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CN1547675A - 光学装置及双向光学wdm系统及光学数据传输之收发器模块 - Google Patents

光学装置及双向光学wdm系统及光学数据传输之收发器模块 Download PDF

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CN1547675A
CN1547675A CNA018236332A CN01823633A CN1547675A CN 1547675 A CN1547675 A CN 1547675A CN A018236332 A CNA018236332 A CN A018236332A CN 01823633 A CN01823633 A CN 01823633A CN 1547675 A CN1547675 A CN 1547675A
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Abstract

一种光学装置，特别是具至少三个波长的双向WDM系统，其具拥有第一臂及第二臂的至少一Mach－Zehnder干涉计(1)及拥有第一臂(11)及第二臂(12)的至少一方向耦合器。根据本发明，至少一Mach－Zehnder干涉计(1)及至少一方向耦合器(2)以一种方式被彼此连锁使得该Mach－Zehnder干涉计(1)的一臂(12)同时为该方向耦合器(2)的一臂(21)，或反之亦然。本发明更系关于具此光学装置之收发器模块。

Description

光学装置及双向光学WDM系统及光学数据传输之收发器模块
本发明系关于一种光学装置，特别是具根据权利要求第1项的前言之至少三个波长的双向WDM系统，及系关于用于具此种光学装置的双向光学数据传输之收发模块。
在光学电信工程已知为要多功要经由光学导体传输送的资料以尽可能传输较大的资料量。关于此方面的一种可能性在于独立地及同时地经由一使用许多波长的波导传输资料。特别是，称为WDM(分波多功)系统为已知，其中资料平行在许多不同波长的数据信道的一滤波器被传输。在此情况下，各种光源的信号必须于该传输端在一光学导体被合并，及对来自入射波导的各种波长之信号被分为个别信道以在该接收端个别侦测。当信号在光学纤维上于双向传输时，双向数据传输进行。此技术可藉由双向模块进行。
双向模块已知为两波长的及三个波长的WDM应用，两波长的WDM应用的模块具Mach-Zehnder干涉计、方向耦合器或介电滤波器以分离两经接收波长。三个波长的WDM应用的模块一般具玻璃纤维、微镜及介电滤波器的混合设计以分离该三个波长。
本发明目的为使光学装置及双向光学数据传输之收发器模块为可能，其为具高程度整合的简单设计。特别是该光学装置及该收发模块意欲允许使用两经接收及一经放射波长之双向光学数据传输。
此目的系藉由具根据权利要求第1项的特性之光学装置，及具根据权利要求第12项的特性之收发模块而根据本发明达到。本发明的第三及有利细节被订定于子权利要求。
根据本发明方法提供在具Mach-Zehnder干涉计及方向耦合器的光学装置之情况下，以一种方式连锁此装置与另一使得该Mach-Zehnder干涉计的一臂同时为该方向耦合器的一臂及反之。以此方式，该光学装置之空间需求被最小化及整合度被增加，在此情况下，该Mach-Zehnder干涉计及该方向耦合器较佳为整合在一芯片上。
可留意根据本发明亦可能提供一种光学装置，其包括许多Mach-Zehnder干涉计及许多方向耦合器，一Mach-Zehnder干涉计及一方向耦合器皆以根据本发明方法与另一连锁。所以，根据本发明连锁的Mach-Zehnder干涉计及方向耦合器可以如另一方式被级联或合并。在此情况下，正确的设计依要被实施的光学电路而定。
该Mach-Zehnder干涉计的一臂较佳为具较另一臂为短的长度，在此情况下，该Mach-Zehnder干涉计的较大长度的臂形成该方向耦合器的一臂。特别是，同时为该Mach-Zehnder干涉计的臂的该方向耦合器的臂成直线延伸，及所以该方向耦合器可被简易地设计。
在本发明发展中，相位位移被装设于该Mach-Zehnder干涉计的一臂上，此允许在该Mach-Zehnder干涉计的两臂进行的信号间的相位差的精确设定。特别是，其可能补偿制造公差。
