[发明专利]波分多路复用器

说明书

本发明一般涉及用于光通讯系统的波分多路复用器，特别地，涉及用于存取网络的可扩展的波分多路复用器(WDM)。

光通讯系统利用光信号在光波导介质中传送信息，在通讯系统中是众所周知的，这样的光系统包括远程通讯系统、有线电视系统，局域网，但不仅局限于这些。

随着宽带通讯服务需求的增加，增加目前波导介质的容量成为必须。一种方法是波分多路复用，它采用多路光信道，每个信道被赋予特定的信道波长。信道通过单个波导产生、多路复用和传输，而后被多路分解以便路由编发每个信道波长到指定的接收器。

传统的宽带系统可以被设计成两种方式之一。一般的结构在图1中给出。如图所示，典型系统包括许多窄带可调的激光器，如DBR激光器，这些激光器位于中心站1中，在这里，数据、TV、声音信号等被调制到预定的波长。混合的波长被馈入反馈光纤2。在远端，每个波长被WDM多路分解器元件3分配给与特定波长相关联的分布光纤，并提供给相应的用户。传统密集WDM/多路分解器可支持多达20～30个波长。

按照一种配置，每个用户被预赋予特定的波长，而且所有关于此用户的数据都馈入那个波长。在这种情况下，设置与每个接收器相关的波长滤光器以便于每个用户只接收调制到它的波长的信息。依据另一种配置，不同的服务被赋予特定的波长。如果在远端节提供一个WDM元件，在光网络单元(ONU)就不需要滤波元件。在另一方面，如果在远端节提供一个无源分光器，在ONU端，传递到用户和特定服务或各种服务的所有波长能够被可调的或无源滤光器区分开。或者，依据它们的波长可提供不同的服务组。在这种情况下，在每一个组中的不同的服务可以被混合并调制到一个波长上去。

然而，已知的WDM系统通常包括多路复用器和多路分解器单元，它们只允许在光学系统中使用一定数目的光信道。为了扩展这样的系统以便包括附加光信道或波长，以便于增加更多的用户或服务，必须增加额外的多路复用器和相应的多路分解器到本系统，那是很昂贵的。

Alexander等人在美国专利第5,557,439号中提出了一个解决该问题的方法。该专利提出一种可扩展的波分多路复用光通讯系统，包括一个具有N+x个输入的光学多路复用器模块，这里N是有源激光器和相应的光信道的数目，x是无源激光器耦合的辅助输入端口的数目。如果需要附加的信道，可以具有相应于还未用的光信道的新有源激光器耦合到辅助的输入端口之一。然而当需要较少信道时，这样的系统在启动时包括的信道比需要的多，造成信道的浪费和高成本。

存取网络与其它的宽带系统的区别在于：将数据从用户传输到中心站(上游)所需要的带宽比下游传输(即从中心站到用户)所需要的带宽的不同或者更少。通过它们指定的波长可提供不同的服务。在这种情况下，用于下游传输所要求的波长信道数目比上游传输的要来得少，每个用户被赋予其特定的波长。这样对于存取系统，提供一种灵活的方式按照要求增加附加的波长是很重要的

目前，为了实现信道多路分解，在WDM系统中采用整体或集成的基于光栅的多路分解器。这些器件能够支持至少20～32个波长。然而，此器件是很昂贵的，每个波长信道的价格在USD700～USD1,500范围内。对基于WDM技术的传输网络来讲，这个因素不是重要的，因为WDM的主要优点是通过每个光纤提供更大的容量。另一方面，在存取系统中，WDM的优点是服务集中，服务提供者，在单一网络上的不同的协议，以及提供附加容量。显然只根据要求增加多个波长十分重要，以便减少投资和实现一个线性网络转出，其中当增加更多的服务(波长)、服务提供者等时，通过每次增加相同的单元网络逐渐变化。

为了增加信息或撤销信号，增加和撤销滤光器是公知的。在现代WDM系统中，增加和撤销滤光器是基于光的，而且在不同波长上的信号可以增加或撤销。作为一个光增加和撤销滤光器的例子包括沿它们的长度方向上在连接在两点的一对光纤，和一对具有相同谐振波长的相同的布拉格(Bragg)光栅，每个布拉格光栅放置在位于两个连接点之间的每个光纤上。现在这些系统用来允许多个远端节和中心站之间的通讯，而互不干扰。在这样的系统中，每个远端节使用它自身特定的波长进行接收和传送，接收和传送的波长可以相同或不同。所有远端节的数据通过光纤传播，每个都使用自己的波长。当特定位置的波长上的数据被接收到以后，它的第一个布拉格光栅反射这个波长(它被撤销)，远端节接收输出。当远端节要发送信息时，它的数据重载到相同的波长上，而且通过第二个布拉格光栅加到系统上去。