在線放大整形波長選路集成模塊的製作方法

2023-09-18 05:48:05 1

專利名稱：在線放大整形波長選路集成模塊的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於光通信系統及光計算機的具有整形放大功能的平面 光波光路集成可重構上下路復用器，尤其涉及一種在線放大整形波長選路集成模 塊。技術背景可重構上下路復用器(ROADM)是波分復用(WDM)光通信系統、光計算機 系統基礎元件，實現可變波長光功率或光信號的上路/下路。它主要用於城域網邊緣 節點中，實現城域網和骨幹網之間的連接，以及城域網和區域網之間波長的上/下路。 目前，該類器件主要基於平面光波光路(PLC)或光纖或微光電機械系統(MOEMS) 技術。基於PLC技術已構成級聯型馬赫曾德幹涉儀(MZI)型ROADM以及陣列 波導光柵(AWG)和光丌關型ROADM，基於光纖技術己構成布拉格光柵和環行器 型ROADM，已有基於MOEMS技術的可調諧上下路復用器。在WDM光網絡中，光信號經過長距離傳輸，由於光纖中色散、損耗、非線性 以及外界環境的影響，必然導致高速光脈衝展寬、幅度下降、幅度及頻率抖動以及 漂移等。信號速率越高，形變就愈發嚴重，甚至到了無法正常檢測的地歩。因此， 所構建ROADM網絡節點，除了需要具有可重構上下路功能之外，還需要具有對高 速光信號再放大、再整形(2R)的功能，且各類功能單元應集成在一起，減少中間 環節，便於應用。發明內容本實用新型提出了一種用于波分復用(WDM)光網絡節點的在線放大整形波 長選路集成模塊，本實用新型具有波長通道選擇功能，可進行網絡工作波長的重構。本實用新型採用如下技術方案一種用于波分復用光網絡節點的在線放大整形波長選路集成模塊，包括放大 模塊、基於濾波器可重構上下路復用器及外部控制模塊接口，在放大模塊輸入端上 連接有輸入通道，放大模塊的輸出端與基於濾波器可重構上下路復用器的輸入端連 接，該連接可用中間波導來實現，在基於濾波器可重構上下路復用器有輸出通道及 上路通道，基於濾波器可重構上下路復用器的電壓控制端與外部控制模塊接口的第 一控制信號端連接，在基於濾波器可重構上下路復用器的下路端上連接有整形模
塊，改連接可用中間波導來實現，在整形模塊上有下路通道，整形模塊的通過光柵 電壓控制端與外部控制模塊接口的第二控制信號端端連接，在放大模塊的激勵光信 號輸入端連接有泵浦光源模塊且放大模塊的激勵光信號輸入端與泵浦光源模塊的 出射端連接，該連接可用中間波導來實現，外部控制模塊接口的第三控制信號輸出 端與泵浦光源模塊的控制端連接。本實用新型的整形模塊可由一個或多個、同類型或不同類型濾波器件組成。通 過外部控制模塊接口預先控制上下路復用器，設定上/下路波長。光信號由輸入通道 進入放大模塊，所有波長被全部放大後到達可重構上下路復用器模塊，使滿足要求 的波長下路，經整形模塊，對已經經過長距離傳輸的發生偏移並變形了的光信號整 形，到達下路通道；不滿足下路波長要求的光波由輸出通道輸出。若有波長需要上 路，則由上路通道輸入至基於濾波器可重構上下路復用器後，從輸出通道輸出。整 個過程的實現是由外部控制模塊來控制的。本實用新型所提出的放大模塊主要是由摻鉺波導放大器(EDWA)組成；所提 出的濾波器可以是光柵，也可以是諧振腔。光柵可以是折射率縱向調製型或縱向周 期結構型；從周期結構與傳輸方向的關係區分，可以是普通式或傾斜式；從縱向折 射率分布區分(或周期結構分布)，可以是均勻光柵或各類非均勻光柵。諧振腔可 以是FP腔，也可以是環形諧振腔、多邊形諧振腔和盤形諧振腔等各類諧振腔型濾 波器。與現有技術相比，本實用新型具有如下優點本實用新型與光波通道一體化，具有波長通道選擇功能，可進行網絡工作波長 的重構。基于波導光柵實現高速光信號整形；基於外部控制模塊接口實現波長選擇 功能。本實用新型的器件採用EDWA實現放大，利用PLC技術完成上下路復用並 可對光信號進行整形，器件長度短，結構緊湊；上下路波長可調，單個器件可實現 時空服用對在線傳輸的光信號放大和整形，改善光信號傳輸性能。


