专利名称：光通信系统中的波长选择分插装置的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及采用波分复用(WDM)技术的光通信系统，具体涉及在这种光通信系统的WDM信号中插入和分出个别光信道。
背景技术：
由于光传输具有与速度和带宽相关的优点，光纤很快成为许多通信网络中传输媒体的选择。此外，在光通信网络中波分复用(WDM)技术用于满足不断增长的大容量要求。众所周知，WDM组合每个不同波长的许多光信道，作为单根光纤中同时传输的复合光信号。在基干网络中利用光传输和WDM技术，通信行业在当今网络中提供更大容量和更高传输速度方面是突飞猛进的。
在WDM系统中管理这种增大的容量，即，管理许多不同光信道中传输的通信业务，是任何WDM基通信网络的重要方面。例如，远程和城市系统的WDM系统通常具有分插能力，从而可以在网络的各个节点中有选择地插入和分出个别光信道上传输的信号。光分插系统的常规方法通常是基于提取分插节点中所选波长的整个信号功率。例如，一些用于光分插器件的例子包括直线阵列式波导光栅路由器(AWG)，光纤Bragg光栅(FBG)，或Mach-Zehnder滤波器(MZF)，等等。
现有系统中的分插能力受到几个方面的限制。例如，两个终端之间可以插入或分出的信道总数一般是受限制的。任何给定节点中可以分插的具体信道通常也是受限制的，特别是在采用分段方法的那些系统中，其中分配各组信道用于指定节点的分插，例如，第一组信道(信道1-8)用于第一节点的分插，第二组信道(信道9-16)用于第二节点的分插，等等。因此，某些信道仅“可用于”特定节点的分插。某些系统不允许特定波长的光信道在相同节点中进行插入和分出。某些系统还不允许波长重用，例如，不允许不同对节点之间通信业务的两个单独电路在网络中分享相同的波长。在许多WDM系统中，重新配置节点的分插任务，例如，信道从“分出”路由改变成“通过”路由，需要技术员进行现场干预。因此，所有这些限制都减小了管理WDM系统带宽的能力，例如，重用波长，以及在给定节点提供选择性和可编程的分插能力，等等。
现有分插装置中的这些限制一都般归因于所使用的特定器件和采用这些器件的配置中设计限制。例如，这些限制包括商品化器件的插入损耗，传输路径上的偏振有关损耗，WDM信号的光信道中功率分散性(例如，光信道中不同的功率电平)，有多个串接分插节点的传输路径上滤波变窄效应(例如，因为滤波器特性与不同节点之间不完全匹配)，和WDM信号中各个光信道之间的信道间隔(例如，波长间隔)，特别是在WDM系统中信道增多的情况下。分插装置设计的复杂化会出现这样的情况，这些问题中一些问题的解决方法与其他问题的作用是相反的。例如，改正功率分散性的均衡技术能够导致插入损耗的增大，等等。
发明内容
按照本发明的原理在分插节点中可以实现一种灵活，可选择和可编程的分插解决方法，它能够在密集WDM(DWDM)光信号中插入和分出每个光信道，该分插节点采用选择性波长阻塞，便于路由到分插节点内的“插入”传输路径，“分出”传输路径，和“通过”传输路径。
更具体地说，分插节点中接收到的WDM输入信号，例如，利用光信号分接头，耦合到指定用于分出光信道的节点内传输路径上和指定用于“通过”路由光信道的节点内传输路径上，例如，那些没有被分出的光信道。然后，在“分出”传输路径内处理待分出的那些光信道，例如，利用光去复用操作。由于相同WDM输入信号的副本路由到“通过”传输路径上，在“通过”传输路径上利用波长阻塞器，有选择地阻塞从WDM输入信号中分出的光信道。按照这种方式，仅仅在分插节点中没有被分出的光信道传送到“通过”传输路径。在节点内的另一条传输路径上，可以有选择地插入光信道，例如，利用光复用装置以提供一个或多个待插入的光信道。在插入传输路径内有选择地阻塞从节点输出而没有插入的那些光信道。所以，把来自插入传输路径的光信道与通过传输路径上的光信道进行组合，以产生从分插节点传输的WDM输出信号。
按照本发明原理，合并“插入”传输路径，“分出”传输路径和“通过”传输路径内的选择性波长阻塞操作，获得动态可配置和可编程的分插能力，它可以本地或远程提供这种能力以适应改变分插要求。此外，在分插节点中使用波长阻塞器优于现有的分插滤波装置，现有的分插滤波装置对于上述的滤波变窄效益，高损耗，串接性限制等是特别敏感的，串接性是指传输路径上可以串接分插节点的数目。
