專利名稱：光交叉連接系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光通信系統(tǒng)，更為具體地說，涉及一種光交叉連接系統(tǒng)，該系統(tǒng)解復用/交換通過輸入光纖接收到的波分復用光信號信道、對光信號信道執(zhí)行波分復用，并且將由此生成的信號輸出到輸出光纖。
背景技術：
隨著在一根光纖內使用幾個波長的波分復用技術快速增長的當前趨勢，一個光纖可以傳輸多個高速的大容量存儲的光學信號。構造光器件的傳統(tǒng)技術通常使用在光層中執(zhí)行的光信號的路徑建立功能、分配功能(即交換功能)和分出/插入功能(即耦合功能)。給出了這些傳統(tǒng)的技術，則可以構造基于這樣的波分復用技術(WDM)的光通信網絡。
典型的是將波分復用(WDM)光通信網絡構造為使用光交叉連接系統(tǒng)的網狀結構的網絡?？梢允褂靡罁鼈兊牟ㄩL來分配光信號的光交叉連接系統(tǒng)作為這樣的光通信網絡的節(jié)點。由光交叉連接系統(tǒng)的信號分配狀態(tài)來確定這樣的光通信網絡的光路徑。在這種情況下，需要開發(fā)簡單和經濟的光交叉連接系統(tǒng)來有效地并且經濟地管理WDM光通信網絡。出于定義的目的，使用術語‘分配’作為同時包括路由概念和交換概念的通稱。
圖1是說明傳統(tǒng)的2×2光交叉連接系統(tǒng)100的圖。
在圖1中，傳統(tǒng)的2×2光交叉連接系統(tǒng)100具有包括兩個1×N波分解復用器110的兩個輸入接線端和兩個輸出接線端。解復用器110解復用光信號，其中，通過輸入接線端接收到的多個波長λ1、λ2、λ3、……、λN是波分復用的。系統(tǒng)100還包括從兩個波分解復用器接收相同波長的信號的N個光開關120。光開關120執(zhí)行將接收到的信號分配到期望的輸出端口的分配功能。輸出端口將這些信號提供給兩個N×1波分復用器130，該復用器復用從光開關120接收到的信號。
在2×2光交叉連接系統(tǒng)100中，波分解復用器110依據它們的波長來分類從輸入接線端接收到的多個復用光信號，并且將分類后的信號輸出到對應于每個波長的合適的光開關120。光開關120的每一個從波分解復用器110接收與它自身的可操作范圍相關的特定波長的光信號。光開關120然后對這些光信號執(zhí)行分出/插入操作(即耦合操作)或者傳送這些光信號。然后，將因此生成的信號分配到輸出端口。波分復用器130的每一個從光開關120接收具有不同波長的光信號，然后波分復用這些光信號，然后再通過輸出接線端輸出這些信號。
由于它們具有容易擴展的光信號信道、易于控制并且具有非常好的集成度，所以典型的是使用陣列波導光柵(AWG)作為復用器和解復用器。在實現傳統(tǒng)的2×2光交叉連接系統(tǒng)的情況下，需要4個1×N AWG。如從圖1可以見到，由于通?？偣惨獜陀煤徒鈴陀?N個波長，所以應該控制這四個1×N AWG以使之具有系統(tǒng)的操作特性。
同樣，在一根光纖上傳輸N個光學信號的情況下，需要2M個1×N-AWG以便控制具有N根輸入光纖和N根輸出光纖的光交叉連接系統(tǒng)，并且還需要N個M×M的光開關。在這種情況下，應該控制2M個1×N-AWG以使之具有相同的波長傳輸特性。如將會意識到的，由于許多必需的器件，這樣的傳統(tǒng)光交叉連接系統(tǒng)是復雜的并且會導致較高的生產成本。
因此，在技術上需要改進的光交叉連接系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用較少的AWG，從而降低成本和系統(tǒng)的復雜性。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種光交叉連接系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用最少數量的AWG，以致于在降低該系統(tǒng)的制造成本的同時還減小的該系統(tǒng)硬件的復雜程度。
