專利名稱：可選擇波長(zhǎng)的光信號(hào)處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信號(hào)處理設(shè)備，用于有選擇地處理波長(zhǎng)多路復(fù)用(multiplex)信號(hào)的特定通道，所說(shuō)波長(zhǎng)多路復(fù)用信號(hào)是由不同波長(zhǎng)的多個(gè)通道形成的。
背景技術(shù)：
這樣的波長(zhǎng)多路復(fù)用通常是由用于傳遞有效負(fù)載信息的大量信息通道和至少一個(gè)光監(jiān)控通道形成的，所說(shuō)光監(jiān)控通道用于傳送控制信息通道所需的信息以及在傳輸網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)傳遞到這里的信息。
在信息傳輸系統(tǒng)的各種不同的設(shè)備中，信息和監(jiān)控通道的處理過(guò)程由于各種不同的理由而截然不同。例如，在這樣的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，可能必須首先評(píng)估在監(jiān)控通道上傳送的信息，以便知道多路復(fù)用的各個(gè)信息信號(hào)在這個(gè)節(jié)點(diǎn)上是如何處理的。
對(duì)于監(jiān)控和信息通道進(jìn)行不同的處理的另一個(gè)可能的理由可能是它們不同的波長(zhǎng)。例如，US 6411407公開了一種具有再生放大器的光信息傳輸系統(tǒng)，其中將再生放大器的最大增益外部的波長(zhǎng)指定為光監(jiān)控通道。當(dāng)通過(guò)再生放大器時(shí)，與信息通道相比，監(jiān)控通道獲得較小的增益。如果這種情況連續(xù)發(fā)生幾次，則監(jiān)控通道的光功率相對(duì)于信息通道的光功率來(lái)說(shuō)減小得非常多，以致于監(jiān)控通道可能會(huì)停止操作。因此，處理與信息通道分開的監(jiān)控通道是必要的，從而可以補(bǔ)償這個(gè)不同的增益。按照US 6411407，通過(guò)用電的方式終止輸入多路復(fù)用的監(jiān)控通道并且在放大器單元的輸出端再生光監(jiān)控通道來(lái)實(shí)現(xiàn)所說(shuō)的分開。為此，已知的放大器單元包括在完整的輸入信號(hào)多路復(fù)用要通過(guò)的每個(gè)傳輸方向設(shè)置的一個(gè)前置放大器；一個(gè)所謂的SCW濾波器，用于分開光監(jiān)控通道與信息通道并借此使監(jiān)控模塊終止；第二SCW濾波器，用于從第一SCW濾波器接收信息通道并且從監(jiān)控模塊接收重新再生的光監(jiān)控通道，并且組合它們成為輸出波長(zhǎng)多路復(fù)用；和后置放大器，用于再一次地放大輸出波長(zhǎng)多路復(fù)用。
插在通過(guò)放大器單元的信息通道路徑上的所有部件都需要空間，都要產(chǎn)生成本，并且都要引起插入損耗，這些都必須通過(guò)放大器進(jìn)行補(bǔ)償。損耗越大，功耗越多，因此放大器必然越昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可選擇波長(zhǎng)的光信號(hào)處理設(shè)備，所說(shuō)的設(shè)備具有外部耦合(outcoupling)的濾波器，用于分解其中包括不同波長(zhǎng)的幾個(gè)通道的波長(zhǎng)多路復(fù)用為第一和第二組通道；處理單元，用于處理第一組通道；內(nèi)部耦合(incoupling)的濾波器，用于組合經(jīng)過(guò)處理的第一組以及第二組為一個(gè)輸出波長(zhǎng)多路復(fù)用，所說(shuō)的設(shè)備是緊湊的、簡(jiǎn)單的、并且實(shí)施起來(lái)是經(jīng)濟(jì)的。
