DE60026497T2

DE60026497T2 - Optische dicht-wdm-multiplexer und -demultiplexer

Info

Publication number: DE60026497T2
Application number: DE60026497T
Authority: DE
Inventors: Jean-Luc Severna Park ARCHAMBAULT
Original assignee: Ciena Corp
Current assignee: Ciena Corp
Priority date: 1999-03-22
Filing date: 2000-03-22
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2020-03-23
Also published as: CA2333057A1; WO2000057590A1; EP1078487A1; DE60026497D1; US6567196B1; EP1078487B1

Description

Die vorliegende Anmeldung nimmt die vorläufige US-Anmeldung Nr. 09/274063, eingereicht am 22. März 1999, in Anspruch.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Multiplexer zum Multiplexen von optischen Signalen in einem Dicht-Wellenlängen-Teilungs-Multiplexsystem bzw. Dicht-Wellenlängen-Multiplex-System.
Optische Kommunikationssysteme sind ein wesentlicher und schnell wachsender Bestandteil von Kommunikationsnetzwerken. Der Ausdruck "optisches Kommunikationssystem", wie er hierin verwendet wird, betrifft ein beliebiges System, das optische Signale verwendet, um Informationen über ein optisches Wellenleitungsmedium bzw. Lichtwellenleitermedium zu übertragen, beispielsweise eine optische Faser bzw. ein Lichtwellenleiter. Solche optischen Systeme umfassen Telekommunikationssysteme, Kabelfernsehsysteme und lokale Netze (LANs: local area networks), sind aber nicht auf diese beschränkt. Gegenwärtig werden viele optische Kommunikationssysteme konfiguriert, um einen optischen Kanal einer einzelnen Wellenlänge über einen oder mehrere optische Wellenleiter zu tragen. Um Informationen von mehreren Quellen zu transportieren, wird ein Zeitmultiplexen häufig verwendet (TDM: time division multiplexing). Beim Zeitmultiplexen wird ein bestimmter Zeitschlitz jeder Signalquelle zugeordnet, wobei das vollständige Signal von den Teilen der Si gnale, die von jedem Zeitschlitz gesammelt werden, gebildet ist. Obwohl dies eine nützliche Technik zum Tragen mehrerer Informationsquellen auf einem einzelnen Kanal ist, ist die TDM-Kapazität durch Faserstreuung bzw. Faserdispersion und den Bedarf, Hochspitzenlastleistungsimpulse zu erzeugen, begrenzt.
Obwohl der Bedarf an Kommunikationsdiensten wächst, ist die gegenwärtige Kapazität von bestehenden Wellenleitungsmedien begrenzt. Obwohl eine Kapazität erweitert werden kann, beispielsweise durch Legen von mehr optischen Faserkabeln, sind die Kosten einer solchen Erweiterung unerschwinglich. Folglich besteht ein Bedarf an einem kosteneffektiven Weg, die Kapazität von bestehenden optischen Wellenleitern zu erhöhen.
Wellenlängenteilungsmultiplexen (WDM: wave length division multiplexing) wurde als ein Ansatz zum Erhöhen der Kapazität von bestehenden optischen Fasernetzwerken untersucht. WDM-Systeme fassen typischerweise eine Mehrzahl von Sendern, die jeweils Signale auf einem ausgewiesenen bzw. designierten einen einer Mehrzahl von Kanälen oder Wellenlängen übertragen. Die Kanäle werden durch einen Multiplexer an einem Endanschluss bzw. -terminal kombiniert und auf einer einzelnen Faser zu einem Demultiplexer an einem weiteren Endterminal übertragen, wo diese getrennt und zu jeweiligen Empfängern geliefert werden.
Neulich wurden Dicht-WDM (DWDM: Dense WDM) Systeme vorgeschlagen, die 8 Kanäle auf einer einzelnen Faser übertragen. Diese Systeme können einen Demultiplexer mit einem 1 × 8 optischen Spalter bzw. Splitter umfassen, der die 8 Kanäle auf einer Eingabefaser empfängt und die Kanäle auf jeder von 8 Ausgaben ausgibt. Der Leistungspegel auf jeder der Ausgaben ist jedoch näherungsweise 1/8 des Eingabelei stungspegels. Optische Komponenten werden jeweils an die Ausgaben des 1 × 8 Spalters gekoppelt, um einen entsprechenden einen der 8 Kanäle auszugeben, was zu einem zusätzlichen Verlust führt.
Obwohl 8-Kanal-WDM-Systeme eine verbesserte Kapazität bereitstellen, erhöhte sich der Bedarf an zusätzlicher Kapazität durch Wachsen des Internetverkehrs und der Forderung nach Multimediadiensten. Daher werden gegenwärtig DWDM-Systeme mit höheren Kanalzahlraten entwickelt. Bei Systemen mit hoher Kanalzahl ist es jedoch schwierig, eine große Anzahl an optischen Kanälen zu multiplexen und zu demultiplexen. Beispielsweise würde in einem 40-Kanal-DWDM-System ein 1 × 40 Spalter nicht in der Lage sein, jeden der Kanäle zu demultiplexen, da der Leistungspegel an jeder Ausgabe eines solchen Spalters unzureichend wäre, um einen ausreichenden Signalgeräuschabstand bzw. Rauschabstand zu bewahren. Folglich können die übertragenen Kanäle nicht ausreichend erfasst werden. Andererseits kann, obwohl ein optischer Verstärker verwendet werden könnte, um die Leistung an der Eingabe des 1 × 40 Spalters zu erhöhen, ein solcher Verstärker schwierig herzustellen sein und würde dabei versagen, die notwendige optische Leistung pro Kanal bei höheren Kanalzahlen bereitzustellen. Darüber hinaus wären, wenn Verstärker an jeder der Ausgaben des 1 × 40 Spalters vorgesehen wären, die Kosten des Demultiplexers übermäßig hoch. Die Druckschrift WO 99/13607 A offenbart einen optischen Multiplexer zum Multiplexen von vierzig Kanälen auf eine einzelne Faser.
Daher besteht ein Bedarf an einem Multiplexer und einem Demultiplexer, die geeignet für einen Einsatz in einem DWDM-System mit hoher Kanalzahl sind, was Leistungsverluste minimiert und eine ausreichende Erfassung der übertragenen Kanäle ermöglicht. Es gibt ebenfalls einen Bedarf an einem skalierbaren DWDM-System, das leicht zusätzliche Kanäle bei minimalem Aufwand aufnehmen kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine optische Vorrichtung nach Anspruch 1 bereitgestellt. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Multiplexen von optischen Signalen nach Anspruch 15 bereitgestellt. Die vorliegende Erfindung ist gekennzeichnet gegenüber der Druckschrift WO 99/13607 A durch die kennzeichnenden Teile der Ansprüche 1 und 15.
Hierin ist ebenfalls ein optischer Spalter mit einer Eingabe und einer ersten und zweiten Ausgabe beschrieben. Die Eingabe des optischen Spalters ist mit einem optischen Eingabepfad gekoppelt, der eine Mehrzahl von optischen Kanälen trägt. Jeder der optischen Kanäle hat eine jeweilige Wellenlänge. Die erste Ausgabe des optischen Spalters ist mit einem ersten optischen Ausgabepfad gekoppelt und die zweite Ausgabe ist mit einem zweiten optischen Ausgabepfad gekoppelt, wobei der erste und der zweite optische Ausgabepfad jeweils die Mehrzahl von optischen Kanälen tragen.
