專利名稱：可擴展和可重構(gòu)的光路分插復(fù)用器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖通信領(lǐng)域，尤其是一種可擴展和可重構(gòu)的光路分插復(fù)用器。
背景技術(shù)：
在光纖通信網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)常使用一種被稱為波分復(fù)用(WDM)的技術(shù)來增加網(wǎng)絡(luò)傳輸 的信息容量。在WDM系統(tǒng)中，多個信號以不同的光學(xué)波長在同一個通信路徑中傳輸，每個波 長經(jīng)過不同的電信號進(jìn)行強度調(diào)制，再使用一個光復(fù)用器將調(diào)制后的光線合并到一個通信 路徑中，而在接收機端，一個光解復(fù)用器將不同的波長分開并引導(dǎo)至不同的探測器。WDM系統(tǒng)根據(jù)通道數(shù)量和間隔可分為稀疏和密集兩種類型。稀疏波分復(fù)用(CWDM) 系統(tǒng)使用較少的通道，同時波長間隔較大(通常為20納米或更大)。密集波分復(fù)用(DWDM) 系統(tǒng)通道數(shù)量較多(大于8個)，波長間隔小，常用的波長間隔從0. 2、0. 4 —直到1. 6納米。 DWDM用于通信層次中高等級的系統(tǒng)中，但是其設(shè)計難度大，較具挑戰(zhàn)性。光路分插復(fù)用器(OADM)是通信網(wǎng)絡(luò)中使用的重要路由設(shè)備。一個光路分插復(fù)用 器能夠?qū)⒉煌牟ㄩL分量分類，分離并去掉其中一個波長分量，插入一個新的波長分量，并 使用復(fù)用器將所有的波長分量組合回單一的光束?，F(xiàn)有的光路分插復(fù)用器普遍存在響應(yīng)速 度慢、不易擴展、制造成本高等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種響應(yīng)速度快、易擴展且制造成 本低的可擴展和可重構(gòu)的光路分插復(fù)用器。本發(fā)明解決現(xiàn)有的技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的—種可擴展和可重構(gòu)的光路分插復(fù)用器，包括一個或多個在自由空間相聯(lián)接的或以光纖尾纖熔接的光路分離復(fù)用器，所述的光 路分離復(fù)用器有三個端口 一個輸入端口用來接收輸入的多波長信號，一個分離端口用來 輸出分離信號和一個輸出端口用來傳送多波長信號至下一個光路分離復(fù)用器或傳送多波 長信號至波長阻塞器輸入端口；一個所述的波長阻塞器，其輸入端口通過光纖尾纖的熔接與光路分離復(fù)用器的輸 出端口連接，用來接收多波長信號、阻擋選定的波長并將其余波長傳送至輸出端口 ；一個或多個在自由空間相聯(lián)接的或以光纖尾纖熔接的光路插入復(fù)用器，所述的光 路插入復(fù)用器有三個端口 一個輸入端口聯(lián)接到所述的波長阻塞器的輸出端口，用來接收 除分離信號以外的多波長信號，一個插入端口輸入插入信號和一個輸出端口傳送多波長信 號至下一個光路插入復(fù)用器或傳送多波長信號至多波長信號外部系統(tǒng)；一個數(shù)字信號處理器用于接收、輸出和處理數(shù)字及模擬電子信號；模擬到數(shù)字信號轉(zhuǎn)換器用于接收從所述的分離復(fù)合器和插入復(fù)合器輸出的光功 率信號，以及將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并輸入到所述的數(shù)字信號處理器作信號處理；數(shù)字到模擬信號轉(zhuǎn)換器用于接收從所述的數(shù)字信號處理器發(fā)出的信號，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號并輸出模擬信號至射頻源來調(diào)諧分離或插入光信號波長；多個電子控制和反饋回路用于光波長的調(diào)諧和掃描。