專利名稱：光時分復用信號的信道提取方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種能夠方便地從時分復用光信號中提取信道的方法和設備。
背景技術：
時分復用是一種在信號傳輸系統(tǒng)中提高傳輸容量的公知技術。作為一種為每一傳輸速率定義復用信號的體系結(jié)構的方法，同步數(shù)字體系(SDH)方法是廣為人知的。這種體系使用一種規(guī)定的結(jié)構對電信號進行復用，然后，在光纖上傳輸光電轉(zhuǎn)換后的復用信號。
在提取被復用在時分復用信號內(nèi)的信道的現(xiàn)有方法中，電信號的系統(tǒng)開銷(overhead)得到了使用。換句話說，時分復用(TDM)的信號信道也使用了在SDH中使用的電信號格式所定義的系統(tǒng)開銷。具體而言，光TDM信號被解復用(demultiplex)到可以執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的比特率，然后所有信道內(nèi)的光信號都被轉(zhuǎn)換成電信號。隨后，在這些信道內(nèi)獲得的電信號被讀出，并且它們的系統(tǒng)開銷數(shù)據(jù)受到解釋以提取各條信道。
在發(fā)送側(cè)，時分復用信道內(nèi)的信號通過一個低速幀信號得到復用，所述低速幀信號受控制從而移動每條信道的相位，在接收側(cè)，各條信道則根據(jù)所分離出的低速幀信號而被識別出來(例如，日本專利申請未決公開No.2000-77091)。
然而，根據(jù)現(xiàn)有技術，因為在將光信號分離到可由光電轉(zhuǎn)換處理的比特率之后將其轉(zhuǎn)換成電信號，然后才檢查電信號，所以導致系統(tǒng)規(guī)模增大，同時使系統(tǒng)結(jié)構也很復雜。
同時，還有一些不需要解復用時分復用光信號就可以提取信道的方法(例如日本專利申請未決公開No.7-99484(1995)以及美國專利US5610911)。在發(fā)送側(cè)，可提取信道的相關信息在信號復用時被插入一條預定信道。在接收側(cè)，預定信道在時間軸上的位置受到檢測，并且其余的信道根據(jù)與參考時間位置的相對時間差而得到識別。但是，這種技術的問題在于，它占用了一條信道用以進行信道提取處理，并降低了傳輸速率。
另外，還有一種技術通過給每條信道疊加一個相對于該信道具有唯一頻率的低頻信號來提取信道(例如，日本專利申請未決公開No.10-173634(1998)以及美國專利US 6178022)。但是，這種技術的問題在于其系統(tǒng)規(guī)模很大，因為它需要電路以為每條信道生成不同的低頻信號。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種光時分復用信號的信道提取方法和設備，它決定光時分解復用單元的端口號和信道號之間的一對一關系，因此便于信道的提取。
為了實現(xiàn)這一目的，本發(fā)明提供了一種時分復用光信號的信道提取方法，它將復用信號劃分為總共N條信道，并提取信道號，用以將解復用的信號提供給其端口號與信道號相匹配的輸出端口。這種方法包括解復用步驟，將復用信號解復用成N條信道，并將解復用信號提供給總共N個的單獨端口；提取步驟，在對應于所述N個單獨端口的N條信道內(nèi)提取至少一條信道的信道號；交換步驟，根據(jù)在所述提取步驟中識別出來的一條信道的編號與對應于所述信道編號的輸出端口號之間的關系，將所述N條信道交換到其端口號與N條信道的編號唯一匹配的輸出端口；以及輸出步驟，將所述交換后的N條信道的信號提供給其輸出端口號與信道號相匹配的輸出端口。
根據(jù)這種方法所述，復用光信號被劃分成N條信道，并且時間軸上的信道順序被唯一地轉(zhuǎn)換成波長軸上的信道順序以將輸出提供給總共N個單獨端口。因此，如果識別出N條信道中的一條信道，則可在端口號唯一匹配信道號時將所有N條信道交換到輸出端口。這樣，提取信道將變得很容易，并且系統(tǒng)規(guī)模也可被縮小。
作為本發(fā)明的另一方面，它可以控制提供給所述單獨端口的所述N條信道的信號，以便根據(jù)在所述提取步驟中識別出的一條信道的編號與對應于所述信道編號的輸出端口號之間的關系，使所述N條信道的編號唯一地匹配輸出端口號。
作為本發(fā)明的另一方面，它還可包括一個解復用步驟將時間軸上信道間隔不規(guī)則的不規(guī)則間隔(irregular-intervals)時分復用光信號解復用成N條信道，并將解復用的信號提供給與這些信道具有相同間隔的總共N個單獨端口。當N條信道的編號匹配輸出端口的編號時，所述解復用步驟將這些信號提供給所有的N個單獨端口。這個方法包括一個控制步驟，所述控制步驟監(jiān)視輸出到輸出端口的信號，并控制提供給單獨端口的所述N條信道的信號，以便所有N個單獨端口都接收到信號輸出。
