專利名稱：光學(xué)開關(guān)和光學(xué)網(wǎng)絡(luò)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)開關(guān)和使用這種光學(xué)開關(guān)的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)。特別是，本發(fā)明涉及具有放大輸入光功能的光學(xué)開關(guān)和使用這種光學(xué)開關(guān)的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)。
用于通過光完整而進行路徑編輯同時不用將光信號轉(zhuǎn)換成節(jié)點中的電信號的光子開關(guān)可以減少節(jié)點的尺寸，因此可以大大降低用于通信的成本。開關(guān)技術(shù)在構(gòu)成這種節(jié)點時是非常重要的。例如，在光學(xué)ADM(Add/Drop多路復(fù)用)系統(tǒng)中，借其使信號光被分支或插入的光門開關(guān)要求具有下面的特性，即低交擾和低插入損失。EDFA(摻鉺光纖放大器)門開關(guān)就是作為滿足該要求的開關(guān)的例子。
EDFA門開關(guān)通過打開或關(guān)閉EDFA的泵浦源而作為光學(xué)開關(guān)工作，其中EDFA是光纖放大器。為打開EDFA門開關(guān)，泵浦光被接通。這樣就放大和輸出輸入光到EDFA門開關(guān)。另一方面，為關(guān)閉EDFA門開關(guān)，泵浦光被切斷。這樣就可以使輸入光被吸收進構(gòu)成EDFA的EDF中并且不從EDFA輸出。
通過常規(guī)EDFA門開關(guān)，一個門開關(guān)就可以完成作為開關(guān)、用于輸出光功率的控制器和光放大器的所有功能。但是，其中存在的問題是，對于一個門開關(guān)來說在不產(chǎn)生對傳輸特性的不利影響的情況下很難獲得高增益和高功率。
本發(fā)明的目的是為了實現(xiàn)能夠獲得高增益和高功率的光學(xué)開關(guān)。
本發(fā)明的光學(xué)開關(guān)包括級連的第一和第二光學(xué)放大器；和用于輸出第一和第二控制信號的第一控制電路，其中第一和第二控制信號用于切換第一和第二光學(xué)放大器的增益。
根據(jù)本發(fā)明的另一光學(xué)開關(guān)是用于波長-分割多路復(fù)用光的光學(xué)開關(guān)，其中波長-分割多路復(fù)用光是通過波長-分割多路復(fù)用多個光信號獲得的。該光學(xué)開關(guān)包括光學(xué)波長多路信號分離器、多個單波長光學(xué)開關(guān)和光學(xué)波長多路復(fù)用器。
光學(xué)波長多路信號分離器將波長-分割多路復(fù)用光多路分離成多個光信號并輸出多個光信號的每個到多個分支的每個分支。單波長光學(xué)開關(guān)的每個與多個分支的每個相連。該光學(xué)波長多路復(fù)用器多路復(fù)用從多個單波長光學(xué)開關(guān)輸出的光。多個單波長光學(xué)開關(guān)的每個包括級連的第一和第二光學(xué)放大器、與第一光學(xué)放大器的輸入連接的第一光學(xué)耦合器、和插入到第一和第二光學(xué)放大器之間的第二光學(xué)耦合器。
根據(jù)本發(fā)明第三方案的光學(xué)開關(guān)也是用于波長-分割多路復(fù)用光的光學(xué)開關(guān)，其中波長-分割多路復(fù)用光是通過波長-分割多路復(fù)用多個光信號獲得的。該光學(xué)開關(guān)包括光學(xué)波長多路信號分離器、多個第一光學(xué)耦合器、多個第一光學(xué)放大器、多個第二光學(xué)耦合器、至少一個第一光學(xué)波長多路復(fù)用器、和至少一個第二光學(xué)放大器。
光學(xué)波長多路信號分離器將波長-分割多路復(fù)用光多路分離成多個光信號并輸出多個光信號的每個到多個分支的每個分支。多個第一光學(xué)耦合器的每個與多個分支的每個分支相連。多個第一光學(xué)放大器的各輸入與多個第一光學(xué)耦合器的各輸出連接。多個第二光學(xué)耦合器各具有與多個第一光學(xué)放大器的各輸出連接的輸入側(cè)第一分支。第一光學(xué)波長多路復(fù)用器的各輸入連接到多個第二光學(xué)耦合器的某些的每個輸出側(cè)分支。第二光學(xué)放大器的輸入連接到至少一個第一光學(xué)波長多路復(fù)用器的輸出。
本發(fā)明的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)是其中多個光學(xué)節(jié)點通過光纖傳輸線連接的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)，其中多個光學(xué)節(jié)點各包括上述本發(fā)明的光學(xué)開關(guān)。
通過下面結(jié)合附圖的詳細說明使本發(fā)明的上述和其它目的、特點和優(yōu)點更明顯，其中