而且，所述的多波長信號是一個多通道稀疏波分復(fù)用信號，或者是一個多通道密 集波分復(fù)用信號。而且，所述的多通道稀疏波分復(fù)用信號的相鄰?fù)ǖ乐g的波長間隔為20納米。而且，所述的多通道密集波分復(fù)用信號在100GHz DWDM系統(tǒng)中相鄰?fù)ǖ乐g的波 長間隔為0. 8納米，或者在50GHz DffDM系統(tǒng)中相鄰?fù)ǖ乐g的波長間隔為0. 4納米。而且，所述的光路分離復(fù)用器包括一個聲光可調(diào)諧濾波器，一個光偏振功率合成 器，兩個分光器和兩個光功率檢測器；所述的多波長信號以布拉格角從與聲光晶體轉(zhuǎn)播方 向相反的方向入射到聲光可調(diào)諧濾波器，所述的兩個分光器放置在聲光可調(diào)諧濾波器和所 述的光偏振功率合成器之間，將部分從所述的聲光可調(diào)諧濾波器輸出的光反射到所述的光 功率檢測器；從所述的分光器透射的光信號輸入到所述的光偏振功率合成器。而且，所述的光路插入復(fù)用器包括一個聲光可調(diào)諧濾波器，一個光偏振功率分離 器，兩個光功率檢測器；所述的光偏振功率分離器從所述的波長阻塞器的輸出端口接收所 述的多波長信號，并把所述的多波長信號分離成水平方向和垂直方向兩個偏振面相互垂直 的線偏振光；所述的水平方向的線偏振光以布拉格角，從與聲光晶體轉(zhuǎn)播方向相反的方向 入射到聲光可調(diào)諧濾波器；所述的垂直方向的線偏振光以相對于所述的多波長信號的入射 角的布拉格角，從與聲光晶體轉(zhuǎn)播方向相同的方向入射到聲光可調(diào)諧濾波器；所述的兩個 光功率檢測器分別接收從所述的聲光可調(diào)諧濾波器的兩個所述的插入信號的零級光信號。而且，所述的聲光可調(diào)諧濾波器包括一個聲光晶體，一個或多個換能器連接到上 述聲光晶體，一個電功率源提供射頻信號來驅(qū)動所述的換能器，并通過改變射頻信號的頻 率對所述的入射光信號進(jìn)行探測和處理。而且，所述的光偏振功率合成器包括兩個尾端帶有GRIN透鏡的保偏光纖尾纖的 輸入端口，一個尾纖是普通單模光纖的輸出端口，所述的光偏振功率合成器將從所述的聲 光可調(diào)諧濾波器的兩個從輸出端口接收到的偏振面相互垂直的光信號合成為一個分離信 號從輸出端輸出。而且，所述的光偏振功率分離器包括兩個尾端帶有GRIN透鏡的保偏光纖尾纖的 輸出端口，一個尾纖是普通單模光纖的輸入端口，所述的光偏振功率分離器將接收到的插 入信號分解為偏振面相互垂直的兩個光信號分量以布拉格角輸出到所述的聲光可調(diào)諧濾 波器。而且，所述的聲光可調(diào)諧濾波器的光學(xué)特性滿足所述的多波長信號的光頻譜要 求。而且，所述的光功率檢測器的光譜特性符合所述的輸入光譜范圍。而且，所述的聲光晶體是一種各向異性的雙折射晶體。而且，在聲光晶體的表面涂有多層反射涂層的電介質(zhì)薄膜。而且，所述的輸入端口、分離端口、插入端口和輸出端口都帶有單模光纖。而且，所述的電功率源提供的射頻信號具有足夠的能量和射頻帶寬以滿足對所述 的多波長信號的掃描和分離，或者滿足對所述的多波長信號的掃描和插入。而且，所述的兩個分光器的反射率小于5%，而其透過率大于95%。
本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是1、本光路分插復(fù)用器通過使用聲光可調(diào)諧濾波器(AOTF)、光偏振功率合成器 (OPPC)和光偏振功率分離器(OPPS)，從一個或多個端口或到一個或多個端口的插入和分 離功能均能得到實現(xiàn)，而且具有響應(yīng)迅速、執(zhí)行時間短的特點，是一種具有亞毫秒級波長切 換時間的可重構(gòu)建的光路分插復(fù)用器(ROADM)。2、本光路分插復(fù)用器對于不滿足布拉格衍射條件的入射波長來說，AOTF基本是透 明的，這個特性使得串接使用多個AOTF成為可能，并且所有的插入端口和分離端口都是無 色的，即每一個插入/分離端口都可以被調(diào)節(jié)為允許插入/分離任何單一波長或波段，因而 制作可擴展的R0ADM，能夠滿足對插入/分離端口數(shù)量進(jìn)行擴展并且使得插入/分離端口能 夠插入/分離在既定光譜范圍內(nèi)任何波長，即所有的插入/分離端口都是無色的。3、本光路分插復(fù)用器在聲光可調(diào)諧濾波器(AOTF)與波長阻塞器(WB)之間的耦合 通過熔接每個設(shè)備的光纖尾纖相聯(lián)的，使用光纖聯(lián)接的一個優(yōu)點是容易制造，實現(xiàn)了低成 本ROADM的大規(guī)模生產(chǎn)。
