專(zhuān)利名稱(chēng)：雙向交叉連接的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含交叉連接的光學(xué)裝置，尤其是涉及包含雙向交叉連接的光學(xué)裝置。
背景技術(shù)：
利用光纖進(jìn)行長(zhǎng)距離通訊，需要使用放大器來(lái)沿光路放大信號(hào)。因?yàn)榉糯笃魇菃蜗蚱骷?，故利用光纖進(jìn)行雙向通訊就需要使用連接有放大器的兩根光纖。一種利用光纖進(jìn)行通訊的普通形式是使用國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)的信道，其規(guī)定了用于多路復(fù)用光信號(hào)的頻率間隔。


圖1表示利用兩根光纖進(jìn)行的多個(gè)光信道的雙向傳輸?shù)膶?shí)施例。光信號(hào)被從多個(gè)發(fā)送設(shè)備100傳輸至多個(gè)接收設(shè)備140，從發(fā)送設(shè)備150(也可以是設(shè)備140)傳輸至接收設(shè)備180(也可以是設(shè)備100)。
當(dāng)從設(shè)備100傳輸光信號(hào)時(shí)，光信號(hào)被多路復(fù)用器110多路轉(zhuǎn)換，以生成一波分復(fù)用(WDM)或緊湊WDM(DWDM)光信號(hào)。WDM/DWDM光信號(hào)被傳輸至放大器120，信號(hào)被增強(qiáng)并被向前傳輸至放大器122。如果必要可以進(jìn)行一系列放大直到信號(hào)被多路分用器130接收。對(duì)傳輸?shù)墓庑盘?hào)進(jìn)行放大是公知的現(xiàn)有技術(shù)。多路分用器(demultiplexor)130對(duì)光信號(hào)進(jìn)行多路分解，并將信號(hào)分配給設(shè)備140。
光信號(hào)波以同樣的方式從設(shè)備150傳輸至設(shè)備180。光信號(hào)被多路復(fù)用器190進(jìn)行多路轉(zhuǎn)換以生成一WDM或DWDM光信號(hào)。該信號(hào)通過(guò)光纖被傳輸至放大器160和162直至多路分用器170。多路分用器170將WDM或DWDM光信號(hào)進(jìn)行多路分解，并將光信號(hào)分配給設(shè)備180。圖1所示的雙向網(wǎng)絡(luò)需要兩套多路復(fù)用器、多路分用器、放大器、光纖和有關(guān)的互連，因而是低效率的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
圖2表示利用循環(huán)器和交錯(cuò)濾波器(interleaving filter)進(jìn)行的多個(gè)光信道的雙向傳輸?shù)膶?shí)施例。在圖2所示的結(jié)構(gòu)中，一第一組光頻率(比如，偶數(shù)ITU信道)被在一第一方向傳輸，一第二套光頻率(比如，奇數(shù)ITU信道)被在相反方向傳輸。
一WDM或DWDM信號(hào)通過(guò)光纖200被傳輸至循環(huán)器210。循環(huán)器210將光信號(hào)傳送至放大器220。放大器220放大光信號(hào)，濾波器230濾波被放大的信號(hào)。放大器225進(jìn)一步放大光信號(hào)。濾波和放大是基于諸如光纖長(zhǎng)度和/或信號(hào)條件根據(jù)需要而執(zhí)行的。光信號(hào)最后被傳送至循環(huán)器240。
循環(huán)器240將光信號(hào)從放大器225傳送至光纖250，光纖250可將光信號(hào)傳送至一個(gè)或多個(gè)接收設(shè)備(比如，一多路分用器)。為了使光信號(hào)在相反方向傳輸，光纖250將光信號(hào)從一傳輸設(shè)備(比如，一多路復(fù)用器)傳送至循環(huán)器240，再將光信號(hào)從光纖250傳送至放大器260。正如必要，放大器260、濾波器270和放大器265依次放大和濾波光信號(hào)，并直接將光信號(hào)傳送至循環(huán)器210。
循環(huán)器210將光信號(hào)從放大器265傳送至光纖200。光纖200將光信號(hào)傳送至一接收設(shè)備(比如，一多路分用器)。圖2所示的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與圖1所示的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一樣，需要兩套放大器。圖2所示的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也需要兩套濾波器和至少兩套循環(huán)器。圖2所示的網(wǎng)絡(luò)能比圖1所示的網(wǎng)絡(luò)效率更高；然而，圖2所示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的建造和維護(hù)成本更昂貴。
附圖簡(jiǎn)述下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述，但并不局限于此，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。
圖1表示利用兩根光纖進(jìn)行的多個(gè)光信道的雙向傳輸?shù)囊粋€(gè)實(shí)施例。
圖2表示利用循環(huán)器和交錯(cuò)濾波器進(jìn)行的多個(gè)光信道的雙向傳輸?shù)囊粋€(gè)實(shí)施例。
圖3表示耦合到另一光學(xué)裝置上的波長(zhǎng)交錯(cuò)(wavelength interleaving)交叉連接的方框圖的一個(gè)實(shí)施例。
圖4表示耦合到一分出/插入設(shè)備上的波長(zhǎng)交錯(cuò)交叉連接的方框圖的一個(gè)實(shí)施例。
圖5表示具有多個(gè)半波片和兩個(gè)雙折射元件的波長(zhǎng)交錯(cuò)交叉連接的一個(gè)實(shí)施例。
圖6表示具有反射元件的波長(zhǎng)交錯(cuò)交叉連接的一個(gè)實(shí)施例，該反射元件通過(guò)多個(gè)半波片和一雙折射元件來(lái)反射光信號(hào)。
圖7a和7b表示在一共同端具有全部四個(gè)端口及具有一反射元件的波長(zhǎng)交錯(cuò)交叉連接的一個(gè)實(shí)施例，其通過(guò)多個(gè)半波片和多個(gè)雙折射元件來(lái)反射光信號(hào)。
圖8表示具有一個(gè)偏振分束器和多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具的波長(zhǎng)交錯(cuò)交叉連接的一個(gè)實(shí)施例。
圖9表示具有一接觸平板分束器的邁克遜(Michelson)移相器交叉連接的一個(gè)實(shí)施例的某一大小。
圖10表示具有一多腔標(biāo)準(zhǔn)具(a multi-cavity etalon)的交叉連接的一個(gè)圖11表示代表本發(fā)明的交叉連接的一方框圖，其在第一和第二端口設(shè)有雙向隔離器，用于通過(guò)一在相同方向的光學(xué)裝置饋送沿相反方向傳輸?shù)男盘?hào)。
圖12a和12b表示圖11的交叉連接的一個(gè)實(shí)施例。
圖13是圖12a和12b的交叉連接的一偏振圖表。
詳細(xì)說(shuō)明下面將對(duì)波長(zhǎng)交錯(cuò)交叉連接進(jìn)行描述。為了清楚地說(shuō)明，提供了大量的具體細(xì)節(jié)，以便對(duì)本發(fā)明進(jìn)行全面理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)顯然也可以實(shí)現(xiàn)發(fā)明。在其它實(shí)施例中，用方框圖的形式表示其結(jié)構(gòu)和設(shè)備，以避免使本發(fā)明模糊不清。