圖1是基於濾波器型可整形放大的可重構上下路復用器示意圖。 圖2是摻鉺波導放大器實現結構示意圖。 圖3是波導光柵示意圖。圖4是基於濾波器可重構上下路復用器示意圖。圖5是波導光柵的濾波特性圖。圖6是環形諧振腔的濾波特性圖。圖中1.基於濾波器可重構上下路復用器，2.輸入通道，3.輸出通道，4.下 路通道，5.上路通道，6.放大模塊，7.整形模塊，8.外部控制模塊接口， 9.泵浦
光源模塊，10.中間波導。
具體實施方式
-種用于波分復用光網絡節點的在線放大整形波長選路集成模塊，包括放大模塊6、基於濾波器可重構上下路復用器1及外部控制模塊接口 8，在放大模塊6 輸入端上連接有輸入通道2，放大模塊6的輸出端與基於濾波器可重構上下路復用 器1的輸入端連接，該連接可用中間波導10來實現，在基於濾波器可重構i:下路 復用器1有輸出通道3及上路通道5，基於濾波器可重構上下路復用器1的電壓控 制端16與外部控制模塊接口 8的第一控制信號端連接，在基於濾波器可重構上下 路復用器1的下路端上連接有整形模塊7，該連接可用中間波導IO來實現，在整形 模塊7上有下路通道4，整形模塊7的通過光柵電壓控制端71與外部控制模塊接口 8的第二控制信號端端連接，在放大模塊6的激勵光信號輸入端連接有泵浦光源模 塊9且放大模塊6的激勵光信號輸入端與泵浦光源模塊9的出射端連接，該連接可 用中間波導10來實現，外部控制模塊接口 8的第三控制信號輸出端與泵浦光源模 塊9的控制端連接。放大模塊6為輪迴型摻鉺波導放大器，該輪迴型摻鉺波導放大 器為雙頭盤繞狀波導且該雙頭分別為輸出端63及激勵光信號輸入端和信號輸入端 61、 62;基於濾波器可重構上下路復用器1至少包括--個可重複單元，該可重複單 元由環形諧振腔15和垂直相交的兩個波導組成，其中一個波導的一端為輸入端11， 另一端為輸出端13,其中另一個波導的一端為上路端12，另-一端為F路端14，在 環形諧振腔15上連接有金屬片且環形諧振腔15與金屬片的一端連接，金屬片的另 一端為電壓控制端16，上述輸出端13為基於濾波器可重構上下路復用器1的輸出 通道3，上路端12為基於濾波器B了重構上下路復用器1的上路通道5。上述基於濾 波器可重構上下路復用器1採用如圖4所示並與之相類似的環形諧振腔濾波器結 構；泵浦光源模塊9採用德國JOLD公司的JOLD-50-CPXF-2P iTEC光纖耦合半.導 體雷射器。圖1是基於濾波器的具有可整形放大功能的可重構上下路復用器的示意圖，其 中可重構上下路復用器功能是由可調諧的濾波器實現的。它由基於濾波器可重構上 卜路復用器l，輸入/輸出通道2、 3，上/下路通道5、 4、放大模塊6、整形模塊7、 外部控制模塊接口 8，放大模塊的泵浦光源模塊9和中間波導IO組成。在光傳輸信 號中利用控制信令傳遞需要上/下路的波長，外部控制模塊通過接口 8預先控制上下 路復用器，設定上/下路波長。外部控制模塊接口 8連接可重構上下路復用器1中的 電壓控制端16，控制基於濾波器可重構上下路復用器1上下路的波長。光信號由輸 入通道2進入放大模塊6，控制泵浦光源模塊9發射泵浦光，所有波長在6中被同 時在線放大後，信號到達基於濾波器構成的可重構上下路復用器1，當滿足下路要
求的波長通過時，進入下路端後經整形模塊7，對己經經過長距離傳輸的發生偏移 並變形了的光信號整形，到達下路通道4;不滿足下路要求的波長由輸出通道3輸 出。若有波長需要上路，則由上路通道5輸入至基於濾波器可重構上下路復用器1 後，從輸出通道3輸出。圖2是輪迴型摻鉺波導放大器實現結構示意圖，以該結構實現摻鉺波導可以使 波導在較小的範圍內儘可能的長，使其放大倍數儘可能的大。該輪迴型摻鉺波導放 大器為雙頭盤繞狀波導且該雙頭分別為輸出端63及激勵光信號輸入端和信號輸入 端61、 62。圖2中EDWA波導可以是以彎曲方式實現，也可以以直線方式實現； 其拐角部分可以是彎曲波導，也可以是直角拐彎波導，也可以是以任意方式實現。整形模塊7採用波導光柵結構，參照圖3，圖中結構沿y向分為兩層，下層為 襯底，上層為脊形波導73，在脊形波導73的兩端分別設有輸入端74和輸出端75， 在脊形波導73上設有空氣凹槽72，在脊形波導73上連接有金屬片且波導73與餘 J承;片的一端連接，金屬片的另一端為電壓控制端71，上述輸入端74與基於濾波器 可重構上下路復用器l的下路端14相連，該連接可用中間波導l來實現，輸出端 75與F路通道4相連。