專利名稱：分插復(fù)用器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及波分多路復(fù)用系統(tǒng)中的分插復(fù)用器，尤其是，本發(fā)明用于光纖光纜，特別是在光纖網(wǎng)絡(luò)中用作分支單元。尤其是，本發(fā)明還涉及這種光纖網(wǎng)絡(luò)，利用光纖光纜的海底光纜系統(tǒng)。
波分多路復(fù)用，專用術(shù)語為WDM，(例如，在Hill，British TelecomTechnology Journal英國電信技術(shù)月刊6(3)24-31中討論過)是一項(xiàng)用于優(yōu)化信號通過光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸十分有利的技術(shù)，在波分多路復(fù)用中，由一個(gè)站發(fā)出的通信信號被調(diào)制成在預(yù)定的不同載波波長上的多個(gè)載波信號，每個(gè)預(yù)定的載波波長是按照發(fā)送站與指定接收站的一致性進(jìn)行分配。幾個(gè)預(yù)定的載波波長之間間隔要分開得足夠大，這些波長能夠被光纖系統(tǒng)的元件互相區(qū)分，但在很多網(wǎng)絡(luò)中要求這些波長充分接近，使得所有載波波長能夠被轉(zhuǎn)發(fā)器中同一個(gè)放大器均勻地放大(或在無轉(zhuǎn)發(fā)器的系統(tǒng)中，長距離傳送不會很大的損耗)。單根光纖的傳輸量通過WDM方法得到提高，而不是只傳送單個(gè)信號，光纖同時(shí)傳送幾個(gè)信號，每個(gè)信號有不同的波長。
大多數(shù)的這種傳輸網(wǎng)絡(luò)有多個(gè)網(wǎng)點(diǎn)，在這些網(wǎng)點(diǎn)上形成從主干線或主環(huán)分出的一個(gè)或多個(gè)分支。通常，在這些網(wǎng)點(diǎn)上，一個(gè)或幾個(gè)載波波長從分支的一根光纖中分出，以及一個(gè)或幾個(gè)載波波長(這些波長可以與從干線或環(huán)分出的波長相同，或者不同)從分支的另一根光纖插入到干線或環(huán)中。完成這一功能的器件是分插復(fù)用器(ADM)。
WDM特別適用于發(fā)送站與接收站之間高效地路由信號。由于不同的信號有不同的載波波長，光學(xué)元件能夠根據(jù)信號的載波波長正確地路由信號。
這可以通過有源方式來完成，利用棱鏡或類似的元件，將信號分解成各個(gè)載波波長的信號分量，有源地處理和路由分解的信號到指定的輸出口，此方法適用于集成器件這種類型多路復(fù)用器的基本設(shè)計(jì)在IEEEPhotonics Technology Letters(IEEE光子技術(shù)快板)3(10)986-899中由Dragone等人討論過，Okamoto等人在Electronics Letters(電子學(xué)快報(bào))31(9)723-4中披露了在ADM中采用陣列波導(dǎo)光柵的設(shè)計(jì)，以及Inoue等人在Electronics Letters 31(9)726-7中討論了光學(xué)分解器/路由器。這種硅基元件的麻煩是缺乏靈活性為了完成特定波長下具體的分插功能，就需要制作特定的器件，在網(wǎng)絡(luò)中對不同的網(wǎng)點(diǎn)需要插入，分出，或通過各個(gè)載波波長的不同組合采用上述類型的集成器件，可能需要為每個(gè)網(wǎng)點(diǎn)制作不同的器件。這就要求為每個(gè)器件制備不同的掩模，因此，一個(gè)定制網(wǎng)絡(luò)就會極其昂貴。
另一種方法，可以利用基本上無源的光學(xué)元件，這些元件對不同的載波波長有不同的響應(yīng)。這就可以制造基本上無源的網(wǎng)絡(luò)。
一個(gè)合適的波長敏感光學(xué)元件例子是布拉格光纖光柵。布拉格光纖光柵在Electronics Letters，Vol 22，341-343，1986中由Bennion等人討論過。布拉格光柵是一陷波反射濾波器。除了落在窄波段內(nèi)的光以外，其余波長的光透過此光柵。此窄波段內(nèi)的光基本上全部反射。在WDM系統(tǒng)中采用合適的載波波長間隔，布拉格光纖光柵可適用于只反射一種載波波長，而允許其余的載波波長通過。
采用布拉格光纖光柵，制作實(shí)用ADM的另一種方法是由Johnson等人在Electronics Letttrs 23(13)668-9中提出的。Cullen等人在Electronics Letters Vol.30，2160-2162，1994以及Bilodeau等人在IEEEPhotonics Technology Letters，Vol 7，388-390，1995中提出了改進(jìn)。這種ADM是一個(gè)含馬赫-曾德爾(Mach-Zehnder)干涉儀的光學(xué)分支。此光學(xué)分支在

圖1中畫出，它包括兩根輸入光纖101，102，兩根輸出光纖103，104，兩個(gè)3dB方向耦合器105以及連接耦合器的兩個(gè)等程長干涉儀臂，該方向耦合器把輸入光均分到兩個(gè)輸出路程上。在每一干涉儀臂上有一個(gè)布拉格反射濾波器106，它讓波長為λ1，λ2，λ3的光通過，但是反射波長λ0的光。波長為λ1，λ2，λ3的光從輸入口101穿過兩個(gè)臂。然后，在輸出口103相長組合，并通過此輸出口然而，波長為λ1，λ2，λ3的光在輸入口102相消組合。(由于引入了相移)，且不能通過。波長為λ0的光被兩個(gè)布拉格反射濾波器反射，同樣地，在輸出口104相長組合，并通過此輸出口，但在輸入口101相消組合。這種類型的全光纖多路復(fù)用器/多路分解器在IEEE Photonics Technology Letters 7(4)388-390中由Bilodlau等人披露。要使這種ADM能起作用，重要的是，兩個(gè)布拉格反射濾波器完全相同，干涉儀分支上兩個(gè)光程完全相等。因此，這種裝置是高度靈敏的，若要求從單根干線光纖上插入或分出多于一個(gè)波長時(shí)，尤為靈敏。
要使該器件能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，如上所述，干涉儀兩個(gè)“臂”的光程要保持均衡。為此目的，可以放上調(diào)整裝置，例如，用于補(bǔ)償溫度變化。一種均衡光程的方法是，在制作該器件時(shí)，將光柵寫入到光纖上，然后使一個(gè)臂曝光在均勻的紫外光下，在光纖芯中形成光致平均折射率變化(紫外微調(diào))。制成的器件是一個(gè)馬赫-曾德爾干涉儀形式的分插復(fù)用器。該器件的示意圖畫在圖2中。馬赫-曾德爾干涉儀分插復(fù)用器255有兩個(gè)輸入和兩個(gè)輸出，兩個(gè)輸入用于干線輸入251和分支插入光纖253，兩個(gè)輸出用于干線輸出252和分支分出光纖254。有兩條“正常路徑”。-從第一輸入到第一輸出，和從第二輸入到第二輸出-，除了載波波長為λ1的信號以外，所有信號通過正常路徑，而載波波長為λ1的信號被路由到兩個(gè)輸出中的另一個(gè)輸出。該器件給出一個(gè)簡單而有用的分插功能，但其缺點(diǎn)是，在每一干線光纖的分支中要求有兩根光纖(一根插入光纖和一根分出光纖)。這種裝置在主干線上和在支線上就需要雙倍數(shù)量的放大器。
采用光纖光柵濾波器的環(huán)形系統(tǒng)是由Chawki等人在ElectronicsLetters 31(6)476-7中披露的，這種濾波器反射該系統(tǒng)中所用的一個(gè)給定波長。系統(tǒng)中每個(gè)ADM網(wǎng)點(diǎn)是單向的，它包括一個(gè)二合一光纖耦合器，光纖光柵濾波器，和第二個(gè)二合一光纖耦合器，該濾波器反射從ADM分出和插入的波長λ1，但讓其他所用波長通過。在第一個(gè)二合一光纖耦合器的輸入側(cè)是來自環(huán)的輸入光纖和到分支的輸出光纖，在其輸出側(cè)是光纖光柵濾波器。來自環(huán)形光纖的信號通過耦合器到濾波器，但λ1的信號被反射，通過輸出光纖到達(dá)分支。通過的信號進(jìn)入第二個(gè)二合一光纖耦合器的輸入口，另一個(gè)輸入口連接到來自分支的輸入光纖，所以能夠插入波長為λ1新的信號。這種裝置確實(shí)是一個(gè)ADM，若這種裝置用在更復(fù)雜的系統(tǒng)中，由于對每個(gè)待分出和插入的載波波長需要一對光纖，這就需要大量元件。
在WDM系統(tǒng)中利用三端口光學(xué)循環(huán)器與布拉格光柵的組合是在Giles&Mc Cormick，ThD 1276-79中披露的。光學(xué)循環(huán)器是一種器件，在一個(gè)端口進(jìn)入的光從一個(gè)特定的隨后端口(沒有其他的端口)射出，因此循環(huán)器的三個(gè)端口形成一個(gè)順序。利用這種方法的ADM在Gileo&Mizrahi IOOC 95，Th C2-1，66-67頁中公開，畫在圖3中。在輸入口111處載波波長為λ1，λ2，λ3的輸入光進(jìn)入第一循環(huán)器115。整個(gè)輸入光通過循環(huán)器的第二端口到達(dá)光柵116，此光柵反射λ1分量的光，但允許λ2和λ3分量的光通過。因此，λ1分量的光回到第一循環(huán)器115的第二端口，按順序通過下一個(gè)端口，即第三端口，于是沿著分出分支113輸出。來自插入分支114載波波長為λ1的插入信號進(jìn)入第二循環(huán)器117的第一端口，并以第二端口輸出到光柵116，此光柵反射該插入信號。此λ1的插入信號與干線傳輸?shù)摩?和λ3信號一起進(jìn)入第二循環(huán)器117的第二端口，因此，所有三個(gè)載波波長的信號通過第二循環(huán)器117的第三端口。這種ADM對于在單根線上插入和分出給定波長下的信號是很有效的，但是，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)就需要使用大量的這種ADM。
對ADM提出這樣一種要求，它能在實(shí)際通訊系統(tǒng)中使用，且有最小的元件數(shù)目。對這些元件的要求是高度穩(wěn)定的，且盡可能不要求系統(tǒng)中元件互相匹配。尤其是，要求有這樣的ADM，它適用于實(shí)際的雙向光纖系統(tǒng)，一對光纖載有沿相反方向傳送的信號，允許信號從分支上插入和分出到分支上。
所以，在第一方面，本發(fā)明提供一個(gè)用于光學(xué)波分多路復(fù)用系統(tǒng)的分插復(fù)用器，此分插復(fù)用器有第一干線輸入，用于接收來自第一干線光纖第一部分的業(yè)務(wù)信號；第二干線輸入，用于接收來自第二干線光纖第一部分的業(yè)務(wù)信號；第一干線輸出，用于輸出業(yè)務(wù)信號到第一干線光纖的第二部分；第二干線輸出，用于輸出業(yè)務(wù)信號到第二干線光纖的第二部分；以及分支輸入，用于接收來自分支輸入光纖的業(yè)務(wù)信號，和/或分支輸出，用于輸出業(yè)務(wù)信號到分支輸出光纖；此分插復(fù)用器包括路由裝置，它使第一組業(yè)務(wù)信號從第一干線輸入路由到分支輸出，第一組業(yè)務(wù)信號的載波波長預(yù)定為信號從第一干線光纖傳輸?shù)椒种д?，且使第二組業(yè)務(wù)信號從第二干線輸入路由到分支輸出，第二組業(yè)務(wù)信號的載波波長預(yù)定為信號從第二干線光纖傳輸?shù)椒种д?；以及組合裝置，它把第一組和第二組業(yè)務(wù)信號組合，由于輸出到分支輸出；和/或分解裝置，它把在分支輸入上接收到的業(yè)務(wù)信號分成第三組業(yè)務(wù)信號和第四組通信信號，第三組業(yè)務(wù)信號的載波波長預(yù)定為信號從分支站傳輸?shù)降谝桓删€光纖，第四組業(yè)務(wù)信號的載波波長預(yù)定為信號從分支站傳輸?shù)降诙删€光纖；以及路由裝置，它使第三組業(yè)務(wù)信號路由到第一干線輸出，以及使第四組業(yè)務(wù)信號路由到第二干線輸出。
在第二方面，本發(fā)明提供一個(gè)用于光學(xué)波分多路復(fù)用系統(tǒng)的分插復(fù)用器，此分插復(fù)用器有第一干線輸入，用于接收來自第一干線光纖第一部分的業(yè)務(wù)信號；第二干線輸入，用于接收來自第二干線光纖第一部分的業(yè)務(wù)信號；第一干線輸出，用于輸出業(yè)務(wù)信號到第一干線光纖的第二部分；第二干線輸出，用于輸出業(yè)務(wù)信號到第二干線光纖的第二部分；以及至少一個(gè)分支輸入/輸出，用于輸出信號到分支光纖，和從分支光纖輸入信號；此分插復(fù)用器包括路由裝置，它使第一組通信信號從第一干線輸入路由到所述至少一個(gè)分支輸入/輸出中的第一個(gè)，此業(yè)務(wù)信號的載波波長預(yù)定為信號從第一干線光纖傳輸?shù)椒种д?，且使第二組業(yè)務(wù)信號從所述至少一個(gè)分支輸入/輸出中的第一個(gè)路由到所述第一和第二干線光纖中第一個(gè)的干線輸出，此信號的載波波長預(yù)定為信號從分支站傳輸?shù)谝缓偷诙删€光纖中所述第一個(gè)。
在第三方面，本發(fā)明提供了一個(gè)用于光學(xué)波分多路復(fù)用系統(tǒng)的分插復(fù)用器，其中特定的載波波長分配給系統(tǒng)中不同站之間的傳輸，所述分插復(fù)用器包括第一干線輸入口，用于接收來自系統(tǒng)中第一干線光纖第一部分的業(yè)務(wù)信號，和第一干線輸出口，用于給所述第一干線光纖第二部分提供業(yè)務(wù)信號；第二干線輸入口，用于接收來自系統(tǒng)中第二干線光纖第一部分的業(yè)務(wù)信號，和第二干線輸出口，用于給所述第二干線光纖第二部分提供業(yè)務(wù)信號；分支輸入口，用于接收來自分支輸入光纖的業(yè)務(wù)信號，和分支輸出口，用于給分支輸出光纖提供業(yè)務(wù)信號；信號分解裝置，它把來自所述輸入口的業(yè)務(wù)信號按照所述通信信號載波波長確定的路由選擇提供給選取的輸出口；信號耦合裝置，用于每個(gè)所述輸出口提供輸出的業(yè)務(wù)信號，其中，對于每個(gè)所述干線輸出口，來自相應(yīng)干線輸入口與來自分支輸入口的業(yè)務(wù)信號組合在一起輸出到那個(gè)干線光纖，此業(yè)務(wù)信號的載波波長是根據(jù)路由到那個(gè)干線輸出口而選定的，對于分支輸出口，來自干線輸入口的業(yè)務(wù)信號組合在一起輸出到分支輸出光纖上，此業(yè)務(wù)信號的載波波長是根據(jù)路由到分支站而選定的。