依據本發(fā)明的一個實施例，通過包括接收波分復用光信號的M個(其中M是大于等于2的偶數)輸入接線端和接收波分復用光信號的M個輸出接線端的光交叉連接系統(tǒng)，可以實現以上和其他目的。該光交叉連接系統(tǒng)包括多個波分復用器/解復用器，每個波分復用器/解復用器具有執(zhí)行波分復用/解復用功能的兩個在一側的端口和N個(其中N是大于0的整數)在另一側的端口。該系統(tǒng)還包括多個光環(huán)形器，每個光環(huán)形器與波分復用器/解復用器的在一側的端口連接，該環(huán)形器將通過輸入端口接收到的波分復用光信號輸出到波分復用器/解復用器的在一側的端口，和從波分復用器/解復用器的在一側的端口接收波分復用的光信號，并且將波分復用的光信號輸出到輸出接線端。該系統(tǒng)還包括多個光耦合器，每個光耦合器與波分復用器/解復用器的N個其他端口連接，該光耦合器分流正在被波分解復用的各個波長的光信號。從波分復用器/解復用器接收這些光信號。此外，該系統(tǒng)還包括對應于N個波長的N個光交換塊，這些光交換塊依據光信號的波長從光耦合器接收被分流的光信號，然后將光信號交換到期望的路徑，然后再將交換后的光信號傳輸到期望的路徑。將從光耦合器分流的光信號的其中之一輸入具有對應波長的光交換塊，然后將該信號分配到期望的輸出接線端，將光信號中的另一個輸入在可操作波長范圍外的光交換塊，并且由光交換塊來濾波這個信號。
優(yōu)選的是，對應于N個波長的N個光交換塊可以分別包括具有M×M方陣結構的光開關；多個光環(huán)形器，每個光環(huán)形器與光開關的M個輸入接線端和M個輸出接線端連接，用于向光開關傳輸I/O(輸入/輸出)雙向信號。
優(yōu)選的是，對應于N個波長的N個光交換塊可以分別地包括具有M×M方陣結構的光開關；多個光環(huán)形器，每個光環(huán)形器與光開關的M個輸入接線端和M個輸出接線端連接，用于向光開關傳輸I/O(輸入/輸出)雙向信號。


結合附圖從以下的詳細描述中，將會更清楚地理解本發(fā)明的上述優(yōu)點，圖1是說明傳統(tǒng)的2×2光交叉連接系統(tǒng)的圖；圖2是依據本發(fā)明的優(yōu)選實施例的2×2光交叉連接系統(tǒng)的詳圖；圖3是依據本發(fā)明的優(yōu)選實施例的M×M光交叉連接系統(tǒng)的詳圖；
圖4是依據本發(fā)明的優(yōu)選實施例的M×M光交換塊的詳圖。
具體實施例方式
現在，將參考附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在附圖中，即便在不同的圖中描繪它們，也要用相同的參考符號來表示相同或者相似的元件。出于清晰和簡單的目的，，忽略包括在本發(fā)明中的已知功能和配置的詳細描述，以防它們可能會使本發(fā)明的主題不清楚。
圖2是依據本發(fā)明的優(yōu)選實施例的2×2光交叉連接系統(tǒng)200的詳圖。
該2×2光交叉連接系統(tǒng)200具有兩個輸入接線端和兩個輸出接線端。2×2光交叉連接系統(tǒng)還包括兩個光環(huán)形器210和220、單一的2×N復用器/解復用器230、N個耦合器241、242、243和244，以及N個光交換塊251、252和253。
兩個光環(huán)形器210和220之中的每一個具有三個接線端，光環(huán)形器210和220適用于指定光信號的光路徑，并處理輸入和輸出的雙向信號。第一和第二光環(huán)形器210和220通過第一接線端211和221分別地接收N波分復用光信號。第一和第二光環(huán)形器210和220可以向波分復用器/解復用器230的第一和第二復用端口231和232分別地輸出接收到的光信號，或者可以通過第二接線端212和222向第三端口213和223分別地傳輸從波分復用器/解復用器230接收到的N波分復用光信號。
