可重構光分插復用器和可重構光分插復用方法
2023-05-27 00:34:01 1
專利名稱：可重構光分插復用器和可重構光分插復用方法
技術領域：
本發明一般地涉及光通信領域中的光分插復用技術，並且更具體地涉及一種可重構光分插復用器和可重構光分插復用方法。
背景技術：
近年來，出現了越來越多的新型電信業務。這些新型業務使得人們對網絡帶寬的需求日益增大。與傳統電信業務相比，這些新型業務往往具有更高的動態特性和不可預測性，因此要求作為傳送物理層的光網絡提供更高的靈活性。同時，超長距離密集波分復用(DffDM)系統的成熟使得網絡業務的瓶頸從帶寬建設轉移到帶寬管理上。在核 心網絡節點上，往往需要處理數十個甚至上百個波長，而超長距離的傳輸能力則要求更多節點具備上下路(Add/Drop)更多波長的能力。光分插復用器(OADM, Optical Add-Drop Multiplexer)的出現使光網絡逐漸從點到點組網向環網演進，而可重構光分插復用器(ROADM, Reconfigurable 0ADM)不僅能夠像傳統OADM那樣，在一個節點上完成光信道的上下路以及光信道之間的波長級別的交叉調度，還可以完全通過軟體來實現上下路波長的配置和調整。目前，可以通過波長阻斷器(WB)、平面光波導(PLC)或波長選擇開關(WSS)來實現R0ADM。但是，在現有的ROADM中，為了滿足無色(Colorless)、無方向性(Directionless)、無阻塞性(Contentionless)和無柵格性(Gridless)的要求，需要級聯多個WSS或者WB，這使得ROADM結構複雜，成本昂貴。另一方面，由於頻譜高效靈活以及能夠有效地估計和補償色散(CD)和偏振模色散(PMD)等優點，相干光正交頻分復用(C0-0FDM)技術在超長距離、超大容量、超快速率傳輸系統中受到日益廣泛的關注。儘管目前這一技術的應用僅限於點到點的傳輸系統，但人們正在研究基於C0-0FDM的光通信網絡技術。因此，需要一種能夠在諸如基於C0-0FDM的光通信網絡之類的帶寬靈活可調的光網絡中使用的結構簡單的可重構光分插復用器和可重構光分插復用方法。
發明內容
考慮到以上問題而做出了本發明。本發明的一個目的是提供一種能夠在諸如基於C0-0FDM的光通信網絡之類的帶寬可調的光網絡中使用的、結構簡單的可重構光分插復用器以及可重構光分插復用方法。根據本發明的一個方面，提供了一種可重構光分插復用器，包括光處理單元，用於接收包含多個光信道的第一光信號，處理該第一光信號以產生第二光信號，其中，該第二光信號至少包括所述第一光信號的多個光信道中的一個光信道的一部分；以及第一輸出埠，經由該第一輸出埠向外部輸出從所述光處理單兀產生的所述第二光信號。根據本發明的另一方面，提供了一種用於可重構光分插復用器的可重構光分插復用方法，包括光處理步驟，用於接收包含多個光信道的第一光信號，處理該第一光信號以產生第二光信號，其中，該第二光信號至少包括所述第一光信號的多個光信道中的一個光信道的一部分；以及第一輸出步驟，用於通過第一輸出埠向外部輸出所產生的所述第二光信號。根據本發明上述方面的可重構光分插復用器和可重構光分插復用方法可以被擴展為支持任意數目的維度，並且能夠上路/下路去往/來自任意方向的任意波長和任意帶寬的光信道，以及能夠向外部的其他可重構光分插復用器節點輸出光信道的任意一部分波長和任意一部分帶寬，從而當在帶寬可調的光網絡中使用時，滿足無色、無方向性、無阻塞性和無柵格性的要求。
通過結合附圖對本發明的實施例進行詳細描述，本發明的上述和其它目的、特徵和優點將會變得更加清楚，其中·圖1是示出根據本發明第一實施例的可重構光分插復用器(ROADM)的框圖；圖2是示出圖1所示的ROADM中的一個維度的分插復用模塊的框圖；圖3是示出圖2所示的相干檢測單元的框圖；圖4是示出圖2所示的相干檢測單元的具體示例的圖；圖5是示出圖2所示的分插復用模塊的一種實現方式的框圖；圖6A和6B分別是示意性地示出圖5所示的可重構光分插復用模塊通過輸出埠輸出的光信號的頻譜效果示意圖；圖7A和7B是示例地示出圖6A所示的實驗頻譜圖；圖8是示意性地示出圖5所示的波長選擇開關的頻譜的圖；圖9是示出根據本發明另一實施例的可重構光分插復用器的框圖；圖10是示出根據本發明實施例的可重構光分插復用方法的圖。