根据以下的详细的描述并结合附图可以更完整地理解本发明，相同的元件是用相同的参考数字表示，其中图1表示可以应用本发明原理的简化网络配置；图2是按照本发明一个典型实施例分插装置的简化方框图；图3是按照本发明另一个典型实施例分插装置的简化方框图；图4是按照本发明另一个典型实施例中结合快速路由能力的分插装置的简化方框图；和图5是按照本发明另一个典型实施例中结合交叉能力以增大被分出光信道信道间隔的分插装置的简化方框图。
具体实施例方式
在WDM场境下描述分出/插入时简要地回顾一些常用的术语，有助于理解以下详细描述本发明所用的术语。在传输有多个不同波长光信道的WDM信号的WDM系统中，插入/分出操作一般是指从WDM信号中去掉个别光信道和/或添加个别光信道到WDM信号中的能力。在典型的分插节点中，输入WDM信号中特定波长的光信道一般可以从WDM信号中分出或传送通过分插节点而不被分出。特定波长的光信道也可以插入到WDM信号中。由于上述的限制，当今大多数WDM系统仅允许信道总数的子集被分出，传送通过节点而不被分出的光信道通常属于两类中的一类。特别是，特定节点中可以分出(例如，分配成分出)而没有选取分出的光信道通常称之为“通过”信道。与此同对比，特定节点中可以插入或分出的光信道，例如，它不是在可以分出的信道子集或波段内的光信道，通常称之为“快速”信道。就是说，该信道被快速地路由通过的这样一个节点，该节点旁路具有分插功能的节点中所有元件。
图1表示可以应用本发明原理的简化网络配置。具体地说，图1表示包括一对终端105和106的2光纤线性系统100，在这两个终端之间有一个或多个中继器110和/或光分插节点115-116。众所周知，在不提供分插能力的情况下，例如，中继器110可用于放大传输通过WDM系统的WDM信号。如图所示，系统100展示两个方向的通信。
在运行时，N个光信道125(标记为λ1至λN)复用成终端105处的WDM信号120。然后，WDM信号120经光纤路由到分插节点115，其中N个光信道125可以从WDM信号120中分出或插入到WDM信号120中。于是，分插节点115产生WDM信号121，该信号包括与WDM信号120波长相同的N个光信道125，但可能在一个或多个光信道上携带不同的通信业务，这些光信道是从原始输入WDM信号120中插入或分出的。WDM信号121从分插节点115传输通过中继器110，其中利用熟知的方法发生信号放大，然后，传输到分插节点116，其中发生类似于上述分插节点115中的分插处理操作。简要地说，分插节点116接收WDM信号121，分插N个光信道125中选取的光信道，并输出WDM信号122。同样，WDM信号122包括与输入WDM信号121波长相同的N个光信道125，但可能携带不同的通信业务，它取决于发生在分插节点116处的分插处理操作。然后，WDM信号122传输到终端106，其中发生光去复用操作或其他熟知的处理以产生N个分别的光信道125。相反的通信方向，从终端106到终端105的通信，类似于从终端105到终端106的上述通信，为了简洁明了，此处不再重复。应当注意，系统100表示成简化的方框图形式，它仅仅代表一个典型的例子。因此，本发明的原理完全不受图1所示典型配置的限制。
图2表示按照本发明典型实施例的图1所示分插节点115的简化方框图。为了简化说明和解释，仅仅展示单根光纤上通过分插节点115的一个方向的通信，虽然我们可以设想利用类似于以下描述的配置，分插节点115在另一条光纤上可以支持另一个方向的通信。
WDM输入信号201被分插节点115接收，并由分接头210耦合到两条不同的光路径204和205，因此，每条路径204和205传送WDM输入信号201中所有的光信道。作为例子，利用熟知技术和商品化器件可以完成耦合操作，例如，利用90/10抽头耦合器。众所周知，90/10抽头耦合器耦合90％光功率的WDM信号进入一条路径，而10％光功率的WDM信号进入另一条路径。在图2所示的例子中，10％光功率路由到路径204，而90％光功率路由到路径205。
光去复用器220耦合到路径204，用于接收WDM信号和去复用成它的构成光信道125，此处标记为λ1至λN。按照这种方式，光信道125中的任何信道可以在分插节点115被分出。此处没有展示提取分出光信道所需的其他器件，例如，滤波器，接收器，等等；然而，各种熟知的技术和器件适合于从去复用WDM信号中分出选取的光信道125。分出特定光信道125的选择可以受有分插元件的WDM系统中所用标准控制技术的控制，例如，借助于系统和板级控制器，监测信道等的消息传送和命令。
可以利用许多商品化器件以提供光去复用器220的去复用功能。作为例子，阵列式波导光栅(AWG)，通常称之为波导光栅路由器(WGR)，是一种这样的光去复用器，虽然还有多种其他的器件适合于从WDM信号中提取一个或多个特定波长的光信道。例如，其他的器件包括薄膜滤波器，光栅式器件等，但不限制于这些器件。
