專利名稱：光分插復(fù)用器及其實(shí)現(xiàn)光上下路復(fù)用的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及波分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，尤其涉及實(shí)現(xiàn)光上下路復(fù)用的裝置及方法。
背景技術(shù)：
隨著互聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)快速發(fā)展，網(wǎng)上新業(yè)務(wù)層出不窮，用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)接入帶寬的需求在持續(xù)增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的接入方式已經(jīng)不能滿足這種日益增長(zhǎng)的帶寬需求。在這種背景下，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(Passive Optical Network, PON)技術(shù)因能充分利用光纖豐富的帶寬資源而作為接入網(wǎng)技術(shù)的代表備受關(guān)注，被認(rèn)為是解決最后一公里帶寬瓶頸的最佳方案。其中以以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(Ethernet ΡΟΝ，ΕΡ0Ν)和千兆比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)(GbitsPON, GPON)為代表的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)在許多國(guó)家和地區(qū)有所應(yīng)用和普及。但EPON和GPON都是基于時(shí)分復(fù)用技術(shù)，將來(lái)隨著網(wǎng)絡(luò)接入需求的增加其帶寬難以為繼的矛盾會(huì)逐漸顯現(xiàn)。為滿足高清電視等高帶寬業(yè)務(wù)需求，目前最佳方案是在PON中引入WDM技術(shù)，使 用多個(gè)波長(zhǎng)信道來(lái)增加系統(tǒng)容量，使之具有支持大量光網(wǎng)絡(luò)單元(Optical Network Unit,ONU)的能力，該技術(shù)即波分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(WDM-PON)技術(shù)。圖I示意了一種常見的波分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)方案只使用一根光纖來(lái)連接光纖線路終端(Optical Line Terminal, 0LT)和光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)端，并用不同波長(zhǎng)的光信號(hào)來(lái)分別傳送上行和下行信號(hào)。多個(gè)ONU用戶端依次串行連接，每一個(gè)ONU用戶端都需要下行一個(gè)波長(zhǎng)Ii及上行一個(gè)波長(zhǎng)gi，例如第一個(gè)用戶端ONU1需要下行一個(gè)波長(zhǎng)I1及上行一個(gè)波長(zhǎng)gl，例如第二個(gè)用戶端ONU2需要下行一個(gè)波長(zhǎng)I2及上行一個(gè)波長(zhǎng)g2，……依次類推。這種利用WDM方式傳輸?shù)膯卫w回路與雙纖回路相比可減少一半的光纖使用量，以降低ONU用戶端的成本。用來(lái)實(shí)現(xiàn)這種波長(zhǎng)上下路復(fù)用的分插復(fù)用器是WDM-PON系統(tǒng)中關(guān)鍵器件之
O圖2示意了一種現(xiàn)有光分插復(fù)用器的結(jié)構(gòu)框圖，其中第一端口 Pl為光分插復(fù)用器的OLT連接端,輸入波長(zhǎng)為λ ^ λ η的光信號(hào)及輸出波長(zhǎng)為Y1-Yn的光信號(hào)；第二端口 Ρ2輸入波長(zhǎng)為Y2-Yn的光信號(hào)及輸出波長(zhǎng)為λ λ η的光信號(hào)；第三端口 Ρ3為ONU連接端，輸入波長(zhǎng)為Y工的光信號(hào)及輸出波長(zhǎng)為λ 的光信號(hào)。該光分插復(fù)用器包括兩個(gè)環(huán)形器及兩根互易光柵來(lái)實(shí)現(xiàn)光的上下路復(fù)用來(lái)自O(shè)LT的光信號(hào)X1-Xn經(jīng)第一環(huán)行器、反射中心波長(zhǎng)為λ 的第一互易光柵后進(jìn)入第二環(huán)行器，進(jìn)而由第二端口 Ρ2輸出光信號(hào)λ2-λη，同時(shí)由該第一互易光柵反射回的光信號(hào)λ 經(jīng)第一環(huán)行器環(huán)形后由第三端口 Ρ3輸出，從而完成光信號(hào)X1-Xn的下路傳輸；來(lái)自第二端口 Ρ2的光信號(hào)Y2- Yn的經(jīng)第二環(huán)行器、反射中心波長(zhǎng)為Y2的第二互易光柵后進(jìn)入第一環(huán)行器，與經(jīng)第一環(huán)行器環(huán)形并來(lái)自第三端口 Ρ3的光信號(hào)Y i的復(fù)合，再經(jīng)第一端口 Pl進(jìn)入0LT,從而完成光信號(hào)Y1- Y η的上路傳輸。