在第四方面，本發(fā)明提供了一個(gè)用于光學(xué)波分多路復(fù)用系統(tǒng)的分插復(fù)用器，其中業(yè)務(wù)信號的路由選擇是由給所述業(yè)務(wù)信號提供的特定載波波長所確定，所述分插復(fù)用器包括三個(gè)或多個(gè)四端口光學(xué)循環(huán)器，每個(gè)光學(xué)循環(huán)器的各端口連接起來形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)；第一干線光纖的輸入口和輸出口，分別在所述三個(gè)或多個(gè)光學(xué)循環(huán)器指定的端口提供和接收信號；第二干線光纖的輸入口和輸出口，分別在所述三個(gè)或多個(gè)光學(xué)循環(huán)器指定的端口提供和接收信號；一根或多根分支光纖中每一根的輸入口和輸出口，分別在所述三個(gè)或多個(gè)光學(xué)循環(huán)器指定的端口提供和接收信號；其中一個(gè)或多個(gè)陷波反射濾波器放在相鄰光學(xué)循環(huán)器之間的所述網(wǎng)絡(luò)上，用于傳輸所述特定載波波長中預(yù)定的信號，以及用于反射所述特定載波波長中其他的信號，從而把信號從所述輸入口路由到所述輸出口中指定的那幾個(gè)。
在第五方面，本發(fā)明提供了一個(gè)用于光學(xué)波分多路復(fù)用系統(tǒng)的分插復(fù)用器，所述分插復(fù)用器包括多個(gè)互連的基本多路復(fù)用單元，每個(gè)所述基本多路復(fù)用單元包括第一輸入，第一輸出，第二輸入，和第二輸出，還包括路由裝置，它使一個(gè)或多個(gè)載波波長上的信號從第一輸入路由到第二輸出，以及從第二輸入路由到第一輸出，但使其他載波波長上的信號第一輸入路由到第一輸出，以及從第二輸入路由到第二輸出。
在第六方面，本發(fā)明提供了一個(gè)用于光學(xué)波分多路復(fù)用系統(tǒng)的分插復(fù)用器，所述分插復(fù)用器有第一干線輸入口，用于接收來自第一干線光纖第一部分的業(yè)務(wù)信號；第一干線輸出口，給第一干線光纖第二部分提供業(yè)務(wù)信號；第二干線輸入口，用于接收來自第二干線光纖第一部分的業(yè)務(wù)信號；第二干線輸出口，經(jīng)第二干線光纖第二部分提供業(yè)務(wù)信號；以及第一和第二分支輸入/輸出口，從分支光纖接收信號和給分支光纖提供信號；其中分插復(fù)用器適用于在每個(gè)所述輸入/輸出上輸入一個(gè)或多個(gè)分支輸入信號，也適用于輸出一個(gè)或多個(gè)分支輸出信號。
在第七方面，本發(fā)明提供了一個(gè)用于光學(xué)波分多路復(fù)用系統(tǒng)的分插復(fù)用器，所述分插復(fù)用器有第一干線輸入口，用于接收來自第一干線光纖第一部件的業(yè)務(wù)信號；第一干線輸出口，給第一干線光纖第二部分提供業(yè)務(wù)信號；第二干線輸入口，用于接收來自第二干線光纖第一部分的業(yè)務(wù)信號；第二干線輸出口，給第二干線光纖第二部分提供業(yè)務(wù)信號；以及第一和第二分支口，用于接收來自分支站的信號，和給分支站提供信號；其中分插復(fù)用器包括第一個(gè)和第二個(gè)五端口光學(xué)循環(huán)器，按照載波波長將指定的信號從第一和第二干線輸入口經(jīng)分支口路由到分支站，并按照載波波長將指定的信號從分支口路由到第一和第二干線輸出口。
至少在第六方面和第七方面，分插復(fù)用器還包括交換線路，它適用于連接到分支輸入口，分支輸出口，第一分支口和第二分支口，以及適用于接收來自分支站經(jīng)過分支輸入口的信號，并將此信號按照載波波長路由到第一分支口或第二分支口，還適用于接收來自第一分支口和第二分支口的業(yè)務(wù)信號，并把這些業(yè)務(wù)信號組合起來路由到分支輸出口。
本發(fā)明還提供用于光纖網(wǎng)絡(luò)中的分支單元，此網(wǎng)絡(luò)包括上述各個(gè)方面中任一個(gè)指出的分插復(fù)用器。本發(fā)明還提供一個(gè)光纖網(wǎng)絡(luò)，它包括兩個(gè)終端站；兩根或多根干線光纖，用于連接所述的兩個(gè)終端站；一個(gè)或多個(gè)分支站，每個(gè)分支站用支線光纖連接到所述兩根或多根干線光纖確定的光纖干線；以及上面提到的光纖干線上一個(gè)或多個(gè)分支單元，每個(gè)分支單元允許在所述干線光纖與一個(gè)或多個(gè)支線光纖之間交換業(yè)務(wù)信號。有利的是，這種光纖網(wǎng)絡(luò)適合于，所述光纖干線的重要部分包括海底光纜，所述一個(gè)或多個(gè)分支單元適用于海底。
參照附圖，以下通過舉例描述本發(fā)明一些具體實(shí)施例圖1表示現(xiàn)有技術(shù)的光學(xué)分支，它包括在每個(gè)臂上含布拉格反射濾波器的馬赫-曾德爾干涉儀；圖2表示馬赫-曾德爾干涉儀多路復(fù)用單元的輸入和輸出示意圖；圖3表示現(xiàn)有技術(shù)的分插復(fù)用器，它采用光學(xué)循環(huán)器和布拉格反射濾波器；圖4表示本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例至第四個(gè)實(shí)施例中所采用耦合方案的基本例子；圖5表示按照本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的分插復(fù)用器；圖6表示本發(fā)明幾個(gè)實(shí)施例中所采用的路由方案；
圖7表示按照本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的分插復(fù)用器；圖8表示按照本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的分插復(fù)用器；圖9表示按照本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的分插復(fù)用器；圖10表示按照本發(fā)明第五個(gè)實(shí)施例的分插復(fù)用器；圖11表示本發(fā)明第六個(gè)實(shí)施例中所采用的路由方案；圖12表示按照本發(fā)明第六個(gè)實(shí)施例的分插復(fù)用器；圖13表示按照本發(fā)明第七個(gè)實(shí)施例的分插復(fù)用器；圖14表示本發(fā)明第八個(gè)實(shí)施例的分插復(fù)用器，它包括基本多路復(fù)用單元的環(huán)形結(jié)構(gòu)；圖15表示按照本發(fā)明幾個(gè)實(shí)施例中分插復(fù)用器適用的另一種路由方案；圖16表示本發(fā)明的第九個(gè)實(shí)施例，它包括基本多路復(fù)用單元的直線形結(jié)構(gòu)；圖17表示圖16所示基本多路復(fù)用單元結(jié)構(gòu)中含損耗均衡元件；圖18表示圖3所示基本多路復(fù)用單元的直線形結(jié)構(gòu)；圖19表示本發(fā)明第十個(gè)實(shí)施例至第十四個(gè)實(shí)施例所采用的第三種路由方案；圖20表示按照本發(fā)明第十個(gè)實(shí)施例的分插復(fù)用器；圖21表示按照本發(fā)明第十一個(gè)實(shí)施例的分插復(fù)用器；圖22表示按照本發(fā)明第十二個(gè)實(shí)施例的分插復(fù)用器；圖23表示按照本發(fā)明第十三個(gè)實(shí)施例的分插復(fù)用器；圖24表示分支單元內(nèi)兩種由選擇，其中使用了雙向支線；圖25表示按照本發(fā)明第十四個(gè)實(shí)施例的分插復(fù)用器；以及圖26表示按照本發(fā)明第十五個(gè)實(shí)施例的分插復(fù)用器。
圖4說明本發(fā)明第一個(gè)至第四個(gè)實(shí)施例所采用的基本耦合方案。第一光纖光線在第一輸入口1進(jìn)入，通過第一輸出口11射出，與第一光纖光線配對，但相反方向傳送信號的第二光纖光線在第二輸入口2進(jìn)入，在第二輸出口12射出。在圖4所示的布置中，所示分支點(diǎn)在鏈的末端，所以來自第一輸入口1和第二輸出口12的光纖引向系統(tǒng)的分支，而來自第一輸出口11和第二輸入口2的光纖引向系統(tǒng)的下一個(gè)網(wǎng)點(diǎn)。
信號被分出到分支輸出口13，而從分支輸入口3插入。從輸入口到適當(dāng)輸出口的信號路由選擇是由兩組元件實(shí)現(xiàn)的。首先，來自每個(gè)輸入口的信號被分成幾個(gè)部分，其中一部分指向與那個(gè)輸入口不相關(guān)的輸出口。這是由3dB光纖耦合器21，22，23來實(shí)現(xiàn)的。例如，信號從第一輸入口1傳送到光纖耦合器21的第一側(cè)。只有一根光纖連接到此耦合器的第一側(cè)。在耦合器21的第二側(cè)有兩根中間光纖，指向上述輸出口11，13中每一個(gè)。第二步是把相應(yīng)一對中間光纖中的信號進(jìn)行組合，給每個(gè)輸出口提供信號。在此情況下是由3db光纖耦合器31，32，33來實(shí)現(xiàn)的。例如，來自耦合器23的一根中間光纖與來自耦合器21的另一根中間光纖連接到光纖耦合器31的第一側(cè)。在耦合器31的第二側(cè)只有一根連接到第一輸出口11的光纖，所以來自第一口(經(jīng)過耦合器21)的信號與來自分支輸入口(經(jīng)過耦合器23)的信號進(jìn)行組合，通過第一輸出口11送出。
在如圖4所示的布置中，從系統(tǒng)中每一站傳輸信號到其他的每一站需要一種波長甚至在兩個(gè)站之間作正向傳輸和反向傳輸中使用相同的載波波也是不可能的。在圖4的布置中，因此需要給每一站配置適當(dāng)?shù)碾娐芬赃x出每個(gè)載波波長，使不同的入射信號傳輸能被隔離和檢測。
在這種布置中有一個(gè)潛在的安全問題。所有信號被沿著分支傳輸?shù)椒种┒说囊粋€(gè)站，因此該分支站能夠接收沿著主干線傳送的所有信號，即使不是被那個(gè)分支站想要接收的信號也在其中。即使分支站配置了電子線路，此電路適用于只檢測分配給此分支站波長的信號，但由于電路的重新調(diào)諧或替換，其他各站之間傳送的信號仍可能進(jìn)入。損耗也極高。因此，這種布置在實(shí)際使用中受到限制。
所以就需要研制不存在此類安全問題的各種布置。在海底光纜系統(tǒng)中，若不是某個(gè)分支站所要的信號就不能被那個(gè)分支站的ADM傳輸?shù)椒种Х殖龉饫w上，安全問題能夠有保障。海底光纜通常敷設(shè)在海底，分支單元(因此也包括ADM)通常離海岸30至50英里因此網(wǎng)絡(luò)的主干線基本上是不可能進(jìn)入的，雙方之間信號傳輸被第三方介入的風(fēng)險(xiǎn)極小。
圖5所示為本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例，它指出一種能夠避免信號傳輸?shù)讲皇穷A(yù)期各站的方法。大部分的系統(tǒng)元件與圖4相同，因此用相同的參考數(shù)字來表示基本的運(yùn)行原理也相同。在圖4中，分支輸出口13和第二輸出口12(這是在主干線的末端)都引向分支站。在圖4布置中，主干線從第一輸出口11和第二輸入口2延伸到連接兩個(gè)站(一個(gè)沿分支，另一個(gè)在干線的末端)的另一個(gè)ADM，但是，此系統(tǒng)很容易擴(kuò)展到更多的站。在這個(gè)四站的系統(tǒng)中，被每個(gè)分支站接收和送出的載波波長為三個(gè)，每一個(gè)載波波長用于傳送其他三個(gè)分支站中之一的信息。這些波長是這樣選取的，分出到一給定站的幾個(gè)載波波長在波長上組合在一起，形成一個(gè)包含這些載波波長的波長范圍，但是，其他的載波波長不在此系統(tǒng)中使用。在輸出到各站之前放置帶通濾波器41，42，只允許被那個(gè)站接收的信號通過。所以，連接到分支輸出口13的分支分出光纖和連接到第二輸出口12的站分出光纖僅僅載有被相關(guān)站接收的信號。
雖然這種布置基本上是安全的，但在波長使用上是低效能的。要求使用的載波波長數(shù)目保持最少，為的是簡化所需設(shè)備的種類，也為了即使在大系統(tǒng)內(nèi)各載波波長之間有合適的波長間隔。
圖7中畫出了本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例，此實(shí)施例能使所用波長的數(shù)目減少50％。這個(gè)實(shí)施例在幾個(gè)方面類似于圖4的布置，采用相同的參考數(shù)字表示兩種布置中共同的元件。
圖6畫出適用于本發(fā)明第二個(gè)和以下各個(gè)實(shí)施例的光纖網(wǎng)絡(luò)所要求的結(jié)構(gòu)。此網(wǎng)絡(luò)在光纖干線的相對兩端有兩個(gè)主終端站20，30。光纖干線有兩根載有相反方向傳輸信號的光纖光纖1，11從終端站20向終端站30傳送信號，光纖2，12從終端站30向終端站20傳送信號。此網(wǎng)絡(luò)還有第三個(gè)終端站40，它位于離開光纖干線的支線上。從干線光纖1，2分出信號到支線站40和從支線站40插入信號到干線光纖11，12是由分支站的分插復(fù)用器10來實(shí)現(xiàn)的。通過加入另外的分支站可以很容易使該系統(tǒng)擴(kuò)展，每個(gè)分支站包括光纖干線上一個(gè)分插復(fù)用器，連接到一個(gè)支線再到另一個(gè)支線站。
本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例與圖4布置之間最大的區(qū)別是，用光纖耦合器51，52，53分別與陷波反射濾波器54，55，56成對的組合替代信號分解光纖耦合器21，22，23。
利用光纖耦合器與陷波反射濾波器的組合，把經(jīng)過輸入口輸入的信號分成兩個(gè)分量；一個(gè)分量只含第一路徑的載波波長，另一個(gè)分量又含第二路徑的載波波長。當(dāng)輸入口是主干線上一個(gè)輸入口時(shí)，第一路徑是給繼續(xù)沿干線傳送的信號，第二路徑是給分出到分支上的信號。當(dāng)輸入口來自分支時(shí)，第一路徑是給沿干線一個(gè)方向傳送的信號，第二路徑是給沿干線相反方向傳送的信號。