將2×N波分復用器/解復用器230構造為具有兩復用端口(231和232)和N個解復用端口(233到236)的AWG。2×N波分復用器/解復用器230解復用在復用端口231和232接收到的N波分復用光信號，然后將解復用的光信號輸出到N個解復用端口233、234、235和236。此時，2×N波分復用器/解復用器230行使作為波分解復用器的功能。2×N波分復用器/解復用器230還復用在N個解復用端口233、234、235和236接收到的各個波長的光信號，并且將復用的光信號輸出到復用端口231和232，其中，復用端口231和232的每一個與第一和第二光環(huán)形器210和220的第二接線端212和222連接。此時，2×N波分復用器/解復用器230行使作為波分復用器的功能。
N個1×2耦合器241、242、243和244分別與2×N波分復用器/解復用器230的N個解復用端口233、234、235和236連接并且使其互相連接。N個1×2耦合器241、242、243和244還分流從解復用端口233-236接收到的各個波長的光信號，并且將分流后的光信號傳輸到相鄰的耦合器的在一側的端口。對于這個操作，將N個耦合器241-244分別地分路為兩個端口a-b，并且與它們相鄰的耦合器共用端口a-b。
在N個耦合器241、242、243和244的分路端口之間設置N個光交換塊251、252和253。N個光交換塊25 1、252和253適合于以信號傳播方向來傳送各個波長兩個的信號，或者以與每個信號傳播方向相反的方向來發(fā)射兩個信號。光交換塊251、252和253分別包括一對寬帶通濾波器(wideband pass filter)252-1，以及反光鏡252-2。寬帶通濾波器252-1與N個耦合器241、242、243和244的每一個端口連接，并且傳送各個波長的光信號。在一對寬帶通濾波器252-1之間布置反光鏡252-2，而該反光鏡或者以信號的傳播方向來傳送各個波長的兩個信號，或者以與每個信號的傳播方向相反的方向來反射兩個信號。同時，光交換塊251、252和253可以分別包括反射各個波長的光信號的布拉格光柵。
在操作時，2×2光交叉連接系統(tǒng)200在第一光環(huán)形器211的第一接線端211接收N波分復用光信號。然后，將光信號通過第二端口212傳輸到2×N波分復用器/解復用器230的第一復用端口231，并且波分解復用該光信號。然后再將因此生成的光信號傳輸到各個端口233、234、235和236。
此后，為了便于描述，以下將只描述來自第二接線端212的光信號λ1。在被復用并且傳輸到各自的端口233后，光信號λ1由耦合器241通過分割它的能量而變成了兩個子光信號。然后將分割后的信號傳輸到相鄰的端口a-b。通過光交換塊251將子光信號的其中之一傳輸到第二復用端口和傳輸到相鄰的耦合器242。然后將該子光信號傳輸到2×N波分復用器/解復用器230上與耦合器242連接的各自的端口234。然后再波分復用子光信號，最后，將該信號傳輸到2×N波分復用器/解復用器230的第二復用端口232。并且通過第二光環(huán)形器220的第二接線端222將因此生成的復用后的光信號傳輸到第三接線端223。
將另一子光信號傳送到光交換塊253，然后通過耦合器244將該子光信號傳輸到2×N波分復用器/解復用器230的各自的端口236。然而，由于各自的端口236不是用于傳送光信號λ1的端口，所以切斷該信號。
這樣，將在第二光環(huán)形器220的第一接線端221接收到的N波分復用光信號通過第二接線端222傳輸到2×N波分復用器/解復用器230的第二復用端口232，并且波分解復用該光信號，然后將解復用后的信號傳輸到各個端口233、234、235和236。
