专利名称：可重构光分插复用器和可重构光分插复用方法
技术领域：
本发明一般地涉及光通信领域中的光分插复用技术，并且更具体地涉及一种可重构光分插复用器和可重构光分插复用方法。
背景技术：
近年来，出现了越来越多的新型电信业务。这些新型业务使得人们对网络带宽的需求日益增大。与传统电信业务相比，这些新型业务往往具有更高的动态特性和不可预测性，因此要求作为传送物理层的光网络提供更高的灵活性。同时，超长距离密集波分复用(DffDM)系统的成熟使得网络业务的瓶颈从带宽建设转移到带宽管理上。在核 心网络节点上，往往需要处理数十个甚至上百个波长，而超长距离的传输能力则要求更多节点具备上下路(Add/Drop)更多波长的能力。光分插复用器(OADM, Optical Add-Drop Multiplexer)的出现使光网络逐渐从点到点组网向环网演进，而可重构光分插复用器(ROADM, Reconfigurable 0ADM)不仅能够像传统OADM那样，在一个节点上完成光信道的上下路以及光信道之间的波长级别的交叉调度，还可以完全通过软件来实现上下路波长的配置和调整。目前，可以通过波长阻断器(WB)、平面光波导(PLC)或波长选择开关(WSS)来实现R0ADM。但是，在现有的ROADM中，为了满足无色(Colorless)、无方向性(Directionless)、无阻塞性(Contentionless)和无栅格性(Gridless)的要求，需要级联多个WSS或者WB，这使得ROADM结构复杂，成本昂贵。另一方面，由于频谱高效灵活以及能够有效地估计和补偿色散(CD)和偏振模色散(PMD)等优点，相干光正交频分复用(C0-0FDM)技术在超长距离、超大容量、超快速率传输系统中受到日益广泛的关注。尽管目前这一技术的应用仅限于点到点的传输系统，但人们正在研究基于C0-0FDM的光通信网络技术。因此，需要一种能够在诸如基于C0-0FDM的光通信网络之类的带宽灵活可调的光网络中使用的结构简单的可重构光分插复用器和可重构光分插复用方法。
发明内容
考虑到以上问题而做出了本发明。本发明的一个目的是提供一种能够在诸如基于C0-0FDM的光通信网络之类的带宽可调的光网络中使用的、结构简单的可重构光分插复用器以及可重构光分插复用方法。根据本发明的一个方面，提供了一种可重构光分插复用器，包括光处理单元，用于接收包含多个光信道的第一光信号，处理该第一光信号以产生第二光信号，其中，该第二光信号至少包括所述第一光信号的多个光信道中的一个光信道的一部分；以及第一输出端口，经由该第一输出端口向外部输出从所述光处理单兀产生的所述第二光信号。根据本发明的另一方面，提供了一种用于可重构光分插复用器的可重构光分插复用方法，包括光处理步骤，用于接收包含多个光信道的第一光信号，处理该第一光信号以产生第二光信号，其中，该第二光信号至少包括所述第一光信号的多个光信道中的一个光信道的一部分；以及第一输出步骤，用于通过第一输出端口向外部输出所产生的所述第二光信号。根据本发明上述方面的可重构光分插复用器和可重构光分插复用方法可以被扩展为支持任意数目的维度，并且能够上路/下路去往/来自任意方向的任意波长和任意带宽的光信道，以及能够向外部的其他可重构光分插复用器节点输出光信道的任意一部分波长和任意一部分带宽，从而当在带宽可调的光网络中使用时，满足无色、无方向性、无阻塞性和无栅格性的要求。
通过结合附图对本发明的实施例进行详细描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将会变得更加清楚，其中·图1是示出根据本发明第一实施例的可重构光分插复用器(ROADM)的框图；图2是示出图1所示的ROADM中的一个维度的分插复用模块的框图；图3是示出图2所示的相干检测单元的框图；图4是示出图2所示的相干检测单元的具体示例的图；图5是示出图2所示的分插复用模块的一种实现方式的框图；图6A和6B分别是示意性地示出图5所示的可重构光分插复用模块通过输出端口输出的光信号的频谱效果示意图；图7A和7B是示例地示出图6A所示的实验频谱图；图8是示意性地示出图5所示的波长选择开关的频谱的图；图9是示出根据本发明另一实施例的可重构光分插复用器的框图；图10是示出根据本发明实施例的可重构光分插复用方法的图。
