光信號(hào)分配裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及光信號(hào)分配裝置。一個(gè)實(shí)施例中的光分配裝置(10)包括：第一1×2電光開關(guān)(20a)，適于接收第一電壓控制信號(hào)；第二1×2電光開關(guān)(20b)，其輸入端口耦合到所述第一開關(guān)的第一輸出端口，適于接收第二電壓控制信號(hào)；第三1×2電光開關(guān)(20c)，其輸入端口耦合到所述第一開關(guān)的第二輸出端口，適于接收第三電壓控制信號(hào)；以及控制器(30)，配置為依照所述第二開關(guān)和第三開關(guān)的期望輸出而產(chǎn)生所述第一電壓控制信號(hào)、第二電壓控制信號(hào)、第三電壓控制信號(hào)?？刂破髂軌蜻x擇第二開關(guān)和第三開關(guān)的輸出的任意組合，從而能夠靈活地適應(yīng)光接入網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)需要。
【專利說明】光信號(hào)分配裝置【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明大體上涉及光電子技術(shù)，更具體地，涉及光信號(hào)分配裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)(Gigabit Passive Optical Network, GPON)和以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)(^Ethernet Passive Optical Network, ΕΡ0Ν)得到廣泛的應(yīng)用。由于諸如Internet視頻到個(gè)人電腦、Internet視頻到電視、IPTV、點(diǎn)到點(diǎn)業(yè)務(wù)等業(yè)務(wù)對(duì)于帶寬不斷增加的要求，GPON和EPON面臨著嚴(yán)重的問題。10吉比特/秒的無源光網(wǎng)絡(luò)(XGPON)被視作無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的容量的有力且成本有效率的技術(shù)。多種架構(gòu)被視為下一代無源光網(wǎng)絡(luò)的候選方案，包括時(shí)分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)(TDM-PON)、波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)(WDM-PON)、碼分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)(CDMA-PON)、以及正交頻分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)(0FDM-P0N)。時(shí)分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)和波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)是兩種競爭的方案。波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)是一種更新系統(tǒng)容量的有前途的手段，然而，對(duì)無色光網(wǎng)絡(luò)單元(Optical Network Unit, 0NU)的需求需要額外的成本，并且對(duì)于這樣的波分復(fù)用波長的管理也很復(fù)雜。時(shí)分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)從業(yè)務(wù)應(yīng)用的角度而言是有利的，之前的無源光網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)通過在沒有波分復(fù)用技術(shù)幫助下增加時(shí)分復(fù)用下行比特速率而得以進(jìn)步。通過使用波長堆疊的較低比特速率的時(shí)分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)，無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的容量能夠被輕易地提升。
[0003]然而，所有前述技術(shù)均基于無源接入網(wǎng)絡(luò)的概念，無視了網(wǎng)絡(luò)控制對(duì)于光接入系統(tǒng)的影響。隨著無源光網(wǎng)絡(luò)容量的升級(jí)和用戶數(shù)量的增加，帶寬的有效利用和安全問題成為下一代無源光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵。然而，這兩者的實(shí)現(xiàn)均非常依賴于光激性設(shè)備的進(jìn)展。某些研究者提出在無源光網(wǎng)絡(luò)中采用光開關(guān)結(jié)構(gòu)來取代分光器。由于無源特性，無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)缺乏傳統(tǒng)電接入網(wǎng)絡(luò)的某些基本功能，例如下行單播(unicast)和組播(multicast)功能。因此，光接入網(wǎng)絡(luò)需要有力的光激性設(shè)備的支持。
