專利名稱：具有可調(diào)相干接收器的光學(xué)器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及光通信領(lǐng)域，特別涉及例如光添加/分離多路復(fù)用器(OADM)這樣的光學(xué)器件。
背景技術(shù)：
在目前的光波分復(fù)用(WDM)通信系統(tǒng)中，多個獨立數(shù)據(jù)調(diào)制的光波長被復(fù)用到一個光纖，并且通過環(huán)狀或網(wǎng)狀光網(wǎng)傳送到遠(yuǎn)程位置。沿著從來源到目的地的路徑，例如OADM這樣的光學(xué)器件通常被用于更改其內(nèi)容，并且在一些情況中，更改該復(fù)用的量。這種更改包括通過添加、分離、替換和/或頻率轉(zhuǎn)換在該復(fù)用中的數(shù)據(jù)承載光波長而更改該復(fù)用。
在一個OADM的輸入或“分離”側(cè)，一個輸入WDM信號一般被分為(例如，使用功率分配器)分為通過分支和分離分支。該分離分支一般饋送到一個接收器，其被配置為接收、檢測和解調(diào)該輸入多路復(fù)用的數(shù)據(jù)調(diào)制波長λd之一。該通過分支一般被饋送到一個波長阻擋器，其被配置為阻擋被分離的波長λd，并且通過在該多路復(fù)用中的剩余波長，到達(dá)該OADM的“添加”側(cè)。另外，該功率分配和波長阻擋的功能可以被集成到一個WDM多路分解濾波器。
在該OADM的添加側(cè)，一個光發(fā)射器被配置為把局部提供的數(shù)據(jù)流調(diào)制到從該OADM的分離側(cè)分離的相同波長λd的光載波上。來自該發(fā)射器的被調(diào)制波長然后與從分離側(cè)通到添加側(cè)的多路復(fù)用的波長相合并，以形成從該OADM輸出的新的多路復(fù)用信號。
在該OADM中的發(fā)射器通常是外部調(diào)制的激光器的類型。這種發(fā)射器包括耦合到(Mach-Zehnder調(diào)制器)的固定波長或者可調(diào)的激光器，其調(diào)制由本地提供的數(shù)據(jù)流的適當(dāng)編碼版本所控制。
該接收器一般為直接檢測的類型。這種接收器通常包括耦合到放大器的引腳類型或雪崩型光電二極管、濾波電子器件和采樣/判決電路。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的原理通過一種光學(xué)器件解決在現(xiàn)有技術(shù)中的問題，該光學(xué)器件例如光添加/分離多路復(fù)用器(OADM)，具有一個添加側(cè)激光器，其不但提供用于要被添加到該器件的輸出端的添加側(cè)波長的來源，而且還提供用于在包含于該光學(xué)器件中的相干接收器內(nèi)的接收側(cè)本地振蕩器的參考。因此，不是在該光學(xué)器件的接收側(cè)中在該相干接收器的前端具有一個分離的本地振蕩器(LO)而是本發(fā)明的光學(xué)器件使用由添加側(cè)激光器所產(chǎn)生的光信號來提供用于在外差或零差結(jié)構(gòu)中的相干接收器的混合頻率。
在一個實施例中，本發(fā)明是一個光學(xué)器件，其中包括光接收器，其適合于處理由該光學(xué)器件所接收的至少一部分輸入光信號；以及光發(fā)射器，其適合于產(chǎn)生由該光學(xué)器件所發(fā)射的至少一部分輸出光信號，其中。該光發(fā)射器包括光產(chǎn)生器，其適合于為由該光發(fā)射器所產(chǎn)生的輸出光信號部分產(chǎn)生光；以及該光接收器光接收和使用由該光產(chǎn)生器所產(chǎn)生的部分光，以處理該輸入光信號的部分。
在另一個實施例中，本發(fā)明是用于在光學(xué)器件中處理WDM光信號的方法。該方法涉及(a)把由該光學(xué)器件所接收的輸入WDM光信號分離為第一和第二部分；(b)在接收器從該輸入WDM光信號的第一部分分離第一光信號；(c)從該輸入WDM光信號的第二部分阻擋第一光信號，以及(d)把第二光信號添加到在該輸入WDM光信號的第二部分中的剩余的光信號，以產(chǎn)生由該光學(xué)器件所發(fā)射的輸出WDM光信號。在該方法中，該第一和第二光信號具有基本上相同的基本載波波長；以及用于添加第二光信號的部分光被用于分離該第一光信號。


從下文的詳細(xì)描述、所附權(quán)利要求和附圖中，本發(fā)明的其他方面、特點和優(yōu)點將變得清楚，其中圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的示意光學(xué)添加/分離多路復(fù)用器(OADM)100。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的示意的基于相干接收器的OADM200。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的另一個示意的基于相干接收器的光學(xué)器件300。