該現(xiàn)有光分插復(fù)用器的不足在于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，集成度低。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，而提出一種產(chǎn)生光分插復(fù)用器及其光上下路復(fù)用方法，以較為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)不同波長(zhǎng)光信號(hào)的上下路復(fù)用功能。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的基本構(gòu)思為利用光環(huán)行器的單向傳輸特性，考慮增加一個(gè)在不同傳輸方向上具有不同的反射光中心波長(zhǎng)的非互易光柵，嘗試來(lái)簡(jiǎn)化光分插復(fù)用器的結(jié)構(gòu)，從而在一根光纖上實(shí)現(xiàn)光上下復(fù)用的功能。作為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明構(gòu)思的技術(shù)方案是，提供一種光分插復(fù)用器，包括五端口的光環(huán)行器、非互易光柵及互易光柵，光在所述光環(huán)行器的五個(gè)端口間單向環(huán)行；設(shè)定所述光環(huán)行器的第一端口、第四端口及所述互易光柵的第二端口為所述光分插復(fù)用器的三個(gè)光輸入輸出口，則該光環(huán)行器的第二端口連接所述互易光柵的第一端口，所述非互易光柵串接在光環(huán)行器的第三端口和第五端口之間。進(jìn)一步地，上述方案中，該光分插復(fù)用器包括分立封裝的所述光環(huán)行器、非互易光柵或互易光柵；或該光分插復(fù)用器為集成所述光環(huán)行器、非互易光柵及互易光柵在同一襯底上并實(shí)現(xiàn)一體封裝的光器件。所述光環(huán)行器I、非互易光柵2及互易光柵3之間是用光纖通過(guò)熔接的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)連接的。作為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明構(gòu)思的技術(shù)方案還是，提供一種光分插復(fù)用器實(shí)現(xiàn)光上下路復(fù)用 的方法，尤其是，包括步驟
A.設(shè)置光分插復(fù)用器，該光分插復(fù)用器包括五端口的光環(huán)行器(I )、非互易光柵(2)及互易光柵(3)，使光環(huán)行器(I)的第二端口連接所述互易光柵(3)的第一端口，所述非互易光柵(2)串接在光環(huán)行器(I)的第三端口和第五端口之間；令所述互易光柵(3)對(duì)來(lái)自該互易光柵的第一或第二端口的光信號(hào)的反射光中心波長(zhǎng)為λ I 非互易光柵(2)對(duì)入射自光環(huán)行器(I)的第五端口的光信號(hào)的反射光中心波長(zhǎng)為Y工，非互易光柵(2)對(duì)入射自光環(huán)行器(I)的第三端口的光信號(hào)反射光中心波長(zhǎng)為X1 ;
B.使波長(zhǎng)為λ ^λ^的光信號(hào)由環(huán)行器(I)的第一端口輸入,經(jīng)該光環(huán)行器(I)的第二端口及所述互易光柵(3)輸出波長(zhǎng)為λ 2-入 的光信號(hào)，同時(shí)分別經(jīng)連接該環(huán)行器(I)第二及第三端口的互易光柵(3)及非互易光柵(2)的反射后，使得波長(zhǎng)為X1的光信號(hào)由該環(huán)行器(I)的第四端口輸出，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)光的下路傳輸；
C.使波長(zhǎng)為Y2-Yn的光信號(hào)由所述互易光柵(3)的第二端口輸入，波長(zhǎng)為Y工的光信號(hào)由環(huán)行器的第四端口輸入并傳輸?shù)皆摥h(huán)行器的第五端口后，經(jīng)所述非互易光柵(2)的反射后，與經(jīng)由該環(huán)行器的第二端口、第三端口及非互易光柵(2)的波長(zhǎng)為Y2-Yn的光信號(hào)匯合傳輸?shù)江h(huán)行器的第一端口，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)光的上路傳輸。采用上述各技術(shù)方案的光分插復(fù)用器，具有結(jié)構(gòu)緊湊，集成度高的特點(diǎn)，在光通信、光路由等方面有廣泛的應(yīng)用前景。


圖I示意了現(xiàn)有波分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)框 圖2示意了現(xiàn)有光分插復(fù)用器的結(jié)構(gòu)框 圖3示意了本發(fā)明光分插復(fù)用器的結(jié)構(gòu)框 圖中1 一五端口光環(huán)行器，2 —非互易光柵，3 —互易光柵。
具體實(shí)施方式