4、本光路分插復(fù)用器通過對加載在AOTF上的射頻功率源的掃描，可以精確確定 分離和插入信號的波長，因此，通過選用相匹配的波長阻塞器，使得上述ROADM可以應(yīng)用在 高密度波分復(fù)用(DWDM)和稀疏密度波分復(fù)用(CWDM)系統(tǒng)中。5、本發(fā)明設(shè)計合理，具有響應(yīng)迅速快、執(zhí)行時間短、易于擴展、成本低廉等特點，可 以廣泛應(yīng)用在高密度波分復(fù)用(DWDM)和稀疏密度波分復(fù)用(CWDM)系統(tǒng)中。


圖1是一個多波長光信號示意圖；圖2是光路分離復(fù)用器的系統(tǒng)框圖；圖3是一個可重構(gòu)建的光路分插復(fù)用器(ROADM)的系統(tǒng)框圖；圖4是一個可重構(gòu)建的光路分插復(fù)用器(ROADM)的系統(tǒng)控制環(huán)原理框圖；圖5是一個擴展的可重構(gòu)建的光路分插復(fù)用器(ROADM)的系統(tǒng)框圖；圖6-1顯示了光路分離復(fù)用器中使用的聲光可調(diào)諧濾波器(AOTF)的布拉格衍 射；圖6-2顯示了布拉格衍射光線的水平偏振分量；圖6-3顯示了布拉格衍射光線的垂直偏振分量；圖7是光路分離復(fù)用器中使用的聲光可調(diào)諧濾波器(AOTF)的系統(tǒng)框圖；圖8是一個三端口光偏振功率合成器的平面圖；圖9是圖8的簡化示意圖；圖10顯示了使用聲光可調(diào)諧濾波器(AOTF)和光偏振功率合成器的一個三端口的 光路分離復(fù)用器；圖11是圖10的簡化示意圖；圖12-1顯示了光路插入復(fù)用器中使用的聲光可調(diào)諧濾波器(AOTF)的布拉格衍 射；圖12-2顯示了布拉格衍射光線的水平偏振分量；圖12-3顯示了布拉格衍射光線的垂直偏振分量；
圖13是光路插入復(fù)用器中使用的聲光可調(diào)諧濾波器(AOTF)的系統(tǒng)框圖；圖14是一個三端口光偏振功率分離器的平面圖；圖15是圖14的簡化示意圖；圖16顯示了聲光可調(diào)諧濾波器(AOTF)和光偏振功率合成器的一個三端口的光路插入復(fù)用器；圖17是圖16的簡化框圖；圖18顯示了多波長信號輸入到光路分離復(fù)用器后被分離的波長和通過的波長；圖19顯示了多波長信號輸入到光路插入復(fù)用器后插入的波長和輸出的波長；圖20是一個波長阻塞器的系統(tǒng)框圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例做進(jìn)一步詳述。下面描述可擴展和可重構(gòu)建的光路分插復(fù)用器的首選具體實施，并配有參考圖， 其中相同的參考號碼對應(yīng)相同的組件。對于一個光學(xué)波長，或通道的示范參考應(yīng)被理解為 具有一個中心波長和一定帶寬的光學(xué)信號。圖1顯示了一個典型的具有相同通道間距的多波長光學(xué)信號。通道間距是以一 個通道的中心到相鄰?fù)ǖ赖闹行膩頊y量的。多波長信號可以是一個多通道稀疏波分復(fù)用 (CffDM)信號，相鄰?fù)ǖ乐g的波長間隔大約為20納米；多波長信號也是一個多通道密集波 分復(fù)用(DWDM)信號，100GHz DWDM系統(tǒng)的波長間隔大約為0. 8納米，或者多波長光信是一個 多通道密集波分復(fù)用(DWDM)信號，50GHz DWDM系統(tǒng)的波長間隔大約為0. 4納米。