術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”是指，與該實(shí)施例相關(guān)的一個(gè)特別的部件、結(jié)構(gòu)或特征被包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。在說(shuō)明書(shū)的不同地方出現(xiàn)的詞語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施例中”并不必要地都指同一實(shí)施例。
波長(zhǎng)交錯(cuò)交叉連接，在一第一方向傳送一包含一第一組光頻率的第一光信號(hào)，在一第二方向傳送一包含一第二套光頻率的第二光信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)向一第一輸入/輸出(I/O)端口輸入第一光信號(hào)時(shí)，第一光信號(hào)被從第一I/O端口傳送至一第二I/O端口。當(dāng)向一第三I/O端口輸入第一光信號(hào)時(shí)，第一光信號(hào)被從第三I/O端口傳送至一第四I/O端口。當(dāng)向第四I/O端口輸入第二光信號(hào)時(shí)，第二光信號(hào)被從第四I/O端口傳送至第二I/O端口。當(dāng)向第三I/O端口輸入第二光信號(hào)時(shí)，第二光信號(hào)被從第三I/O端口傳送至第一I/O端口。這樣，通過(guò)在第二端口和第三端口之間耦合一光學(xué)裝置(比如放大器、濾波器)，該光學(xué)裝置能被用于雙向通訊，因而減少了雙向光學(xué)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)所需的設(shè)備數(shù)量。
為了易于說(shuō)明，這里描述的波長(zhǎng)交錯(cuò)交叉連接是根據(jù)濾波和傳送偶數(shù)和奇數(shù)ITU信道來(lái)進(jìn)行描述的；然而，被濾波和傳送的光頻率可以是其它的ITU信道。
圖3表示連接到另一光學(xué)裝置上的波長(zhǎng)交錯(cuò)交叉連接的方框圖的一個(gè)實(shí)施例。一個(gè)或多個(gè)設(shè)備(圖3未表示)傳輸一第一光信號(hào)305，光信號(hào)305具有第一組光頻率(比如，奇數(shù)ITU信道)。一個(gè)或多個(gè)設(shè)備(圖3未表示)接收一第二光信號(hào)315，光信號(hào)315具有第二套光頻率(比如，偶數(shù)ITU信道)。在一實(shí)施例中，奇數(shù)信道305和偶數(shù)信道315被單根光纖傳送。發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備可以是相同的設(shè)備或不同設(shè)備。
傳送奇數(shù)信道305和偶數(shù)信道315的光纖被光耦合到I/O端口310。在一實(shí)施例中，端口310是一具有一梯度折射率(GRIN)透鏡的準(zhǔn)直儀裝置，以準(zhǔn)直光束。也可以使用其它類(lèi)型的透鏡，或者接收預(yù)準(zhǔn)直光束。端口310被光耦合到波長(zhǎng)交錯(cuò)交叉連接300上。
一個(gè)或多個(gè)設(shè)備(圖3未示)接收奇數(shù)信道，并通過(guò)端口320傳送偶數(shù)信道315，端口320被光耦合到波長(zhǎng)交錯(cuò)交叉連接300上。發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備可以是相同的設(shè)備或不同設(shè)備。在一實(shí)施例中，端口320是一具有一GRIN透鏡的準(zhǔn)直儀裝置，以準(zhǔn)直光束。也可以使用其它類(lèi)型的透鏡，或者接收預(yù)準(zhǔn)直光束。
端口330和340也被光耦合到波長(zhǎng)交錯(cuò)交叉連接300上。在一實(shí)施例中，端口330和340包括具有GRIN透鏡的準(zhǔn)直儀裝置，以準(zhǔn)直光束。也可以使用其它類(lèi)型的透鏡，或者接收預(yù)準(zhǔn)直光束。
光學(xué)裝置350被光耦合在端口330和340之間。光學(xué)裝置350可以是，比如一信道均衡器、一濾波器、一中繼器、一摻鉺光纖放大器(FDFA)、一半導(dǎo)體光學(xué)放大器(SOA)、一摻稀土光纖放大器(REDFA)或其它光學(xué)裝置。
奇數(shù)信道305(虛線)通過(guò)端口310被輸入到波長(zhǎng)交錯(cuò)交叉連接300并傳送到端口330。然后，奇數(shù)信道305被輸入到光學(xué)裝置350。被光學(xué)裝置350輸出的奇數(shù)信道305被一光纖或其它波導(dǎo)傳送至端口340。波長(zhǎng)交錯(cuò)交叉連接300將奇數(shù)信道305從端口340傳送至端口320。
偶數(shù)信道315(實(shí)線)通過(guò)端口320被輸入到波長(zhǎng)交錯(cuò)交叉連接300并傳送到端口330。然后，偶數(shù)信道315被輸入到光學(xué)裝置350。被光學(xué)裝置350輸出的偶數(shù)信道315被一適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)波導(dǎo)傳送至端口340。波長(zhǎng)交錯(cuò)交叉連接300將偶數(shù)信道315從端口340傳送至端口310。
因?yàn)楸硎倦p向通訊的偶數(shù)信道315和奇數(shù)信道305兩者都被從它們各自的輸入端口傳送至端口330，所以?xún)H僅使用單一光學(xué)裝置(比如，光學(xué)裝置350)就能實(shí)現(xiàn)雙向通訊。被從光學(xué)裝置350通過(guò)端口340所接收到的偶數(shù)信道315和奇數(shù)信道305又被傳送至各自的輸出端口以提供雙向通訊。因此，雙向通訊所需的光學(xué)裝置(比如，放大器)的數(shù)量就能減少一半。
圖4表示連接到一分出/插入設(shè)備上的波長(zhǎng)交錯(cuò)交叉連接的方框圖的一個(gè)實(shí)施例。波長(zhǎng)交錯(cuò)交叉連接300和端口310、320、330和340以與圖3同樣的方式運(yùn)行。
一分出/插入設(shè)備400被連接在端口330和340之間。分出/插入設(shè)備400接收來(lái)自波長(zhǎng)交錯(cuò)交叉連接300的端口330的奇數(shù)信道305和偶數(shù)信道315。分出/插入設(shè)備400包括一個(gè)或多個(gè)濾波器以濾波來(lái)自所接收到光信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)信道。分出/插入設(shè)備400還接收來(lái)自一產(chǎn)生或傳輸信號(hào)的設(shè)備(圖4未示)的奇數(shù)信道410和偶數(shù)信道420。一個(gè)或多個(gè)奇數(shù)信道410和偶數(shù)信道420能被增加到奇數(shù)信道305和偶數(shù)信道315上，以提供新的偶數(shù)信道325和奇數(shù)信道335，偶數(shù)信道325和奇數(shù)信道335被傳送至波長(zhǎng)交錯(cuò)交叉連接300的端口340。已經(jīng)被分出/插入設(shè)備400濾波的分出信道(dropped channels)被表示為奇數(shù)信道430和偶數(shù)信道440。