圖1表示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的光學(xué)開關(guān)的結(jié)構(gòu)；圖2表示本發(fā)明的第一實施例是如何操作的；圖3表示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的光學(xué)開關(guān)所處的狀態(tài)；圖4表示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的光學(xué)開關(guān)的結(jié)構(gòu)；圖5表示根據(jù)本發(fā)明第三實施例的光學(xué)開關(guān)的結(jié)構(gòu)；圖6表示根據(jù)本發(fā)明第四實施例的光學(xué)開關(guān)的結(jié)構(gòu)；圖7表示根據(jù)本發(fā)明第五實施例的光學(xué)開關(guān)的結(jié)構(gòu)；圖8表示根據(jù)本發(fā)明第六實施例的光學(xué)開關(guān)的結(jié)構(gòu)的例子；圖9表示根據(jù)本發(fā)明第六實施例的光學(xué)開關(guān)的結(jié)構(gòu)的例子；圖10表示根據(jù)本發(fā)明第六實施例的光學(xué)開關(guān)的結(jié)構(gòu)的例子；圖11表示根據(jù)本發(fā)明第七實施例的光學(xué)開關(guān)的結(jié)構(gòu)；
圖12表示根據(jù)本發(fā)明第八實施例的光學(xué)ADM的結(jié)構(gòu)；圖13表示根據(jù)本發(fā)明第九實施例的光學(xué)開關(guān)的結(jié)構(gòu)的例子；圖14表示根據(jù)本發(fā)明第十實施例的光學(xué)ADM的結(jié)構(gòu)；圖15表示根據(jù)本發(fā)明第十一實施例的光學(xué)開關(guān)的結(jié)構(gòu)；圖16表示根據(jù)本發(fā)明第十二實施例的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)；圖17表示構(gòu)成本發(fā)明的光學(xué)開關(guān)的光纖放大器的結(jié)構(gòu)；圖18表示構(gòu)成本發(fā)明的光學(xué)開關(guān)的半導(dǎo)體光纖放大器的結(jié)構(gòu)。
下面參照附圖詳細介紹本發(fā)明。
現(xiàn)在參照圖1詳細說明本發(fā)明的第一實施例。圖1表示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的光學(xué)開關(guān)的結(jié)構(gòu)。圖1的光學(xué)開關(guān)包括光學(xué)分支51和56、EDF11、泵浦源31、光學(xué)分支52、光學(xué)隔離器21、光學(xué)耦合器53、EDF12、光學(xué)耦合器54、泵浦源32、光學(xué)分支55、光學(xué)監(jiān)視器42和控制電路300。
波長1550nm的信號光通過光學(xué)傳輸線100被輸入到光學(xué)開關(guān)。輸入信號光首先被輸入到EDF11。另一方面，從泵浦源31輸出到光學(xué)傳輸線105的波長1480nm的泵浦光通過光學(xué)分支52被輸入到EDF11。信號光被EDF11光學(xué)地放大并且然后經(jīng)過光學(xué)隔離器21被輸入到EDF12。另一方面，從泵浦源32輸出到光學(xué)傳輸線107的波長1480nm的泵浦光通過光學(xué)分支54被輸入到EDF12。該信號光被EDF12放大，然后被輸出到光學(xué)傳輸線101。從EDF12輸出的一部分光被光學(xué)分支55分離，并且用光學(xué)監(jiān)視器42檢測其光功率。根據(jù)該檢測的結(jié)果，泵浦源32的輸出功率可以被反饋到設(shè)置值。
光學(xué)分支51設(shè)置在光學(xué)傳輸線100上，由此輸入到光學(xué)傳輸線100的光可以從光學(xué)傳輸線104通過光學(xué)傳輸線102輸出。就是說，輸入到光學(xué)傳輸線100的光可以同時從光學(xué)傳輸線101和104輸出。
圖2表示使用第一實施例的光學(xué)開關(guān)所做的實驗的結(jié)果。正如從圖2可以看到的那樣，獲得輸出功率約為+12dBm的輸出光等于從泵浦源31輸出的光功率24mW和從泵浦源32輸出的光功率48mW。從圖2中所示的光信號的輸入/輸出波長可以看到，確保了良好的傳輸質(zhì)量。
另一方面，如圖3所示當停止向EDF11注入泵浦光時，波長1550nm的信號光被EDF11吸收，因此它不是被順流輸出。通過切換從控制電路300輸送給泵浦源的控制信號而使泵浦光的注射被設(shè)置斷開。因此泵浦光接通或斷開，由此控制由該泵浦源跟隨的光門開關(guān)，從而接通或斷開。本發(fā)明的光學(xué)開關(guān)具有低交擾的光學(xué)切換。因此當光門開關(guān)被切斷時，另一光信號可以從光學(xué)傳輸線106輸入。輸入的信號被輸入到EDF12，然后被EDF12放大，之后輸出到光學(xué)傳輸線101。通過上述結(jié)構(gòu)，EDF11可以切換來自光學(xué)傳輸線100和106的輸入，并且EDF12還可以控制增益。因此起光學(xué)放大器和開關(guān)作用的光學(xué)開關(guān)可以在沒有降低傳輸特性的情況下執(zhí)行。因而，這種結(jié)構(gòu)的光學(xué)開關(guān)可以具有兩種狀態(tài)。第一種狀態(tài)是下落-連續(xù)模式，其中光從光學(xué)傳輸線100輸入并從光學(xué)傳輸線101和104輸出。第二種狀態(tài)是下落-添加模式，其中從光學(xué)傳輸線100輸入光并從光學(xué)傳輸線104輸出，并且另一光信號從光學(xué)傳輸線106輸入并從光學(xué)傳輸線101輸出。這兩種狀態(tài)的切換可以通過接通或斷開位于光學(xué)開關(guān)中的前級的EDFA門來實現(xiàn)。
接著，參考圖4詳述本發(fā)明的第二實施例。