具体实施例方式下面将参照附图来描述根据本发明实施例的可重构光分插复用器和可重构光分插复用方法。在附图中，相同的参考标号自始至终表示相同的元件。应当理解这里描述的实施例仅仅是说明性的，而不应被解释为限制本发明的范围。根据本发明实施例的ROADM可以包含一个或多个维度(degree)，并且可以根据需要被进一步扩展以包含任意维度。每个维度对应于一对光纤链路，即，入口(ingress)链路和出口(egress)链路。每个ROADM可以作为光通信网路中的一个节点来上路/下路来自多个方向的光信道。下面，将参照图1来描述根据本发明第一实施例的R0ADM。该ROADM包含三个维度，作为示例，分别用西(W)、北(N)、东(E)三个方向来表示这三个维度。每个维度具有一条入口链路(光纤)和一条出口链路(光纤)，所述入口链路和出口链路连接到网络中的其它节点。如图1所不，根据本发明第一实施例的ROADM 100包括分别与所述三个维度相对应的分插复用模块(即对应于西向的分插复用模块101、对应于北向的分插复用模块102和对应于东向的分插复用模块103)、以及连接到这三个分插复用模块的相干检测模块104。分插复用模块101、102和103中的每一个包括用于下路部分的光放大器(图中未示出)和光处理单元、以及用于上路部分的光耦合器和光放大器(图中未示出)。所述分插复用模块还包括一个或多个输入端口和一个或多个输出端口，其中每个维度的分插复用模块的输出端口连接到其它维度的分插复用模块的输入端口，而每个维度的分插复用模块的输入端口连接到其它维度的分插复用模块的输出端口。分插复用模块101、102和103中的每一个通过分插复用模块下路端口连接到相干检测单元104，并且通过信道上路端口连接到信号源200。图2更详细地示出了图1所示的ROADM的一个维度的框图。由于图1所示的三个维度的结构和操作基本相同，因此在图2中以W维度(分插复用模块)101为例来进行说明。为简单起见，在图2中没有示出分插复用模块102和103的连接关系。如图2所示，分插复用模块101包括下路部分和上路部分(在图2中以虚线隔开)。下路部分如图2上部所示，其通过入口链路而从外部(例如其它节点)接收包含去往一个或多个目的地的多个光信道的光信号(例如，OFDM光信号)，并且与相干检测模块104协作而将需要在本地节点(即，图1所示的ROADM形成的网络节点)下路的光信道从该光信号 中分离出来。上路部分如图1下部所示，其将从信号源200产生的要上路的光信道耦合到来自其它维度的光信号中以发送给网络中的其它节点。首先描述分插复用模块101的下路部分。在下路部分，分插复用模块101包括光放大器(OA) 1011和光处理单元1012。光放大器1011接收并放大经由入口链路输入分插复用模块101的第一光信号，然后将放大的第一光信号输出到光处理单兀1012。光处理单元1012接收该放大的第一光信号，并且对其进行预定的处理，以产生第二光信号，其中，该第二光信号至少包括所述第一光信号的多个光信道中的一个光信道的一部分。举例来说，该第二光信号可以仅是第一光信号包含的多个光信道中的一个光信道的一部分(例如n/m(n<m，n, m是自然数)的第一光信道)，也可以是第一光信号包含的多个光信道中的一个光信道的一部分加上一个或多个其他光信道整体(例如1/2的第一光信道加上I个或2个其他光信道整体)，也可以是第一光信号包含的多个光信道中的一个光信道的一部分加上另一光信道的一部分(例如1/2的第一光信道加上1/3的第二光信道)，或者可以是第一光信号包含的多个光信道中的一个光信道的一部分加上另一光信道的一部分再加上一个或多个其他光信道的整体(例如1/2的第一光信道加上1/3的第二光信道再加上I个或2个其他光信道的整体)，等等。也就是说，第二光信号可以包括该第一光信号中包含的多个光信道中的某一光信道的一部分与其他光信道的整体或一部分中的一个或多个。总而言之，该第二光信号至少包括所述第一光信号的多个光信道中的一个光信道的一部分。可以经由第一输出端口 1015向外部(例如，向外部的分插复用模块节点102的输入端口)输出从所述光处理单兀1012产生的所述第二光信号。该分插复用模块101还可以包括第二输出端口 1016，经由该第二输出端口向外部(例如，向外部的分插复用模块节点103的输入端口)输出第三光信号，其中，该第三光信号至少包括所述第一光信号的一部分。该分插复用模块101还可以包括其他一个或多个输出端口来向外部输出所述第一光信号的其他部分。在此不赘述。光处理单元1012还可以将该第二光信号经由分插复用模块下路端口而输出到相干检测单元104。该相干检测单元104可以对第二光信号进行相干检测，以便从该第二光信号中分离该第二光信号中的光信道的预定部分，并且输出该预定部分。第二光信号中的光信道的该预定部分可以是该第二光信号包含的光信道的全部或部分，甚至是该第二光信号中包含的一个光信道的一部分。举例来说，该第二光信号的预定部分可以是第二光信号包含的一个或多个光信道中的一个光信道的一部分(例如n/m(n< m，n，m是自然数)的第一光信道)，也可以是第二光信号包含的一个或多个光信道中的一个光信道的一部分加上一个或多个其他光信道整体(例如1/2的第一光信道加上I个或2个其他光信道整体)，也可以是第二光信号包含的一个或多个光信道中的一个光信道的一部分加上另一光信道的一部分(例如1/2的第一光信道加上1/3的第二光信道)，或者可以是第二光信号包含的一个或多个光信道中的一个光信道的一部分加上另一光信道的一部分再加上一个或多个其他光信道的整体(例如1/2的第一光信道加上1/3的第二光信道再 加上I个或2个其他光信道的整体)，等等。总而言之，该第二光信号的预定部分可以包括该第二光信号中包含的一个或多个光信道中的某一光信道的一部分与其他光信道的整体或一部分中的一个或多个。如下文具体所述，根据光处理单元的具体实现方式，输出到输出端口之一的光信号可以是全部光信道、全部光信道中的一个或多个光信道、全部光信道中的一个光信道的一部分、或者绕过全部光信道中的一个光信道的一部分的光信号(即，除了全部光信道中的一个光信道的一部分以外的光信道)，等等。相应地，输出到所述分插复用模块下路端口的光信号可以包含全部光信道、全部光信道中的一个或多个光信道、全部光信道中的一个光信道的一部分、或者绕过全部光信道中的一个光信道的一部分的光信号(即，除了全部光信道中的一个光信道的一部分以外的光信道)，等等。尽管在图2中仅示出了一个分插复用模块下路端口，但是根据要在本地下路的光信道的数目，可以设置多个分插复用模块下路端口，并且输出到每个分插复用模块下路端口的光信号也可以包含多个光信道。此外，所述输出端口的数目可以根据例如ROADM包含的维度的数量而改变。每个分插复用模块下路接口连接到相干检测单元104。相干检测单元104经由分插复用模块下路接口接收经过光处理单元1012处理的光信号，并且对其进行相干检测，以便从该部分光信号中分离其中包含的光信道的预定部分，并且输出该光信道的预定部分，从而实现该光信道的预定部分的下路。所分离的该光信道的预定部分被输出到本地接收设备或信号处理设备(图中未示出)以进行处理。下面，参照图3来描述相干检测单元104的原理。如图3所示，相干检测单元104包括本地振荡器1041，用于以本地振荡频率产生本地振荡光；以及相干检测器1042，用于使用所述本地振荡光对输入相干检测单元104的光信号进行相干检测，以便从该光信号分离出其中包含的光信道的预定部分，并且输出所分离的光信道的预定部分。本地振荡器1041是连续可调的，即，可以连续地调谐本地振荡器以改变本地振荡光的本地振荡频率。由此,可以通过调谐所述本地振荡频率,然后利用调谐后的这一本地振荡频率进行相干检测，来分离出各种波长的光信道的预定部分，从而实现各种波长的光信道的预定部分的下路。
