專利名稱：具有整形放大功能的可重構(gòu)上下路復(fù)用器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于光通信系統(tǒng)及光計算機(jī)的具有整形放大功能的平面光波光路集成可重構(gòu)上下路復(fù)用器，尤其涉及一種具有整形放大功能的可重構(gòu)上下路復(fù)用器。
背景技術(shù)：
可重構(gòu)上下路復(fù)用器(ROADM)是波分復(fù)用(WDM)光通信系統(tǒng)、光計算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)元件，實現(xiàn)可變波長光功率或光信號的上路/下路。它主要用于城域網(wǎng)邊緣節(jié)點中，實現(xiàn)城域網(wǎng)和骨干網(wǎng)之間的連接，以及城域網(wǎng)和局域網(wǎng)之間波長的上/下路。目前，該類器件主要基于平面光波光路(PLC)或光纖或微光電機(jī)械系統(tǒng)(MOEMS)技術(shù)?；赑LC技術(shù)已構(gòu)成級聯(lián)型馬赫曾德干涉儀(MZI)型ROADM以及陣列波導(dǎo)光柵(AWG)和光開關(guān)型ROADM，基于光纖技術(shù)已構(gòu)成布拉格光柵和環(huán)行器型ROADM，已有基于MOEMS技術(shù)的可調(diào)諧上下路復(fù)用器。
在WDM光網(wǎng)絡(luò)中，光信號經(jīng)過長距離傳輸，由于光纖中色散、損耗、非線性以及外界環(huán)境的影響，必然導(dǎo)致高速光脈沖展寬、幅度下降、幅度及頻率抖動以及漂移等。信號速率越高，形變就愈發(fā)嚴(yán)重，甚至到了無法正常檢測的地步。因此，所構(gòu)建ROADM網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，除了需要具有可重構(gòu)上下路功能之外，還需要具有對高速光信號再放大、再整形(2R)的功能，且各類功能單元應(yīng)集成在一起，減少中間環(huán)節(jié)，便于應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種用于波分復(fù)用(WDM)光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的具有整形放大功能的可重構(gòu)上下路復(fù)用器，本發(fā)明具有波長通道選擇功能，可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)工作波長的重構(gòu)。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種用于波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的具有整形放大功能的可重構(gòu)上下路復(fù)用器，包括放大模塊、基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器及外部控制模塊接口，在放大模塊輸入端上連接有輸入通道，放大模塊的輸出端與基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器的輸入端連接，該連接可用中間波導(dǎo)來實現(xiàn)，在基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器有輸出通道及上路通道，基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器的電壓控制端與外部控制模塊接口的第一控制信號端連接，在基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器的下路端上連接有整形模塊，該連接可用中間波導(dǎo)來實現(xiàn)，在整形模塊上有下路通道，整形模塊的通過光柵電壓控制端與外部控制模塊接口的第二控制信號端端連接，在放大模塊的激勵光信號輸入端連接有泵浦光源模塊且放大模塊的激勵光信號輸入端與泵浦光源模塊的出射端連接，該連接可用中間波導(dǎo)來實現(xiàn)，外部控制模塊接口的第三控制信號輸出端與泵浦光源模塊的控制端連接。
本發(fā)明的整形模塊可由一個或多個、同類型或不同類型濾波器件組成。通過外部控制模塊接口預(yù)先控制上下路復(fù)用器，設(shè)定上/下路波長。光信號由輸入通道進(jìn)入放大模塊，所有波長被全部放大后到達(dá)可重構(gòu)上下路復(fù)用器模塊，使?jié)M足要求的波長下路，經(jīng)整形模塊，對已經(jīng)經(jīng)過長距離傳輸?shù)陌l(fā)生偏移并變形了的光信號整形，到達(dá)下路通道；不滿足下路波長要求的光波由輸出通道輸出。若有波長需要上路，則由上路通道輸入至基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器后，從輸出通道輸出。整個過程的實現(xiàn)是由外部控制模塊來控制的。