在第一實施例的光學(xué)開關(guān)中，當從光學(xué)傳輸線106輸出的光功率與從EDF11輸出的功率相比顯著低時，光學(xué)開關(guān)的最大輸出被限制。因此按照所希望的那樣另一光學(xué)放大器插入光學(xué)傳輸線106中，從而放大輸入光功率。圖4所示的第二實施例除了圖1的第一實施例的結(jié)構(gòu)之外還包括EDF13、泵浦源33、連接泵浦源33和光學(xué)傳輸線106的光學(xué)傳輸線109、和光學(xué)分支57。這樣，即使當輸入到光學(xué)傳輸線106的信號光功率顯著低于從EDF11輸出的信號的光功率時，也可以通過控制EDF13的增益而容許基本上等于從EDF11的輸出。這還可以用于切換輸入到光學(xué)傳輸線106和100的信號。
下面參照圖5詳細說明本發(fā)明的第三實施例。
使用多個泵浦源，并且許多光學(xué)元件和連接也包含在上述實施例所述的開關(guān)中。因此光學(xué)開關(guān)的傳輸特性可以通過在連接和光學(xué)元件中的光學(xué)反射的影響來改變。因此，圖5中所示第三實施例包括插入到光學(xué)分支51和EDF11之間的光學(xué)隔離器22和插入到光學(xué)分支54和55之間的光學(xué)隔離器23，以便盡可能嚴格地減小反射的影響。這就可以減小光學(xué)開關(guān)中反射的影響，由此改善每個光學(xué)放大器的噪聲因數(shù)。
使用的光學(xué)隔離器的數(shù)量和它們插入的位置不僅限于本例。例如，光學(xué)隔離器23可以位于EDF12和光學(xué)分支54之間。該光學(xué)隔離器的位置可以適當改變，只要它不影響光學(xué)開關(guān)的功能即可。
下面參照附圖介紹本發(fā)明的第四實施例。
上述實施例中所述的開關(guān)通過使用信號光被光學(xué)地吸收到EDF中的原理來接通或斷開。當該開關(guān)被斷開時，從EDF輸出被信號光泵浦的放大的自然發(fā)射，但是是很少的發(fā)射。圖6中所示第四實施例包括插入到光學(xué)隔離器21和光學(xué)分支52之間的濾光片61，以便盡可能嚴格地限制來自EDF11的放大的自然發(fā)射的影響?？梢苑乐褂蓴嚅_包括前級光學(xué)放大器的門開關(guān)產(chǎn)生的放大的自然發(fā)射傳播到后級。因而可以限制放大的自然發(fā)射的影響。
使用的濾光片的數(shù)量和它們插入的位置不只限于本例。例如，濾光片61可以插入光學(xué)隔離器21和光學(xué)分支53之間。該濾光片的位置可以適當改變，只要不影響光學(xué)開關(guān)的功能即可。
下面參照附圖詳細介紹本發(fā)明的第五實施例。
具有約1480nm波長的激光用作上述實施例所述開關(guān)中的泵浦源。為使用光學(xué)放大器多級連接光學(xué)開關(guān)，不能忽略來自包括光學(xué)放大器的光門的積累的噪聲的影響。在圖7所示的第五實施例中，泵浦源34和35的波長因此設(shè)置為980nm左右。這樣，與使用波長帶1480nm的泵浦源相比可以減小噪聲因數(shù)。因而按希望的那樣提高了傳輸特性。
泵浦源中使用的波長不只限于1480nm或980nm。而且，例如對于兩個光學(xué)放大器的，前級光學(xué)放大器的泵浦源可以具有980nm的波段，同時后級光學(xué)放大器的泵浦源可以具有1480nm的波段。用于光學(xué)放大器的泵浦源的波長可以適當改變，只要不影響光學(xué)開關(guān)的功能即可。
下面參照附圖詳細介紹本發(fā)明的第六實施例。在上述實施例中，構(gòu)成光學(xué)開關(guān)的所有前級和后級光學(xué)放大器是反向泵浦光學(xué)放大器。構(gòu)成前級光學(xué)放大器的EDF在其被斷開時需要吸收信號光。根據(jù)信號光的波長，EDF長度必須比在EDF用作典型光學(xué)放大器時設(shè)置的EDF長度長。如果使用長的EDF，在門開關(guān)接通時反向泵浦光不可能到達EDF的輸入側(cè)。當沒有給輸入側(cè)輸送足夠的泵浦光功率時，在EDF輸入端附近輸入光信號的損耗增加。這樣光學(xué)放大器的噪聲因數(shù)也增加了。因此在圖8所示的第六實施例中，前級光學(xué)放大器包括正向泵浦光學(xué)放大器。這使噪聲因數(shù)比反向泵浦的噪聲因數(shù)低，由此提高傳輸特性。
用于光學(xué)放大器的泵浦方案不限于其中前級和后級光學(xué)放大器分別被正向泵浦和反向泵浦的方法。例如，如圖9所示，前級和后級光學(xué)放大器可以分別被反向泵浦和正向泵浦。如圖10所示，前級和后級光學(xué)放大器都可以被正向泵浦。泵浦方法可以適當改變，只要不影響光學(xué)開關(guān)的功能即可。
下面參照附圖詳細介紹本發(fā)明的第七實施例。
當與上述實施例中的開關(guān)相比需要增加EDFA門的增益和最大輸出時，光學(xué)開關(guān)如下構(gòu)成。如圖11所示，在第一實施例中使用的光學(xué)開關(guān)中添加光學(xué)分支57和58、光學(xué)傳輸線109和110和泵浦源36和37，由此EDFA門被雙向泵浦，從而可以滿足上述需要。由于泵浦源的數(shù)量被增加到總數(shù)為4，所以使用了能夠獨立輸送四個控制信號給泵浦源的控制電路301。
增加輸出光功率的方法不只限于本例。例如，從多個泵浦源輸出的光可以被波長-分割多路復(fù)用或偏振多路復(fù)用，由此可以增加輸出光功率。
下面參照附圖詳細介紹本發(fā)明的第八實施例。