通過以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例的描述，本發(fā)明的上述和其它目的、效果、特征和優(yōu)點將變得更加清楚。
附圖的簡要說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例所述的光時分復用信道提取設備的方框圖；圖2A是根據(jù)本發(fā)明第二實施例所述的光時分復用信道提取設備的方框圖；圖2B是使用本發(fā)明第二實施例所述的光時分復用信道提取設備的信道提取結(jié)果的方框圖；圖3A是根據(jù)本發(fā)明第三實施例所述的光時分復用信道提取設備的方框圖；圖3B是使用第三實施例所述的光時分復用信道提取設備的信道提取結(jié)果的方框圖；圖4的方框圖示出了光時分解復用單元的第一個例子；圖5示出了光時分解復用單元的第一個例子的半導體光放大器的輸出頻譜；圖6是光時分解復用單元的第二個例子的方框圖；圖7示出了光時分解復用單元的第一個例子的光纖的輸出頻譜；圖8是光時分解復用單元的第三個例子的方框圖；圖9用于說明提供給第三個例子的互相關信號發(fā)生器的復用信號與門光脈沖串之間的關系；圖10是光時分解復用單元的第三個例子的電路圖；圖11是光時分解復用單元的第四個例子的方框圖；圖12用于說明提供給第四個例子的互相關信號發(fā)生器的復用信號與門光脈沖串之間的關系；圖13是光時分解復用單元的第四個例子的電路圖；圖14是光時分解復用單元的第五個例子的方框圖；圖15用于說明提供給第五個例子的互相關信號發(fā)生器的復用信號和門光脈沖串之間的關系；圖16是光時分解復用單元的第五個例子的電路圖；圖17示出了不規(guī)則間隔的光時分復用信號發(fā)生器的方框圖；圖18是不規(guī)則間隔的光時分復用信號發(fā)生器中的時分復用的時間圖；圖19是光時分解復用單元的第六個例子的方框圖；以及圖20用于說明提供給第六個例子的互相關信號發(fā)生器的復用信號與門光脈沖串之間的關系。
優(yōu)選實施例的詳細描述現(xiàn)在將參考附圖詳細描述本發(fā)明的多個實施例。
(第一實施例)圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例所述的光時分復用信道提取設備的方框圖。該信道提取設備包括光時分解復用單元101，用于將時分復用光信號劃分為總共N條信道；信道提取單元102，用于提取各信道的信道號；信道交換機103，用于將多個信道交換到對應于信道號1-N的端口；以及數(shù)據(jù)輸出單元104，其安裝有端口號為1-N的總共N個輸出端口。
第一實施例的信道提取單元102僅識別光時分解復用單元101的單獨端口1的信道。用于信道提取的端口可以是除了端口1之外的一個或多個端口，或者可以是包括端口1在內(nèi)的兩個或更多端口。
經(jīng)光時分解復用單元101解復用后的光時分復用信號被提供給端口1-N，它們被在信道提取單元102內(nèi)發(fā)送給對應的端口。信道提取單元102通過波長檢測或者通過解釋光電轉(zhuǎn)換信號的首部來識別例如端口1的信道。在圖1中，從端口1提供的信號的信道號為3。根據(jù)信道提取單元102識別出的信道號，信道交換機103將來自端口1的信號交換到數(shù)據(jù)輸出單元104的輸出端口3。
當信道3被分配給光時分解復用單元101的端口1時，其它端口也一對一地與各條信道唯一地相關。即，光時分解復用單元101的端口2、3、……、N-2、N-1、N與數(shù)據(jù)輸出單元104的輸出端口4、5、……、N、1、2相關。然后，通過識別出一條信道就可以識別出所有的信道。用于使光時分解復用單元101與數(shù)據(jù)輸出端口104相關的其它方法將在下文中得到描述。
(第二實施例)圖2A是根據(jù)本發(fā)明第二實施例所述的光時分復用信道提取設備的方框圖。該信道提取設備包括光時分解復用單元201，用于將復用信號劃分為總共N條信道；信道提取單元202，用于提取各信道的信道號；數(shù)據(jù)輸出單元204，它具有端口號為1-N的總共N個輸出端口；以及信道控制器205，用于根據(jù)信道提取單元202所提供的信道提取結(jié)果來控制光時分解復用單元201中的信號解復用順序。
第二實施例的信道提取單元202僅識別光時分解復用單元201的端口1的信道。信道提取所用的端口可以是除了端口1之外的一個或多個端口，或者可以是包括端口1在內(nèi)的兩個或更多的端口。
經(jīng)光時分解復用單元201解復用后的復用信號被提供給端口1-N，它們被發(fā)送給信道提取單元202中的對應端口。信道提取單元202通過波長檢測或者通過解釋光電轉(zhuǎn)換信號的首部來識別例如端口1的信道。在圖2A中，從端口1提供的信號的信道號為3。根據(jù)由信道提取單元202識別的信道號，信道控制器205控制光時分解復用單元201中的信號解復用順序，以便將來自端口1的信號發(fā)送給數(shù)據(jù)輸出單元204的輸出端口3。由于信道號3被分配給端口1，因此信號解復用順序被移動兩條信道(兩個比特)。圖2B示出了這一移動的結(jié)果。