本發(fā)明所提出的放大模塊主要是由摻鉺波導(dǎo)放大器(EDWA)組成；所提出的濾波器可以是光柵，也可以是諧振腔。光柵可以是折射率縱向調(diào)制型或縱向周期結(jié)構(gòu)型；從周期結(jié)構(gòu)與傳輸方向的關(guān)系區(qū)分，可以是普通式或傾斜式；從縱向折射率分布區(qū)分(或周期結(jié)構(gòu)分布)，可以是均勻光柵或各類非均勻光柵。諧振腔可以是FP腔，也可以是環(huán)形諧振腔、多邊形諧振腔和盤形諧振腔等各類諧振腔型濾波器。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點本發(fā)明與光波通道一體化，具有波長通道選擇功能，可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)工作波長的重構(gòu)?；诓▽?dǎo)光柵實現(xiàn)高速光信號整形；基于外部控制模塊接口實現(xiàn)波長選擇功能。本發(fā)明的器件采用EDWA實現(xiàn)放大，利用PLC技術(shù)完成上下路復(fù)用并可對光信號進(jìn)行整形，器件長度短，結(jié)構(gòu)緊湊；上下路波長可調(diào)，單個器件可實現(xiàn)時空服用；對在線傳輸?shù)墓庑盘柗糯蠛驼?，改善光信號傳輸性能?br>

圖1是基于濾波器型可整形放大的可重構(gòu)上下路復(fù)用器示意圖。
圖2是摻鉺波導(dǎo)放大器實現(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是波導(dǎo)光柵示意圖。
圖4是基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器示意圖。
圖5是波導(dǎo)光柵的濾波特性圖。
圖6是環(huán)形諧振腔的濾波特性圖。
圖中1.基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器，2.輸入通道，3.輸出通道，4.下路通道，5.上路通道，6.放大模塊，7.整形模塊，8.外部控制模塊接口，9.泵浦光源模塊，10.中間波導(dǎo)。
具體實施例方式
一種用于波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的具有整形放大功能的可重構(gòu)上下路復(fù)用器，包括放大模塊6、基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器1及外部控制模塊接口8，在放大模塊6輸入端上連接有輸入通道2，放大模塊6的輸出端與基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器1的輸入端連接，該連接可用中間波導(dǎo)10來實現(xiàn)，在基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器1有輸出通道3及上路通道5，基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器1的電壓控制端16與外部控制模塊接口8的第一控制信號端連接，在基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器1的下路端上連接有整形模塊7，該連接可用中間波導(dǎo)10來實現(xiàn)，在整形模塊7上有下路通道4，整形模塊7的通過光柵電壓控制端71與外部控制模塊接口8的第二控制信號端端連接，在放大模塊6的激勵光信號輸入端連接有泵浦光源模塊9且放大模塊6的激勵光信號輸入端與泵浦光源模塊9的出射端連接，該連接可用中間波導(dǎo)10來實現(xiàn)，外部控制模塊接口8的第三控制信號輸出端與泵浦光源模塊9的控制端連接。放大模塊6為輪回型摻鉺波導(dǎo)放大器，該輪回型摻鉺波導(dǎo)放大器為雙頭盤繞狀波導(dǎo)且該雙頭分別為輸出端63及激勵光信號輸入端和信號輸入端61、62；基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器1至少包括一個可重復(fù)單元，該可重復(fù)單元由環(huán)形諧振腔15和垂直相交的兩個波導(dǎo)組成，其中一個波導(dǎo)的一端為輸入端11，另一端為輸出端13，其中另一個波導(dǎo)的一端為上路端12，另一端為下路端14，在環(huán)形諧振腔15上連接有金屬片且環(huán)形諧振腔15與金屬片的一端連接，金屬片的另一端為電壓控制端16，上述輸出端13為基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器1的輸出通道3，上路端12為基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器1的上路通道5。上述基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器1采用如圖4所示并與之相類似的環(huán)形諧振腔濾波器結(jié)構(gòu)；泵浦光源模塊9采用德國JOLD公司的JOLD-50-CPXF-2P iTEC光纖耦合半導(dǎo)體激光器。