根據(jù)第八實施例的光學(xué)開關(guān)的結(jié)構(gòu)示于圖12中。圖12的光學(xué)開關(guān)包括光學(xué)波長多路信號分離器301、光學(xué)波長多路復(fù)用器302和單波長光學(xué)開關(guān)201-204。上述實施例中所示結(jié)構(gòu)的任何一個都可用作單波長光學(xué)開關(guān)。
通過波長-分割多路復(fù)用波長1550nm、1552nm、1554nm、和1556nm的信號光獲得的光信號從圖12的光學(xué)傳輸線150輸入。波長-分割多路復(fù)用的光信號被光學(xué)波長多路信號分離器301多路分離，然后為每個波長輸出到光學(xué)傳輸線100、111、115和119。輸出到光學(xué)傳輸線100的波長1550nm的信號光被輸入到單波長光學(xué)開關(guān)201。根據(jù)設(shè)置切換狀態(tài)，單波長光學(xué)開關(guān)201以下面任何一種形式輸出輸入光信號(1)從光學(xué)傳輸線100輸入的光信號被輸出到光學(xué)傳輸線104和101；(2)從光學(xué)傳輸線100輸入的光信號同時被輸出到光學(xué)傳輸線104和101；或(3)從光學(xué)傳輸線100輸入的光信號在光學(xué)開關(guān)201被切斷，并且從光學(xué)傳輸線106輸入的波長1550nm的光信號被輸出到光學(xué)傳輸線101。
同樣，波長1552nm、1554nm和1556nm分別從單波長光學(xué)開關(guān)202-204輸出到光學(xué)傳輸線112、116和120。從單波長光學(xué)開關(guān)輸出的光信號被光學(xué)波長多路復(fù)用器302波長-分割多路復(fù)用并且然后輸出到光學(xué)傳輸線151。上述結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)用于波長-分割多路復(fù)用的光學(xué)ADM。在下面將說明使用這種方法的優(yōu)點。由于從光學(xué)開關(guān)輸出的信號光可以提供高的光功率，因此一般不需要實施跟隨光學(xué)波長多路復(fù)用器的升壓光學(xué)放大器。由于輸出功率可以為每個波長而被控制，所以很容易平衡波長-分割多路復(fù)用光的光學(xué)水平或控制光學(xué)水平。例如，只有一個波長的信號光可以有意地以高光學(xué)水平輸出。
波長的數(shù)量不限于上述實施例的4個?？梢宰杂稍O(shè)置波長的任意數(shù)量，諸如8、16、32和64。
下面參照附圖詳細介紹本發(fā)明的第九實施例。
在第八實施例中，用于波長-分割多路復(fù)用的光學(xué)開關(guān)包括平行設(shè)置作為單波長光學(xué)開關(guān)的第一實施例到第六實施例的任意一個的光學(xué)開關(guān)。單波長光學(xué)開關(guān)的每個包括用于確定光信號是否被傳輸或被切斷的前級光學(xué)放大器和用于控制增益的后級光學(xué)放大器。在用于波長-分割多路復(fù)用的光學(xué)開關(guān)的應(yīng)用中，后級光學(xué)放大器可以被多個單波長光學(xué)開關(guān)共用。如此構(gòu)成的光學(xué)開關(guān)示于圖13中作為第九實施例。
波長1550nm的信號光通過光學(xué)傳輸線100被輸入到EDF11。另一方面，從泵浦源31輸出到光學(xué)傳輸線105的波長1480nm的泵浦光通過光學(xué)分支52被輸入到EDF11。該信號光被EDF11放大，然后輸入到光學(xué)波長多路復(fù)用器303。
當停止給EDF11輸入泵浦光時，波長1550nm的信號光被EDF11吸收。通過這種操作，光學(xué)開光被控制，使它被接通或切斷。光學(xué)開關(guān)的接通/切斷比為60dB或更高，這樣就可以實現(xiàn)低交擾的光學(xué)開關(guān)。當該開關(guān)被切斷時，信號光幾乎全部被切斷在EDF11中，因此可以從光學(xué)傳輸線106輸入不同光或光信號。來自EDF11或光學(xué)傳輸線106的信號光被輸入到光學(xué)波長多路復(fù)用器303。另一方面，在從光學(xué)傳輸線109或114輸入的波長1552nm的信號光也以相同的結(jié)構(gòu)輸入到光學(xué)波長多路復(fù)用器303。被波長-分割多路復(fù)用的兩信號光通過光學(xué)隔離器21輸入到EDF13。同時被EDF13放大的波長-分割多路復(fù)用光輸出到光學(xué)傳輸線101。一部分輸出光被光學(xué)分支55分離并由光學(xué)監(jiān)視器42檢測光功率，并用于控制泵浦源32的輸出功率。而且，光學(xué)分支51設(shè)置在光學(xué)傳輸線100上，因此輸入到光學(xué)傳輸線100的光可以通過光學(xué)傳輸線102從光學(xué)傳輸線104輸出。就是說，輸入到光學(xué)傳輸線100的光可以同時從光學(xué)傳輸線101和104輸出。應(yīng)該注意，后級光學(xué)放大器被光學(xué)開關(guān)共用，因此在本例中控制電路302提供給每個泵浦源。因此控制電路302只給一個相應(yīng)泵浦源輸送用于接通/切斷操作的控制信號。
在上述結(jié)構(gòu)中，每個波長所需要的后級增益控制光學(xué)放大器被單個波長光學(xué)開關(guān)共用。這就可以減少光學(xué)放大器的總數(shù)量。
波長的數(shù)量不限于上述實施例的2個?？梢匀我庠O(shè)置波長的數(shù)量，諸如4和8，只要光可以同時被放大即可。
下面參照附圖介紹本發(fā)明的第十實施例。