具體實施例方式
在此所述的“一個實施例”或者“實施例”意味著結(jié)合該實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)、或特性可以被包含在本發(fā)明的至少一個實施例中。在該說明書的各處中出現(xiàn)的短語“在一個實施例中”不一定都表示相同的實施例，也不是表示與其他實施例相互獨立的分離或替換實施例。
現(xiàn)有光添加/分離多路復(fù)用器(OADM)圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的示意OADM100。如圖所示，OADM100包括分離側(cè)102和添加側(cè)104。該分離側(cè)包括分配器106、波長阻擋器108和接收器110。該添加側(cè)包括光發(fā)射器112和耦合器114。
在該OADM的分離側(cè)102處，輸入多路復(fù)用的數(shù)據(jù)編碼的光信號Sd(λi)|i＝1…N被從一個網(wǎng)絡(luò)接收，并且使用分配器106分離為饋送到接收器110的分離分支和饋送到波長阻擋器108的通過分支。在接收器110處，一個構(gòu)成元素(例如，Sd(λd))，該分離分支多路復(fù)用信號的“分離波長”分量由多路分解選擇器116從該多路復(fù)用中選擇，并且該元素被傳送到光電二極管118，在此從光信號轉(zhuǎn)換為電信號。該光電二極管的電輸出然后被前置放大器120所放大，并且被低通濾波器122濾波。該低通濾波器的輸出被傳送到采樣/判決電路124，用于檢測和恢復(fù)被OADM上游的機構(gòu)調(diào)制到Sd(λd)的數(shù)據(jù)。該被恢復(fù)的數(shù)據(jù)然后被“分離”到本地客戶機。接收來自分配器106的“通過分支”上的波長多路復(fù)用的副本的波長阻擋器108被配置為阻擋與被分離的信號元素Sd(λd)相關(guān)的分離波長λd，并且把在該多路復(fù)用中的剩余元素Sa(λi)|i＝1…N傳送到OADM的添加側(cè)。另外，取代無色分配器106、在添加側(cè)的多路分解選擇器116和波長阻擋器108以及在分離側(cè)的耦合器114，現(xiàn)有的OADM的實施方式可以使用在添加側(cè)上的波長選擇分離濾波器以及在分離側(cè)上的波長選擇添加濾波器，而不改變功能。該替換方案具有減小插入損耗的優(yōu)點。
在OADM的添加側(cè)104處，光發(fā)射器112被配置為把本地提供的數(shù)據(jù)流調(diào)制到被從OADM的分離側(cè)分離的相同波長λd的光載波。來自該發(fā)射器的被調(diào)制的光載波Sa(λd)然后被在耦合器114中與從分離側(cè)通向OADM的添加側(cè)的多路復(fù)用的波長相合并，以形成從OADM輸出的新的多路復(fù)用信號Sa(λi)|i＝1…N。
具體來說，在圖1中所示的該示意的外部調(diào)制的發(fā)射器結(jié)構(gòu)112中，激光器128被調(diào)節(jié)到一個波長λd，并且其輸出被饋送到外部調(diào)制器(例如，Mach-Zehnder調(diào)制器)130，在此波長λd的激光器輸出由編碼器126用來自本地客戶機的可能已經(jīng)被預(yù)先編碼的數(shù)據(jù)(例如，歸零(RZ)編碼)調(diào)制。該調(diào)制的添加側(cè)分量信號Sa(λd)然后被饋送到耦合器114，在此與由分離側(cè)102通到該耦合器的輸入多路復(fù)用的元素Sd(λi)|i＝1…N，i≠d相合并，并且所獲得的完整多路復(fù)用信號被從該OADM輸出。
請注意，在本領(lǐng)域中，通常接收器110是直接檢測類型的。但是，最近，人們對于相干接收器的使用特別是對于自由空間的光學(xué)應(yīng)用感興趣。這種接收器一般在其前端使用本地振蕩器(LO)，以在外差或零差結(jié)構(gòu)中提供混頻。
相干OADM圖2示出根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的示意基于相干接收器的OADM200。
如圖所示，OADM200包括分離側(cè)202和添加側(cè)204。該分離側(cè)包括分配器206、波長阻擋器208和相干接收器210，其可以應(yīng)用于平衡結(jié)構(gòu)(如圖所示)或單端結(jié)構(gòu)(未示出)。該添加側(cè)包括發(fā)射器212和耦合器214。