Die optische Vorrichtung, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist, umfasst weiterhin ein erstes optisches Filterelement, das mit dem ersten optischen Ausgabepfad gekoppelt ist, um eine erste Gruppe der Mehrzahl von optischen Kanälen auszuwählen, und ein zweites optisches Filterelement, das mit dem zweiten optischen Ausgabepfad gekoppelt ist, um eine zweite Gruppe der Mehrzahl von optischen Kanälen auszuwählen. Ein erster optischer Demultiplexer ist mit dem ersten optischen Filterelement gekoppelt und umfasst eine Mehrzahl von Ausgaben. Ein entsprechender der ersten Gruppe von Kanälen erscheint auf einer jeweiligen der Mehrzahl von Ausgaben des ersten optischen Demultiplexers. Weiterhin ist ein zweiter optischer Demultiplexer mit dem zweiten optischen Filterelement gekoppelt. Der zweite optische Demultiplexer umfasst eine Mehrzahl von Ausgaben, ein entsprechender der zweiten Gruppe von Kanälen erscheint auf einer jeweiligen der Mehrzahl von Ausgaben des zweiten optischen Demultiplexers.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsformen davon offensichtlich werden, wobei die Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung betrachtet werden sollte.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines optischen Demultiplexers.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Interferenzfilters.
3 zeigt Transmittanz- bzw. Durchlässigkeitseigenschaften von Filterelementen 125-1, 125-2 und 125-3, die in 1 gezeigt sind.
4 zeigt Transmittanzeigenschaften von Filterelementen 130-1 und 130-2, die in 1 gezeigt sind.
5 zeigt Diagramme, bei denen Verlust gegenüber Kanalzahl aufgetragen ist, für die vorliegende Erfindung und einen herkömmlichen Demultiplexer.
6 zeigt ein zusätzliches Beispiel eines Demultiplexers.
7 zeigt ein Beispiel eines Sub- bzw. Unter-Demultiplexers.
8 zeigt ein zusätzliches Beispiel eines Sub-Demultiplexers.
9 zeigt ein weiteres Beispiel eines Sub-Demultiplexers.
10 zeigt einen optischen Fasenkoppler- bzw. Lichtwellenleiterkoppler-Demultiplexer zum Trennen von zwei Wellenlängen.
11 zeigt ein zusätzliches Beispiel eines Demultiplexers.
12 zeigt einen optischen Multiplexer.
13 zeigt einen optischen Multiplexer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
14 zeigt ein Filterelement, das in 13 gezeigt ist.
15 zeigt einen Querschnitt eines beispielhaften optischen Dämpfungsglieds, das in 13 gezeigt ist.
16 zeigt eine Seitenansicht eines optischen Dämpfungsglieds, das in 15 gezeigt ist.
17 zeigt eine Seitenansicht des optischen Dämpfungsglieds nach Fusionsverbinden bzw. -spleißen (fusion splicing).
Detaillierte Beschreibung
In Übereinstimmung mit einer hierin beschriebenen Anordnung werden optische Kanäle, die zu entschachteln bzw. demultiplexen sind, zu einer ersten und zweiten optischen Faser über einen optischen Spalter geliefert. Interferenzfilter mit geringen Verlusten, die beispielsweise an die erste und zweite optische Faser gekoppelt sind, wählen jeweilige Gruppen von Kanälen aus. Jede Gruppe von Kanälen wird als nächstes mit Sub-Demultiplexern in einzelne Kanäle demultiplext, von denen jeder dann mit einem entsprechenden Fotodetektor erfasst wird. Obwohl der optische Spalter einen optischen Leistungsverlust bei der Eingabe zu dem Demultiplexer bewirkt, erzeugen die Interferenzfilter und Sub-Demultiplexer geringe zusätzliche Verluste. Folglich ist der gesamte Leistungsverlust, der mit der vorliegenden Erfindung in Verbindung steht, signifikant geringer als derjenige, der mit einem herkömmlichen n-Kanal-Demultiplexer basierend auf einem 1 × n Spalter erhalten wird. Folglich können hohe Anzahlen an Kanälen, beispielsweise über vierzig, einfach demultiplext und erfasst werden.
In der Zeichnung, in der gleiche Bezugsziffern dieselben oder ähnliche Elemente in jeder der verschiedenen Ansichten bezeichnen, zeigt 1 einen optischen Demultiplexer 100 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Wie nachfolgend detaillierter erörtert wird, demultiplext der beispielhafte Demultiplexer, der in 1 dargestellt ist, 40 Kanäle. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anzahl an Kanälen beschränkt. Vielmehr ist die Erfindung bei Demultiplexern anwendbar, die irgendeine geeignete Anzahl an optischen Kanälen trennen können.
Wie in 1 gezeigt ist, empfängt der optische Demultiplexer 100 beispielsweise eine Mehrzahl von multiplexten optischen Kanälen λ₁–λ₄₀ auf einer optischen Eingabefaser 105. Die multiplexten Kanäle werden durch Lasersender (nicht dargestellt) emittiert bzw. ausgesendet, die mit der optischen Faser 105 gekoppelt sind. Die multiplexten Kanäle werden zu der Eingabe eines optischen Spalters 110 geliefert, der Kanäle λ₁–λ₄₀ zu einer ersten bzw. zweiten Ausgabefaser 115 bzw. 120 liefert. Wahlweise kann ein optischer Verstärker 101 an der Eingabe des Spalters 110 vorgesehen sein, um irgendeinen Verlust, der durch den Spalter 110 bewirkt ist, zu versetzen. Alternativ kann der durch den Spalter 110 bewirkte Verlust durch Koppeln von optischen Verstärkern an Ausgabefasern 115 und 120 kompensiert werden.
Wie weiter in 1 gezeigt ist, sind erste optische Filterelemente 125-1 bis 125-3 mit der ersten Ausgabefaser 120 gekoppelt, und zweite Filterelemente 130-1 und 130-2 sind mit der zweiten Ausgabefaser 115 gekoppelt. Jedes dieser Filterelemente umfasst typischerweise ein Interferenzfilter, das beispielsweise kommerziell von JDS Fitel oder Di-Con erhältlich ist.
Eine vereinfachte Darstellung des Filterelements 125-1, das ein Interferenzfilter umfasst, ist beispielsweise in 2 dargestellt. Das Filterelement 125-1 empfängt Kanäle λ₁–λ₄₀ auf einer Eingabefaser 210 mit einem Endabschnitt getrennt von einer Linse 215 mit abgestuftem Brechungsindex (GRIN: graded refractive index). Folglich divergiert Licht, das von dem Endabschnitt emittiert wird, vor dem Auftreffen auf die Linse 215. Kanäle λ₁–λ₄₀ werden durch die Linse 215 ausgerichtet bzw. kollimiert und zu einem dielektrischen Dünnfilmfilter 220 gerichtet. Das Dünnfilmfilter 220 umfasst ein Substrat, das mit einer Mehrzahl von dünnen dielektrischen Filmen geeigneter Dicke und Anzahl überzogen bzw. beschichtet ist, um in diesem Fall Kanäle λ₁–λ₈ durchzulassen und Kanäle λ₁₇–λ₄₀ zu reflektieren. Kanäle λ₁–λ₈ werden dann zu einer GRIN-Linse 218 übertragen, wo diese auf einen Endabschnitt einer Ausgabefaser fokussiert und zu einem entsprechenden Sub-Demultiplexer über einen Ausgabeanschluss 240 des Filterelements 125-1 übertragen werden. Kanäle λ₉–λ₄₀ werden jedoch zurück zu der GRIN-Linse 215 reflektiert, auf eine Faser 225 fokussiert und durch einen Anschluss 230 zu einem Filterelement 125-2 ausgegeben, was zusammen mit dem Filterelement 125-3 typischerweise einen ähnlichen Aufbau wie das Filterelement 125-1 hat.