出于方便，只考慮來自第二接線端222的光信號λ1，此時，復用該光信號λ1，將該信號傳輸到各個端口234，然后由耦合器242通過分割它的能量而使之變成兩個子光信號，然后在將這些子光信號傳輸到相鄰的端口b-c。通過光交換塊251將向第一復用端口傳輸的子光信號的其中之一，傳輸到相鄰的耦合器241。然后將該子光信號傳輸到2×N波分復用器/解復用器230上與耦合器241連接的各自的端口233，然后再波分復用該子光信號。最后將該子光信號傳輸到2×N波分復用器/解復用器230的第一復用端口231。并且將因此生成的復用后的光信號通過第二光環(huán)形器220的第二接線端212傳輸到第三接線端213。
將另一子光信號傳送到光交換塊252，并且通過相鄰的耦合器243將該子光信號傳輸到2×N波分復用器/解復用器230的各自的端口235。然而，由于各自的端口235不是傳送光信號λ1的端口，所以切斷該光信號。
圖3是依據本發(fā)明的另一實施例的M×M光交叉連接系統(tǒng)300的詳圖。該圖說明了將圖2所示的具有兩個輸入接線端和兩個輸出接線端的2×2光交叉連接系統(tǒng)200，擴展為具有M個輸入接線端和M個輸出接線端的M×M光交叉連接系統(tǒng)的系統(tǒng)配置。出于參考，應該注意到圖3只圖示了光信號λ1的路徑。
參考圖2和圖3，M×M光交叉連接系統(tǒng)300包括M/2個2×2的光交叉連接系統(tǒng)(圖2所示)，其中，2×2的光交叉系統(tǒng)的每一個具有兩個光環(huán)形器210和220、一個2×N波分復用器/解復用器230、N耦合器241-244、N個光交換塊251-253。在這種情況下，光交換塊包括N個M×M的光交換塊351、352和353，以致于它們分別包括波分復用N個波長的M個波分復用輸入光信號。
參考圖3以下將描述依據本發(fā)明的一個實施例的M×M光交叉連接系統(tǒng)的操作。
光環(huán)形器301、302、303、304、305和306將在它們的第一接線端接收到的N波分復用光信號，傳輸到與它們的第二接線端連接的波分復用器/解復用器310、320和330。波分復用器/解復用器310、320和330將從光環(huán)形器301、302、303、304、305和306傳輸的N波分復用光信號分離為對應于各個波長的每個信號，并且將分離后的信號輸出到與N個各自的端口連接的1×2耦合器311、312、321、322、331和332。
1×2耦合器311、312、321、322、331和332分流從波分復用器/解復用器310、320和330接收到的各個波長的光信號，并且將分流后的光信號輸出到具有各自的波長的光交換塊351、352和353。
光交換塊351、352和353中的每一個從耦合器311、312、321、322、331和332接收與它自身的操作范圍相關的特定波長的光信號，然后將得到信號分配到期望的輸出接線端。為了實現該操作，依據本發(fā)明的另一實施例，如圖4所示來構造光交換塊351、352和353中的每一個。
圖4是用于擴展光交叉連接系統(tǒng)的M×M光交換塊的詳圖。為了便于描述，圖4只針對光信號λ1詳細說明了光交換塊。
參考圖4，針對光信號λ1的M×M的光交換塊351包括一個M×M光開關470、分別與輸入端口Si1-SiM連接的多個寬帶通濾波器480、481、482、483、484和485、分別與M×M光開關470的輸出端口So1-SoM連接的M個3接線端光環(huán)形器410-460。在這種情況下，M×M光交換塊351包括M個端口S1-SM。端口S1-SM分別與光環(huán)形器410-460連接，以便管理輸入和輸出的兩路信號。
