[发明专利]可控光分插复用器

说明书

技术领域

本发明涉及使用波分复用技术的光纤通信系统，特别地，涉及可控地 增加和/或减少的通信信道的方法，涉及可控和可重构的光分插复用器(分 别是c-OADM和ROADM)并且可用在密集的波分复用系统中，因此可用 在粗波分复用系统中。

背景技术

当前，使用波分复用技术来增加光纤通信系统的传输容量。WDM有 两个主要应用领域-密集波分复用(DWDM)和粗波分复用(CWDM)。 DWDM技术通常用在远程电信系统中，而CWDM技术通常用在城域网络 和接入网络中。

DWDM是高容量光传输技术，然而其价格较高。国际电信联盟(ITU) 建议的国际标准的波长栅格具有以下频率间隔：200，100，50或25GHz (分别是1.6，0.8，0.4和0.2nm的波长间距)；具有较高波长分隔(12.5GHz) 的系统已经被使用。CWDM系统中的单根光纤上传输的波长数目小于 DWDM系统，ITU推荐的信道间距是20nm。CWDM技术使用简单并且 价格便宜。

在用于增加/减少的通信信道的光纤通信系统的节点中，通常使用光分 插复用器(OADM)。它们使得能够从线上减少一个或几个信道并且同时 以具有新信息的相同波长增加信号。这提供了通信系统的有效利用的显著 增加。具有固定信道频率的OADM受限于它们的取决于配置的固定波长 传输器的固有性质的减少波长或增加一波长到网络中的能力。系统性地增 长需要通信系统的容量并且新方法的使用需要比固定的(静态的)分插装 置提供的适应性更大的适应性，使得网络的操作和设计变得复杂。

动态重构和调谐的光分插复用器(分别是c-OADM或ROADM)的使 用通过允许任何时间减少/增加任何信道，沿着网络在网络集线器提供最佳 选定路线消除了这一限制。除此之外，c-OADM也可以用在波分系统中， 其中波长可以改变。

光学系统领域的专家熟知的ROADM结构是由包括多路分离器，开关 和复用器的分离的部件组装而成。典型的复用器和多路分离器包括薄滤光 器上的多级结构、自由空间光学中的衍射光栅或用于导波光学的阵列波导 光栅(AWG)。用于减少，、加和通过信道的光学开关通常是微机电系统 (MEMS)。传统方法的困难在于其不必要地昂贵，特别是在系统中的信 道数较高时。其特征在于较大的输入损耗和光信号质量的恶化。除此之外， 光开关对诸如温度变化和振动的环境效应是敏感的。

c-OADM的主要功能元件是可调谐滤光器-波长选择光学部件，其中 所选择的带通的中心波长是可被动态调谐的。有许多可调谐的滤光器，但 是由于不同的原因，它们中的大部分不能成功地用在c-OADM中。例如， 基于声光效应的可调谐滤光器是偏振依赖的，其导致许多实际问题。布拉 格滤光器被通过电阻加热器机械地移动或改变，并因此调谐速度相对较 慢-通常是毫米级的。可调谐的法布里-珀罗滤光器不能实现在这些滤光器 中所必需的精细度，因此也是不能接受的；如果它们能够调谐WDM范围， 那么它们不具有足够窄的信道，而如果它们具有足够窄的信道，那么它们 只能调谐所需波带的一部分。

基于非对称或非平衡/不对称的马赫-曾德干涉仪(进一步，单级MZI) 的可调谐滤光器以低信号插入损耗、低偏振依赖、相对便宜为特征。装备 有电光移相器，其能够提供相当快的调谐。本领域技术人员知道，基于非 对称单级MZI的具有8或9级的多级结构是以高选择性为特征的并且其足 够覆盖整个WDM波带。这是为什么在所有可调谐滤光器中，特别是在上 述调谐滤光器中，这种可调谐滤光器被优选用在c-OADM或ROADM中 的原因。

有一种可调谐分插光复用器(US6795654B2)，包括输入端口，减少 端口，输出端口和增加端口并包括用于提供包括由信道组成的输入信号到 输入端口的装置，多个连接到输入端口的滤光器级，每个滤光器级操作来 分别选择发送偶数或奇数信道并反射奇数或偶数信道，用于在输出端口提 供反射的信道作为通过信号的装置，以及用于在减少端口提供传输的信道 的装置。每个滤光器级可包括具有用于传输所选择的信道的选择延迟的光 纤非平衡MZI和用于反射没有通过光纤非平衡MZI传输的信道的反射镜。 用于在输出端口提供反射的信道作为通过信号的装置和用于在增加端口提 供增加信号以使增加信号沿着减少信号相反的路径的装置应包括循环器。