圖1是基于濾波器的具有可整形放大功能的可重構(gòu)上下路復(fù)用器的示意圖，其中可重構(gòu)上下路復(fù)用器功能是由可調(diào)諧的濾波器實現(xiàn)的。它由基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器1，輸入/輸出通道2、3，上/下路通道5、4、放大模塊6、整形模塊7、外部控制模塊接口8，放大模塊的泵浦光源模塊9和中間波導(dǎo)10組成。在光傳輸信號中利用控制信令傳遞需要上/下路的波長，外部控制模塊通過接口8預(yù)先控制上下路復(fù)用器，設(shè)定上/下路波長。外部控制模塊接口8連接可重構(gòu)上下路復(fù)用器1中的電壓控制端16，控制基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器1上下路的波長。光信號由輸入通道2進(jìn)入放大模塊6，控制泵浦光源模塊9發(fā)射泵浦光，所有波長在6中被同時在線放大后，信號到達(dá)基于濾波器構(gòu)成的可重構(gòu)上下路復(fù)用器1，當(dāng)滿足下路要求的波長通過時，進(jìn)入下路端后經(jīng)整形模塊7，對已經(jīng)經(jīng)過長距離傳輸?shù)陌l(fā)生偏移并變形了的光信號整形，到達(dá)下路通道4；不滿足下路要求的波長由輸出通道3輸出。若有波長需要上路，則由上路通道5輸入至基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器1后，從輸出通道3輸出。
圖2是輪回型摻鉺波導(dǎo)放大器實現(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖，以該結(jié)構(gòu)實現(xiàn)摻鉺波導(dǎo)可以使波導(dǎo)在較小的范圍內(nèi)盡可能的長，使其放大倍數(shù)盡可能的大。該輪回型摻鉺波導(dǎo)放大器為雙頭盤繞狀波導(dǎo)且該雙頭分別為輸出端63及激勵光信號輸入端和信號輸入端61、62。圖2中EDWA波導(dǎo)可以是以彎曲方式實現(xiàn)，也可以以直線方式實現(xiàn)；其拐角部分可以是彎曲波導(dǎo)，也可以是直角拐彎波導(dǎo)，也可以是以任意方式實現(xiàn)。
整形模塊7采用波導(dǎo)光柵結(jié)構(gòu)，參照圖3，圖中結(jié)構(gòu)沿y向分為兩層，下層為襯底，上層為脊形波導(dǎo)73，在脊形波導(dǎo)73的兩端分別設(shè)有輸入端74和輸出端75，在脊形波導(dǎo)73上設(shè)有空氣凹槽72，在脊形波導(dǎo)73上連接有金屬片且波導(dǎo)73與金屬片的一端連接，金屬片的另一端為電壓控制端71，上述輸入端74與基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器1的下路端14相連，該連接可用中間波導(dǎo)10來實現(xiàn)，輸出端75與下路通道4相連。波導(dǎo)光柵可以是折射率縱向調(diào)制型或縱向周期結(jié)構(gòu)型；從周期結(jié)構(gòu)與傳輸方向的關(guān)系區(qū)分，可以是普通式或傾斜式；從縱向折射率分布區(qū)分(或周期結(jié)構(gòu)分布)，可以是均勻光柵或各類非均勻光柵。
圖4是基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器示意圖。圖中省略號表示任意個可重復(fù)單元，一個可重復(fù)單元由輸入端11、上路端12、輸出端13、下路端14、環(huán)形諧振腔15和電壓控制端16組成。光信號由輸入端11輸入，當(dāng)滿足下路要求的波長通過時，由環(huán)形諧振腔15進(jìn)入下路端14輸出；不滿足下路要求的波長由輸出端13輸出。若有波長需要上路，則由上路端12輸入至環(huán)形諧振腔15后，從輸出端13輸出。一個可重復(fù)單元的輸出端連接下一個可重復(fù)單元的輸入端，從而實現(xiàn)不同的波長在不同的下路端輸出。通過電壓控制端16輸入的電壓可控制環(huán)形諧振腔15的濾波波長。
