波分復用器及波分復用系統的製作方法
2023-04-26 21:04:36 1
專利名稱：波分復用器及波分復用系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種波分復用器及一種波分復用系統，特別是一種用於粗分的波分復用系統，為滿足低密度的要求，該系統被設計用來執行間隔較大波長的波分多路復用。本發明還涉及一種波長粗分多路復用器。
背景技術：
如圖10和圖11所示，傳統的波分復用系統使用薄膜濾光型波分復用器。如圖10所示，使用薄膜多路復用器的普通波分復用器設置有串聯的三通道器件100a至100d。圖11所示的為這些三通道器件100其中一個的結構。三通道器件100包括輸入通道光纖101、傳輸通道光纖102、反射通道光纖103、準直透鏡104和106和薄膜多路復用器105。由輸入通道光纖101引入的光透過準直透鏡104並在薄膜多路復用器105上發光。薄膜多路復用器105僅允許特定波長(λ)的光通過。特定波長(λ)的光透過準直透鏡106傳至傳輸通道光纖102。除了特定波長(λ)以外的其它波長的光經過薄膜多路復用器105的反射，通過準直透鏡10傳送至反射通道光纖103。如圖10所示的薄膜濾光型波分復用器設置有串聯的三通道器件100a至100d，僅特定波長λ1至λ4的光經由每個三通道器件的傳輸通道光纖有選擇性的輸出。
如圖12所示，波分復用器採用熔絲型光纖耦合器(WDM光纖耦合器)是公知技術。該波分復用器包括WDM光纖耦合器110，輸入通道111，第一通道112和第二通道113。當光(波長為λ1和λ2)經由輸入通道111進入WDM光纖耦合器110時，僅僅是波長為λ1的光被引向第一通道112，波長為λ2的光被引向第二通道113。
儘管薄膜濾光型波分復用器和WDM光纖耦合型波分復用器都是用來使特定波長的光導向到特定通道，但事實上我們知道仍然有一部分光漏入與希望通道相鄰的通道。這種洩漏程度被稱為隔離。例如，當有1/100的光漏入相鄰的通道時，我們就將這種程度的洩漏表示為20dB的隔離。
當使用具有薄膜多路復用器的三通道器件時，傳統的波分復用器能夠達到滿意的隔離度。然而，上述裝置是昂貴的。另一方面，設置有WDM光纖耦合器的波分復用器的成本較低，但是，不容易實現足夠的隔離。
發明內容
考慮到上述內容，本發明的目的之一是提供一種可以在低成本的情況下實現足夠隔離的波分復用器。
為實現上述目的，根據本發明第一方面的波分復用器，兩相鄰波長間的隔離度設置在相對較寬的10-17dB，與兩相鄰波長相近的波長之間的隔離度設置在20dB或者更大些。確切地說，波分復用器設計成用於使用相鄰波長交替地作為傳輸波長和接收波長。由於光信號的傳輸和接收並不需要高的隔離，具有上面所描述特性的波分復用器就可以完成光信號的通訊。因此，我們就可以使用WDM光纖耦合器來做波分復用器並以此降低成本。換句話說，本發明的特徵之一是設計一種波分復用器，其使用相鄰波長交替作為傳輸和接收波長，以使相鄰波長之間的隔離限制更寬並增加在相鄰波長附近的波長之間的隔離。
根據本發明第二方面的波分復用器，使用薄膜多路復用器型三通道裝置分離已接收的光信號的波長，並使用WDM光纖耦合器以實現光信號的多波長傳輸。薄膜濾光器型三通道裝置可以分離所接收到的光信號，因為它們能夠實現較高的隔離，同時還可以使用低成本的WDM光纖耦合器實現傳輸光信號的多路復用。採用這種方法，波分復用器的成本由於使用部分WDM光纖耦合器而降低。