三接線端光環(huán)形器410-460通過它們的第一接線端(即411)在M×M光交換塊351的M個端口S1-SM接收被傳輸的相同波長的光信號，并且通過與它們的第二接線端(即412)連接的寬帶通濾波器480-485，將接收到的光信號分別地輸出到M×M光開關470的輸入端口Si1-SiM。此外，三接線端光環(huán)形器410-460在它們的第三接線端(即413)接收從輸出端口So1-SoM產生的光信號，并且將接收到的光信號輸出到與它們的第一接線端連接的M×M光開關塊351的端口S1-SM。該操作被稱為兩路信號傳輸功能。在這種情況下，寬帶通濾波器480-485用于防止使用光環(huán)形器在光開關的M個輸入接線端接收到的光信號的噪聲。
M×M光開關470通過寬帶通濾波器480-485在它自身的輸入端口Si1-SiM接收相同波長的光信號，其中，帶通濾波器480-485中的每一個與光環(huán)形器410-460的第二接線端連接，然后將接收到的光信號分配給期望的輸出接線端，以及再將得到的信號輸出到與光開關470的輸出端口So1-SoM連接的光環(huán)形器的第三接線端。
以下將參考光信號λ1的路徑來描述前述的N×N光交叉連接系統(tǒng)的操作。
參考圖3和4，光環(huán)形器301、302、303、304、305和306的第一接線端I1-IM接收波分復用N個波長的M個波分復用光信號，然后通過光環(huán)形器301-306的第二接線端將這些光信號傳輸到波分復用器/解復用器310、320和330，以及由波分復用器/解復用器310-330將這些光信號分離為具有各個波長的信號，并且將這些光信號傳輸到與N個各自的端口連接的1×2耦合器311、312、321、322、331和332。
由C1耦合器341、CN+1耦合器343和C(M/2-1)+1耦合器345將光信號λ1分割為兩個子光信號。將子光信號的其中之一傳輸到用于λ1的M×M光交換塊351，和將另一子光信號傳輸到用于λN的M×M光交換塊353。由于光信號λ1在光交換塊353的可操作范圍之外，所以切斷傳輸到用于λN的M×M光交換塊353的光信號λ1。另一方面，將傳輸到用于λ1的M×M光交換塊351的每個各自端口S1-SM的光信號λ1通過M個光環(huán)形器410、420、430、440、450和460的每個第一接線端411而由經過與第二接線端412連接的寬帶通濾波器480傳輸到用于λ1的光開關470的每個輸入端口Si1-SiM。
由于光信號λ1處于用于λ1的光開關47的可操作范圍內，所以將λ1的路徑轉接到期望的輸出端口，并且將光信號λ1傳輸到光開關470的輸出端口So1-SoM。然后通過與光開關470的輸出端口So1-SoM連接的光環(huán)形器的第三接線端(即413)，將被傳輸的光信號λ1傳輸到與第一接線端連接的M×M光交換塊351的各個端口S1-SM。然后再通過C2耦合器342、CN+2耦合器344和C(M/2-1)N+2耦合器346，將該信號傳輸到2×N復用器/解復用器310、320和330的各個端口312、322和332。并且波分復用傳輸到各個端口的光信號λ1。然后再通過與2×N復用器/解復用器310、320和330的復用端口連接的光環(huán)形器302、304和306，將波分復用的光信號λ1傳輸到第三接線端02、04和0M。
在上述的方式中，依據本發(fā)明的一個實施例的M×M光交叉連接系統(tǒng)依據它的各自的波長，分離M個N波分復用光信號，并且將分離后的光信號連接到對應波長的光交換塊，以使該光交換塊可以將信號路徑轉接到期望的部件，并且向希望的部件傳輸這些信號。
如在以上的描述中顯示易見，在用于處理M個輸入光纖和M個輸出光纖的M×M光交叉連接系統(tǒng)的情況下，需要M/2個2×AWG，然而在傳統(tǒng)的現有技術系統(tǒng)中，卻需要2M個1×N AWG。這樣，依據本發(fā)明的光交叉連接系統(tǒng)通過最小化必需器件的數量，具有了簡單的配置和較低的生產成本。結果，本發(fā)明的實施例可以實現新的網絡節(jié)點配置，以便有效并且經濟地管理對于光通信網絡日益增長的信道容量需求。