Die Eigenschaften von Filterelementen 125-1 bis 125-3 hinsichtlich Transmittanz gegenüber Wellenlänge sind in 3 gezeigt. Ein Transmittanzband 325-1 des Filterelements 125-1 hat eine verhältnismäßig hohe Transmittanz über einen Bereich von Wellenlängen einschließlich der ersten acht Kanäle λ₁–λ₈. Wie vorstehend bemerkt ist, werden diese Kanäle daher zu einem Ausgabeanschluss des Filterelements 125-1 übertragen. Es sollte jedoch bemerkt werden, dass Kanäle λ₉–λ₁₁ beispielsweise ebenfalls übertragen werden, jedoch nur teilweise, da diese in dem Dämpfungs- bzw. Abroll-(roll-off) Bereich 324 des Transmittanzbands 325-1 liegen. Verbleibende Kanäle λ₁₂–λ₄₀ sowie Kanäle λ₉–λ₁₁ bei einem im wesentlichen verringerten Leistungspegel werden zu dem Filterelement 125-2 mit hohem Transmittanzband 325-2 reflektiert. Folglich werden Kanäle λ₁₇–λ₂₄ zu dem Ausgabeanschluss des Filterelements 125-2 gesendet. Wie weiter in 3 gezeigt ist, werden jedoch Kanäle λ₂₅–λ₂₇ beispielsweise benachbart zu λ₁₇–λ₂₄ ebenfalls übertragen, aber in einem geringeren Umfang. Verbleibende Kanäle λ₂₈–λ₄₀ werden reflektiert und zu dem Filterelement 125-3 ausgegeben, von dem Kanäle λ₃₃–λ₄₀ innerhalb des Hochtransmittanzbands 325-3 fallen und daher zu einem Ausgabe anschluss des Filterelements 125-3 gereicht werden. Kanäle λ₂₈–λ₃₁ werden jedoch teilweise übertragen.
Wie weiterhin in 1 gezeigt ist, werden Kanalgruppen λ₁–λ₈, λ₁₇–λ₂₄ und λ₃₃–λ₄₀ jeweils zu Sub-Demultiplexern 135-1, 135-2 und 135-3 gerichtet, wo ein weiteres Demultiplexen durchgeführt wird, um einzelne Kanäle auf entsprechenden Ausgabeanschlüssen auszugeben. Diese Ausgabeanschlüsse werden wiederum mit jeweiligen von Fotodioden 150 gekoppelt, wo die Kanäle in elektrische Signale gewandelt werden, um einen geeigneten Schaltkreis (nicht dargestellt) zu betreiben. Der Ausdruck Sub-Demultiplexer wird hierin verwendet, um eine optische Vorrichtung zu beschreiben, die die Gruppen von Kanälen demultiplext, die jeweils von den Filterelementen ausgegeben werden. Sub-Demultiplexer 135-1, 135-2 und 135-3 werden nachfolgend detaillierter beschrieben.
Wie vorstehend bemerkt ist, werden Kanäle, die außerhalb der Hochtransmittanzbänder der Filterelemente 125-1, 125-2 und 125-3 liegen, lediglich teilweise beispielsweise aufgrund der verhältnismäßig breiten Abrollbereiche der Transmittanzeigenschaften von Interferenzfiltern reflektiert. Demgemäß übernehmen Kanäle neben den vorgesehenen Kanalsubgruppen einen signifikanten Betrag eines Leistungsverlusts und können nicht effektiv demultiplext werden. Diese Kanäle werden daher durch Filterelemente 130-1 und 130-2 geliefert, die mit der zweiten Ausgabefaser 115 gekoppelt sind, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf 4 detaillierter erörtert wird.
Wie in 4 gezeigt ist, hat das Filterelement 130-1 ein Hochtransmittanzband 430-1, das sich über Wellenlängen λ₉–λ₁₆ erstreckt. Das Filterelement 130-1 hat typischerweise einen ähnlichen Aufbau wie das Filterelement 125-1 und überträgt daher Kanäle λ₉–λ₁₆ für eine Ausgabe zu einem entsprechenden Sub-Demultiplexer 140-1 und für ein weiteres Demultiplexen. Verbleibende Kanäle λ₁–λ₈ und λ₁₇–λ₄₀ werden zu dem Filterelement 130-2 mit einem Hochtransmittanzband 430-2 reflektiert, das Kanäle λ₂₅–λ₃₂ umfasst. Folglich werden Kanäle λ₂₅–λ₃₂ durch das Filterelement 130-2 gesendet und zu einem Sub-Demultiplexer 140-2 für ein weiteres Demultiplexen in einzelne Kanäle gerichtet.
Kanäle, die bei bzw. neben den Hochtransmittanzbändern 430-1 und 430-2 liegen, wie diejenigen Kanäle, die zuvor bei Hochreflexionsgradbändern 325-1 bis 325-3 erörtert werden, werden teilweise durch die Filterelemente 130-1 und 130-2 übertragen und sind daher schwierig nach einem weiteren Demultiplexen zu erfassen. Diese Kanäle liegen jedoch innerhalb der Hochtransmittanzbänder der Filterelemente 125-1 bis 125-3 und werden daher durch Sub-Demultiplexer 135-1 bis 135-3 jeweils demultiplext, wie vorstehend bemerkt ist. Daher dienen bei dem derzeit beschriebenen Beispiel der vorliegenden Erfindung die erste Ausgabefaser 120, Filterelemente 125-1 bis 125-3 und entsprechende Sub-Demultiplexer 135-1 bis 135-3 dazu, Kanäle λ₁–λ₈, λ₁₇–λ₂₄ bzw. λ₃₃–λ₄₀ zu demultiplexen. Zusätzlich dienen die zweite Ausgabefaser 120, Filterelemente 130-1 und 130-2 und entsprechende Sub-Demultiplexer 140-1 und 140-2 dazu, Kanäle λ₉ bis λ₁₆ bzw. λ₂₅ bis λ₃₂ zu demultiplexen. Folglich werden wechselnde Gruppen von Kanälen jeweils durch Filterelemente 125-1 bis 125-3 und 135-1 bis 135-3 ausgewählt.
Alternativ können, wenn lediglich 40 Kanäle durch den Demultiplexer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zu trennen sind, Filterelemente 130-2 und 125-3 weggelassen werden und Sub-Demultiplexer 140-2 und 135-3 können direkt mit den Ausgaben der Filterelemente 130-1 bzw. 125-2 gekoppelt werden.
Filterelemente 125-1 bis 125-3, 130-1 und 130-2 führen zu einem geringen Leistungsverlust bei den ausgewählten Subgruppen von Kanälen. Beispielsweise ist der Leistungsverlust, der mit den Kanälen, die durch die Filterelemente reflektiert werden, in Zusammenhang steht, typischerweise etwa 0,5 dB und der Verlust, der mit den Kanälen in Zusammenhang steht, die durch die Filterelemente übertragen werden, beträgt etwa 0,7 dB. Somit ist der Gesamtverlust des Demultiplexers signifikant verringert.
Es ist zu bemerken, dass, wenn die Kanäle sich unter einer der Ausgabefasern 115 oder 120 in 1 ausbreiten, der Übertragungsverlust durch jedes Filterelement sich anhäufen kann. Da jedoch der Verlust, der mit jedem Filterelement in Zusammenhang steht, so gering ist, können Kanäle durch vier Filterelemente entlang einer der Ausgabefasern 115 und 120 gelangen und verursachen weniger als 3 dB Verlust. Folglich können zusätzliche Kanäle mit geringem zusätzlichen Verlust einfach durch Verketten zusätzlicher Filterelemente mit Faserstückschnur bzw. -verbindungsleitung beispielsweise zwischen benachbarten Kopplern demultiplext werden. Alternativ können Filterelemente leicht durch Koppeln der Ausgabe von einem Filterelement mit einem Ende einer optischen Faser über einen ersten optischen Faserkoppler und Koppeln des anderen Endes der optischen Faser mit einem weiteren Filterelement über einen zweiten optischen Faserkoppler hinzugefügt werden. Somit ist der Demultiplexer einfach erweiterbar und ausbaufähig, um mehr Kanäle mit minimalem Aufwand und verhältnismäßig geringem Verlust aufzunehmen.