權利要求範圍內的本發明的這些方面和其他將在下面實施例中得到詳細描述。
在附圖中圖1為示出根據本發明第一實施例的波分復用器的說明圖；圖2為示出圖1中所示波分復用器的特性曲線的圖表；圖3為示出圖1中波分復用器用作分離器和組合器時的說明圖；圖4為示出使用圖1中波分復用器的波分復用系統的說明圖；圖5為示出根據本發明第二實施例的波分復用器的說明圖；
圖6為示出根據本發明第三實施例的波分復用器的說明圖；圖7為示出根據本發明第四實施例的波分復用器的說明圖；圖8為示出邊緣濾光型薄膜多路復用器的特性曲線的圖表；圖9為示出WDM光纖耦合器的特性曲線的圖表；圖10為示出使用薄膜濾光器型三通道裝置的普通波分復用器的說明圖；圖11示出了圖10中傳統波分復用器所使用的薄膜濾光器型三通道裝置的結構；以及圖12為示出使用WDM光纖耦合器的傳統波分復用器的說明圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖描述根據本發明的優選實施例的波分復用器。
圖1示出了使用根據本發明第一實施例的WDM光纖耦合器的波分復用器10。該波分復用器包括第一WDM光纖耦合器1、第二WDM光纖耦合器2和第三WDM光纖耦合器3，它們相互連接成樹形結構。包含波長為λ1，λ2，λ3和λ4的光經由輸入通道4進入第一WDM光纖耦合器1。第一WDM光纖耦合器1把波長為λ1和λ2的光導向到通道5，把波長λ4和λ5的光導向到通道6。第二WDM光纖耦合器把波長為λ1的光導向到通道7a，把波長為λ2的光導向到通道7b。同樣第三WDM光纖耦合器把波長為λ3的光導向到通道8a，把波長為λ4的光導向到通道8b。
圖2是波分復用器10的特性曲線圖，該波分復用器10有上面所描述的WDM光纖耦合器。當主要是波長為λ1的光被引導至通道7a時，因該引導至鄰近通道7b的波長為λ2的αdB的光將洩漏到通道7a中。此外應該引導至與鄰近通道7B相毗鄰的通道8a的波長為λ3的βdB的光被引導至通道8a。在該實施例中，α的值為9-17dB，而β的值是20dB或者更大，最好是20-40dB。
該實施例的波分復用器10用作分離器。該波分復用器10將經輸入通道4接收到的光分離為波長為λ1，λ2，λ3和λ4的光，並分別從通道7a，7b，8a和8b輸出。很明顯，該實施例的波分復用器10也可以被用作組合器。更進一步，可能將該波分復用器10的一部分用做分離器，另一部分用做組合器。如圖3所示，例如，經輸入通道4輸入的波長為λ2和λ4的光能被分離並經通道7b和通道8b輸出。經通道7a和通道8a輸入的波長為λ1和λ2的光可以被組合併經通道4輸出。如圖3所示的波分復用器10被設置成在下圖4中所描述的光波分復用系統中的多路復用器10a，(圖4中的多路復用器10b分離波長λ1和λ3並組合波長λ2和λ4)。
另一方面，圖4所示的系統包括一個用以產生波長為λ1的光的雷射二極體11a、用以產生波長為λ3的光的雷射二極體11b、用以接收波長為λ2的光的光電探測器12a和用以接收波長為λ4的光的光電探測器12b。具有WDM光纖耦合器的第一多路復用器10a接收來自雷射二極體11a和11b所發出的光並經用以傳輸的光纖14將經過多路復用的光信號傳輸至另一端的接收站(相對站)。相對端包括用以產生波長為λ2的光的雷射二極體11c、用以產生波長為λ4的光的雷射二極體11d、用於接收波長為λ1的光的光電探測器12c和用於接收波長為λ3的光的光電探測器12d。有WDM光纖耦合器的第二多路復用器10b對接收自雷射二極體11c和11d光進行多路復用並經光纖14傳至相對端。