圖5表示具有多個(gè)半波片和兩個(gè)雙折射元件的波長(zhǎng)交錯(cuò)交叉連接的一個(gè)實(shí)施例。圖5中的元件，除了I/O端口310、320、330和340之外，表示波長(zhǎng)交錯(cuò)交叉連接300的一個(gè)實(shí)施例。
通常，通過(guò)端口310接收到的奇數(shù)信道被直接傳送至端口330，通過(guò)端口310接收到的偶數(shù)信道被直接傳送至端口340。通過(guò)端口320接收到的奇數(shù)信道被直接傳送至端口340，通過(guò)端口320接收到的偶數(shù)信道被直接傳送至端口330。在一實(shí)施例中，如上述圖3和圖4所示運(yùn)行，奇數(shù)信道被輸出到端口310，而偶數(shù)信道被輸出到端口320。在一可選的實(shí)施例中，偶數(shù)信道被輸出到端口310，而奇數(shù)信道被輸出到端口320。
所述半波片510、一第一雙折射元件550、一半波片515、一第二雙折射元件555以及一半波片520一起起到一濾波元件的作用，以濾波通過(guò)那里的光信號(hào)。在一實(shí)施例中，第一雙折射元件550具有一長(zhǎng)度為L(zhǎng)的光程，而第二雙折射元件555具有一長(zhǎng)度為2L的光程。在一實(shí)施例中，半波片510的濾波效果(例如，@22.5°)、半波片515的濾波效果(例如，@52.5°)和半波片520的濾波效果(例如，@3.5°)以及雙折射元件550和555的濾波效果提供了一個(gè)在雙向上的梳齒函數(shù)(combfunction)；然而，也提供了其它的濾波函數(shù)。最好是，第一組光頻率的偏振(例如，ITU偶數(shù)信道)被旋轉(zhuǎn)90°，而第二套光頻率的偏振(例如，ITU奇數(shù)信道)未受影響。這一差別典型地為奇數(shù)和偶數(shù)信道提供了通過(guò)相同的輸入端口被直接傳送至不同的端口的機(jī)會(huì)；然而，在本發(fā)明中，也可以使奇數(shù)和偶數(shù)信道通過(guò)不同的輸入端口被直接傳送至相同的輸出端口。當(dāng)然，所有這些依賴(lài)于奇數(shù)和偶數(shù)信道被輸入設(shè)備時(shí)的相對(duì)偏振，以及它們的偏振在系統(tǒng)中是怎樣以其它方式被處理的。
在一實(shí)施例中，第一和第二雙折射元件550和555由多個(gè)雙折射晶體組成，這些晶體被選擇以提供改良的熱穩(wěn)定性，與單一雙折射晶體相比高出一個(gè)操作溫度的范圍。在一實(shí)施例中，一個(gè)晶體是TiO2晶體，而第二晶體是YVO4晶體；然而，也可以使用其它類(lèi)型的晶體。也能使用其它雙折射裝置，比如，假如溫度穩(wěn)定性不重要的話，則可以使用一單晶體。
為了舉例，我們假設(shè)，偶數(shù)信道被輸入端口320，而奇數(shù)信道被輸入端口310。包含通過(guò)端口320傳輸?shù)呐紨?shù)信道的光信號(hào)分量，當(dāng)它們進(jìn)入半波片510時(shí)，是以正交的偏振狀態(tài)從半波片520顯現(xiàn)的，因而，通過(guò)一偏振分束器560至一半波片530及端口330。假設(shè)端口330被通過(guò)某種類(lèi)型的一光學(xué)裝置光耦合到端口340，則通過(guò)端口340接收到的偶數(shù)信道將以同樣的方式通過(guò)交叉連接300傳輸；然而，可以利用一波片540，以確保開(kāi)始于第二次傳送的偶數(shù)信道分量的偏振是與它們?cè)诘谝淮蝹魉椭蟮钠裾坏?。因而，偶?shù)信道將被棱鏡560反射而直接傳輸?shù)讲ㄆ?20。再一次通過(guò)第一和第二雙折射元件550和555，結(jié)果，偏振旋轉(zhuǎn)使得偶數(shù)信道分量通過(guò)棱鏡540到達(dá)端口310。
此外，最好是，信號(hào)在第一方向(比如，從左到右)通過(guò)并離開(kāi)波片520，所發(fā)生的偏振與相同頻率組的信號(hào)正交，并再次進(jìn)入波片520以在第二方向(比如，從右到左)第二次通過(guò)。在傳輸過(guò)程之間的正交關(guān)系減少，或者甚至消除了色散，使信號(hào)從端口310被傳送到端口330，通過(guò)一光學(xué)裝置傳送到端口340，然后到端口320。
通過(guò)端口310接收到的奇數(shù)信道的分量之一(比如常規(guī)分量)被通過(guò)一半波片500直接傳送至濾波元件，以確保奇數(shù)信道分量的偏振是與通過(guò)端口320傳送的偶數(shù)信道分量的偏振正交，而且確保奇數(shù)信道分量被通過(guò)偏振分束器棱鏡540直接傳送至波片510。奇數(shù)信道的偏振未受到影響，結(jié)果通過(guò)了濾波元件550和555。因而，奇數(shù)信道在直接通過(guò)偏振分束器560之后被直接傳送至端口330。半波片530使奇數(shù)信道分量之一的偏振旋轉(zhuǎn)，因而，它們能被結(jié)合在一設(shè)置在端口330的離散晶體上。
通過(guò)端口340接收到的奇數(shù)信道被以與處理通過(guò)端口310傳送的奇數(shù)信道信號(hào)相同的方式處理，除了波片540使它們的分量之一(比如，特別分量)的偏振旋轉(zhuǎn)之外，而導(dǎo)致奇數(shù)信道分量被棱鏡560反射并重新進(jìn)入波片520，其偏振與在第一次傳送之后離開(kāi)波片520的奇數(shù)信道分量的偏振正交。第二次通過(guò)第一和第二濾波元件550和555的結(jié)果是，奇數(shù)信道分量的偏振再次未受到影響，使奇數(shù)信道分量被棱鏡540反射到端口320。由于具有上述偶數(shù)信道，在第一方向通過(guò)的信號(hào)與在二方向通過(guò)的信號(hào)之間的正交關(guān)系能夠減少、或者甚至消除色散。
圖6表示具有反射元件的波長(zhǎng)交錯(cuò)交叉連接的一個(gè)實(shí)施例，反射元件通過(guò)多個(gè)半波片和一個(gè)雙折射元件來(lái)反射光信號(hào)。圖6的交叉連接提供了與圖5的交叉連接相同的功能；然而，圖6的交叉連接是將信號(hào)多次傳送通過(guò)一個(gè)單一雙折射元件，而不是通過(guò)多個(gè)雙折射元件。
通過(guò)端口310接收到的信號(hào)被一設(shè)置在端口310內(nèi)的離散晶體在空間上分成水平和垂直分量。分量之一通過(guò)半波片505(比如，特別分量)，因而，當(dāng)進(jìn)入偏振分束器棱鏡540時(shí)，兩個(gè)分量具有相同的偏振。而且，波片605能夠保證來(lái)自端口310的信號(hào)具有一種能確保它們直接通過(guò)偏振分束器540的偏振狀態(tài)。
通過(guò)端口320接收到的信號(hào)被一設(shè)置在端口320內(nèi)的離散晶體在空間上分成水平和垂直分量。分量之一(比如，常規(guī)分量)通過(guò)半波片600，因而，當(dāng)進(jìn)入偏振分束器棱鏡540時(shí)，兩個(gè)分量具有相同的偏振，它與前述來(lái)自端口310的分量的偏振正交。而且，波片600能夠保證來(lái)自端口320的信號(hào)具有一種能確保它們能被偏振分束器540反射的偏振狀態(tài)。隨后，所有分量穿過(guò)一在一反射元件650內(nèi)的孔。在一實(shí)施例中，反射元件650是一反射棱鏡；然而，也可以使用其它的元件。