雖然，已經說明性地闡明了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本領域的技術人員將意識到，在不偏離所附權利要求范圍和精神的情況下，可以進行各種修改、增加和替換。
權利要求
1.一種包括接收波分復用光信號的M個(M是大于2的偶數)輸入接線端和接收波分復用光信號的M個輸出接線端的光交叉連接系統(tǒng)，該光交叉連接系統(tǒng)包括多個波分復用器/解復用器，每個波分復用器/解復用器具有兩個在一側的端口和N個(N是大于0的整數)在另一側的端口，用于執(zhí)行波分復用/解復用功能；多個光環(huán)形器，每個光環(huán)形器分別與波分復用器/解復用器的在一側的端口連接，用于將通過輸入接線端接收到的波分復用光信號輸出到波分復用器/解復用器的在一側的端口；用于接收來自波分復用器/解復用器的在一側的端口的波分復用光信號；用于將波分復用光信號輸出到輸出接線端；多個光耦合器，每個光耦合器分別與波分復用器/解復用器的N個其他端口連接，用于分流被波分解復用的各個波長的光信號，從波分復用器/解復用器接收這些光信號；對應于N個波長的N個光交換塊，用于依據光信號的波長接收來自光耦合器的分流后的光信號；將光信號切換到期望的路徑；將切換后的光信號傳輸到期望的路徑，其特征在于將來自光耦合器的分流后的光信號的其中之一輸入到具有對應的波長的光交換塊，并且將該信號分配給期望的輸出接線端；而將光信號中的另一個信號輸入到在可操作波長范圍之外的光交換塊，并且由該光交換塊濾波該信號。
2.根據權利要求1所述的光交叉連接系統(tǒng)，其特征在于對應于N個波長的N個光交換塊分別包括具有M×M方陣結構的光開關；多個光環(huán)形器，每個光環(huán)形器與光開關的M個輸入接線端和M個輸出接線端連接，用于向光開關傳輸I/O(輸入/輸出)雙向信號。
3.根據權利要求2所述的光交叉連接系統(tǒng)，其特征在于對應于N個波長的N個光交換塊還分別包括多個寬帶通濾波器，用于降低在光開關的M個輸入接線端通過光環(huán)形器接收到的光信號的噪聲。
4.根據權利要求1所述的光交叉連接系統(tǒng)，其特征在于輸入或者輸出接線端的數量M是2。
5.根據權利要求1所述的光交叉連接系統(tǒng)，其特征在于在N個耦合器的分路端口之間分別設置光交換塊，這些光交換塊分別傳輸各個波長的兩個光信號，或者以信號傳播的方向從互連的波分復用器/解復用器的各個的端口接收信號，或者以與每個光信號的傳播方向相反的方向傳輸兩個信號。
6.根據權利要求5所述的光交叉連接系統(tǒng)，其特征在于光交換塊中的每一個包括一對與N個耦合器的每個分路端口連接的一對寬帶通濾波器，用于傳送具有各個波長的光信號；在一對寬帶通濾波器之間設置的反光鏡，用于以信號傳輸的方向傳送各個波長的兩個信號，或者以每個信號傳播方向相反的方向來反射兩個信號。
7.根據權利要求5所述的光交叉連接系統(tǒng)，其特征在于將光交換塊分別配置為布拉格光柵。將布拉格光柵定位在N個耦合器的分流端口之間并且反射具有對應波長的光信號。
全文摘要
與現有技術比較，提供了一種使用減少的數量的AWG(陣列波導光柵)的光交叉連接系統(tǒng)，以致于降低了硬件的復雜程度，同時較少了生產成本。該光交叉連接系統(tǒng)包括用于執(zhí)行復用/解復用功能的N×NAWG、用于通過AWG傳輸雙向信號的光環(huán)形器、用于互連AWG的N個各自的端口的光耦合器、與光耦合器連接的光交換塊。將從光耦合器分流的光信號的其中之一輸入到具有對應的波長的光交換塊，并且將該光信號分配到期望的輸出端口，然后將光信號其中的另一個輸入在可操作的波長范圍外的光交換塊，并且由光交換塊來濾波。
文檔編號H04B10/02GK1488964SQ03148720
公開日2004年4月14日 申請日期2003年6月24日 優(yōu)先權日2002年10月7日
發(fā)明者金鐘權, 吳潤濟, 黃星澤 申請人:三星電子株式會社