5 zeigt einen Verlust L als eine Funktion einer Kanalzahl n (Kurve 910) und einen herkömmlichen Demultiplexer (Kurve 920) basierend auf einem 1 × n Spalter. Wie in 5 zu sehen ist, ist bei geringeren Kanalzahlen der Verlust, der mit den hierin beschriebenen Demultiplexer in Zusammenhang steht, höher als bei dem herkömmlichen Demultiplexer. Dies ist bedingt durch den Verlust, der durch den 1 × 2 Spalter 110 verursacht ist, was einen minimalen Verlust in dem Demultiplexer mit sich bringt. Bei höheren Kanalzahlen erhöht sich jedoch der Verlust, der dem herkömmlichen Demultiplexer zugeordnet ist, linear mit n (Kurve 920). Andererseits ist der Verlust, der dem hierin beschriebenen Demultiplexer zugeordnet ist (Kurve 910), gestuft und erhöht sich bei einer viel höheren graduellen Rate zumindest teilweise aufgrund des geringen Verlusts der Filterelemente. Daher erfahren bei höheren Kanalzahlen Kanäle, die wie beschrieben demultiplext sind, einen geringeren Verlust als diejenigen, die mit einem herkömmlichen 1 × n Spalter demultiplext sind.
6 zeigt eine alternative Anordnung, in der jedes Filterelement eine Kombination eines Zirkulators bzw. Verbreiters und eines Gitters (grating) bildet. Insbesondere umfasst das Filterelement 130-1 einen Zirkulator 830-1, der Kanäle λ_1–40 bei einem ersten Zirkulatoranschluss 831-1 empfängt, der mit der Ausgabefaser 115 gekoppelt ist. Diese Kanäle werden zu einem Anschluss 831-2 zirkuliert und zu einem Einfaser-Bragg-Gitter (in-fiber Bragg grating) 832-1 ausgegeben, das konfiguriert ist, ein Band mit hohem Reflexionsvermögen zu haben, das mit dem Band der Kanäle λ_9–16 übereinstimmt. Folglich werden Kanäle λ_9–16 zurück zu einem Anschluss 831-2 reflektiert, während die verbleibenden Kanäle zu einem Zirkulator 830-2 übertragen werden. Kanäle λ_9–16 werden dann zu einem Ausgabeanschluss 831-3 zirkuliert und zu einem entsprechenden Sub-Demultiplexer geliefert. Auf eine ähnliche Weise geben Zirkulatoren 830-2, 825-1, 825-2 und 825-3 Kanalgruppen λ_25–32, λ_1–8, λ_17–24 und λ_33–40 in Verbindung mit Einfaser-Bragg-Gittern 832-2, 832-3, 832-4 und 832-5 jeweils aus.
Typischerweise reflektieren Einfaser-Bragg-Gitter 832-3, 823-4 und 832-5 aufeinanderfolgend niedere Bänder- oder Wellenlängen, so dass die Wellenlängen in der Kanalgruppe λ_1–8 größer als die Wellenlängen in der Kanalgruppe λ_17–24 sind, und die Wellenlängen in der Kanalgruppe λ_17–24 größer als die Wellenlängen in der Kanalgruppe λ_33–40 sind. Weiterhin reflektieren Einfaser-Bragg-Gitter 831-1 und 832-2 nacheinander niedere Bänder von Wellenlängen. Folglich vermeidet der in 6 gezeigte Demultiplexer ein Umhüllungs- oder Strahlungsmodusverlust.
Beispiele von Sub-Demultiplexern werden als nächstes unter Bezugnahme auf die 7 bis 10 beschrieben. Obwohl beispielhafte Konfigurationen im Detail bezüglich des Sub-Demultiplexers 135-1 beschrieben werden, ist zu verstehen, dass die verbleibenden Sub-Multiplexer, die vorstehend beschrieben sind, einen ähnlichen Aufbau haben. Darüber hinaus ist der hierein beschriebene Demultiplexer weder auf diese bestimmte Sub-Demultiplexerkonfigurationen beschränkt noch auf die bestimmte Anzahl an Eingaben und Ausgaben, die hierin beschrieben sind. Vielmehr ist zu verstehen, dass irgendeine optisch demultiplexende Komponente, die geeignet ist, eine Gruppe von Kanälen zu demultiplexen, verwendet werden kann.
7 zeigt einen ersten beispielhaften Aufbau des Sub-Demultiplexers 135-1. Wie in 7 gezeigt ist, empfängt der Sub-Demultiplexer 135-1 Kanäle λ₁–λ₈ bei einer Eingabe 525 eines 1 × 8 Spalters 515, der kommerziell beispielsweise von IOT erhältlich ist. Der Spalter 515 hat acht Ausgaben, von denen jede Kanäle λ_1–8 zu einem entsprechenden von acht optischen Selektoren bzw. Auswählern 530 liefert. Der Spalter 515 kann wie der Spalter 110 einen Wellenleiter umfassen, der mit einem optisch aktiven Material dotiert ist, wie beispielsweise Erbium. Ein solcher Wellenleiter kann weiterhin optisch gepumpt bzw. angeregt sein, so dass der Spalter 515 einen verringerten Verlust hat oder eine optische Verstärkung bereitstellt.
In 7 ist lediglich einer der Selektoren gezeigt, der einen Zirkulator 510 mit drei Anschlüssen umfasst, der einen ersten Anschluss 510-1 zum Emfangen von Kanälen λ₁–λ₈ aufweist, von einer der Ausgaben des Spalters 515. Diese Kanäle werden zu einem Einfaser-Bragg-Gitter 520 über einen zweiten Anschluss 510-2 des Zirkulators 510 übertragen. Typischerweise hat das Einfaser-Bragg-Gitter 520 eine Reflexionsvermögeneigenschaft als eine Funktion von Wellenlänge, so dass ein Reflexionsmaximum bei einem gewünschten Kanal oder Wellenlänge, beispielsweise λ₁, erreicht wird. Daher wird nur Kanal λ₁ zurück zu dem zweiten Anschluss 510-2 reflektiert und zu einem dritten Zirkulatoranschluss 510-3 zirkuliert, der den Kanal λ₁ zu einer von Fotodioden 150 für ein nachfolgendes Erfassen und eine weitere Verarbeitung ausgibt. Gleichermaßen haben die Einfaser-Bragg-Gitter in den verbleibenden Selektoren ein Reflexionsmaximum, das jeweils eine entsprechende von jeder der verbleibenden Wellenlängen λ₂–λ₈ für eine Ausgabe zu einer der Fotodioden 150 reflektiert.
8 zeigt einen alternativen Aufbau für den Sub-Demultiplexer 135-1. Hierbei wird die Kanalgruppe λ₁–λ₈ zu einem ebenen geordneten Wellenleitergitter (AWG) 610 oder einem dielektrischen Dünnfilm-Demultiplexer geliefert, der einen jeweiligen Kanal auf jeder der Ausgaben 610-1 bis 610-8 liefert. Falls der Abstand zwischen benachbarten Kanälen λ₁–λ₈ verhältnismäßig eng ist, kann AWG 610 einen nicht akzeptablen hohen Pegel an ungewünschtem Übersprechen bewirkten. Folglich kann ein zusätzliches Filtern erforderlich sein. Somit ist ein Selektor 630 weiterhin in 8 dargestellt, um einen einzelnen Kanal zu isolieren, beispielsweise λ₁, und um jegliches Übersprechen zu beseitigen. In diesem Fall umfasst der Selektor 630 einen Koppler 655, der im wesentlichen den Kanal λ₁ bei einem ersten Anschluss 655-1 empfängt. Das eingegebene Licht wird als nächstes zu einem Einfaser-Bragg-Gitter 640 durch einen zweiten Anschluss 655-2 geliefert. Das Einfaser-Bragg-Gitter 640 reflektiert im wesentlichen nur Kanal λ₁, während andere Wellenlängen durchgelangen. Somit wird Kanal λ₁ zurück zu dem zweiten Anschluss 655-2 reflektiert und zu einer der Fotodioden 150 über einen dritten Ausgabeanschluss 655-3 des Kopplers 655 ausgegeben.