反射元件650和655通過(guò)半波片610、620、625和630、通過(guò)一偏振器615、多次通過(guò)一雙折射元件660而反射信號(hào)。奇數(shù)信道信號(hào)的分量的偏振未受到通過(guò)單一雙折射元件660的多次傳送的影響，而偶數(shù)信道信號(hào)的偏振被旋轉(zhuǎn)90°。因而，通過(guò)端口310傳送的奇數(shù)信道分量和通過(guò)端口320傳送的偶數(shù)信道分量直接通過(guò)偏振分束器棱鏡560傳送到端口330。在進(jìn)入端口330之前，分量之一穿過(guò)半波片640，而將一分量重新定位成與另一分量正交?；蛘?，通過(guò)端口320傳送的奇數(shù)信道分量和通過(guò)端口310傳送的偶數(shù)信道分量被棱鏡560反射到端口340。如上所述，在進(jìn)入端口340之前，分量之一穿過(guò)半波片635，而將一分量重新定位成與另一分量正交。半波片和雙折射元件的方位角是可以選擇的，以提供所需要的濾波功能性。這樣的濾波器的設(shè)計(jì)是公知的。
在一實(shí)施例中，雙折射元件660由多個(gè)雙折射晶體組成的，雙折射晶體是可以選擇的，與單一雙折射晶體相比能夠在操作溫度的范圍之上提供改良的熱穩(wěn)定性。在一實(shí)施例中，一個(gè)晶體是TiO2晶體而第二晶體是YVO4晶體；然而，也可以使用其它類(lèi)型的晶體。其它雙折射裝置也可以使用，比如，假如溫度穩(wěn)定性不是重要的，則可以使用一單一晶體。
假設(shè)，圖6的設(shè)備詳細(xì)說(shuō)明了圖3的交叉連接，通過(guò)端口31剛送的奇數(shù)信道通過(guò)端口330傳出，隨后，通過(guò)端口340被接收。最近處理的奇數(shù)信道被穿過(guò)半波片635，因此，確保兩個(gè)分量的偏振與傳出波片620的奇數(shù)信道的偏振相同但是正交。因此，偏振分束器560使奇數(shù)信道分量第二次直接穿過(guò)半波片、偏振器和雙折射元件。在濾波奇數(shù)信道之后，其偏振保持相同，奇數(shù)信道被直接穿過(guò)偏振分束器540達(dá)到端口320。
偶數(shù)信道被以同樣的方式從端口320傳送到端口330，并從端口340傳送到端口310，應(yīng)考慮的是，偶數(shù)信道信號(hào)每次在波片610和620之間傳輸時(shí)，偶數(shù)信道信號(hào)的偏振被旋轉(zhuǎn)90°。在一實(shí)施例中，在第一方向(如，從左到右)傳輸?shù)男盘?hào)具有一與相同頻率組的、在第二方向(如，從右到左)傳輸?shù)男盘?hào)正交的偏振。多次傳送之間的正交關(guān)系減少、或者甚至消除了色散現(xiàn)象，使信號(hào)從端口310傳送到端口330，通過(guò)一光學(xué)裝置傳送到端口340，再到端口320。
圖7a和7b表示在一共同端具有全部四個(gè)端口及具有一反射元件的波長(zhǎng)交錯(cuò)交叉連接的一個(gè)實(shí)施例，其通過(guò)多個(gè)半波片和多個(gè)雙折射元件來(lái)反射光信號(hào)。圖7的交叉連接提供了與圖5的交叉連接類(lèi)似的功能性；然而，圖7的交叉連接使信號(hào)傳輸通過(guò)多個(gè)雙折射元件到達(dá)一反射鏡，然后折回通過(guò)多個(gè)雙折射元件。這樣設(shè)置能確保在每一端口之間的傳輸免于色散。
傳送奇數(shù)信道的一光信號(hào)被通過(guò)端口310接收到，被設(shè)置在端口310內(nèi)的一離散晶體在空間上分成正交的子光束。子光束之一通過(guò)一半波片710傳輸，這樣能夠確保兩子光束都具有相同的偏振，以穿過(guò)設(shè)備，比如水平的。兩分量都進(jìn)入一棱鏡725，信號(hào)通過(guò)一半波片730、一第一雙折射元件735、一半波片740、一第二雙折射元件745和一半波片750而被旋轉(zhuǎn)。在一最佳實(shí)施例中，第一雙折射元件735具有長(zhǎng)度為L(zhǎng)的光程，而第二雙折射元件745具有長(zhǎng)度為2L的光程；然而，也可以采用其它光程長(zhǎng)度。半波片730、740與750，以及第一和第二雙折射元件735和745的組合運(yùn)用，使得按照需要濾波光信號(hào)。最好是，該組合也能夠?qū)⑿诺?比如，偶數(shù)ITU信道)的一個(gè)子集的偏振旋轉(zhuǎn)，而對(duì)信道(比如，奇數(shù)ITU信道)的其它子集沒(méi)有累積的影響。
在從半波片750傳出之后，奇數(shù)信道分量仍然具有它們?cè)嫉钠?水平)，穿過(guò)一離散晶體755到達(dá)一四分之一波片760和一反射鏡770，兩者結(jié)合起來(lái)使得具有第一偏振的子光束直接從一包含端口310的低電平傳送到一包含端口330和340的中電平。在這點(diǎn)上，偶數(shù)ITU波長(zhǎng)應(yīng)具有所述第二偏振，且被離散晶體755溢出(spilled off)。四分之一波片760被設(shè)置成與子光束交叉，并提供一45°的偏振旋轉(zhuǎn)，以使每一子光束穿過(guò)它。反射鏡770將光信號(hào)反射回去并第二次穿過(guò)四分之一波片760，結(jié)果，子光束總共被旋轉(zhuǎn)90°而形成第二偏振。因而，在光束的第二次傳送期間，離散晶體755向著中間電平向上傳輸子光束。子光束穿過(guò)離散晶體755并到達(dá)半波片750、第二雙折射元件745、半波片740、第一雙折射元件735和半波片730，實(shí)現(xiàn)第二次傳送，其偏振(比如，垂直的)與第一次傳送期間的偏振正交。子光束穿過(guò)一偏振分束棱鏡727，棱鏡727將具有垂直偏振的光束傳輸?shù)蕉丝?30。在端口330和340之間，子光束被傳送穿過(guò)某一光學(xué)裝置，諸如一放大器或一分插復(fù)用器。
通過(guò)端口340接收到的奇數(shù)信道子光束之一被傳送穿過(guò)一半波片700，以保證兩子光束都具有相同的原始偏振(水平的)。因而，兩子光束被偏振分束棱鏡720反射，并通過(guò)半波片730、第一雙折射元件735、半波片740、第二雙折射元件745和半波片750，到達(dá)離散晶體755。在這點(diǎn)上，因?yàn)槠鏀?shù)信道子光束仍然具有它們的原始偏振，故離散晶體755直接將子光束從中間電平向上傳送到更高的包含端口320的電平。子光束再一次穿過(guò)四分之一波片760到達(dá)反射鏡770，反射鏡770再將子光束反射回去并穿過(guò)四分之一波片760。兩次穿過(guò)四分之一波片760的結(jié)果是，子光束的偏振被從它們的原始偏振旋轉(zhuǎn)到一與之相正交的偏振(垂直的)。然后，信號(hào)被反射回來(lái)，向上通過(guò)離散晶體755到達(dá)更高的電平，并到達(dá)波片750、第二雙折射元件745、波片740、第一雙折射元件735和波片730。在第三電平上，一棱鏡720將子光束反射到端口320。子光束之一通過(guò)一半波片715，以確保包含奇數(shù)信道的子光束能被結(jié)合并被輸出至端口320。