在OADM的分離側(cè)202處，使用功率分配器206把輸入多路復(fù)用的數(shù)據(jù)編碼的光信號Sd(λi)|i＝1…N分為饋送到接收器210的分離分支和饋送到波長阻擋器208的通過分支。
在接收器210處，該分離分支多路復(fù)用耦合器236的輸入234。該耦合器236的其他輸入(238)被來自該OADM的添加側(cè)的發(fā)射器212的分配器232的一個輸出所饋送。請注意，分配器232被激光器228所饋送，其已經(jīng)被調(diào)節(jié)以發(fā)射以波長λd為中心的光信號。因此，在耦合器236中，所接收的信號Sd(λi)|i＝1…N和來自波長λd的激光信號的一些功率分別在光電二極管216和218處的光電檢測之后相互合拍，導(dǎo)致相關(guān)信號Sd(λd)的外差(如果拍頻不在基帶上)或者零差(如果該拍頻在基帶上)。另外，一個相位分集相干接收器可以被用于相干檢測被分離的相互。該電信號然后通過適當(dāng)?shù)男盘柼幚黼娮与娐?22被進(jìn)一步處理(例如，在平衡設(shè)置的情況中差分、在相位分集設(shè)置的情況中被平方和求和、在外差設(shè)置中被解調(diào)到基帶、或者在零差設(shè)置的情況中簡單地被低通濾波和放大)。被處理的相互然后被饋送到采樣/判決電路224，用于檢測和恢復(fù)被調(diào)制到Sd(λd)的數(shù)據(jù)。被恢復(fù)的數(shù)據(jù)然后被“分離”到本地客戶機。
接收在來自分配器206的“通過分支”上波長復(fù)用的副本的波長阻擋器208被配置為阻擋與被分離的Sa(λd)相關(guān)的被分離波長λd，并且通過在該多路復(fù)用中的剩余元素Sd(λi)|i＝1…N，i≠d，到達(dá)OADM的添加側(cè)。
在OADM的添加側(cè)204處，光發(fā)射器212配配置為把本地提供的數(shù)據(jù)流調(diào)制到被從OADM的分離側(cè)分離的相同波長λd的光載波。來自該發(fā)射器的被調(diào)制的光載波然后與從分離側(cè)通到OADM的添加側(cè)的多路復(fù)用波長相合并，以形成從OADM輸出的新的多路復(fù)用信號Sa(λi)|i＝1…N。該發(fā)射器還被配置為把波長λd的光線提供到分離側(cè)202的接收器。
更加具體來說，在圖2中所示的示意的外部調(diào)制的發(fā)射器結(jié)構(gòu)212中，激光器228被調(diào)節(jié)到波長λd，并且其輸出被饋送到分配器232。分配器232的一個輸出饋送到接收器210的耦合器236的輸入238。其他輸出饋送到外部調(diào)制器(例如，Mach-Zehnder調(diào)制器)230，在此波長λd的激光輸出由編碼器226用可能已經(jīng)預(yù)先編碼的(例如，歸零(RZ)編碼)本地客戶機的數(shù)據(jù)來調(diào)制。該被調(diào)制的添加側(cè)分量信號Sa(λd)然后被饋送到耦合器214，在此與由分離側(cè)202通到該耦合器的輸入多路復(fù)用的元素Sd(λi)|i＝1…N，i≠d相合并，并且所獲得的合并的多路復(fù)用信號然后從該OADM輸出。
圖3示出本發(fā)明的光學(xué)器件的另一個實施例300。該實施例的部件與圖2的實施例的對應(yīng)部件類似地操作。但是，在圖3的實施例中，圖2的分配器和波長阻擋器已經(jīng)被多路分解濾波器302所代替，并且圖2的耦合器214已經(jīng)被多路復(fù)用濾波器304所代替。該多路分解濾波器產(chǎn)生N個輸出信道，每個輸出信道為單一波長。這些波長之一饋送到接收器210，在此按照參照圖2的實施例所述的方法來處理。該剩余的輸出以及來自發(fā)射器212的光信號輸出，饋送到多路復(fù)用濾波器304，其合并該信號，以形成該器件的總輸出。
請注意在圖2和3中所述的接收器可以是外差、零差或“相位分集相干”外差接收器；在后者中，本地激光器不一定與輸入信號相位對齊或相位同步，但是該信號被光學(xué)拍頻處理基本上解調(diào)到基帶。在一種嚴(yán)格的零差接收器中，特殊電路被添加到一個接收器以使得該LO與所接收的載波相位相對齊。該對齊在采用特定的調(diào)制方案(例如，相移鍵控調(diào)制)的系統(tǒng)中是有用的，因為該本地振蕩器可以被用作為一個參考，根據(jù)該參考可以測量在所接收信號的相位中的變化(例如，由于相位調(diào)制所導(dǎo)致)。在本發(fā)明的另一個實施例中，該分配器232的輸出可以在被饋送到耦合器236之前通過一個相位調(diào)節(jié)器。在該相位調(diào)節(jié)器中，該激光器的相位可以被調(diào)節(jié)，使其與輸入信號Sd(λd)的相位相對齊，以支持真正的零差接收。另外，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知，激光器228的相位可以被直接調(diào)節(jié)。
