专利名称：光分插复用器及其实现光上下路复用的方法
技术领域：
本发明涉及波分复用无源光网络系统，尤其涉及实现光上下路复用的装置及方法。
背景技术：
随着互联网的持续快速发展，网上新业务层出不穷，用户对网络接入带宽的需求在持续增长，传统的接入方式已经不能满足这种日益增长的带宽需求。在这种背景下，无源光网络(Passive Optical Network, PON)技术因能充分利用光纤丰富的带宽资源而作为接入网技术的代表备受关注，被认为是解决最后一公里带宽瓶颈的最佳方案。其中以以太无源光网络(Ethernet ΡΟΝ，ΕΡ0Ν)和千兆比特无源光网络(GbitsPON, GPON)为代表的无源光网络技术已经在许多国家和地区有所应用和普及。但EPON和GPON都是基于时分复用技术，将来随着网络接入需求的增加其带宽难以为继的矛盾会逐渐显现。为满足高清电视等高带宽业务需求，目前最佳方案是在PON中引入WDM技术，使 用多个波长信道来增加系统容量，使之具有支持大量光网络单元(Optical Network Unit,ONU)的能力，该技术即波分复用无源光网络(WDM-PON)技术。图I示意了一种常见的波分复用无源光网络方案只使用一根光纤来连接光纤线路终端(Optical Line Terminal, 0LT)和光网络单元(ONU)端，并用不同波长的光信号来分别传送上行和下行信号。多个ONU用户端依次串行连接，每一个ONU用户端都需要下行一个波长Ii及上行一个波长gi，例如第一个用户端ONU1需要下行一个波长I1及上行一个波长gl，例如第二个用户端ONU2需要下行一个波长I2及上行一个波长g2，……依次类推。这种利用WDM方式传输的单纤回路与双纤回路相比可减少一半的光纤使用量，以降低ONU用户端的成本。用来实现这种波长上下路复用的分插复用器是WDM-PON系统中关键器件之
O图2示意了一种现有光分插复用器的结构框图，其中第一端口 Pl为光分插复用器的OLT连接端,输入波长为λ ^ λ η的光信号及输出波长为Y1-Yn的光信号；第二端口 Ρ2输入波长为Y2-Yn的光信号及输出波长为λ λ η的光信号；第三端口 Ρ3为ONU连接端，输入波长为Y工的光信号及输出波长为λ 的光信号。该光分插复用器包括两个环形器及两根互易光栅来实现光的上下路复用来自OLT的光信号X1-Xn经第一环行器、反射中心波长为λ 的第一互易光栅后进入第二环行器，进而由第二端口 Ρ2输出光信号λ2-λη，同时由该第一互易光栅反射回的光信号λ 经第一环行器环形后由第三端口 Ρ3输出，从而完成光信号X1-Xn的下路传输；来自第二端口 Ρ2的光信号Y2- Yn的经第二环行器、反射中心波长为Y2的第二互易光栅后进入第一环行器，与经第一环行器环形并来自第三端口 Ρ3的光信号Y i的复合，再经第一端口 Pl进入0LT,从而完成光信号Y1- Y η的上路传输。该现有光分插复用器的不足在于结构复杂，集成度低。发明内容本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足之处，而提出一种产生光分插复用器及其光上下路复用方法，以较为简单的结构来实现不同波长光信号的上下路复用功能。为解决上述技术问题，本发明的基本构思为利用光环行器的单向传输特性，考虑增加一个在不同传输方向上具有不同的反射光中心波长的非互易光栅，尝试来简化光分插复用器的结构，从而在一根光纤上实现光上下复用的功能。作为实现本发明构思的技术方案是，提供一种光分插复用器，包括五端口的光环行器、非互易光栅及互易光栅，光在所述光环行器的五个端口间单向环行；设定所述光环行器的第一端口、第四端口及所述互易光栅的第二端口为所述光分插复用器的三个光输入输出口，则该光环行器的第二端口连接所述互易光栅的第一端口，所述非互易光栅串接在光环行器的第三端口和第五端口之间。进一步地，上述方案中，该光分插复用器包括分立封装的所述光环行器、非互易光栅或互易光栅；或该光分插复用器为集成所述光环行器、非互易光栅及互易光栅在同一衬底上并实现一体封装的光器件。所述光环行器I、非互易光栅2及互易光栅3之间是用光纤通过熔接的方式来实现连接的。作为实现本发明构思的技术方案还是，提供一种光分插复用器实现光上下路复用 的方法，尤其是，包括步骤
