專利名稱：動態(tài)可配置光分/插復用器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種動態(tài)可配置光分/插復用器。適用于光纖通信領域內結點配置光信道的上下路分/插復用。
隨著密集波分復用DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing)光纖通信技術的發(fā)展，傳輸容量得到大幅度的提高，網絡結點數目不斷增多，波分復用網絡從點到點(Point-to-Point)的線形結構，發(fā)展到多結點，帶光分/插復用器OADM(Optical Add/Drop Multiplexer)，并實現多結點互聯，向網格狀環(huán)網結構(Mesh)發(fā)展。DWDM波長信道日益增多，采用OADM可以避免不必要的光電一電光轉換，大大節(jié)約設備成本，加快運行速度；具有對碼速、格式高度的透明性，能夠適應不斷提高傳輸速率和容量等新技術發(fā)展的需要可動態(tài)配置(Reconfigurable)的OADM(R-OADM)改善了組網的靈活性，更容易實現網絡的恢復和保護。特別是在城域和局間DWDM網中將有非常重要的作用。
在先技術中可動態(tài)配置的光分插復用器R-OADM的實現有多種結構，其中由于光纖光柵具有插入損耗小、體積小、可靠性高和與光纖通信系統天然吻合性，利用光纖光柵已經成為了世界上近幾年的研究熱點之一。光纖光柵具有良好的帶阻特性，是一個很好的發(fā)射鏡，再與光纖環(huán)形器相配合，構成了一個濾波器。加上光纖光柵具有很好的調諧特性，是很好的可調諧濾波器，可以用來作為光分/插復用器的核心元件?；诠饫w光柵和光纖環(huán)形器結構的分/插復用器現在主要有以下三類1．在兩個環(huán)形器之間加入光纖光柵(組)來實現波長信道的分/插復用的結構([1]Wu Xiaoping，et.a1.，CLEO/Pacific Rim’99，ThN4，716-717，1999[2]Shien-kuei Liaw，et.a1.，Optical and Quantum Electronics，31，77-83，1999)。
雖然文獻[1]提高了同端隔離度，但其只能對一個波長信道固定地進行分/插復用，不可配置。文獻[2]采用光纖光柵組并聯結構，實現了動態(tài)配置，但此結構只能配置為對其中某單一信道分/插復用，而且在多信道系統中，需要用兩個1xN的光開關，成本較高，插入損耗也會隨著配置信道數目的增加而增大。
2．在兩個光纖環(huán)形器之間加入可調諧光纖光柵組來實現動態(tài)可配置分/插復用的結構([3]Se Yoon Kim，et.al.，Electronics Letters，34(1)，104-105，1998)。
此結構通過串聯可調諧光纖光柵組來實現了多通道的動態(tài)可配置。由于多個光纖光柵的串聯，使得不同信道經過的路徑不盡相同，即對于不同信道的插入損耗有所差異，需要一定的均衡措施。如果光纖光柵的調諧范圍不是很大，那么此結構不能用于信道間隔較小或信道數目較多的系統。另外，每一個光纖光柵都需要一個獨立的電源控制，有源部分較為復雜。
3.在兩個(或多個)光纖環(huán)形器之間加入光纖光柵組和光開關組來動態(tài)可配置分/插復用的夾心結構([4]H.Okayama，et.a1.，Electronics Letters，33(3)，403-404，1997)。
此結構利用光開關的旁路作用來實現了多通道的動態(tài)可配置。但此結構中引入了多個光開關，成本較高；而且不同配置情況下不同信道之間的均衡度變差，需要對下路信號和最后的通過端口的信號進行均衡。這增加了器件的復雜性。
本發(fā)明的目的是為了克服上述在先技術中的缺點，提供一種利用光纖光柵的良好光譜響應，通過調相器來控制，實現密集波分復用傳輸系統中結點多光信道的全光動態(tài)、可配置分/插復用的結構簡單以及穩(wěn)定性好的動態(tài)可配置光分/插復用器。
