МУЛЬТИПЛЕКСОР СО СПЕКТРАЛЬНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ С УПОРЯДОЧЕННОЙ ВОЛНОВОДНОЙ РЕШЕТКОЙ, СНАБЖЕННЫЙ НАСТРОЕЧНЫМИ ВОЛНОВОДАМИ, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАСТРОЙКИ ТАКОГО МУЛЬТИПЛЕКСОРА Российский патент 2002 года по МПК H04J14/02 

Изобретение относится к мультиплексору со спектральным разделением (WDM) на основе упорядоченной волноводной решетки (AWG), снабженному настроечными волноводами, и устройству для настройки мультиплексора со спектральным разделением на основе упорядоченной волноводной решетки.

Предшествующий уровень
Обычно оптическое устройство волноводного типа должно быть присоединено к оптическим волокнам таким образом, чтобы осуществлять настройку совместно с оптическими волокнами, чтобы его можно использовать для сети передачи. Для присоединения и настройки оптического устройства световое излучение сначала падает на входную волоконно-оптическую решетку. Затем при использовании падающего светового излучения входная волоконно-оптическая решетка настраивается со входной волноводной антенной решеткой оптического устройства. Соответственно выходная волоконно-оптическая решетка настраивается совместно с выходной волноводной антенной решеткой оптического устройства таким образом, чтобы дать возможность направлять световое излучение к двум выходным каналам, расположенным в соответствующих наиболее удаленных от середины положениях на краю выходной волоконно-оптической решетки. Затем определяется интенсивность светового излучения, направляемого к выходным каналам. На основе результата измерения окончательно регулируется относительное положение каждой волоконно-оптической решетки и оптического устройства для нахождения такого положения, в котором направляемое световое излучение имеет максимальную интенсивность. В найденном положении связанная с устройством волоконно-оптическая решетка затем присоединяется к оптическому устройству.

На фиг.1А показан известный мультиплексор со спектральным разделением, а на фиг.1B - поперечное сечение волоконно-оптического блока, настроенного совместно с мультиплексором со спектральным разделением.

Мультиплексор со спектральным разделением (фиг.1A) включает входную волноводную антенную решетку 101, первый звездообразный ответвитель 102, упорядоченную волноводную решетку 103, второй звездообразный ответвитель 104 и выходную волноводную антенную решетку 105. Волоконно-оптический блок (фиг. 1B) присоединяется к каждой волноводной антенной решетке - входной 101 и выходной 105 в настроенном состоянии.

Когда оптическое устройство, такое как упомянутый выше мультиплексор со спектральным разделением, должно прикрепляться к волоконно-оптическому блоку в настроенном состоянии, необходимо пространственно точно настраивать оптическое устройство и волоконно-оптический блок, принимая во внимание характеристики длин волн оптического устройства, чтобы найти оптимальное положение присоединения. Но так как характеристики оптического устройства могут изменяться в ходе изготовления, они должны быть известны до процесса настройки оптического устройства. Кроме того, для настройки оптического устройства необходимо использовать сложные устройства, например, световые источники.

Для мультиплексора со спектральным разделением, как упомянуто выше, также важно контролировать оптический сигнал, передаваемый через мультиплексор со спектральным разделением, в оптимальном положении мультиплексора со спектральным разделением в реальном времени. В известном способе контроля информация сигнала, вышедшая из каждого выходного канала мультиплексора со спектральным разделением, считывается для определения длины волны оптического сигнала. Однако, в соответствии с этим способом, необходимо непосредственно вводить в детектор оптический сигнал, вышедший с конца линии передачи или выходного конца мультиплексора со спектральным разделением. По этой причине невозможно определить длину волны в ходе передачи оптического сигнала.

Краткое изложение существа изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание мультиплексора со спектральным разделением на основе упорядоченной волноводной решетки, снабженного настроечными волноводами, способного давать на выходе часть оптических сигналов, распределенных из входного оптического сигнала.

Другой задачей изобретения является создание устройства для настройки мультиплексора со спектральным разделением на основе упорядоченной волноводной решетки совместно с волоконно-оптическими блоками.