该Mach-Zehnder干涉计较佳为以一种方式被设计使得存在于该Mach-Zehnder干涉计的输入之第一及第二波长的信号由该干涉计分开及在该干涉计的输出于个别光学路径被延迟。该方向耦合器较佳为以一种方式被设计使得存在于该方向耦合器的一臂之第三波长的信号完全发射进入该方向耦合器的另一臂，其同时为该Mach-Zehnder干涉计的臂，及在与在此臂的第一及第二波长的信号相反的方向之过程延伸。
在有利具体实施例中，该Mach-Zehnder干涉计具3dB耦合器于输入侧，其将输入信号相等地在两臂间分开。在输出侧，该Mach-Zehnder干涉计的两臂合并进入两个别的光学路径，侦测单元系连接于光学路径。
光学装置较佳为光学整合设计。特别是，该光学导体及该Mach-Zehnder干涉计与该方向耦合器的光学臂为光学整合设计。然而，原则上亦可能使用纤维光学结构。
根据本发明的收发模块由根据权利要求第1项的光学装置特征化，在此情况下，其提供
a)要被分别侦测的至少两波长的信号存在于该Mach-Zehnder干涉计的输入，
b)两波长的信号由该Mach-Zehnder干涉计分开及送至个别的侦测装置，及
c)该光学传输器的第三波长的信号(耦合于该模块外)存在于该方向耦合器，及该信号被发射进入与该Mach-Zehnder干涉计的共同臂及被送至该输入/输出波导。
具高度整合的模块被提供其可分开至少三个波长(两进入及一出去)。
在较佳发展中，该方向耦合器被指定为他一方向耦合器，其一臂系连接至该方向耦合器及其另一臂系连接至该光学传输器，在此情况下，
a)由该光学传输器所发射的辐射被发射进入该他一方向耦合器的该臂，其连接至该方向耦合器，及
b)存在于连接至该方向耦合器的臂且其由该Mach-Zehnder干涉计发射的辐射未发射进入该他一方向耦合器的该臂，其连接至该光学传输器。
此确保自该干涉计发射进入该方向耦合器的干涉辐射未到达该光学收发器由此干扰之。
用于双向光学数据传输的根据本发明的收发器模块具根据权利要求第1项的光学装置，其在该Mach-Zehnder干涉计的输入存在要被分别侦测的至少两波长的信号，由该Mach-Zehnder干涉计分开及送至个别的侦测装置的两波长，及该模块的该光学传输器的第三波长的信号(耦合于该模块外)存在于该方向耦合器，及该信号在与该Mach-Zehnder干涉计的共同臂被发射及被送至该输入/输出波导。
本发明参考图式各图及许多示例具体实施例的协助详细叙述于下，在图式中：
第1图显示具Mach-Zehnder干涉计及两方向耦合器接收模块之的第一示例具体实施例；
第2图显示具Mach-Zehnder干涉计及两方向耦合器的接收模块之第二示例具体实施例；及
第3图显示第1及2图的收发模块之滤波器特征。
第1图显示双向光学数据传输的收发模块，其具光学装置，其包括Mach-Zehnder干涉计1及两方向耦合器2、3。该模块允许不同波长的信号之分离或合并，讯号在光学导体被传输。
该收发模块因而具输入/输出波导4，其较佳为玻离纤维，经由此第一波长λ1及第二波长λ2的信号在输入或接收方向被传输，且第三波长λ3的信号在输出或传输方向被传输。波长λ1、λ2的信号以于下文他一说明的方式由该Mach-Zehnder干涉计1分开及由两侦测装置51、52(其较佳为光二极管)侦测。波长λ3的信号由雷射二极管6经由该两方向耦合器3、2传输送至输入/输出波导4。
在所说明的示例具体实施例中，波长λ1为1550奈米，波长λ2为1490奈米及雷射二极管的波长λ3为1310奈米。然而，原则上亦可能使用其它波长于该双向数据传输。
该Mach-Zehnder干涉计1具上方臂11及下方臂12，其具长度差ΔL，该上方臂11系在较该下方臂12为更大长度的情况，该Mach-Zehnder干涉计1的下方臂12同时形成该方向耦合器2的一臂21，该方向耦合器2包括平行延伸的两臂21、22，其沿一订定距离紧密相邻，使得能量可在该两臂21、22间交换。
该Mach-Zehnder干涉计1及方向耦合器2的高度整合连锁装置因而被提供，于此情况下，该Mach-Zehnder干涉计的一臂12同时形成该方向耦合器的其中一臂21。
该方向耦合器2的下方臂22系经由该他一方向耦合器3耦合至该雷射二极管6，该方向耦合器3具上方臂31及下方臂32，其必然产生于订定长度的紧密相邻方式。
波长λ3的雷射光由该雷射二极管射出进入相邻波导，其并入该他一方向耦合器3的下方臂32，该雷射光接着在该方向耦合器3发射进入另一臂31，此另一臂31系连接至该方向耦合器2的下方臂22。
