專利名稱：波分復用(wdm)光解復用器的制作方法
技術領域：
本發明涉及波分復用(WDM)光解復用器(DEMUX)和結合所述解復用器的光插分復用器(OADM)節點。更特別地，但不是排他地，本發明涉及在METRO(城域)網中使用的OADM。
已知的是，WDM光網絡包括多個節點，這些節點通過用于引導WDM光信號的光波導裝置(典型地，光纖)互聯。在每一個節點上，能夠插入或分出一個或多個選擇的波長信道，以基于該波長信道在結點之間提供WDM光信號的路由。
一種常常被稱為環形配置的網絡拓撲是一種在其中通過光纖以點到點串行方式在完整環或環形配置內連接節點的拓撲。在每一個節點上，使用光插分復用器(OADM)向互聯網絡節點的傳輸光纖所引導的WDM輻射插入所選擇的波長信道(或多個波長信道)或從所述WDM輻射分出所選擇的波長信道(或多個波長信道)。
一種已知的OADM包括解復用和復用模塊。解復用模塊將來自網絡的WDM信號分離(解復用)成單個的波長信道或相鄰波長信道(子波段)組，它們然后出現在該模塊的相應輸出(DROP)端口上。典型地，解復用模塊包括光纖濾波器(DROP濾波器)陣列，復用模塊包括一個或多個ADD濾波器。復用模塊用于復用提供到其輸入(ADD)端口的波長信道。使用這種OADM，當希望光學方式地將一個或多個所選擇的波長信道傳送通過該節點(直通信道)時，使用光纖插接線(patchcord)(一段光纖)將解復用模塊的適當光學DROP端口(或多個端口)連接到復用模塊的相應光ADD端口(或多個端口)。這種OADM的主要局限是與光發射機直接生成的插入到該節點的其它波長信道相比，在用于直通信道(直通信道必須傳送通過許多DROP濾波器)的路徑中濾波器損耗的總和降低了到直通信道ADD濾波器中的光發射功率(典型地，理想的發射功率是0dBm)。為了克服該問題，已知的是使該節點包括直通信道的光放大。在一種配置中，在“每一信道”的基礎上提供光放大器。為了減少光放大器的數量，已經建議每一個子波段(來自總數個WDM信道中的一組波長信道)提供一個光放大器，然后利用各自的可變光衰減器(VOA)將該子波段中每一個信道的功率相等。
然而，對于城域(METRO)網的經濟考慮，在“每一信道”基礎上制造放大結構，或者甚至很昂貴地，每一個子波段一個光放大器。為此原因，當前的子波段實施不允許以在METRO網絡中所要求的負擔得起的成本進行單個信道放大的光通過。
本發明試圖在光網絡中提供一種解復用器和插分節點，允許光通過操作，同時保持正確的信道功率，至少部分地克服了上面提到的缺點。
根據本發明，提供一種用于波分復用WDM光輻射的光解復用器，其中，WDM光輻射包括在波長譜上分隔開的多個波長信道，所述解復用器用于將WDM輻射分離成單個的波長信道，并包括第一解復用器，用于將WDM輻射分成多個子波段，每一個子波段包括多個相鄰的波長信道，并且多個子波段中的每一個出現在解復用器的相應輸出端上；和一個或多個解復用器裝置，用于將每一個子波段分離成單個的波長信道，這些波長信道中的每一個出現在相應的輸出端上，其特征在于該解復用器裝置或每一個解復用器裝置包括光放大器，用于以光學方式放大子波段的所有信道；解復用器，用于分離該子波段的信道，以便每一個信道出現在相應輸出端上；功率監控裝置，用于在相應輸出端上測量每一個波長信道的功率；和控制裝置，用于根據所測量的每一個波長信道的功率來控制光放大器的操作，例如，將每一個波長信道的功率控制到預定功率電平。
優選地，光放大器包括摻鉺光纖放大器(EDFA)，并且該控制裝置可操作用于控制到EDFA的泵浦電流IP，以控制放大器的增益，將每一個波長信道的功率控制到預定功率電平。可替換地，光放大器可包括可變衰減光衰減器，并且該控制器裝置可操作用于控制衰減器的衰減，以將每一個波長信道的功率控制到預定功率電平。