當信道3被分配給光時分解復用單元201的端口1時，其它端口也一對一地與各條信道相關。即，光時分解復用單元101的端口2、3、……、N-2、N-1、N與數(shù)據(jù)輸出單元204的輸出端口4、5、……、N、1、2相關。換句話說，通過識別一條信道就已識別出所有信道。用于使光時分解復用單元101與數(shù)據(jù)輸出端口104相關的其它方法將在下文中得到描述。
(第三實施例)圖3A是根據(jù)本發(fā)明第三實施例所述的光時分復用信道提取設備的方框圖。該信道提取設備包括光時分解復用單元301，用于將從不規(guī)則間隔光時分復用信號發(fā)生器306發(fā)送的復用信號劃分為總共N條信道；數(shù)據(jù)輸出單元304，它具有編號為1-N的N個輸出端口；以及信道控制器305，用于控制光時分解復用單元301內(nèi)的信號解復用順序。
不規(guī)則間隔光時分復用信號發(fā)生器306執(zhí)行信號復用，以使N條信道之間的比特間隔(即信道之間的時間間隔)不同。具體而言，信道1和信道2之間的間隔為Δt1、信道2和信道3之間的間隔為Δt2、信道3和信道4之間的間隔為Δt3、信道N-1和信道N之間的間隔為ΔtN-1，其中至少一個比特間隔與其它的比特間隔不同。下文中將會對不規(guī)則間隔光時分復用信號發(fā)生器306再次進行說明。
在光時分解復用單元301中，對應于N條信道的比特間隔被確定為是與復用信號的不規(guī)則間隔相匹配的。因此，如果總共N個信道號與輸出端口號相匹配，則所有端口將同時提供輸出信號。反之，如果它們相互不匹配，則至少一個端口將不能提供輸出信號。信道控制器305監(jiān)視數(shù)據(jù)輸出單元304中信號輸出的存在與否，并控制光時分解復用單元301中的端口-信道關系，以使所有端口都提供輸出信號。在下文中將描述其它的控制操作。
如圖3A所示，當光時分解復用單元301的N個端口的至少一個端口不提供輸出信號時，信道控制器305在光時分解復用單元301中逐一地移動信道解復用順序。然后，它再次監(jiān)視數(shù)據(jù)輸出單元304輸出端口的輸出，并如圖3B所示，它將重復上述順序移動操作，直到所有輸出端口都提供輸出為止。按照這種方式，數(shù)據(jù)輸出單元的輸出端口號就與信道號相匹配。
(光時分解復用單元的第一個例子)圖4是光時分解復用單元的第一例子的方框圖。這是一個利用半導體光放大器采用四波混合(FWM)以作為光時分解復用方法的例子。在該例子中，160Gbit/s的光信號被劃分為20Gbit/s×8信道。光時分解復用單元包括光耦合器401，用于耦合160Gbit/s的復用信號和20GHz的線性調(diào)頻脈沖(chirp pulse)串；半導體放大器402，用于放大所耦合的信號；以及波長濾波器403，用于將這些信號劃分為單獨的信道。
半導體放大器402利用發(fā)生在復用信號與線性調(diào)頻光脈沖之間的FWM效應，將不同波長的FWM光提供給各條信道。圖5示出了半導體放大器402的輸出頻譜。通過將轉(zhuǎn)換后的FWM光解復用到對應信道，波長濾波器403可以同時將所有信道的光信號提供給各個單獨的端口。除了半導體放大器402之外，也可以使用光纖。
(光時分解復用單元的第二個例子)圖6是光時分解復用單元第二個例子的方框圖。這是一個在光纖中使用交叉相位調(diào)制(XPM)的例子。在該例子中，160Gbit/s的光信號被劃分為20Gbit/s×8信道。該光時分解復用單元包括光耦合器401，用于耦合160Gbit/s的復用信號和20GHz的線性調(diào)頻脈沖串；光纖404；以及波長濾波器403，用于將這些信號劃分為單獨的信道。
在光纖404中，復用信號與線性調(diào)頻脈沖在時間軸上的重疊被在各信道的線性調(diào)頻脈沖頻譜中帶有峰值的XPM效應所取代。圖7示出了光纖404的輸出。波長濾波器403通過對轉(zhuǎn)換成線性調(diào)頻脈沖的不同頻譜單元的光信號進行解復用，從而將各條信道的光信號提供給對應的輸出端口。
上述第一個和第二個例子可被應用在根據(jù)本發(fā)明第一、第二和第三實施例所述的光時分解復用單元內(nèi)。例如，可根據(jù)波長濾波器輸出上的信道波長來識別這些信道。信道控制器上的控制可以通過對用于耦合線性調(diào)頻脈沖和復用信號的定時(timing)進行控制來實現(xiàn)。