舉一個(gè)說明這是如何實(shí)現(xiàn)的例子，考慮耦合器51與陷波反射濾波器54組成的一對耦合器與濾波器。載波波長λ1，λ2，λ3從第一站經(jīng)過第一輸入1輸入λ1載有傳送到分支站的信號，而λ2和λ3含有繼續(xù)沿著主干線傳送的信號。第一輸入口1連接到光纖耦合器51的第一側(cè)。在光纖耦合器51的第二側(cè)上只有一根中間光纖，所以，輸入信號在這點(diǎn)上不分解，而是通過耦合器到達(dá)中間光纖。在此中間光纖上有一個(gè)反射λ1而讓λ2和λ3通過的陷波反射濾波器。因此，λ2和λ3的信號沿著中間光纖通過，傳向耦合器31和第一輸出口11。然而，載波波長λ1的信號被反射，傳向耦合器51。除了來自第一輸入口1的光纖以外，還有連接到光纖耦合器51第一側(cè)的第二根光纖。此第二根光纖是一中間耦合器，引向耦合器33，因而也引向分支輸出口13。載波波長為λ1的信號在被陷波反射濾波器54反射之后，通過耦合器51經(jīng)過此中間光纖到達(dá)耦合器33，因此從分支輸出口13分出。
可以對圖7所示的每一對耦合器/濾波器設(shè)計(jì)一種等效布置。例如，可以用兩個(gè)反射濾波器替代反射λ1的陷波反射濾波器54，這兩個(gè)反射濾波器中的一個(gè)反射λ2，另一個(gè)反射λ3。帶有陷波反射濾波器的中間光纖則連接到耦合器33，連接到耦合器51第一側(cè)的中間光纖則連接到耦合器31實(shí)現(xiàn)了相同的信號分解。在圖7所示的布置中，沿著干線光纖的信號不被反射，而沿著分支光纖輸出的信號在某一點(diǎn)上被反射，然而，這種布置在以下兩個(gè)方面是有利的，它把沿干線光纖的傳輸損耗減至最小，且保證沒有不合適的信號到達(dá)分支輸出口。
如上所指出的，圖7的布置允許把所用波長數(shù)目減少50％。在這種布置中，兩個(gè)站之間正向傳輸所用的波長也可適用于反向傳輸，因而實(shí)現(xiàn)了所述的波長數(shù)目減少。
合適的陷波反射濾波器可以做成體光學(xué)元件。然而，陷波反射濾波器的較佳形式是布拉格光纖光柵。這種元件的使用已經(jīng)在涉及現(xiàn)有技術(shù)中討論過，此外，在Bennio等人Electronics Letters 22(6)341-3，Dyer等人Electronics Letters 30(14)1133-4，Malo等人Electronics Letters 31(3)223-5，以及Altert等人Electronics Letters31(3)222-3中討論了此元件的制作及優(yōu)化。
采用布拉格光纖光柵的優(yōu)點(diǎn)是，能對ADM使用全光纖設(shè)計(jì)，不需要將任何信號通過體光學(xué)元件。這些元件還是非高損耗的，其損耗通常在0.3dB至0.5dB范圍。
雖然上述元件提供了特別適用形式的濾波器，熟知此專業(yè)的人員容易理解，還有別的裝置可取代布拉格光纖光柵(甚至陷波反射濾波器)，用來反射所選定的波長，以及允許其他選定的波長在ADM內(nèi)部適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)處通過。
在圖7的布置中，若采用普通的50∶50光纖耦合器，則不可能在每個(gè)信道上均衡損耗。然而，若需要的話，可以直截了當(dāng)?shù)鼐庹麄€(gè)系統(tǒng)的損耗選用適當(dāng)?shù)墓饫w耦合器(非50∶50)以及在系統(tǒng)中插入合適的放大器來完成。
第三個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)基本上類似于第二個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)，在兩個(gè)實(shí)施例中使用相同元件的地方，在圖中采用相同的參考數(shù)字。圖8所示布置與圖7所示布置的區(qū)別在于組合信號的機(jī)構(gòu)，此信號是以干線光纖分出到分支輸出口13。通過如前面一樣的光纖耦合器51與陷波反射濾波器54的組合，從第一輸入口1輸入的組合信號分出λ1信號。然而，在傳送這個(gè)分出信號到分支輸出口13的中間光纖上有一個(gè)光學(xué)隔離器59。這個(gè)元件是個(gè)商品化元件，可以從E-TEK Dynamics，Inc.這家公司購得，地址為1885 Lundy Avenne，San Jose，CA95131，USA，此元件允許光從一個(gè)方向通過，但不能從另一個(gè)方向通過。此中間光纖現(xiàn)在不引向耦合器33，而引向光纖耦合器58，此光纖耦合器58替代圖5實(shí)施例的光纖耦合器52。除了在光纖耦合器的第二(陷波反射濾波器)側(cè)以及中間光纖到耦合器32，有一個(gè)從耦合器51開始經(jīng)過隔離器59來自中間光纖的輸入以外，耦合器58基本上類似于耦合器52。在耦合器58的第一側(cè)，連接的光纖中一根來自第二輸入口2，另一根光纖引向分支輸出口13。這種布置對于路由所需信號到分支輸出口13是有效的，而不用把不需要的反饋信號引入系統(tǒng)。起源于第一輸入口1的λ1信號通過光纖耦合器58到達(dá)分支輸出口13傳送回到第二輸入口2的此信號中任何部分不會引起麻煩。在來自第二輸入口2的信號中，有可能通過中間光纖傳向耦合器51然而，這些信號不能通過光學(xué)隔離器59。由于通過光學(xué)隔離器準(zhǔn)許方向的損耗遠(yuǎn)小于通過光纖耦合器的損耗，所以載波波長λ4和λ5的損耗遠(yuǎn)低于圖7布置中的損耗。此外，對圖5的實(shí)施例作些改動(dòng)，在中間光纖上放一隔離器，此中間光纖“載有”從光學(xué)隔離器52分出經(jīng)分支輸出口的信號，以及采用一個(gè)2∶2耦合器對光纖耦合器51適當(dāng)作些變動(dòng)，就可以直截了當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生一個(gè)等效的布置。另外，所示的布置不是損耗均衡的，但損耗均衡是容易實(shí)現(xiàn)的，如必要的話，可以適當(dāng)選取元件和插入放大器來完成。
本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例畫在圖9中。此實(shí)施例用光學(xué)循環(huán)器替代以上實(shí)施例中所有的光纖耦合器?？梢詤⒄漳承┈F(xiàn)有技術(shù)文件，在技術(shù)說明中討論過光學(xué)循環(huán)器，光學(xué)循環(huán)器是一個(gè)至少含三個(gè)端口的元件，信號從一個(gè)端口進(jìn)入，按順序從下一個(gè)端口出來，它具有很高的透射率，但沿著相同的路徑而方向相反，它具有高度的隔離性。也能從上述地址的E-TEK Dynamics Inc購得光學(xué)循環(huán)器，循環(huán)器的損耗遠(yuǎn)小于光纖耦合器，其損耗為1dB，與此比較，光纖耦合器的損耗為3dB。將圖7的布置與圖9中畫出的布置進(jìn)行比較，分解輸入信號的光纖耦合器51，52，53中每一個(gè)已被三端口光學(xué)隔離器替代，把分解的輸入信號組合成適當(dāng)信號對的光纖耦合器31，32，33中每一個(gè)已被三端口光學(xué)循環(huán)器與陷波反射濾波器的組合所替代。用三端口循環(huán)器61，62，63替代光纖耦合器31，32，33是相當(dāng)簡單明了的。例如，對于光學(xué)循環(huán)器61來說，輸入信號如同以前一樣從第一輸入口1進(jìn)入?；旧先啃盘柾ㄟ^光學(xué)循環(huán)器的下一個(gè)端口到達(dá)中間光纖，如同以前一樣，載波波長λ1被陷波反射濾波器54反射，而其余波長向著第一輸出口11的方向進(jìn)行。反射后的λ1分量回到光學(xué)循環(huán)器61的第二端口，基本上全部通過第三端口，傳向分支輸出口13。將分解的信號進(jìn)行相關(guān)對組合的耦合器31，32，33的替代稍為復(fù)雜一些。例如，考慮三端口光學(xué)循環(huán)器64和陷波反射濾波器67替代光纖耦合器31。兩個(gè)信號要進(jìn)行組合，其中一個(gè)信號載有來自分輸入口3的載波波長λ4和λ5，另一個(gè)信號載有來自第一輸入口1的載波波長λ2和λ3。來自分支輸入口3的信號沿著相關(guān)的中間光纖從三端口循環(huán)器63通過陷波反射濾波器53。在光學(xué)循環(huán)器64外，此信號基本上完全通過該循環(huán)器的下一端口，沿著中間光纖傳向光學(xué)循環(huán)器61。然而，放置的陷波反射濾波器67反射來源于分支輸入口3的載波波長λ4和λ5。所以，來自分支輸入口3的信號反射回來，傳向循環(huán)器64，它通過此循環(huán)器的下一端口到達(dá)第一輸出口11。來自第一輸入口1且已通過陷波反射濾波器54的信號含有載波波長λ2和λ3。此信號也通過陷波反射濾波器67，并伴隨來自分支輸入口3的信號通過循環(huán)器64，再通過第一輸出口11輸出。由于此設(shè)計(jì)只使用陷波反射濾波器和光學(xué)循環(huán)器，對于所有載波波長的損耗都是低的。
本發(fā)明的第五個(gè)實(shí)施例畫在圖10中。在圖10的實(shí)施例中，如同以前的實(shí)施例一樣，第一干線光纖有第一輸入口1和第一輸出口11，第二干線光纖有第二輸入口2和第二輸出口12，還有在分支上插入和分出信號的分支輸入口3和分支輸出口13。然而，此設(shè)計(jì)采用四端口循環(huán)器。這種循環(huán)器也可以從E-TEK Dynamics，Inc.得到，與上述三端口循環(huán)器有類似之處，信號從一個(gè)端口輸入，然后從按順序的下一端口幾乎完全輸出。所述系統(tǒng)使用三個(gè)這樣的四端口循環(huán)器71，72，73。對于每個(gè)循環(huán)器來說，一個(gè)端口連接到三個(gè)輸入口之一，另一個(gè)端口連接到三個(gè)輸出口之一，其余兩個(gè)端口通過中間光纖分別連接到其他兩個(gè)循環(huán)器中的一個(gè)。每個(gè)循環(huán)器的端口順序?yàn)檩斎攵丝?，連接到其他兩個(gè)循環(huán)器中第一個(gè)，連接到其他兩個(gè)循環(huán)器中第二個(gè)，輸出端口。來自給定輸入口信號的分解是由上述循環(huán)器與中間光纖上的陷波反射濾波器74，75組合在一起完成的，使得不同載波波長的各個(gè)分量傳向適當(dāng)?shù)妮敵隹?。陷波反射濾波器74，75與循環(huán)器71，72，73的這一組合對于耦合不同組載波波長也是有效的，這些載波波長是用于傳送到輸出口11，12，13中合適的幾個(gè)。
對于圖10所示的網(wǎng)絡(luò)，波長的重復(fù)利用不是如第二個(gè)至第四個(gè)實(shí)施例那樣，一對給定站之間的正向通訊與反向通訊具有相同的載波波長，而是從干線上分出一個(gè)特定載波波長到分支，然后在相同的載波波長上插入一個(gè)新的信號，沿著相同的干線光纖向前傳輸。這種布置更適合于用在發(fā)送信號到支線站和從支線站接收信號前面幾個(gè)實(shí)施例中波長的重復(fù)利用更適合于主干線上各站之間的通訊。例如，在圖8的實(shí)施例中，更有載波波長λ1，λ2，λ3，λ4的信號進(jìn)入第一輸入口1。此信號完全地循環(huán)之后到達(dá)中間分支74，其中λ1和λ2分量被陷波反射濾波器78反射。然而，λ3和λ4分量繼續(xù)向前到光學(xué)循環(huán)器72，循環(huán)之后通過第一輸出口11輸出。λ1和λ2分量反射回來進(jìn)入循環(huán)器71，循環(huán)之后向前到中間光纖75，這些分量通過此處的陷波反射濾波器77到達(dá)循環(huán)器73。在循環(huán)器73內(nèi)，λ1和λ2信號循環(huán)之后到分支輸出口13，在分支輸出光纖上分出。類似地，λ1’，λ2’，λ3’，λ4’信號沿著另一根干線光纖朝相反的方向傳輸，通過第二輸入口2進(jìn)入系統(tǒng)。λ1’和λ2’分量相繼地通過循環(huán)器72，73，71循環(huán)，從第二輸出口12輸出。然而，λ3’和λ4’信號在通過循環(huán)器72和73之后，被陷波反射濾波器77反射，沿著中間光纖75回到循環(huán)器73，這些分量在此處循環(huán)后到達(dá)分支輸出口13。在這個(gè)布置中，沿著相同光纖向前傳輸?shù)男盘?即，從第一輸入口進(jìn)入和從第一輸出口出來，或從第二輸入口進(jìn)入和從第二輸出口出來)只是被系統(tǒng)所循環(huán)，沒有反射通過其傳輸?shù)闹虚g光纖上所有的陷波反射濾波器，而通過分支輸出口13分出的信號都被陷波反射濾波器77，78中之一反射。這種布置起到這樣一個(gè)保證作用，只有指定為分支站接收的信號能通過分支輸出口13輸出。λ1”，λ2”，λ3”，λ4”信號通過分支輸入口3進(jìn)入。這些信號通過光學(xué)循環(huán)器73到達(dá)中間光纖76，然后被光學(xué)循環(huán)器72循環(huán)到達(dá)中間光纖74，在此處信號被分解。λ1”和λ2”信號被陷波反射濾波器78反射，然后被循環(huán)器72循環(huán)，通過第一輸出口11輸出，因此，λ1”和λ2”替代了第一干線光纖上的λ1和λ2。然而，λ3”和λ4”信號通過陷波反射濾波器78，被光學(xué)循環(huán)器71循環(huán)后到達(dá)中間光纖75。這些信號然后被陷波反射濾波器77反射回來到光學(xué)循環(huán)器71，循環(huán)之后從第二輸出口12輸出。所以，λ3”和λ4”替代了第二干線光纖上的λ3’和λ4’。
圖10的布置可以容易地增加一個(gè)或多個(gè)另外的分支，這些分支連接到相同的分支點(diǎn)上。附加的分支也能接收從兩個(gè)干線光纖分出的信號，以及用相同載波波長的插入信號替代這些分出的信號。帶有第二分支輸入口4和第二分支輸出口14的這種分插復(fù)用器總體布置表示在圖11中。
按照本發(fā)明第六個(gè)實(shí)施你的分插復(fù)用器在圖12中表示，此分插復(fù)用器利用圖11所示的分支布置。下面的表1說明在每個(gè)輸入口和輸出口的載波波長。
表1二支線分支單元的路由選擇表
利用圖10實(shí)施例指出的原理，可以找出每個(gè)載波波長通過此系統(tǒng)的路徑。這種布置可以通過放入另外的四端口光學(xué)循環(huán)器和合適的陷波反射濾波器加以擴(kuò)展，允許連接另外的分支，它具有與圖10實(shí)施例十分共同的特征，對于每個(gè)循環(huán)器，端口的順序是輸入端口，連接到其他循環(huán)器中之一的中間光纖，連接到其他循環(huán)器中另一個(gè)的中間光纖，輸出端口。循環(huán)器與中間光纖形成一個(gè)環(huán)形布置。沿著給定干線光纖向前傳輸?shù)男盘栐谘h(huán)時(shí)不受到任一陷波反射濾波器的反射，而在分支輸出口13，14中之一分出的信號受到陷波反射濾波器89，90，91，92中一個(gè)或多個(gè)的反射。陷波反射濾波器89，90，91，92具有兩個(gè)功能，它把來自給定輸入口輸入的信號分解，把不同輸入口來的信號進(jìn)行組合，通過一個(gè)共同的輸出口輸出。