[0004]有人提出通過采用電光開關(guān)取代無源分光器以在光接入網(wǎng)絡(luò)中提供單播時(shí)分復(fù)用下行數(shù)據(jù)流。盡管整個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)不再是無源的，仍然消除了安全威脅。隨著光電元件的發(fā)展，尤其是光電集成電路的進(jìn)展，電光開關(guān)的功耗可以顯著降低，具有這類設(shè)備的光接入網(wǎng)絡(luò)也稱為準(zhǔn)無源光網(wǎng)絡(luò)。
[0005]盡管電光開關(guān)是光器件領(lǐng)域的一個(gè)古老研究主題，這類器件主要用于核心光網(wǎng)絡(luò)或強(qiáng)調(diào)交換(開關(guān))功能的網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)檫^于昂貴。據(jù)發(fā)明人所知，很少有光接入網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用方案。從研究的角度，演示了電光開關(guān)的幾種提案。
[0006]鋯鈦酸鉛鑭(PLZT)能夠被用于構(gòu)建單播TDM-P0N，開關(guān)時(shí)間可以在幾個(gè)納秒。然而，高昂的成本限制了其在接入網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的一個(gè)主要目的在于提供一種光信號(hào)分配裝置以實(shí)現(xiàn)一路輸入光信號(hào)到多于兩路輸出的分配。[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種光分配裝置，包括:第一 1X2電光開關(guān)，適于接收第一電壓控制信號(hào)；第二 1X2電光開關(guān)，其輸入端口耦合到所述第一開關(guān)的第一輸出端口，適于接收第二電壓控制信號(hào)；第三1X2電光開關(guān)，其輸入端口耦合到所述第一開關(guān)的第二輸出端口，適于接收第三電壓控制信號(hào)；以及控制器，配置為依照所述第二開關(guān)和第三開關(guān)的期望輸出而產(chǎn)生所述第一電壓控制信號(hào)、第二電壓控制信號(hào)、第三電壓控制信號(hào)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，光分配裝置的控制器能夠選擇所述第二開關(guān)和第三開關(guān)的輸出的任意組合。因此，該光分配裝置能夠靈活地適應(yīng)光接入網(wǎng)絡(luò)的各種業(yè)務(wù)需求，例如單播、廣播和組播?？蛇x地，光分配裝置的控制器能夠選擇第二開關(guān)和第三開關(guān)的輸出的部分組合，例如單播和廣播的組合。可選地，光分配裝置的控制器僅能夠?qū)崿F(xiàn)第二開關(guān)和第三開關(guān)的輸出的某一種組合。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，光分配裝置形成于單個(gè)硅基片上。在另一個(gè)實(shí)施例中，光分配裝置中的第一、第二、第三開關(guān)形成于同一個(gè)硅基片上，而控制器采用單獨(dú)的可編程邏輯電路來實(shí)現(xiàn)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，光分配裝置中的第一、第二、第三1X2電光開關(guān)為Mach-Zehnder干涉儀電光開關(guān)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，光分配裝置中的第一、第二、第三1X2電光開關(guān)分別包括:第一耦合器，包含兩個(gè)輸出端；三個(gè)彼此平行的電極，適于接收所述第一、第二、第三電壓控制信號(hào)之一；分別耦合到所述第一耦合器的兩個(gè)輸出端、并夾于所述三個(gè)電極之間
的第一臂和第二臂；耦合于所述第一臂和第二臂的第二耦合器。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，光分配裝置中的第一、第二、第三電壓控制信號(hào)配置為與從第一開關(guān)承載到第二開關(guān)和第三開關(guān)的光信號(hào)相同步?；跁r(shí)分復(fù)用的光接入網(wǎng)絡(luò)因此得以實(shí)現(xiàn)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，光分配裝置中的控制器適于接收來自光線路終端(OLT)的控制信號(hào)。這些光線路終端分別接收光分配裝置的某一路輸出，可以通過發(fā)送(電)控制信號(hào)來要求或取消光信號(hào)接入。光分配裝置可以依據(jù)其下行鏈路連接的OLT的控制信號(hào)來確定所述第二開關(guān)和第三開關(guān)的期望輸出。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，光分配裝置中的控制器包括:輸入端子和第一、第二、第三輸出端子，所述第一輸出端子耦合到所述輸入端子；移相器，其輸入端耦合到所述輸入端子；第一反相器，其輸入端耦合到所述移相器的輸出端；第一與門，其輸入端分別耦合到所述第一反相器的輸出和所述輸入端子，其輸出耦合到所述第二輸出端子；第二反相器，其輸入端耦合到所述輸入端子；第二與門，其輸入端分別耦合到所述移相器的輸出和所述第二反相器的輸出，其輸出耦合到所述第三輸出端子。
