光反射鏡的光線將經(jīng)歷總共90度的偏振旋轉(zhuǎn)。然后該光線碰到第二偏振光反射鏡16?，F(xiàn)在該光線與由第一偏振光反射鏡8透射的光相比具有正交偏振，因此將被反射90度，并在端口2射出。
在第一偏振光反射鏡8處被反射的正交偏振的這部分輸入光線在反射鏡10上經(jīng)歷第二次反射90度，并隨后通過偏振旋轉(zhuǎn)元件12和14，如上所述，以與透射過第一偏振光反射鏡8的光線完全一樣的方式經(jīng)歷一次總共90度的偏振旋轉(zhuǎn)。離開偏振旋轉(zhuǎn)元件12和14之后，該光線再次被第二鏡子18反射90度，以便如圖所示，從頂部進(jìn)入第二偏振光反射鏡16。但是，進(jìn)入偏振光反射鏡16頂部的光線由于在旋轉(zhuǎn)元件12和14中經(jīng)歷90度旋轉(zhuǎn)而具有不同的偏振，因而筆直穿過第二偏振光反射鏡16從端口2射出。
類似地，在任何一個端口處進(jìn)入光環(huán)行器的光線按其偏振被分開，并取分開的路徑，因而從適當(dāng)?shù)亩丝诔鰜怼，F(xiàn)將簡單地描述在端口2處輸入的光線的光路，以演示光環(huán)行器的不可逆操作。在端口2輸入的具有第一偏振的光線將在第二偏振光反射鏡16中被反射，使之從右到左地穿過偏振旋轉(zhuǎn)元件14和12。如上所述，這在偏振方面在總體上不引入旋轉(zhuǎn)，使得從旋轉(zhuǎn)元件12和14進(jìn)入第一偏振光反射鏡8的光線與被第二偏振光反射鏡16反射的光線具有相同的偏振，結(jié)果該光線也被第一偏振光反射鏡8反射90度，因而不是從端口1而是從端口3射出。類似地，在端口2輸入并透過第二偏振光反射鏡16的光線經(jīng)過第一偏振光反射鏡8(在反射鏡10和18處被反射，并穿過旋轉(zhuǎn)元件12和14之后)，使得該光線也從端口3射出。
現(xiàn)將參照圖2簡要地描述先有技術(shù)的光纖布喇格光柵(FBG)濾光器。FBG通過提供可調(diào)諧反射濾光器而在光子學(xué)領(lǐng)域找到應(yīng)用。傳統(tǒng)的FBG濾光器乃是一根光纖或其中安排了一系列的布喇格衍射光柵的光波導(dǎo)陣列(例如，暴露在紫外全息輻射下)。該光柵這樣安排，使得它們在狹窄的波長帶上反射入射光。另外，可以通過，例如局部加熱或拉伸光纖而使被反射的波長適應(yīng)特定光柵。為了與波長信道配合使用而安排的FBG濾光器一般都這樣制造，使得光柵反射光的波長帶剛好錯過相應(yīng)的WDM波長信道的波長，但當(dāng)啟動特定的光柵時，反射波長帶會移位，使得包括要求的波長信道的波長帶，于是該波長信道被反射。作為另一方案，可以這樣制造FBG濾光器，使得每一個光柵都反射WDM波長信道，但當(dāng)被啟動時，使其失諧以便讓該信道通過。這樣FBG濾光器便提供一種從載于單根光纖的多個這樣的信道中提取特定的WDM波長信道的方便方法。圖2上面一條曲線表示包括4個信道的典型的WDM信號。下面一條曲線表示3個FBG的反射率該曲線的較低電平表示透射，而該曲線的較高電平表示反射。正如從該圖可以看到的，一個FBG已經(jīng)將其反射波長帶移動到與這些波長信道中的一個的波長一致的位置從而該波長信道通過反射而從其它波長信道中分離出來。
現(xiàn)將參照圖3描述利用光環(huán)行器以及FBG把單個信道引入和引出的設(shè)備。
圖3表示按照本發(fā)明第一實施例的光子系統(tǒng)，其中由一系列峰5示意地表示依靠分開的光束輸入的多個光信號同時在單一個光隔離器中循環(huán)，并利用多個FBG濾光器隔離。與圖1中共用的元件用相同的標(biāo)號表示，并且這里將不再進(jìn)一步描述。