圖5是波導(dǎo)光柵的濾波特性圖。該濾波譜具有較大的半高全寬，說明采用波導(dǎo)光柵可對輸入信號進(jìn)行整形。
圖6是環(huán)形諧振腔的濾波特性圖。從中可以看出，采用環(huán)形諧振腔濾波器具有自由譜域大，Q值高、譜線窄的優(yōu)點，適合在波分復(fù)用系統(tǒng)中用作上下路復(fù)用器。
權(quán)利要求
1.一種用于波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的具有整形放大功能的可重構(gòu)上下路復(fù)用器，包括放大模塊(6)、基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器(1)及外部控制模塊接口(8)，在放大模塊(6)輸入端上連接有輸入通道(2)，放大模塊(6)的輸出端與基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器(1)的輸入端連接，在基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器(1)有輸出通道(3)及上路通道(5)，基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器(1)的電壓信號端(16)與外部控制模塊接口(8)的第一控制信號端連接，其特征在于在基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器(1)的下路端上連接有整形模塊(7)，在整形模塊(7)的輸出端連接下路通道(4)，整形模塊(7)的通過光柵電壓控制端(71)與外部控制模塊接口(8)的第二控制信號端端連接，在放大模塊(6)的激勵光信號輸入端連接有泵浦光源模塊(9)且放大模塊(6)的激勵光信號輸入端與泵浦光源模塊(9)的出射端連接，外部控制模塊接口(8)的第三控制信號輸出端與泵浦光源模塊(9)的控制端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有整形放大功能的可重構(gòu)上下路復(fù)用器，其特征在于放大模塊(6)為輪回型摻鉺波導(dǎo)放大器，該輪回型摻鉺波導(dǎo)放大器為雙頭盤繞狀波導(dǎo)且該雙頭分別為輸出端(63)及激勵光信號輸入端和信號輸入端(61、62)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有整形放大功能的可重構(gòu)上下路復(fù)用器，其特征在于基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器(1)至少包括1個可重復(fù)單元，該可重復(fù)單元由環(huán)形諧振腔(15)和垂直相交的2個波導(dǎo)組成，其中1個波導(dǎo)的一端為輸入端(1 1)，另一端為輸出端(13)，其中另1個波導(dǎo)的一端為上路端(12)，另一端為下路端(14)，在環(huán)形諧振腔(15)上連接有金屬片且環(huán)形諧振腔(15)與金屬片的一端連接，金屬片的另一端為電壓控制端(16)，上述輸出端(13)為基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器(1)的輸出通道(3)，上路端(12)為基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器(1)的上路通道(5)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的具有整形放大功能的可重構(gòu)上下路復(fù)用器，包括放大模塊(6)、基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器(1)及外部控制模塊接口(8)，在基于濾波器可重構(gòu)上下路復(fù)用器(1)的下路端上連接有整形模塊(7)，在整形模塊(7)的輸出端連接下路通道(4)，在放大模塊(6)的激勵光信號輸入端連接有泵浦光源模塊(9)且放大模塊(6)的激勵光信號輸入端與泵浦光源模塊(9)的出射端連接，外部控制模塊接口(8)的第三控制信號輸出端與泵浦光源模塊(9)的控制端連接，本發(fā)明與光波通道一體化，具有波長通道選擇功能，可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)工作波長的重構(gòu)。
文檔編號H04B10/14GK101018099SQ20071002046
公開日2007年8月15日 申請日期2007年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月2日
發(fā)明者孫小菡, 洪瑋 申請人:東南大學(xué)