一般，光學(xué)放大器的放大帶寬是有限的。因此就只使用單個EDF13來說，對于第九實施例很難增加可處理的波長的數(shù)量。但是，這個問題可以通過使用具有不同放大帶寬的多個光學(xué)放大器來解決。在本例中，展示了用于解決這個問題的結(jié)構(gòu)。在圖14中，示出了根據(jù)本發(fā)明的第十實施例的光學(xué)開關(guān)的結(jié)構(gòu)。圖14所示光學(xué)開關(guān)包括光學(xué)波長多路信號分離器301、門光學(xué)放大器161-164、光學(xué)波長多路復(fù)用器303和304、光學(xué)隔離器21和22、EDF13和14、泵浦源32和33、光學(xué)分支55和57、光學(xué)監(jiān)視器42和43和光學(xué)波長多路復(fù)用器305。這些元件當中，門光學(xué)放大器包括構(gòu)成第一到第七實施例的任一個的光學(xué)開關(guān)的兩個光學(xué)放大器的前級光學(xué)放大器；和位于前級光學(xué)放大器的輸入和輸出處的光學(xué)分支。
從光學(xué)傳輸線150輸入的光信號是包括波長為1550nm、1552nm、1554nm和1556nm的光學(xué)信號的波長-分割多路復(fù)用信號光。被波長-分割多路復(fù)用的光信號被光學(xué)波長多路信號分離器301多路分離，然后輸出到光學(xué)傳輸線100、111、115和119。波長1550nm的光被輸出到光學(xué)傳輸線100。被輸出到光學(xué)傳輸線100的信號光被輸入到門光學(xué)放大器161。根據(jù)設(shè)置切換狀態(tài)，門光學(xué)放大器161以下面形式之一輸出輸入光信號(1)從光學(xué)傳輸線100輸入的信號被輸出到光學(xué)傳輸線104和101；(2)從光學(xué)傳輸線100輸入的信號同時被輸出到光學(xué)傳輸線104和101；或(3)從光學(xué)傳輸線100輸入的信號在光學(xué)開關(guān)201被切斷，并且從光學(xué)傳輸線106輸入的光信號被輸出到光學(xué)傳輸線101。
同樣，波長1552nm、1554nm和1556nm的信號光分別從門光學(xué)放大器162-164輸出到光學(xué)傳輸線112、116和120。輸出到光學(xué)傳輸線101和112的光被光學(xué)波長多路復(fù)用器303波長-分割多路復(fù)用，然后輸出到光學(xué)隔離器21。波長-分割多路復(fù)用光同時被EDF13放大，然后輸出到光學(xué)傳輸線102。另一方面，輸出到光學(xué)傳輸線116和120的光被光學(xué)波長多路復(fù)用器304波長-分割多路復(fù)用，然后輸出到光學(xué)隔離器22。波長-分割多路復(fù)用光同時被EDF14放大，然后輸出到光學(xué)傳輸線123。輸出到光學(xué)傳輸線102和123的信號光被光學(xué)波長多路復(fù)用器305多路復(fù)用，然后輸出到光學(xué)傳輸線151。
在本例中，制備了共用的多個后級光學(xué)放大器。不同的放大帶寬便于增加波長數(shù)量，這可以通過整個光學(xué)開關(guān)來處理。
本例的結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)用于波長-分割多路復(fù)用光信號的光學(xué)ADM。而且，這種構(gòu)形可以減少光學(xué)ADM所需要的光學(xué)放大器的數(shù)量，并且還可以增加波長數(shù)量。
下面參照附圖詳細介紹本發(fā)明的第十一實施例。
圖15表示根據(jù)第十一實施例的光學(xué)開關(guān)的構(gòu)形。下面參照圖15介紹光學(xué)ADM的OLOS(信號的光學(xué)損失)是如何被監(jiān)視的和AIS-O(也寫為O-AISAIS表示報警指示信號)是如何被輸以信號通知有故障發(fā)生的。
波長1554nm的信號光被輸入到光學(xué)傳輸線100。一部分信號光通過光學(xué)分支51和56被輸入到光學(xué)監(jiān)視器41，從而它用于監(jiān)視。光學(xué)監(jiān)視器監(jiān)視信號光是否存在或不存在。就是說，測量兩個亮度一個亮度是包括信號光的波長的波長范圍內(nèi)的光的亮度；另一個是具有等于這個波長范圍的寬度并且在不同于這個波長范圍內(nèi)的自然發(fā)射的亮度。信號存在或不存在根據(jù)從這些亮度之間的比率計算的光的S/N比確定。除了這個方法之外，檢測是否存在或不存在信號光的方法包括這樣的一種方法，其中信號光是否存在或不存在通過包括信號光的某一寬度的波長范圍內(nèi)的光的亮度來決定(即檢測信號的光學(xué)損失，OLOS)。這些方法中的任何一種都容許檢測因光纖破裂等問題引起的通信故障。因此監(jiān)視可以在光學(xué)層中進行。剛剛檢測OLOS之后，來自泵浦源31和32的光輸出被切斷。EDFA門被關(guān)閉(來自該門的輸出被切斷)，由此沒有光信號從光學(xué)傳輸線101向下輸出。用同樣的方法檢測OLOS，因為沒有光被輸入到位于比發(fā)生故障的位置還向下的地方的光學(xué)開關(guān)的光學(xué)監(jiān)視器41中。關(guān)于發(fā)生故障的信息通過切斷光的輸出而被向下傳遞的方法被稱為AIS-O。AIS-O可以通知下面的元件發(fā)生故障。
如上所述，本例的光學(xué)開關(guān)檢測該光學(xué)開關(guān)中的OLOS并切斷來自內(nèi)部泵浦源的輸出，因此，門開關(guān)被關(guān)閉，由此容許通知在光學(xué)層中發(fā)生故障(AIS-O)而對其它波長的光沒有影響。