Wie weiter in 8 gezeigt ist, ist ein Rückkopplungsschaltkreis 670 wahlweise vorgesehen, um sicherzustellen, dass das Gitter 640 bei den vorgesehenen Wellenlängen reflektiert. Wie allgemein verstanden wird, umfasst ein Einfaser-Bragg-Gitter typischerweise eine periodische Variation eines Brechungsindexes, mit dem Abstand zwischen den Brechungsindexspitzen, die teilweise die durch das Gitter zu reflektierende Wellenlänge definiert. Variationen in der Wellenlänge des durch das Gitter 640 reflektierten Lichts können mit einer Fotodiode 660 erfasst werden, die ein elektrisches Signal zu einem Rückkopplungsschaltkreis 670 liefert. Der Rückkopplungsschaltkreis 670 erzeugt wiederum ein geeignetes Spannungssignal, um einen Temperaturregler einzustellen, der mit dem Gitter 640 gekoppelt ist. Da der Abstand des Brechungsindexes des Gitters sich mit der Temperatur ändert, wird die Temperatur des Gitters durch den Rückkopplungsschaltkreis 670 gesetzt, um den Gitterabstand zu ändern, so dass das Gitter 640 eine gewünschte Wellenlänge reflektiert.
9 zeigt einen weiteren beispielhaften Aufbau des Sub-Demultiplexers 135-1. In diesem Fall umfasst der Sub- Demultiplexer 135-1 eine Mehrzahl von Mach-Zehnder-Interferometer. Es ist bekannt, dass Mach-Zehnder-Interferometer, die optische Wellenleiter unterschiedlicher Längen umfassen, verwendet werden können, um Wellenlängen zu trennen (siehe beispielsweise die veröffentliche europäische Patentanmeldung EP 0 482 461 ). Folglich können, wie in 9 gezeigt ist, Mach-Zehnder-Interferometer kaskadiert werden, um eine Gruppe von Wellenlängen zu trennen. Beispielsweise trennt ein Mach-Zehnder-Interferometer 710 die Eingabekanäle λ₁–λ₈ in Untergruppen von Kanälen λ_1,3,5,7 bzw. λ_2,4,6,8. Die Kanaluntergruppe λ_1,3,5,7 wird zu einem Mach-Zehnder-Interferometer 715 geliefert und die Kanaluntergruppe λ_2,4,6,8 wird zu einem Mach-Zehnder-Interferometer 720 geliefert. Wie weiter in 9 dargestellt ist, untergliedern die Mach-Zehnder-Interferometer 715 und 720 weiter diese Kanaluntergruppen zu Kanalpaaren λ_1,5, λ_3,7 λ_2,6 und λ_4,8 die weiter in einzelne Kanäle durch Mach-Zehnder-Interferometer 725, 730, 735 bzw. 740 demultiplext werden.
Optische Faserkoppler, die beispielsweise kommerziell von Applied Fiber Optics, Inc. und Gould erhältlich sind, können ebenfalls verwendet werden, um die Gruppen von Kanälen, die durch die Filterelemente geliefert werden, zu demultiplexen. Ein optischer Faserkoppler 1000 ist in 10 dargestellt, bei dem zwei Wellenlängen λ_i und λ_j getrennt und an jeweilige Ausgaben 1010 und 1020 geliefert werden. Eine Mehrzahl von solchen optischen Faserkopplern kann auf eine ähnliche Weise kaskadiert werden, wie diejenigen, die in 9 gezeigt ist, um dadurch eine Mehrzahl von Wellenlängen innerhalb einer gegebenen Gruppe von Kanälen zu demultiplexen. Wenn dies notwendig ist, können Selektoren 530 oder 630 an den Ausgaben der Mach-Zehnder-Interferometer 725, 730, 735 und 740 aus 7 vorgesehen sein, oder an den Ausgaben der kaskadierten optischen Fa serkoppler 1000, um irgendwelche fremden bzw. irrelevanten Wellenlängen, beispielsweise Übersprechen, abzuweisen.
11 zeigt einen alternativen Demultiplexer, wobei der Spalter 110 und Filterelemente 125-1 bis 125-3, 135-1 und 135-2 durch fünf Anschlusszirkulator 1110 und Einfaser-Bragg-Gitter 1111 bis 1114 ersetzt sind. Kanäle λ_1–40 werden zu einem ersten Anschluss 1110-1 des Zirkulators 1110 geliefert und durch einen Anschluss 1110-2 ausgegeben. Das Einfaser-Bragg-Gitter 1114 ist konfiguriert, um Kanäle λ_1–8 zu übertragen und Kanäle λ_9–40 zu reflektieren. Folglich werden Kanäle λ_1–8 zu einem Sub-Demultiplexer 1120-1 für ein weiteres Demultiplexen geliefert, während Kanäle λ_9–40 zurück zu dem zweiten Anschluss 1110-2 reflektiert und zu einem Anschluss 1110-3 ausgegeben werden. Das Einfaser-Bragg-Gitter 1113, das mit dem zweiten Anschluss 1110-3 gekoppelt ist, ist konfiguriert, um Kanäle λ_17–40 zu reflektieren und Kanäle λ_9–16 zu übertragen. Folglich werden Kanäle λ_9–16 Zu einem Sub-Demultiplexer 1120-2 für ein weiteres Demultiplexen gereicht und Kanäle λ_17–40 werden zurück zu dem Anschluss 1110-3 reflektiert und durch einen Anschluss 1110-4 ausgegeben.
Einfaser-Bragg-Gitter 1112 und 1111, die mit entsprechenden Anschlüssen 1110-4 und 1110-5 gekoppelt sind, sind konfiguriert, um Kanalgruppen λ_17–24 bzw. λ_25–32 zu übertragen und die verbleibenden Kanäle zu reflektieren. Somit werden Kanalgruppen λ_17–24 und λ_25–32 auf eine ähnliche Weise, wie vorstehend beschrieben ist, ausgewählt und zu entsprechenden Sub-Demultiplexern 1120-3 und 1120-4 für ein weiteres Demultiplexen geliefert. Zusätzlich werden Kanäle λ_33–40 durch einen Anschluss 1110-6 ausgegeben und zu einem Sub-Demultiplexer 1120-5 für ein weiteres Demultiplexen geliefert. Typischerweise haben Sub-Demultiplexer 1120-1 bis 1120-5 eine Struktur ähnlich derjenigen, die in 7 gezeigt ist.
12 zeigt einen optischen Multiplexer 1200 zum Multiplexen von vierzig Kanälen auf eine einzelne Faser 1205. Wie in 12 zu sehen ist, wird jede Kanaleingabe zu dem Multiplexer 1200 auf einem jeweiligen optischen Eingabe-Kommunikationspfad oder einer entsprechenden Leitung zu einem von optischen Kombinatoren 1211 bis 1215 geliefert. Die optischen Kombinatoren 1211 bis 1215 können ähnlich wie der optische Spalter 515 aber mit umgekehrten Eingaben und Ausgaben sein. Wie weiter in 12 gezeigt ist, empfängt der Kombinator 1211 Kanäle λ₁–λ₈ auf jeweiligen Eingabeleitungen und kombiniert diese Kanäle als eine Kanalgruppe auf eine einzelne Ausgabeleitung 1231. Auf ähnliche Weise werden Kanalgruppen λ₉–λ₁₆, λ₁₇–λ₂₄, λ₂₅–λ₃₂ und λ₃₃–λ₄₀ von Kombinatoren 1212, 1213, 1214 und 1215 auf Leitungen 1232, 1233, 1234 und 1235 jeweils ausgegeben. Die Leitungen 1231 und 1232 werden zu einem zusätzlichen Kombinator, wie beispielsweise einem Filterelement 1221, geführt, das kommerziell von JDS Fitel oder E-ek beispielsweise erhältlich ist, um Kanalgruppen λ₁–λ₈ und λ₉–λ₁₆ auf eine Leitung 1241 zu kombinieren. Leitungen 1234 und 1235 werden mit dem Filterelement 1223 gekoppelt, das λ₂₅–λ₃₂ und λ₃₃–λ₄₀ auf eine einzelne Leitung 1236 kombiniert, und Leitungen 1233 und 1236 werden zu dem Filterelement 1222 geführt, das Kanalgruppen λ₁₇–λ₂₄, λ₂₅–λ₃₂ λ₃₃–λ₄₀ auf eine einzelne Leitung 1242 kombiniert. Leitungen 1241 und 1242 werden mit dem Koppler 1231 verbunden, der ähnlich wie der Spalter 110 aber mit umgekehrten Eingaben und Ausgaben aufgebaut ist, um Kanalgruppen λ₁–λ₈, λ₉–λ₁₆, λ₁₇–λ₂₄, λ₂₅–λ₃₂ und λ₃₃–λ₄₀ auf eine Leitung 1205 zu kombinieren.