本發(fā)明的設(shè)備提供多信道光環(huán)行器(MCOC)，這指的是一種能夠獨立地為以多種波長信道的形式傳輸?shù)摹⒕褪钦f、以多個不同的光波長的形式傳輸?shù)亩鄠€信號選擇路由的光環(huán)行器。本實施例不同于先有技術(shù)之處在于輸入信號的功率被平分成多個分開的光束，每個光束載有同樣的信息，亦即所有波長信道被包含在原始輸入信號中。具有足夠?qū)挼耐◣У膫鹘y(tǒng)的分光器22可以用于此目的。
參照圖3，分光器22安排來產(chǎn)生鄰近光環(huán)行器端口1的光源陣列。透鏡和其它聚焦裝置26插在光源陣列和光環(huán)行器端口1處的輸入端之間，并且導(dǎo)致在光環(huán)行器相應(yīng)的輸出端(在本例中是端口2)產(chǎn)生光源陣列的影像。在端口2處，安排多個波長濾光器(例如，F(xiàn)BG)24，一個濾光器安排成與由端口1處光環(huán)行器輸入處的透鏡在端口2處產(chǎn)生的每一個光源影像對齊，使得來自分光器22的每一個輸出端的光線都進(jìn)入各濾光器24中不同的一個。波長濾光器24包括一個FBG元件系列或“鏈”，每一個元件設(shè)計成“轉(zhuǎn)換”(亦即，反射或通過)特定的信道波長。
波長濾光器24具有依據(jù)哪一個FBG元件被激勵而選擇性地反射一個或多個與到達(dá)端口1的光環(huán)行器輸入端上的波長信道對應(yīng)的光波長(或“顏色”)。這樣反射的光將建立與光環(huán)行器第二端口(端口2)相鄰的光源陣列。
于是端口2處的每一個波長濾光器接收來自端口1的輸入端的所有波長信道。工作時可以使每一個濾光器把不同的波長(與不同的波長信道對應(yīng)的)或一組波長反射回到光環(huán)行器。在端口2處反射回到光環(huán)行器的光線將從端口3出來。端口2處插在光環(huán)行器和這些濾光器之間的聚焦裝置使端口2處的光源陣列的影像在端口3處產(chǎn)生。因此，在端口3處可以建立光源陣列，每一個光源對應(yīng)于一個或幾個不同的輸入波長信道。不被端口2處特定波長濾光器反射的任何波長信道都將通過濾光器，并從濾光器遠(yuǎn)離該端口的一端透射出來。
另一種方法是，可以使端口2處的每一個波長濾光器反射除在端口1處輸入的波長信道以外的所有波長信道。若使每一個濾光器都不反射(亦即，使其傳送)不同的波長信道，則可以在波長濾光器遠(yuǎn)離端口2的端部建立光影像陣列，每一個光源都對應(yīng)一個不同的輸入波長信道。
在這些波長濾光器的每一個遠(yuǎn)端都可以連接光波導(dǎo)(例如，光纖或波導(dǎo)，未示出)，以便引導(dǎo)由濾光器傳遞的波長信道向前傳輸。類似地可以在端口3安排光波導(dǎo)陣列42，以便引導(dǎo)從該端口出來的任何一個波長信道向前傳輸。每一個端口3光波導(dǎo)都會需要精確地與在端口3處產(chǎn)生的相應(yīng)影像精確對準(zhǔn)，所述影像是由在端口2處把光線反射回到光環(huán)行器的一個濾光器產(chǎn)生的光源產(chǎn)生的。
于是通過控制多個波長濾光器的反射率，即可利用單一的光環(huán)行器選擇性地交換多種波長信道，使得可以為任何一個所需要的波長信道或所需要的波長信道組合選擇到達(dá)端口2或3處的任何一個輸出波導(dǎo)的路由。
于是利用單一的光環(huán)行器建立一個靈活和緊湊的WDM用的多信道光多路分解器和組合器。