具體實施例方式下面將參照附圖來描述根據本發明實施例的可重構光分插復用器和可重構光分插復用方法。在附圖中，相同的參考標號自始至終表示相同的元件。應當理解這裡描述的實施例僅僅是說明性的，而不應被解釋為限制本發明的範圍。根據本發明實施例的ROADM可以包含一個或多個維度(degree)，並且可以根據需要被進一步擴展以包含任意維度。每個維度對應於一對光纖鏈路，即，入口(ingress)鏈路和出口(egress)鏈路。每個ROADM可以作為光通信網路中的一個節點來上路/下路來自多個方向的光信道。下面，將參照圖1來描述根據本發明第一實施例的R0ADM。該ROADM包含三個維度，作為示例，分別用西(W)、北(N)、東(E)三個方向來表示這三個維度。每個維度具有一條入口鏈路(光纖)和一條出口鏈路(光纖)，所述入口鏈路和出口鏈路連接到網絡中的其它節點。如圖1所不，根據本發明第一實施例的ROADM 100包括分別與所述三個維度相對應的分插復用模塊(即對應於西向的分插復用模塊101、對應於北向的分插復用模塊102和對應於東向的分插復用模塊103)、以及連接到這三個分插復用模塊的相干檢測模塊104。分插復用模塊101、102和103中的每一個包括用於下路部分的光放大器(圖中未示出)和光處理單元、以及用於上路部分的光耦合器和光放大器(圖中未示出)。所述分插復用模塊還包括一個或多個輸入埠和一個或多個輸出埠，其中每個維度的分插復用模塊的輸出埠連接到其它維度的分插復用模塊的輸入埠，而每個維度的分插復用模塊的輸入埠連接到其它維度的分插復用模塊的輸出埠。分插復用模塊101、102和103中的每一個通過分插復用模塊下路埠連接到相干檢測單元104，並且通過信道上路埠連接到信號源200。圖2更詳細地示出了圖1所示的ROADM的一個維度的框圖。由於圖1所示的三個維度的結構和操作基本相同，因此在圖2中以W維度(分插復用模塊)101為例來進行說明。為簡單起見，在圖2中沒有示出分插復用模塊102和103的連接關係。如圖2所示，分插復用模塊101包括下路部分和上路部分(在圖2中以虛線隔開)。下路部分如圖2上部所示，其通過入口鏈路而從外部(例如其它節點)接收包含去往一個或多個目的地的多個光信道的光信號(例如，OFDM光信號)，並且與相干檢測模塊104協作而將需要在本地節點(即，圖1所示的ROADM形成的網絡節點)下路的光信道從該光信號 中分離出來。上路部分如圖1下部所示，其將從信號源200產生的要上路的光信道耦合到來自其它維度的光信號中以發送給網絡中的其它節點。首先描述分插復用模塊101的下路部分。在下路部分，分插復用模塊101包括光放大器(OA) 1011和光處理單元1012。光放大器1011接收並放大經由入口鏈路輸入分插復用模塊101的第一光信號，然後將放大的第一光信號輸出到光處理單兀1012。光處理單元1012接收該放大的第一光信號，並且對其進行預定的處理，以產生第二光信號，其中，該第二光信號至少包括所述第一光信號的多個光信道中的一個光信道的一部分。舉例來說，該第二光信號可以僅是第一光信號包含的多個光信道中的一個光信道的一部分(例如n/m(n<m，n, m是自然數)的第一光信道)，也可以是第一光信號包含的多個光信道中的一個光信道的一部分加上一個或多個其他光信道整體(例如1/2的第一光信道加上I個或2個其他光信道整體)，也可以是第一光信號包含的多個光信道中的一個光信道的一部分加上另一光信道的一部分(例如1/2的第一光信道加上1/3的第二光信道)，或者可以是第一光信號包含的多個光信道中的一個光信道的一部分加上另一光信道的一部分再加上一個或多個其他光信道的整體(例如1/2的第一光信道加上1/3的第二光信道再加上I個或2個其他光信道的整體)，等等。