Der optische Multiplexer 1200 ist leicht durch Hinzufügen zusätzlicher Kombinatoren und Filterelemente erweiterbar.
13 zeigt einen Multiplexer 1300 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, der ebenfalls eine verhältnismäßig große Anzahl an Kanälen multiplexen kann. Der optische Multiplexer 1300 ist gezeigt, der 80 Kanäle multiplext, aber irgendeine geeignete Zahl an Kanälen kann geeignet mit dem Multiplexer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung multiplext werden.
Der Multiplexer 1300 umfasst eine Mehrzahl von herkömmlichen 1 × 8 Kombinatoren 1310-1 bis 1310-10, die beispielsweise jeweils acht Eingaben haben, die einen jeweiligen von acht Kanälen empfangen. Die Kombinatoren 1310-1 bis 1310-10 können eines oder mehrere des folgenden umfassen: dielektrische Filter, Faserkoppler, ebene Wellenleiter, geordnete Wellenleiterrouter und geeignete Kombinationen von Faser-Bragg-Gitter und Zirkulatoren. Die Kombinatoren 1310-1 bis 1310-10 kombinieren die empfangenen Kanäle auf entsprechende Ausgaben, die mit jeweiligen optischen Dämpfungsgliedern 1312-1 bis 1312-9 gekoppelt sind. Eine Reihe von kaskadierten Kombinatoren, einschließlich beispielsweise optischer Filterelemente 1314-1 bis 1314-9, empfangen im allgemeinen optische Signaleingaben von entsprechenden optischen Dämpfungsgliedern 1312-1 bis 1314-9 und fügen diesen Signalen Signale zu, die von einem vorstehenden optischen Filterelement eingegeben werden. Insbesondere fügt das Filterelement 1314-1 Kanäle λ₁ bis λ₈ zu, die von dem Kombinator 1310-1 empfangen werden, und Kanäle λ₉ bis λ₁₆, die von dem Kombinator 1310-2 über das Dämpfungsglied 1312-1 ausgegeben werden. Die angesammelten Kanäle, Kanäle λ₁ bis λ₁₆, werden zu dem Filterelement 1314-2 gereicht, das Kanäle λ₁₇ bis λ₂₄ hinzufügt, die von dem Dämpfungsglied 1312-2 dazu ausgegeben werden. Auf eine ähnliche Weise werden Kanalgruppen λ₂₅ bis λ₃₂, λ₃₃ bis λ₄₀, λ₄₁ bis λ₄₈, λ₅₆ bis λ₆₄ und λ₇₂ bis λ₈₀ nacheinander durch Filter 1314-3 bis 1314-9 hinzugefügt.
Die letzte Filterelementstufe 1314-9 gibt die gesamte Ansammlung an Kanälen λ₁ bis λ₈₀ auf eine einzelnen Ausgabefaser 1316 aus.
Ein beispielhaftes Filterelement 1314-1 ist detaillierter in 14 gezeigt. Das Filterelement 1314-1 hat einen ähnlichen Aufbau wie dasjenige, das in 2 gezeigt ist. Beispielsweise werden Kanäle λ₉ bis λ₁₆ zu Kanälen λ₁ bis λ₈ durch Liefern von Kanälen λ₉ bis λ₁₆ durch einen Anschluss 1406 hinzugefügt und Kanäle λ₁ bis λ₈ durch einen Anschluss 1410. Kanäle λ₉ bis λ₁₆ werden von einem Ende der Faser 1422 emittiert, gerichtet durch die Linse 1424 und übertragen durch ein dielektrisches Filter 1414. Das dielektrische Filter 1414 umfasst typischerweise ein transparentes Substrat, das mit einer Mehrzahl von dielektrischen Schichten überzogen ist, die konfiguriert sind, um in diesem Fall ein Band von Wellenlängen, einschließlich Kanäle λ₉ bis λ₁₆, zu der Linse 1412 zu übertragen. Kanäle λ₉ bis λ₁₆ werden dann auf ein Ende der Ausgabefaser 1420 fokussiert. Kanäle λ₁ bis λ₈ werden jedoch von einem Ende der Faser 1408 emittiert, gerichtet durch die Linse 1412 und reflektiert von einem dielektrischen Filter 1414, was Wellenlängen außerhalb des λ₉ bis λ₁₆ Bands reflektiert. Kanäle λ₁ bis λ₈ werden als nächstes auf das Ende der Ausgabefaser 1420 fokussiert und somit Kanälen λ₉ bis λ₁₆ hinzugefügt.
Kanäle λ₁ bis λ₈ verursachen jedoch einen Verlust, wenn sie mit Kanälen λ₉ bis λ₁₆ in dem Filterelement 1314-1 kombiniert werden, und erfahren einen weiteren Verlust, wenn sie mit den verbleibenden Kanälen λ₁₇ bis λ₇₂ in den Filterelementen 1314-2 bis 1314-9 kombiniert werden. Auf ähnliche Weise akkumulieren Kanäle λ₉ bis λ₇₂ variierende Grade an Verlust, wenn sie von kombinierenden Filtern 1314-2 bis 1314-9 ausgegeben werden. Somit haben in Abwesenheit der Dämpfungsglieder 1312-1 bis 1312-9 Kanäle, die von dem Mul tiplexer 1300 ausgegeben werden, eine ungleichmäßige optische Leistung. In WDM-Systemen ist jedoch eine im wesentlichen gleichmäßige Kanalleistung erwünscht, da optische Verstärker dem Multiplexer nachgeschaltet andererseits im wesentlichen das optische Signal-Rauschverhältnis der Kanäle geringer Leistung herabsetzen können. Zusätzlich kann ein Rauschen in einem Empfänger nachteilig die Erfassung von Signalen geringer Leistung beeinflussen.
Um sicherzustellen, dass jeder Kanal, der von dem Multiplexer 1300 ausgegeben wird, im wesentlichen dieselbe optische Leistung hat, sind daher Dämpfungsglieder 1312-1 bis 1312-9 vorgesehen, um einen zusätzlichen Verlust auf Kanälen zu bewirken, die von den Filterelementen 1314-1 bis 1314-9 eingegeben werden. Der Betrag der Dämpfung für jedes Dämpfungsglied basiert typischerweise auf der Anzahl von Filterelementen, die das Dämpfungsglied von der Ausgabefaser 1316 trennen. Die Dämpfung des Dämpfungsglieds 1312-1 ist beispielsweise geringer als diejenige der Dämpfungsglieder 1312-2 bis 1312-9, da optische Signale, die durch das Dämpfungsglied 1312-1 gelangen, einen weiteren Verlust bewirken werden, der durch die Filterelemente 1314-2 bis 1314-9 gelangt. Im Gegensatz dazu ist, da optische Signale, die von dem Kombinator 1310-10 ausgegeben werden, nicht durch eine Reihe von dielektrischen Filtern ausgegeben werden und somit einen verhältnismäßig geringen Verlust erfahren, die Dämpfung, die dem Dämpfungsglied 1312-9 zugeordnet ist, größer als diejenige der verbleibenden Dämpfungsglieder, so dass eine im wesentlichen gleichmäßige optische Leistung für jeden Kanal erreicht werden kann, der auf der Faser 1316 ausgegeben wird. Wahlweise kann ein Dämpfungsglied bei der Ausgabe des Kombinators 1310-1 vorgesehen sein, wenn dies erforderlich ist.