通過在光學(xué)系統(tǒng)中實現(xiàn)足夠小的象差，即可把信道之間的串?dāng)_保持在可以接受的限度內(nèi)。每一個信道的費(fèi)用隨著信道數(shù)目的增大而減小。波導(dǎo)陣列組件(不是一維就是二維陣列)可以用來安排幾個輸入光束，使之可以通過光環(huán)行器系統(tǒng)成象。
圖4表示本發(fā)明的第二實施例。參見圖4，輸入信號5輸入到端口2而不是端口1，但在實際上用哪個端口輸入都沒有關(guān)系，因為無論由于光環(huán)行器的工作方式而選擇哪個端口，本發(fā)明都一樣有效。
對于借助單個光波導(dǎo)30(亦即，光纖或波導(dǎo))饋入光環(huán)行器上的輸入端口(這里是端口2)的輸入信號不使用分光器。輸入光波導(dǎo)30與從光環(huán)行器的下一個端口(這里是端口3)環(huán)行過來的其它多個波導(dǎo)32共享輸入端口2。在圖4的裝置中，端口3有效地承擔(dān)起圖3中端口2所完成的功能。端口2處的聚焦裝置26在端口3處形成每一個光源的影像，所述每一個光源與終結(jié)于端口2的每一個(亦即，輸入的和環(huán)行的)光波導(dǎo)相對應(yīng)。在端口3處，與這樣形成的每一個影像對準(zhǔn)的是波長濾光器34(諸如光纖布喇格光柵)，可以對其進(jìn)行控制以反射或透射選定的一個或多種波長信道，后者是根據(jù)用于傳播這些信道的光波長來區(qū)分的。
因此端口3處濾光器34中的第一個與端口2處入射的輸入信號的影像對準(zhǔn)。該輸入信號將包括由輸入光波導(dǎo)傳輸?shù)乃胁ㄩL信道?？梢钥刂扑龅谝粋€濾光器，以便選擇性地把在端口2處輸入端接收的波長信道中的一個在端口3處反射回到光環(huán)行器。在光環(huán)行器的端口3輸入的光線從端口4出來。其它波長信道，亦即不被這個第一濾光器選擇用于反射的波長信道將從各濾光器34中的第一個的遠(yuǎn)離端口3的端部出來。該濾光器的這個遠(yuǎn)端連接到環(huán)行而在與輸入光波導(dǎo)不同的點上終結(jié)于端口2的光波導(dǎo)32中的一個。端口2上的聚焦裝置26在端口3處建立這種環(huán)行信號(現(xiàn)在它包含除由第一濾光器所選擇的一個以外的全部波長信道)的第二影像。這個第二影像與端口3處濾光器34中的第二個對準(zhǔn)，控制該濾光器以便選擇性地反射第二個波長信道，令其從端口4出來。由于第二個濾光器處于端口3處與第一濾光器不同的位置，所以被選擇的第二波長信道將在端口4處在與所選擇的第一波長信道的不同的位置出來。未被選擇的波長信道將再次通過有關(guān)的濾光器傳播，并再次環(huán)行到端口2進(jìn)入光波導(dǎo)32中終結(jié)于與頭兩個波導(dǎo)不同的位置的另一個波導(dǎo)。這種環(huán)行以類似的方式重復(fù)，同時不同的波長信道被每一個循環(huán)開始處的一個濾光器選擇性地反射，直至每一個波長信道都被選擇從端口4獨特的位置出來為止。這樣對于n個輸入波長信道，將需要n個濾光器34和n-1個從端口3循環(huán)到端口4的光波導(dǎo)32。波長信道(因而環(huán)路32)數(shù)量大時，最好可以把光放大器(未示出)集成在環(huán)路32之一的環(huán)路內(nèi)，以補(bǔ)償所引入的衰減?？梢栽诙丝?設(shè)置光波導(dǎo)陣列44，以便引導(dǎo)從該端口出來的任何一個波長信道向前傳輸。
因此，如上所述，實現(xiàn)了與第一實施例的裝置所實現(xiàn)的相同的功能，但不需要分光器。
現(xiàn)將參照圖5描述下一個實施例。給定上述第二實施例中描述的裝置，若輸入波長信道中有一些信道不被選擇在端口4輸出，則最好插入來自其它來源的波長信道。