在圖12所示的實(shí)施例中，兩個(gè)分支僅與兩根干線光纖交換信號。然而，適當(dāng)選取濾波器和波長，使信號在分支之間傳輸是完全可能的。
上述所有實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是，所用的全部光學(xué)元件是無源的。沒有一個(gè)實(shí)施例要求對系統(tǒng)進(jìn)行任何形式的有源控制，按照有關(guān)元件的特性，這些分插復(fù)用器只是根據(jù)預(yù)定的方案路由特定的載波波長，經(jīng)過特定的輸入口輸入，通過合適的輸出口輸出。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)對于海底光纜特別有利，由于光纜通常敷設(shè)在海底且遠(yuǎn)離海岸，要對敷設(shè)的光纜更換或修理元件是極其困難和費(fèi)時(shí)的，由于這個(gè)原因，對于在海底光纜中使用的元件，要求它是“高質(zhì)量”的。其含義是，所用元件能保證穩(wěn)定工作25年以上。
然而，在研制成上述的系統(tǒng)之后，一個(gè)實(shí)用的可能性是切換某些陷波反射濾波器以改變分插復(fù)用器內(nèi)部路由選擇。這就要求制作更通用的模塊元件以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的結(jié)構(gòu)，也為了給定系統(tǒng)內(nèi)容易地改變路由選擇。做成的光學(xué)系統(tǒng)仍然是無源的，就是說，涉及的全部光學(xué)元件是無源的。然而，元件的切換，最好是遙控切換單個(gè)或幾組陷波反射濾波器，要求制作的單元具有更通用的模塊設(shè)計(jì)。能應(yīng)用于上述采用陷波反射濾皮器的實(shí)施例中一種切換實(shí)例在圖13中表示，它是本發(fā)明的第七個(gè)實(shí)施例。在此實(shí)施例中，含λ1，λ2，λ3，λ4的信號通過第一輸入口1進(jìn)入，含λ1’，λ2’，λ3’，λ4’的信號通過第二輸入口進(jìn)入。信號λ2”λ3”通過分支輸入口3進(jìn)入。藉助圖中所示位置處的可切換光柵93，94，信號λ2通過分支輸出口13分出，通過第一輸出口11射出的信號被λ2”取代。同樣地，從第二光纖來的信號λ3’通過分支輸出口13分出，通過第二輸出口12射出的信號被來自分支輸入口3的λ3”取代。然而，若可切換的陷波反射濾波器93，94被切換到所示的另一個(gè)位置，在中間光纖74和中間光纖75上都沒有陷波反射濾波器，其結(jié)果是不同的。來自第一輸入口1的整個(gè)信號沿著第一光纖通過第一輸出口11，來自第二輸入口2的整個(gè)信號繼續(xù)沿著第二光纖通過第二輸出口12。來自分支輸入口的信號λ2”和λ3”在通過分支輸出口送出之前，依次通過每個(gè)循環(huán)器。如上面指出的，利用不同的切換布置，能夠?qū)崿F(xiàn)不同的路由選擇。
在圖6所示的網(wǎng)絡(luò)中，從支線站40插入信號到干線光纖11，12只有一根光纖3，從干線光纖1，2分出信號到支線站40只有一根光纖13。這種配置是不能實(shí)現(xiàn)圖2所示的功能，例如，在每一條干線光纖1，2上采用一個(gè)Mach-Zehndcr分插復(fù)用器。這就要求在每條干線光纖上有一根插入光纖和一根分出光纖，在此情況下，支線站40與光纖干線之間的通訊就要求有四根光纖。若可能的話，有了附加的干線光纖，仍然要求更多的支線光纖。
利用圖14所示的分插復(fù)用器可以實(shí)現(xiàn)圖6所示的光纖網(wǎng)絡(luò)，圖14表示本發(fā)明第八個(gè)實(shí)施例。此分插復(fù)用器1包括多個(gè)互連的基本多路復(fù)用單元211，212，213，214。其中每個(gè)基本多路復(fù)用單元具有以上討論圖2中馬赫-曾德爾分插復(fù)用器的功能，即，有第一輸入和第一輸出，第二輸入和第二輸出，以及有這樣的路由裝置，使信號從第一輸入到第一輸出，從第二輸入到第二輸出，在某些預(yù)定的載波波長下，信號從第一輸入路由到第二輸出，從第二輸入路由到第一輸出。
在多個(gè)互連的基本多路復(fù)用單元211，212，213，214構(gòu)成一個(gè)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)情況下，對于一個(gè)基本多路復(fù)用單元211，第一輸入和第一輸出分別連在第一干線光纖1，11。類似地，對于另一個(gè)基本多路復(fù)用單元212，第一輸入和第一輸出分別連在第二干線光纖212。這兩個(gè)基本多路復(fù)用單元211，212中的第二輸出分別連到第三個(gè)基本多路復(fù)用單元214的第一輸入和第二輸入。對于第三個(gè)基本多路復(fù)用單元214，兩個(gè)輸出中的一個(gè)輸出連到分出光纖13，用于分出信號到支線站。另一個(gè)輸出連到抗反射終端215，用于消除信號傳送到非指定路徑的可能性。與此相類似，前兩個(gè)基本多路復(fù)用單元211，212中的第二輸入分別連接到第四個(gè)基本多路復(fù)用單元213的第一輸出和第二輸出。對于第四個(gè)基本多路復(fù)用單元213，兩個(gè)輸出中的一個(gè)輸出連接到插入光纖3，使信號能夠從支線站40插入，兩個(gè)輸出中的另一個(gè)輸出連接到抗反射終端215。
這種布置提供了圖6指出的路由選擇。例如，考慮λ2的信號，此載波波長下的信號在分插復(fù)用器10中從干線光纖1分出到支線站40，在干線光纖11上被來自支線站40具有相同載波波長的新信號取代。然而，在另一干線光纖2上具有這個(gè)載波波長的信號通過分插復(fù)用器10，仍留在此干線光纖上。下面考慮來自干線光纖1，2和來自插入光纖3并進(jìn)入分插復(fù)用器的這一載波波長信號。
光纖1上輸入的信號，稱之為λ2信號，在基本多路復(fù)用單元211的第一輸入處進(jìn)入分插復(fù)用器，基本多路復(fù)用單元211有這一載波波長的陷波反射濾波器，因此適用于改變這個(gè)載波波長信號的正常路徑(從第一輸入到第一輸出，從第二輸入到第二輸出)，使信號路由到另一個(gè)輸出。所以，λ2信號被路由到基本多路復(fù)用單元211的第二輸出，因此也到了基本多路復(fù)用單元214的第一輸入，而不是到基本多路復(fù)用單元211的第一輸出，回到干線光纖11上，這是干線光纖1上其余輸入信號的情況?；径嗦窂?fù)用單元214沒有載波波長λ2的陷波反射濾波器，所以允許這一載波波長的信號沿著正常路徑傳輸，此信號通過這個(gè)基本多路復(fù)用單元的第一輸出，傳送到分支輸出光纖12上，信號由此傳到支線站40。
與此對比，光纖2上具有相同載波波長的信號，稱之為λ2’信號，在基本多路復(fù)用單元212的第二輸入處進(jìn)入分插復(fù)用器10。這個(gè)基本多路復(fù)用單元允許這一載波波長的信號繼續(xù)沿其正常路徑傳輸，所以，λ2’信號只是通過基本多路復(fù)用單元212的第二輸出，回到干線光纖12上。
來自支線站40具有此載波波長的信號，稱之為λ2”信號，在基本多路復(fù)用單元213的第二輸入進(jìn)入分插復(fù)用器10。這個(gè)基本多路復(fù)用單元213的確重新路由此載波波長的信號，使它偏離正常路徑，所以，λ2”信號通過第一輸出到基本多路復(fù)用單元211的第二輸入。這個(gè)基本多路復(fù)用單元211也重新路由此載波波長的信號，所以，此信號到了基本多路復(fù)用單元211的第一輸出，在干線光纖11上輸出-因此，λ2”信號替代了第一干線光纖11上的λ2信號。
可以對λ3信號進(jìn)行類似的分析。這能夠從圖6和圖14指出的結(jié)果中看到。利用相同的基本原理作不同的路由選擇，可以涉及擴(kuò)展的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，所以可對附加的支線站或支線光纖路由信號，這對于專業(yè)人員來說是做得到的本發(fā)明的這一方面并不僅僅局限于圖6和圖14所指出的路由布置。
按照本發(fā)明這一方面的分插復(fù)用器的優(yōu)點(diǎn)是，這些分插復(fù)用器能夠制成低損耗的。若采用馬赫-曾德爾分插復(fù)用器，尤其是這樣，-這種分插復(fù)用器的損耗通常是，每一條路徑的損耗在0.5dB至1dB之間。還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，這類器件的損耗是對稱的。若馬赫-曾德爾分插復(fù)用器用作基本復(fù)用器單元，此分插復(fù)用器的損耗通常是，干線光纖中的損耗為1dB量級，插入到干線上和從干線中分出的損耗為2dB。這一點(diǎn)從系統(tǒng)的性能來說是誘人的，因?yàn)橹Ь€中的附加損耗可以這樣來調(diào)節(jié)，只要使從分插復(fù)用器1到第一支線轉(zhuǎn)發(fā)器沿支線部分的距離稍短些即可。系統(tǒng)的對稱性導(dǎo)致通過分插復(fù)用器的等效路徑損耗具有對稱性，這一點(diǎn)從系統(tǒng)設(shè)計(jì)上考慮也頗有吸引力。
采用馬赫-曾德爾復(fù)用器作為基本多路復(fù)用單元還有一些優(yōu)點(diǎn)。分插復(fù)用器1可以做成全光纖器件，不含有源文件(連光學(xué)隔離器和光學(xué)循環(huán)器中所用的磁鐵和法拉第轉(zhuǎn)子也沒有)。組裝也非常簡單-只需要四個(gè)光纖拼接。這個(gè)設(shè)計(jì)在總體上也是極其緊湊的，由于它既簡單又是無源的，具有高度可靠性的潛力。然而，按照本發(fā)明這一方面制成這樣的器件，使用相同功能的基本多路復(fù)用單元，但采用不同的結(jié)構(gòu)和不同的光學(xué)文件來做成，這也是十分可能的-下面作進(jìn)一步的討論。
圖15表示按照本發(fā)明幾個(gè)方面的分插復(fù)用器適用的另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)配置。在此網(wǎng)絡(luò)配置中，有第三干線光纖1’，11，它載有與干線光纖1，11相同方向的信號，以及有第四干線光纖2’，12’，它載有與干線光纖2，12相同方向的信號。若在網(wǎng)絡(luò)上有很多站，這樣一種布置是合適的在此情況下，在單根干線光纖上沿每個(gè)方向傳輸信號，可以肯定是極其緩慢的，或波長的使用是如此低效能的，不能達(dá)到滿意的網(wǎng)絡(luò)性能。
按照本發(fā)明另一方面的分插復(fù)用器，尤其是適用于圖15所示網(wǎng)絡(luò)配置的分插復(fù)用器，在圖16中舉例說明。在此情況中，多個(gè)互連的基本多路復(fù)用單元包括基本多路復(fù)用單元221，222；223，224；225，226；227，228；配對的線性網(wǎng)絡(luò)。每一對基本多路復(fù)用單元有相同的一個(gè)波長或幾個(gè)波長，偏離正常路徑被重新路由，在221，222的一對中，此波長為λ1。這一對中第一個(gè)基本多路復(fù)用單元221的第一輸入和第一輸出連接到給定干線光纖的輸入光纖和輸出光纖，在此情況下為干線光纖1，11。所以，偏離干線光纖1，11被重新路由的信號只是載波波長λ1的信號，其他的信號只是一直通過，回到相同干線光纖的延長部分。
這一對中第一個(gè)基本多路復(fù)用單元221的第二輸入和第二輸出與第二個(gè)基本多路復(fù)用單元222的第一輸入和第一輸出連成一個(gè)環(huán)。因?yàn)榈诙€(gè)基本多路復(fù)用單元222與第一個(gè)基本多路復(fù)用單元221重新路由相同載波波長的信號，其效果是，偏離正常路徑被第一個(gè)基本多路復(fù)用單元重新路由的任何信號也被第二個(gè)基本多路復(fù)用單元重新路由，反之亦然所以，來自第一個(gè)基本多路復(fù)用單元221第一輸入被重新路由的信號傳輸?shù)降诙€(gè)基本多路復(fù)用單元222的第二輸出，來自第二個(gè)基本多路復(fù)用單元222的第二輸入被重新路由的信號傳輸?shù)降谝粋€(gè)基本多路復(fù)用單元221的第一輸出。(利用單個(gè)基本多路復(fù)用單元，而不是一個(gè)匹配環(huán)，也能實(shí)現(xiàn)相同的總體功能，然而，如以下所討論的，不能作損耗均衡處理)。
第二個(gè)基本多路復(fù)用單元222的第二輸出連接成傳送信號去分出光纖到支線站40。所以，從干線光纖1分出的λ1信號被路由通過這一對中第二個(gè)基本多路復(fù)用單元222的第二輸出，在分出光纖13上分出到支線站40。然而，第二個(gè)基本多路復(fù)用單元222的第二輸入連接成接收信號，此信號是來自支線站40通過插入光纖3在分插復(fù)用器10中接收到的。因此，來自插入光纖3的λ1信號在這一對中第二個(gè)基本多路復(fù)用單元222的第二輸入處接收到的，通過該環(huán)路由到第一個(gè)基本多路復(fù)用單元221的第一輸出，傳送到第一干線光纖11上，以取代通過基本多路復(fù)用單元對221，222分出到分出光纖的λ1信號。
基本多路復(fù)用單元各互相匹配對之間的連接是由分插線203完成的，此分插線從插入光纖3開始，通過基本多路復(fù)用單元匹配對中第二個(gè)基本多路復(fù)用單元228，226，224，222，到分出光纖13。此實(shí)施例中分插線原先載有來自支線站40沿插入光纖3傳送的λ1，λ2，λ3和λ4信號。在基本多路復(fù)用單元228中，λ4信號被分出到干線光纖12，并被來自干線光纖2的λ4信號取代。于是，分插線載有插入到干線光纖上的(λ1，λ2和λ3)信號與分出到支線站40的(λ4)信號的組合，傳送到下一個(gè)基本多路復(fù)用單元226。此處λ3信號被取代，在基本多路復(fù)用單元224和222中類似的運(yùn)行之后，分插線只包含分出到支線站40的信號這些信號沿支線光纖13分出。