在第一和第二個例子中，因為時分復用信道被轉(zhuǎn)換成波長分割復用信道(wavelength-division-multiplexed channels)，所以時分復用信道的順序被轉(zhuǎn)換成波長分割復用信道中波長的順序。升序或降序由線性調(diào)頻脈沖的符號來決定。然后，時分復用信道之間的關系(即它們的順序)就可被唯一地確定。如果耦合復用信號和線性調(diào)頻脈沖的定時被改變，則信道順序也將相對于端口號相應地改變。按照這種方式，就可以唯一地確定信道順序。
在第三實施例的不規(guī)則間隔復用信號的情況下，轉(zhuǎn)換后的波長間隔變得不規(guī)則。如果波長濾波器被設計成在僅當復用信號和線性調(diào)頻脈沖在某一特定的定時上被耦合時才能通過波長來分割所有信道，則當在與給定的定時不同的定時上執(zhí)行耦合時，波長濾波器將不提供輸出，并且信道號也不與端口號匹配。按照這種方式，端口中輸出的存在與否就可被用于信道的控制。
(光時分解復用單元的第三個例子)圖8是光時分解復用單元的第三個例子的方框圖；這是一個批量型多輸出信號解復用方法的例子。在預定的同步定時上，在時間上復用了N條信道的光信號的復用信號(頻率f0，比特率N·f0)以及具有重復頻率f0的門光脈沖(gate light pulse)串(頻率fg)被提供給分光器(splitter)601、602。
時分復用光信號通過光時分解復用單元601被分離成N條信道，然后通過延遲電路603-1至603-N被提供給耦合器604-1至604-N，所述延遲電路在信號比特之間將信號延遲Δt。同時，門脈沖通過分光器602被劃分成N條信道，并被提供給耦合器604-1至604-N。耦合器604-1至604-N將復用信號和門脈沖合并起來，并將它們提供給互相關信號發(fā)生器605-1至605-N。
圖9用于說明提供給互相關信號發(fā)生器605-1至605-N的復用信號與門光脈沖串之間的關系。由于復用信號被移位一個比特(Δt)，所以信道1的光信號將與門光脈沖在互相關信號發(fā)生器605-1中發(fā)生重疊；信道2的光信號將與門光脈沖在互相關信號發(fā)生器605-2中發(fā)生重疊；其余信道中的情況也相同。結(jié)果，互相關信號發(fā)生器605-1至605-N為各條信道提供了相關信號。這些信道的相關信號被光濾波器606-1至606-N同時分開。按照這種方式，就能夠同時分割N條信道的復用信號。
如果使用四波混合(FWM)半導體放大器作為互相關信號發(fā)生器605，則互相關信號將由復用信號和門光脈沖的四個光波組成。光濾波器606分割光頻率f＝2fg-fs或f＝2fs-fg。如果在互相關信號發(fā)生器605中使用半導體光放大器的交叉增益調(diào)制(XGM)功能，則互相關信號將具有與復用光信號相同的頻率，并且光濾波器606將波分割為頻率f＝fs。
當通過四波混合或交叉增益調(diào)制生成互相關信號時，半導體放大器有時會產(chǎn)生光柵效應(pattern effect)問題。在這種情況下，通過在將復用光信號或門光脈沖串提供給光放大器之前為復用光信號或門光脈沖串添加輔助光(CW光)，就可縮短半導體放大器中載波(carrier)的壽命并減小光柵效應。
如果在互相關信號發(fā)生器605中使用電場吸收型光放大器的交叉吸收調(diào)制(XAM)功能，則由于互相關信號與復用光信號具有相同的頻率，因此光濾波器606分離頻率為f＝fs的光波。同時，如果在互相關信號發(fā)生器605中使用二次非線性光材料的和頻率生成(SFG)效應，則互相關信號將變成頻率為復用信號與門光脈沖之和的光，并且光濾波器606分離頻率為f＝fs+fg的光波。所述二次非線性光材料包括LiNbO3、AAP和KTP。
如果在互相關信號發(fā)生器605中使用二次非線性光材料的差分頻率生成(DFG)效應，則互相關信號將變成頻率為復用信號與門光脈沖之差的光，并且光濾波器606分離頻率為f＝|fs-fg|的光波。所述二次非線性光材料包括LiNbO3、AAP和KTP。
圖10示出了光時分解復用單元的第三個例子的電路圖。該光時分解復用單元將160Gbit/s復用光信號劃分為20Gbit/s×8信道，其復用度為N＝8。光時分解復用單元101(201)包括分光器701、702、等同于光延遲電路的波導707、708、耦合器704、互相關信號發(fā)生器705以及濾波器706，所有上述電路都被集成在一個基片700上。
在本例中，圖8所示的延遲電路603-1至603-8的功能是通過改變各個波導707-1至707-8(它們與分光器701和耦合器704-1至704-8相連)的光路長度來實現(xiàn)的。連接至分光器702和耦合器704-1至704-8的波導708-1至708-8的路徑長度被設置為彼此相等。然后，將門光脈沖與時分復用光信號合并的定時被高精度地確定出來。