В соответствии с первым аспектом, мультиплексор со спектральным разделением на основе упорядоченной волноводной решетки содержит множество входных волноводов, первый звездообразный ответвитель для распределения оптических сигналов, принимаемых входными волноводами, упорядоченную волноводную решетку, имеющую множество волноводов различной длины и служащую для направления части распределенных оптических сигналов через волноводы, и в то же время позволяющую направленным оптическим сигналам иметь различные фазы, второй звездообразный ответвитель для дифракции оптических сигналов, имеющих различные фазы, что приводит к последующей интерференции дифрагированных оптических сигналов друг с другом, множество выходных волноводов, присоединенных ко второму звездообразному ответвителю и адаптированных таким образом, чтобы давать на выходе интерферирующие оптические сигналы, и настроечные оптические волокна, присоединенные к выходу первого звездообразного ответвителя, расположенные вне упорядоченной волноводной решетки и выходных волноводов и служащие для направления остающихся оптических сигналов, вышедших из первого звездообразного ответвителя, независимо от длин волн оптических сигналов.

В соответствии с другим аспектом, согласно изобретению предложено устройство для настройки на оптических волокнах, включающее мультиплексор со спектральным разделением на основе упорядоченной волноводной решетки для распределения входного излучения и разделения и объединения длин волн распределенного светового излучения и формирования выходного результирующего излучения, содержащее источник света, первый волоконно-оптический блок из множества оптических волокон для направления света, излучаемого источником света через оптические волокна, мультиплексор со спектральным разделением на основе упорядоченной волноводной решетки для распределения света, принимаемого от оптических волокон первого волоконно-оптического блока, причем мультиплексор со спектральным разделением снабжен множеством настроечных волноводов, служащих для формирования на выходе части распределенного светового излучения, и множество функциональных волноводов для формирования на выходе остающейся части распределенного светового излучения в разделенном или объединенном состоянии, второй волоконно-оптический блок из множества настроечных оптических волокон, настроенных совместно с настроечными волноводами мультиплексора со спектральным разделением, и множества функциональных оптических волокон, настроенных совместно с функциональными волноводами мультиплексора со спектральным разделением, измерительный блок для измерения интенсивностей излучения, вышедшего из настроечных оптических волокон второго волоконно-оптического блока, и блок управления для настройки соответствующих положений первого и второго волоконно-оптических блоков и мультиплексора со спектральным разделением, при которых измеренные интенсивности светового излучения являются максимальными.

Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов его реализации со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг.1A изображает известный мультиплексор со спектральным разделением;
фиг. 1B - поперечное сечение волоконно-оптического блока, настроенного совместно с мультиплексором со спектральным разделением;
фиг. 2 - мультиплексор со спектральным разделением на основе упорядоченной волноводной решетки в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 3A - схему устройства для настройки мультиплексора со спектральным разделением, имеющего настроечные волноводы, в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.3B - поперечное сечение второго волоконно-оптического блока согласно изобретению.

Подробное описание предпочтительного варианта воплощения изобретения
На фиг. 2 показан мультиплексор со спектральным разделением на основе упорядоченной волноводной решетки в соответствии с настоящим изобретением. Он содержит входную волноводную антенную решетку 201, первый звездообразный ответвитель 202, упорядоченную волноводную решетку 203, второй звездообразный ответвитель 204, выходную волноводную решетку 205, множество настроечных волноводов 250.

Первый звездообразный ответвитель 202 служит для распределения входного излучения, принимаемого от входной волноводной антенной решетки 201. Упорядоченная волноводная решетка 203 позволяет оптическим волнам, выходящим из первого звездообразного ответвителя 202, иметь различные разности фаз относительно друг друга соответственно. Второй звездообразный ответвитель 204 служит для генерации интерференции между оптическими волнами с различной разностью фаз, принимаемыми от упорядоченной волноводной решетки 203, и тем самым фокусировки этих оптических волн в различных положениях на выходе. Фокусированные оптические волны затем подаются на выходную волноводную антенную решетку 205.

Настроечные волноводы 250 принимают световое излучение, выходящее из первого звездообразного ответвителя 202, и направляют принятое световое излучение на выход мультиплексора со спектральным разделением, независимо от длины волны излучения. Соответственно, возможно определить интенсивность излучения, передаваемого независимо от длины волны, на выходе мультиплексора со спектральным разделением. Хотя интенсивность выходного излучения, которая определяется на выходе мультиплексора со спектральным разделением, оказывается меньше приблизительно на 25 дБ, по сравнению с интенсивностью входного излучения, этой интенсивности достаточно для настройки мультиплексора со спектральным разделением совместно с оптическими, волокнами. Настроечные волноводы 250 расположены на соответствующих удаленных в крайнее положение позициях на выходе мультиплексора со спектральным разделением. Соответственно, когда происходит настройка мультиплексора со спектральным разделением совместно с волоконно-оптическими блоками при использовании настроечных волноводов 250, остающиеся волноводы естественным образом настраиваются совместно с теми волоконно-оптическими блоками.