因为WDM输入信号201的副本也路由到“通过”路由的路径205上，本发明可以支持(有插入或没有插入的)“分出”和“分出和继续”操作。就是说，若需要分出没有任何“通过”路由的信道，则可以经路径204分出光信道并在路径205上阻塞该光信道。按照这种方式，如果需要，可以插入相同波长的光信道返回到节点115中的WDM输入信号201，如以下所描述的。或者，可以支持“分出和继续”操作，从而还允许经路径204分出的光信道继续沿路径205进行而不被阻塞。在这个例子中，还需要随后的控制以保证相同波长的光信道不插入到WDM输入信号201中，从而避免发生冲突。
如上所述和在合适时，在路径205上可以阻塞经路径204分出的那些光信道。这可以按照本发明一个典型实施例利用波长阻塞器225来完成。响应于来自控制系统或单元的控制信号，命令等，波长阻塞器225是信道波长阻塞器，它可以配置成有选择地阻塞经路径204分出的某些光信道，而传送所有其他的光信道。从波长阻塞器225输出的光信道被路由到路径226上，此处标记为“通过”路径226。按照这种方式，波长阻塞器225用于控制选择性路由“通过”路径226上的光信道，作为经路径204分出那些光信道的功能。在一个典型的实施例中，波长阻塞器225可以受软件的控制，有选择地阻塞或传送每个光信道(按照波长)，因此增加了远程规定特征。特别是，可以远程和动态地规定特定节点的分出要求以响应改变系统要求，例如，分插节点115。
波长阻塞器225和选择合适器件的各种实施方案取决于系统设计考虑，这些都是在本领域专业范围内。作为例子，利用光机快门，液晶技术等可以实现波长阻塞器225。2001年3月15日申请的美国系列号N0.09/809,124，其标题为“Planar Lightwave WavelengthBlocker”和2001年3月15日申请的美国系列号No.09/809,126，其标题为“Planar Lightwave Wavelength Blocker Devices UsingMicromachines”公开一些典型的波长阻塞器，这两篇申请文件的全文合并在此供参考。一般地说，这些和其他相当器件的波长阻塞器的损耗小于现有技术分插系统中使用的那些器件的损耗。
通过波长阻塞器225传输的光信道被路由到“通过”路径226上的组合器230，其中这些光信道与经插入路径231插入的任何光信道进行组合。更具体地说，给插入到分插节点115中WDM信号的光信道125分配的波长与WDM信号中现有的波长分配是一致的。按照这种方式，可以采用波长重用以提供光层中带宽管理的优点。利用作为例子的典型分插方案，波长为λ1的光信道就会经分出路径204和光去复用器220从节点115中分出，如以上所描述的。所以，波长为λ1的光信道就被波长阻塞器225阻塞，因此，它不会出现在“通过”路径226上。具有相同波长λ1的光信道可以经插入路径231插入到WDM信号中。
一种按照这种方式插入光信道的方法是根据图2所示的典型实施例。更具体地说，光复用器235用于复用N个光信道125(例如，有与WDM输入信号201中相同的波长分配)以形成复合WDM信号。N个光信道125中任何的光信道可以是插入到WDM信号中携带通信业务的光信道。然而，因为仅仅一个或多个(但很可能小于N)光信道是插入到WDM信号中实际携带通信业务的光信道，光复用器235输出的WDM信号耦合到波长阻塞器240，该波长阻塞器的操作类似于上述的波长阻塞器225。就是说，波长阻塞器240有选择地传送或阻塞个别光信道，因此，只有实际插入到分插节点115的那些光信道允许经“插入”路径231传送到组合器230。插入路径231上所有其他“未使用”的光信道就被波长阻塞器240阻塞，为的是避免与“通过”路径226上具有相同波长的光信道发生冲突。因此，在这个典型实施例中，分插节点115中分出或插入的所有光信道就被各自的波长阻塞器225和240所阻塞。
许多商品化器件可用作光复用器235。作为例子，上述的波导光栅路由器(WGR)是这样一种光复用器，虽然还有适合于插入一个或多个特定波长光信道到WDM信号中的多种其他器件。另一个例子是光组合器。本发明专业人员还知道插入光信道的其他方案。例如，波长选择性元件可用于只插入所选的光信道，从而避免需要波长阻塞器240。