ROADM的重新構(gòu)建功能可用多種方式實現(xiàn)，包括可調(diào)諧濾波器技術(shù)、微電子機械系 統(tǒng)(MEMS)、液晶技術(shù)、熱光效應(yīng)，基于平面波導(dǎo)光路的波束導(dǎo)向開關(guān)技術(shù)，或是使用體衍射 光柵的自由空間實施方案，或是使用陣列波導(dǎo)光柵(AWG)的波導(dǎo)技術(shù)。上面提及的每種技術(shù)都有著各自的優(yōu)點和缺點，一種基于AOTF的ROADM和波長選 擇開關(guān)在性能、成本、可擴展性和可生產(chǎn)性上都有一定的競爭優(yōu)勢，從而為光纖通信應(yīng)用中 的波長處理提供了一種可行的解決方案。但是，由于有些AOTF中所使用的光學(xué)晶體，例如 常用的Te02等的雙折射性質(zhì)，這對于一般光纖通訊系統(tǒng)中使用的非偏振光而言，不太有吸 引力。本發(fā)明通過在光路分離復(fù)用器中使用一個光偏振功率合成器和在波分插入復(fù)用 器中使用一個光偏振功率分離器解決了這個問題。另外，本發(fā)明提供了一種可以精確選定 分離和插入光信號波長的方法，即采用對加在AOTF上的射頻信號的掃描。這個方法對稀疏 波分復(fù)用(CWDM)系統(tǒng)中的波分插入/分離復(fù)用尤其有用。光路分離復(fù)用器，如圖2所示，該光路分離復(fù)用器100包括一個聲光可調(diào)諧濾波 器(AOTF)和波長阻塞器(WB)，其中AOTF 12(圖7中的400)聯(lián)接到光偏振功率合成器 (OPPC) 14(圖9中的500)形成分離出口 ；聯(lián)接到波長阻塞器18(圖20中的1000)。輸入端 口 10接收入射的多波長信號，被分離的信號傳輸?shù)蕉丝?16，A0TF 12的輸出端口 18含有所 有的通道，包括被分離的通道。被分離的通道由波長阻塞器WB18阻擋。所有通過的通道都 復(fù)用至輸出端口 20。可重構(gòu)建的光路分插復(fù)用器(ROADM)，如圖3所示，該R0ADM200為一個四端口可重構(gòu)建的光路分插復(fù)用器，該ROADM包括一個分離端口和一個插入端口，通過圖2中的光路分 離復(fù)用器100與圖17中的光路插入復(fù)用器900而構(gòu)成的。輸入端口 30接收初始的多波長 信號，將指定的通道通過OPPC 34分離到端口 36。與被分離的信號相同波長的信號通過端 口 42加入系統(tǒng)。OPPS 43將輸入信號分成兩個偏振態(tài)相互正交的線偏振分量輸入到AOTF 40，然后由AOTF 40合并所有的通道通過端口 44輸出。在一種具體實施中，器件32和34， 40和43之間的連接都以自由空間方式完成。器件32、38和40之間的連接是靠熔接每個設(shè) 備的尾纖光纖來實現(xiàn)的。ROADM 200可以包括對各通道的功率監(jiān)測和均衡功能?？芍貥?gòu)建的光路分插復(fù)用器(ROADM)的系統(tǒng)控制環(huán)原理，如圖4所示，數(shù)字信號處 理器(DSP) 92接收指令來分離和插入一個特定的通道，并通過數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)設(shè)備84和86 發(fā)送信號來控制射頻信號源72和74，從而分別驅(qū)動A0TF62和AOTF 66。AOTF 64和AOTF 86分別被調(diào)節(jié)為將要被分離的波長和將要被插入的波長。DSP 92還發(fā)送信號給WB 64來阻 擋被分離的通道。通過DSP 92，對加在AOTF 62和AOTF 66上的射頻信號進(jìn)行掃描，被分離 的波長的光信號和將要被插入的波長的光信號的衍射光強可以分別通過光電轉(zhuǎn)換(PD)68、 PD70和PD 76,PD 78檢測到并通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D) 80，82，88和90傳輸?shù)紻SP 92。