下面參照附圖詳細介紹本發(fā)明的第十二實施例。圖16表示第十二實施例的結(jié)構(gòu)。
從光學(xué)傳輸線150輸入的光信號是波長-分割多路復(fù)用信號光，其包括波長為1550nm、1552nm、1554nm和1556nm的四個信號光。波長-分割多路復(fù)用信號光被光學(xué)波長多路信號分離器301多路分離，然后輸出到不同的光學(xué)傳輸線100、111、115和119。例如，陣列波導(dǎo)光柵可以用作光學(xué)波長多路分離器301。
假設(shè)輸入波長1550nm的信號光的光學(xué)傳輸線100破裂。通過位于發(fā)生故障的地方下面的單波長光學(xué)開關(guān)201中的光學(xué)監(jiān)視器檢測不到光，即OLOS被檢測。一檢測OLOS，光學(xué)開關(guān)201中的EDFA門就被關(guān)閉。這樣，AIS-O向下輸送以便通知發(fā)生了故障。還可以通過位于下邊的下一節(jié)點的單波長光學(xué)開關(guān)205中的光學(xué)監(jiān)視器來檢測OLOS。同樣，光學(xué)開關(guān)205中的EDFA門被切斷，從而AIS-O向下傳遞。另一方面，對沒有故障的其它波長的傳輸線沒有影響，因此在發(fā)生故障之前該光學(xué)傳輸線可以以同樣的方式執(zhí)行。如上所述，OLOS被檢測，并且下一個下面的光學(xué)開關(guān)中的門開關(guān)被關(guān)閉，由此可以通知在光學(xué)層中發(fā)生故障而不影響其它波長的信號光。
在本發(fā)明中，用于光學(xué)傳輸線的波長的數(shù)量不限于上述實施例中的4個。可以自由設(shè)置波長的任意數(shù)量，諸如8、16、32、和64，波長-分割多路復(fù)用光可集中切換。而且，輸入光的波長帶寬不限于1550mn。波長帶寬可以自由設(shè)置為1300nm等。另外，信號比不限于特殊值，而可以任意設(shè)置為2.5Gbps、5Gbps、10Gbps等。
在上面實施例中已經(jīng)主要介紹了光學(xué)開關(guān)的接通/切斷操作。但是，如第一實施例所述，泵浦光的光功率被監(jiān)視并被反饋控制，由此可以控制從光學(xué)開關(guān)輸出的光的亮度，從而使其具有任選的值。在上述實施例，EDF被用作摻雜雜質(zhì)的光纖。但是，用除了鉺以外的元素如碲摻雜的摻雜雜質(zhì)的光纖也可以用于光學(xué)放大器。該光學(xué)放大器中使用的光纖的長度和摻雜劑的量可以根據(jù)光學(xué)開關(guān)的要求而自由設(shè)置。
在上述實施例中，泵浦源的波長設(shè)置為1480nm、980nm等。然而，泵浦源的波長可以根據(jù)單個光的波長和摻雜雜質(zhì)的光纖類型適當?shù)睾妥杂傻卦O(shè)置。
入射在摻雜雜質(zhì)的光纖上的泵浦光的功率可以用任意方法控制，例如，通過控制被入射到泵浦源中的電流或使用可變化的或固定的衰減器來控制。
正向泵浦、反向泵浦和雙向泵浦可以用作泵浦光纖放大器的方法。另外，從多哥泵浦源輸出的泵浦光被偏振多路復(fù)用或波長-分割多路復(fù)用，由此可以獲得高的增益。構(gòu)成光學(xué)開關(guān)的光學(xué)分支的分支比可以根據(jù)光學(xué)開關(guān)中的光學(xué)水平設(shè)計而自由設(shè)置為1∶1、1∶10等。
為防止泵浦光和外部反饋光影響光學(xué)開關(guān)的輸入和輸出側(cè)，光纖和光學(xué)隔離器可以適當設(shè)置在光學(xué)開關(guān)中。第四實施例的光纖的傳輸帶寬不特殊限定。這個傳輸帶寬可以根據(jù)經(jīng)過光學(xué)開關(guān)的信號光的數(shù)量而適當設(shè)置。
在上述實施例中，光纖放大器被用作構(gòu)成光學(xué)開關(guān)的光學(xué)放大器。但是，半導(dǎo)體光學(xué)放大器可以用作光學(xué)放大器。在上述實施例中，根據(jù)不同目的可以使用如圖17中所示的使用各種泵浦方式的光纖放大器。在圖17中，光纖放大器包括EDF501、泵浦源502、和光學(xué)分支503。為使用半導(dǎo)體光學(xué)放大器，這些光纖放大器可以用圖18中所示的結(jié)構(gòu)代替。作為光門的光學(xué)放大器可以通過接通或切斷用于輸送電流以注入到半導(dǎo)體光學(xué)放大器601中的驅(qū)動器602來接通或切斷。
在第十一實施例中，發(fā)生故障的位置是作為在波長光學(xué)ADM的節(jié)點中的唯一一個位置來介紹的。但是，根據(jù)本發(fā)明的任意層監(jiān)視器可以處理下面的故障不僅在一個地方發(fā)生故障，而且在節(jié)點、光學(xué)傳輸器等中的所有光學(xué)傳輸線中有幾個地方發(fā)生故障；波長光學(xué)ADM節(jié)點之間的光學(xué)傳輸線中發(fā)生故障。而且，光學(xué)監(jiān)視器的位置不限于上述實施例中所述的位置。通過適當使用光學(xué)分支可以自由設(shè)置光學(xué)監(jiān)視器，并且可以在任意位置進行監(jiān)視。
在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)中，也可以自由設(shè)置光學(xué)監(jiān)視器。不僅可以在光學(xué)ADM節(jié)點中引入光學(xué)層監(jiān)視器，還可以在光學(xué)再生重發(fā)器中引入光學(xué)層監(jiān)視器。當故障發(fā)生時，即在信號被切斷時，發(fā)出AIS-O，從而在光學(xué)層中產(chǎn)生自恢復(fù)。