在采用光复用器或类似器件的现有装置中，分插要求中的任何变化，例如，改变待插入的那些信道，就需要人工干预，例如，改变光复用器的跨接线，等等。因此，插入光信道不是可编程的，例如，从远程位置的编程。与此对比并按照本发明的原理，插入功能是远程可编程和可控的，因为光复用器配置成复用路由到波长阻塞器240的所有光信道，于是，该阻塞器用于传送或阻塞合适的信道，例如，仅仅传送待插入到输出信号中的那些光信道。按照这种方式，选择性插入功能可以是远程可编程和可控的，因为波长阻塞器240是远程可编程的器件。
然后，组合器230组合“通过”路径226上光信道和从“插入”路径231上插入的个别光信道以产生WDM输出信号250。所以，WDM输出信号包括利用与WDM输入信号中波长相同的多个光信道，但可能携带不同的通信业务，它取决于个别光信道是否从分插节点115中分出和/或插入。各种商品化器件和技术可用于组合经“插入”路径231插入的光信道与从“通过”路径226路由的光信道。
利用选择性波长阻塞操作并分别结合“分出”路径204，“插入”路径231，和“通过”路径226上的典型路由配置，分插节点115可以提供选择性和动态可配置的分插功能，就允许远程控制以响应改变分插要求。此外，波长阻塞器优于现有的分插滤波装置，现有的分插滤波装置对于上述的滤波变窄效应，高损耗，串接性限制是特别敏感的，串接性是指传输路径上可以串接分插节点的数目。
本领域专业人员显然知道，可以有多种实施方法控制波长阻塞器225和240以便有选择地阻塞不同的光信道，它取决于节点中的具体分插要求。在一个典型的实施例中，可以利用软件基控制以实施信道分配算法，因此，波长阻塞器可以编程成插入和分出不同的光信道，它取决于节点中任何给定时间各个光信道的具体分插要求。
作为例子，当接收到插入特定波长(例如，λi)的光信道到节点中的要求时，在该节点中输入光信道λi的“插入”关联之前，检查每个波长阻塞器225和240中那个特定光信道的状态。例如，可以利用熟知的光信号监测操作以检测传输路径上是否存在特定波长的光信号。普通的光监测技术可以包括利用光谱分析仪，光电检测器和相关的电路，等等。若任何一个波长阻塞器225或240已经配置或规定成传送光信道λi，这是通过光监测操作或其他合适技术确定的，则拒绝现在插入λi的请求以避免所谓的“冲突”，从而避免发生干扰和其他的删除效应。若在波长阻塞器225和240的输出中没有检测到λi的光信号，或因为λi原先不是在WDM输入信号201中，或因为波长阻塞器225和240已经配置或规定成阻塞λi，则可以规定在该节点中现在插入λi的请求。在这个例子中，耦合到“通过”路径226上的波长阻塞器225设置成阻塞λi，而“插入”路径231上的波长阻塞器240设置成传送λi。
类似地，当具有相同波长的那个相同光信道是经“插入”路径231插入时，光信道不能重新配置到“通过”路径226上。因此，必须验证波长阻塞器225和240的编程以检查它们在该光信道上的当前状态。在另一个实施例中，在传输路径上的多个分插节点中可以协调分插功能的控制，特别是，波长阻塞器225和240的状态。按照这种方式，可以在节点中协调分插请求的信道分配和重新分配，以保证不但在特定节点内而且在下行节点中不发生冲突。例如，除了在重新配置波长阻塞器之前特定节点内的检查以外，还可以利用软件基控制以促使一个或多个下行节点中的相同类型检查，因此，当具有相同波长的那个光信道插入到没有首先被分出的下行节点中时，不重新配置该光信道到上行节点的“通过”路径上。本领域专业人员知道其他的冲突情况和便于信道分配的控制装置以避免这种冲突。
按照本发明的另一个方面，包括波长阻塞器的分插装置优于常规的分插装置。特别是，动态增益均衡功能(DGEF)可以合并到波长阻塞器225和240内以提供信道增益均衡，因此，当从各自波长阻塞器225和240中输出时，所有“通过”信道和“插入”信道基本是在相同的功率电平上。所以，动态调整光信道的增益可以有效地补偿光信道中可能发生的上述功率分散，当光信道横跨多个中继器(例如，放大器)和其他的分插节点时，功率分散就变得更严重。一种典型的动态增益均衡方法，请参阅2000年4月3日给C.Doerr公开的美国专利No.6,212,315，其标题为“Channel Power Equalizer for aWavelength Division Multiplexed System”。
图3表示另一个典型实施例的分插节点315，该节点合并交叉操作以增加相邻光信道之间的信道间隔，从而提高该节点的分插性能。更具体地说，交叉(和去交叉)WDM信号可用于增大信道间隔以避免现有技术装置中的上述问题，还能够使用分插信道的其他商品化器件，否则这些器件可能因信道间隔问题而不适用。此外，系统设计考虑很可能确定元件的实际类型和配置。因为节点315包含许多与节点115(图2)中相同的元件，为了简洁明了，此处仅描述图2和图3所示实施例之间的差别。