由于通過每個(gè)基本多路復(fù)用單元就有損耗，此系統(tǒng)中各個(gè)損耗是非對稱的，即，λ1信號從干線光纖1到分出光纖13的損耗與λ4信號從干線光纖2到分出光纖13的損耗不等，類似地，相同載波波長的信號從插入光纖3到干線光纖11的損耗與到干線光纖12’的不同。對于一個(gè)效能好的系統(tǒng)設(shè)計(jì)而言，要求這些損耗是均等的，圖16的設(shè)計(jì)本身能通過在每一基本多路復(fù)用單元對的環(huán)中加入固定的光學(xué)衰減器而使這些損耗均等。圖16分插復(fù)用器的一種損耗均等方法在圖17中畫出。假設(shè)通過每個(gè)基本多路復(fù)用單元的損耗為1dB。對固定的光學(xué)衰減器231，232，233，234，235，236選取適當(dāng)?shù)膿p耗值，使得干線光纖與插入或分出光纖之間每一路徑上下降5dB。單個(gè)環(huán)上中心處衰減器值的非對稱性小于鏈上兩個(gè)端點(diǎn)處一對的非對稱性-這是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，若鏈的長度擴(kuò)展，此特點(diǎn)變得更加明顯。
此設(shè)計(jì)可以按比例從兩個(gè)波長或兩條干線光纖(即，如圖6的布置)擴(kuò)展到任何多波長數(shù)目。對于波長數(shù)目的每次增多，損耗也就簡單地漸進(jìn)增大。因此，這種布置特別適合于光纖系統(tǒng)的模塊設(shè)計(jì)，也適用于單個(gè)分插復(fù)用器本身的模塊設(shè)計(jì)，使器件制作簡化成為可能。
圖16的分插復(fù)用器，以及前述的圖14分插復(fù)用器都可以用非馬赫-曾德爾分插復(fù)用器的基本多路復(fù)用單元做成，但是這些基本多路復(fù)用單元具有相同的功能。這種用光學(xué)循環(huán)器替代馬赫-曾德爾干涉儀結(jié)構(gòu)而有相同功能的基本多路復(fù)用單元是以前圖3所示的那種。
這種布置在原理上比馬赫-曾德爾分插復(fù)用器損耗大，但更容易用作上述任何一種分插復(fù)用器結(jié)構(gòu)的基本多路復(fù)用單元。圖18表示一種雙干線光纖方式的圖16中分插復(fù)用器，它適合于采用這種光學(xué)循環(huán)器的基本多路復(fù)用單元。相同的功能是這樣實(shí)現(xiàn)的一對匹配的基本多路復(fù)用單元包括光學(xué)循環(huán)器261，262，263，264，陷波反射濾波器281，282，以及光纖271，272，273，274。損耗較大些，但可以利用圖17所示相同的損耗均衡原理，在光纖272和274上，以及在其他相匹配的基本多路復(fù)用單元對的相應(yīng)光纖上，選取適當(dāng)?shù)乃p器。
其他的元件可用于本發(fā)明各個(gè)方面的基本多路復(fù)用單元的另一些設(shè)計(jì)中。考慮基于其他光學(xué)元件的設(shè)計(jì)，如光柵耦合器，以及考慮采用耦合器和光學(xué)循環(huán)器的另一些布置。布拉格光纖光柵最好用作陷波反射濾波器，因?yàn)檫@些是無源光纖元件，因此適用于簡單和可靠的設(shè)計(jì)。應(yīng)該使這些元件特別適用于本發(fā)明的使用范圍，即適用于海底光纖網(wǎng)絡(luò)在這些情況中，分支站往往位于離海岸數(shù)英里之外的海床上-要求在這一環(huán)境下使用的所有元件能保證穩(wěn)定工作相當(dāng)長的時(shí)期(通常為25年)，因?yàn)樾蘩砉ぷ魇菢O其困難和緩慢的。然而，有必要的話，可以使用另外的元件以獲得所需的功能例如，如果布拉格光纖光柵不能提供所需的溫度穩(wěn)定度。然而，采用溫度補(bǔ)償?shù)牟祭窆饫w光柵，可以實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償，這種布拉格光纖光柵是通過拉伸制成的，以補(bǔ)償折射率的熱變化，或者把光柵固定地安裝在負(fù)溫度系數(shù)的陶瓷上，以獲得第一種物理補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，然而，用于本發(fā)明這一方面的基本多路復(fù)用單元并不必須用布拉格光纖光柵或任何其他形式的陷波反射濾波器作為元件，雖然這種元件是格外有利的-專業(yè)人員能夠根據(jù)其他已知的光學(xué)元件容易設(shè)計(jì)出具有相同功能的其他基本多路復(fù)用單元。
圖19表示一個(gè)光纖網(wǎng)絡(luò)，適合于按照本發(fā)明另一個(gè)方面的分插復(fù)用器用作分支單元。此光纖網(wǎng)絡(luò)有第一干線光纖1，11和第二干線光纖2，12的干線，終端站20和30，以及分支站40，其中分支單元10一般如圖6所描述的。然而，分插復(fù)用復(fù)用器10也有第一和第二分支輸入/輸出303，304，分支單元10適合于在這些輸入/輸出中的每一個(gè)處輸入一個(gè)或多個(gè)分支輸入信號和輸出一個(gè)或多個(gè)分支輸出信號。
由于支線光纖用作雙向傳輸，支線光纖上沒有轉(zhuǎn)發(fā)器。利用光纖耦合器或光學(xué)循環(huán)器，給定載波波長下的有關(guān)信號，也稱之為信道，能夠在分支站40完全地組合和/或分解。使用一個(gè)光學(xué)循環(huán)器是有利的，因?yàn)閾p耗較低。這種配置可利用與雙向傳輸相關(guān)的性質(zhì)，以確定哪一個(gè)信道被路由，免除了多余的光纖。
可以用幾種不同的元件布置實(shí)現(xiàn)這種配置。本發(fā)明的第十個(gè)實(shí)施例表示在圖20中。此實(shí)施例采用多個(gè)光纖耦合器和波長路由裝置。較好的波長路由裝置是陷波反射濾波器，尤其是布拉格光纖光柵，但也可利用具有相同或類似功能的另外元件。
圖20的布置適用于圖19中的分支單元10。它包括六個(gè)光纖耦合器311，312，313，314，315，316和兩個(gè)布拉格光纖光柵317，318。對于第一干線光纖1，11，輸入信號是在光纖耦合器311的第一左側(cè)接頭處被接收，輸出信號是在光纖耦合器312的第一右側(cè)接頭處。類似地，對于第二干線光纖312，輸入信號是在耦合器316的第二右側(cè)接頭處，輸出信號是在耦合器315的第二左側(cè)接頭處。第一分支單元雙向支線303連接到耦合器313的左側(cè)，第二雙向支線304連接到耦合器314的右側(cè)。這些耦合器連接成一個(gè)環(huán)。耦合器313的兩個(gè)右側(cè)接頭分別連接到耦合器313和315的自由左側(cè)接頭，耦合器314的兩個(gè)左側(cè)接頭分別連接到耦合器312和316的自由右側(cè)接頭。其余的連接是在耦合器311的右側(cè)與耦合器312的左側(cè)之間，以及在耦合器315的右側(cè)與耦合器316的左側(cè)之間，這些連接是藉助光纖實(shí)現(xiàn)的，此光纖上有一個(gè)或幾個(gè)布拉格光纖光柵。在耦合器311與312之間的光纖上有布拉格光纖光柵317，在耦合器315與316之間的光纖上有布拉格光纖光柵318。
當(dāng)相同的波長，在此情況下為λi，在干線光纖1，11和干線光纖2，12上插入/分出時(shí)，所示的設(shè)計(jì)是有作用的。所有其他的波長沿著第一干線和沿著第二干線直接地通過。然而，第一干線上通過耦合器311的λi信號在光柵317處被反射，通過耦合器311和313沿著支線光纖303輸出。同樣地，到達(dá)第二干線光纖2的這一波長信號沿著支線光纖304輸出。到達(dá)支線光纖303的這一波長信號在通過耦合器313和315之后，在光柵318處被反射，通過耦合器315輸出第二干線光纖12上。與此類似，在這一波長下到達(dá)的信號沿著支線光纖303，沿著第一干線光纖11輸出。
這一設(shè)計(jì)可以通過放入光學(xué)隔離器而加以變動(dòng)，能使不同波長被插入或從不同光纖上分出此隔離器的作用是，減少串?dāng)_到達(dá)可接受的程度。
利用光學(xué)隔離器和布拉格光纖光柵，能夠去掉只分出相同波長的限制。在下列的各實(shí)施例中，可以使用相同的或不同的波長，在不同的光纖上插入信號和分出信號。
圖21表示采用三端口光學(xué)循環(huán)器的第十一個(gè)實(shí)施例。另外，圖21的布置適合于給圖19的配置提供一個(gè)分支單元10。在圖21的布置中，輸入信號，輸出信號，分支輸入信號和分支輸出信號實(shí)際上包括兩組，每一組含一個(gè)輸入信號，一個(gè)輸出信號，一個(gè)分支輸入信號和一個(gè)分支輸出信號，使得每一組上配備三個(gè)三端口光學(xué)循環(huán)器和一個(gè)波長路由裝置。
第一組包括光學(xué)循環(huán)器321，322，323和布拉格光纖光柵324。第一個(gè)三端口光學(xué)循環(huán)器適合于在其第一端口接收來自第二“組”的信號，通過其第二端口與本組第二個(gè)光學(xué)循環(huán)器322的第二端口經(jīng)波長路由裝置324傳送信號，并從第三端口給此處的第一干線光纖11提供輸出信號。第二光學(xué)循環(huán)器322的其余端口是這樣連接的，第一端口還是接收來自第一干線光纖1的輸入信號，第三端口連接到本組第三個(gè)光學(xué)循環(huán)器323的第一端口。光學(xué)循環(huán)器323的第二端口連接到支線光纖303上，光學(xué)循環(huán)器323的第三端口適合于給另一組的循環(huán)器提供信號。
在所描述的情況中，沿著第一干線光纖1輸入的信號都通過循環(huán)器322到達(dá)布拉格光纖光柵324。除了λ2之外的所有波長信號直接通過光柵324和循環(huán)器321，沿著第一干線光纖11輸出。λ2的信號在光柵324處被反射，傳回來通過循環(huán)器322和循環(huán)器323，進(jìn)入第二組的第一個(gè)循環(huán)器325。同樣，來自另一組支線光纖304的信號出現(xiàn)(經(jīng)循環(huán)器327)在光學(xué)循環(huán)器321的第一端口。這些信號通過光柵324，λ2的信號反射回來通過循環(huán)器321，并輸出到第一干線光纖上，取代分出到支線光纖303的信號，第二組循環(huán)器獲得類似的結(jié)果，除了λ3之外的各個(gè)波長信號沿著第二干線光纖傳送，λ3的信號分出到支線光纖304上，取代來自支線光纖303的信號。
圖22表示以上布置的改型形式，利用一個(gè)四端口光學(xué)循環(huán)器替代一對三端口光學(xué)循環(huán)器減少了元件的數(shù)目，形成連接上的重新布置。因此，實(shí)現(xiàn)圖19的布置需要第一個(gè)和第二個(gè)四端口循環(huán)器，第一個(gè)和第二個(gè)三端口循環(huán)器，以及第一個(gè)和第二個(gè)波長路由裝置。每個(gè)四端口循環(huán)器是這樣連接的，一個(gè)端口連到干線輸入或干線輸出，另一個(gè)端口連到分支輸入/輸出，另外一個(gè)端口連到一個(gè)三端口循環(huán)器，還有一個(gè)端口經(jīng)波長路由裝置335連到另一個(gè)四端口循環(huán)器。在此情況中，第一干線輸入在第一端口進(jìn)入第一個(gè)四端口循環(huán)器331，循環(huán)器331的第二端口經(jīng)波長路由裝置335與第二個(gè)四端口循環(huán)器332取得聯(lián)系，此波長路由裝置是以λ2為中心的布拉格反射濾波器，循環(huán)器331的第三端口與第一分支輸入/輸出303連接，循環(huán)器331的第四端口與第一個(gè)三端口循環(huán)器333的第一端口相連。第二個(gè)四端口循環(huán)器332的連接正好相反第一端口連到第二個(gè)三端口循環(huán)器334的第三端口，第二端口連到另一個(gè)分支輸入/輸出304，第三個(gè)端口經(jīng)波長路由裝置335連到另一個(gè)四端口循環(huán)器331，最后一個(gè)端口給第一光纖輸出提供信號。兩個(gè)三端口循環(huán)器333與334，經(jīng)另一個(gè)波長路由裝置336，通過它們的第二端口互相連在一起，這個(gè)波長路由裝置是一個(gè)反射λ3的布拉格光纖光柵。另外，這一類型的第一個(gè)循環(huán)器與這一類型的第二個(gè)循環(huán)器實(shí)際上是映象關(guān)系，循環(huán)器333的第三端口給第二干線輸出光纖提供信號，第二個(gè)三端口循環(huán)器334的第一端口接收來自第二干線輸入光纖的信號。
信號通過這種布置的情況類似于圖21的實(shí)施例。對于第一干線光纖，除了λ2以外的所有其他波長信號直接通過循環(huán)器331，波長路由裝置335，循環(huán)器332，到達(dá)第一干線光纖輸出11。λ2的信號被波長路由裝置335反射，沿著第一分支輸入/輸出光纖303輸出。同樣，在第二干線光纖上，除了λ3以外的所有其他波長的信號直接通過對應(yīng)的輸出光纖12，而λ3的信號被波長路由裝置336反射，被循環(huán)器334再次循環(huán)到達(dá)循環(huán)器332，在此處輸出到第二分支輸入/輸出光纖304。來自第一分支輸入/輸出光纖303的λ3信號經(jīng)過循環(huán)器331和循環(huán)器333的循環(huán)到達(dá)波長路由裝置336，在此處λ3信號被反射，重新被循環(huán)器333循環(huán)到達(dá)第二干線輸出光纖12，取代分出到分支輸入/輸出304的信號。與此類似，來自第二分支輸入/輸出304的替代信號通過循環(huán)器332，被波長路由裝置335反射，再次被循環(huán)器332循環(huán)，沿著第一干線輸出光纖輸出。
這種布置在某些方面優(yōu)于圖21所示的布置。不僅元件數(shù)目減少了，而且分出信道上的信號損耗也減少，因?yàn)檫@些信號通過較少的元件。
圖23所示的布置中使用更少數(shù)目的元件。這一布置在每組干線光纖和分支光纖中只使用兩個(gè)光學(xué)元件，達(dá)到圖19中的配置。這些光學(xué)元件之一是五端口光學(xué)循環(huán)器。實(shí)際上可以利用六端口循環(huán)器中五個(gè)端口來實(shí)現(xiàn)，這種六端口循環(huán)器是市場上可購得的商品，例如，從加拿大安大略省的Nepean市JDS Fitel Inc.購得，另一個(gè)元件是波長路由裝置，此處為布拉格光纖光柵。
第一個(gè)五端口光學(xué)循環(huán)器341與第二個(gè)五端口光學(xué)循環(huán)器342之間基本上是一對稱的布置。在此情況中，干線輸入光纖輸入一信號到第一端口。第二端口經(jīng)波長路由裝置343，344連接到另一個(gè)五端口光學(xué)循環(huán)器的第四端口。第三端口連接到分支輸入/輸出光303，304。第五端口連接到干線光纖輸出。在此情況中，對于一個(gè)給定的五端口光學(xué)循環(huán)器，連在第一端口的干線光纖輸入與一條干線光纖有關(guān)，但連在第五端口的干線光纖輸出與另一條干線光纖有關(guān)。