A.设置光分插复用器，该光分插复用器包括五端口的光环行器(I )、非互易光栅(2)及互易光栅(3)，使光环行器(I)的第二端口连接所述互易光栅(3)的第一端口，所述非互易光栅(2)串接在光环行器(I)的第三端口和第五端口之间；令所述互易光栅(3)对来自该互易光栅的第一或第二端口的光信号的反射光中心波长为λ I 非互易光栅(2)对入射自光环行器(I)的第五端口的光信号的反射光中心波长为Y工，非互易光栅(2)对入射自光环行器(I)的第三端口的光信号反射光中心波长为X1 ;
B.使波长为λ ^λ^的光信号由环行器(I)的第一端口输入,经该光环行器(I)的第二端口及所述互易光栅(3)输出波长为λ 2-入 的光信号，同时分别经连接该环行器(I)第二及第三端口的互易光栅(3)及非互易光栅(2)的反射后，使得波长为X1的光信号由该环行器(I)的第四端口输出，以此来实现光的下路传输；
C.使波长为Y2-Yn的光信号由所述互易光栅(3)的第二端口输入，波长为Y工的光信号由环行器的第四端口输入并传输到该环行器的第五端口后，经所述非互易光栅(2)的反射后，与经由该环行器的第二端口、第三端口及非互易光栅(2)的波长为Y2-Yn的光信号汇合传输到环行器的第一端口，以此来实现光的上路传输。采用上述各技术方案的光分插复用器，具有结构紧凑，集成度高的特点，在光通信、光路由等方面有广泛的应用前景。
图I示意了现有波分复用无源光网络的系统框 图2示意了现有光分插复用器的结构框 图3示意了本发明光分插复用器的结构框 图中1 一五端口光环行器，2 —非互易光栅，3 —互易光栅。
具体实施方式
下面，结合附图所示之最佳实施例进一步阐述本发明。本发明光分插复用器结构如图3所不,包括一个五端口的光环行器I、一根非互易光栅2、一根互易光栅3组成。光信号在所述光环行器I的五个端口间单向环行。光环行器I的第二端口连接互易光栅3的第一端口，非互易光栅2串接在光环行器的第三端口和第五端口之间。故光分插复用器的三个光输入输出口中Pl连接光环行器I的第一端口 A,P3连接光环行器I的第四端口 D，P2连接互易光栅3的第二端口。其中互易光栅3对来自该互易光栅的第一或第二端口的光信号的反射光中心波长为λ j,非互易光栅2对入射自光环行器I的第五端口的光信号的反射光中心波长为Y工，对入射自光环行器I的第三端口的光信号反射光中心波长为入工。则基于本发明结构的光分插复用器实现光上下路复用的方法还包括如下步骤 实现光的下路传输的步骤来自OLT方向波长为λ r λ 的光信号从Pl端口输入环行
器I的第一端口 Α，利用环行器的单向传输特性，该光信号X1-Xn经该光环行器I的第二端口 B输出往互易光栅3,进而波长为λ 的光信号被反射回到B端口，同时波长为λ2-λη的光信号通过互易光栅3输出往光分插复用器的Ρ2端口，完成从Pl端口到Ρ2端口的穿通功能；被反射回到B端口的光信号λ i经连接该环行器第三端口 C的非互易光栅的反射后回到C端口，经环行器I的第四端口 D输出往P3端口，从而完成光信号A1 WPl端口到P3端口的下路功能。
实现光的上路传输的步骤来自下游ONU方向的光信号mnWP2端口输入，经所述互易光栅3的第二端口穿通往环行器I的第二端口 B，再由环行器I的第三端口 C经非互易光栅2进入到环行器I的第五端口 E ;同时来自P3端口的波长为Y1的光信号由环行器I的第四端口 D输入并传输到该环行器的第五端口 E，并被非互易光栅2反射回该E端口后与来自P2端口的Y2-Yn光信号复用后经环行器I的第一端口 A端口从Pl端口。这样，完成了 Y1光信号从P3端口到Pl端口的上路功能和Y2-Yn光信号从P2端口到Pl的穿通功能。图2中，所述光分插复用器所包括的光环行器I、非互易光栅2或互易光栅3可以是分立封装的光器件，这些光器件可以采用不同的材料、工艺和方法来制造获得。光分插复用器也可以是光环行器I、非互易光栅2或互易光栅3全部集成在同一衬底上(例如但不限于在同一衬底上用光刻、刻蚀的方法来制备)并被一体封装，从而光分插复用器可以是一个实现一体封装的光器件，被使用于各种光网络设备中。为提高光传输效率，本发明中，光环行器I、非互易光栅2及互易光栅3若采用分立封装则最好用光纤通过熔接的方式来实现光器件间的连接，从而降低连接损耗。本发明中，为了降低实施难度，非互易光栅2可采用一个互易光栅与磁性材料相键合来制备，从而利用外加磁场的影响来达到非互易效果。单色光为出射光的各种光源也将落入本发明保护范围。