如图3所示，波长交叉器306按照预定的模式或安排分割(例如，去交叉)WDM输入信号301内的各个光信道，从而增大光信道之间的信道间隔。在一个典型实施例中，交叉器306在路径302上产生第一组光信道和在路径303上产生第二组光信道，使所有奇数编号的光信道(即，λ1，λ3，…λN-1)是在路径302上，而所有偶数编号的光信道(即，λ2，λ4，…λN)是在路径303上。按照这种方式，增大了WDM输入信号301中相邻光信道之间的信道间隔，从而把与密集信道间隔相关的其他潜在问题减至最小，例如，下行元件中的插入损耗，串音，等等。作为例子，典型的WDM系统可以传送128个光信道，这些光信道在WDM输入信号301中的信道间隔为50GHz。通过把每隔一个信道至少分割成路径302和303上不同的一个信道，则在每个路径302和303上WDM信号的信道间隔变成100GHz。
交叉器和有类似功能的其他器件是商品化产品，并可用于本发明的各个实施例。仅仅作为例子，这样的一种交叉器是，例如，JDSUniphase等公司制造的50/100GHz无源交叉器。其他典型的器件包括例如，Chorum Technologies等公司制造的所谓波长“限制器”。显然，本领域专业人员还知道其他的器件和装置。因此，上述的例子仅仅是说明性的，而决不是限制性的。
路径302上的分接头310，光去复用器320，和波长阻塞器325类似于图2所示实施例中的对应元件，为了简洁明了，此处不再详细地描述。简要地说，这些元件类似地用于经分出路径304分出所选的光信道125和用于经“通过”路径326路由所选的光信道。这个实施例与图2所示实施例之间的主要区别是，仅仅处理WDM输入信号301中光信道总数的子集合，用于路径302上的“分出”路由和“通过”路由，例如，波长为λ1，λ3，…λN-1的奇数编号光信道。类似地，路径303上的分接头360，光去复用器365，和波长阻塞器370完成类似于路径302上那些相同元件(以及图2中的对应元件)的类似功能，但是，仅仅用于WDM输入信号301中光信道总数的另一个子集合，例如，波长为λ2，λ4，…λN的偶数编号光信道。
与图2所示典型实施例中的对应元件一样，图3中插入路径331上的光复用器335，波长阻塞器340，和组合器330类似地用于插入光信道到WDM信号中。因此，这些元件用于插入光信道的基本操作是相同的，为了简洁明了，此处不再重复。然而，在这个实施例中，插入到WDM信号中的光信道，即，插入到光复用器335而不被波长阻塞器340阻塞的那些光信道，在组合器330中首先与“通过”路径364上的光信道进行组合。
然后，交叉器307用于交叉或组合通过路径326上的光信道与组合器330输出产生的那些光信道。从组合器330输出而产生的光信道包括“通过”路径364上路由的光信道和经“插入”路径331插入而不被波长阻塞器340阻塞的光信道。按照这种方式，从交叉器307产生的WDM输出信号350包括WDM输入信号301中没有在节点315被分出的光信道与插入到节点315中光信道的组合。如上所述，各种商品化交叉器和组合器件适合于完成交叉器307的功能，因此可适用于本发明原理。作为例子，50/100GHz无源交叉器是适合于这个用途的几个商品化器件之一。
图4表示另一个典型实施例的分插节点415，该节点合并快速路由能力，补偿损耗的光放大，分插的增长能力，和交叉操作以增大相邻光信道之间的信道间隔。如图4所示，WDM输入信号401提供给交叉器406，该交叉器完成类似于图3的实施例中描述的功能。在这个典型实施例中，交叉器406按照预定的模式或安排分割WDM输入信号401内各个光信道，因此，在路径402上，第一组光信道包括所有奇数编号的光信道(即，λ1，λ3，…λN-1)，而在路径403上，第二组光信道包括所有偶数编号的光信道(即，λ2，λ4，…λN)。如同以上的实施例，WDM输入信号401中的光信道可以有50GHz的间隔，而50/100GHz的交叉器可用于交叉器406输出的信道中提供100GHz的间隔。
按照本发明原理在路径402上的光信道中提供快速路由能力。特别是，这些光信道直接地路由通过节点415，而没有传送通过与分出信道相关的任何元件。在这个例子中，奇数编号的光信道(即，λ1，λ3，…λN-1)从路径402上快速路由通过可变光衰减器408，该衰减器是商品化器件，用于控制各个光信道的信号功率电平。例如，可变光衰减器408可用于保持“快速”光信道的功率电平大致等于“通过”光信道和“插入”光信道的功率电平。然后，这些“快速”光信道提供给交叉器407。