本例中，延遲間隔被在波導中按照從707-1至707-8的順序遞增Δt。盡管波導707-1的路徑長度不同于708-1，但由于信號輸入定時是受控制的，以使信道1的光信號與門光脈沖在互相關信號發(fā)生器705-1內(nèi)在時間軸上互相重疊。結(jié)果，信道2-8的光信號和門脈沖在互相關信號發(fā)生器705-2至705-8內(nèi)在時間軸上互相重疊。
(光時分解復用單元的第四個例子)圖11示出了光時分解復用單元的第四個例子，該圖說明了批量型多輸出信號解復用方法的一個例子。其中光信號的N條信道在時間上受到復用的比特率為N·f0的復用光信號(頻率為fs)被分光器601劃分為N條信道，然后被提供給耦合器604-1至604-N。同時，具有重復頻率f0的門脈沖串(頻率為fg)被分光器602劃分為N條信道，并通過將信號每比特延遲Δt的延遲電路603-1至603-N被提供給耦合器604-1至604-N。耦合器604-1至604-N將復用信號與門光脈沖合并起來，并將它們提供給互相關信號發(fā)生器605-1至605-N。
圖12示出了提供給互相關信號發(fā)生器605-1至605-N的復用信號與門光脈沖串之間的關系。因為門脈沖被移位了一個比特(Δt)，所以信道1的光信號和門光脈沖在互相關信號發(fā)生器605-1中相互重疊；信道2的光信號和門光脈沖在互相關信號發(fā)生器605-2中相互重疊；其余信道的情況也相同。結(jié)果，互相關信號發(fā)生器605-1至605-N為各條信道都提供互相關信號。各條信道的互相關信號被分光器606-1至606-N同時分割。按照這種方式，就能夠同時分割N條信道的復用信號。
在互相關信號發(fā)生器605中，可以使用四波混合(FWM)半導體放大器、XGM半導體放大器、XAM型放大器、二次非線性光材料的SFG以及二次非線性光材料的DFG，以便光濾波器606分割對應于各個互相關信號發(fā)生器的光信號。
圖13是光時分解復用單元的第四個例子的電路圖。該光時分解復用單元將160Gbit/s的復用光信號劃分為20Gbit/s×8信道，其復用度為N＝8。光時分解復用單元101(201)包括分光器701、702、等同于光延遲電路的光波導707、708、耦合器704、互相關信號發(fā)生器705以及濾波器706，上述所有電路都被集成在一個基片700上。
本例中，圖11所示的延遲電路603-1至603-8的功能是通過改變與分光器702和耦合器704-1至704-8相連的各個波導708-1至708-8的光路徑長度來實現(xiàn)的。連接分光器701和耦合器704-1至704-8的波導707-1至707-8的路徑長度被設置成彼此相同。然后，將門光脈沖與時分復用光信號合并的定時被高精度地確定出來。
在這個例子中，延遲間隔被在光波導中按照從708-1至708-8的順序遞減Δt。盡管波導707-1的路徑長度不同于708-1，但由于信號輸入定時是受控制的，從而使信道1的光信號與門光脈沖在互相關信號發(fā)生器705-1內(nèi)在時間軸上互相重疊。結(jié)果，信道2-8的光信號和門脈沖也將在互相關信號發(fā)生器705-2至705-8之內(nèi)在時間軸上互相重疊。
(光時分解復用單元的第五個例子)圖14示出了光時分解復用單元的第五個例子，該圖說明了批量型多輸出信號解復用方法的一個例子。其中光信號的N條信道在時間上受到復用的比特率為N·f0的復用光信號(頻率為fs)被分光器601劃分為N條信道，然后通過每1/2比特產(chǎn)生Δt/2延遲的延遲電路607-1至607-N被提供給耦合器604-1至604-N。同時，具有重復頻率f0的門脈沖串(頻率為fg)被分光器602劃分為N條信道，并通過反方向地將信號每1/2比特延遲-Δt/2的延遲電路608-1至608-N被提供給耦合器604-1至604-N。耦合器604-1至604-N將復用信號與門光脈沖合并起來，并將它們提供給互相關信號發(fā)生器605-1至605-N。
圖15示出了提供給互相關信號發(fā)生器605-1至605-N的復用信號與門光脈沖串之間的關系。由于復用信號和門脈沖被移位了一個比特(Δt)，所以信道1的光信號和門光脈沖在互相關信號發(fā)生器605-1中相互重疊；信道2的光信號和門光脈沖在互相關信號發(fā)生器605-2中相互重疊；其余信道的情況相同。結(jié)果，互相關信號發(fā)生器605-1至605-N為各條信道都提供互相關信號。各條信道的互相關信號被光濾波器606-1至606-N同時分割。按照這種方式，就能夠同時分割N條信道的復用信號。
在互相關信號發(fā)生器605中，可以使用四波混合(FWM)半導體放大器、XGM半導體放大器、XAM型放大器、二次非線性光材料的SFG以及二次非線性光材料的DFG，以便光濾波器606分割對應于各個互相關信號發(fā)生器的光信號。
圖16示出了光時分解復用單元的第五個例子的電路圖。該光時分解復用單元將160Gbit/s的復用光信號劃分為20Gbit/s×8信道，其復用度為N＝8。光時分解復用單元101(201)包括分光器701、702、等同于光延遲電路的光波導707、708、耦合器704、互相關信號發(fā)生器705以及濾波器706，上述所有電路都被集成在一個基片700上。
