器9输出的每路光纤 中的各个光信号波长与第一空间光路由器3各自对应的输入光纤中的各个光信号波长一 致。
[0039] 每组波长转换及路由模块A中的波长转换及路由模块A数量均与单模输入光纤的 根数相同。
[0040] 如图2所示，系统中每个波长转换及路由模块A设计均相同，包括依次连接的光解 复用器4、N个第一波长转换器5、第三空间光路由器6、N个第二波长转换器7和光复用器 8,负责进行空间光路由器3-个输出端口的一组N个波长光信号的波长转换及路由。
[0041] 如图2所示，第一空间光路由器3每路输出端口的光信号先经过光解复用器4分 解为单波长信号，各个单波长信号经各自的第一波长转换器5传输到第三空间光路由器6 中，第三空间光路由器6对单波长信号进行空间路由后再经第二波长转换器7波长转换后 传送到光复用器8,光复用器8将各个单波长信号合并为一路光信号输出到第二空间光路 由器9。
[0042] 优选地，第一波长转换器5或者第二波长转换器7包括光滤波器结构，第一波长转 换器5或者第二波长转换器7的光滤波器结构将转换前光信号滤除。
[0043] 优选地，在第一波长转换器5和第二波长转换器7中不包含光滤波器的情况下，第 一波长转换器5和第二波长转换器7的输出端口会同时存在原光信号和转换后光信号。如 果第三空间光路由器6与第一空间光路由器3、第二空间光路由器9设计相同，则原光信号 会路由至3的某一输出端口，干扰路由至该端口输出的转换后光信号。为避免原光信号对 转换后光信号串扰，即第三空间光路由器6中每个端口中光信号串扰，第三空间光路由器6 与第一空间光路由器3、第二空间光路由器9具有不同的信道间隔，使得单模输入光纤及单 模输出光纤中所传输的光信号的波长与第三空间光路由器6的传输光谱（即透射光谱）不 匹配。
[0044] 具体实施时，对于波长转换及路由模块A，使得第三空间光路由器6与第一空间光 路由器3、第二空间光路由器9的信道间隔有一定偏差，使原光信号不能通过第三空间光路 由器6。原光信号进入第一波长转换器5,使信号加载至一组新的波长，与第三空间光路由 器6信道匹配，即在波长转换及路由模块A中采用一组不同波长完成信道交换。在波长转 换模块A中，通过第一次波长转换器5,使经光解复用器4解复用后的光信号转移到一组不 同波长间隔的光上，通过第三空间光路由器6,再经过第二次波长转换器7,将第三空间光 路由器6空间路由后的光信号重新转换至符合第二空间光路由器9信道间隔的波长，继续 传输。
[0045] 光解复用器4为IXN光解复用器，为根据输入光纤内N个信道的波长间隔所设计 的单端输入、N个端口单波长输出的光无源器件，优选的采用阵列波导光栅AWG或衍射刻蚀 光栅EDG。
[0046] 光复用器8为NX 1光复用器，为N个输入的单波长光信号合并为单端口输出的光 无源器件，优选的采用阵列波导光栅AWG、衍射刻蚀光栅EDG或多模干涉耦合器MMI。
[0047] 优选的第一空间光路由器3、第二空间光路由器9和第三空间光路由器6可相同或 者不相同，可采用循环阵列波导光栅AWGR或循环衍射刻蚀光栅EDGR。
[0048] 所述的第一波长转换器5或第二波长转换器7的结构可相同或者不相同，具体为 利用半导体光放大器SOA的非线性效应将一波长的光信号加载在另一个不同波长的直流 激光上的波长转换结构。
[0049] 优选的，第一波长转换器5或第二波长转换器7可采用如图9所示的结构，包括可 调谐激光器10、非线性光放大器11和延时波导12,可调谐激光器10发出的探测光和信号 光经波导连接非线性光放大器11输入端，非线性光放大器11的输出端分别连接光波导和 延时波导12后输出信号。
[0050] 优选的，第一波长转换器5或第二波长转换器7可采用如图10所示的结构，包括 可调谐激光器10、非线性光放大器11、延时波导12、线性光放大器13和调相器14,信号光 分为两路，分别经光波导和延时波导12后连接各自的线性光放大器13输入端，可调谐激光 器10发出两路探测光，两个线性光放大器13输出端与各自对应的可调谐激光器10的输出 端经耦合器耦合，将两个线性光放大器13输出端的信号与可调谐激光器10的两路探测光 分别耦合，形成两路光信号后连接到各自的非线性光放大器11输入端，两路非线性光放大 器11的其中一个非线性光放大器11输出端连接调相器14后与另一路的非线性光放大器 11的输出端耦合后输出最终的光信号。
[0051] 上述的可调谐激光器为可调谐的半导体激光器，非线性光放大器11采用非线性 光放大器，线性光放大器13采用线性半导体光放大器。
[0052] 本实用新型的N为正整数，当需要时，只需增加输入和输出光纤数目，并对应增加 三个空间光路由器3、6、9端口数目和波长转换及路由模块A的数目，其中波长转换及路由 模块A结构与设计均相同。
[0053] 本实用新型的工作原理如下：
[0054] 本实用新型中，图中出现的各信号波长下标一样则代表波长一样。输入光纤中传 输的一组光信号波长矩阵如式1。其中下标第一个数字i代表光纤序号，第二个数字j代表 信道序号，例如λ 12表示第一根输入光纤的第二个信道波长。