权利要求
1.一种光分插复用器，其特征在于 包括五端口的光环行器(I)、非互易光栅(2)及互易光栅(3)，光在所述光环行器(I)的五个端口间单向环行；设定所述光环行器(I)的第一端口、第四端口及所述互易光栅(3)的第二端口为所述光分插复用器的三个光输入输出口，则该光环行器(I)的第二端口连接所述互易光栅(3 )的第一端口，所述非互易光栅(2 )串接在光环行器(I)的第三端口和第五端口之间。
2.根据权利要求I所述的光分插复用器，其特征在于 设定所述互易光栅(3)对来自该互易光栅的第一或第二端口的光信号的反射光中心波长为λ工，非互易光栅(2)对入射自光环行器(I)的第五端口的光信号的反射光中心波长为Y工，非互易光栅(2)对入射自光环行器(I)的第三端口的光信号反射光中心波长为λ ；IjllJ所述环行器(I)的第一端口输入波长为λ r λ η的光信号及输出波长为Y1- Yn的光信号，该环行器(I)的第四端口输入波长为Y i的光信号及输出波长为X1的光信号，所述互易光栅(3)的第二端口输入波长为Y2- Yn的光信号及输出波长为λ 2-λ η的光信号。
3.根据权利要求I所述的光分插复用器，其特征在于 该光分插复用器包括分立封装的所述光环行器(I)、非互易光栅(2)或互易光栅(3)；或该光分插复用器为集成所述光环行器(I)、非互易光栅(2)及互易光栅(3)在同一衬底上并实现一体封装的光器件。
4.根据权利要求I或2所述的光分插复用器，其特征在于 所述非互易光栅包括磁性材料，该磁性材料与一个互易光栅相键合，使得该非互易光栅在两个不同方向上的反射光中心波长分别为入工和
5.根据权利要求I所述的光分插复用器，其特征在于 所述光环行器(I)、非互易光栅(2)及互易光栅(3)之间是用光纤通过熔接的方式来实现连接的。
6.一种光分插复用器实现光上下路复用的方法，其特征在于，包括步骤 A.设置光分插复用器，该光分插复用器包括五端口的光环行器(I)、非互易光栅(2)及互易光栅(3)，使光环行器(I)的第二端口连接所述互易光栅(3)的第一端口，所述非互易光栅(2)串接在光环行器(I)的第三端口和第五端口之间；令所述互易光栅(3)对来自该互易光栅的第一或第二端口的光信号的反射光中心波长为λ I 非互易光栅(2)对入射自光环行器(I)的第五端口的光信号的反射光中心波长为Y工，非互易光栅(2)对入射自光环行器(I)的第三端口的光信号反射光中心波长为^1; B.使波长为λ「λη的光信号由环行器(I)的第一端口输入,经该光环行器(I)的第二端口及所述互易光栅(3)输出波长为λ 2-入 的光信号，同时分别经连接该环行器(I)第二及第三端口的互易光栅(3)及非互易光栅(2)的反射后，使得波长为X1的光信号由该环行器(I)的第四端口输出，以此来实现光的下路传输； C.使波长为Yn的光信号由所述互易光栅(3)的第二端口输入，波长为Y工的光信号由环行器的第四端口输入并传输到该环行器的第五端口后，经所述非互易光栅(2)的反射后，与经由该环行器的第二端口、第三端口及非互易光栅(2)的波长为光信号汇合传输到环行器的第一端口，以此来实现光的上路传输。
7.根据权利要求6所述光分插复用器实现光上下路复用的方法，其特征在于，所述非互易光栅是在一 个互易光栅上键合磁性材料来制备的。
全文摘要
一种光分插复用器及其实现光上下路复用的方法，用于波分复用无源光网络系统；该光分插复用器包括五端口的光环行器(1)、非互易光栅(2)及互易光栅(3)，该光环行器(1)的第二端口连接所述互易光栅(3)的第一端口，所述非互易光栅(2)串接在光环行器(1)的第三端口和第五端口之间，利用非互易光栅(2)及互易光栅(3)的不同光反射波长特性，实现不同波长信号在所述光环行器(1)的第一端口、第四端口及所述互易光栅(3)的第二端口之间的上下复用。采用本发明的光分插复用器，具有结构紧凑、集成度高的特点。
文档编号H04Q11/00GK102821328SQ20111029306
公开日2012年12月12日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者孙一翎, 张旭琳, 徐平 申请人:深圳大学