也就是說，第二光信號可以包括該第一光信號中包含的多個光信道中的某一光信道的一部分與其他光信道的整體或一部分中的一個或多個。總而言之，該第二光信號至少包括所述第一光信號的多個光信道中的一個光信道的一部分。可以經由第一輸出埠 1015向外部(例如，向外部的分插復用模塊節點102的輸入埠)輸出從所述光處理單兀1012產生的所述第二光信號。該分插復用模塊101還可以包括第二輸出埠 1016，經由該第二輸出埠向外部(例如，向外部的分插復用模塊節點103的輸入埠)輸出第三光信號，其中，該第三光信號至少包括所述第一光信號的一部分。該分插復用模塊101還可以包括其他一個或多個輸出埠來向外部輸出所述第一光信號的其他部分。在此不贅述。光處理單元1012還可以將該第二光信號經由分插復用模塊下路埠而輸出到相干檢測單元104。該相干檢測單元104可以對第二光信號進行相干檢測，以便從該第二光信號中分離該第二光信號中的光信道的預定部分，並且輸出該預定部分。第二光信號中的光信道的該預定部分可以是該第二光信號包含的光信道的全部或部分，甚至是該第二光信號中包含的一個光信道的一部分。舉例來說，該第二光信號的預定部分可以是第二光信號包含的一個或多個光信道中的一個光信道的一部分(例如n/m(n< m，n，m是自然數)的第一光信道)，也可以是第二光信號包含的一個或多個光信道中的一個光信道的一部分加上一個或多個其他光信道整體(例如1/2的第一光信道加上I個或2個其他光信道整體)，也可以是第二光信號包含的一個或多個光信道中的一個光信道的一部分加上另一光信道的一部分(例如1/2的第一光信道加上1/3的第二光信道)，或者可以是第二光信號包含的一個或多個光信道中的一個光信道的一部分加上另一光信道的一部分再加上一個或多個其他光信道的整體(例如1/2的第一光信道加上1/3的第二光信道再 加上I個或2個其他光信道的整體)，等等。總而言之，該第二光信號的預定部分可以包括該第二光信號中包含的一個或多個光信道中的某一光信道的一部分與其他光信道的整體或一部分中的一個或多個。如下文具體所述，根據光處理單元的具體實現方式，輸出到輸出埠之一的光信號可以是全部光信道、全部光信道中的一個或多個光信道、全部光信道中的一個光信道的一部分、或者繞過全部光信道中的一個光信道的一部分的光信號(即，除了全部光信道中的一個光信道的一部分以外的光信道)，等等。相應地，輸出到所述分插復用模塊下路埠的光信號可以包含全部光信道、全部光信道中的一個或多個光信道、全部光信道中的一個光信道的一部分、或者繞過全部光信道中的一個光信道的一部分的光信號(即，除了全部光信道中的一個光信道的一部分以外的光信道)，等等。儘管在圖2中僅示出了一個分插復用模塊下路埠，但是根據要在本地下路的光信道的數目，可以設置多個分插復用模塊下路埠，並且輸出到每個分插復用模塊下路埠的光信號也可以包含多個光信道。此外，所述輸出埠的數目可以根據例如ROADM包含的維度的數量而改變。每個分插復用模塊下路接口連接到相干檢測單元104。相干檢測單元104經由分插復用模塊下路接口接收經過光處理單元1012處理的光信號，並且對其進行相干檢測，以便從該部分光信號中分離其中包含的光信道的預定部分，並且輸出該光信道的預定部分，從而實現該光信道的預定部分的下路。所分離的該光信道的預定部分被輸出到本地接收設備或信號處理設備(圖中未示出)以進行處理。下面，參照圖3來描述相干檢測單元104的原理。如圖3所示，相干檢測單元104包括本地振蕩器1041，用於以本地振蕩頻率產生本地振蕩光；以及相干檢測器1042，用於使用所述本地振蕩光對輸入相干檢測單元104的光信號進行相干檢測，以便從該光信號分離出其中包含的光信道的預定部分，並且輸出所分離的光信道的預定部分。本地振蕩器1041是連續可調的，即，可以連續地調諧本地振蕩器以改變本地振蕩光的本地振蕩頻率。由此,可以通過調諧所述本地振蕩頻率,然後利用調諧後的這一本地振蕩頻率進行相干檢測，來分離出各種波長的光信道的預定部分，從而實現各種波長的光信道的預定部分的下路。