偶數(shù)信道被以類(lèi)似的方式從端口320傳送到端口330，從端口340傳送到端口310。偶數(shù)信道子光束被通過(guò)在上電平上的端口320發(fā)送，半波片715確保兩子光束具有相同的偏振(比如，水平的)。通過(guò)雙折射元件及結(jié)合波片進(jìn)行傳送，導(dǎo)致子光束從其原始偏振旋轉(zhuǎn)90°到一正交偏振(垂直的)。因而，偶數(shù)信道子光束向下傳送通過(guò)離散晶體755，在與四分之一波片760和反射鏡770交叉之前到達(dá)中間電平。四分之一波片760將偶數(shù)信道子光束旋轉(zhuǎn)回到它們的原始偏振(水平的)，從而，在第二次傳送期間，離散晶體直接將它們沿中間電平傳送回去。再一次通過(guò)雙折射元件及結(jié)合波片進(jìn)行傳送，將子光束從其原始偏振旋轉(zhuǎn)另一90°到一正交偏振(垂直的)。結(jié)果，偶數(shù)信道子光束也通過(guò)偏振分束棱鏡727直接傳送到端口330。如上所述，當(dāng)偶數(shù)信道子光束通過(guò)端口340重新進(jìn)入設(shè)備時(shí)，半波片700確保兩子光束具有原始的偏振(水平的)。然而，偶數(shù)信道子光束的再次偏振受到通過(guò)雙折射元件及結(jié)合波片進(jìn)行傳送的影響，將它們的偏振從其原始偏振旋轉(zhuǎn)到一正交偏振(垂直的)。因而，離散晶體755將偶數(shù)信道子光束向下傳送并到達(dá)下電平及到達(dá)四分之一波片760和反射鏡770。四分之一波片760將子光束的偏振旋轉(zhuǎn)回到它們的原始偏振(水平的)，使得離散晶體755直接將它們沿下電平傳送回去。在由雙折射元件735和745實(shí)現(xiàn)另一偏振旋轉(zhuǎn)之后，借助于波片710，偶數(shù)信道子光束被直接傳送至端口310以便重新結(jié)合。
在一實(shí)施例中，沿第一方向(比如，從左到右)傳送的信號(hào)具有一與沿第二方向(比如，從右到左)傳送的相同頻率組的信號(hào)的偏振正交的偏振。傳送之間的正交關(guān)系減少、或者甚至于消除色散，使信號(hào)從端口310傳送到端口330，通過(guò)一光學(xué)裝置傳送到端口340，然后到端口320，或者反之亦然。
圖8表示具有一分束器和多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具的波長(zhǎng)交錯(cuò)交叉連接的一個(gè)實(shí)施例。所述的交叉連接包括一用于對(duì)光信號(hào)進(jìn)行相位移動(dòng)的Fabry-Perot移相器(FPPS)，以及一在邁克遜配置中的Fabry-Perot標(biāo)準(zhǔn)具。FPPS和標(biāo)準(zhǔn)具的結(jié)合提供了足夠的通帶寬度和絕緣，以起到一交織器/去交織器(interleaver/deinterleaver)的作用。一類(lèi)似的設(shè)備在2001年1月2日公開(kāi)的Chen et al的美國(guó)專(zhuān)利No.6169626中被披露，可以作為參考。
在一實(shí)施例中，交叉連接300的各元件由原子力而不是環(huán)氧樹(shù)脂保持光學(xué)接觸；然而，也可以采用環(huán)氧樹(shù)脂。為了由原子力保持光學(xué)接觸，每一玻璃平板的厚度應(yīng)該在一預(yù)定的公差范圍內(nèi)是一致的。在一實(shí)施例中，每一塊平板的厚度公差是1.0μm；然而，也可以采用其它公差。
因?yàn)榻徊孢B接300的各元件具有的平面性，通過(guò)元件的相互鄰接，憑借原子力就能保持接觸。在一實(shí)施例中，利用原子力保持光學(xué)接觸允許材料的匹配范圍在1.0μm內(nèi)。如上所述，與利用環(huán)氧樹(shù)脂組裝光學(xué)元件相比，通過(guò)原子力實(shí)現(xiàn)的光學(xué)接觸也提供了更好的熱特性。
分束器立方體800將光信號(hào)分成一第一子光束和一第二子光束。在一實(shí)施例中，分束器立方體800將光束均勻地分束，以致每一標(biāo)準(zhǔn)具接收到50％強(qiáng)度的輸入信號(hào)。換言之，分束器立方體800是一個(gè)50/50的分束器。其它類(lèi)型的分束器也可以使用。因?yàn)橐粋€(gè)精確的50/50的分束器是很難制造的，所以可以采用其它光束分割比率。在一實(shí)施例中，分束器800的兩個(gè)晶體被利用原子力保持光學(xué)接觸。
假設(shè)有一被分束器立方體800分束的50/50光束，第一子光束被直接傳送至標(biāo)準(zhǔn)具830，而第二子光束被直接傳送至FPPS850。在一實(shí)施例中，標(biāo)準(zhǔn)具830的前反射材料反射被分束器立方體800直接傳輸至標(biāo)準(zhǔn)具830的信號(hào)的0％～10％。在一實(shí)施例中，前反射材料與后反射材料之間的間隙是0.75mm；然而，也可以采用其它間隙大小。后反射材料反射被前反射材料傳輸?shù)男盘?hào)的90％～100％。
在一實(shí)施例中，標(biāo)準(zhǔn)具830被光耦合到分束器立方體800上。在此實(shí)施例中，標(biāo)準(zhǔn)具830與分束器立方體800之間的間隙可以小于1.0μm。在一可選擇的實(shí)施例中，標(biāo)準(zhǔn)具830被用環(huán)氧樹(shù)脂連接到分束器立方體800上；然而，標(biāo)準(zhǔn)具830與分束器立方體800之間的間隙比通過(guò)原子力連接時(shí)的間隙要大很多。在一實(shí)施例中，標(biāo)準(zhǔn)具830包括一調(diào)諧平板(在圖8中未表示)。調(diào)諧平板為交叉連接300提供了優(yōu)良的分辯率(比如，10nm或更小)。調(diào)諧平板通過(guò)改變通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)具830的有效光程的長(zhǎng)度而提供優(yōu)良的調(diào)諧能力。
第二子光束穿過(guò)分束器立方體800到達(dá)FPPS850。在一實(shí)施例中，前反射材料將被分束器立方體800傳輸?shù)紽PPS540的第二子光束的15％～20％反射。在一實(shí)施例中，前反射材料與后反射材料之間的間隙是1.5mm；然而，也可以采用其它間隙大小。后反射材料反射被前反射材料傳輸?shù)男盘?hào)的90％～100％。被反射的第二子光束被直接傳輸?shù)椒质髁⒎襟w表面并被反射到適當(dāng)?shù)亩丝?。在一?shí)施例中，F(xiàn)PPS850通過(guò)原子力被連接到分束器立方體800上。在一可選擇的實(shí)施例中，F(xiàn)PPS850被用環(huán)氧樹(shù)脂連接到分束器立方體800上。
標(biāo)準(zhǔn)具830為第一子光束提供一線性的相位差和一正弦傳遞函數(shù)。FPPS850為第二子光束提供一具有微小衰減的非線性的相位響應(yīng)。標(biāo)準(zhǔn)具830和FPPS850的相位和強(qiáng)度響應(yīng)導(dǎo)致在分束器立方體介面上形成結(jié)構(gòu)性的和破壞性的光干涉。發(fā)生結(jié)構(gòu)性光干涉的頻率在或接近全強(qiáng)度時(shí)被傳遞。發(fā)生破壞性光干涉的頻率導(dǎo)致光信號(hào)的衰減。
該設(shè)備與上述的交叉連接同樣有效，因而，輸入端口310的奇數(shù)信道和輸入端口320的偶數(shù)信道被輸出到端口330，而輸入端口340的奇數(shù)信道和偶數(shù)信道被分別輸出到端口320和310。
圖9表示邁克遜移相器交叉連接的一個(gè)實(shí)施例的某一尺寸大小，其中端口310、320、330和340被與一接觸平板分束器900光耦合。在一實(shí)施例中，氣隙大小、相位匹配參數(shù)和設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)于具有接觸平板的交織器和具有分束器的交織器是相同的，有下面的表達(dá)式L1≈L2±0.5μm對(duì)于平板式分束器的實(shí)施例。
通常，圖9的交叉連接以與上述分束器立方體交叉連接相同的方式操作。在一實(shí)施例中，平板式分束器900是一50/50分束器；然而，也可以采用其它平板式分束器。在一實(shí)施例中，晶體902和904是二氧化硅；然而，也可以采用其它材料。