[0055]
【主权项】
1. 一种模块化可扩展的N2XN2波长和空间全光路由器，其特征在于：包括第一空间光 路由器（3)、三组波长转换及路由模块(A)及第二空间光路由器（9);N根单模输入光纤和第 一空间光路由器（3)之间连接有第一组波长转换及路由模块（A)，通过第一组波长转换及 路由模块(A)将单模输入光纤中复用的各个光信号内的各信道进行波长转换处理传送到第 一空间光路由器（3)中；第一空间光路由器（3)的输出端口经第二组波长转换及路由模块 (A)与第二空间光路由器（9)的输入端口连接，将每组不同波长的光信号经过波长转换处理 传送到第二空间光路由器（9)各自对应的输入端口中；第二空间光路由器（9)将由第二组 波长转换及路由模块(A)输出的每组不同波长的光信号传送到第二空间光路由器（9)各自 对应的输出端口；第二空间光路由器（9)经第三组波长转换及路由模块(A)连接单模输出 光纤，通过第三组波长转换及路由模块(A)将第二空间光路由器（9)各路输出端口的光信 号经波长转换处理重新加载在该路输出端口中的任意信道上；第一空间光路由器（3)和第 二空间光路由器（9 )镜像工作，使得由第二空间光路由器（9 )输出的每路光纤中的各个光 信号波长与第一空间光路由器（3)各自对应的输入光纤中的各个光信号波长一致。
2. 根据权利要求1所述的一种模块化可扩展的N2XN2波长和空间全光路由器，其特征 在于：所述的波长转换及路由模块(A)包括依次连接的光解复用器（4)、N个第一波长转换 器（5)、第三空间光路由器（6)、N个第二波长转换器（7)和光复用器（8);第一空间光路由器 (3)每路输出端口的光信号先经过光解复用器（4)分解为单波长信号，各个单波长信号经各 自的第一波长转换器（5)传输到第三空间光路由器（6)中，第三空间光路由器（6)对单波长 信号进行空间路由后再经第二波长转换器（7)波长转换后传送到光复用器（8)，光复用器 (8)将各个单波长信号合并为一路光信号输出到第二空间光路由器（9)。
3. 根据权利要求2所述的一种模块化可扩展的N2XN2波长和空间全光路由器，其特征 在于：所述的第一波长转换器（5)或者第二波长转换器（7)包括将转换前光信号滤除的光 滤波器结构。
4. 根据权利要求2所述的一种模块化可扩展的N2XN2波长和空间全光路由器，其特征 在于：所述的第一波长转换器（5)及第二波长转换器（7)中不包括光滤波器结构，第三空间 光路由器（6)与第一空间光路由器（3)、第二空间光路由器（9)具有不同的信道间隔，使得 单模输入光纤及单模输出光纤中所传输的光信号的波长与第三空间光路由器（6)的传输光 谱不匹配。
5. 根据权利要求2所述的一种模块化可扩展的N2XN2波长和空间全光路由器，其特征 在于：所述的光解复用器（4)为IXN光解复用器，采用阵列波导光栅（AWG)或衍射刻蚀光 栅（EDG)。
6. 根据权利要求2所述的一种模块化可扩展的N 2XN2波长和空间全光路由器，其特 征在于：所述的光复用器（8)为NXl光复用器，采用阵列波导光栅（AWG)、衍射刻蚀光栅 (EDG)或多模干涉耦合器。
7. 根据权利要求1所述的一种模块化可扩展的N2XN2波长和空间全光路由器，其特征 在于：所述的第一空间光路由器（3)或第二空间光路由器（9)为循环阵列波导光栅或循环 衍射刻蚀光栅。
8. 根据权利要求2所述的一种模块化可扩展的N2XN2波长和空间全光路由器，其特征 在于：所述的第三空间光路由器（6)为循环阵列波导光栅或循环衍射刻蚀光栅。
9. 根据权利要求2所述的一种模块化可扩展的N2XN2波长和空间全光路由器，其特征 在于：所述的第一波长转换器（5)或第二波长转换器（7)为利用半导体光放大器的非线性 效应将一波长的光信号加载在另一个不同波长的直流激光上的波长转换结构。
10. 根据权利要求1所述的一种模块化可扩展的N2XN2波长和空间全光路由器，其特征 在于：所述的第一空间光路由器（3)、第二空间光路由器（9)和波长转换及路由模块（A)全 部或部分集成在同一芯片上。
【专利摘要】本实用新型公开了一种模块化可扩展的N2×N2波长和空间全光路由器。N根单模输入光纤连接第一组波长转换及路由模块后，再经第一空间光路由器与第二组波长转换及路由模块连接，然后经过第二组波长转换及路由模块后，与第二空间光路由器的输入端口连接到第三组波长转换及路由模块，光信号输出进入N根单模输出光纤，完成波长和空间的全光路由；第一空间光路由器和第二空间光路由器镜像工作。本实用新型用于波分复用光纤通信系统中，可完成光纤内各个信道的任意交换及光纤间各信道的任意交换，并完成波长转换；并能通过对波长转换及路由模块的级联和线性增加，实现更完整的路由功能，增加路由信道数目。整个路由结构可以通过平面光波导技术实现集成。
【IPC分类】G02F1-35
【公开号】CN204270002
【申请号】CN201420600708
【发明人】武英晨, 何建军
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年4月15日
【申请日】2014年10月16日