[0016]以上概述了本發(fā)明的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)以使得本發(fā)明以下的詳細(xì)說明更易于理解。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在下文中描述，其形成了本發(fā)明的權(quán)利要求的主題。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)能理解，所揭示的概念和實(shí)施例可以容易地被用作修改或設(shè)計(jì)其他的用于實(shí)現(xiàn)與本發(fā)明相同的目的的結(jié)構(gòu)或流程的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)理解，這樣的等同構(gòu)造并未背離所附權(quán)利要求書的精神和范圍?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0017]結(jié)合附圖，以下關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明將更易于理解。本發(fā)明以舉例的方式予以說明，并非受限于附圖，附圖中類似的附圖標(biāo)記指示相似的元件。
[0018]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光分配裝置10的結(jié)構(gòu)框圖；
[0019]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光分配裝置中的1X2電光開關(guān)的結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光分配裝置中的控制器的部分結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]附圖的詳細(xì)說明意在作為本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例的說明，而非意在代表本發(fā)明能夠得以實(shí)現(xiàn)的僅有形式。應(yīng)理解的是，相同或等同的功能可以由意在包含于本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的不同實(shí)施例完成。
[0022]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光分配裝置10的結(jié)構(gòu)框圖。如圖所示，光分配裝置10包括:第一 1X2電光開關(guān)20a、第二 1X2電光開關(guān)20b、第三1X2電光開關(guān)20c、以及控制器30。其中，第二開關(guān)20b和第三開關(guān)20c的輸入端口分別耦合到第一開關(guān)20a的一個(gè)輸出端口。第一、第二、第三開關(guān)20a、20b、20c分別適于接收第一、第二、第三電壓控制信號(hào)?？刂破?0配置為依照第二開關(guān)20b和第三開關(guān)20c的期望輸出而產(chǎn)生所述第一電壓控制信號(hào)、第二電壓控制信號(hào)、第三電壓控制信號(hào)，以控制產(chǎn)生期望的輸出，從而實(shí)現(xiàn)了光分配裝置10從一路輸入到四路輸出的分配。這里的第一、第二、第三電壓控制信號(hào)分別用于控制一個(gè)1X2電光開關(guān),其不限于一個(gè)電壓信號(hào),也可以包括多個(gè)電壓信號(hào)以同時(shí)施加在1X2電光開關(guān)的多個(gè)端子上。
[0023]器件的尺寸越大，光程也越大，隨機(jī)相位偏移和時(shí)延抖動(dòng)越發(fā)難以預(yù)計(jì)和控制，控制信號(hào)同步和時(shí)分復(fù)用越發(fā)難以實(shí)現(xiàn)。對(duì)于使用尺寸在10厘米甚至更高的分立器件的情形、或者開關(guān)之間的耦合光程超過10厘米的情形，因?yàn)橄嗖钇坪蜁r(shí)延抖動(dòng)的隨機(jī)性，控制信號(hào)的同步難以取得，從而無法在實(shí)際上實(shí)現(xiàn)時(shí)分復(fù)用。
[0024]優(yōu)選地，光分配裝置10形成于單個(gè)硅基片上，或者至少其第一、第二、第三開關(guān)20a.20b.20c形成于單個(gè)硅基片上。將第一、第二、第三開關(guān)20a、20b、20c形成于單個(gè)硅基片上，其各自的尺寸可以控制在若干毫米甚至若干微米，則光程的抖動(dòng)可以忽略不計(jì)，并且開關(guān)之間的光程差對(duì)于相同規(guī)格的光分配裝置而言是一致的，因此控制信號(hào)可以取得同步，從而在實(shí)際上實(shí)現(xiàn)時(shí)分復(fù)用。并且相同規(guī)格的光分配裝置的器件性能一致，隨機(jī)性能差異可以被降低到可接受的范圍，從而使其能夠大規(guī)模的應(yīng)用。而相對(duì)低廉的成本也便于該光分配裝置在光接入網(wǎng)絡(luò)中的推廣。
[0025]可選地，光分配裝置10的控制器30能夠選擇第二開關(guān)20b和第三開關(guān)20c的輸出的任意組合。因此，該光分配裝置能夠靈活地適應(yīng)光接入網(wǎng)絡(luò)的各種業(yè)務(wù)需求，例如單播、廣播和組播。可選地，光分配裝置10的控制器30能夠選擇第二開關(guān)20b和第三開關(guān)20c的輸出的部分組合，例如單播和廣播的組合?？蛇x地，光分配裝置10的控制器30僅能夠?qū)崿F(xiàn)第二開關(guān)20b和第三開關(guān)20c的輸出的某一種組合?？刂破?0可以與第一、第二、第三開關(guān)20a、20b、20c集成于同一個(gè)硅基片上，或者可以采用單獨(dú)的可編程邏輯電路來實(shí)現(xiàn)控制器30。