優選地，該解復用器裝置或每一個解復用器裝置進一步包括在光放大器輸入端之前的可變光衰減器，并且該控制裝置進一步可操作用于控制衰減器的衰減，以將每一個波長信道的功率控制到預定功率電平。
方便地，控制裝置包括微控制器，其可操作用于接收對應于所測量的波長信道功率的信號，并生成用于控制光放大器的控制信號。有利地是，該微控制器進一步可操作用于接收對應于光放大器的輸入功率和輸出功率的信號，以計算該放大器的功率增益。此外，該微控制器可操作用于將命令信號發送到輸入衰減器，并且優選地可操作用于控制可變輸入衰減器以限制基于光放大器輸入和輸出功率計算的光放大器增益變化，并將所有增益變化維持在預定的操作條件內。
根據本發明第二方面。提供一種結合根據本發明第一方面的解復用器的光插分復用器(OADM)，并且進一步包括用于將提供給輸入端的波長信道合并進子波段內的一個或多個復用器，和用于將該子波段合并進用于從該OADM輸出的WDM輻射的復用器，其中通過以光學方式連接解復用器的相應輸出端到復用器的相應輸入端，將直通信道路由通過該OADM。
為了更好的理解本發明，現在將僅僅通過例子參考以下附圖來描述根據本發明的OADM
圖1是并入了根據本發明的OADM的WDM光網絡節點的框圖；和圖2是根據本發明的解復用器的框圖。
參考圖1，圖1中示出根據本發明的OADM的框圖，該OADM用于METROWDM環形網的節點10中。通過例子，該網絡是密集波分復用(DWDM)光網絡，包括十六個波長信道(λ1-λ16)，信道之間相隔200Ghz，并且其中，用10Gb/s的通信業務量來調制每一個波長信道(光載波)。然而，將會理解的是，本發明可應用于包括不同數量的信道和/或信道間隔的其它WDM網絡結構和網絡。在隨后的描述中，根據本發明的DEMUX裝置允許分出/插入或再生一個波長信道，并允許通過三個波長信道。
包括網絡鏈路(未示出)的光纖11連接到已知的光解復用器12，光解復用器12將進入的WDM光譜分成子波段，該子波段是相鄰波長信道的組。為了容易制造，有利的是，解復用器是可容易得到的1∶8粗波分復用(CWDM)DEMUX模塊，其將WDM光譜分成8個子波段，盡管在描述的例子中將只考慮C和L波段。結果，這十六個DWDM信道被分成4個信道的4個波段，其中每一個，例如Ch1...Ch4，Ch5...Ch8，Ch9...Ch12，Ch13...Ch16分別具有載波波長λ1...λ4，λ5...λ8，λ9...λ12，λ13...λ16。 CWDM DEMUX具有8個光學輸出131...138，這四個子波段出現在輸出端131...134上。
現在將描述根據本發明用于一個子波段(Ch1...Ch4)的DEMUX結構30，例如，波長大約是λ＝1551nm的RED C波段，該波段獨立于其余的WDM光譜/子波段放大。從CWDM DEMUX 12的相應輸出端131獲得該子波段，并且，該子波段被光放大器15以光學方式放大，光放大器15優選地包括摻鉺光纖放大器(EDFA)。
光放大器15的輸出端連接到1∶4 DWDM DEMUX 16的輸入端，DWDMDEMUX 16分離該子波段的單個信道，并從相應的輸出端(DROP端口)20發射每一個信道。DWDM DEMUX 16包括用于在空間上分離信道的已知濾波器(DROP濾波器)17和集成功率監控器(IPM)18，功率監控器18連接到該濾波器的輸出端，用于監控每一個信道的出現，并用于測量每一個信道的功率電平。
