專利名稱：基于濾波光開關單元的集成化動態光分插復用模塊的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種濾波光開關單元及其集成化動態光分插復用模塊，將薄膜濾波器功能和機械光開關功能集成為一體，通過指定的光學連接和機電控制，以集成化的方式實現波分復用光通信系統的復用功能、解復用功能和上下路功能，適用于波分復用光纖通信系統和網絡。
背景技術：
在波分復用(WDM)光通信系統中，光分插復用器(OADM)提供波長通道的直通、上路(插)和下路(分)功能，是核心節點設備之一。
OADM分為固定型和動態型。固定型的OADM多用于簡單的WDM線性傳輸系統，以固定的方式提供指定波長的分插復用(上下路)；動態型的OADM能夠根據運營商的要求，動態地提供所選擇波長的分插復用(上下路)，能更加靈活地配置分插復用波長。目前，動態型OADM一直處在研究開發和示范應用階段。在知識產權狀況方面，通過聯網檢索中國專利全文數據庫(1985年-今)、世界知識產權組織專利數據庫(PCT)、歐洲專利數據庫、日本專利、美國專利全文數據庫(1790年-今)和加拿大專利全文數據庫(1920年-今)，并對其中與OADM較吻合的專利進行了仔細分析(重點分析了它們的功能和結構)，發現動態型的OADM大多采用光柵、光環形器等器件來實現，成本較高，且實用性不強。另外，在公開發表的論文中有一些基本的OADM結構和功能描述。結果表明，大多數OADM都包括波分復用器、解復用器、光開關和其它無源器件，其結構復雜，體積較大，成本較高。另一些OADM雖然結構較簡單，但實現難度較大，成本也較高。因此研究實用化、模塊化、易實現和低成本的動態OADM一直是光通信研究開發領域的熱點之一。
發明專利“功能集成型可重構光分插復用模塊”(申請號02150778.3)中提出了一種由任意個光濾波片對組成的動態光分插復用模塊，其中每個濾波片對中的帶通濾波片和全反射濾波片固定在同一基片上并與移動裝置相連，通過移動裝置調節全反射濾波片和帶通濾波片在光通道中的位置，實現上/下路光信號波長可調。該發明實現了動態光分叉復用模塊中復用器、解復用器和光開關三種器件的功能集成，具有小型化的特點。但該發明的濾波片對中兩片濾波片相對位置的準確定位比較困難，并且對移動裝置的要求也很高，具體實現時難度較大。
發明內容
本發明的目的在于針對現有技術的不足，提出一種基于濾波光開關單元的集成化動態光分插復用模塊，實現容易，成本低廉，適用于光纖通信系統和網絡。
為實現這樣的目的，本發明涉及的基于濾波光開關單元的集成化動態光分插復用模塊，采用了具有固定濾波和動態交換的光開關雙重功能的濾波光開關單元，并以首尾相接的方式級連(相鄰濾波光開關單元的輸入和輸出端口相連)，構成任意波長數目的動態可重構光分插復用模塊；每個濾波光開關單元都由一個固定薄膜濾波型解復用單元和一個類似于簡單光開關結構、與移動裝置相連的全反射濾波片組成，通過調節全反射濾波片在光通道中的位置來實現上/下路光信號波長可調。這種由多個濾波光開關單元構成的動態可重構光分插復用模塊，實現了常規波分復用器、波分解復用器和光開關三種器件的功能在一種器件中的集成，從而實現了動態可重構OADM功能。
本發明的基于濾波光開關單元的集成化動態光分插復用模塊包括任意多個濾波光開關單元，每個濾波光開關單元具有帶尾纖的四個端口，即輸入、輸出、上路和下路端口，每一個濾波光開關單元的輸出端口通過光纖與相鄰的后一個濾波光開關單元的輸入端口相連，濾波光開關單元的數目由所需要的上下路的波長數目決定。每個濾波光開關單元都由一個固定薄膜濾波型解復用單元和一個類似于簡單光開關結構、與移動裝置相連的全反射濾波片組成。其中每個固定薄膜濾波型解復用單元由一個前端貼有帶通濾波片的雙芯準直器和一個普通雙芯準直器構成，兩準直器之間形成光通道，而全反射濾波片是否處于光通道中(即是否處于上述兩準直器之間)由與之相連的移動裝置來控制。固定薄膜濾波型解復用單元中的帶通濾波片分別透射WDM系統中的一個信號光波長，如λ1，λ2，…，或λn，全反射濾波片的功能是反射所有信號光波長。