路径403上偶数编号的光信道(即，λ2，λ4，…λN)首先路由通过光放大器409，然后到达常规的90/10抽头耦合器410，该耦合器的作用类似于图3所示的分接头310和360。在图4所示的实施例中，抽头耦合器410抽出90％的输入WDM信号中光信号功率(光信道λ2，λ4，…λN)并沿路径405路由这些信号到波长阻塞器425。抽出10％的输入WDM信号中光信号功率(光信道λ2，λ4，…λN)并经“分出”路径404路由到光放大器411。
每个光放大器409和411提供光信号的放大以补偿该信号在各自路径上遭受的损耗。例如，因为仅仅10％的光信号功率经“分出”路径404被路由，光放大器411用于放大节点415中分出光信道的信号功率。类似地，光放大器409对于放大“通过”路径426上路由的光信道的光信号功率以补偿“通过”路径426上的损耗和均衡“通过”光信道的光信号功率电平与插入到节点415中的光信道的功率电平是特别有用的，以下要更详细地给以描述。显然，本领域专业人员知道其他的放大方案，它是基于诸多因素的设计选择考虑，例如，所需的信号电平，系统，节点等的损耗“预算”。
任选的交叉器412可以用在“分出”路径404上，用于进一步增大分出光信道的信道间隔。在图4所示的例子中，交叉器412可以是100/200GHz交叉器，其中输入光信道λ2，λ4，…λN之间的间隔为100GHz，而从交叉器412输出的每组光信道的信道间隔为200GHz。如图4所示，光去复用器420可用于分割光信道λ4，λ8，…λN，而光去复用器414可用于分割光信道λ2，λ6，…λN-2按照这种方式，图4所示的实施例提供这样的增长能力，系统的初始配置没有光去复用器414或420，但随着分出要求的变化，可以插入合适的光去复用器以适应增加的分出要求。
类似于以上的实施例，波长阻塞器(有任选的DGEF)425是可设置的，例如，利用软件基或其他控制机构，用于有选择地阻塞或传送光信道。特别是，波长阻塞器425设置成阻塞对应于经路径404分出的那些光信道的波长，如同以上的实施例。没有被波长阻塞器425阻塞的那些光信道就沿“通过”路径被路由到组合器430，与节点415中插入的光信道进行组合，如以下要更详细描述的。路径402上“快速”光信道与路径426上“通过”光信道之间的主要差别是，可以分出“通过”路径426的光信道，它取决于实际上任何给定时间的具体规定，而在节点415中不能分出“快速”光信道。
按照以上实施例中描述的类似方式，光信道插入到节点415中的WDM信号。然而，图4所示的典型实施例提供附加的增长能力，节点415可以初始配置单个光复用器，随着节点415中“插入”要求的变化，可以插入附加的光复用器。在这个例子中，光复用器435用于处理波长为λ1，λ3，…λN-1的光信道，而光复用器436用于处理波长为λ2，λ4，…λN的光信道。本领域专业人员应当理解，一个或多个光复用器的具体波长分配是设计选择考虑。例如，实际上可能要求每个光复用器处理一个波段的相邻波长光信道，例如，光复用器435中的λ1，λ2，…λi，和光复用器436中的λi+1，λi+2，…λN，等等。信道间隔，光信道总数(N)和其他考虑的诸多因素确定插入光信道的具体配置和元件选择。本领域专业人员还知道插入光信道具体方案的其他变化，这些变化是与此处发明的内容一致，也是利用发明可以设想到的。例如，可以利用组合光信道的其他元件代替光复用器。
组合器437用于组合每个光复用器435和436提供的光信道。作为例子，组合器437可以是50/50组合器，它组合每个复用信号中等量的信号功率。然后，光放大器438用于放大组合器437提供的光信道，而放大的信号传送到波长阻塞器440，该阻塞器按照以上实施例中描述的类似方式运行。例如，波长阻塞器440配置或规定为经远程软件基控制以阻塞对应于那些没有插入到节点415中光信道的波长，而传送那些插入到节点415中光信道的波长。通过减小光放大器438可能产生的放大自发辐射(ASE)噪声，波长阻塞器440提供附加的优点。此外，波长阻塞器440还可以包含动态增益均衡功能(DGEF)以提供信道均衡能力，因此，插入光信道的功率可以保持在大致等于“通过”路径426上光信道平均功率的电平。