Das optische Dämpfungsglied 1312-1 wird als nächstes unter Bezugnahme auf die 15 und 16 beschrieben. Es ist zu verstehen, dass die optischen Dämpfungsglieder 1312-2 bis 1312-9 typischerweise einen ähnlichen Aufbau haben. Darüber hinaus ist der Aufbau des optischen Dämpfungsglieds 1312-1 beispielhaft und andere Konfigurationen des optischen Dämpfungsglieds werden als innerhalb des Bereichs der Erfindung liegend berücksichtigt.
Wie in 16 zu sehen ist, umfasst das optische Dämpfungsglied 1312-1 zwei optische Fasern 1610 und 1620, die an jeweiligen Endabschnitten verbunden sind. Wie weiter in 15 gezeigt ist, die eine Querschnittsansicht des optischen Dämpfungsglieds 1312-1 entlang der Linie 1630 ist, umfassen Fasern 1610 und 1620 weiterhin Kernbereiche 1520 und 1510 und Umhüllungsbereiche 1530 und 1540, wie allgemein verständlich ist. Im allgemeinen werden Brechungsindizes des Kerns und der Umhüllung ausgewählt, so dass Licht, das sich durch Fasern 1610 und 1620 ausbreitetet, auf die Kerne davon begrenzt ist. Zusätzlich sind die Kerne und Umhüllungen von beiden Fasern typischerweise um jeweilige Achsen vorgesehen, wie dies allgemein bekannt ist.
Wie weiterhin in 15 und 16 gezeigt ist, sind die Achsen und damit die Kerne der Fasern 1610 und 1620 voneinander um einen Abstand d versetzt. Somit ist ein Teil des Lichts, das von der Faser 1620 zu der Faser 1610 gelangt, beispielsweise an einer Grenzfläche 1635 der beiden Fasern dispergiert bzw. gestreut, während der verbleibende Teil des Lichts, das durch die Faser 1610 gelangt. Folglich erfährt Licht, das durch die Grenzfläche 1635 übertragen wird, einen Verlust und wird somit gedämpft. Der Betrag der Dämpfung ist durch die Versetzung d bestimmt, ein verhältnismäßig kleiner Versetzungsabstand d führt zu einer gerin geren Dämpfung, während ein größerer Versetzungsabstand eine stärkere Dämpfung bereitstellt.
Typischerweise ist der Versetzungsabstand d für jedes Dämpfungsglied 1312-1 bis 1312-9 eingestellt, so dass eine verschiedene Dämpfung für jedes Dämpfungsglied erhalten werden kann, und wie vorstehend erörtert ist, eine im wesentlichen ausgeglichene optische Leistung für jeden Kanal erreicht werden kann, der von dem Multiplexer 1300 ausgegeben wird.
Typischerweise sind die Fasern 1610 und 1620 spleißverbunden, so dass äußere Oberflächen dieser Fasern glatt und kontinuierlich an der Grenzfläche 1630 sind, wie in 17 gezeigt ist. Die Kerne der Fasern bleiben jedoch versetzt, um eine gewünschte Dämpfung bereitzustellen, wie vorstehend erörtert wird.
Der Multiplexer 1300 hat einen verhältnismäßig einfachen Aufbau und erfordert keinen Koppler, wie dies in dem Fall mit dem Multiplexer 1200 der Fall ist, der vorstehend unter Bezugnahme auf die 12 erörtert ist.
Obwohl die vorstehende Erfindung mit Bezug zu den vorstehend erörterten Ausführungsformen beschrieben wurde, sind verschiedene Variationen möglich. Folglich werden Modifikationen und Änderungen, wie diejenigen, die vorstehend vorgeschlagen sind, aber nicht darauf begrenzt, als innerhalb des Bereichs der folgenden Ansprüche liegend betrachtet.

Claims

Optische Vorrichtung (1300) mit: einem ersten optischen Kombinator bzw. Übersetzer (1310-2, ..., 1310-10) zum Empfangen einer ersten Mehrzahl von optischen Signalen, von denen jedes bei einer jeweiligen einer ersten Mehrzahl von Wellenlängen ist, wobei der erste optische Kombinator (1310-2, ..., 1310-10) eine Ausgabe zum Liefern der ersten Mehrzahl von optischen Signalen zu einem optischen Kommunikationspfad hat, und dadurch gekennzeichnet, dass diese aufweist: ein erstes optisches Dämpfungsglied (1312-1, ..., 1312-9), das an den optischen Kommunikationspfad gekoppelt ist, wobei das erste optische Dämpfungsglied (1312-1, ..., 1312-9) eine Eingabe zum Empfangen der ersten Mehrzahl von optischen Signalen hat und eine Ausgabe zum Liefern der ersten Mehrzahl von optischen Signalen in gedämpfter Form, und einen zweiten optischen Kombinator (1314-1, ..., 1314-9) mit einer ersten Eingabe, die an die Ausgabe des ersten Dämpfungsglieds (1312-1, ..., 1312-9) gekoppelt ist und um die gedämpfte erste Mehrzahl von optischen Signalen zu empfangen, und eine zweite Eingabe zum Empfangen einer zweiten Mehrzahl von optischen Signalen, wobei jedes der zweiten Mehrzahl von optischen Signalen bei einer jeweiligen einer zweiten Mehrzahl von Wellenlängen ist, wobei der zweite optische Kombinator eine Ausgabe zum Liefern der ersten und zweiten Mehrzahl von optischen Signalen hat, wobei jedes optische Signale innerhalb der ersten und zweiten Mehrzahl von optischen Signalen, die von dem zweiten optischen Kombinator ausgegeben werden, eine im wesentlichen einheitliche bzw. gleichmäßige optische Leistung hat.
Optische Vorrichtung (1300) nach Anspruch 1, bei der der zweite optische Kombinator (1314-1, ..., 1314-9) ein dielektrisches Filter (1414) aufweist.
Optische Vorrichtung (1300) nach Anspruch 1, bei der das erste optische Dämpfungsglied (1312-1, ..., 1312-9) aufweist: eine erste optische Faser (1610) mit einem Kernabschnitt (1510) und einem Umhüllungsabschnitt (1540), wobei der Kern (1510) und die Umhüllung (1540) der ersten optischen Faser (1610) um eine erste Achse angeordnet sind, und eine zweite optische Faser (1620) mit einem Kernabschnitt (1520) und einem Umhüllungsabschnitt (1530), wobei der Kern (1520) und die Umhüllung (1530) der zweiten optischen Faser (1620) um eine zweite Achse angeordnet sind, wobei die erste und zweite optische Faser (1610, 1620) an jeweiligen Enden davon verbunden sind, so dass die erste Achse von der zweiten Achse versetzt ist.
Optische Vorrichtung (1300) nach Anspruch 1, die weiterhin einen dritten optischen Kombinator (1314-1, ..., 1314-8) aufweist, wobei der dritte optische Kombinator jedes der zweiten Mehrzahl von optischen Signalen empfängt und eine Ausgabe zum Liefern der zweiten Mehrzahl von optischen Signalen hat, wobei die Ausgabe des dritten optischen Kombinators an die zweite Eingabe des zweiten optischen Kombinators (1314-1, ..., 1314-9) gekoppelt ist.