在 某一個特定的射頻頻率點，可以找到衍射光強的最大的值，即通過優(yōu)化射頻頻率，以實現(xiàn)最 佳的布拉格衍射匹配條件，可將衍射光的光強調(diào)到最大值。一種擴展的可重構(gòu)建的光路分插復(fù)用器(ROADM)，如圖5所示，該光路分插復(fù)用器 (ROADM) 300是對圖3所示ROADM的擴展，包括超過一個的無色分離端口和插入端口?？梢?通過添加更多的光路分離復(fù)用器(圖11所示的600)來分離更多的通道，添加更多的光路 插入復(fù)用器(圖17所示的900)來插入更多的通道。因為每個AOTF都可以在事先規(guī)定的 頻譜范圍內(nèi)分別調(diào)節(jié)至任意一個特定波長，分離端口 105和109、插入端口 115和119都是 無色的。波長阻塞器WB 111的容量也可以在事先規(guī)定的頻譜范圍內(nèi)擴展為處理任何數(shù)量 的通道。輸入端口 101和輸出端口 121通常是單模光纖，單模保偏(PM)光纖。圖3中的 ROADM 200和圖5中的ROADM 300都沒有機械移動部件。光路分離復(fù)用器中使用的聲光可調(diào)諧濾波器(AOTF)的結(jié)構(gòu)，如圖6和圖7所示， 包括一個聲光晶體203、焊接在一端的換能器207以及用來驅(qū)動換能器的射頻功率源209。 以布拉格角θ i = θ B入射的準(zhǔn)直光線201被聲光晶體203中的聲波場205衍射，產(chǎn)生一 個輸出角度為θ B的一級光線211和215和與入射光線211方向相同的零級光線213。光 線211和215都是線偏振光，如圖6-1和圖6-2所示，兩束光的偏振方向相互垂直。改變功 率源209的射頻頻率可以改變滿足布拉格角θ B的光線波長，從而改變一級光線211和215 的波長。真如一些所公開的美國專利，還有其他幾種不同的AOTF的結(jié)構(gòu)。例如為提高某些 聲光可調(diào)諧濾波器的性能，采用兩個或多個換能器結(jié)構(gòu)。為描述方便，用一個簡化的框圖來 表示圖6所示的A0TF，圖7便是一個AOTF的簡單框圖，其中的各種輸入輸出和衍射光線用 了與圖6中相同的編號。光偏振功率合成器(OPPC)是一個三端口的光器件，其功能是用來將兩束線偏振 光合并成一束光線。通常的光偏振功率合成器被設(shè)計成將兩束線偏振光相互垂直的線偏振 光合并成一束光線。用于光纖通訊用的這類器件的端口都帶有光纖尾纖。光偏振功率合成 器(OPPC)的結(jié)構(gòu)，如圖8和圖9所示，兩個輸入端口的光纖尾纖的末端各帶一個GRIN透鏡 用于將輸入光線導(dǎo)入到光纖中。由端口 221和227輸入的光線合并成一束光線由輸出端口219輸出。兩個輸入端口的光纖尾纖是保偏(PM)光纖，而輸出端的光纖尾纖是普通的單模 光纖。圖9是圖8光偏振功率合成器的簡化圖。使用聲光可調(diào)諧濾波器(AOTF)和光偏振功率合成器(OPPC)的一個三端口的光路 分離復(fù)用器，如圖10和圖11所示，該可重構(gòu)建的光路分離復(fù)用器，從輸出端口 229和241 輸出的光線分別被光分光鏡233和243部分反射到光探測器231和243，分光鏡233和243 的反射率一般因小于5%。其余部分光線透過分光鏡233和243入射到OPPC的兩個輸入端 口 235和247。通過掃描加載到AOTF上的射頻頻率，可以由PD 231和243上測得的光功 率來精確測定分離光信號的光波長。其精度是和射頻頻率掃描精度相關(guān)。由于在CWDM中 分離光信號的光波長即使在一個頻道里，可能有10納米的范圍。因此，這種方法尤其是對 CffDM系統(tǒng)有效。圖11顯示了由AOTF和OPPC組成的可重構(gòu)光路分離復(fù)用器的簡化框 圖。光路插入復(fù)用器中的聲光可調(diào)諧濾波器A0TF，如圖12和圖13所示。圖12_1顯 示了一種可用作光路插入復(fù)用器的AOTF的簡單形式，包括一個聲光晶體309、焊接在一端 的換能器307以及用來驅(qū)動換能器的射頻功率源313。