正如圖5所舉例說明的，在這個實施例中，外加的信號36通過外加的輸入光波導(dǎo)38出現(xiàn)在端口1，以便在端口1鄰近光環(huán)行器的輸入端產(chǎn)生一個光源陣列。插在光環(huán)行器和端口1處的光源陣列之間的聚焦裝置26在端口2處產(chǎn)生這些光源的影像。端口1處的外加輸入光波導(dǎo)38這樣定位，使得在端口2處產(chǎn)生的影像不與輸入波導(dǎo)30重合，但卻與從端口3出發(fā)而環(huán)行的其它波導(dǎo)32中的一些重合。借助于光環(huán)行器的操作，在端口3處輸入的信號通過光環(huán)行器傳播，并從端口4出來。如上所述，端口1的光源在端口2處的每一個影像都與波導(dǎo)32中的一個對準(zhǔn)，可以令端口1處輸入的信號通過波導(dǎo)32中選定的一個到達(dá)端口3處波長濾光器34中的一個。若使該波長濾光器讓與該信號所傳輸?shù)牟ㄩL信道對應(yīng)的波長通過，則該波長信道將在端口3再次進(jìn)入光環(huán)行器，并從端口4出來。
若這個外加波長信道由其中通過而通到端口3的濾光器設(shè)置成不反射任何一個波長信道，則(i)設(shè)有來自輸入信號的輻射在端口2的這個位置上被反射回到端口3，以便在端口4出來，而且(ii)從端口1出來的通過端口2和光波導(dǎo)32中適當(dāng)?shù)囊粋€的全部輻射將通過濾光器34中相應(yīng)的一個、在從端口2輸入的輻射可能進(jìn)入的同一位置進(jìn)入端口3，從端口2輸入的輻射只要被濾光器34中同一個反射回來就會在上述位置進(jìn)入端口3。結(jié)果，在端口1處輸入并通過端口3的相應(yīng)的濾光器的波長信道，只要在端口3被該濾光器反射，就將會像從端口2輸入的波長信道那樣，沿著同一個輸出光波導(dǎo)40從端口4出來。
若決定包括從端口2輸入的波長信道而不是在端口1處輸入的相應(yīng)的波長信道，則所有需要作的是激勵端口3處濾光器34中相應(yīng)的一個來反射與該信道對應(yīng)的波長。
現(xiàn)將參照圖6描述另一個實施例。在這個實施例中，多信道多路分解和/或組合所需要的輸入信號通過多信道光環(huán)行器(MCOC)的次數(shù)減少了。在前一個實施例的裝置(見圖5)中，對于n個波長信道，要求n+1次通過MCOC，同時要求在端口2和3之間環(huán)行n-1次。隨著n，波長信道的個數(shù)增加，信號衰減也變得明顯，而且成本和復(fù)雜性增大。
在圖6的裝置中，這樣安排每一個波長濾光器46，50和54，使得濾光器所接收的波長信道的一半通過，并反射其另一半?？刂圃诠猸h(huán)行器順序的端口上對準(zhǔn)的濾光器，以便反映對來自前一濾光器的波長信道的不同選擇。因此，對于n個波長信道，任何一個信道都將通過光環(huán)行器最多(log2n)+1次，并通過log2n個濾光器。
圖6表示由8個在端口1輸入的波長信道組成的輸入信號(由信號峰5示意地代表)，盡管本發(fā)明可以采用更多或更少的輸入波長信道。濾光器46在端口2反射這些波長信道中的4個，使得波長信道分成兩組，每組4個，一組被反射回端口2，使得它們在第一位置通到端口3，第二組透過濾光器，通過光波導(dǎo)48循環(huán)回到端口2的第二位置，以便在第二位置上通過光環(huán)行器傳播到端口3。這個過程在端口3處重復(fù)，其中這些每組4個波長信道的兩組中的每一組都由濾光器50再分成兩組(在這種情況下每組兩個波長信道)，并通過光環(huán)行器(或者在被濾光器50反射之后，或者通過光波導(dǎo)52循環(huán)回來之后)被傳播回到端口4的4個不同的位置。在端口4這些組(現(xiàn)在是每組兩個波長信道)再次被濾光器54一分為二，結(jié)果8個分開的波長信道在端口4處(或者被濾光器54反射之后，或者通過光波導(dǎo)56循環(huán)回來之后)回到光環(huán)行器，從端口1出來，每一個處在不同的位置。對于8個信道，端口1需要配置9個波導(dǎo)，亦即一個用于輸入信號，8個波導(dǎo)用于輸出。