在具有上述結構的系統中，波長為λ1的光經光纖14從左邊傳送至右邊(從第一多路復用器10a傳送至第二多路復用器10b)。波長為λ2的光經光纖14從右邊傳送至左邊(從第二多路復用器10b傳送至第一多路復用器10a)。波長為λ3的光從左邊傳送至右邊(從第一多路復用器10a傳送至第二多路復用器10b)。波長為λ4的從右邊傳送至左邊(從第二多路復用器10b傳送至第一多路復用器10a)。
在波分復用系統中，在接收端上的兩波長之間的隔離必需是20dB或者更大。然而，當改變單信號光纖中內的波長以執行雙向傳輸時，如上面所描述的，接收信號和傳輸信號之間的隔離僅僅需要10dB或者更大。
由於圖4所示的波分復用系統中交替地提供傳輸波長和接收波長，因此即使相鄰波長之間的隔離相對較低，這些波長也能夠共享相同的光纖。帶有這樣的性質，具有圖2所示特性的圖1中的波分復用器10能夠不出問題地執行光信號傳輸。
以上實施例描述了一種能處理四種波長的光的波分復用器。然而，很明顯，本發明可以用於六、八或者任意多數目的波長。本發明也可以用於三、五、七或奇數的波長。
下面將參照圖5描述根據本發明第二實施例的波分復用器。在第二實施例中，波分復用器包括以混合結構配置的薄膜濾光器型三通道裝置21a和21b、WDM光纖耦合器22和連接三通道裝置21a、21b與WDM光纖耦合器22的光纖25和27。來自輸入/輸出通道23的波長為λ1和λ3的光進入三通道裝置21a。當波長為λ3的光經三通道裝置21a橫穿到三通道裝置21b和光纖25、穿過三通道裝置21b並被導向到通道26時，波長為λ1的光通過三通道裝置21a並被引到通道24。此外，波長為λ2的光經通道28插入，並經WDM光纖耦合器22導向到光纖27。波長為λ4的經通道29插入，並經WDM光纖耦合器22導向到光纖22。隨後，波長為λ2和λ4的光穿過三通道裝置21b和21a並被導向到輸入/輸出通道23。
由於薄膜濾光器型三通道裝置具有滿意的隔離特性，這些器件將用於接收端。而低廉的但不具有特別好的隔離特性的WDM光纖耦合器用於傳輸端。根據這一結構，就可以得到有高成效比的、可用於具有圖4中所示的結構的波分復用系統的波分復用器。
圖5所示的波分復用器可構造成用以處理任意數目的波長，這對本領域的技術人員是很明顯的。因此，本發明並非限於僅僅四種波長。可通過增加薄膜濾光器型三通道裝置並將這些裝置串聯來增加被多路復用的波長的數目。另外，以樹狀結構連接的WDM光纖耦合器也可以串聯連接到薄膜濾光器型三通道裝置。也將波分復用器配置成使三通道裝置將連續波長分離成鄰近波長，如λ1和λ2。在這種情況下，WDM光纖耦合器配置成用以多路復用鄰近的波長，如λ3和λ4。
接下來，將參照圖6描述根據本發明第三實施例的波分復用器。在該實施例中，配置成邊緣過濾器型薄膜過濾器的三通道裝置將八個波長為λ1至λ8的光信號分離成短波段(λ1，λ2，λ3和λ4)和長波段(λ5，λ6，λ7和λ8)。隨後，具有與圖5中所示第二實施例的波分復用器相同結構的波分復用器執行過路復用。與帶通多路復用器不相類似，邊緣過濾器反射(或透射)波長短於特定波長的光，並透射(或反射)波長更長的光。當光信號是從輸入/輸出通道41接收時，三通道裝置40將短波長波段傳輸至輸入/輸出通道23的端部，並將長波長波段傳輸至通道33的端部。