该预定部分可以是输入相干检测单元104的光信号包含的光信道的全部或部分，甚至是该光信号中包含的一个光信道的一部分。举例来说，该预定部分可以是该光信号包含的一个或多个光信道中的一个光信道的一部分(例如n/m(n<m，n，m是自然数)的第一光信道)，也可以是该光信号包含的一个或多个光信道中的一个光信道的一部分加上一个或多个其他光信道整体(例如1/2的第一光信道加上I个或2个其他光信道整体)，也可以是该光信号包含的一个或多个光信道中的一个光信道的一部分加上另一光信道的一部分(例如1/2的第一光信道加上1/3的第二光信道)，或者可以是该光信号包含的一个或多个光信道中的一个光信道的一部分加上另一光信道的一部分再加上一个或多个其他光信道的整体(例如1/2的第一光信道加上1/3的第二光信道再加上I个或2个其他光信道的整体)，等等。总而言之，该光信号的预定部分可以包括该光信号中包含的一个或多个光信道中的某一光信道的一部分与其他光信道的整体或一部分中的一个或多个。相干检测单元104 (具体地，相干检测器1042)可以使用本领域公知的任何相干检测方法来进行上述相干检测。图4给出了相干检测单元104的一个具体示例。如图4所示，相干检测单元104包括本地振荡器1041和相干检测器1042。相干检测器1042进一步包括偏振控制器1043、混频器1044以及平衡接收机1045和1046。输入相干检测单兀104的光信号(以下称为信号光Es)在经过偏振控制器1043之后被输入到90°混频器1044的信号光输入端。本地振荡器1041产生的本地振荡频率的本地振荡光Euj被输入到90°混频器1044的本地振荡光输入端。然后，所述信号光和本地振荡光在90°混频器1044中被混频，并且以例如四路被输出到平衡接收机1045和1046，从而实现光电转换，由此分离出信号光中的光信道的预定部分。具体地,信号光Es和本地振荡光信号Εω可分别表不为Es = As (t) exp (j ω st)(I)Elo = Alo (t) exp (j ω LOt) (2)其中As, Αω分别代表信号光和本地振荡光的复振幅，ω3，ωω分别代表信号光和本地振荡光的角频率，信号光和本地振荡光的光功率分别为Ps = |As|2/2,PL0= |Αω|2/2，则90°混频器1044的输出可以表示为
权利要求
1.一种可重构光分插复用器，包括 光处理单元，用于接收包含多个光信道的第一光信号，处理该第一光信号以产生第二光信号，其中，该第二光信号至少包括所述第一光信号的多个光信道中的一个光信道的一部分；以及 第一输出端口，经由该第一输出端口向外部输出从所述光处理单元产生的所述第二光信号。
2.如权利要求1所述的可重构光分插复用器，还包括 相干检测单元，用于接收从光处理单元产生的第二光信号，并对第二光信号进行相干检测，以便从该第二光信号中分离该第二光信号中的光信道的预定部分，并且输出该预定部分。
3.如权利要求2所述的可重构光分插复用器，其中，所述预定部分是所述第二光信号的光信道的全部或一部分。
4.如权利要求2所述的可重构光分插复用器，其中，所述预定部分是所述第二光信号的一个光信道的一部分。
5.如权利要求1所述的可重构光分插复用器，其中，所述光处理单元包括 波长选择开关，用于对第一光信号进行滤波以产生所述第二光信号。
6.如权利要求5所述的可重构光分插复用器，其中，所述波长选择开关是带宽可变的波长选择开关，并且其中，通过调整所述波长选择开关的通带以产生第二光信号。
7.如权利要求1所述的可重构光分插复用器，还包括 第二输出端口，向外部输出第三光信号，其中，该第三光信号至少包括所述第一光信号的一部分。
8.如权利要求7所述的可重构光分插复用器，其中，所述第三光信号包括在所述第一光信号中、除了第二光信号以外的剩余部分。