如同前述，通過選擇波長濾光器46，50和54的反射特性，任何一個輸入波長信道都可以輸出到任意一個輸出波導(dǎo)。這種裝置使用該裝置的全部4個端口來多路分解8個信道。
因此，對于8個信道，需要通過4次，輸出從輸入信號所用的同一端口出來(假定采用該圖所示的光環(huán)行器設(shè)計)。若信號在3個端口中的每一個端口處都被濾光器反射，它就會與在該輸入信號的同一位置上返回到輸入端口。為了避免所選擇的被成象的輸出光束中的一個從端口4返回端口1處的輸入信道，而不是指定的輸出信道，使用一個額外的光波導(dǎo)環(huán)路58來使在端口4出來的適當(dāng)信號移到端口3上的不同位置，并從那里(通過端口4處的濾光器)在與輸入信號不同位置上到達(dá)端口1的輸出端。為了對多于8個信道進(jìn)行多路分解，需要的通過次數(shù)比光環(huán)行器上的端口多。這意味著，有些端口必須使用不止一次。這產(chǎn)生如下問題它可能導(dǎo)致端口上的同一位置被使用不止一次。有必要使用某種移位裝置，把光信號的位置從端口的一個位置移到不同的位置上。在信號透過相關(guān)的濾光器并循環(huán)回到同一端口的地方，這會自動發(fā)生，但是對于反射信號需要采取額外的措施。實現(xiàn)這一點的一個途徑是把一個端口專門用于一系列環(huán)行回來的光波導(dǎo)，后者把在該端口上接收的信號在同一端口的不同位置上收回到光環(huán)行器，從而為通過光環(huán)行器該端口作另一次“環(huán)行”提供機(jī)會。
另一個因素是實際的光纖布喇格光柵濾光器不能100％地反射選定的頻率，以致盡管反射的信號可以純粹地限制在一個信號通道，但任何透射的信號也會具有任何選定用于反射的信道的成分，因而是不純。其結(jié)果是，理想上，每一個由MCOC多路分解器輸出的信號都將是反射信號，而不是透射信號。為了做到這一點需要精心選擇分路算法?；蛘?，可以在裝置內(nèi)加入附加的反射級，以便改善選定的波長信道的波長純度。
在上述任何一個實施例的最佳實施方案中，多個光信號以平行光束的形式通過光環(huán)行器。
本發(fā)明不限于任何特定形式的光環(huán)行器，而本專業(yè)的技術(shù)人員都會意識到，利用其它形式的光環(huán)行器，例如端口數(shù)目不同的光環(huán)行器的替代實施例都落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。本專業(yè)的技術(shù)人員還會意識到，若由于，例如，不同波長的信道的數(shù)量大而使例如，通過光環(huán)行器的次數(shù)變得過大，則本發(fā)明可以通過多個連接的光環(huán)行器來實施比較有利，這并不落在本發(fā)明的范圍以外。在這樣一種裝置(未示出)的一個實施例中，把第一個光環(huán)行器的最后一個端口安排成與第二個光環(huán)行器的第一個端口連通。這些光環(huán)行器可以通過光波導(dǎo)相互連接或直接瓦連，事實上從第一光環(huán)行器倒數(shù)第二個端口直到第二光環(huán)行器的第二個端口成像，而第一光環(huán)行器的最后一個端口和第二光環(huán)行器的第一端口或者彼此接觸或者緊密相鄰。外加的光環(huán)行器可以以類似的方法連接，以形成光環(huán)行器“鏈”。采用有限端口數(shù)目的光環(huán)行器，在例如，根據(jù)需要用光放大器適當(dāng)?shù)卦鰪?qiáng)信號的情況下，這樣一種裝置可以加上任意數(shù)目的端口。