在這個例子中，圖14所示的延遲電路607-1至607-8的功能是通過改變與分光器701和耦合器704-1至704-8相連的各個波導707-1至707-8的光路徑長度來實現(xiàn)的。圖14所示的延遲電路608-1至608-8的功能是通過改變與分光器702和耦合器704-1至704-8相連的各個波導708-1至708-8的光路徑長度來實現(xiàn)的。然后，將門光脈沖和時分復用光信號合并的定時被高精度地確定出來。
本實施例中，延遲間隔在光波導中被按照從707-1至707-8的順序遞增Δt/2，同時按照從708-1至708-8的順序遞減Δt/2。盡管波導707-1的路徑長度不同于708-1，但由于信號輸入定時是受到控制，以使信道1的光信號與門光脈沖在互相關信號發(fā)生器705-1內(nèi)在時間軸上互相重疊。結(jié)果，信道2-8的光信號和門脈沖也在互相關信號發(fā)生器705-2至705-8內(nèi)在時間軸上互相重疊。
如在光時分解復用單元的第三、第四和第五個例子中所描述的那樣，用于降低光柵效應的輔助光(CW光)單元和將復用信號與門光脈沖合并的光耦合器可被集成在基片700中?；?00可以是石英基片、半導體基片或陶瓷基片，其上可以形成石英波導、半導體波導或陶瓷波導。通過形成獨立于極性的互相關信號發(fā)生器，就可以消除因復用信號與門光脈沖之間的極性差值而導致的波動。
接下來描述提取信道的方式。可以通過下述方法來彼此區(qū)分信道(1)將時分復用光信號劃分為N條信道，將一條或多條信道內(nèi)的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，并從轉(zhuǎn)換后的電信號中讀取數(shù)據(jù)；或者(2)在部分信道上疊加一個副載波(sub-carrier)，傳輸所有標記或者執(zhí)行色散復用或碼分復用以識別所述副載波、標記比例或者色散復用或碼分復用信號。
通過相對于信號解復用順序所用的門光脈沖的定時來移位復用信號的定時，就可以實現(xiàn)信道的控制。將光信號和門光脈沖劃分成N條信道并為不同比特數(shù)據(jù)的選通(gating)提供不同的延遲時間的功能可被合并入PLG波導和半導體波導中?？梢酝ㄟ^這樣一種波導來唯一地確定用于信號解復用順序的信道號順序。如果門光脈沖的定時被相對于光信號的定時移位，則對應于輸出端口的信道順序也相應地改變。這樣，用于信號解復用順序的信道就能夠得到控制。
在第一和第二實施例中已經(jīng)采用了第三、第四和第五個例子。如果使延遲電路603-1至603-N給定的延遲時間變得不規(guī)則，則它們也可被用在第三實施例中。
(不規(guī)則間隔的光時分復用信號發(fā)生器的例子)圖17示出了不規(guī)則間隔的光時分復用信號發(fā)生器的一個例子。該不規(guī)則間隔的光時分復用信號發(fā)生器306通過將不規(guī)則間隔賦予N條信道的復用比特數(shù)據(jù)來執(zhí)行信號復用。信道1與信道2之間的間隔為Δt1、信道2與信道3之間的間隔為Δt2、信道3與信道4之間的間隔為Δt3、信道N-1與信道N之間的間隔為ΔtN-1；τsend≤1/(Nf0)Δt1+Δt2+……+ΔtN-1+ΔtN＝1/f0。
在本發(fā)明中，Δt被確定用以使i和j的至少一個組合符合要求Δti(i＝1，2，……，N)≠Δtj(j＝1，2，……，N)(i≠j)。
換句話說，在信號復用過程中，至少有一個比特間隔不同于其它的比特間隔。圖18的時間圖示意性地示出了時分復用的過程。該圖中作為一個例子示出了符合要求Δt1＜Δt2＜……＜ΔtN-1＜ΔtN的時間圖。在這個例子中，作為一種光調(diào)制的方法描述了與比特率為f0的光信號相關的信號的生成。然而，也可以使用另一種利用比特率為f0的電信號調(diào)制光脈沖的調(diào)制方法。光信號解復用單元301可以對通過不規(guī)則間隔的時分復用而生成的信號進行解復用，并將解復用的信號同時提供給所有的輸出端口。
另外，可以控制時間間隔以使其符合Δti(i＝1，2，……，N)≠Δtj(j＝i+1或j＝i-1)，ΔtN+1＝Δt1，Δt-1＝ΔtN。
(光時分解復用單元的第六個例子)圖19示出了光時分解復用單元的第六個例子，其中說明了一個可應用于不規(guī)則間隔的時分復用信號的光時分解復用單元301的結(jié)構。本例的結(jié)構與圖8相同，并對應于在不規(guī)則間隔時分復用信號內(nèi)的比特間隔，在延遲電路609-1至609-N內(nèi)設置延遲時間。