本發(fā)明的光分/插復用器包括帶有輸入端口101和直通端口102的第一光纖環(huán)行器1，帶有下路端口601和上路端口602的第二光纖環(huán)行器6，由相等臂長的兩個環(huán)臂302、303構成的環(huán)形環(huán)路301的光纖環(huán)行鏡3。光纖環(huán)行鏡3的環(huán)路301通過光纖耦合器2分別與第一光纖環(huán)行器1和第二光纖環(huán)行器6相連。在光纖環(huán)行鏡3的環(huán)路301上置有光纖光柵4、8、13，在環(huán)臂302或303上置有調相器5、7、9、12、14。如圖1、圖2所示。
所說的光纖環(huán)行鏡3的環(huán)路301是圓環(huán)形的，或者是半環(huán)形的。
所說的光纖環(huán)行鏡3的環(huán)路301是圓環(huán)形時，如圖1所示。環(huán)路301上只有一個光纖光柵4，是置于環(huán)路301的中間點O上，而且環(huán)路301是由光纖光柵4與光纖耦合器2分成相等臂長的兩個環(huán)臂302和303。在光纖光柵4與光纖耦合器2之間的環(huán)臂302或303上置有調相器5。
所說的光纖環(huán)行鏡3的環(huán)路301是半環(huán)形時，如圖2所示。半環(huán)形環(huán)路301的兩個端點上分別置有第一光纖全反鏡10和第二光纖全反鏡11。光纖耦合器2分別與第一光纖全反鏡10和第二光纖全反鏡11構成了環(huán)路301上相等臂長的第一環(huán)臂302和第二環(huán)臂303。在第一環(huán)臂302與第二環(huán)臂303上相互對稱地分別置有第一光纖光柵8和第二光纖光柵13。在光纖耦合器2與第一光纖光柵8之間和第一光纖光柵8與第一光纖全反鏡10之間的第一環(huán)臂302上置有第一調相器7和第二調相器9。在光纖耦合器2與第二光纖光柵13之間和第二光纖光柵13與第二光纖全反鏡11之間的第二環(huán)臂303上置有第三調相器14和第四調相器12。
所說的調相器5、7、9、12、14是由壓電陶瓷構成，或是由磁致伸縮材料構成，或是由熱致伸縮效應材料構成。
所說的光纖光柵4、8、13是均勻光纖布拉格光柵，或是取樣光纖光柵。
如圖1所示的結構。當從第一光纖環(huán)行器1的輸入端口101輸入的信號光Gh，經過第一光纖環(huán)形器1后進入光纖環(huán)形鏡3，對于光纖光柵4反射帶寬之外的入射光波來說，由于沒有反射，這一結構只是一個單純的光纖環(huán)形鏡，將全部無損耗地從原路徑返回，通過第一光纖環(huán)形器1后從直通端口102輸出，即實現對直通波長的無損耗傳輸。
對于被光纖光柵4反射波長的光信號來說，本發(fā)明的結構與一個邁克爾遜(Michelson)結構的干涉儀相似，被光纖光柵4反射的光波長將在光纖耦合器2處發(fā)生干涉，干涉的結果決定于光在兩個環(huán)臂302與303中的臂長差。此原來臂長相等的兩個環(huán)臂302和302之間有臂長差是由調相器5來控制。當選擇調相器5的不同狀態(tài)時，可以使被反射的光波經過第二光纖環(huán)形器6后從下路端口601下路光G1或經過第一光纖環(huán)行器1從直通端口102直通。這樣就實現了對于相應波長的下路或直通配置。
在輸入光波的被配置為下路的同時，上路信號Gs從上路端口602輸入，經過第二光纖環(huán)形器6后由于光纖光柵4的反射，將經由第一光纖環(huán)行器1，從直通端口102輸出，從而實現了上路配置。
如圖2所示的結構。當從第一光纖環(huán)行器1的輸入端口101輸入的信號光Gh，經過第一光纖環(huán)形器1后進入光纖耦合器2均勻分光，對于第一光纖光柵8和第二光纖光柵13反射帶寬之外的入射光波來說，由于第一光纖全反鏡10和第二光纖全反鏡11的反射，調整調相器7、9、12和14，使信號經由光纖耦合器2和第一光纖環(huán)行器1后，從直通端口102輸出，即實現對直通波長的無損耗傳輸。