如在第二實施例中所描述的，在短波段的波分復用器包括薄膜濾光器型三通道裝置21a和21b、WDM光纖耦合器22和用以以混合結構將三通道裝置21a和21b與WDM光纖耦合器22相連的光纖25和27。來自輸入/輸出通道23的波長為λ1和λ3的光傳輸至三通道裝置21a。波長為λ1的導向到通道24，同時波長為λ3的光導向到通道26。另外，波長為λ2的光經通道28和WDM光纖耦合器22導向到光纖27。波長為λ4的光經通道29和WDM光纖耦合器22導向到光纖27。波長為λ2和λ4d的光隨後通過三通道裝置21b和21a並被導向到輸入/輸出通道23。
類似地，在長波段的波分復用器包括薄膜濾光器型三通道裝置31a和31b、WDM光纖耦合器32和用以以混合結構將三通道裝置31a和31b與WDM光纖耦合器32連接的光纖35和37。來自輸入/輸出通道33的波長為λ5和λ7的光傳送至三通道裝置31a。波長為λ5的光導向到通道34，同時波長為λ7的光導向到通道36。另外，波長為λ6的光經通道38和WDM光纖耦合器32傳送至光纖37。波長為λ8的光經通道39和WDM光纖耦合器32導向到光纖37。波長為λ6和λ8的光隨後穿過三通道裝置31b和31a導向到輸入/輸出通道33。
例如，λ1為1470nm，λ2為1490nm，λ3為1510nm，λ4為1530nm，λ5為1550nm，λ6為1570nm，λ7為1590nm和λ8為1610nm。通過將邊緣過濾器層疊為許多層，可以製造出用於十六個波長或更多波長數目的波分復用器。
圖7所示為根據本發明第四實施例的波分復用器。該第四實施例的波分復用器包括三通道裝置40、WDM光纖耦合器44和WDM光纖耦合器45。
輸入到通道46的波長為λ1的光信號穿過WDM光纖耦合器44、通道42和三通道裝置40並被傳輸到輸入/輸出通道41。輸入輸入/輸出通道41的波長為λ3的光穿過三通道裝置40、通道42和WDM光纖耦合器44並被傳輸到通道47。
輸入到通道49的波長為λ7的光穿過WDM光纖耦合器45、通道43和三通道裝置40並被傳輸至輸入/輸出通道41。輸入到輸入/輸出通道41的波長為λ5的光穿過三通道裝置40，通道43和WDM光纖耦合器45並被傳輸到通道48。
光信號也可以按上面所述的相反的方向傳輸。在圖7中實線箭頭的方向是上面所描述的光信號的傳輸方向，而圖中虛線箭頭所指的方向與上面所描述的光信號傳播方向相反。
本實施例的一個特徵是將波長為λ1和λ7的光配置成沿相同的方向運動，將波長為λ3和λ5的光配置成沿相同的方向運動。此處，指示的方向是輸入方向和輸出方向。說多個光信號沿相同的方向運動意味著信號具有相同的輸入方向或者相同的輸出方向。圖8所示為在三通道裝置40中反射光和透射光的特性。涉及到透射光，不希望通過的波長的光被以極高的比率阻擋。然而，還是有相當大比例的不希望反射的光被反射。再參看圖7，三通道裝置40並不是設計用來將波長為λ5的光反射到通道42的末端。然而實際上，發生大約-16dB的反射。波長為λ5的光信號起波長為λ3的光信號的幹涉波的作用。
圖9所示為傳輸到WDM光纖耦合器44的通道46和47的光信號的透射特性。如所知的，WDM光纖耦合器44關于波長有周期性的透射特性。如果我們關注通道47的特性，會注意到當波長為λ5的光沒有穿過到通道47時，波長為λ7的光則會。如果在圖7中的波長裝置配置得有所不同，使得波長為λ7的光從輸入/輸出通道41末端得到，隨後，波長為λ7的光將成為幹涉波，並經通道42傳輸至WDM光纖耦合器44。然而，波長為λ7的幹涉波將延伸到通道47。相反，圖7中的WDM光纖耦合器波長系統可以防止λ5的障礙波傳輸到通道47，從而減小幹涉波的比例。