以布拉格角θ = θ B，并從沿聲波 場311傳播方向入射的準(zhǔn)直光線301包含了除要插入的光頻道的其他所有光信號波長。由 于AOTF已被設(shè)置在要插入的光頻道上，因此，可自由通過聲光晶體303。OPPS (如圖14所 示)將一束要插入的光頻道的非偏振光分成了兩束偏振態(tài)相互垂直的線偏光303和305。 光線303以布拉格角9i= θ B，并從沿聲波場311傳播方向的相反方向入射到聲光晶體 309上，光線305以相對于光線301的布拉格角Qi= θ B，并從沿聲波場311傳播方向入 射到聲光晶體309上。圖12-2和12-3分別顯示了光線303和305的偏振方向。光線303 和305的一級衍射光合并到光線319。光線303和305的零級衍射光321和317分別輸入 到PD325和315上用于檢測光功率用。圖13是圖12_1中AOTF的簡化形式。光偏振功率分離器(OPPS)是一個三端口的光器件，其功能是用來將一束線非偏 振光分成兩束偏振態(tài)相互垂直的線偏光。用于光纖通訊用的這類器件的輸入輸出端口都帶 有光纖尾纖。其中，輸入端口是普通單模光纖，而兩個輸出端口是保偏單模(PM)光纖。光 偏振功率分離器(OPPS)的結(jié)構(gòu)，如圖14和圖15所示，其兩個輸出端口 329和337的光纖 尾纖為保偏單模光纖，末端各帶一個GRIN透鏡用于將輸出光線準(zhǔn)直。一個輸入端口 333的 光纖尾纖是單模光纖光纖。圖15是圖14光偏振功率分離器的簡化圖。光路插入復(fù)用器，如圖16及圖17所示。該光路插入復(fù)用器為一個三端口的光路 插入復(fù)用器，由一個AOTF和一個光偏振功率分離器組成的。需要插入的光信號輸入到端口 349，OPPS將信號分成兩個線偏振分量進(jìn)入到端口 345和355。從345和355輸出的準(zhǔn)直光 輸入到AOTF 342的輸入端口 343和353，再由A0TF342合并到輸出端口 351。圖17是圖16 所示光路插入復(fù)用器的簡化框圖。從圖18中可以清楚地看出多波長信號輸入到光路分離復(fù)用器后被分離的波長和 通過的波長的變化情況；從圖19中可以清楚地看出多波長信號輸入到光路插入復(fù)用器后插入的波長和輸 出的波長的變化情況；對于多波長輸入的光學(xué)信號來說，波長阻塞器(WB)是阻擋一個或多個通道并通 過其他通道的光學(xué)設(shè)備。在圖20中，波長阻塞器1000有選擇地阻擋輸入信號413中任意 一個通道λ i(i從1到η)，其余的通道則通過至輸出415。另外，由于結(jié)構(gòu)上的特點，也可實現(xiàn)其他的功能如光功率檢測，各頻道功率平衡等加入波長阻塞器。 盡管本專利已經(jīng)用許多版本的具體實施詳細(xì)描述，但是其他版本的方案仍然存 在。例如在一種具體實施中，聲光濾波器中使用的每一個晶體的表面都涂有多層反反射涂 層的電介質(zhì)薄膜，以此減少光學(xué)反射損耗和總體插入損耗。所以權(quán)利要求書的精神與保護(hù) 范圍不應(yīng)被限制于本說明書中所描述的首選方案。
權(quán)利要求
一種可擴展和可重構(gòu)的光路分插復(fù)用器，其特征在于包括一個或多個在自由空間相聯(lián)接的或以光纖尾纖熔接的光路分離復(fù)用器，所述的光路分離復(fù)用器有三個端口一個輸入端口用來接收輸入的多波長信號，一個分離端口用來輸出分離信號和一個輸出端口用來傳送多波長信號至下一個光路分離復(fù)用器或傳送多波長信號至波長阻塞器輸入端口；一個所述的波長阻塞器，其輸入端口通過光纖尾纖的熔接與光路分離復(fù)用器的輸出端口連接，用來接收多波長信號、阻擋選定的波長并將其余波長傳送至輸出端口；一個或多個在自由空間相聯(lián)接的或以光纖尾纖熔接的光路插入復(fù)用器，所述的光路插入復(fù)用器有三個端口一個輸入端口聯(lián)接到所述的波長阻塞器的輸出端口，用來接收除分離信號以外的多波長信號，一個插入端口輸入插入信號和一個輸出端口傳送多波長信號至下一個光路插入復(fù)用器或傳送多波長信號