在一實(shí)施例中，F(xiàn)PPS910和標(biāo)準(zhǔn)具920通過(guò)原子力被連接到接觸平板分束器上。用原子力連接允許在FPPS910與接觸平板分束器之間的間隙以及在標(biāo)準(zhǔn)具920與接觸平板分束器之間的間隙小于1.0μm。在一可選擇的實(shí)施例中，F(xiàn)PPS910和標(biāo)準(zhǔn)具920被用環(huán)氧樹(shù)脂連接到接觸平板分束器上。如上所述，通過(guò)原子力連接改善了熱和光學(xué)性能。
光信號(hào)通過(guò)晶體902傳輸?shù)狡桨迨椒质?00。在一實(shí)施例中，平板式分束器900傳輸光信號(hào)強(qiáng)度的50％，并反射光信號(hào)強(qiáng)度的其它50％。這樣，平板式分束器900是一50/50平板式分束器；然而，也可以采用其它平板式分束器。
被反射的光信號(hào)通過(guò)晶體902傳輸?shù)紽PPS910。光信號(hào)的被相移部分被反射回平板式分束器900。被傳輸?shù)墓庑盘?hào)通過(guò)晶體904傳輸?shù)綐?biāo)準(zhǔn)具920。具有線性相位差的光信號(hào)部分被反射回平板式分束器900。
被反射的信號(hào)會(huì)聚在平板式分束器900上，并通過(guò)結(jié)構(gòu)性的和破壞性的光干涉被分成偶數(shù)和奇數(shù)信道。在一實(shí)施例中，調(diào)諧平板960被用來(lái)調(diào)整交叉連接的相位特征。在一實(shí)施例中，調(diào)諧平板960的調(diào)整量a±0.01°相應(yīng)于a±10nm的相位距離。
圖10表示具有一多腔標(biāo)準(zhǔn)具的交叉連接的一個(gè)實(shí)施例，光學(xué)梳狀濾波器光耦合到端口310、320、330和340上。為了提供能給ITU信道間隔充分精確地提供梳狀濾波功能的濾波作用，每一玻璃平板的厚度應(yīng)該在一預(yù)定的公差范圍內(nèi)是一致的。在一實(shí)施例中，每一玻璃平板的厚度公差是1.0μm；然而，也可以采用其它公差。
通常，梳狀濾波器交叉連接300包括玻璃平板1010、1020和1030。梳狀濾波器交叉連接300還包括反射涂層/材料1040、1050、1060和1070。在一實(shí)施例中，梳狀濾波器交叉連接300的各元件被通過(guò)原子力保持光耦合，而不是通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂；然而，也可以采用環(huán)氧樹(shù)脂。因?yàn)槭釥顬V波器交叉連接300的各元件具有的平面性通過(guò)元件的相互鄰接，憑借原子力就能保持接觸。
在一實(shí)施例中，對(duì)于100GHz間隔的輸入信號(hào)，玻璃平板1010、1020和1030的厚度是0.5mm，對(duì)于50GHz間隔的輸入信號(hào)，厚度是1.0mm，對(duì)于200GHz間隔的輸入信號(hào)，厚度是0.25mm。比如，對(duì)于其它輸入信號(hào)間隔，玻璃平板也可以采用其它厚度。
在一實(shí)施例中，反射涂層/材料1040和1070具有近似相同的反射率，反射涂層/材料1050和1060具有近似相同的反射率，后者與反射涂層/材料1040和1070的反射率不同。在一實(shí)施例中，反射涂層/材料1040和1070的反射率在20％～30％的范圍內(nèi)，反射涂層/材料1050和1060的反射率在60％～70％的范圍內(nèi)。也可以采用其它反射率，多腔標(biāo)準(zhǔn)具也可以具有多于3個(gè)平板。
該設(shè)備與上述的交叉連接同樣有效，因而，輸入端口310的奇數(shù)信道和輸入端口320的偶數(shù)信道被輸出到端口330，而輸入端口340的奇數(shù)信道和偶數(shù)信道被分別輸出到端口320和310。
圖11示意性地表示本發(fā)明的雙向交叉連接300，其設(shè)有一對(duì)雙向隔離器1110和1120，再利用一光學(xué)器件1150，比如一放大器，以形成一具有兩級(jí)譜隔離的單向交叉連接。雙向隔離器1110和1120在2000年4月27日申請(qǐng)的懸而未決的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No09/558,848中有更加詳細(xì)的記載，在此作為參考。
參見(jiàn)圖12a和12b，一交叉連接能夠?qū)崿F(xiàn)圖11所示的技術(shù)方案，它包括端口1201、1202、1203和1204。每一端口包括一透鏡1210，透鏡固定到一聯(lián)接器1215上，聯(lián)接器周?chē)h(huán)繞一光纖1220。為確保設(shè)備是偏振獨(dú)立的，每一端口還包括一離散晶體1225，用于將輸入光束分成正交的偏振子光束和/或用于使正交的偏振子光束結(jié)合以便輸出。設(shè)置一半波片1230，用于將通過(guò)端口1201傳送的子光束之一的偏振旋轉(zhuǎn)，以使兩子光束具有一第一偏振(比如，垂直的)。設(shè)置一半波片1235，用于將通過(guò)端口1202傳送的子光束之一的偏振旋轉(zhuǎn)，以使兩子光束具有一第二偏振(比如，水平的)。在端口1203設(shè)置另一半波片1240，用于將輸出子光束之一的偏振旋轉(zhuǎn)，以便這對(duì)輸出子光束能被離散晶體1225結(jié)合。端口1204還包括一半波片1245，用于將通過(guò)光學(xué)裝置1150(圖11)所接收到的光的子光束之一旋轉(zhuǎn)，以使兩子光束都具有所述第一偏振(比如，垂直的)。
下面將參照?qǐng)D13對(duì)圖12所示裝置的其它情況進(jìn)行描述。一包含來(lái)自第一組波長(zhǎng)(比如，偶數(shù)ITU信道)的波長(zhǎng)以及來(lái)自第二組波長(zhǎng)(比如，奇數(shù)ITU信道)的某些不需要的波長(zhǎng)的信號(hào)，被輸入端口1201，由于離散晶體1225和半波片1230的作用，所述信號(hào)變?yōu)橐坏谝黄?比如，垂直的)。該信號(hào)穿過(guò)一個(gè)由一半波片1251和一法拉第(Faraday)旋轉(zhuǎn)器1252組成的非互易性旋轉(zhuǎn)器1250。在前進(jìn)方向上，比如，從左到右，由半波片1251和一法拉第旋轉(zhuǎn)器1252引起的偏振旋轉(zhuǎn)相互抵消，因而，對(duì)所述的子光束的偏振沒(méi)有影響。隨后，子光束穿過(guò)一雙折射裝置1255，最好是包括一長(zhǎng)度為L(zhǎng)的第一雙折射元件和一長(zhǎng)度為2L的第二雙折射元件。該雙折射裝置選擇性地旋轉(zhuǎn)第二組波長(zhǎng)(比如，奇數(shù)ITU信道)的偏振，而對(duì)第一組波長(zhǎng)(比如，偶數(shù)ITU信道)的偏振沒(méi)有累積的影響。結(jié)果，來(lái)自信號(hào)中的第二組波長(zhǎng)的某些不需要的波長(zhǎng)的偏振被旋轉(zhuǎn)，而來(lái)自信號(hào)中的第一組波長(zhǎng)的波長(zhǎng)偏振保持不變。這種偏振上的差別使得不需要的波長(zhǎng)被從一離散晶體1260中的剩余信號(hào)中偏離出去。包括來(lái)自第一組波長(zhǎng)的波長(zhǎng)的信號(hào)部分仍保持第一種偏振(比如，垂直的)，其被直接傳輸穿過(guò)離散晶體1260，而剩余的信號(hào)部分被以一角度溢出去。剩余信號(hào)穿過(guò)另一雙折射裝置1265，最好是包括一長(zhǎng)度為L(zhǎng)的第一雙折射元件和一長(zhǎng)度為2L的第二雙折射元件，而且對(duì)第一組波長(zhǎng)(比如，偶數(shù)ITU信道)的偏振沒(méi)有影響。一離散晶體1270將具有第一偏振(比如，垂直的)的子光束直接傳輸至端口1203。