請注意盡管沒有在圖2中明確示出，但是在本發(fā)明的一個或多個應(yīng)用中，由波長阻擋器208所阻擋的波長和由激光器228所發(fā)射的基礎(chǔ)波長可以配置，并且可以被動態(tài)地配置(例如，通過用簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議支持的控制器)。
請注意，參照圖2的示意OADM實施例200所述的本發(fā)明可以被用于解調(diào)一個調(diào)幅光信號，以及如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知的其他調(diào)制格式(例如，載波抑制的OOK、雙二進(jìn)制、傳號交替反轉(zhuǎn)、線性調(diào)頻歸零、差分相移鍵控(DPSK)和差分四相移鍵控(DPQSK))。
盡管在圖2的示意實施例中所述的接收器210包括用于把零差光信號轉(zhuǎn)換為電格式的電路，但是包括發(fā)送合并的本地振蕩器信號和所接收的信號并且把被合并的信號分離到本地客戶機或者遠(yuǎn)程位置而不首先把其轉(zhuǎn)換為電領(lǐng)域和零差檢波的設(shè)備包含在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。類似地，包括把所接收的光信號與由該發(fā)射器所使用的光部分零差檢波的接收器的設(shè)備由該發(fā)射器所使用，然后執(zhí)行電-光轉(zhuǎn)換，如對應(yīng)于圖2的接收器210的討論所述，但是在把該信號分離到本地客戶機之前或者在光領(lǐng)域進(jìn)一步處理該信號之前執(zhí)行電-光轉(zhuǎn)換也在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
盡管本發(fā)明參照包括所討論的平衡接收器的優(yōu)選實施例而示出，但是單端、零差、外差或相位分集零差接收器結(jié)構(gòu)也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
盡管已經(jīng)參照本領(lǐng)域中稱為OADM的器件并且參照單一分離和單一添加波長討論本發(fā)明，但是本發(fā)明的思想和優(yōu)點還應(yīng)用于大范圍的光學(xué)器件和具有接收器和發(fā)射器的子系統(tǒng)，并且在該設(shè)備中的一個或多個激光器或激光源可以與接收器電子電路共享。其還應(yīng)用于同時接收、阻擋和/或發(fā)送一個以上的波長的設(shè)備，如本領(lǐng)域所公知。本發(fā)明還應(yīng)用于光通信系統(tǒng)的端節(jié)點，其中對應(yīng)于在輸入WDM信號中的波長的一個以上的輸入數(shù)據(jù)信號被清除(即，不與本地添加的光線一同通過)。
請注意本發(fā)明的元素可以用各種技術(shù)來實現(xiàn)，并且保持在本發(fā)明的原理和范圍內(nèi)。這些技術(shù)包括但不限于光集成接收器技術(shù)、集成光學(xué)系統(tǒng)(包括在硅基片上的硅或Si:SiO2)、光纖、自由空間光學(xué)系統(tǒng)、薄膜、InGaAs、微鏡面微機電陣列和光柵子系統(tǒng)。
盡管已經(jīng)參照所示的實施例描述本發(fā)明，但是該描述不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是限制性的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的所述實施例的各種變型以及本發(fā)明其他實施例被認(rèn)為是在下文的權(quán)利要求所述的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。