該設(shè)備的功能基本上與圖21和圖22的布置相同。來自第一干線光纖波長不為λ2的信號進(jìn)入循環(huán)器341的第一端口，通過波長路由裝置343，然后進(jìn)入循環(huán)器342的第四端口，通過第五端口，輸出到第一干線光纖輸出11上。λ2信號被反射，進(jìn)入循環(huán)器341的第二端口，通過第三端口，輸出到分支輸入/輸出光纖303上。第一干線輸出光纖上的λ2信號被從第二分支輸入/輸出304接收到的信號所取代。這些信號進(jìn)入循環(huán)器342的第三端口，通過此循環(huán)器的第四端口輸出，然后被波長路由裝置343反射回來到循環(huán)器342的第四端口，也通過循環(huán)器342的第五端口輸出。同樣，波長不是λ3的信號直接沿著第二干線光纖傳輸，而λ3信號被分出到第二分支輸入/輸出304，被來自第一分支輸入/輸出303的信號取代。
這一布置的突出優(yōu)點(diǎn)是，若從端口到端口的元件損耗相等，則其損耗是均衡的。在此情況下，若假定光學(xué)循環(huán)器的每一循環(huán)損耗為1dB，波長路由裝置，此處為布拉格光纖光柵，在反射和透射時(shí)的損耗都為0.5dB，則這一布置從端口到端口的損耗為2.5dB。這是循環(huán)器與光柵配置的最小損耗，是對三端口布置和四端口布置的改進(jìn)。因此，這種設(shè)計(jì)具有相當(dāng)大的優(yōu)點(diǎn)很少的元件數(shù)目，低的損耗和均衡的損耗，可以從干線光纖的不同方向插入和分出相同或不同的波長。
圖23所示的布置利用一給定的分支輸入/輸出，以一條干線分出一個(gè)波長的信號，取代另一條干線不同波長的信號。這是按照圖24中“選擇1”所示方案。然而，另一種路由選擇也是可以的，其中給定的分支輸入/輸出被用于分出和取代相同光纖上的信號，這是圖24中“選擇2”所示。
“選擇2”的路由方案可以利用類似于圖23所示的五端口循環(huán)器布置來實(shí)現(xiàn)。這種布置表示在圖25中。此布置與圖23不同之處是，對于每個(gè)循環(huán)器，分別連到第一端口和第五端口的干線光纖輸入和干線光纖輸出與同一根干線光纖有關(guān)。此外，第二端口與第四端口之間的連接是不同的同一個(gè)循環(huán)器的第二端口與第四端口相連，在其中間有波長路由裝置353， 354，而不是一個(gè)循環(huán)器的第二端口與另一個(gè)循環(huán)器的第四端口相連。這種連接實(shí)現(xiàn)了“選擇2”的路由布置。對于第一個(gè)五端口循環(huán)器351，來自第一干線光纖的信號在第一端口輸入。波長不為λ2的那些信號通過第二端口，直接傳輸通過波長路由裝置353到達(dá)第四端口，循環(huán)通過第五端口，輸出到第一輸出光纖。然而，λ2信號被波長路由裝置353反射，通過第三端口輸出到第一分支輸入/輸出303上。這些信號然后被來自分支輸入/輸出303相同波長的信號所替代。替代的信號循環(huán)通過第四端口，被波長路由裝置353反射回來到達(dá)第四端口，最終通過第五端口輸出到第一干線光纖上，第二個(gè)五端口循環(huán)器352的布置是類似的，λ3信號分出到第二分支輸入/輸出304，被相同波長的新插入信號所取代。
圖23與圖25配置的損耗性能基本上相同，都在設(shè)備的容差范圍內(nèi)。在純粹的圖19配置中，這兩種布置的選擇未必有特殊的重要意義，然而，在采用有源開關(guān)的改型路由布置中，對于一個(gè)給定的環(huán)境，一種路由選擇或另一種路由選擇可能更合適些。
當(dāng)?shù)椒种д?0的光纖長度相對短時(shí)，如圖19所示的雙向支線布置是合適的，因?yàn)槟軌蛱岣叻种卧男阅埽粫古c分支站相關(guān)的信號有很大的下降。利用光纖耦合器或光學(xué)循環(huán)器，到達(dá)雙向支線或來自雙向支線的信號可以在分支站40被分解或組合利用光學(xué)循環(huán)器更好些，因?yàn)榭梢越档蛽p耗。然而，不是在所有的情況下采用這種布置是適宜的，由于到分支站的距離太長而不允許信號不加放大就在分支站與分支單元之間傳送。在此情況下，通過加入適當(dāng)?shù)慕粨Q單元，在分支單元而不是在終端站組合和分解信號，可以取代現(xiàn)有的布置采用基本上相同形式的分支單元。得到以上圖6所示的功能。
利用圖10的設(shè)備，在元件使用上可以非常有效地實(shí)現(xiàn)圖6的路由方案。然而，該設(shè)備有這樣的缺點(diǎn)，假定每一循環(huán)的損耗為1dB，通過光柵或從光柵反射的損耗為0.5dB，則從端口到端口的損耗可以在2.5dB至5dB范圍內(nèi)變化。從系統(tǒng)的觀點(diǎn)考慮，這種缺乏損耗均衡是不令人滿意的，因?yàn)檫@使得每一波分多路復(fù)用信道上的功率均衡變得很困難，這種功率均衡對于獲得最佳傳輸性能是重要的。對雙向支線設(shè)計(jì)進(jìn)行改動(dòng)，通過加入一個(gè)交換單元以獲得單向支線，這一改動(dòng)表示在圖26中。其基本布置如圖25那樣，可以理解，還可以采用其他上述雙向支線布置的改型形式。
圖26布置與圖25不同之處只是，第三端口現(xiàn)在連接到交換單元，而不是直接連到分支輸入/輸出。不與分支進(jìn)行交換的信號路由方案不受影響。來自第一干線光纖的λ2信號從第一個(gè)五端口循環(huán)器361的第三端口被分出進(jìn)入交換單元370。交換單元370包括兩個(gè)四端口循環(huán)器371，372和兩個(gè)波長路由裝置373，374，此處布拉格光纖光柵是以λ2和λ3為中心。從第一個(gè)五端口循環(huán)器接收到的λ2信號進(jìn)入交換單元第一個(gè)四端口循環(huán)器371的第三端口，并被循環(huán)到第四端口。此信號通過中心為λ3的第二個(gè)波長路由裝置374，因此直接通過此裝置進(jìn)入第二個(gè)四端口循環(huán)器372的第三端口。替代的λ2信號是沿著分支輸入光纖3傳送到交換單元370中第一個(gè)四端口循環(huán)器371的第一端口，此信號被循環(huán)通過第二端口，在中心為λ2的第一個(gè)波長路由裝置373處被反射，返回到第一個(gè)四端口循環(huán)器371，通過其第三端口返回到第一個(gè)五端口循環(huán)器361的第三端口。第二條干線光纖上的情況基本上類似于λ3信號。這些從此干線上分出的信號通過第二個(gè)五端口循環(huán)器362，進(jìn)入交換單元中第二個(gè)四端口循環(huán)器372的第二端口，并從其第三端口輸出，然后被波長路由裝置374反射，最終通過第二個(gè)四端口循環(huán)器372的第四端口，輸出到分支輸出光纖13。類似地，由分支輸入光纖3提供的λ3信號，通過循環(huán)器371，光柵373和循環(huán)器372，到達(dá)循環(huán)器362的第三端口。
此設(shè)計(jì)的突出優(yōu)點(diǎn)是，它給出了均衡的損耗預(yù)算，圖10與圖26兩種設(shè)計(jì)的損耗比較表示在下列的表2中。
表2路由損耗比較
這里假定每個(gè)循環(huán)的損耗為1dB，從光柵反射或通過光柵的損耗為0.5dB。可以看出，沿著干線光纖直接通過的損耗小，為2.5dB，分出信號到分支光纖或從分支光纖插入信號的損耗較大，但都為5.0dB。圖26比圖10使用更多的元件，但其改進(jìn)的損耗預(yù)算可以作為實(shí)際優(yōu)點(diǎn)的補(bǔ)償。
由以上可以看出，在波分多路復(fù)用光纖系統(tǒng)的分支單元中采用雙向支線，對于降低損耗和構(gòu)成簡單的系統(tǒng)特別有利。采用五端口光學(xué)循環(huán)器可以組成十分簡單和方便的系統(tǒng)，與分支站內(nèi)合適的硬件相結(jié)合，可以利用雙向支線布置進(jìn)行合適的分解和組合信號；或者，在分支單元內(nèi)放置交換單元，有利于雙向支線分支單元的設(shè)計(jì)改變成使用單向支線光纖，尤其是適合于采用五端口循環(huán)器的雙向支線分支單元，這些單向支線光纖載有信號，或從分支站傳向分支單元，或從分支單元傳向分支站。
權(quán)利要求
1.一個(gè)用于光學(xué)波分多路復(fù)用系統(tǒng)的分插復(fù)用器，此分插復(fù)用器有從第一干線光纖第一部分接收業(yè)務(wù)信號的第一干線輸入，從第二干線光纖第一部分接收業(yè)務(wù)信號的第二干線輸入，輸出業(yè)務(wù)信號到第一干線光纖第二部分的第一干線輸出，輸出業(yè)務(wù)信號到第二干線光纖第二部分的第二干線輸出，以及從分支輸入光纖接收業(yè)務(wù)信號的分支輸入，和/或輸出業(yè)務(wù)信號到分支輸出光纖的分支輸出；此分插復(fù)用器包括路由裝置，使第一組業(yè)務(wù)信號從第一干線輸入路由到分支輸出，其預(yù)定的載波波長用于從第一干線光纖傳輸信號到分支站，以及使第二組業(yè)務(wù)信號從第二干線輸入路由到分支輸出，其預(yù)定的載波波長用于從第二干線光纖傳輸信號到分支站，和組合裝置，把所述的第一組和第二組業(yè)務(wù)信號進(jìn)行組合，輸出到分支輸出；和/或分解裝置，把從分支輸入接收到的業(yè)務(wù)信號分成第三組業(yè)務(wù)信號和第四組業(yè)務(wù)信號，第三組業(yè)務(wù)信號的預(yù)定載波波長用于從分支站傳輸信號到第一干線光纖，第四組業(yè)務(wù)信號的預(yù)定載波波長用于從分支站傳輸信號到第二干線光纖，以及路由裝置，使第三組業(yè)務(wù)信號路由到第一干線輸出，使第四組業(yè)務(wù)信號路由到第二干線輸出。
2.按照權(quán)利要求1的分插復(fù)用器，其中有所述分支輸入和所述分支輸出，其中還有所述裝置，用于路由和組合第一組和第二組業(yè)務(wù)信號，以及所述裝置，用于分解和路由第三組和第四組業(yè)務(wù)信號。
3.一個(gè)用于光學(xué)波分多路復(fù)用系統(tǒng)的分插復(fù)用器，此分插復(fù)用器有從第一干線光纖第一部分接收業(yè)務(wù)信號的第一干線輸入，從第二干線光纖第一部分接收業(yè)務(wù)信號的第二干線輸入，輸出業(yè)務(wù)信號到第一干線光纖第二部分的第一干線輸出，輸出業(yè)務(wù)信號到第二干線第二部分的第二干線輸出，以及至少一個(gè)分支輸入/輸出，用于輸出信號到分支光纖和從分支光纖輸入信號；此分插復(fù)用器包括路由裝置，使第一組業(yè)務(wù)信號從第一干線輸入路由到所述至少一個(gè)分支輸入/輸出中的第一個(gè)，其預(yù)定的載波波長用于從第一干線光纖傳輸信號到分支站，以及使第二組業(yè)務(wù)信號從所述至少一個(gè)分支輸入/輸出中的第一個(gè)路由到所述第一和第二干線光纖中第一個(gè)的干線輸出，其預(yù)定的載波波長用于從分支站傳輸信號到第一和第二干線光纖中所述第一個(gè)。
4.按照權(quán)利要求3的分插復(fù)用器，其中有兩個(gè)分支輸入/輸出，此分插復(fù)用器還包括；路由裝置，使第三組業(yè)務(wù)信號從第二干線輸入路由到第二個(gè)分支輸入/輸出，其預(yù)定的載波波長用于從所述第二干線光纖傳輸信號以分支站，以及另一個(gè)路由裝置，使第四組業(yè)務(wù)信號從第二個(gè)分支輸入/輸出路由到第一和第二干線光纖中第二個(gè)的干線輸出，其預(yù)定的載波波長用于從分支站傳輸信號到第一和第二干線輸出中的第二個(gè)。
5.按照權(quán)利要求3的分插復(fù)用器，其中第一和第二干線光纖中第一個(gè)是第一干線光纖，第一和第二干線光纖中第二個(gè)是第二干線光纖。
6.按照權(quán)利要求3的分插復(fù)用器，其中第一和第二干線光纖中第一個(gè)是第二干線光纖，第一和第二干線光纖中第二個(gè)是第一干線光纖。
7.按照權(quán)利要求6的分插復(fù)用器，它由無源光學(xué)元件組成。
8.按照權(quán)利要求7的分插復(fù)用器，它包括布拉格光纖光柵。
9.按照權(quán)利要求7或8的分插復(fù)用器，它包括光學(xué)循環(huán)器。
10.按照權(quán)利要求7至9的分插復(fù)用器，它包括Mach-Zehnder干涉儀。
11.一個(gè)用于光學(xué)波分多路復(fù)用系統(tǒng)的分插復(fù)用器，其中特定的載波波長分配給系統(tǒng)中不同站之間的信號傳輸，所述分插復(fù)用器包括第一干線輸入口，用于接收來自此系統(tǒng)第一干線光纖第一部分的業(yè)務(wù)信號，和第一干線輸出口，用于給所述第一干線光纖第二部分提供業(yè)務(wù)信號；第二干線輸入口，用于接收來自此系統(tǒng)第二干線光纖第一部分的業(yè)務(wù)信號，和第二干線輸出口，用于給所述第二干線光纖第二部分提供業(yè)務(wù)信號；分支輸入口，用于接收來自分支輸入光纖的業(yè)務(wù)信號，和分支輸出口，用于給分支輸出光纖提供業(yè)務(wù)信號；信號分解裝置，將從每個(gè)所述輸入口輸入的業(yè)務(wù)信號，根據(jù)所述業(yè)務(wù)信號載波波長確定的路由選擇分解成提供給選定輸出口的各種信號。信號耦合裝置，用于給每個(gè)所述輸出口提供輸出業(yè)務(wù)信號，其中，對于每個(gè)所述干線輸出口，來自對應(yīng)干線輸入口和來自分支輸入口的業(yè)務(wù)信號進(jìn)行組合，輸出到那個(gè)干線光纖，其載波波長選定為路由到那個(gè)干線輸出口，對于分支輸出口，來自干線輸入口的業(yè)務(wù)信號進(jìn)行組合，輸出到分支輸出光纖上，其載波波長選定為路由到此分支站。
12.按照權(quán)利要求11的分插復(fù)用器，其中信號耦合裝置包括，每個(gè)所述輸出口有一個(gè)光纖耦合器，在路由信號到所述一個(gè)輸出口之后，對從所述信號分解裝置接收到的信號加以耦合。
13.按照權(quán)利要求11或權(quán)利要求12的分插復(fù)用器，其中信號分解裝置包括，每個(gè)輸入口有一個(gè)光纖耦合器，對于任何一個(gè)給定輸入口，光纖耦合器在其第一側(cè)有一根來自所述一個(gè)輸入口的輸入光纖，在其第二側(cè)有兩根輸出光纖，所述兩根輸出光纖在干線輸入口的情況，用于路由信號到對應(yīng)的干線輸出口和到分支輸出口，所述兩根輸出光纖在分支輸入口的情況，用于路由信號到第一和第二干線輸出口。
14.按照權(quán)利要求13的分插復(fù)用器，其中有一個(gè)濾波器，用于路由信號到分支輸出口，此濾波器適合于傳送這些載波波長，用于傳送信號到分支輸出光纖所分配的載波波長，此濾波器不適合于傳送那些載波波長，不是分配給傳送信號到分支輸出光纖的載波波長。