至多波長信號外部系統(tǒng)；一個數(shù)字信號處理器用于接收、輸出和處理數(shù)字及模擬電子信號；模擬到數(shù)字信號轉(zhuǎn)換器用于接收從所述的分離復(fù)合器和插入復(fù)合器輸出的光功率信號，以及將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并輸入到所述的數(shù)字信號處理器作信號處理；數(shù)字到模擬信號轉(zhuǎn)換器用于接收從所述的數(shù)字信號處理器發(fā)出的信號，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號并輸出模擬信號至射頻源來調(diào)諧分離或插入光信號波長；多個電子控制和反饋回路用于光波長的調(diào)諧和掃描。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可擴展和可重構(gòu)的光路分插復(fù)用器，其特征在于所述的多 波長信號是一個多通道稀疏波分復(fù)用信號，或者是一個多通道密集波分復(fù)用信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可擴展和可重構(gòu)的光路分插復(fù)用器，其特征在于所述的多 通道稀疏波分復(fù)用信號的相鄰?fù)ǖ乐g的波長間隔為20納米。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可擴展和可重構(gòu)的光路分插復(fù)用器，其特征在于所述的多 通道密集波分復(fù)用信號在100GHz DffDM系統(tǒng)中相鄰?fù)ǖ乐g的波長間隔為0. 8納米，或者 在50GHz DffDM系統(tǒng)中相鄰?fù)ǖ乐g的波長間隔為0. 4納米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可擴展和可重構(gòu)的光路分插復(fù)用器，其特征在于所述的光 路分離復(fù)用器包括一個聲光可調(diào)諧濾波器，一個光偏振功率合成器，兩個分光器和兩個光 功率檢測器；所述的多波長信號以布拉格角從與聲光晶體轉(zhuǎn)播方向相反的方向入射到聲光 可調(diào)諧濾波器，所述的兩個分光器放置在聲光可調(diào)諧濾波器和所述的光偏振功率合成器之 間，將部分從所述的聲光可調(diào)諧濾波器輸出的光反射到所述的光功率檢測器；從所述的分 光器透射的光信號輸入到所述的光偏振功率合成器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可擴展和可重構(gòu)的光路分插復(fù)用器，其特征在于所述的光 路插入復(fù)用器包括一個聲光可調(diào)諧濾波器，一個光偏振功率分離器，兩個光功率檢測器；所 述的光偏振功率分離器從所述的波長阻塞器的輸出端口接收所述的多波長信號，并把所述 的多波長信號分離成水平方向和垂直方向兩個偏振面相互垂直的線偏振光；所述的水平方 向的線偏振光以布拉格角，從與聲光晶體轉(zhuǎn)播方向相反的方向入射到聲光可調(diào)諧濾波器； 所述的垂直方向的線偏振光以相對于所述的多波長信號的入射角的布拉格角，從與聲光晶 體轉(zhuǎn)播方向相同的方向入射到聲光可調(diào)諧濾波器；所述的兩個光功率檢測器分別接收從所 述的聲光可調(diào)諧濾波器的兩個所述的插入信號的零級光信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的可擴展和可重構(gòu)的光路分插復(fù)用器，其特征在于所述的聲光可調(diào)諧濾波器包括一個聲光晶體，一個或多個換能器連接到上述聲光晶體，一個電 功率源提供射頻信號來驅(qū)動所述的換能器，并通過改變射頻信號的頻率對所述的入射光信 號進(jìn)行探測和處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可擴展和可重構(gòu)的光路分插復(fù)用器，其特征在于所述的光 