權(quán)利要求
1.一種光子系統(tǒng)，它包括包含多個端口的光環(huán)行器；安排來接收多個空間分開的光信號的第一端口，其中的每一個光信號都包括多種波長，所述多個光信號安排來在所述第一端口上產(chǎn)生空間分開的光源陣列；所述光環(huán)行器安排來把多個光信號傳送到第二端口；聚焦裝置，用來在所述第二端口上產(chǎn)生每一個光源的影像，其中所述影像是空間分開的；多個設(shè)置在所述第二端口上的波長濾光器，其中所述多個波長濾光器中的每一個都安排成與所述第二端口上的所述多個光信號中的不同的一個對準(zhǔn)，所述多個波長濾光器中的每一個都用來選擇性地反射包括在所述各個光信號中的多種波長中選定的波長，并選擇性地讓所述多種波長中的其它波長通過。
2.權(quán)利要求1的光子系統(tǒng)，其特征在于包括分束器，后者安排在所述第一端口上，以便從單一的輸入光信號提供多個空間分開的光信號。
3.權(quán)利要求1的光子系統(tǒng)，其特征在于在所述第一端口上接收到的所述多個空間分開的光信號包括一個從所述光子系統(tǒng)以外輸入的光信號和多個由所述多個波長濾光器傳送的多個光信號。
4.權(quán)利要求3的光子系統(tǒng)，其特征在于所述多個波長濾光器中的每一個都包括安排成與所述第二端口相鄰的第一端和第二端；所述光子系統(tǒng)還包括多個光波導(dǎo)，其中每一個光波導(dǎo)設(shè)置有與所述第一端口相鄰的第一端和與不同的一個波長濾光器的第二端對準(zhǔn)的第二端，每一個光波導(dǎo)都用來把所述多個光信號中的一個從各個濾光器引導(dǎo)到所述第一端口，以便在所述第一端口與所述輸入光信號不同位置上進(jìn)入所述光環(huán)行器。
5.權(quán)利要求4的光子系統(tǒng)，其特征在于包括第三端口，它安排來接收一個或多個空間分開的外加的光信號，其中每一個光信號都包括一種或多種波長，所述一個或多個空間分開的外加光信號安排來在所述第三端口上產(chǎn)生空間分開的外加光源或其陣列；聚焦裝置，用來在所述第一端口上產(chǎn)生每一個外加光源的影像，其中所述影像是空間分開的；所述光子系統(tǒng)安排來把外加的光信號通過光環(huán)行器傳送到第一端口，并從那里通過所述多個光波導(dǎo)中一個或多個傳送到第二端口處的所述波長濾光器中的一個或多個；所述一個或多個波長濾光器用來選擇性地把與外加光信號相聯(lián)系的所述一種或多種波長中的一些或全部傳送到所述第二端口。
6.權(quán)利要求1的光子系統(tǒng)，其特征在于包括第三端口，其中所述第一端口安排來接收在所述第三端口輸入的包括多種波長的光信號，所述輸入光信號安排來在所述第三端口產(chǎn)生光源；聚焦裝置，用來在所述第一端口上產(chǎn)生所述第三端口處光源的影像；所述光子系統(tǒng)還包括設(shè)置在第一端口上的與所述第一端口處的所述輸入光信號對準(zhǔn)的，濾光器，用來選擇性地反射被包括在所述輸入光信號中的多種波長中選定的波長，并選擇性地讓所述多種波長中的其它波長通過；其中，設(shè)置在端口上的所述濾光器中的每一個都與用于循環(huán)回到同一個端口的、包括由相應(yīng)的濾光器傳送的波長的光信號的光波導(dǎo)相聯(lián)系，以便在該端口上提供多個空間分開的光信號。