每個濾波光開關單元可以對某一特定波長進行直通和交叉兩種操作，對其它波長進行直通一種操作。其中，對某一特定波長的交叉操作，相當于實現了此波長的分插復用(上下路)。當濾波光開關單元中的全反射濾波片處于光通道中時(“合”狀態)，從輸入端口來的信號光被全部反射，并通過輸出端口輸出；當濾波光開關單元中的全反射濾波片被移出光通道時(“開”狀態)，從輸入端口來的信號光中，波長為λi的信號光，即固定薄膜濾波型解復用單元透射的信號光從下路端口下路，其他信號光被反射至輸出端口輸出，從上路端口來的波長為λi的信號光從輸出端口輸出。當OADM模塊中的所有濾波光開關單元中的全反射濾波片都被移出光通道時(“開”狀態)，波長為λ1，λ2，…，λn的WDM信號入射到第一個濾波光開關單元后，λ1透過固定薄膜濾波型解復用單元下路到本地，同時，波長為λ1的本地信號透過固定薄膜濾波型解復用單元上路并與被反射的λ2，…，λn信號一起入射到第二個濾波光開關單元。在第二個濾波光開關單元，λ2透過固定薄膜濾波型解復用單元并下路到本地，同時本地信號λ2透過固定薄膜濾波型解復用單元上路并與被反射的λ1，…，λn信號一起進入第三個濾波光開關單元，…，依次類推。如某個信道不需要上/下路，則通過調節移動裝置將相應濾波光開關單元中的全反射濾波片切換到光通道中，使原本在該濾波光開關單元中的固定薄膜濾波型解復用單元處透射的波長被重新反射到輸出端口。這樣就實現了光分插復用器上/下路波長的動態可調，即實現了光分插復用器的可重構功能。
與已有發明專利“功能集成型可重構光分插復用模塊”(申請號02150778.3)提出的方案相比，已有專利中每個濾波片對的兩片濾波片固定在一起并與移動裝置相連，要求濾波片對移動前后的兩個位置都必須準確，對移動裝置的加工精度要求很高；本發明中只有反射濾波片與移動裝置相連，因而只要求反射濾光片移入光通道時的位置準確，移出光通道時的位置沒有什么要求，對移動裝置的要求不高，從而降低了實現難度和成本。
本發明采用具有固定濾波和動態交換光開關雙重功能的濾波光開關單元，實現常規波分復用器、波分解復用器和光開關三種器件在一種器件中的集成，從而實現集成化的動態可重構OADM功能，并且可以利用目前比較成熟的薄膜干涉濾波型解復用器技術和小型光開關技術和工藝條件，模塊實現簡單，易于集成，實現了動態可重構光分插復用模塊的小型化和模塊化并且能夠降低成本。
圖1為本發明的基于濾波光開關單元的集成型動態光分插復用模塊結構示意圖(以8通道為例)。
圖1中，1為濾波光開關單元的輸入端口，2為輸出端口，3為上路端口，4為下路端口，5為前端貼有帶通濾波片的雙芯準直器，6為可移動的全反射濾波片，7為普通雙芯準直器，8為帶通濾波片。
圖2為本發明的濾波光開關單元的結構及其實現上下路波長調諧過程示意圖。
圖2中，(a)所示為濾波光開關單元中的“合”狀態，(b)所示為濾波光開關單元中的的“開”狀態。
具體實施例方式以下結合附圖及實施例對本發明的技術方案作進一步描述。
圖1中所示是一個8通道(以8通道為例，但不限于8通道)的基于濾波光開關單元的集成化動態光分插復用模塊結構，其通道數目可根據需要按圖中結構增加或減少。此8通道可重構光分插復用模塊由8個濾波光開關單元組成，每個濾波光開關單元具有帶尾纖的四個端口，即輸入端口1、輸出端口2和上路端口3、下路端口4，每一個濾波光開關單元的輸出端口2通過光纖與后一個濾波光開關單元的輸入端口1相連。濾波光開關單元的結構及其實現上下路波長調諧的過程見附圖2。
如圖2所示，每個濾波光開關單元由一個固定薄膜濾波型解復用單元和一個可移動的全反射濾波片6組成，固定薄膜濾波型解復用單元包括一個前端貼有帶通濾波片8的雙芯準直器5和一個普通雙芯準直器7，且具有帶尾纖的四個端口，即輸入端口1、輸出端口2和上路端口3、下路端口4，全反射濾波片6與機械移動裝置相連，濾波光開關單元的“合”狀態和“開”狀態分別如圖2(a)和(b)所示。