波導光柵可以是折射率縱向調製型或縱向周期結構型；從周 期結構與傳輸方向的關係區分，可以是普通式或傾斜式；從縱向折射率分布區分(或 周期結構分布)，可以是均勻光柵或各類非均勻光柵。圖4是基於濾波器可重構上下路復用器示意圖。圖中省略號表示任意個可重複 單元， 一個可重複單元由輸入端11、上路端12、輸出端13、下路端14、環形諧振 腔15和電壓控制端16組成。光信號由輸入端11輸入，當滿足下路要求的波長通 過時，由環形諧振腔15進入下路端14輸出；不滿足下路要求的波長山輸出端13 輸出。若有波長需要上路，則由上路端12輸入至環形諧振腔15後，從輸出端13 輸出。 一個可重複單元的輸出端連接下一個可重複單元的輸入端，從而實現不同的 波長在不同的下路端輸出。通過電壓控制端16輸入的電壓可控制環形諧振腔15的 濾波波長。圖5是波導光柵的濾波特性圖。該濾波譜具有較大的半高全寬，說明採用波導 光柵可對輸入信號進行整形。圖6是環形諧振腔的濾波特性圖。從中可以看出，採用環形諧振腔濾波器具有 自由譜域大，Q值高、譜線窄的優點，適合在波分復用系統中用作上下路復用器。
權利要求1、一種用于波分復用光網絡節點的在線放大整形波長選路集成模塊，包括放大模塊(6)、基於濾波器可重構上下路復用器(1)及外部控制模塊接口(8)，在放大模塊(6)輸入端上連接有輸入通道(2)，放大模塊(6)的輸出端與基於濾波器可重構上下路復用器(1)的輸入端連接，在基於濾波器可重構上下路復用器(1)有輸出通道(3)及上路通道(5)，基於濾波器可重構上下路復用器(1)的電壓信號端(16)與外部控制模塊接口(8)的第一控制信號端連接，其特徵在於在基於濾波器可重構上下路復用器(1)的下路端上連接有整形模塊(7)，在整形模塊(7)的輸出端連接下路通道(4)，整形模塊(7)的通過光柵電壓控制端(71)與外部控制模塊接口(8)的第二控制信號端端連接，在放大模塊(6)的激勵光信號輸入端連接有泵浦光源模塊(9)且放大模塊(6)的激勵光信號輸入端與泵浦光源模塊(9)的出射端連接，外部控制模塊接口(8)的第三控制信號輸出端與泵浦光源模塊(9)的控制端連接。
2、 根據權利要求1所述的在線放大整形波長選路集成模塊，其特徵在於放大 模塊(6)為輪迴型摻鉺波導放大器，該輪迴型摻鉺波導放大器為雙頭盤繞狀波導 且該雙頭分別為輸出端(63)及激勵光信號輸入端和信號輸入端(61、 62)。
3、 根據權利要求1或2所述的在線放大整形波長選路集成模塊，其特徵在於 基於濾波器可重構上下路復用器(1)至少包括1個可重複單元，該可重複單元由 環形諧振腔(15)和垂直相交的2個波導組成，其中1個波導的一端為輸入端(ll)， >r j端為輸出端(13)，其中另1個波導的一端為上路端(12)，另一端為下路端U4)， 在環形諧振腔(15)上連接有金屬片且環形諧振腔(15)與金屬片的-端連接，金 屬片的另一端為電壓控制端(16)，上述輸出端(13)為基於濾波器可重構上下路 復用器(1)的輸出通道(3)，上路端(12)為基於濾波器可重構.匕下路復用器(1) 的上路通道(5)。
專利摘要本實用新型公開了一種用于波分復用光網絡節點的在線放大整形波長選路集成模塊，包括放大模塊(6)、基於濾波器可重構上下路復用器(1)及外部控制模塊接口(8)，在基於濾波器可重構上下路復用器(1)的下路端上連接有整形模塊(7)，在整形模塊(7)的輸出端連接下路通道(4)，在放大模塊(6)的激勵光信號輸入端連接有泵浦光源模塊(9)且放大模塊(6)的激勵光信號輸入端與泵浦光源模塊(9)的出射端連接，外部控制模塊接口(8)的第三控制信號輸出端與泵浦光源模塊(9)的控制端連接，本實用新型與光波通道一體化，具有波長通道選擇功能，可進行網絡工作波長的重構。
文檔編號H04J14/02GK201048385SQ200720034949
公開日2008年4月16日 申請日期2007年3月2日 優先權日2007年3月2日
發明者孫小菡, 瑋 洪 申請人:東南大學