該預定部分可以是輸入相干檢測單元104的光信號包含的光信道的全部或部分，甚至是該光信號中包含的一個光信道的一部分。舉例來說，該預定部分可以是該光信號包含的一個或多個光信道中的一個光信道的一部分(例如n/m(n<m，n，m是自然數)的第一光信道)，也可以是該光信號包含的一個或多個光信道中的一個光信道的一部分加上一個或多個其他光信道整體(例如1/2的第一光信道加上I個或2個其他光信道整體)，也可以是該光信號包含的一個或多個光信道中的一個光信道的一部分加上另一光信道的一部分(例如1/2的第一光信道加上1/3的第二光信道)，或者可以是該光信號包含的一個或多個光信道中的一個光信道的一部分加上另一光信道的一部分再加上一個或多個其他光信道的整體(例如1/2的第一光信道加上1/3的第二光信道再加上I個或2個其他光信道的整體)，等等。總而言之，該光信號的預定部分可以包括該光信號中包含的一個或多個光信道中的某一光信道的一部分與其他光信道的整體或一部分中的一個或多個。相干檢測單元104 (具體地，相干檢測器1042)可以使用本領域公知的任何相干檢測方法來進行上述相干檢測。圖4給出了相干檢測單元104的一個具體示例。如圖4所示，相干檢測單元104包括本地振蕩器1041和相干檢測器1042。相干檢測器1042進一步包括偏振控制器1043、混頻器1044以及平衡接收機1045和1046。輸入相干檢測單兀104的光信號(以下稱為信號光Es)在經過偏振控制器1043之後被輸入到90°混頻器1044的信號光輸入端。本地振蕩器1041產生的本地振蕩頻率的本地振蕩光Euj被輸入到90°混頻器1044的本地振蕩光輸入端。然後，所述信號光和本地振蕩光在90°混頻器1044中被混頻，並且以例如四路被輸出到平衡接收機1045和1046，從而實現光電轉換，由此分離出信號光中的光信道的預定部分。具體地,信號光Es和本地振蕩光信號Εω可分別表不為Es = As (t) exp (j ω st)(I)Elo = Alo (t) exp (j ω LOt) (2)其中As, Αω分別代表信號光和本地振蕩光的復振幅，ω3，ωω分別代表信號光和本地振蕩光的角頻率，信號光和本地振蕩光的光功率分別為Ps = |As|2/2,PL0= |Αω|2/2，則90°混頻器1044的輸出可以表示為
權利要求
1.一種可重構光分插復用器，包括 光處理單元，用於接收包含多個光信道的第一光信號，處理該第一光信號以產生第二光信號，其中，該第二光信號至少包括所述第一光信號的多個光信道中的一個光信道的一部分；以及 第一輸出埠，經由該第一輸出埠向外部輸出從所述光處理單元產生的所述第二光信號。
2.如權利要求1所述的可重構光分插復用器，還包括 相干檢測單元，用於接收從光處理單元產生的第二光信號，並對第二光信號進行相干檢測，以便從該第二光信號中分離該第二光信號中的光信道的預定部分，並且輸出該預定部分。
3.如權利要求2所述的可重構光分插復用器，其中，所述預定部分是所述第二光信號的光信道的全部或一部分。
4.如權利要求2所述的可重構光分插復用器，其中，所述預定部分是所述第二光信號的一個光信道的一部分。
5.如權利要求1所述的可重構光分插復用器，其中，所述光處理單元包括 波長選擇開關，用於對第一光信號進行濾波以產生所述第二光信號。
6.如權利要求5所述的可重構光分插復用器，其中，所述波長選擇開關是帶寬可變的波長選擇開關，並且其中，通過調整所述波長選擇開關的通帶以產生第二光信號。
7.如權利要求1所述的可重構光分插復用器，還包括 第二輸出埠，向外部輸出第三光信號，其中，該第三光信號至少包括所述第一光信號的一部分。
8.如權利要求7所述的可重構光分插復用器，其中，所述第三光信號包括在所述第一光信號中、除了第二光信號以外的剩餘部分。