這個(gè)目的通過(guò)外部耦合的濾波器和內(nèi)部耦合的濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)，這兩個(gè)濾波器具有共用的一個(gè)連續(xù)可選擇波長(zhǎng)的反射結(jié)構(gòu)，所說(shuō)反射結(jié)構(gòu)將來(lái)自輸入多路復(fù)用的第一組反射到第一方向并且傳送第二組，并且，所說(shuō)反射結(jié)構(gòu)反射沿第二組傳輸方向通過(guò)處理單元后從第二方向到達(dá)的第一組。通過(guò)組合內(nèi)部耦合的濾波器和外部耦合的濾波器為這個(gè)可選擇波長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)，一方面，減小了成本和空間的要求，這是因?yàn)檫@個(gè)結(jié)構(gòu)完成了US 6411407中兩個(gè)SCW濾波器的任務(wù)；另一方面，在第二組通道中減小了插入損耗，這是因?yàn)樗鼈冎槐仨毻ㄟ^(guò)單個(gè)可選擇波長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)，而不是要通過(guò)兩個(gè)分開的內(nèi)部耦合的濾波器和外部耦合的濾波器。
優(yōu)選地，可選擇波長(zhǎng)的反射結(jié)構(gòu)是布喇格(Bragg)光柵。這種布喇格光柵可以是三維的、兩維的、或者一維的，在US6578388B1中描述了一種合適的一維光柵，這種光柵是兩個(gè)部分融溶的光纖。
此外，可以考慮二向色鏡為反射結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選地，本發(fā)明的信號(hào)處理設(shè)備提供具有多個(gè)信息通道和至少一個(gè)監(jiān)控通道的波長(zhǎng)多路復(fù)用，其中至少一個(gè)監(jiān)控通道形成第一組，信息通道形成第二組。
如果信號(hào)處理設(shè)備包括一個(gè)光學(xué)放大器級(jí)，整個(gè)波長(zhǎng)的多路復(fù)用都要通過(guò)這個(gè)光學(xué)放大器級(jí)，則最好分別對(duì)于放大器級(jí)以及第一組的波長(zhǎng)(一個(gè)或多個(gè))進(jìn)行選擇，以使光學(xué)放大器級(jí)在它的非泵激狀態(tài)對(duì)于第一組來(lái)說(shuō)也是透明的，因而在放大器失效的情況下也可以實(shí)現(xiàn)傳輸。


從下面參考附圖對(duì)于本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的其它特征和實(shí)施例將變得顯而易見(jiàn)。
圖1是按照本發(fā)明組合的內(nèi)部耦合的濾波器/外部耦合的濾波器的平面圖；圖2是按照濾波器的第一實(shí)施例的沿圖1的II-II線的剖面圖；圖3是按照濾波器的第一實(shí)施例的沿圖1的III-III線的剖面圖；圖4是按照濾波器的第二實(shí)施例的沿圖1的II-II線的剖面圖；圖5是按照濾波器的第二實(shí)施例的沿圖1的III-III線的剖面圖；圖6是按照本發(fā)明用于長(zhǎng)距離地傳輸光信號(hào)的放大器單元的方塊圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是按照本發(fā)明的集成的光學(xué)實(shí)施例的一個(gè)組合的內(nèi)部耦合的濾波器/外部耦合的濾波器1的平面圖。在折射率為n2的基板2上，形成4個(gè)單模波導(dǎo)部分3、4、5、6，并且在這些波導(dǎo)的交叉區(qū)形成一個(gè)布喇格光柵區(qū)7。布喇格光柵區(qū)7包括多個(gè)具有交替的光傳播特性(如折射率或厚度)的平行條紋8、9。
在例如通過(guò)波導(dǎo)3進(jìn)入布喇格光柵區(qū)7的多色波的光譜分量之間，不滿足布喇格反射條件的所有光譜分量都要透射過(guò)去，并且經(jīng)過(guò)波導(dǎo)6離開濾波器1，波導(dǎo)6是在布喇格光柵區(qū)7的另一側(cè)的波導(dǎo)3的一個(gè)平直的連續(xù)部分。滿足布喇格條件的光譜分量反射進(jìn)入波導(dǎo)4。由于反射是以局部分布的方式在條紋8、9發(fā)生的，因此展寬了反射進(jìn)入波導(dǎo)4的波的橫截面；在布喇格光柵區(qū)和波導(dǎo)4之間的過(guò)渡區(qū)內(nèi)，提供一個(gè)逐漸變細(xì)的區(qū)域11，用于絕熱地調(diào)節(jié)反射波的橫截面積，使其等于波導(dǎo)4的橫截面積。
波導(dǎo)5、6的安排相對(duì)于波導(dǎo)3、4來(lái)說(shuō)是鏡像對(duì)稱的；經(jīng)過(guò)波導(dǎo)5引入的滿足布喇格條件的波反射進(jìn)入波導(dǎo)6，并且在這里與經(jīng)過(guò)波導(dǎo)3引入的不滿足布喇格條件的波的那些光譜分量進(jìn)行疊加。