來自IPM的功率電平數據在反饋裝置19中用于控制放大器15的操作，以便補償鏈路損耗，并確保在每一個DROP端口20上每一個信道具有基本上相同的大約為0dBm的輸出光功率。參考圖2來詳細描述放大器反饋控制裝置。
將會理解的是，DWDM DEMUX 16和根據測量的信道功率控制的光放大器15的組合使得能夠使用一個可提供信道功率均衡或校平的放大器來實現解復用器30。
出現在相應DROP端口20上的每一個信道能夠通過該節點并返回到網絡，或者能夠在該節點上接收(分出)。在前一種的情況下，通過使用光纖插接線21將解復用器16的DROP端口20光學地連接到復用器23的相應ADD端口(輸入端)22，信道能夠以光學方式通過該節點。在圖1圖示的例子中，復用器23是4∶1 DWDM MUX，并且由相應的光纖通過該子波段中的三個信道(Ch1...Ch3)。當希望分出信道(在圖1中是Ch4)時，DROP端口20直接連接到接收機(RX)24，例如，10Gb/s PiN(正—本征—負)節光電檢測器。為了確保接收機24上正確的信道功率電平，有利的是，將信道傳送通過固定衰減的光衰減器25，以將功率從0dBm降低到適合于接收機的電平。在圖1所示的實施例中，接收子波段的一個信道(Ch4)。
以相似的方式，將要插入到該節點上并且已經由例如發射機(TX)26生成的信道以光學方式連接到DWDM MUX 23的相應ADD端口22。有利的是，發射機包括電吸收調制器(EAM)，用于調制激光器模塊生成的光載波。能夠通過將該信道分出到接收機24并使用檢測到的信號來操作發射機25的EAM來再生信道。
DWDM MUX 23合并了四個信道(三個直通信道Ch1...Ch3，和一個ADD信道Ch4)，以形成一個子波段，該子波段然后提供到8∶1 CWDM MUX 28的相應輸入端27。CWDM MUX 28合并子波段，以形成WDM輻射，該WDM輻射從構成該網絡的下一個鏈路的光纖29上的節點輸出。在該例子中，有十六個波長信道和四個子波段，但是為了容易制造，使用8∶1的MUX，其中，有四個輸入端271...274將不被使用。
根據本發明，通過監控每一個信道的功率，而不管該信道最終是否被分出/再生或傳送通過，使得能夠完善地管理每一個信道的輸出功率。根據本發明的每一個子波段一個放大器的自校平解復用器裝置30允許實現OADM環，而不需要許多昂貴VOA(例如，對于每一個信道，已知的OADM典型地在光發射機TX中需要一個VOA，在光接收機RX中需要一個VOA)和配備有在光發射機中的馬赫曾德爾調制器(MZMMach-Zehnder Modulator)以及雪崩光電檢測器(APD)光接收機的很昂貴的DWDM光卡。相反，本發明使得能夠在發射機TX中使用相對較便宜的電吸收調制器(EAM)，并在接收機RX中使用PiN光電檢測器。本發明的解復用器裝置30克服了由于在“每一”信道基礎上的光通過和信道均衡而引起的已知子波段OADM裝置的連接性問題的局限性。
將會理解的是，雖然前面的描述已經參照一個子波段(Ch1...Ch4)，但是，解復用裝置30同樣能夠用于其余的子波段，其中為每一個子波段提供相應的解復用裝置并且解復用裝置連接在CWDM DEMUX 12和DWDM MUX 23各自的輸出端13與輸入端22之間。
參考圖2，圖2中示出結合自校平放大器裝置的解復用器裝置30的框圖表示。在該圖內，虛線用于指示承載電信號的連接，實線指示承載光信號的連接。DWDM DEMUX 16包括分別用于集成功率監控器18中每一個的輸出端31，該集成功率監控器18輸出每個信道Ch1、Ch2、Ch3、Ch4的測量功率值P1、P2、P3、P4。通過將測量的功率值提供到已知ADC/DAC(模數/數模)接口設備32的A/D轉換輸入端，這些測量的功率值轉換成表示功率的數字值。光放大器15包括集成功率監控器，集成功率監控器用于測量到該放大器的總輸入功率Pi和輸出功率Po，這些測量的值也可以由ADC/DAC設備32轉換為數字數據值。