在該實施例中，很明顯由邊緣型薄膜多路復用器配置成的三通道裝置還可被疊放稱多個層以形成八波長型或者十六波長型的結構。
本發明實現的波分復用器使用有低隔離的WDM光波長耦合器，其在降低波分復用器和波分復用系統的成本方面有顯著的效果。
權利要求
1.一種波分復用器，包括一個單獨的公共通道和三個或更多的分支通道，這樣，經公共通道得到的光信號被分解為至少三個不同波長的光信號，這些光信號被傳輸到相應的分支通道，其中，第一波長和與第一波長毗鄰的第二波長之間的隔離α被設置成10-17dB，第一波長和與第二波長毗鄰的第三波長之間的隔離β是20dB或者更大。
2.根據權利要求1所述的波分復用器，其中，β的值設置成20-40dB。
3.根據權利要求1所述的波分復用器，還包括多個以樹形結構連接的WDM光纖耦合器。
4.一種波分復用器，包括薄膜濾光器型三通道裝置和串聯連接的WDM光纖耦合器。
5.一種波分復用器，包括薄膜濾光器型三通道裝置和WDM光纖耦合器，其中，三通道裝置的分支通道中的一個和WDM光纖耦合器的一個公共通道相連接。
6.根據權利要求5所述的波分復用器，其中，一個或多個薄膜濾光器型三通道裝置連接到與WDM光纖耦合器相連的薄膜濾光器型三通道裝置上，這樣一個薄膜濾光器型三通道裝置的分支通道連接到另一個薄膜濾光器型三通道裝置的公共通道上。
7.根據權利要求5所述的波分復用器，其中，當WDM光纖耦合器多路復用光信號以用於傳輸時，薄膜濾光器型三通道裝置將接收到的光信號分離成不同的波長。
8.一種波分復用器，包括第一薄膜型三通道裝置和兩個波分多路復用單元，該第一薄膜型三通道裝置用以將所接收到的光分離成短波段光信號和長波段信號；每一個波分復用器單元的公共通道連接到第一薄膜濾光器型三通道裝置的相應分支通道；兩個波分復用器單元的每一個包括第二薄膜型三通道裝置和WDM光纖耦合器，其中，第二三通道裝置的一個分支通道連接到WDM光纖耦合器的公共通道。
9.一種波分復用器，包括薄膜濾光器型三通道裝置和兩個波長WDM光纖耦合器，該薄膜濾光器型三通道裝置用於把接收到的光分離成短波段的光信號和長波段的光信號，其中，每一個WDM光纖耦合器的公共通道連接到薄膜型三通道裝置的一個分支通道。
10.一種光波分復用系統，該系統使用權利要求1-9中所述的波分復用器，並且當對鄰近波長使用相反傳輸方向時，該系統配置得可以通過單一光纖執行雙向通信。
全文摘要
一種波分復用器，其包括三個以樹型結構連接的WDM光纖耦合器。兩個經多路復用的波長λ2和λ4經公共通道輸入，被分離後經兩個分支通道分離地輸出。經兩個不同的分支通道輸入的波長λ1和λ3，被組合後經公共通道輸出。波長λ1、λ2、λ3和λ4被設置成依次增大。相鄰通道(波長)之間的隔離是低的，但是一個通道和其毗鄰通道間的隔離是足夠大的。通過在同一光纖中沿相反方向傳輸鄰近通道的光，即使相鄰通道間的隔離很低，也不會發生光信號的洩漏。
文檔編號H04B10/02GK1412969SQ0214955
公開日2003年4月23日 申請日期2002年10月12日 優先權日2001年10月12日
發明者太田猛史 申請人:光技術統合網株式會社