偏振功率合成器包括兩個尾端帶有GRIN透鏡的保偏光纖尾纖的輸入端口，一個尾纖是普 通單模光纖的輸出端口，所述的光偏振功率合成器將從所述的聲光可調(diào)諧濾波器的兩個從 輸出端口接收到的偏振面相互垂直的光信號合成為一個分離信號從輸出端輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可擴展和可重構(gòu)的光路分插復(fù)用器，其特征在于所述的光 偏振功率分離器包括兩個尾端帶有GRIN透鏡的保偏光纖尾纖的輸出端口，一個尾纖是普 通單模光纖的輸入端口，所述的光偏振功率分離器將接收到的插入信號分解為偏振面相互 垂直的兩個光信號分量以布拉格角輸出到所述的聲光可調(diào)諧濾波器。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的可擴展和可重構(gòu)的光路分插復(fù)用器，其特征在于所述 的聲光可調(diào)諧濾波器的光學(xué)特性滿足所述的多波長信號的光頻譜要求。
11.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的可擴展和可重構(gòu)的光路分插復(fù)用器，其特征在于所述 的光功率檢測器的光譜特性符合所述的輸入光譜范圍。
12.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的可擴展和可重構(gòu)的光路分插復(fù)用器，其特征在于所述 的聲光晶體是一種各向異性的雙折射晶體。
13.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的可擴展和可重構(gòu)的光路分插復(fù)用器，其特征在于在聲 光晶體的表面涂有多層反射涂層的電介質(zhì)薄膜。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可擴展和可重構(gòu)的光路分插復(fù)用器，其特征在于所述的輸 入端口、分離端口、插入端口和輸出端口都帶有單模光纖。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可擴展和可重構(gòu)的光路分插復(fù)用器，其特征在于所述的電 功率源提供的射頻信號具有足夠的能量和射頻帶寬以滿足對所述的多波長信號的掃描和 分離，或者滿足對所述的多波長信號的掃描和插入。
16.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可擴展和可重構(gòu)的光路分插復(fù)用器，其特征在于所述的兩 個分光器的反射率小于5 %，而其透過率大于95 %。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可擴展和可重構(gòu)的光路分插復(fù)用器，其主要技術(shù)特點包括一個或多個在自由空間相聯(lián)接的或以光纖尾纖熔接的光路分離復(fù)用器，一個波長阻塞器，其輸入端口通過光纖尾纖的熔接與光路分離復(fù)用器輸出端口連接，一個或多個在自由空間相聯(lián)接的或以光纖尾纖熔接的光路插入復(fù)用器，一個數(shù)字信號處理器，模擬到數(shù)字信號轉(zhuǎn)換器、數(shù)字到模擬信號轉(zhuǎn)換器及多個電子控制和反饋回路用于光波長的調(diào)諧和掃描。本發(fā)明設(shè)計合理，具有響應(yīng)迅速快、執(zhí)行時間短、易于擴展、成本低廉等特點，可以廣泛應(yīng)用在高密度波分復(fù)用(DWDM)和稀疏密度波分復(fù)用(CWDM)系統(tǒng)中。
文檔編號H04J14/02GK101819299SQ20101013763
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月1日
發(fā)明者高培良 申請人:天津奇譜光電技術(shù)有限公司