對于被光纖光柵8和13反射的波長的光信號來說，選擇調相器7、9、12和14的不同狀態(tài)，保證至光纖耦合器2時兩環(huán)臂302和303的臂長差保持不變，同時調節(jié)調相器12和14的不同狀態(tài)可以使被反射的光波經過光纖耦合器2后，經過第二光纖環(huán)形器6，從下路端口601下路或經過第一光纖環(huán)行器1從直通端口102直通。這樣就實現了對于相應波長的下路或直通配置。
在輸入光波的被配置為下路的同時，上路信號Gs從上路端口602輸入，經過第二光纖環(huán)形器6和光纖耦合器2后由于光纖光柵8和13的反射，將經由光纖耦合器2和第一光纖環(huán)行器1，從直通端口102輸出，從而實現了上路配置。
這樣上述兩種結構都可以實現對特定光信道的動態(tài)配置。
以上兩種結構中，利用不同的特性的光纖光柵都可以得到如下三種不同特性的分/插復用器(1)單信道可配置分/插復用器當光纖光柵4和8、13為均勻光纖布拉格光柵(fiber Bragg Grating)時，可以實現對單一波長信道的上下路分/插復用。
(2)多信道可配置分/插復用器當光纖光柵4和8、13為取樣光纖光柵(Sampled Fiber Grating)時，可以實現所有波長信道的同時上下路分/插復用。
(3)選擇性多信道可配置分/插復用器當光纖光柵4和8、13為取樣光纖光柵時，還可以配置為實現所有奇次波長信道或所有偶次波長信道的同時上下路分/插復用。
本發(fā)明的優(yōu)點如上所述的結構，由于本發(fā)明的光分/插復用器含有由兩個環(huán)臂302和303構成環(huán)形環(huán)路301的光纖環(huán)行鏡3，在環(huán)臂302和303上置有控制環(huán)臂302和303臂長差的調相器5、7、9、12、14。所以本發(fā)明的光分/插復用器，用途廣，既能用于單一波長光信道的上下路分/插復用，又可以用于多波長光信道的同時上下路分/插復用，還可以配置為實現所有奇次波長光信道或所有偶次波長光信道的同時上下路分/插復用。
本發(fā)明的光分/插復用器相對上述在先技術中的分/插復用器的結構簡單，置在光纖環(huán)行鏡3的環(huán)路302上的光纖光柵4、8、13均為單個光纖光柵，因此，復用器的穩(wěn)定性更好。


圖1為本發(fā)明光分/插復用器中光纖環(huán)行鏡3的環(huán)路301為圓環(huán)形的結構示意圖。
圖2為本發(fā)明光分/插復用器中光纖環(huán)行鏡3的環(huán)路301為半環(huán)形的結構示意圖。
圖3為本發(fā)明在實施例中獲得配置為下路時下路端口601輸出光G1的光譜特性曲線圖。
圖4為本發(fā)明在實施例中獲得直通端口102輸出光Gz的光譜特性曲線圖。
圖3、圖4曲線圖中橫坐標為波長λ(以納米為單位)，縱坐標為輸出功率(以dBm為單位)。
實施例采用圖1所示的結構。
具體元件為光纖光柵4為5cm長均勻光纖布拉格光柵，其中心波長為1549.15nm，反射率大于99％；光纖耦合器2是一個1550nm波段寬帶3dB耦合器；調相器5用壓電陶瓷構成的。實施例中應用寬帶白光光源為信號光Gh從第一光纖環(huán)行器1的輸入端口101輸入，從下路端口601和直通端口102來監(jiān)測作為調相器的壓電陶瓷的不同驅動電壓狀態(tài)下的光譜特性。
圖3為分/插復用器配置為下路時下路端口601輸出光G1的光譜特性，鄰道隔離度達到了20dB。圖4是直通端口102輸出光Gz的光譜特性?？梢钥闯?，位于光纖光柵4反射譜處的光信號可以動態(tài)地配置為下路或直通兩種狀態(tài)。配置為直通狀態(tài)時插入損耗至少小于0.5dB。
此實施例證明了上述本發(fā)明的優(yōu)點。
權利要求