在上述實施例中，作為使用這種光學(xué)開關(guān)的系統(tǒng)已經(jīng)舉例說明和介紹了光學(xué)ADM。但是，這種光學(xué)開關(guān)可適用于如光學(xué)交叉連接系統(tǒng)等系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)開關(guān)可以獲得如下效果。即，可以實現(xiàn)其輸入/輸出形式可以根據(jù)系統(tǒng)需要如低交擾和高輸出功率而自由設(shè)置的光學(xué)開關(guān)。
使用本發(fā)明的光學(xué)開關(guān)可以實現(xiàn)用于波長-分割多路復(fù)用的光學(xué)ADM，其中光學(xué)波長的信號光可以被分支和插入，并且可以平衡光學(xué)水平并為每個波長而放大。
在結(jié)合最佳實施例介紹本發(fā)明的同時，應(yīng)該理解，本發(fā)明所包含的主題不限于這些具體實施例。相反，本發(fā)明的主題應(yīng)該包括可以包含在下面權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)的所有替換、修改和等效形式。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)開關(guān)包括第一光學(xué)放大器；與所述第一光學(xué)放大器級連的第二光學(xué)放大器；用于輸出第一和第二控制信號的第一控制電路，其中第一和第二控制信號用于切換所述第一和第二光學(xué)放大器的增益。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)開關(guān)，其特征在于所述第一和第二光學(xué)放大器包括半導(dǎo)體光學(xué)放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)開關(guān)，其特征在于所述第一和第二光學(xué)放大器包括光纖放大器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)開關(guān)，其特征在于還包括插入在所述第一和第二光學(xué)放大器之間的第一光學(xué)隔離器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)開關(guān)，其特征在于還包括與所述第一光學(xué)放大器的輸入連接的第一光學(xué)耦合器；插入在所述第一和第二光學(xué)放大器之間的第二光學(xué)耦合器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)開關(guān)，其特征在于還包括用于檢測從所述第二光學(xué)放大器輸出的光功率的光功率監(jiān)視器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)開關(guān)，其特征在于還包括插入在所述第一和第二光學(xué)放大器之間的第三光學(xué)耦合器，所述第三光學(xué)耦合器具有與所述第一光學(xué)放大器的輸出連接的輸入側(cè)第一分支和與所述第二光學(xué)放大器的輸入連接的輸出側(cè)分支；和其輸出與所述第三光學(xué)耦合器的輸入側(cè)第二分支連接的第三光學(xué)放大器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的光學(xué)開關(guān)，其特征在于所述第三光學(xué)放大器包括半導(dǎo)體光學(xué)放大器。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的光學(xué)開關(guān)，其特征在于所述第三光學(xué)放大器包括光纖放大器。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的光學(xué)開關(guān)，其特征在于還包括與所述第一光學(xué)放大器的輸入連接的第四光學(xué)耦合器。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的光學(xué)開關(guān)，其特征在于還包括用于檢測從所述第二光學(xué)放大器輸出的光功率的光功率監(jiān)視器。
12.根據(jù)權(quán)利要求4的光學(xué)開關(guān)，其特征在于還包括與所述第一光學(xué)放大器的輸入連接的第二光學(xué)隔離器；和與所述第二光學(xué)放大器的輸出連接的第三光學(xué)隔離器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)開關(guān)，其特征在于還包括插入在所述第一和第二光學(xué)放大器之間的第一濾光器，用于只容許通過信號光波長。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的光學(xué)開關(guān)，其特征在于還包括與所述第二光學(xué)放大器的輸出連接的第二濾光器，用于只容許通過信號光波長。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)開關(guān)，其特征在于所述第一光學(xué)放大器包括光纖放大器，和所述光纖放大器包括摻雜鉺的光纖；和用于產(chǎn)生波長在980nm波長區(qū)域內(nèi)以被輸入到所述摻雜鉺的光纖的泵浦光的泵浦源。