同樣，一包含來(lái)自第二組波長(zhǎng)(比如，奇數(shù)ITU信道)的波長(zhǎng)以及來(lái)自第一組波長(zhǎng)(比如，偶數(shù)ITU信道)的某些不需要的波長(zhǎng)的信號(hào)，被輸入端口1202，結(jié)果，兩子光束都具有第二偏振(比如水平的)。這些子光束直接被棱鏡1272傳輸穿過(guò)所述非互易性旋轉(zhuǎn)器1250，對(duì)所述子光束的偏振沒(méi)有影響，傳輸?shù)诫p折射裝置1255，將第二組波長(zhǎng)中的波長(zhǎng)的偏振旋轉(zhuǎn)90°，從第二偏振旋轉(zhuǎn)到第一偏振(比如，垂直的)。一半波片1280被設(shè)置在從端口1202出發(fā)的子光束的光路上，用于將所有波長(zhǎng)的偏振旋轉(zhuǎn)90°，因而，使得不需要的波長(zhǎng)進(jìn)行第一偏振(比如，垂直的)，而使剩余的信號(hào)進(jìn)行第二偏振(比如，水平的)。因此，離散晶體1260將不需要的光直接溢流出去，并將來(lái)自第二組波長(zhǎng)的具有第二偏振的波長(zhǎng)傳輸穿過(guò)雙折射裝置1265，將其偏振從第二偏振旋轉(zhuǎn)至第一偏振(比如，垂直的)。由于所述子光束具有第一偏振，離散晶體1270直接將它們傳輸至端口1203，而上述來(lái)自第一組波長(zhǎng)的子光束被輸入到端口1201。
假設(shè)從端口1203輸出的兩組子光束穿過(guò)一光學(xué)裝置1150(圖11)并輸入到端口1204，下面將描述它們的傳輸路線，同時(shí)參見(jiàn)圖13底部的倒數(shù)第二個(gè)流程圖。信號(hào)穿過(guò)端口1204導(dǎo)致任一信號(hào)變成兩個(gè)具有第二偏振(比如，水平的)的子光束。為了確保色散最小，重新進(jìn)入雙折射裝置1265的子光束的偏振與傳出雙折射裝置1265的子光束的偏振相互垂直。子光束被直接傳輸穿過(guò)離散晶體1270到達(dá)雙折射裝置1265。子光束穿過(guò)雙折射裝置1265導(dǎo)致來(lái)自第二組波長(zhǎng)(比如，奇數(shù)信道)的波長(zhǎng)的偏振被旋轉(zhuǎn)到第一偏振(比如，垂直的)，而第一組波長(zhǎng)的偏振未受到影響。因而，包含來(lái)自第二組波長(zhǎng)的波長(zhǎng)的子光束被直接穿過(guò)離散晶體1260到達(dá)雙折射裝置，而包含來(lái)自第一組波長(zhǎng)的波長(zhǎng)的子光束被直接穿過(guò)離散晶體1260沿一不同路徑到達(dá)半波片1280。半波片1280將包含來(lái)自第一組波長(zhǎng)(比如，偶數(shù)信道)的波長(zhǎng)的子光束的偏振旋轉(zhuǎn)，因而，兩組子光束具有第一偏振進(jìn)入雙折射裝置1255。雙折射裝置1255再一次將第二組波長(zhǎng)的偏振旋轉(zhuǎn)，而對(duì)第一組波長(zhǎng)的偏振沒(méi)有累積的影響。在此方向上，比如，從右到左，所述非互易性旋轉(zhuǎn)器1250將所有子光束的偏振旋轉(zhuǎn)90°。此最后的旋轉(zhuǎn)確保子光束具有正確的偏振，以在合適的端口被結(jié)合并被輸出。假如偏振不正確，則子光束將被溢流出去，正如在最后的流程圖中所示的那樣，它表示將子光束的偏振傳輸至端口1203。
在圖12a和12b所示的優(yōu)選實(shí)施例中，圖11的雙向隔離器1110和1120被結(jié)合形成一單一單元，該單元包括所述非互易性旋轉(zhuǎn)器1250和雙折射裝置1255。
在上述的描述中，已經(jīng)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明。但是，應(yīng)當(dāng)知道，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不背離本發(fā)明的精神的條件下進(jìn)行改變和變型。因而，本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)和附圖應(yīng)認(rèn)為只是示意性的而不是限定性的說(shuō)明。
權(quán)利要求
1.一種雙向交叉連接裝置，包括一第一端口；一第二端口；一第三端口；一第四端口；以及路由器(routing means)，用于將包括來(lái)自第一光頻率子集的波長(zhǎng)信道的信號(hào)在第一端口和第三端口之間以及在第二端口和第四端口之間傳輸，并且用于將包括來(lái)自第二光頻率子集的波長(zhǎng)信道的信號(hào)獨(dú)立于第一光頻率子集，在第一端口和第四端口之間以及在第二端口和第三端口之間傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述路由器包括一光信道交織器，其類(lèi)型可以從以下組中選擇雙折射晶體交織器，多腔標(biāo)準(zhǔn)具交織器，及Michelson Gires Tournois交織器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述路由器包括一雙折射晶體交織器，所述雙折射晶體交織器包括一長(zhǎng)度為L(zhǎng)的第一雙折射元件和一長(zhǎng)度為2L的第二雙折射元件，其中所述第一和第二雙折射元件的晶體軸的取向互不相同；從而，在第一光頻率子集中的波長(zhǎng)信道的偏振基本上被旋轉(zhuǎn)90°，而在第二光頻率子集中的波長(zhǎng)信道的偏振基本上沒(méi)有變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述路由器包括一雙折射晶體交織器，所述雙折射晶體交織器包括一長(zhǎng)度為L(zhǎng)的第一雙折射元件和一長(zhǎng)度為2L的第二雙折射元件，以及在所述第一和第二雙折射元件之間的偏振旋轉(zhuǎn)器；從而，在第一光頻率子集中的波長(zhǎng)信道的偏振基本上被旋轉(zhuǎn)90°，而在第二光頻率子集中的波長(zhǎng)信道的偏振基本上沒(méi)有變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述路由器包括一雙折射晶體交織器，所述雙折射晶體交織器包括一長(zhǎng)度為L(zhǎng)的第一雙折射元件；反射元件，用于引導(dǎo)信號(hào)使之穿過(guò)第一雙折射元件，以形成多次傳送；以及偏振旋轉(zhuǎn)器，用于在至少一次傳送之后使信號(hào)的偏振旋轉(zhuǎn)；因而，在第一光頻率子集中的波長(zhǎng)信道的偏振基本上被旋轉(zhuǎn)90°，而在第二光頻率子集中的波長(zhǎng)信道的偏振基本上沒(méi)有變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求3、4或5所述的裝置，其特征在于所述路由器進(jìn)一步包括第一偏振分束器，用于將通過(guò)第一端口發(fā)送的信號(hào)分成正交的偏振子光束，并用于將通過(guò)第三或第四端口發(fā)送的正交的偏振子光束組合以作為通過(guò)第一端口的輸出；第一偏振旋轉(zhuǎn)器，用于確保從第一偏振分束器輸出的兩子光束具有一第一偏振，并確保進(jìn)入第一偏振分束器的兩子光束具有正交的偏振；第二偏振分束器，用于將通過(guò)第二端口發(fā)送的信號(hào)分成正交的偏振子光束，并用于將通過(guò)第三或第四端口發(fā)送的正交的偏振子光束組合以作為通過(guò)第二端口的輸出；第二偏振旋轉(zhuǎn)器，用于確保從第二偏振分束器輸出的兩子光束具有一