盡管在下文的方法權(quán)利要求中的步驟以帶有相應(yīng)標(biāo)號的特定序列來描述，但是除非該權(quán)利要求中特別聲明，否則都表示用于實現(xiàn)一些或所有步驟的特定次序，這些步驟不一定限于按照該特定次序來實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)器件，其中包括光接收器，其適合于處理由該光學(xué)器件所接收的至少一部分輸入光信號；以及光發(fā)射器，其適合于產(chǎn)生由該光學(xué)器件所發(fā)射的至少一部分輸出光信號，其中該光發(fā)射器包括光產(chǎn)生器，其適合于為由該光發(fā)射器所產(chǎn)生的輸出光信號部分產(chǎn)生光；以及該光接收器光耦合到該光產(chǎn)生器，以接收和使用由該光產(chǎn)生器所產(chǎn)生的部分光，以處理該部分的輸入光信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中進(jìn)一步包括多路分解濾波器，其適合于把該輸入光信號波長分離為N個離散的單波長信號，其中該接收器接收N個單波長信號之一；輸出復(fù)用濾波器，其接收N個單波長信號中的剩余的單波長信號，并且把它們與由該發(fā)射器所產(chǎn)生的輸出光信號部分相合并。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該光產(chǎn)生器是一個激光器，其可以適用于動態(tài)地調(diào)節(jié)到多個不同波長中的一個波長。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該接收器是一個零差接收器或者相位分集零差接收器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該光學(xué)器件是一個光添加/分離多路復(fù)用器，并且該輸入和輸出光信號是WDM信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該光學(xué)器件是光通信系統(tǒng)的端節(jié)點，并且該輸入光信號是一個WDM信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該接收器包括光耦合器，其具有第一和第二輸入端口和第一輸出端口，其中該第一輸入端口適合于接收第一信號，其包括由該光學(xué)器件所接收的輸入光信號部分；以及該第二端口適合于接收第二光信號，其包括由該光產(chǎn)生器所產(chǎn)生的光部分；其中該耦合器光耦合該第一和第二信號，并且在第一輸出端口輸出該耦合的結(jié)果，以及該接收器進(jìn)一步包括適合于把從該耦合器的第一輸出端口輸出的耦合結(jié)果轉(zhuǎn)換到電領(lǐng)域、并且在該電領(lǐng)域中進(jìn)行處理的電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中進(jìn)一步包括分配器，其適合于分離該輸入光信號，其中該接收器接收來自該分配器的部分輸入光信號；波長阻擋器，其適合于接收來自該分配器的另一部分輸入光信號，阻擋來自由該波長阻擋器所接收的該部分輸入光信號的至少一個波長的光，其中該波長是由該發(fā)射器所產(chǎn)生的光中的至少一個波長，以及通過剩余的輸入光信號；以及耦合器，其適合于把來自該波長阻擋器的剩余的輸入光信號與由該發(fā)射器所產(chǎn)生的輸出光信號的部分相合并。
9.一種用于在光學(xué)器件中處理WDM光信號的方法，其中包括把由該光學(xué)器件所接收的輸入WDM光信號分離為第一和第二部分；在接收器從該輸入WDM光信號的第一部分分離第一光信號；從該輸入WDM光信號的第二部分阻擋第一光信號，以及把第二光信號添加到在該輸入WDM光信號的第二部分中的剩余的光信號，以產(chǎn)生由該光學(xué)器件所發(fā)射的輸出WDM光信號，其中該第一和第二光信號具有基本上相同的基本載波波長；以及用于添加第二光信號的部分光被用于分離該第一光信號。
10.一種用于在光學(xué)器件中處理WDM光信號的方法，其中包括把由該光學(xué)器件所接收的輸入WDM光信號波長多路分解為N個信號，在接收器處接收第一波長的單波長信號之一；把N-1個剩余的單波長信號發(fā)送到輸出多路復(fù)用器；產(chǎn)生基本上為第一波長的光；把該光饋送到接收器，以及饋送到發(fā)射器，其產(chǎn)生基本上為第一波長的被添加的光信號；以及在該多路分解器處合并被添加的光信號和N-1個剩余的單波長信號，以形成一個新的N信號WDM光輸出。
全文摘要
在光學(xué)器件中的一個添加側(cè)激光器，例如添加/分離多路復(fù)用器OADM，不但提供用于要被添加到該器件的輸出端的添加側(cè)波長的來源，而且還提供用于包含在該光學(xué)器件中的接收側(cè)相干接收器的參考。
文檔編號H04B10/148GK1576922SQ20041006333
公開日2005年2月9日 申請日期2004年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月9日
發(fā)明者彼得·J.·溫澤爾 申請人:朗迅科技公司