有不同的形成濾波器1的可能性，其中的兩種可能性是分別基于圖2、3和圖4、5所簡(jiǎn)單表示的。圖2和3表示在基板2上定位的布喇格光柵區(qū)7中的波導(dǎo)3、4、5、6。這樣一種結(jié)構(gòu)例如是通過(guò)在基板2上淀積具有折射率n1≥n2的薄層、并且隨后通過(guò)蝕刻除了波導(dǎo)3-6以及布喇格光柵區(qū)7以外的每個(gè)位置來(lái)除去這一層獲得的。布喇格光柵是通過(guò)部分地蝕刻掉條紋8區(qū)域中的這一層以便通過(guò)具有交替厚度的條紋8、9形成布喇格光柵而形成的。
按照另一種方式，將一種雜質(zhì)擴(kuò)散到基板2的表面內(nèi)可以形成濾波器結(jié)構(gòu)，由此使在波導(dǎo)3-6以及布喇格光柵區(qū)7中基板2的表面的折射率增加。在圖4和5中表示的剖面圖表示這個(gè)結(jié)果。在這里，條紋8、9的厚度沒(méi)有差別，但在擴(kuò)散的雜質(zhì)的濃度有差別，因此它們的折射率有差別。
圖6是放大器單元的方塊圖，所說(shuō)放大器單元用于后置放大波長(zhǎng)多路復(fù)用信息信號(hào)，所說(shuō)信號(hào)用于在光纖上進(jìn)行長(zhǎng)距離信息傳輸。放大器單元的輸入端是通過(guò)鉺摻雜的光纖放大器(EDFA)12直接形成的，鉺摻雜的光纖放大器能夠均勻地放大在輸入光纖13上傳送的信號(hào)多路復(fù)用的所有信息通道。遠(yuǎn)離鉺摻雜的光纖放大器12的最大增益波長(zhǎng)選擇監(jiān)控通道的波長(zhǎng)，以使監(jiān)控通道當(dāng)通過(guò)鉺摻雜的光纖放大器12時(shí)不僅沒(méi)有獲得任何增益，而且基本上沒(méi)被吸收，即使因?yàn)榇嬖诩夹g(shù)上的失效使鉺摻雜的光纖放大器12沒(méi)有泵激并因此不能放大信息信號(hào)反而要吸收信息信號(hào)亦是如此。例如，雖然在鉺摻雜的光纖放大器中對(duì)于信息通道使用的波長(zhǎng)區(qū)是1530nm-1560nm，但監(jiān)控通道的波長(zhǎng)區(qū)設(shè)置在1600nm和1630nm之間。于是，可以保證，即使在這里信息通道被完全吸收，監(jiān)控通道也能通過(guò)鉺摻雜的光纖放大器12。
在鉺摻雜的光纖放大器12的輸出端，與如圖1所示的這種類型的內(nèi)部耦合的濾波器/外部耦合的濾波器1的波導(dǎo)3相連。對(duì)于條紋8、9的寬度進(jìn)行選擇，以使監(jiān)控通道滿足布喇格條件并被反射進(jìn)入光纖4，因而可以抵達(dá)處理單元14。這個(gè)處理單元14可以是一個(gè)光學(xué)放大器，用于放大所說(shuō)監(jiān)控通道，使其放大到與EDFA前置放大器12和EDFA后置放大器15放在一起可以達(dá)到的相同的程度，并且還用于放大信息通道，或者光-電轉(zhuǎn)換器的串聯(lián)連接、電再生器電路、和電-光轉(zhuǎn)換器。
在通過(guò)處理單元14以后，監(jiān)控通道經(jīng)過(guò)它的光纖5到達(dá)內(nèi)部耦合的濾波器/外部耦合的濾波器1，并且在這些情況下監(jiān)控通道再一次地經(jīng)過(guò)布喇格反射，而且所說(shuō)的監(jiān)控通道空間疊加到穿過(guò)濾波器1而沒(méi)有變化的信息通道上。
輸出光纖6引導(dǎo)到色散補(bǔ)償器，色散補(bǔ)償器用于補(bǔ)償由光纖13中的色散引起的信息通道脈沖的變形。通常，色散補(bǔ)償器16還不能正確地補(bǔ)償監(jiān)控通道；然而，如果能夠這樣，由于監(jiān)控通道通常具有比信息通道低得多的數(shù)據(jù)速率，因此可以用長(zhǎng)得多的脈沖進(jìn)行操作，而且在這個(gè)脈沖中由色散引起的變形基本上是不顯著的，所以不存在嚴(yán)重的問(wèn)題。