该Mach-Zehnder干涉计1操作做为波长分离器，存在于其输入13的是3dB耦合器，其中一臂系连接至输入/输出波导4。该3dB耦合器13相等地分离包括波长λ1、λ2的输入信号于该Mach-Zehnder干涉计1的两臂11、12之间。在此情况下，在下方臂12该信号以相位π/2超前在另一臂11的信号。
相位位移器8被选择性地装设于该Mach-Zehnder干涉计1的上方臂11，该位移器允许在该Mach-Zehnder干涉计的两臂11、12延伸的信号间的相位差被精确地设定，然而，亦可能免除该相位位移器，且其由虚线说明表示。
该两臂在该Mach-Zehnder干涉计1的输出14以相对于彼此以紧密相邻方式被导引使得能量可在该两臂间交换。在此情况下，该两臂11、12合并进入个别的光学路径71、72，在此光学路径上，信号分别由该侦测单元51及52侦测之。
在此情况下，该两波长λ1、λ2在该Mach-Zehnder干涉计1的输出14分开至一程度使得一波长λ1被发射完全进入该顶部路径71，及另一波长λ2被发射完全进入该下方光学路径72。此系伴随着该两臂11、12的经相位位移信号可在输出节点14以一种方式彼此作用使得相位在前的波长及相位在后的波长被个别地发射进入该另一路径。在此情况下，该Mach-Zehnder干涉计以一种方式被设计使得对上方波长(亦即对在该示例具体实施例中所考虑的波长1550奈米)长度差ΔL为2π，在下方臂12延伸的波长λ1的信号组件在相位超前在上方臂11的波长λ1的信号组件，且在输出节点14被完全发射进入该上方臂或该上方光学路径71。以相对应方式，波长λ2(在本示例具体实施例中1490奈米)的信号在输出14自该上方臂11发射进入该下方臂12或该下方光学路径72。
在与由该Mach-Zehnder干涉计1进行的两波长λ1、λ2分离之同时，波长λ3的光被发射进入该输入/输出波导4。如已解释，波长λ3的光经由该他一方向耦合器3送至该方向耦合器2的下方臂22。在该方向耦合器2，波长λ3的信号被完全发射进入该方向耦合器2的上方臂21，其同时为该Mach-Zehnder干涉计1的下方臂，波长λ3的信号接着经由该3dB耦合器13送至该输入/输出波导4。
该第二方向耦合器2满足将发射进入该方向耦合器2的波长λ1及λ2的光导引进入该他一方向耦合器的盲臂31的工作，及以此方式，保持其远离该雷射二极管6。如此，因为与该Mach-Zehnder干涉计的共享臂，少量的波长λ1、λ2的光被发射进入该方向耦合器2，且无此为所欲的。此光藉由该他一方向耦合器3被保持远离该雷射二极管6，以保护该雷射二极管。
然而，所述装置亦可原则上不具第二方向耦合器3被实施，此特别为当该雷射二极管6为坚固设计的情况，及因低比例的波长λ1、λ2的经接收光，该雷射二极管6未被操作地干扰。
第1图的示例具体实施例因而叙述一种收发模块，在其协助下三个波长λ1、λ2、λ3可被彼此分离。在此情况下，由输入/输出光学导体发射进入该模块的波长λ1、λ2被个别地及藉由两侦测单元51、52接收。波长λ3的信号经由该雷射二极管6发射进入该输入/输出波导4。
第2图的示例具体实施例与第1图的示例具体实施例不同为第二方向耦合器3’的两臂31’、32’并未如第1图成直线平行延伸，而是以曲线方式平行延伸，结构或模块的总尺寸因而被他一减少。
第3图显示第1及2图的收发模块之滤波器特性，波长λ被绘于横坐标，且损失被绘于纵坐标，以该方式其存在于两光二极管51、52或该输入/输出波导4(对波长λ3)。在此情况下，虚线及点线订定在一光二极管51的损失，虚线订定在另一光二极管52的功率，且连续线表示在该输入/输出波导4的损失。
要看见对波长λ1(1550奈米)几乎没有任何损失存在于该接收器51，在该光二极管52的情况对波长λ2(1490奈米)及该输入/输出波导4的情况对波长λ3(1310奈米)亦得到相同结果。在此情况下，在1310奈米及1490奈米间，及在1310奈米及1550奈米间的光学隔离大于30dB，及在1490奈米及1550奈米间的隔离约略为20dB。其表示存在个别波长的非常高品质的分离。
本发明的设计未局限于以上所说明的示例具体实施例，本发明基本的是在具Mach-Zehnder干涉计及方向耦合器的光学装置中，此两应以一种方式被彼此连锁使得该Mach-Zehnder干涉计的一臂同时构成该方向耦合器的一臂及反之亦然。