组合器430可用于组合经“插入”路径431插入的所选光信道到来自“通过”路径426上的光信道。在一个典型实施例中，可以利用熟知的60/40组合器，所以，组合的信号包括60％来自“通过”路径426上的光信道功率和40％来自“插入”路径431上的光信道功率。因此，在这个具体方案中，“通过”光信道略微占优势。当然，节点415内合并放大以及选择各个分接头，组合器，复用器，和交叉器中合适的功率分割和组合比率是基于损耗预算等诸多因素的设计选择考虑。
然后，组合的多波长信号经路径451路由到交叉器407，其中它与包括从路径402快速路由的那些光信道的多波长信号进行交叉，例如，在这个典型实施例中波长为λ1，λ3，…λN-1的光信道。然后，交叉的信号被光放大器449(任选地)放大，作为WDM输出信号传输到网络中的下一个节点。
图5表示另一个典型实施例的分插节点515，该节点提供100％的分插能力，补偿损耗的光放大，分插的增长能力，和交叉操作以增大相邻光信道之间的信道间隔。图5所示的实施例在配置和操作上类似于图4所示的实施例，不同的是，用于分出光信道的路径502代替图4中路径402上完成的快速路由。因此，为了简洁明了，仅仅讨论图4与图5所示实施例之间的差别。
如图5所示，WDM输入信号501提供给任选的光放大器500，该光放大器放大光信号的信号功率。此外，合并光放大是一个设计选择考虑。交叉器506完成与图4中交叉器406相同的功能，输入的WDM输入信号501被去交叉成两个输出流，路径502上波长为λ1，λ3，…λN-1的光信道和路径503上波长为λ2，λ4，…λN的光信道。路径503上经光放大器560，分接头561，波长阻塞器/DGEF562，通过路径563，和组合器530的光信道处理与以上描述的图4中路径403上的光信道处理相同，为了简洁明了，此处不再重复。类似地，光放大器565，交叉器566，和光去复用器567-568完成相同的“分出”功能，而光复用器535-536，组合器537，光放大器538，和波长阻塞器540完成相同的“插入”功能，如图4中对应元件的那些功能。
对于路径502上的光信道，光放大器509和511，分接头510，交叉器512，光去复用器514和520，和波长阻塞器525也完成与路径503上对应元件以及图4所示实施例中对应元件相同的“分出”功能。利用路径502上包含相同的分出能力，现在可以在节点515中分出WDM输入信号501中任何的光信道。因此，交叉器507用于交叉或组合来自“通过”路径526的光信道(例如，没有经“分出”路径504分出的光信道)与从“通过”路径563提供的路径551上光信道(例如，没有经“分出”路径564分出的光信道)和来自“插入”路径531上光信道组合成的光信道。然后，交叉的信号被光放大器549放大，并作为WDM输出信号550。
应当注意，附图中所示各种元件的功能可以受处理器或控制器的控制，该处理器或控制器包含专用软件或能够执行软件的硬件。此处所使用的“处理器”或 控制器”不应当解释成专门指能够执行软件的硬件，而可以不受限制地包括数字信号处理器(DSP)硬件，用于存储软件的只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)或非易失性存储装置，等等。
上述的实施例仅仅说明本发明的原理。本领域专业人员能够设计多种装置，虽然此处没有明确地给以展示或描述，但它们都体现本发明范围内的那些原理。例如，可以对各种具体元件和方案进行各种改动和替换，这些元件和方案用于典型实施例中各自“插入”路径和“分出”路径上插入和分出光信道。类似地，可以利用分割和组合信号的不同元件和技术以增大信道间隔或解决其他的设计问题。光放大要求也可以随所用不同类型元件和这些元件的配置而不同。鉴于熟知的网络和系统设计原理以及此处叙述的内容，显然，本领域专业人员知道所有这些改动和替换，因为它们都是按照本发明原理所设想的。所以，此处展示和描述的实施例仅仅是说明性的，而不是以任何方式加以限制。本发明的范围仅仅受所附权利要求书中内容的限制。
权利要求
1.一种能够插入或分出至少一个波分复用(WDM)信号光信道的分插节点，该分插节点包括光耦合器，用于耦合WDM输入信号到分插节点内的分出传输路径和通过传输路径；耦合到分出传输路径上的装置，用于光分割WDM输入信号成多个光信道，其中从WDM输入信号中有选择地分出该多个光信道中的一个或多个光信道；耦合到通过传输路径上的第一波长阻塞元件，用于有选择地阻塞从WDM输入信号中有选择地分出的一个或多个光信道，因此，仅仅在分插节点中没有被分出的光信道传送到通过传输路径；在分插节点内的插入传输路径上，组合装置，用于组合多个光信道成一个WDM插入信号，WDM插入信号中的多个光信道有对应于WDM输入信号中光信道的波长，其中WDM插入信号中该多个光信道中的一个或多个光信道插入到分插节点，和第二波长阻塞元件，用于有选择地阻塞没有被插入的光信道，因此，仅仅在分插节点中插入的光信道沿插入传输路径传送；和耦合到每个插入传输路径和通过传输路径上的组合器，用于组合来自插入传输路径的一个或多个光信道和通过传输路径上的光信道以产生从分插节点传输的WDM输出信号。