圖20示出了提供給互相關信號發(fā)生器605-1至605-N的復用信號與門光脈沖串之間的關系。不規(guī)則間隔的復用信號被分光器601劃分為N條信道，它們在延遲電路609-1至609-N內(nèi)被賦予預定的延遲。另一方面，門光脈沖被分光器602劃分為N條信道，并在未延遲的情況下被提供給光耦合器604-1至604-N。耦合器604-1至604-N在圖20所示的定時上耦合復用信號和門光脈沖?；ハ嚓P信號發(fā)生器605-1至605-N將互相關信號同時提供給各條信道?；ハ嚓P信號被光濾波器606-1至606-N同時分割，并且N條信道的復用信號可以被同時分割并提供給輸出端口。
由于不規(guī)則間隔的時分復用信號被延遲，所以它們可以同時被分割，如果與門光脈沖耦合的定時不同于一個預定的定時，則光信號解復用單元的輸出端口將不為所有的N條信道提供輸出。這是因為這樣一個定時偏移會使整個信道的信號移位相同的量值。換句話說，光信號解復用單元301的N個端口中的至少一個端口并不提供輸出。與門光脈沖耦合的定時一次被移位一條信道，同時信號解復用單元端口的輸出受到監(jiān)視。然后，在一個特定的耦合定時上，所有的輸出端口同時接收解復用信號。
在圖19所示的光信號解復用單元內(nèi)，類似于圖8的情況，延遲電路與分光器601相連。然而，延遲電路也可以像圖11所示的情況那樣與分光器602相連，或者像圖14所示的情況那樣，延遲電路可以同時與兩個分光器601、602相連以分離不同信道內(nèi)的信號。
以上參考優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明更廣泛含義的情況下，顯然可以對其進行各種改變和修改，因此，因為落入本發(fā)明實際的精神范圍內(nèi)，在權利要求書中將涵蓋所有的這種變換和修改。
權利要求
1.一種時分復用光信號的信道提取方法，它將復用信號劃分為總共N條信道，并提取信道號，用以將解復用后的信號提供給其端口號與信道號相匹配的輸出端口，所述方法包括解復用步驟，將復用信號解復用成N條信道，并將解復用后的信號提供給總共N個單獨端口；提取步驟，在對應于所述N個單獨端口的N條信道內(nèi)提取至少一條信道的信道號；交換步驟，根據(jù)在所述提取步驟中識別出來的一條信道的編號與對應于所述信道編號的輸出端口號之間的關系，將所述N條信道交換到其端口號與N條信道的編號唯一匹配的輸出端口；以及輸出步驟，將所述交換后的N條信道的信號提供給其輸出端口號與信道號相匹配的輸出端口。
2.一種時分復用光信號的信道提取方法，它將復用信號劃分為總共N條信道，并提取信道號，用以將解復用后的信號提供給其端口號與信道號相匹配的輸出端口，所述方法包括解復用步驟，將復用信號解復用成N條信道，并將解復用后的信號提供給總共N個的單獨端口；提取步驟，在對應于所述N個單獨端口的N條信道內(nèi)提取至少一條信道的信道號；控制步驟，根據(jù)在所述提取步驟中識別出來的一條信道的編號與對應于所述信道編號的輸出端口號之間的關系，控制提供給單獨端口的所述N條信道的信號，以使N條信道的編號與輸出端口號唯一地匹配；以及輸出步驟，將所述N條信道的信號提供給其輸出端口號與信道號相匹配的輸出端口。
3.一種時分復用光信號的信道提取方法，它將復用信號劃分為總共N條信道，并提取信道號，用以將解復用后的信號提供給其端口號與信道號相匹配的輸出端口，所述方法包括解復用步驟，將其信道間隔在時間軸上并不規(guī)則的不規(guī)則間隔時分復用光信號解復用成N條信道，并將解復用后的信號提供給其間隔與所述信道間隔相同的總共N個單獨端口，其中，當N條信道的編號與輸出端口的編號相匹配時，信號將被提供給所有N個單獨的端口；控制步驟，監(jiān)視輸出到輸出端口的信號，并控制提供給單獨端口的所述N條信道的信號，以使所有N個單獨的端口都接收到信號輸出；以及輸出步驟，將所述N條信道的信號提供給其輸出端口號與信道號相匹配的輸出端口。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，當?shù)趇條信道與第(i+1)條信道相鄰時，第N條信道與第一條信道相鄰，比特率為Nf0(比特/秒)，脈沖寬度為τsend秒，信道間隔符合關系τsend≤1/(Nf0)以及Δt1+Δt2+……+ΔtN-1+ΔtN＝1/f0，所述不規(guī)則間隔時分復用光信號符合關系Δti(i＝1，2，……，N)≠Δtj(j＝1，2，……，N)(i≠j)。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述信道間隔符合關系Δti(i＝1，2，……，N)≠Δtj(j＝i+1或j＝i-1)；ΔtN+1＝Δt1；以及Δt-1＝ΔtN。