Так как каждый настроечный волновод 250 непосредственно выводит световое излучение, принимаемое первым звездообразным ответвителем 202, на выход, в то же время предотвращая прохождение света через второй звездообразный ответвитель 204, световое излучение, выходящее из настроечного волновода 250, имеет информацию обо всех длинах волн светового излучения, падающего на входную волноводную антенную решетку 201. Например, когда мультиплексор со спектральным разделением действует как разделитель длин волн, сигнал, составленный из оптических сигналов с различными длинами волн попадает во входную волноводную антенную решетку 201 и затем распределяется между упорядоченной волноводной решеткой 203 и настроечными волноводами 250 на выходном конце первого звездообразного ответвителя 202. Световое излучение, выходящее из упорядоченной волноводной решетки 203, интерферирует с другим излучением, в то же время проходя через второй звездообразный ответвитель 204, поэтому это излучение, имеющее различные длины волн, выходит из выходной волноводной антенной решетки 205. Однако световое излучение, проходящее через настроечные волноводы 250, является выходящим и имеет полную информацию о ее длинах волн.

Поскольку мультиплексор со спектральным разделением действует в качестве ответвителя длин волн, световое излучение с различными длинами волн попадает в соответствующие волноводы входной волноводной антенной решетки 201. Это излучение распределяется между упорядоченной волноводной решеткой 203 и настроечными волноводами 250 на выходном конце второго звездообразного ответвителя 202. Световое излучение, выходящее из упорядоченной волноводной решетки 203 интерферирует с другим излучением, и в то же время проходит через второй звездообразный ответвитель 204 так, что результирующее излучение выходит из выходной волноводной антенной решетки 205 и несет полную информацию о длинах волн. При этом световое излучение, проходящее через настроечные волноводы 250, подходит к выходу мультиплексора со спектральным разделением без интерференции. Соответственно, возможно определять длины волн излучения, проходящего через мультиплексор со спектральным разделением, путем измерения длин волн светового излучения на соответствующих выходных концах настроечных волноводов 250.

На фиг. 3A изображена структурная схема, иллюстрирующая устройство для настройки упомянутого выше мультиплексора со спектральным разделением, имеющего настроечные волноводы, в соответствии с настоящим изобретением, а на фиг.3B - поперечное сечение второго волоконно-оптического блока.

Устройство для настройки включает в себя источник 300 света, первый волоконно-оптический блок 302, мультиплексор 304 со спектральным разделением, который снабжен настроечными волноводами, второй волоконно-оптический блок 306, измерительный блок 308 и блок 310 регулировки.

Мультиплексор 304 со спектральным разделением имеет ту же самую конфигурацию, что и мультиплексор со спектральным разделением, показанный на фиг. 2. Второй волоконно-оптический блок 306 имеет структуру, показанную на фиг. 3B.

Волоконно-оптический блок (фиг. 3B) включает верхний корпус 320, множество функциональных оптических волокон 322, подсоединяемых к выходной волноводной антенной решетке мультиплексора 304 со спектральным разделением, и нижний корпус 326 с оптическими волокнами 322.

Настройка мультиплексора со спектральным разделением с использованием устройства для настройки описано со ссылкой на фиг.3A. Свет, излучаемый световым источником 300, падает на мультиплексор 304 со спектральным разделением после прохождения через первый волоконно-оптический блок 302. Падающий от первого волоконно-оптического блока 302 свет частично вводится в настроечные волноводы 250, показанные на фиг.2. Мультиплексор 304 со спектральным разделением соединен на выходе с волоконно-оптическим блоком 306. Когда настроечные оптические волокна 324 (фиг.3B) настраиваются совместно с соответствующими настроечными волноводами, функциональные оптические волокна 322 автоматически настраиваются с соответствующими выходными волноводами мультиплексора 304 со спектральным разделением. Измерительный блок 308 измеряет соответствующие интенсивности светового излучения, выходящего из настроечных оптических волокон 324. На основе измерений интенсивности света блок 310 регулировки осуществляет настройку первого волоконно-оптического блока 302, мультиплексора 304 со спектральным разделением и второго волоконно-оптического блока 306 с другими таким образом, что интенсивность светового излучения, выходящего из каждого функционального оптического волокна 322, идентична измеряемой интенсивности света. После завершения настройки настроенные первый волоконно-оптический блок 302, мультиплексор 304 со спектральным разделением и второй волоконно-оптический блок 306 соединяются вместе так, что они совместно фиксируются.