第二偏振，并確保進(jìn)入第二偏振分束器的兩子光束具有正交的偏振；第三偏振分束器，用于將通過(guò)第三端口發(fā)送的信號(hào)分成正交的偏振子光束，并用于將通過(guò)第一或第二端口發(fā)送的正交的偏振子光束組合以作為通過(guò)第三端口的輸出；第三偏振旋轉(zhuǎn)器，用于確保從第三偏振分束器輸出的兩子光束具有一第一偏振，并確保進(jìn)入第三偏振分束器的兩子光束具有正交的偏振；第四偏振分束器，用于將通過(guò)第四端口發(fā)送的信號(hào)分成正交的偏振子光束，并用于將通過(guò)第一或第二端口發(fā)送的正交的偏振子光束組合以作為通過(guò)第四端口的輸出；第四偏振旋轉(zhuǎn)器，用于確保從第四偏振分束器輸出的兩子光束具有一第二偏振，并確保進(jìn)入第四偏振分束器的兩子光束具有正交的偏振；與第一偏振有關(guān)的光束導(dǎo)引裝置，用于在所述第一端口與所述雙折射晶體交織器之間導(dǎo)引子光束，并用于在所述第二端口與所述雙折射晶體交織器之間導(dǎo)引子光束；與第二偏振有關(guān)的光束導(dǎo)引裝置，用于在所述雙折射晶體交織器與所述第三端口之間導(dǎo)引子光束，并用于在所述雙折射晶體交織器與所述第四端口之間導(dǎo)引子光束。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于還包括第一雙向隔離器，其設(shè)置在所述第一端口與所述路由器之間，用于使包含來(lái)自第一光頻率子集的波長(zhǎng)信道的第一信號(hào)通過(guò)，而阻止來(lái)自第二光頻率子集的波長(zhǎng)信道通過(guò)它們之間；以及第二雙向隔離器，其設(shè)置在所述第二端口與所述路由器之間，用于使包含來(lái)自第二光頻率子集的波長(zhǎng)信道的第二信號(hào)通過(guò)，而阻止來(lái)自第一光頻率子集的波長(zhǎng)信道通過(guò)它們之間；因而，所述第一和第二信號(hào)被分別從第一和第二端口路由到第三端口，并被從第四端口分別路由到第二和第一端口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于所述第一和第二雙向隔離器包括波長(zhǎng)選擇偏振旋轉(zhuǎn)器，用于將第一光頻率子集的偏振旋轉(zhuǎn)，而對(duì)第二光頻率子集的偏振基本上沒(méi)有累積影響；非互易性偏振旋轉(zhuǎn)器，用于將從第三或第四端口傳送到第一或第二端口的信號(hào)的偏振旋轉(zhuǎn)，而對(duì)在相反方向傳送的信號(hào)的偏振基本上沒(méi)有累積影響。
9.一種交叉連接裝置，包括一第一端口；一第二端口；一第三端口；一第四端口；第一路由器，用于將包括來(lái)自第一光頻率子集的波長(zhǎng)信道的第一信號(hào)從第一端口導(dǎo)引到第三端口，從第四端口導(dǎo)引到第二端口；以及第二路由器，用于將包括來(lái)自第二光頻率子集的波長(zhǎng)信道的信號(hào)獨(dú)立于第一光頻率子集，從第二端口導(dǎo)引到第三端口，從第四端口導(dǎo)引到第一端口。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于所述第一和第二路由器包括第一偏振分束器，用于將通過(guò)第一端口發(fā)送的第一信號(hào)分成正交的偏振子光束，并用于將通過(guò)第四端口發(fā)送的正交偏振子光束組合以作為通過(guò)第一端口的輸出；第一偏振旋轉(zhuǎn)器，用于確保從第一偏振分束器輸出的兩子光束具有一第一偏振，并確保進(jìn)入第一偏振分束器的兩子光束具有正交的偏振；第二偏振分束器，用于將通過(guò)第二端口發(fā)送的第二信號(hào)分成正交的偏振子光束，并用于將通過(guò)第四端口發(fā)送的正交偏振子光束組合以作為通過(guò)第二端口的輸出；第二偏振旋轉(zhuǎn)器，用于確保從第二偏振分束器輸出的兩子光束具有第一偏振，并確保進(jìn)入第二偏振分束器的兩子光束具有正交的偏振；第三偏振分束器，用于將通過(guò)第一或第二端口發(fā)送的正交偏振子光束組合以作為通過(guò)第三端口的輸出；第三偏振旋轉(zhuǎn)器，用于確保進(jìn)入第三偏振分束器的兩子光束具有正交的偏振；第四偏振分束器，用于將通過(guò)第四端口發(fā)送的信號(hào)分成正交的偏振子光束；第四偏振旋轉(zhuǎn)器，用于確保從第四偏振分束器輸出的兩子光束具有第一偏振；雙折射晶體交織器，分別從第一和第二端口接收第一和第二信號(hào)，并將第一信號(hào)的偏振旋轉(zhuǎn)90°，而對(duì)于第二信號(hào)的偏振沒(méi)有累積影響；以及與偏振有關(guān)的光束導(dǎo)引裝置，用于將子光束從第一和第二端口導(dǎo)引到第三端口，并將子光束從第四端口導(dǎo)引到第一和第二端口。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的裝置，其特征在于所述與偏振有關(guān)的光束導(dǎo)引裝置包括一離散晶體，所述離散晶體以第一電平從第一端口接收第一信號(hào)，以第二電平從第二端口接收第二信號(hào)，并以第三電平從第四端口接收第一和第二信號(hào)；旋轉(zhuǎn)器，用于在第一次傳送通過(guò)離散晶體之后，將第一和第二信號(hào)的偏振旋轉(zhuǎn)90°；以及反射器，用于將第一和第二信號(hào)反射回去通過(guò)所述離散晶體，并反射回去通過(guò)雙折射晶體交織器，以實(shí)現(xiàn)第二次傳送；因而，來(lái)自第一端口的第一信號(hào)和來(lái)自第二端口的第二信號(hào)被以第三電平導(dǎo)引到第三端口；以及因而，來(lái)自第四端口的第一和第二信號(hào)被分別以第二電平導(dǎo)引到第二端口和以第一電平導(dǎo)引到第一端口。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于還包括一光學(xué)裝置，其耦合在第三端口與第四端口之間，所述光學(xué)裝置可從以下組中選擇信道均衡器，光學(xué)放大器，摻鉺光纖放大器，以及分插復(fù)用器。
全文摘要
波長(zhǎng)交錯(cuò)交叉連接,將包括第一光頻率子集的第一光信號(hào)在第一方向上傳送,將包括第二光頻率子集的第二光信號(hào)在第二方向上傳送。在一實(shí)施例中,當(dāng)?shù)谝还庑盘?hào)輸入到第一輸入/輸出(I/O)端口時(shí),它被從第一I/O端口路由到第三I/O端口。當(dāng)?shù)谝还庑盘?hào)輸入到第四I/O端口時(shí),它被從第四I/O端口路由到第二I/O端口。當(dāng)?shù)诙庑盘?hào)輸入到第二I/O端口時(shí),它被從第二I/O端口路由到第三I/O端口。當(dāng)?shù)诙庑盘?hào)輸入到第四I/O端口時(shí),它被從第四I/O端口路由到第一I/O端口。因此,通過(guò)在第三端口和第四端口之間耦合一光學(xué)裝置(比如放大器、濾波器),該光學(xué)裝置就能被用來(lái)進(jìn)行雙向通訊,因而,可減少用于雙向光學(xué)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)所需的器件數(shù)量。
文檔編號(hào)H04Q11/00GK1342006SQ0114076
公開(kāi)日2002年3月27日 申請(qǐng)日期2001年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月24日
發(fā)明者邰國(guó)籌, 張克偉, 陳紀(jì)宏 申請(qǐng)人:Jds尤尼費(fèi)斯公司