[0026]光分配裝置10中的第一、第二、第三電壓控制信號(hào)配置為與從第一開關(guān)20a承載到第二開關(guān)20b和第三開關(guān)20c的光信號(hào)相同步。具體而言，第一電壓控制信號(hào)與第二電壓控制信號(hào)之間的定時(shí)偏移與光速的乘積等于第一開關(guān)20a和第二開關(guān)20b之間的光程；第一電壓控制信號(hào)與第三電壓控制信號(hào)之間的定時(shí)偏移與光速的乘積等于第一開關(guān)20a和第三開關(guān)20c之間的光程。這樣，電壓控制信號(hào)的施加與光信號(hào)的傳播相同步，從而第二開關(guān)20b和第三開關(guān)20c的四路輸出之間能夠?qū)崿F(xiàn)時(shí)分復(fù)用。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，光分配裝置10中的第一、第二、第三1X2電光開關(guān)為Mach-Zehnder干涉儀電光開關(guān)。圖2示出了 MZ干涉儀電光開關(guān)的一種具體結(jié)構(gòu)。MZ干涉儀開關(guān)20(20a、20b、20c)包括:第一耦合器21，第一、第二、第三電極23a、23b、23c，分別耦合到第一耦合器21的兩個(gè)輸出端的第一臂25a和第二臂25b，分別耦合到第一臂25a和第二臂25b的第二耦合器27。
[0028]第一稱合器21和第二稱合器27均為3dB,其中第一稱合器21為Y型。從輸入端進(jìn)入的光信號(hào)被按照1:1的光強(qiáng)比例分成兩書束，分別進(jìn)入第一臂25a和第二臂25b進(jìn)行相位調(diào)制。第二電極23b接地，第一電極23a和第三電極23c分別接+\、-V0直流電壓，通過改變Vtl,電場內(nèi)的第一臂25a和第二臂25b的折射率將發(fā)生改變，從而引起第一臂25a和第二臂25b的輸出光信號(hào)之間的相位差發(fā)生改變，最終導(dǎo)致兩路輸出的光強(qiáng)發(fā)生改變。這里的+%、-V0直流電壓即對(duì)應(yīng)于前文所述的第一、第二、第三電壓控制信號(hào)之一。忽略傳輸
損耗，兩路輸出的歸一化光強(qiáng)分別為
【權(quán)利要求】
1.一種光分配裝置，包括: 第一 1X2電光開關(guān),適于接收第一電壓控制信號(hào)； 第二 1X2電光開關(guān)，其輸入端口耦合到所述第一開關(guān)的第一輸出端口，適于接收第二電壓控制信號(hào)； 第三1X2電光開關(guān)，其輸入端口耦合到所述第一開關(guān)的第二輸出端口，適于接收第三電壓控制信號(hào)； 控制器，配置為依照所述第二開關(guān)和第三開關(guān)的期望輸出而產(chǎn)生所述第一電壓控制信號(hào)、第二電壓控制信號(hào)、第三電壓控制信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制器能夠選擇所述第二開關(guān)和第三開關(guān)的輸出的任意組合。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置形成于單個(gè)硅基片上。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一、第二、第三1X2電光開關(guān)為Mach-Zehnder干涉儀電光開關(guān)。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一、第二、第三1X2電光開關(guān)分別包括: 第一I禹合器，包括兩個(gè)輸出端； 三個(gè)彼此平行的電極，適于接收所述第一、第二、第三電壓控制信號(hào)之一； 分別耦合到所述第一耦合器的兩個(gè)輸出端、并夾于所述三個(gè)電極之間的第一臂和第二臂； 耦合于所述第一臂和第二臂的第二耦合器。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一、第二、第三電壓控制信號(hào)配置為與從第一開關(guān)承載到第二開關(guān)和第三開關(guān)的光信號(hào)相同步。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制器適于接收來自光線路終端的控制信號(hào)。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制器包括: 輸入端子(31)和第一、第二、第三輸出端子(32a、32b、32c)，所述第一輸出端子耦合到所述輸入端子； 移相器(33)，其輸入端耦合到所述輸入端子(31)； 第一反相器(34)，其輸入端耦合到所述移相器(33)的輸出端； 第一與門(36),其輸入端分別I禹合到所述第一反相器的輸出和所述輸入端子,其輸出耦合到所述第二輸出端子(32b)； 第二反相器(35)，其輸入端耦合到所述輸入端子(31)； 第二與門(37)，其輸入端分別耦合到所述移相器(33)的輸出和所述第二反相器(35)的輸出，其輸出耦合到所述第三輸出端子(32c)。
【文檔編號(hào)】H04Q11/00GK103686470SQ201210359120
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月24日
【發(fā)明者】桂林 申請(qǐng)人:上海貝爾股份有限公司