15.按照權(quán)利要求11或12的分插復(fù)用器，其中信號分解裝置包括，每個(gè)所述輸入口有一個(gè)元件或一組元件，有一條輸入路徑，接收來自所述輸入口中所述一個(gè)的信號，有第一和第二輸出路徑，分別路由信號到所述輸出口的第一個(gè)和所述輸出口的第二個(gè)，其中在所述第一輸出路徑上有一個(gè)或多個(gè)陷波反射濾波器，用于反射傳輸?shù)剿鲚敵隹谥兴龅诙€(gè)的這些載波波長信號，以及用于傳送傳輸?shù)剿鲚敵隹谥兴龅谝粋€(gè)的那些載波波長信號，且其中傳輸?shù)剿鲚敵隹谥兴龅诙€(gè)的這些載波波長信號在所述陷波反射濾波器反射之后，被路由到所述第二輸出路徑上。
16.按照權(quán)利要求15的分插復(fù)用器，其中一個(gè)元件或一組元件包括光纖耦合器，其中輸入路徑和第二輸出路徑是在連接到此耦合器第一側(cè)的光纖上，第一輸出路徑是在連接到此混合器第二側(cè)的光纖上。
17.按照權(quán)利要求16的分插復(fù)用器，此權(quán)利要求16取決于權(quán)利要求12，還包括光纖耦合器第二輸出路徑上一個(gè)光學(xué)隔離器，第一輸入口給此光纖耦合器提供一個(gè)輸入，此隔離器允許來自所述光纖耦合器的信號通過，但不允許信號傳向所述光纖耦合器，其中所述第二輸出路徑給光纖耦合器提供一個(gè)輸入，用于分解來自第二輸入口的信號，來自光纖耦合器的第二輸出路徑用作第一輸入口，連接到光纖耦合器第二側(cè)作為第二輸入口，因而，第二輸入口的光纖耦合器也起到分支輸出口的信號耦合裝置作用。
18.按照權(quán)利要求15的分插復(fù)用器，其中所述一個(gè)元件或一組元件包括光學(xué)循環(huán)器，其按順序第一端口連到輸入路徑，按順序第二端口連到第一輸出路徑，按順序第三端口連到第二輸出路徑。
19.按照權(quán)利要求18的分插復(fù)用器，其中對于每一輸出口，信號耦合裝置包括光學(xué)循環(huán)器，所述光學(xué)循環(huán)器按順序第一端口接收從所述輸入口中第一個(gè)的路由信號，所述光學(xué)循環(huán)器按順序第二端口接收從所述輸入口中第二個(gè)的路由信號，所述光學(xué)循環(huán)器按順序第三端口給所述一個(gè)輸出口提供信號，其中連到按順序第二端口的光纖上有一個(gè)或多個(gè)陷波反射濾波器，反射這些載波波長的信號，此載波波長分配給從所述輸入口中所述第一個(gè)傳輸信號到輸出口中所述一個(gè)。
20.按照權(quán)利要求15至19中任一條的分插復(fù)用器，其中分配給信號輸入第一干線輸入口的載波波長與分配給信號從第二干線輸出口輸出的載波波長相同，分配給信號輸入第二干線輸入口的載波波長與分配給信號從第一干線輸出口輸出的載波波長相同，分配給信號輸入分支輸入口的載波波長與分配給信號從分支輸出口輸出的載波波長相同。
21.按照權(quán)利要求15的分插復(fù)用器，所述分插復(fù)用器包括三個(gè)或多個(gè)四端口光學(xué)循環(huán)器，對于其中每個(gè)所述四端口光學(xué)循環(huán)器，此光學(xué)循環(huán)器是這樣連接的，所述輸入口之一連到循環(huán)器所述四端口之一，所述輸出口之一連到所述四端口的另一個(gè)，所述四端口的其余兩個(gè)端口中的每一個(gè)連到所述光學(xué)循環(huán)器中不同的一個(gè)，其中一個(gè)或多個(gè)陷波反射濾波器放在連接各對所述光學(xué)循環(huán)器之間的路徑上。
22.一個(gè)用于光學(xué)波分多路復(fù)用系統(tǒng)的分插復(fù)用器，其中業(yè)務(wù)信號的路由選擇是由提供給所述業(yè)務(wù)信號特定載波波長所確定的，所述分插復(fù)用器包括三個(gè)或多個(gè)四端口光學(xué)循環(huán)器，每個(gè)光學(xué)循環(huán)器的各個(gè)端口連成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)；第一干線光纖的輸入口和輸出口，分別給所述三個(gè)或多個(gè)光學(xué)循環(huán)器指定的端口提供信號和從這些指定的端口接收信號；第二干線光纖的輸入口和輸出口，分別給所述三個(gè)或多個(gè)光學(xué)循環(huán)器指定的端口提供信號和從這些指定的端口接收信號；一根或多根分支光纖中每一根的輸入口和輸出口，分別給所述三個(gè)或多個(gè)光學(xué)循環(huán)器指定的端口提供信號和從這些指定的端口接收信號；其中一個(gè)或多個(gè)陷波反射濾波器放在相鄰光學(xué)循環(huán)器之間的所述網(wǎng)絡(luò)上，用于傳送一些預(yù)定的所述特定載波波長信號，以及反射另一些所述特定載波波長信號，從而信號從所述輸入口路由到所述輸出口中指定的幾個(gè)。
23.按照權(quán)利要求22的分插復(fù)用器，其中所述網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)環(huán)。
24.按照權(quán)利要求22或23的分插復(fù)用器，對于其中每個(gè)所述四端口光學(xué)循環(huán)器，所述四端口之一連到所述輸入口之一，所述四端口的另一個(gè)連到所述輸出口之一，所述四端口的其余兩個(gè)連到另外的兩個(gè)所述光學(xué)循環(huán)器，其中每個(gè)端口連到所述光學(xué)循環(huán)器中不同的一個(gè)。
25.按照權(quán)利要求21至24中任一條的分插復(fù)用器，對于其中每個(gè)所述四端口循環(huán)器，按順序的第一端口連到所述輸入口之一，按順序的第二端口連到其余四端口循環(huán)器之一，按順序的第三端口連到其余四端口循環(huán)器中另一個(gè)，按順序的第四端口連到所述輸出口之一。
26.按照權(quán)利要求21至25中任一條的分插復(fù)用器，其中分插復(fù)用器包括三個(gè)四端口光學(xué)循環(huán)器，其中連到每個(gè)四端口光學(xué)循環(huán)器的輸入口和輸出口分別是，第一干線光纖輸入口和第二干線光纖輸出口，第二干線光纖輸入口和第一干線光纖輸出口，分支光纖輸入口和分支光纖輸出口。
27.按照權(quán)利要求21至24中任一條的分插復(fù)用器，其中分插復(fù)用器包括四個(gè)或多個(gè)四端口光學(xué)循環(huán)器，四端口光學(xué)循環(huán)器互相連成一個(gè)環(huán)，其中所述附加的分支輸入口和分支輸出口是為除了第三個(gè)循環(huán)器以外的其余每個(gè)四端口光學(xué)循環(huán)器所配備的。
28.按照權(quán)利要求21至27中任一條的分插復(fù)用器，其中分配給從給定干線光纖分出到給定分支輸出光纖的信號載波波長與分配給從那個(gè)分支的分支輸入光纖插入到給定干線光纖的信號載波波長相同。
29.按照權(quán)利要求15至28中任一條的分插復(fù)用器，其中分配給從所述干線光纖之一路由到任何分支輸出光纖的載波波長信號，在所述干線光纖所述之一的輸入口輸入時(shí)，被一個(gè)或多個(gè)所述陷波反射濾波器反射。
30.按照權(quán)利要求15至29中任一條的分插復(fù)用器，其中沿著所述干線光纖之一路由但不到任何分支輸出光纖的載波波長信號，在所述干線光纖所述之一的輸入口輸入時(shí)，通過所述干線光纖所述之一的輸出口而沒有反射。
31.一個(gè)用于光學(xué)波分多路復(fù)用系統(tǒng)的分插復(fù)用器，所述分插復(fù)用器包括多個(gè)互連的基本多路復(fù)用單元，每個(gè)所述基本多路復(fù)用單元包括第一輸入，第一輸出，第二輸入，和第二輸出，還包括路由裝置，使一個(gè)或多個(gè)預(yù)定載波波長上的信號，從第一輸入路由到第二輸出和從第二輸入路由到第一輸出，但在另一些載波波長上的信號，從第一輸入路由到第一輸出，和從第二輸入路由到第二輸出。
32.按照權(quán)利要求31的分插復(fù)用器，還包括第一干線輸入，用于接收從第一干線光纖第一部分的業(yè)務(wù)信號；第二干線輸入，用于接收從第二干線第一部分的業(yè)務(wù)信號；第一干線輸出，用于輸出通調(diào)信號到第一干線光纖的第二部分；第二干線輸出，用于輸出業(yè)務(wù)信號到第二干線光纖的第二部分；分支輸入，用于接收從分支輸入光纖的業(yè)務(wù)信號；以及分支輸出，用于輸出業(yè)務(wù)信號到分支輸出光纖。
33.按照權(quán)利要求32的分插復(fù)用器，其中多個(gè)互連的基本多路復(fù)用單元包括環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，在此網(wǎng)絡(luò)中，多個(gè)基本多路復(fù)用單元中第一個(gè)的第一輸入和第一輸出是第一干線輸入和第一干線輸出，多個(gè)基本多路復(fù)用單元中第二個(gè)的第一輸入和第一輸出是第二干線輸入和第二干線輸出。
34.按照權(quán)利要求33的分插復(fù)用器，其中多個(gè)基本多路復(fù)用單元中第一個(gè)和第二個(gè)的第二輸出各自連接到多個(gè)基本多路復(fù)用單元中第三個(gè)的相應(yīng)輸入，且其中多個(gè)基本多路復(fù)用單元中所述第三個(gè)的一個(gè)輸出是分支輸出口。
35.按照權(quán)利要求34的分插復(fù)用器，其中不連到分支輸出口的多個(gè)基本多路復(fù)用單元中第三個(gè)的一個(gè)輸出連接到一個(gè)抗反射終端。
36.按照權(quán)利要求33至35中任一條的分插復(fù)用器，其中多個(gè)基本多路復(fù)用單元中第一個(gè)和第二個(gè)的第二輸入各自連到多個(gè)基本多路復(fù)用單元中第四個(gè)的相應(yīng)輸出，且其中所述第四個(gè)基本多路復(fù)用單元的一個(gè)輸入連接到分支輸入口。
37.按照權(quán)利要求36的分插復(fù)用器，其中不連到分支輸入口的多個(gè)基本多路復(fù)用單元中第四個(gè)的一個(gè)輸入連接到一個(gè)抗反射終端。
38.按照權(quán)利要求32的分插復(fù)用器，它包括一個(gè)基本多路復(fù)用單元的直線形網(wǎng)絡(luò)。
39.按照權(quán)利要求38的分插復(fù)用器，其中線性網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)基本多路復(fù)用單元匹配對組成的線形陣列，一個(gè)匹配對中每一個(gè)基本多路復(fù)用單元有預(yù)定的載波波長，用于從第一輸入分出信號到第二輸出，以及從第二輸入分出信號到第一輸出，其中此對中第一個(gè)基本多路復(fù)用單元的第二輸入和第二輸出與此對中第二個(gè)基本多路復(fù)用單元的第一輸入和第一輸出連成一個(gè)環(huán)。
40.按照權(quán)利要求39的分插復(fù)用器，其中一對中第一個(gè)基本多路復(fù)用單元的第一輸入和第一輸出分別連到給定干線光纖的干線輸入口和干線輸出口。
41.按照權(quán)利要求39或權(quán)利要求40的分插復(fù)用器，其中一對中第二個(gè)基本多路復(fù)用單元的第二輸入連接成接收來自分支輸入口路由的信號，一對中第二個(gè)基本多路復(fù)用單元的第二輸出連接成傳信號到分支輸出口。
42.按照權(quán)利要求41的分插復(fù)用器，還包括一條從分支輸入口到分支輸出口通過的分插線，此分插線穿過每個(gè)基本多路復(fù)用單元匹配對中第二個(gè)基本多路復(fù)用單元的第二輸入和第二輸出。
43.按照權(quán)利要求39至42中任一條的分插復(fù)用器，還包括多個(gè)光學(xué)衰減器，每個(gè)所述光學(xué)衰減器是在連接基本多路復(fù)用單元一個(gè)匹配對所述環(huán)的一部分上，其中所述多個(gè)光學(xué)衰減器是這樣選取的，使任何輸入口與輸出口之間的每條信號路徑上的損耗大體上是均衡的。
44.按照權(quán)利要求31至43中任一條的分插復(fù)用器，其中基本多路復(fù)用單元包括Mach-Zehnder干涉儀。
45.按照權(quán)利要求44的分插復(fù)用器，其中所述Mach-Zehnder干涉儀是由輸入光纖耦合器，輸出光纖耦合器和一對光纖構(gòu)成，此對光纖是在所述光纖耦合器的相應(yīng)輸入/輸出之間，其中所述一對匹配光纖中的光纖有這樣的路徑，這些路徑在路徑長度上是匹配的，而且這對光纖的所述每條光纖上有一個(gè)或多個(gè)陷波反射濾波器，用于在每條光纖上預(yù)定載波波長的信號的匹配反射。
46.按照權(quán)利要求31至42中任一條的分插復(fù)用器，其中基本多路復(fù)用單元包括在光纖上帶一個(gè)或多個(gè)陷波反射濾波器的一對光學(xué)循環(huán)器，此光纖連接所述一對光學(xué)循環(huán)器。
47.按照權(quán)利要求46的分插復(fù)用器，其中所述光學(xué)循環(huán)器是三端口光學(xué)循環(huán)器。
48.一個(gè)用于光學(xué)波分多路復(fù)用系統(tǒng)的分插復(fù)用器，所述分插復(fù)用器有第一干線輸入口，用于接收從第一干線光纖第一部分的業(yè)務(wù)信號；和第一干線輸出口，用于給第一干線光纖第二部分提供業(yè)務(wù)信號；第二干線輸入口，用于接收從第二干線光纖第一部分的業(yè)務(wù)信號；和第二干線輸出口，用于給第二干線光纖第二部分提供業(yè)務(wù)信號；以及第一和第二分支輸入/輸出口，用于接收從分支光纖的信號和給分支光纖提供信號；其中分插復(fù)用器適合于在每個(gè)所述輸入/輸出處輸入一個(gè)或多個(gè)分支輸入信號和輸出一個(gè)或多個(gè)分支輸出信號。
49.按照權(quán)利要求48的分插復(fù)用器，其中分插復(fù)用器包括多個(gè)光纖耦合器和陷波反射濾波器。
50.按照權(quán)利要求49的分支單元，其中所述第一干線輸入口連到第一光纖耦合器的第一左側(cè)接頭，所述第一干線輸出口連到第二光纖耦合器的第一右側(cè)接頭，所述第一分支輸入/輸出口連到第三光纖耦合器的左側(cè)接頭，所述第二分支輸入/輸出口連到第四光纖耦合器的第一右側(cè)接頭，所述第二干線輸入口連到第六光纖耦合器的第二右側(cè)輸入，以及所述第二干線輸出口連到第五光纖耦合器的第二右側(cè)接頭，其中第三耦合器的第一右側(cè)接頭連到第一耦合器的第二左側(cè)接頭，第三耦合器的第二右側(cè)接頭連到第五耦合器的第一左側(cè)接頭，第四耦合器的第一左側(cè)接頭連到第二耦合器的第二右側(cè)接頭，以及第四耦合器的第二左側(cè)接頭連到第六耦合器的第一右側(cè)接頭，且其中第一耦合器的第一右側(cè)接頭通過第一組陷波反射濾波器連到第二耦合器的第一左側(cè)接頭，以及第五耦合器的第一右側(cè)接頭通過第二組陷波反射濾波器連到第六耦合器的第一左側(cè)接頭。