圖2(a)所示為濾波光開關單元中的“合”狀態，即全反射濾波片6處于光通道中，這是此濾波光開關單元中固定薄膜濾波型解復用單元中的帶通濾波片8透射的波長信號不需要上下路時的開關狀態；圖2(b)所示為濾波光開關單元中的“開”狀態，即全反射濾波片6處于光通道之外，這是此濾波光開關單元中固定薄膜濾波型解復用單元中的帶通濾波片8透射的波長信號需要上下路時的開關狀態。全反射濾波片6的位置變化由機械移動裝置來調節。
在本發明的一個實施例中，一種8通道的基于濾波光開關單元的集成化動態光分插復用模塊可以實現8個WDM信號光波長的上下路可調，其中8個WDM信號光波長分別為λ1，...，λ8(1538.15，1541.35，1544.5 5，1547.75，155 0.95，1556.15，1559.35，1562.5nm)。濾波光開關單元中的帶通濾波片8分別為中心波長為1538.15，1541.35，1544.5 5，1547.75，155 0.95，1556.1 5，1559.35，1562.5nm的400GHz濾波片，全反射濾波片為1310nm短波通的濾波片(可以反射1550nm波段的所有信號光波長)。
一種8通道的基于濾波光開關單元的集成化動態光分插復用模塊結構如圖1所示，包括8個濾波光開關單元，每個濾波光開關單元具有帶尾纖的四個端口，即輸入輸出和上下路端口，其中，每一個濾波光開關單元的輸出端口2與后一個濾波光開關單元的輸入端口1相連。每個濾波光開關單元的結構及其實現上下路波長調諧過程如圖2所示，每個濾波光開關單元都由一個固定薄膜濾波型解復用單元和一個與移動裝置相連的全反射濾波片6組成，其中每個固定薄膜濾波型解復用單元分別透射每一個信號光波長λ1，λ2，…，或λ8，全反射濾波片6反射所有信號光波長。波長為λ1，λ2，…，λ8的WDM信號從第一個濾波光開關單元的輸入端口1入射后，如果λ1(1538.15nm)需要上下路，可將第一個濾波光開關單元中的全反射濾波片6切換到光通道外(“開”狀態)，則λ1透過固定薄膜濾波型解復用單元下路到本地，其他信號波長(λ2，…，λ8)被反射到輸出端口2；同時，本地上路波長λ1透過固定薄膜濾波型解復用單元與被反射的其他信號波長(λ2，…，λ8)一起入射到第二個濾波光開關單元。其他波長需要上下路時，可以此類推。如果某個波長不需要上下路，可通過調節移動裝置將相應的濾波光開關單元中的全反射濾波片切換到光通道中(“合”狀態)，使原本在該處透射的波長被反射。
利用本發明，使光開關與濾波功能合而為一，可以十分簡單地實現光信號的上下路波長可調諧，從而，實現了光分插復用器的小型化和模塊化，降低了成本。
權利要求
1.一種基于濾波光開關單元的集成化動態光分插復用模塊，包括任意多個濾波光開關單元，每個濾波光開關單元具有帶尾纖的四個端口，即輸入端口(1)、輸出端口(2)和上路端口(3)、下路端口(4)，每一個濾波光開關單元的輸出端口(2)通過光纖與相鄰的后一個濾波光開關單元的輸入端口(1)相連，其特征在于每個濾波光開關單元由固定薄膜濾波型解復用單元和與移動裝置相連的全反射濾波片(6)組成，固定薄膜濾波型解復用單元包括一個前端貼有帶通濾波片(8)的雙芯準直器(5)和一個普通雙芯準直器(7)，兩準直器之間形成光通道，全反射濾波片(6)在光通道中的位置通過機電移動裝置來調節。
全文摘要
一種基于濾波光開關單元的集成化動態光分插復用模塊，由任意多個濾波光開關單元組成，每個濾波光開關單元具有帶尾纖的輸入、輸出、上路和下路四個端口，每個濾波光開關單元的輸出端口通過光纖與相鄰的后一個濾波光開關單元的輸入端口相連，每個濾波光開關單元由包括一個前端貼有帶通濾波片的雙芯準直器和一個普通雙芯準直器的固定薄膜濾波型解復用單元和全反射濾波片組成，通過移動裝置調節全反射濾波片在光通道中的位置，實現上/下路光信號波長可調。本發明采用任意多個具有濾波和光開關雙重功能的濾波光開關單元，集成了波分復用器、波分解復用器和光開關三種器件，實現了動態可重構光分叉復用，具有小型化、易實現、低成本的特點。
文檔編號H04B10/02GK1555147SQ20031012279
公開日2004年12月15日 申請日期2003年12月25日 優先權日2003年12月25日
發明者胡衛生, 胡佩鋼, 王悅, 肖石林, 陸旸 申請人:上海交通大學