2.按照权利要求1的分插节点，还包括耦合到第一波长阻塞元件和第二波长阻塞元件并与其通信的控制器，第一波长阻塞元件和第二波长阻塞元件动态地和自动地可编程以响应控制器并作为改变分插要求的功能。
3.按照权利要求1的分插节点，其中第一波长阻塞元件和第二波长阻塞元件中的每个包括动态增益均衡器元件，用于调整通过传输路径和插入传输路径上每个信道的光信道增益。
4.按照权利要求1的分插节点，还包括第一光交叉器，用于按照预定的模式把WDM输入信号分割成至少第一组光信道和第二组光信道，使第一光信道和第二组光信道中每组光信道的信道间隔至少是它们各自光信道组内的一个波长。
5.按照权利要求4的分插节点，其中第一组光信道被路由到分插节点内的快速路由路径上，因此，第一组中的光信道不能在分插节点中被分出，该分插节点还包括第二光交叉器，用于组合来自快速路由路径的光信道与来自插入路径和通过路径的光信道。
6.按照权利要求1的分插节点，其中光分割WDM输入信号的装置包括一个或多个光去复用器，而组合插入传输路径上多个光信道的装置包括一个或多个光复用器。
7.一种在分插节点中插入/分出至少一个波分复用(WDM)信号光信道的方法，该分插节点包括第一传输路径，用于从WDM信号中分出所选的光信道；第二传输路径，用于路由所选光信道通过分插节点；和第三传输路径，用于插入所选光信道到WDM信号，WDM信号有多个不同波长的光信道，该方法包括在分插节点接收WDM输入信号；分配WDM输入信号到第一传输路径和第二传输路径；从第一传输路径的WDM输入信号中分出一个或多个光信道；插入一个或多个光信道到第三传输路径的WDM输入信号；有选择地路由第二传输路径和第三传输路径中每个传输路径上的光信道以提供可重新配置的分插能力，这是通过以下操作实现的，有选择地阻塞第二传输路径上的波长，该波长对应于从第一传输路径上WDM输入信号中分出的光信道，和有选择地传送第三传输路径上的波长，该波长对应于插入到分插节点中的光信道；和组合来自第二传输路径和第三传输路径的光信道以产生从分插节点传输的WDM输出信号。
8.按照权利要求7的方法，其中有选择阻塞步骤和有选择传送步骤是动态可配置的，作为改变分插要求的功能。
9.一种在分插节点中插入/分出至少一个波分复用(WDM)信号光信道的方法，该分插节点包括第一传输路径，用于从WDM信号中分出所选的光信道；第二传输路径，用于路由所选光信道通过分插节点；和第三传输路径，用于插入所选光信道到WDM信号，WDM信号有多个不同波长的光信道，该方法包括在分插节点接收WDM输入信号；分配WDM输入信号到第一传输路径和第二传输路径；从第一传输路径的WDM输入信号中分出一个或多个光信道；插入一个或多个光信道到第三传输路径上的WDM输入信号；有选择地路由第二传输路径和第三传输路径中每个传输路径上的光信道以提供可重新配置的分插能力，这是通过以下操作实现的，有选择地阻塞第二传输路径上的波长，该波长对应于插入到第三传输路径上WDM输入信号中的光信道，和有选择地传送第三传输路径上的波长，该波长对应于插入到分插节点中的光信道；和组合来自第二传输路径和第三传输路径的光信道以产生从分插节点传输的WDM输出信号。
10.按照权利要求9的方法，其中有选择阻塞步骤和有选择传送步骤是动态可配置的，作为改变分插要求的功能。
全文摘要
分插节点中接收的WDM输入信号耦合到该节点内的“分出”传输路径和“通过”传输路径上。然后，在“分出”路径内处理待分出的光信道，例如，利用光去复用操作。因为相同WDM输入信号的副本被路由到“通过”路径上，动态可配置和可编程的波长阻塞器有选择地阻塞从WDM输入信号中分出的光信道并传送没有分出的那些光信道到“通过”路径上。在该节点内的“插入”路径上，有选择地插入光信道，例如，利用光复用操作。在“插入”传输路径内有选择地阻塞来自复用光信号中没有被指定“插入”的那些光信道(例如，“未使用”信道)。然后，组合来自“插入”路径和“通过”路径的光信道以形成WDM输出信号。
文档编号H04J14/00GK1399438SQ02120399
公开日2003年2月26日 申请日期2002年5月24日 优先权日2001年6月29日
发明者卡尔·A·卡洛里, 克里斯托弗·R·多尔, 罗伯特·D·菲尔德曼 申请人:朗迅科技公司