設備32的D/A轉換輸出端連接到該放大器，用于發送控制放大器泵浦電流的IP值。在子波段的輸入與放大器15之間提供VOA33，通過由設備32的另一個D/A轉換輸出端發出的信號Att來控制VOA的衰減。
ADC/DAC接口設備32連接到微控制器34，微控制器34被編程用于執行對來自接口設備的輸入信號P1、P2、P3、P4Pi以及Po的處理，以生成控制信號Att和IP。
在操作中，微控制器控制四個信道(Ch1...Ch4)的輸出功率(P1...P4)，以確保每一個保持在指定的發射功率范圍之內，該指定的發射功率范圍在所有條件下通常為0dBm。微控制器優化放大器15的泵浦電流IP和VOA33的光衰減，以達到前述的條件。信號P1...P4既用于檢測這些信道中每一個的存在，又用于提供控制信道輸出功率的反饋。
通過適當地設計EDFA 15和通過適當控制輸入VOA33的衰減來限制放大器在其操作條件下增益(Po/Pi)中的任何變化來獲得在整個子波段上基本平坦的增益。例如，對于典型的METRO OADM環應用，可以在RED C波段(1551nm+/-7nm)中獲得小于+/-0.5dB的增益平坦度，而不用使用增益修平濾波器(GFF)，該增益修平濾波器具有一個Po受控的的泵EDFA，并且在5dB噪聲系數的情況下，增益變化從17dB到30dB。
在其它波段中具有相似性能的放大器需要本領域技術人員將能夠容易想到的稍微復雜的結構(例如，使用增益修平濾波器等等)。
在需要達到更精確增益平坦度(例如，+/-0.2dB)的情況下，光放大器15可進一步包括在EDFA 15a的輸出端與DWDM DEMUX 16的輸入端之間連接的VOA15b。VOA15b的衰減用于控制總輸出功率，而不是用于改變EDFA泵浦電流IP’該泵浦電流IP保持恒定，以在所關心的全部光波段上維持EDFA的增益。
在發射機TX中使用利用了EAM激光器的10Gb/s的光卡，保證了在發射機上發射功率中非常小的變化(典型的，發現在所有條件下發射功率從0dBm到+2dBm之間變化)。
良好的放大器增益平坦度與受限制的發射功率變化的組合消除了在每一個光卡的發射機和接收機側兩側上對VOA的需要，從而基本上降低了該節點的插入損耗，并且這對降低成本也是很重要的。發現使用根據本發明的OADM能夠實現大于200km長的高達六個節點(五個光學通過)的METRO OADM環。
根據本發明的單放大器自校平解復用器的另一個優點是，能夠在10Gb/s接收機卡中使用不太昂貴的PiN光電檢測器。
除了執行上面提及的控制功能之外，微控制器被配置為檢測和處理各種故障狀態，例如·在Pi降到預定的最小值Pi-min imum以下時檢測到的輸入信號丟失；·當Pi變得大于預定的最大值Pi-max imum時檢測到的過量輸入功率；·放大器增益Po/Pi在保證放大器所需增益平坦度所需要的指定范圍之外；·任何信道的輸出功率(P1或P2或P3或P4)在指定的發射功率范圍之外；·當功率P1或P2或P3或P4低于指定閾值時檢測到的信道不存在。
根據檢測到的故障狀態，微控制器能夠作出各種決定來進行干預。例如，如果微控制器檢測到輸入信號的損耗，它能夠有利地切斷放大器15的泵浦電流IP’然后在象上面一樣再次檢測到輸入功率Pi在預定的最小值之上時管理平滑的加電序列。這種配置避免了信道Ch1...Ch4上的光功率瞬變。