7.權(quán)利要求6的光子系統(tǒng)，其特征在于還包括光波導(dǎo)，用來傳送在一個端口的第一位置輸出的光信號，并將其輸入到同一端口或不同端口的一個不同的位置。
8.權(quán)利要求1的光子系統(tǒng)，其特征在于包括第二光環(huán)行器和設(shè)置在所述第二光環(huán)行器某些端口上的其它多個濾光器，用以完成與以上任何一個權(quán)利要求的所述第一光環(huán)行器和所述濾光器相似的功能；其中，所述第一光環(huán)行器和所述第二光環(huán)行器設(shè)置成彼此連通，使得從所述第一光環(huán)行器的選定的端口出發(fā)的光信號進(jìn)入所述第二光環(huán)行器的輸入端口。
9.權(quán)利要求8的光子系統(tǒng)，其特征在于把所述第一光環(huán)行器和第二光環(huán)行器設(shè)置成彼此直接連通。
10.權(quán)利要求8的光子系統(tǒng)，其特征在于把所述第一光環(huán)行器和第二光環(huán)行器設(shè)置成通過多個光波導(dǎo)彼此連通。
11.權(quán)利要求1的光子系統(tǒng)，其特征在于所述多個濾光器包括布喇格光柵。
12.權(quán)利要求1的光子系統(tǒng)，其特征在于包括設(shè)置在所述光環(huán)行器以外的所述各光信號之一的路徑中的光放大器。
13.包括權(quán)利要求1的光子系統(tǒng)的光學(xué)引入-引出(add-drop)復(fù)用器。
14.包括權(quán)利要求1的光子系統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)。
15.包括權(quán)利要求1的光子系統(tǒng)的遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)。
16.一種光子系統(tǒng)，它包括包括多個端口的光環(huán)行器；安排來接收每一個包括多種波長的多個空間分開的光信號的第一端口；所述光環(huán)行器安排來把所述多個光信號傳送到第二端口，以便在所述第二端口上產(chǎn)生多個空間分開的光信號；多個設(shè)置在所述第二端口上的波長濾光器，其中所述多個波長濾光器中的每一個都安排成在所述第二端口處與所述多個光信號中不同的一個對準(zhǔn)，所述多個波長濾光器中的每一個都用來選擇性地反射包括在各個光信號中的多種波長中選定的波長，并選擇性地讓所述多種波長中的其它波長通過。
全文摘要
一種光子系統(tǒng),它包括:包含多個端口的光環(huán)行器;安排來接收多個空間分開的光信號的第一端口,其中每一個光信號都包括多種波長;光環(huán)行器安排來把多個光信號傳送到第二端口,以便使它們成為空間分開的信號;設(shè)置在第二端口的多個波長濾光器,其中每一個都安排成與第二端口的多個光信號中不同的一個對準(zhǔn),多個波長濾光器中的每一個都用來選擇性地反射包括在各個光信號中的多個波長中選定的波長,并選擇性地讓多個波長中的其它波長通過。
文檔編號G02B6/34GK1259807SQ99124348
公開日2000年7月12日 申請日期1999年11月26日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月28日
發(fā)明者R·C·古德費(fèi)洛 申請人:馬科尼通訊有限公司