9.如權利要求7所述的可重構光分插復用器，其中，所述第三光信號是所述第一光信號。
10.如權利要求2所述的可重構光分插復用器，其中，所述相干檢測單元包括 本地振蕩器，用於以本地振蕩頻率產生本地振蕩光； 相干檢測器，用於使用該本地振蕩光對所述第二光信號進行相干檢測，以便從該第二光信號中分離該第二光信號包含的所述預定部分，並且輸出所分離的所述預定部分。
11.如權利要求1所述的可重構光分插復用器，還包括 光耦合器，將從可重構光分插復用器的上路埠輸入的光信道和來自其它節點的光信號耦合到一起，並且輸出耦合後的光信號，以便實現該光信道的上路。
12.如權利要求1所述的可重構光分插復用器，其中，所述相干檢測單元是相干接收機的一部分。
13.—種可重構光分插復用器的可重構光分插復用方法，包括 光處理步驟，用於接收包含多個光信道的第一光信號，處理該第一光信號以產生第二光信號，其中，該第二光信號至少包括所述第一光信號的多個光信道中的一個光信道的一部分；以及 第一輸出步驟，用於通過第一輸出埠向外部輸出所產生的所述第二光信號。
14.如權利要求13所述的可重構光分插復用方法，還包括 相干檢測步驟，用於接收所產生的第二光信號，並對第二光信號進行相干檢測，以便從該第二光信號中分離該第二光信號中的光信道的預定部分，並且輸出該預定部分。
15.如權利要求14所述的可重構光分插復用方法，其中，所述預定部分是所述第二光信號的光信道的全部或一部分。
16.如權利要求14所述的可重構光分插復用方法，其中，所述預定部分是所述第二光信號的一個光信道的一部分。
17.如權利要求13所述的可重構光分插復用方法，其中，所述光處理步驟包括 使用波長選擇開關對第一光信號進行濾波以產生所述第二光信號。
18.如權利要求17所述的可重構光分插復用方法，其中，所述波長選擇開關是帶寬可變的波長選擇開關，並且其中，通過調整所述波長選擇開關的通帶以產生第二光信號。
19.如權利要求13所述的可重構光分插復用方法，還包括 第二輸出步驟，用於通過第二輸出埠向外部輸出第三光信號，其中，該第三光信號至少包括所述第一光信號的一部分。
20.如權利要求19所述的可重構光分插復用方法，其中，所述第三光信號包括在所述第一光信號中、除了第二光信號以外的剩餘部分。
21.如權利要求19所述的可重構光分插復用方法，其中，所述第三光信號是所述第一光信號。
22.如權利要求14所述的可重構光分插復用方法，其中，所述相干檢測步驟包括 使用本地振蕩器以本地振蕩頻率產生本地振蕩光； 使用該本地振蕩光對所述第二光信號進行相干檢測，以便從該第二光信號中分離該第二光信號包含的所述預定部分，並且輸出所分離的所述預定部分。
23.如權利要求13所述的可重構光分插復用方法，還包括 使用光耦合器將從可重構光分插復用器的上路埠輸入的光信道和來自其它節點的光信號耦合到一起，並且輸出耦合後的光信號，以便實現該光信道的上路。
全文摘要
本發明提供了一種可重構光分插復用器和可重構光分插復用方法。該可重構光分插復用器包括光處理單元，用於接收包含多個光信道的第一光信號，處理該第一光信號以產生第二光信號，其中，該第二光信號至少包括所述第一光信號的多個光信道中的一個光信道的一部分；以及第一輸出埠，經由該第一輸出埠向外部輸出從所述光處理單元產生的所述第二光信號。通過所述可重構光分插復用器和可重構光分插復用方法，可以支持任意數目的維度，並且能夠上路/下路去往/來自任意方向的任意波長和任意帶寬的光信道，並且能夠向外部的其他可重構光分插復用器節點輸出光信道的任意一部分波長和任意一部分帶寬，從而滿足無色、無方向性、無阻塞性和無柵格性的要求。
文檔編號H04J14/02GK103023599SQ20111028001
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月20日 優先權日2011年9月20日
發明者餘少華, 遊善紅, 沈綱祥, 楊鑄, 楊奇 申請人:武漢郵電科學研究院