現在清楚的是，通過作出允許用一個光放大器補償分插濾波器中的光連接和損耗同時在CWDM子波段內保持良好的信道均衡的可用解決方案來達到本發明的目的。這允許OADM具有信道直通和信道功率的自校平，并且以足夠低的成本實現，以用于Metro環形網中。
權利要求
1.一種用于波分復用WDM光輻射的光解復用器，其中，WDM光輻射包括在波長譜上分隔開的多個波長信道，所述解復用器用于將WDM輻射分離成單個的波長信道，并包括第一解復用器(12)，用于將WDM輻射分成多個子波段，每一個子波段包括多個相鄰的波長信道，并且多個子波段中的每一個出現在解復用器(12)的相應輸出端上(13)；和一個或多個解復用器裝置(30)，用于將每一個子波段分離成單個的波長信道，這些波長信道中的每一個出現在相應輸出端(20)上，其特征在于該解復用器裝置(30)或每一個解復用器裝置(30)包括光放大器(15)，用于以光學方式放大子波段的所有信道；解復用器(16)，用于分離該子波段的信道，以便每一個信道出現在相應輸出端(20)上；功率監控裝置(18)，用于在相應輸出端上測量每一個波長信道(Ch1...Ch4)的輸出功率(P1...P4)；和控制裝置(34)，用于根據所測量的每一個波長信道的功率來控制光放大器(15)的操作，例如，將每一個波長信道的功率控制到預定功率電平。
2.根據權利要求1的解復用器，其中光放大器(15)包括摻鉺光纖放大器EDFA，并且其中，控制裝置(34)可操作用于控制到EDFA的泵浦電流Ip，以控制該放大器的增益，將每一個波長信道的功率控制到預定功率電平。
3.根據權利要求1的解復用器，其中光放大器(15)包括可變衰減光衰減器(15b)，并且其中，控制器裝置(34)可操作用于控制衰減器(15b)的衰減，以將每一個波長信道的功率控制到預定功率電平。
4.根據權利要求1-3中任意一項的解復用器，其中，該解復用器裝置(30)或每一個解復用器裝置(30)進一步包括在光放大器輸入端之前的可變光衰減器(33)，并且其中，控制裝置(34)進一步可操作用于控制衰減器(33)的衰減，以將每一個波長信道的功率控制到預定功率電平。
5.根據前述權利要求中任意一項的解復用器，其中，控制裝置包括微控制器(34)，微控制器(34)接收對應于波長信道的測量的功率的信號，并且其中，該微控制器可操作用于生成用于控制光放大器的控制信號。
6.根據權利要求5的解復用器，其中，微控制器(34)還接收對應于光放大器的輸入功率和輸出功率的信號，并且可操作用于計算放大器的功率增益。
7.根據權利要求4或5的解復用器，其中，微控制器(34)可進一步操作用于將命令信號發送到輸入衰減器(33)。
8.根據權利要求6或7的解復用器，其中，該微控制器可操作用于控制可變輸入衰減器(33)，以限制基于光放大器的輸入和輸出功率計算的光放大器(15)的增益變化，并將所有增益變化維持在預定的操作條件內。
9.一種結合根據前述權利要求中任意一項的解復用器的光插分復用器OADM，進一步包括用于將提供給輸入端(22)的波長信道合并進子波段內的一個或多個復用器(23)，和用于將子波段合并進用于從該OADM輸出的WDM輻射的復用器(28)，其中，通過以光學方式連接解復用器(16)的相應輸出端(20)到復用器(23)的相應輸入端(22)，將直通信道路由通過該OADM。
全文摘要
本發明描述了一種用于波分復用WDM光輻射的光解復用器(13，30)，其中，WDM輻射包括在波長譜上分隔開的多個波長信道(Ch
文檔編號H04B10/294GK101015153SQ200580020659
公開日2007年8月8日 申請日期2005年5月23日 優先權日2004年6月24日
發明者A·佩拉索, M·斯佩恰爾 申請人:愛立信股份有限公司