Optische Vorrichtung (1300) nach Anspruch 1, die weiterhin aufweist: einen dritten optischen Kombinator (1310-3, ..., 1310-10) mit einer Mehrzahl von Eingaben, von denen jede ein jeweiliges einer dritten Mehrzahl von optischen Signalen empfängt, wobei jedes der dritten Mehrzahl von optischen Signalen bei einer jeweiligen einer dritten Mehrzahl von Wellenlängen ist, wobei der dritte optische Kombinator (1310-3, ..., 1310-10) eine Ausgabe hat, die die dritte Mehrzahl von optischen Signalen liefert, ein zweites optisches Dämpfungsglied (1312-2, ..., 1312-9), das an die Ausgabe des dritten optischen Kombinators (1310-3, ..., 1310-10) gekoppelt ist, wobei das zweite optische Dämpfungsglied (1312-2, ..., 1312-9) eine Eingabe hat, die die dritte Mehrzahl von optischen Signalen empfängt, und eine Ausgabe, die die dritte Mehrzahl von optischen Signalen in gedämpfter Form liefert, und einen vierten optischen Kombinator (1314-2, ..., 1314-9) mit einer ersten Eingabe, die an die Ausgabe des zweiten optischen Dämpfungsglieds (1312-2, ..., 1312-9) gekoppelt ist, eine zweite Eingabe, die mit der Ausgabe des zweiten optischen Kombinators (1314-1, ..., 1314-8) gekoppelt ist und die erste und die zweite Mehrzahl von optischen Signalen empfängt, und eine Ausgabe, die die erste, zweite und dritte Mehrzahl von optischen Signalen liefert.
Optische Vorrichtung (1300) nach Anspruch 5, bei der der zweite und vierte optische Kombinator jeweils ein dielektrisches Filter (1414) aufweisen.
Optische Vorrichtung (1300) nach Anspruch 5, bei der das erste optische Dämpfungsglied (1312-1, ..., 1312-8) aufweist: eine erste optische Faser (1610) mit einem Kernabschnitt (1510) und einem Umhüllungsabschnitt (1540), wobei der Kern und die Umhüllung der ersten optischen Faser (1610) um eine erste Achse angeordnet sind, und eine zweite optische Faser (1620) mit einem Kernabschnitt (1520) und einem Umhüllungsabschnitt (1530), wobei der Kern und die Umhüllung der zweiten optischen Faser (1620) um eine zweite Achse angeordnet sind, wobei die erste und zweite optische Faser an jeweiligen Enden davon verbunden sind, so dass die erste Achse von der zweiten Achse um einen ersten Abstand versetzt ist.
Optische Vorrichtung (1300) nach Anspruch 7, bei der das zweite optische Dämpfungsglied (1312-2, ..., 1312-9) aufweist: eine dritte optische Faser (1610) mit einem Kernabschnitt (1510) und einem Umhüllungsabschnitt (1540), wobei der Kern und die Umhüllung der dritten optischen Faser (1610) um eine dritte Achse angeordnet sind, und eine vierte optische Faser (1620) mit einem Kernabschnitt (1520) und einem Umhüllungsabschnitt (1530), wobei der Kern und die Umhüllung der vierten optischen Faser (1620) um eine vierte Achse angeordnet sind, wobei die dritte und vierte optische Faser an jeweiligen Enden davon verbunden sind, so dass die dritte Achse von der vierten Achse um einen zweiten Abstand versetzt ist, wobei der erste Abstand sich von dem zweiten Abstand unterscheidet.
Optische Vorrichtung (1300) nach Anspruch 5, bei der eine Dämpfung, die dem ersten optischen Dämpfungsglied (1312-1, ..., 1312-8) zugeordnet ist, verschieden zu einer Dämpfung ist, die dem zweiten optischen Dämpfungsglied (1312-2, ..., 1312-9) zugeordnet ist.
Optische Vorrichtung (1300) nach Anspruch 1, bei der: der optische Kombinator einer einer ersten Mehrzahl von optischen Kombinatoren (1310-2, ..., 1310-10) ist, von denen jeder ein jeweiliges einer Mehrzahl von Gruppen von optischen Signalen empfängt, wobei jedes optische Signal innerhalb jeder der Mehrzahl von Gruppen bei einer verschiedenen Wellenlänge ist, jeder der ersten Mehrzahl von optischen Kombinatoren (1310-2, ..., 1310-10) eine jeweilige Ausgabe zum Liefern entsprechender der Mehrzahl von Gruppen von optischen Signalen hat, wobei das erste optische Dämpfungsglied eines einer Mehrzahl von optischen Dämpfungsgliedern ist, von denen jedes einem entsprechenden der ersten Mehrzahl von optischen Kombinatoren zugeordnet ist, wobei jeder der Mehrzahl von optischen Kombinatoren (1312-1, ..., 1312-9) ein entsprechendes einer der Mehrzahl von Gruppen von optischen Signalen durch eine jeweilige Ausgabe liefert, und der zweite optische Kombinator einer einer zweiten Mehrzahl von optischen Kombinatoren ist, von denen jeder an einen jeweiligen der Mehrzahl von optischen Dämpfungsgliedern gekoppelt ist, jeder der zweiten Mehrzahl von optischen Kombinatoren (1314-1, ..., 1314-9) eine erste Eingabe hat, die ein erstes der Mehrzahl von Gruppen von optischen Signalen von einem entsprechenden der Mehrzahl von optischen Dämpfungsgliedern empfängt, eine zweite Eingabe zumindest ein zweites verschiedenes von der Mehrzahl von Gruppen von op tischen Signalen empfängt, und eine Ausgabe das erste der Mehrzahl von Gruppen von optischen Signalen und das zweite verschiedene von der Mehrzahl von Gruppen von optischen Signalen liefert.
Optische Vorrichtung (1300) nach Anspruch 10, bei der jeder der zweiten Mehrzahl von optischen Kombinatoren (1314-1, ..., 1314-9) ein dielektrisches Filter (1414) aufweist.
Optische Vorrichtung (1300) nach Anspruch 10, bei der jedes der optischen Signale, das von der zweiten Mehrzahl von optischen Kombinatoren (1314-1, ..., 1314-9) ausgegeben wird, eine im wesentlichen einheitliche optische Leistung hat.
Optische Kommunikationsvorrichtung (1300) nach Anspruch 12, bei der jedes der Mehrzahl von optischen Dämpfungsgliedern (1312-1, ..., 1312-9) aufweist: eine erste optische Faser (1610) mit einem Kernabschnitt (1510) und einem Umhüllungsabschnitt (1540), wobei der Kern und die Umhüllung der ersten optischen Faser (1610) um eine erste Achse angeordnet sind, und eine zweite optische Faser (1620) mit einem Kernabschnitt (1520) und einem Umhüllungsabschnitt (1530), wobei der Kern und die Umhüllung der zweiten optischen Faser (1620) um eine zweite Achse angeordnet sind, wobei die erste und zweite optische Faser an jeweiligen Enden davon verbunden sind, so dass die erste Achse von der zweiten Achse um einen Versetzungsabstand versetzt ist.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der der Versetzungsabstand für jedes der Mehrzahl von optischen Dämpfungsgliedern (1312-1, ..., 1312-9) verschieden ist.
Verfahren zum Multiplexen von optischen Signalen, mit folgenden Schritten: Kombinieren einer ersten Mehrzahl von optischen Signalen auf einen einzelnen optischen Kommunikationspfad und gekennzeichnet durch die Schritte: Dämpfen der kombinierten optischen Signale, und Kombinieren einer zweiten Mehrzahl von optischen Signalen mit der gedämpften ersten Mehrzahl von optischen Signalen, wobei jedes optische Signal innerhalb der gedämpften ersten Mehrzahl und der zweiten Mehrzahl von optischen Signalen eine im wesentlichen einheitliche optische Leistung hat.