在色散補(bǔ)償器16之后，波長(zhǎng)多路復(fù)用穿過(guò)EDFA后置放大器15，而后再輸出到輸出光纖。與監(jiān)控通道的具有分開的內(nèi)部耦合的濾波器和外部耦合的濾波器的傳統(tǒng)放大器相比，本發(fā)明的放大器單元的信息通道穿過(guò)的光學(xué)部件要少一個(gè)。這不僅由于省去了一個(gè)部件導(dǎo)致成本的減少，而且還減小了與這個(gè)部件有關(guān)的因素引起的插入損耗，通常減小約0.5-1分貝。因此，性能較差的放大器級(jí)12、15足以獲得期望的放大器單元的總增益。例如，雖然對(duì)于常規(guī)的具有15米光纖長(zhǎng)度的EDFA，需要200毫瓦的泵激功率來(lái)實(shí)現(xiàn)在1550nm的16分貝的增益，但是160毫瓦的泵激功率足以獲得15.5分貝的增益。因此，通過(guò)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，可以將泵激功率減小20％。因此，可以使用性能明顯降低的激光二極管來(lái)泵激本發(fā)明的放大器單元的EDFA，由此可以進(jìn)一步降低放大器單元的成本。
權(quán)利要求
1.一種可選擇波長(zhǎng)的光信號(hào)處理單元，所說(shuō)的單元包括外部耦合的濾波器(1)，用于分解其中包括不同波長(zhǎng)的多個(gè)通道的輸入波長(zhǎng)多路復(fù)用為第一和第二組通道；處理單元(14)，用于處理第一組通道；內(nèi)部耦合的濾波器(1)，用于組合經(jīng)過(guò)處理的第一組以及第二組為一個(gè)輸出波長(zhǎng)多路復(fù)用，其特征在于外部耦合的濾波器(1)和內(nèi)部耦合的濾波器(1)具有共用的一個(gè)連續(xù)可選擇波長(zhǎng)的反射結(jié)構(gòu)，所說(shuō)反射結(jié)構(gòu)將來(lái)自輸入多路復(fù)用的第一組反射到第一方向并且傳送第二組，并且，所說(shuō)反射結(jié)構(gòu)反射在通過(guò)處理單元(14)進(jìn)入第二組傳輸方向后從第二方向到達(dá)的第一組。
2.權(quán)利要求1的信號(hào)處理設(shè)備，其特征在于可選擇波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)是布喇格光柵(7)。
3.權(quán)利要求1的信號(hào)處理設(shè)備，其特征在于可選擇波長(zhǎng)的反射結(jié)構(gòu)是二向色鏡。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的信號(hào)處理設(shè)備，其特征在于所說(shuō)設(shè)備提供具有多個(gè)信息通道和至少一個(gè)監(jiān)控通道(OSC)的波長(zhǎng)多路復(fù)用，其特征還在于至少一個(gè)監(jiān)控通道形成第一組，信息通道形成第二組。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的信號(hào)處理設(shè)備，其特征在于所說(shuō)設(shè)備包括至少一個(gè)光學(xué)放大器級(jí)(12、15)，整個(gè)波長(zhǎng)多路復(fù)用通過(guò)所說(shuō)的光學(xué)放大器級(jí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的信號(hào)處理設(shè)備，其特征在于光學(xué)放大器級(jí)(12、15)在未泵激狀態(tài)對(duì)于第一組來(lái)說(shuō)是透明的。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的信號(hào)處理設(shè)備，其特征在于所說(shuō)設(shè)備是一個(gè)再生正反饋放大器，用于光長(zhǎng)距離的光纜。
全文摘要
在可選擇波長(zhǎng)的光信號(hào)處理設(shè)備中，外部耦合的濾波器(1)用于分解其中包括不同波長(zhǎng)的多個(gè)通道的輸入波長(zhǎng)多路復(fù)用為第一和第二組通道；和內(nèi)部耦合的濾波器(1)用于組合已經(jīng)通過(guò)處理單元(14)之后的第一組和所說(shuō)的第二組，使之成為輸出的波長(zhǎng)多路復(fù)用，在一個(gè)連續(xù)的可選擇波長(zhǎng)的反射結(jié)構(gòu)中將所說(shuō)外部耦合的濾波器和所說(shuō)內(nèi)部耦合的濾波器組合起來(lái)。
文檔編號(hào)H04B10/00GK1833383SQ200480022437
公開日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2004年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月2日
發(fā)明者S·I·佩格 申請(qǐng)人:馬科尼通訊股份有限公司