Измерительный блок 308 также может измерять длины волн светового излучения, выходящего из настроечных оптических фильтров 324, тем самым измеряя работу мультиплексора 304 со спектральным разделением.

В настоящем изобретении предложено оптическое волноводное антенное устройство, такое как мультиплексор со спектральным разделением на основе упорядоченной волноводной решетки, которое снабжено настроечными волноводами, используемое при присоединении оптического волноводного устройства к волоконно-оптическим блокам дополнительно к волноводам, которые требуются для достижения нужных функции, чтобы можно было достичь нужной настройки независимо от достижения этих функций. Необходимо знать соответствующие рабочие характеристики отдельных устройств, таким образом можно достичь легкой и быстрой настройки и соединения. Кроме того, конструкция устройства для настройки и соединения может быть упрощена. В соответствии с настоящим изобретением рабочая длина волны оптического устройства может определяться путем фиксирования длины волны излучения, выходящего из каждого настроечного волновода. Можно упростить определение того, нормально или нет работает оптическое волноводное устройство.

Мультиплексор со спектральным разделением снабжен настроечными волноводами, используемыми при присоединении оптического волноводного устройства к волоконно-оптическим блокам в дополнение к волноводам, требуемым для достижения нужных функций. Техническим результатом является достижение требуемой настройки, независимо от достижения этих функций. Нет необходимости знать соответствующие рабочие характеристики индивидуальных устройств, поэтому можно достичь легкой и быстрой настройки и соединения. В соответствии с настоящим изобретением рабочая длина волны оптического волноводного устройства может определяться путем фиксирования длины волны света, который выходит из каждого настроечного волновода. Техническим результатом также является упрощение определения нормальной работы оптического волноводного устройства. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.

1. Мультиплексор со спектральным разделением на основе упорядоченной волноводной решетки, содержащий множество входных волноводов, первый звездообразный ответвитель для распределения оптических сигналов, принимаемых из входных волноводов, упорядоченную волноводную решетку, имеющую множество волноводов с различными длинами и служащую для направления части распределенного оптического сигнала через волноводы и позволяющую направленным оптическим сигналам иметь различные фазы, второй звездообразный ответвитель для дифракции оптических сигналов, имеющих разные фазы, и интерференции дифрагированных сигналов друг с другом, множество выходных волноводов, присоединенных ко второму звездообразному ответвителю и предназначенных для вывода интерферирующих оптических сигналов, отличающийся тем, что содержит настроечные оптические волокна, присоединенные к выходу первого звездообразного ответвителя и расположенные вне упорядоченной волноводной решетки и выходных волноводов, причем настроечные оптические волокна служат для направления остающихся оптических сигналов, вышедших из первого звездообразного ответвителя, независимо от длин волн оптических сигналов. 2. Устройство для настройки мультиплексора, снабженного настроечными волноводами в виде упорядоченной волноводной решетки, содержащее источник света, первый волоконно-оптический блок, скрепленный из множества оптических волокон и предназначенный для направления света, излучаемого световым источником, через оптические волокна, второй волоконно-оптический блок, скрепленный из множества оптических волокон, настраиваемых совместно с настроечными волноводами мультиплексора со спектральным разделением, измерительный блок и блок управления, предназначенные для подбора соответствующих положений первого и второго волоконно-оптических блоков и мультиплексора со спектральным разделением, отличающееся тем, что мультиплексор со спектральным разделением на основе упорядоченной волноводной решетки предназначен для распределения светового излучения, принимаемого от оптических волокон первого волоконно-оптического блока, снабжен множеством функциональных волноводов, служащих для вывода части распределенного светового излучения в разделенном или объединенном виде, и множеством настроечных волноводов, расположенных с внешней стороны от функциональных волноводов и служащих для вывода оставшегося распределенного светового излучения в том виде, как оно есть, при этом множество оптических волокон, закрепленных на втором волоконно-оптическом блоке, содержат множество настроечных оптических волокон, настраиваемых совместно с волноводами мультиплексора, и множество функциональных оптических волокон, настраиваемых совместно с функциональными волноводами мультиплексора, а соответствующие интенсивности светового излучения, исходящие из настроечных оптических волокон, измеряются посредством измерительного блока.