1．一種動態(tài)可配置光分/插復用器，包括<1>帶有輸入端口(101)和直通端口(102)的第一光纖環(huán)行器(1)，帶有下路端口(601)和上路端口(602)的第二光纖環(huán)行器(6)以及光纖光柵(4、8、13)；其特征在于<2>有含有由相等臂長的兩個環(huán)臂(302、303)構成的環(huán)形環(huán)路(301)的光纖環(huán)行鏡(3)，光纖環(huán)行鏡(3)的環(huán)路(301)通過光纖耦合器(2)分別與第一光纖環(huán)行器(1)和第二光纖環(huán)行器(6)相連；<3>在光纖環(huán)行鏡(3)中構成環(huán)路(301)的環(huán)臂(302、303)上置有調相器(5、7、9、12、14)；<4>所說的光纖光柵(4、8、13)是置于光纖環(huán)行鏡(3)的環(huán)路(301)上。
2．根據權利要求1所述的動態(tài)可配置光分/插復用器，其特征在于所說的光纖環(huán)行鏡(3)的環(huán)路(301)是園環(huán)形的，或者是半環(huán)形的。
3．根據權利要求1或2所述的動態(tài)可配置光分/插復用器，其特征在于所說的光纖環(huán)行鏡(3)的環(huán)路(301)是圓環(huán)形時，環(huán)路(301)上只有一個光纖光柵(4)，是置于環(huán)路(301)的中間點(O)上，而且光纖光柵(4)與光纖耦合器(2)將環(huán)路(301)分成相等臂長的兩個環(huán)臂(302、303)，在環(huán)臂(302或303)上置有調相器(5)。
4．根據權利要求1或2所述的動態(tài)可配置光分/插復用器，其特征在于所說的光纖環(huán)行鏡(3)的環(huán)路(301)是半環(huán)形時，環(huán)路的兩個端點上分別置有第一光纖全反鏡(10)和第二光纖全反鏡(11)，光纖耦合器(2)分別與第一光纖全反鏡(10)和第二光纖全反鏡(11)構成了環(huán)路(301)上相等臂長的第一環(huán)臂(302)和第二環(huán)臂(303)，在第一環(huán)臂(302)與第二環(huán)臂(303)上相互對稱地分別置有第一光纖光柵(8)和第二光纖光柵(13)，在光纖耦合器(2)與第一光纖光柵(8)之間和第一光纖光柵(8)與第一光纖全反鏡(10)之間的第一環(huán)臂(302)上置有第一調相器(7)和第二調相器(9)，在光纖耦合器(2)與第二光纖光柵(13)之間和第二光纖光柵(13)與第二光纖全反鏡(11)之間的第二環(huán)臂(303)上置有第三調相器(14)和第四調相器(12)。
5．根據權利要求1所述的動態(tài)可配置光分/插復用器，其特征在于所說的調相器(5、7、9、12、14)是由壓電陶瓷構成，或是由磁致伸縮材料構成，或是由熱致伸縮效應材料構成。
6．根據權利要求1所述的動態(tài)可配置光分/插復用器，其特征在于所說的光纖光柵(4、8、13)是均勻光纖布拉格光柵，或是取樣光纖光柵。
全文摘要
一種動態(tài)可配置光分/插復用器,包括兩個光纖環(huán)行器,含有由相等臂長的兩個環(huán)臂構成的環(huán)形環(huán)路的光纖環(huán)形鏡,環(huán)路通過光纖耦合器分別與兩個光纖環(huán)行器相連。環(huán)路上置有光纖光柵。環(huán)路的環(huán)臂上置有調相器。本發(fā)明的用途廣,可以用于單一波長光信道、多波長光信道、所有奇次波長光信道以及所有偶次波長光信道的同時上下路分/插復用。結構簡單,性能穩(wěn)定。
文檔編號H04B10/02GK1284801SQ0011669
公開日2001年2月21日 申請日期2000年6月22日 優(yōu)先權日2000年6月22日
發(fā)明者瞿榮輝, 趙浩, 陳高庭, 方祖捷 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所