51.按照權(quán)利要求48的分插復(fù)用器，它包括多個(gè)三端口光學(xué)循環(huán)器和多個(gè)陷波反射濾波器。
52.按照權(quán)利要求51的分插復(fù)用器，其中所述干線輸入口，干線輸出口，和分支輸入/輸出口包含多組，每一組包括一個(gè)干線輸入口，一個(gè)干線輸出口，和一個(gè)分支輸入/輸出口，其中每一組有三個(gè)三端口光學(xué)循環(huán)器和多個(gè)陷波反射濾波器。
53.按照權(quán)利要求52的分插復(fù)用器，其中每一組有第一個(gè)，第二個(gè)和第三個(gè)三端口循環(huán)器，對于其中第一個(gè)三端口循環(huán)器，第一端口連接成接收來自其他所述信號組輸入的信號，第二端口通過多個(gè)陷波反射濾波器連接到第二個(gè)三端口循環(huán)器的第二端口，以及第三端口連接到該組的干線輸出口，對于其中第二個(gè)三端口循環(huán)器，第一端口連接到該組的干線輸入口，第三端口連接到第三個(gè)三端口循環(huán)器的第一端口，對于其中第三個(gè)三端口循環(huán)器，第二端口連接到該組的分支輸入/輸出口，第三端口連接成提供信號，給其他信號組接收。
54.按照權(quán)利要求48的分插復(fù)用器，它包括多個(gè)三端口循環(huán)器，多個(gè)四端口循環(huán)器，和多個(gè)陷波反射濾波器。
55.按照權(quán)利要求54的分插復(fù)用器，對于其中每個(gè)四端口循環(huán)器，一個(gè)端口連接到所述干線輸入口或干線輸出口中之一和所述分支輸入/輸出口中之一，對于其中每個(gè)三端口循環(huán)器，一個(gè)端口連接到所述干線輸入口或干線輸出口中之一。
56.按照權(quán)利要求54或55的分插復(fù)用器，其中每個(gè)所述四端口循環(huán)器通過多個(gè)陷波反射濾波器連接到另一個(gè)四端口循環(huán)器。
57.按照權(quán)利要求54，55或56的分插復(fù)用器，其中每個(gè)所述三端口循環(huán)器通過多個(gè)陷波反射濾波器連接到另一個(gè)三端口循環(huán)器。
58.按照權(quán)利要求54至57中任一條的分插復(fù)用器，其中每個(gè)所述四端口循環(huán)器連接到所述三端口循環(huán)器中之一。
59.按照權(quán)利要求58的分插復(fù)用器，它包括第一個(gè)和第二個(gè)四端口循環(huán)器，第一個(gè)和第二個(gè)三端口循環(huán)器，以及第一組和第二組陷波反射濾波器，對于其中第一個(gè)四端口循環(huán)器，第一端口連到第一干線輸入口，第二端口通過第一組陷波反射濾波器連到第二個(gè)四端口循環(huán)器的第三端口，第三端口連到第一分支輸入/輸出口，對于其中第二個(gè)四端口循環(huán)器，第一端口連到第二個(gè)三端口循環(huán)器的第三端口，第二端口連到第二分支輸入/輸出口，第四端口連到第一干線輸出口，對于其中第一個(gè)三端口循環(huán)器，第二端口通過所述第二組陷波反射濾波器連到第二個(gè)三端口循環(huán)器的第二端口，所述第三端口連到所述第二干線輸出口，對于其中第二個(gè)三端口循環(huán)器，第一端口連到所述第二干線輸入口。
60.按照權(quán)利要求48的分插復(fù)用器，它包括兩個(gè)五端口循環(huán)器。
61.按照權(quán)利要求60的分插復(fù)用器，其中所述第一干線輸入口連接到所述第一個(gè)五端口循環(huán)器的第一端口，所述第二干線輸入口連接到所述第二個(gè)五端口循環(huán)器的第一端口。
62.按照權(quán)利要求60或權(quán)利要求61的分插復(fù)用器，其中所述第一干線輸出口連接到第一個(gè)和第二個(gè)五端口循環(huán)器中之一的第五端口，第二干線輸出口連接到第一個(gè)和第二個(gè)五端口循環(huán)器中另一個(gè)的第五端口。
63.按照權(quán)利要求60至62中任一條的分插復(fù)用器，其中第一分支輸入/輸出口連到第一個(gè)五端口循環(huán)器的第三端口，第二分支輸入/輸出口連到第二個(gè)五端口循環(huán)器的第三端口。
64.按照權(quán)利要求60至63中任一條的分插復(fù)用器，其中第一個(gè)和第二個(gè)五端口循環(huán)器都是這樣，第二端口與第四端口互相連接。
65.按照權(quán)利要求64的分插復(fù)用器，其中一組陷波反射濾波器位于一個(gè)五端口循環(huán)器的第二端口與第四端口之間的每個(gè)連接中，使與該循環(huán)器第一端口連接的干線輸入口來的業(yè)務(wù)信號路由到合適的輸出口，此輸出口由業(yè)務(wù)信號的載波波長所確定。
66.按照權(quán)利要求65的分插復(fù)用器，此權(quán)利要求取決于權(quán)利要求62和63，其中第一個(gè)五端口循環(huán)器的第五端口連接到第一干線輸出口，第二個(gè)五端口循環(huán)器的第五端口連接到第二干線輸出口。
67.按照權(quán)利要求60至63中任一條的分插復(fù)用器，其中第一個(gè)五端口循環(huán)器的第二端口連接到第二個(gè)五端口循環(huán)器的第四端口，第二個(gè)五端口循環(huán)器的第二端口連接到第一個(gè)五端口循環(huán)器的第四端口。
68.按照權(quán)利要求67的分插復(fù)用器，其中一組陷波反射濾波器位于一個(gè)五端口循環(huán)器的第二端口與第四端口之間的每個(gè)連接中，使與該循環(huán)器第一端口連接的干線輸入口來的業(yè)務(wù)信號路由到合適的輸出口，此輸出口由業(yè)務(wù)信號的載波波長所確定。
69.按照權(quán)利要求67或權(quán)利要求68的分插復(fù)用器，其中第二干線輸出口連接到第一個(gè)五端口循環(huán)器的第五端口，第一干線輸出口連接到第二個(gè)五端口循環(huán)器的第五端口。
70.按照權(quán)利要求48至69中任一條的分插復(fù)用器，還包括一個(gè)交換單元，此交換單元適合于連接到分支輸入口，分支輸出口，第一分支輸入/輸出口，和第二分支輸入/輸出口，適合于接收來自分支站經(jīng)分支輸入口的信號，并將此信號按照其載波波長路由到第一分支輸入/輸出口或第二分支輸入/輸出口，還適合于接收來自第一分支輸入/輸出口和第二分支輸入/輸出口的業(yè)務(wù)信號，并把這些信號進(jìn)行組合，路由到分支輸出口。
71.按照權(quán)利要求70的分插復(fù)用器，其中交換單元包括第一個(gè)和第二個(gè)四端口循環(huán)器，對于其中第一個(gè)四端口循環(huán)器，第一端口連到分支輸入口，第二端口通過第一組陷波反射濾波器連到第二個(gè)四端口循環(huán)器的第一端口，第三端口連到第一分支輸入/輸出口，第四端口通過第二組陷波反射濾波器連到第二個(gè)四端口循環(huán)器的第三端口，對于其中第二個(gè)四端口循環(huán)器，第二端口連到第二分支輸入/輸出口，第四端口連到分支輸出光纖。
72.一個(gè)用于光學(xué)波分多路復(fù)用系統(tǒng)的分插復(fù)用器，所述分插復(fù)用器有第一干線輸入口，用于接收來自第一干線光纖第一部分的業(yè)務(wù)信號；和第一干線輸出口，用于給第一干線光纖第二部分提供業(yè)務(wù)信號；第二干線輸入口，用于接收來自第二干線光纖第一部分的業(yè)務(wù)信號；和第二干線輸出口，用于給第二干線光纖第二部分提供業(yè)務(wù)信號；以及第一和第二分支口，用于接收來自分支站的信號和給分支站提供信號；其中分插復(fù)用器包括第一個(gè)和第二個(gè)五端口光學(xué)循環(huán)器，根據(jù)載波波長將指定的信號從第一和第二干線輸入口經(jīng)分支口路由到分支站，并根據(jù)載波波長將指定的信號從分支口路由到第一和第二干線輸出口。
73.按照權(quán)利要求72的分插復(fù)用器，其中所述第一干線輸入口連接到所述第一個(gè)五端口循環(huán)器的第一端口，所述第二干線輸入口連接到所述第二個(gè)五端口循環(huán)器的第一端口。
74.按照權(quán)利要求72或權(quán)利要求73的分插復(fù)用器，其中所述第一干線輸出口連到第一個(gè)和第二個(gè)五端口循環(huán)器中之一的第五端口，第二干線輸出口連到第一個(gè)和第二個(gè)五端口循環(huán)器中另一個(gè)的第五端口。
75.按照權(quán)利要求72至74中任一條的分插復(fù)用器，其中第一分支口連到第一個(gè)五端口循環(huán)器的第三端口，第二分支口連到第二個(gè)五端口循環(huán)器的第三端口。
76.按照權(quán)利要求72至75中任一條的分插復(fù)用器，其中第一個(gè)和第二個(gè)五端口循環(huán)器都是這樣，第二端口與第四端口互相連接。
77.按照權(quán)利要求76的分插復(fù)用器，其中一組陷波反射濾波器放在一個(gè)五端口循環(huán)器第二端口與第四端口之間每個(gè)連接中，使得與那個(gè)循環(huán)器第一端口連接的干線輸入口的業(yè)務(wù)信號路由到合適的輸出口或分支口，這是由業(yè)務(wù)信號的載波波長所確定的。
78.按照權(quán)利要求77的分插復(fù)用器，此權(quán)利要求取決于權(quán)利要求74和75，其中第一個(gè)五端口循環(huán)器的第五端口連接到第一干線輸出口，第二個(gè)五端口循環(huán)器的第五端口連接到第二干線輸出口。
79.按照權(quán)利要求72至75中任一條的分插復(fù)用器，其中第一個(gè)五端口循環(huán)器的第二端口連接到第二個(gè)五端口循環(huán)器的第四端口，第二個(gè)五端口循環(huán)器的第二端口連接到第一個(gè)五端口循環(huán)器的第四端口。
80.按照權(quán)利要求79的分插復(fù)用器，其中一組陷波反射濾波器位于一個(gè)五端口循環(huán)器的第二端口與第四端口之間每個(gè)連接中，使得與那個(gè)循環(huán)器第一端口連接的干線輸入口的業(yè)務(wù)信號路由到合適的輸出口或分支口，這是由業(yè)務(wù)信號的載波波長所確定的。
81.按照權(quán)利要求79或權(quán)利要求80的分插復(fù)用器，其中第二干線輸出口連到第一個(gè)五端口循環(huán)器的第五端口，第一干線輸出口連到第二個(gè)五端口循環(huán)器的第五端口。
82.按照權(quán)利要求72至81中任一條的分插復(fù)用器，還包括一個(gè)交換單元，此交換單元適合于連接到分支輸入口，分支輸出口，第一分支口，和第二分支口；適合于接收來自分支站經(jīng)分支輸入口的信號，并把這些信號按照其載波波長路由到第一分支口或第二分支口；還適合于接收來自第一分支口和第二分支口的業(yè)務(wù)信號，并把這些業(yè)務(wù)信號進(jìn)行組合，路由到分支輸出口。
83.按照權(quán)利要求82的分插復(fù)用器，其中交換單元包括第一個(gè)和第二個(gè)四端口循環(huán)器，對于其中第一個(gè)四端口循環(huán)器，第一端口連到分支輸入口，第二端口經(jīng)第一組陷波反射濾波器連到第二個(gè)四端口循環(huán)器的第一端，第三端口連到第一分支口，第四端口經(jīng)第二組陷波反射濾波器連到第二個(gè)四端口循環(huán)器的第三端口；對于其中第二個(gè)四端口循環(huán)器，第二端口連到第二分支口，第四端口連到分支輸出光纖。
84.按照權(quán)利要求82或權(quán)利要求83的分插復(fù)用器，這兩條權(quán)利要求取決于權(quán)利要求78，其中分插復(fù)用器適合于在給定干線輸入口與其對應(yīng)的干線輸出口之間通過的每個(gè)業(yè)務(wù)信號給出均衡的損耗，以及在輸入口與輸出口之間每條余留的路徑上給出均衡的損耗。
85.按照上述權(quán)利要求中任一條的分插復(fù)用器，這些權(quán)利要求取決于權(quán)利要求15，19，22，45，46，49至54，56，57，59，65，68，71，77，80，83中任一條，其中所述陷波反射濾波器是布拉格光纖光柵。
86.一個(gè)用于光纖網(wǎng)絡(luò)的分支單元，它包括按照以上任一條權(quán)利要求的分插復(fù)用器。
87.一個(gè)光纖網(wǎng)絡(luò)，它包括兩個(gè)終端站；兩條或多條干線光纖，用于連接所述兩個(gè)終端站；一個(gè)或多個(gè)分支站，每個(gè)分支站由一條支線光纖連到光纖干線，此條光纖干線是所述兩條或多條干線光纖中；以及權(quán)利要求86中提到的光纖干線上一個(gè)或多個(gè)分支單元，每個(gè)分支單元允許在所述干線光纖與一條或多條所述支線光纖之間交換業(yè)務(wù)信號。
88.按照權(quán)利要求87的光纖網(wǎng)絡(luò)，它適合于所述光纖干線的重要部分包括海底光纜，所述一個(gè)或多個(gè)分支單元適用于海底。
全文摘要
描述了含無源光學(xué)元件的多個(gè)分插復(fù)用器,這些分插復(fù)用器用于波分多路復(fù)用系統(tǒng)。這些分插復(fù)用器特別適用于這種網(wǎng)絡(luò)的分支單元(10),允許信號沿著終端站(20,30)之間的主干線光纖(1,2,11,12)通過,信號被分出到支線站(40)和從支線站(40)插入,分插復(fù)用器的設(shè)計(jì)允許使用較少數(shù)量的支線光纖(3,13),因?yàn)楦删€光纖(1,2,11,12)與支線光纖(3,13)之間信號是按照其載波波長被路由。
文檔編號H04J14/00GK1195436SQ9619666
公開日1998年10月7日 申請日期1996年8月2日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月4日
發(fā)明者克萬·皮特·約尼斯, 馬丁·皮逖特 申請人:阿爾卡塔爾-阿爾斯托姆通用電氣公司