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)開關(guān)，其特征在于至少所述第一和第二光學(xué)放大器之一包括正向泵浦的光纖放大器。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)開關(guān)，其特征在于至少所述第一和第二光學(xué)放大器之一包括雙向泵浦的光纖放大器。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)開關(guān)，其特征在于至少所述第一和第二光學(xué)放大器之一包括具有由波長-分割多路復(fù)用產(chǎn)生的泵浦光的光纖放大器。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)開關(guān)，其特征在于至少所述第一和第二光學(xué)放大器之一包括具有由偏振多路復(fù)用產(chǎn)生的泵浦光的光纖放大器。
20.一種用于波長-分割多路復(fù)用光的光學(xué)開關(guān)，其中波長-分割多路復(fù)用光是通過波長-分割多路復(fù)用多個光信號獲得的，所述光學(xué)開關(guān)包括用于將所述波長-分割多路復(fù)用光多路分離成所述多個光信號并將每個所述多個光信號輸出到多個分支的每個的光學(xué)波長多路分離器；多個單波長光學(xué)開關(guān)，其每個與所述多個分支的每個連接；和用于將從所述多個單波長光學(xué)開關(guān)輸出的光多路復(fù)用的光學(xué)波長多路復(fù)用器，其中所述多個單波長光學(xué)開關(guān)的每個包括第一光學(xué)放大器；與所述第一光學(xué)放大器級連的第二光學(xué)放大器；用于輸出第一和第二控制信號的控制電路，其中所述控制信號用于切換所述第一和第二光學(xué)放大器的增益；與所述第一光學(xué)放大器連接的第一光學(xué)耦合器；和插到所述第一和第二光學(xué)放大器之間的第二光學(xué)耦合器。
21.一種用于波長-分割多路復(fù)用光的光學(xué)開關(guān)，其中波長-分割多路復(fù)用光是通過波長-分割多路復(fù)用多個光信號獲得的，所述光學(xué)開關(guān)包括用于將所述波長-分割多路復(fù)用光多路分離成所述多個光信號并將每個所述多個光信號輸出到多個分支的每個的光學(xué)波長多路分離器；多個第一光學(xué)耦合器，其每個與所述多個分支的每個連接；多個第一光學(xué)放大器，其每個具有與所述多個第一光學(xué)耦合器的每個的輸出連接的輸入；多個第二光學(xué)耦合器，其每個具有與所述多個第一光學(xué)放大器的每個輸出連接的輸入側(cè)第一分支；至少一個第一光學(xué)波長多路復(fù)用器，其輸入與所述多個第二光學(xué)耦合器的某些的輸出側(cè)分支的每個連接；至少一個第二光學(xué)放大器，其輸入與所述至少一個第一光學(xué)波長多路復(fù)用器的輸出連接；和用于輸出第一和第二控制信號的控制電路，其中所述控制信號用于切換所述第一和第二光學(xué)放大器的增益。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的光學(xué)開關(guān)，其特征在于還包括第二光學(xué)波長多路復(fù)用器，其輸入與所述至少一個第二光學(xué)放大器的輸出連接。
23.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)開關(guān)，其特征在于還包括信號光檢測器，用于檢測信號光是否被輸入到所述第一光學(xué)放大器，然后輸出檢測結(jié)果作為檢測信號；和第二控制電路，當所述檢測信號被輸入到所述第二控制電路以指示所述信號光沒有被輸入到所述第一光學(xué)放大器時，用于給所述第一和第二光學(xué)放大器提供用于切斷所述第一和第二光學(xué)放大器的控制信號。
24.一種光學(xué)網(wǎng)絡(luò)，其中通過光纖傳輸線連接多個光學(xué)節(jié)點，其特征在于所述多個光學(xué)節(jié)點的每個包括根據(jù)權(quán)利要求20的光學(xué)開關(guān)。
25.一種光學(xué)網(wǎng)絡(luò)，其中通過光纖傳輸線連接多個光學(xué)節(jié)點，其特征在于所述多個光學(xué)節(jié)點的每個包括根據(jù)權(quán)利要求23的光學(xué)開關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于根據(jù)設(shè)置切換狀態(tài)傳輸或切斷輸入光信號的光學(xué)開關(guān)。該光學(xué)開關(guān)包括級連的第一和第二光學(xué)放大器。當包括EDF(11和12)和泵浦源(31和32)的光纖放大器用作第一和第二光學(xué)放大器時,通過根據(jù)從控制電路(300)輸送的控制信號而接通或切斷泵浦源(31和32)來實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的。一個輸入光信號可以通過位于該光學(xué)開關(guān)輸入側(cè)上的第一光學(xué)分支(51)下落,而另一輸入光信號可以通過第二光學(xué)分支(53)被添加。
文檔編號H01S3/06GK1236897SQ9910764
公開日1999年12月1日 申請日期1999年5月18日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月18日
發(fā)明者下村博史, 逸見直也 申請人:日本電氣株式會社