9.如权利要求7所述的可重构光分插复用器，其中，所述第三光信号是所述第一光信号。
10.如权利要求2所述的可重构光分插复用器，其中，所述相干检测单元包括 本地振荡器，用于以本地振荡频率产生本地振荡光； 相干检测器，用于使用该本地振荡光对所述第二光信号进行相干检测，以便从该第二光信号中分离该第二光信号包含的所述预定部分，并且输出所分离的所述预定部分。
11.如权利要求1所述的可重构光分插复用器，还包括 光耦合器，将从可重构光分插复用器的上路端口输入的光信道和来自其它节点的光信号耦合到一起，并且输出耦合后的光信号，以便实现该光信道的上路。
12.如权利要求1所述的可重构光分插复用器，其中，所述相干检测单元是相干接收机的一部分。
13.—种可重构光分插复用器的可重构光分插复用方法，包括 光处理步骤，用于接收包含多个光信道的第一光信号，处理该第一光信号以产生第二光信号，其中，该第二光信号至少包括所述第一光信号的多个光信道中的一个光信道的一部分；以及 第一输出步骤，用于通过第一输出端口向外部输出所产生的所述第二光信号。
14.如权利要求13所述的可重构光分插复用方法，还包括 相干检测步骤，用于接收所产生的第二光信号，并对第二光信号进行相干检测，以便从该第二光信号中分离该第二光信号中的光信道的预定部分，并且输出该预定部分。
15.如权利要求14所述的可重构光分插复用方法，其中，所述预定部分是所述第二光信号的光信道的全部或一部分。
16.如权利要求14所述的可重构光分插复用方法，其中，所述预定部分是所述第二光信号的一个光信道的一部分。
17.如权利要求13所述的可重构光分插复用方法，其中，所述光处理步骤包括 使用波长选择开关对第一光信号进行滤波以产生所述第二光信号。
18.如权利要求17所述的可重构光分插复用方法，其中，所述波长选择开关是带宽可变的波长选择开关，并且其中，通过调整所述波长选择开关的通带以产生第二光信号。
19.如权利要求13所述的可重构光分插复用方法，还包括 第二输出步骤，用于通过第二输出端口向外部输出第三光信号，其中，该第三光信号至少包括所述第一光信号的一部分。
20.如权利要求19所述的可重构光分插复用方法，其中，所述第三光信号包括在所述第一光信号中、除了第二光信号以外的剩余部分。
21.如权利要求19所述的可重构光分插复用方法，其中，所述第三光信号是所述第一光信号。
22.如权利要求14所述的可重构光分插复用方法，其中，所述相干检测步骤包括 使用本地振荡器以本地振荡频率产生本地振荡光； 使用该本地振荡光对所述第二光信号进行相干检测，以便从该第二光信号中分离该第二光信号包含的所述预定部分，并且输出所分离的所述预定部分。
23.如权利要求13所述的可重构光分插复用方法，还包括 使用光耦合器将从可重构光分插复用器的上路端口输入的光信道和来自其它节点的光信号耦合到一起，并且输出耦合后的光信号，以便实现该光信道的上路。
全文摘要
本发明提供了一种可重构光分插复用器和可重构光分插复用方法。该可重构光分插复用器包括光处理单元，用于接收包含多个光信道的第一光信号，处理该第一光信号以产生第二光信号，其中，该第二光信号至少包括所述第一光信号的多个光信道中的一个光信道的一部分；以及第一输出端口，经由该第一输出端口向外部输出从所述光处理单元产生的所述第二光信号。通过所述可重构光分插复用器和可重构光分插复用方法，可以支持任意数目的维度，并且能够上路/下路去往/来自任意方向的任意波长和任意带宽的光信道，并且能够向外部的其他可重构光分插复用器节点输出光信道的任意一部分波长和任意一部分带宽，从而满足无色、无方向性、无阻塞性和无栅格性的要求。
文档编号H04J14/02GK103023599SQ20111028001
公开日2013年4月3日 申请日期2011年9月20日 优先权日2011年9月20日
发明者余少华, 游善红, 沈纲祥, 杨铸, 杨奇 申请人:武汉邮电科学研究院