Claims (13)

1.一种光学装置，特别是具至少三个波长的双向WDM系统，其具拥有第一臂及第二臂的至少一Mach-Zehnder干涉计及拥有第一臂及第二臂的至少一方向耦合器，其特征在于至少一Mach-Zehnder干涉计(1)及至少一方向耦合器(2)以一种方式被彼此连锁使得该Mach-Zehnder干涉计(1)的一臂(12)同时为该方向耦合器(2)的一臂(21)及反之亦然。
2.根据权利要求第1项的光学装置，其中该Mach-Zehnder干涉计的一臂具较另一臂为短的长度，其特征在于该Mach-Zehnder干涉计的较短长度的臂(12)同时为该方向耦合器的一臂(21)。
3.根据权利要求第1或2项的光学装置，其特征在于同时为该Mach-Zehnder干涉计的一臂(12)的该方向耦合器的一臂(21)直线地延伸。
4.根据权利要求第1至3项中至少一项的光学装置，其特征在于相位位移(8)被装设于该Mach-Zehnder干涉计的一臂(11)。
5.根据先前权利要求中至少一项的光学装置，其特征在于该Mach-Zehnder干涉计以一种方式被设计使得存在于该Mach-Zehnder干涉计的输入(13)之第一及第二波长的信号由该干涉计分开及于个别光学路径(71、72)在该干涉计的输出(14)被延迟。
6.根据权利要求第5项的光学装置，其特征在于该方向耦合器(2)以一种方式被设计使得存在于该方向耦合器的一臂(22)之第三波长的信号完全发射进入该方向耦合器的另一臂(21)，其同时为该Mach-Zehnder干涉计的臂，及在与在此臂(21)的第一及第二波长的信号相反的方向之过程延伸。
7.根据先前权利要求中至少一项的光学装置，其特征在于该Mach-Zehnder干涉计具3dB耦合器(13)于输入侧，及该Mach-Zehnder干涉计的两臂(11、12)在输出侧合并进入两个别的光学路径(71、72)。
8.根据先前权利要求中至少一项的光学装置，其特征在于耦合至该方向耦合器(2)的是他一方向耦合器(3)，其一臂(31)系连接至未同时为该Mach-Zehnder干涉计的臂之该方向耦合器的臂(22)且另一臂(32)系连接至光学装置(6)。
10.根据权利要求第9项的光学装置，其特征在于该他一方向耦合器(3’)的两臂(31’、32’)平行延伸及系为曲线设计。
11.根据先前权利要求中至少一项的光学装置，其特征在于该光学装置为积体光学设计，特别是该光学导体(71、72)及该Mach-Zehnder干涉计及该方向耦合器的光学臂(11、12、21、22、31、32)为光学整合设计。
12.一种双向光学数据传输之收发模块，特别是对具至少三个波长的WDM系统，其具至少两侦测装置，至少一传输装置及一输入/输出光学导体经由此至少两波长信号被传输至该收发模块，及至少一波长信号由该收发模块射出，其特征在于至少一如权利要求第1项的光学装置，在此情况下，
a)要被分别侦测的至少两波长(λ1、λ2)的信号系存在于该Mach-Zehnder干涉计(1)的输入，
b)两波长(λ1、λ2)的信号系由该Mach-Zehnder干涉计(1)分开及送至个别的侦测装置(51、52)，及
c)该光学传送器(6)的第三波长(λ3)的信号，其被耦合于该模块外，存在于该方向耦合器(2)，及该信号被发射进入与该Mach-Zehnder干涉计的共同臂(12、21)及被送至该输入/输出波导(4)。
13.根据权利要求第12项的收发模块，其特征在于该方向耦合器(2)被指定为他一方向耦合器(3)，其一臂(31)系连接至该方向耦合器(2)及其另一臂(32)系连接至该光学传输器(6)，在此情况下，
c)由该光学传送器(6)所发射的辐射被发射进入该他一方向耦合器(3)的该臂(31)，其连接至该方向耦合器，及
b)存在于连接至该方向耦合器的该臂(31)且其由该Mach-Zehnder干涉计(1)发射的辐射未发射进入该他一方向耦合器(3)的该臂(32)，其系连接至该光学传输送器。
14.根据权利要求第12或13项的收发器模块，其特征在于第一经接收波长(λ1)为1550奈米，第二经接收波长(λ2)为1490奈米，及第三经发射波长(λ3)为1310奈米。
CNA018236332A 2001-09-14 2001-09-14 光学装置及双向光学wdm系统及光学数据传输之收发器模块 Pending CN1547675A (zh)

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