下面，結(jié)合附圖所示之最佳實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。本發(fā)明光分插復(fù)用器結(jié)構(gòu)如圖3所不,包括一個(gè)五端口的光環(huán)行器I、一根非互易光柵2、一根互易光柵3組成。光信號(hào)在所述光環(huán)行器I的五個(gè)端口間單向環(huán)行。光環(huán)行器I的第二端口連接互易光柵3的第一端口，非互易光柵2串接在光環(huán)行器的第三端口和第五端口之間。故光分插復(fù)用器的三個(gè)光輸入輸出口中Pl連接光環(huán)行器I的第一端口 A,P3連接光環(huán)行器I的第四端口 D，P2連接互易光柵3的第二端口。其中互易光柵3對(duì)來(lái)自該互易光柵的第一或第二端口的光信號(hào)的反射光中心波長(zhǎng)為λ j,非互易光柵2對(duì)入射自光環(huán)行器I的第五端口的光信號(hào)的反射光中心波長(zhǎng)為Y工，對(duì)入射自光環(huán)行器I的第三端口的光信號(hào)反射光中心波長(zhǎng)為入工。則基于本發(fā)明結(jié)構(gòu)的光分插復(fù)用器實(shí)現(xiàn)光上下路復(fù)用的方法還包括如下步驟 實(shí)現(xiàn)光的下路傳輸?shù)牟襟E來(lái)自O(shè)LT方向波長(zhǎng)為λ r λ 的光信號(hào)從Pl端口輸入環(huán)行
器I的第一端口 Α，利用環(huán)行器的單向傳輸特性，該光信號(hào)X1-Xn經(jīng)該光環(huán)行器I的第二端口 B輸出往互易光柵3,進(jìn)而波長(zhǎng)為λ 的光信號(hào)被反射回到B端口，同時(shí)波長(zhǎng)為λ2-λη的光信號(hào)通過(guò)互易光柵3輸出往光分插復(fù)用器的Ρ2端口，完成從Pl端口到Ρ2端口的穿通功能；被反射回到B端口的光信號(hào)λ i經(jīng)連接該環(huán)行器第三端口 C的非互易光柵的反射后回到C端口，經(jīng)環(huán)行器I的第四端口 D輸出往P3端口，從而完成光信號(hào)A1 WPl端口到P3端口的下路功能。
實(shí)現(xiàn)光的上路傳輸?shù)牟襟E來(lái)自下游ONU方向的光信號(hào)mnWP2端口輸入，經(jīng)所述互易光柵3的第二端口穿通往環(huán)行器I的第二端口 B，再由環(huán)行器I的第三端口 C經(jīng)非互易光柵2進(jìn)入到環(huán)行器I的第五端口 E ;同時(shí)來(lái)自P3端口的波長(zhǎng)為Y1的光信號(hào)由環(huán)行器I的第四端口 D輸入并傳輸?shù)皆摥h(huán)行器的第五端口 E，并被非互易光柵2反射回該E端口后與來(lái)自P2端口的Y2-Yn光信號(hào)復(fù)用后經(jīng)環(huán)行器I的第一端口 A端口從Pl端口。這樣，完成了 Y1光信號(hào)從P3端口到Pl端口的上路功能和Y2-Yn光信號(hào)從P2端口到Pl的穿通功能。圖2中，所述光分插復(fù)用器所包括的光環(huán)行器I、非互易光柵2或互易光柵3可以是分立封裝的光器件，這些光器件可以采用不同的材料、工藝和方法來(lái)制造獲得。光分插復(fù)用器也可以是光環(huán)行器I、非互易光柵2或互易光柵3全部集成在同一襯底上(例如但不限于在同一襯底上用光刻、刻蝕的方法來(lái)制備)并被一體封裝，從而光分插復(fù)用器可以是一個(gè)實(shí)現(xiàn)一體封裝的光器件，被使用于各種光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中。為提高光傳輸效率，本發(fā)明中，光環(huán)行器I、非互易光柵2及互易光柵3若采用分立封裝則最好用光纖通過(guò)熔接的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)光器件間的連接，從而降低連接損耗。本發(fā)明中，為了降低實(shí)施難度，非互易光柵2可采用一個(gè)互易光柵與磁性材料相鍵合來(lái)制備，從而利用外加磁場(chǎng)的影響來(lái)達(dá)到非互易效果。單色光為出射光的各種光源也將落入本發(fā)明保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種光分插復(fù)用器，其特征在于 包括五端口的光環(huán)行器(I)、非互易光柵(2)及互易光柵(3)，光在所述光環(huán)行器(I)的五個(gè)端口間單向環(huán)行；設(shè)定所述光環(huán)行器(I)的第一端口、第四端口及所述互易光柵(3)的第二端口為所述光分插復(fù)用器的三個(gè)光輸入輸出口，則該光環(huán)行器(I)的第二端口連接所述互易光柵(3 )的第一端口，所述非互易光柵(2 )串接在光環(huán)行器(I)的第三端口和第五端口之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光分插復(fù)用器，其特征在于 設(shè)定所述互易光柵(3)對(duì)來(lái)自該互易光柵的第一或第二端口的光信號(hào)的反射光中心波長(zhǎng)為λ工，非互易光柵(2)對(duì)入射自光環(huán)行器(I)的第五端口的光信號(hào)的反射光中心波長(zhǎng)為Y工，非互易光柵(2)對(duì)入射自光環(huán)行器(I)的第三端口的光信號(hào)反射光中心波長(zhǎng)為λ ；IjllJ所述環(huán)行器(I)的第一端口輸入波長(zhǎng)為λ r λ η的光信號(hào)及輸出波長(zhǎng)為Y1- Yn的光信號(hào)，該環(huán)行器(I)的第四端口輸入波長(zhǎng)為Y i的光信號(hào)及輸出波長(zhǎng)為X1的光信號(hào)，所述互易光柵(3)的第二端口輸入波長(zhǎng)為Y2- Yn的光信號(hào)及輸出波長(zhǎng)為λ 2-λ η的光信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光分插復(fù)用器，其特征在于 該光分插復(fù)用器包括分立封裝的所述光環(huán)行器(I)、非互易光柵(2)或互易光柵(3)；或該光分插復(fù)用器為集成所述光環(huán)行器(I)、非互易光柵(2)及互易光柵(3)在同一襯底上并實(shí)現(xiàn)一體封裝的光器件。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的光分插復(fù)用器，其特征在于 所述非互易光柵包括磁性材料，該磁性材料與一個(gè)互易光柵相鍵合，使得該非互易光柵在兩個(gè)不同方向上的反射光中心波長(zhǎng)分別為入工和
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光分插復(fù)用器，其特征在于 所述光環(huán)行器(I)、非互易光柵(2)及互易光柵(3)之間是用光纖通過(guò)熔接的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)連接的。
6.一種光分插復(fù)用器實(shí)現(xiàn)光上下路復(fù)用的方法，其特征在于，包括步驟 A.設(shè)置光分插復(fù)用器，該光分插復(fù)用器包括五端口的光環(huán)行器(I)、非互易光柵(2)及互易光柵(3)，使光環(huán)行器(I)的第二端口連接所述互易光柵(3)的第一端口，所述非互易光柵(2)串接在光環(huán)行器(I)的第三端口和第五端口之間；令所述互易光柵(3)對(duì)來(lái)自該互易光柵的第一或第二端口的光信號(hào)的反射光中心波長(zhǎng)為λ I 非互易光柵(2)對(duì)入射自光環(huán)行器(I)的第五端口的光信號(hào)的反射光中心波長(zhǎng)為Y工，非互易光柵(2)對(duì)入射自光環(huán)行器(I)的第三端口的光信號(hào)反射光中心波長(zhǎng)為^1; B.使波長(zhǎng)為λ「λη的光信號(hào)由環(huán)行器(I)的第一端口輸入,經(jīng)該光環(huán)行器(I)的第二端口及所述互易光柵(3)輸出波長(zhǎng)為λ 2-入 的光信號(hào)，同時(shí)分別經(jīng)連接該環(huán)行器(I)第二及第三端口的互易光柵(3)及非互易光柵(2)的反射后，使得波長(zhǎng)為X1的光信號(hào)由該環(huán)行器(I)的第四端口輸出，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)光的下路傳輸； C.使波長(zhǎng)為Yn的光信號(hào)由所述互易光柵(3)的第二端口輸入，波長(zhǎng)為Y工的光信號(hào)由環(huán)行器的第四端口輸入并傳輸?shù)皆摥h(huán)行器的第五端口后，經(jīng)所述非互易光柵(2)的反射后，與經(jīng)由該環(huán)行器的第二端口、第三端口及非互易光柵(2)的波長(zhǎng)為光信號(hào)匯合傳輸?shù)江h(huán)行器的第一端口，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)光的上路傳輸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述光分插復(fù)用器實(shí)現(xiàn)光上下路復(fù)用的方法，其特征在于，所述非互易光柵是在一 個(gè)互易光柵上鍵合磁性材料來(lái)制備的。
全文摘要
一種光分插復(fù)用器及其實(shí)現(xiàn)光上下路復(fù)用的方法，用于波分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；該光分插復(fù)用器包括五端口的光環(huán)行器(1)、非互易光柵(2)及互易光柵(3)，該光環(huán)行器(1)的第二端口連接所述互易光柵(3)的第一端口，所述非互易光柵(2)串接在光環(huán)行器(1)的第三端口和第五端口之間，利用非互易光柵(2)及互易光柵(3)的不同光反射波長(zhǎng)特性，實(shí)現(xiàn)不同波長(zhǎng)信號(hào)在所述光環(huán)行器(1)的第一端口、第四端口及所述互易光柵(3)的第二端口之間的上下復(fù)用。采用本發(fā)明的光分插復(fù)用器，具有結(jié)構(gòu)緊湊、集成度高的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04Q11/00GK102821328SQ20111029306
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者孫一翎, 張旭琳, 徐平 申請(qǐng)人:深圳大學(xué)