6.一種時分復用光信號的信道提取設備，它將復用信號劃分為總共N條信道，并提取信道號，用以將解復用的信號提供給其端口號與信道號相匹配的輸出端口，所述設備包括光時分解復用裝置，用于將復用信號解復用成N條信道，并將解復用后的信號提供給總共N個單獨端口；信道提取裝置，它與所述N個單獨端口相連，用于在對應于所述N個單獨端口的N條信道內(nèi)提取至少一條信道的信道號；信道交換裝置，用于根據(jù)由所述信道提取裝置識別出來的一條信道的編號與對應于所述信道編號的輸出端口號之間的關系，將所述N條信道交換到其端口號與N條信道的編號唯一地匹配的輸出端口；以及輸出裝置，它具有總共N個輸出端口，用于將所述交換后的N條信道的信號提供給其輸出端口號與信道號相匹配的輸出端口。
7.一種時分復用光信號的信道提取設備，它將復用信號劃分為總共N條信道，并提取信道號，從而將解復用后的信號提供給其端口號與信道號相匹配的輸出端口，所述設備包括光時分解復用裝置，用于將復用信號解復用成N條信道，并將解復用后的信號提供給總共N個單獨端口；信道提取裝置，它與所述N個單獨端口相連，用于在對應于所述N個單獨端口的N條信道內(nèi)提取至少一條信道的信道號；信道控制裝置，用于根據(jù)由所述信道提取裝置識別出來的一條信道的編號與對應于所述信道編號的輸出端口號之間的關系，控制提供給單獨端口的所述N條信道的信號，以使所述N條信道的編號與輸出端口號唯一地匹配；以及輸出裝置，它具有總共N個輸出端口，用于將所述N條信道的信號提供給其輸出端口號與信道號相匹配的輸出端口。
8.一種時分復用光信號的信道提取設備，它將復用信號劃分為總共N條信道，并提取信道號，用以將解復用后的信號提供給其端口號與信道號相匹配的輸出端口，所述設備包括光時分解復用裝置，用于將其信道間隔在時間軸上并不規(guī)則的不規(guī)則間隔時分復用光信號解復用成N條信道，并將解復用后的信號提供給其間隔與所述信道間隔相同的總共N個單獨端口，其中，當N條信道的編號與輸出端口的編號相匹配時，信號被提供給所有N個單獨端口；信道控制裝置，用于監(jiān)視輸出到輸出端口的信號，并控制提供給單獨端口的所述N條信道的信號，以使所有的N個單獨端口都接收到信號輸出；以及輸出裝置，它具有總共N個輸出端口，用于將所述N條信道的信號提供給其輸出端口號與信道號相匹配的輸出端口。
9.如權利要求6-8中的任一權利要求所述的設備，其特征在于，所述光時分解復用裝置包括用于耦合復用信號和線性調(diào)頻光脈沖的裝置；以及互相關裝置，用于當復用信號與線性調(diào)頻光脈沖重疊時提供互相關信號，并將時間軸上復用信號的N條信道的順序轉(zhuǎn)換成波長軸上的信道的唯一順序，以將解復用后的信號提供給N條單獨信道。
10.如權利要求9所述的設備，其特征在于，所述互相關裝置利用使用半導體放大器的四波混合、使用光纖的交叉相位調(diào)制、使用電場吸收型光放大器的交叉吸收調(diào)制以及二次非線性光材料中的偽相位匹配之一來提供互相關信號。
11.如權利要求6-8中的任一權利要求所述的設備，其特征在于，所述光時分解復用裝置包括耦合裝置，它為被劃分為N條信道的復用信號或被劃分為N條信道的門光脈沖的至少之一提供不同的延遲，以使信號和脈沖在各條信道內(nèi)在不同的定時上重疊；以及總共N個互相關裝置，用于當復用信號與線性調(diào)頻光脈沖重疊時提供一個互相關信號。
12.如權利要求11所述的設備，其特征在于，所述互相關裝置利用使用半導體放大器的四波混合、使用光纖的交叉相位調(diào)制、使用電場吸收型光放大器的交叉吸收調(diào)制以及二次非線性光材料中的偽相位匹配之一來提供互相關信號。
13.如權利要求8所述的設備，其特征在于，當?shù)趇條信道與第(i+1)條信道相鄰時，第N條信道與第一條信道相鄰，比特率為Nf0(比特/秒)，脈沖寬度為τsend秒，信道間隔符合關系τsend≤1/(Nf0)以及Δt1+Δt2+……+ΔtN-1+ΔtN＝1/f0，所述不規(guī)則間隔時分復用光信號符合關系Δti(i＝1，2，……，N)≠Δtj(j＝1，2，……，N)(i≠j)。
14.如權利要求13所述的設備，其特征在于，所述信道間隔符合關系Δti(i＝1，2，……，N)≠Δtj(j＝i+1或j＝i-1)；ΔtN+1＝Δt1；以及Δt-1＝ΔtN。
全文摘要
通過使光時分解復用單元的端口號與信道號唯一地相關，就可以容易地識別出信號信道。提取設備包括光時分解復用單元，用于將復用信號劃分為N條信道，并將它們提供給N個單獨端口；信道提取單元，它與N個單獨端口相連，用于提取N條信道中的一個信道號；信道交換機，用于根據(jù)所提取的一條信道的編號和對應于所述一條信道的編號的輸出端口號之間的關系，將N條信道交換到其端口號與N條信道的編號唯一地匹配的輸出端口；以及數(shù)據(jù)輸出單元，它具有N個輸出端口，用于將交換后的N條信道的信號提供給其端口號與信道號相匹配的輸出端口。
文檔編號H04Q3/52GK1481106SQ0314615
公開日2004年3月10日 申請日期2003年7月24日 優(yōu)先權日2002年7月24日
發(fā)明者社家一平, 高良秀彥, 川西悟基, 基, 彥 申請人:日本電信電話株式會社