波長(zhǎng)和空間全光路由器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種模塊化可擴(kuò)展的N2×N2波長(zhǎng)和空間全光路由器。N根單模輸入光纖連接第一組波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊后，再經(jīng)第一空間光路由器與第二組波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊連接，然后經(jīng)過(guò)第二組波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊后，與第二空間光路由器的輸入端口連接到第三組波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊，光信號(hào)輸出進(jìn)入N根單模輸出光纖，完成波長(zhǎng)和空間的全光路由；第一空間光路由器和第二空間光路由器鏡像工作。本發(fā)明用于波分復(fù)用光纖通信系統(tǒng)中，可完成光纖內(nèi)各個(gè)信道的任意交換及光纖間各信道的任意交換，并完成波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換；并能通過(guò)對(duì)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊的級(jí)聯(lián)和線性增加，實(shí)現(xiàn)更完整的路由功能，增加路由信道數(shù)目。整個(gè)路由結(jié)構(gòu)可以通過(guò)平面光波導(dǎo)技術(shù)實(shí)現(xiàn)集成。
【專利說(shuō)明】模塊化可擴(kuò)展的N2XN2波長(zhǎng)和空間全光路由器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光纖通信全光路由技術(shù)，尤其是涉及一種模塊化可擴(kuò)展的N2XN2波長(zhǎng) 和空間全光路由器。
【背景技術(shù)】
[0002] 在光纖誕生并成功應(yīng)用以后，光纖通信技術(shù)迅猛發(fā)展，WDM通信方式的發(fā)明使得光 纖通信帶寬大大提高。光纖通信數(shù)據(jù)的急速增大直接對(duì)光通信網(wǎng)絡(luò)中的各處理節(jié)點(diǎn)提出了 更高要求，全光通信網(wǎng)絡(luò)成為未來(lái)光通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向。
[0003] 以波長(zhǎng)為依據(jù)的光信號(hào)包轉(zhuǎn)發(fā)是WDM光網(wǎng)絡(luò)中信號(hào)路由的一個(gè)重要方式。目前的 主流技術(shù)多采用光-電-光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由的處理方式，它的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)上較成熟，可實(shí)現(xiàn) 定時(shí)、再生、整形功能，但這種方案由于引入了光電變換和時(shí)鐘提取，需要很多高成本、高功 耗的高速光電儀器，對(duì)信號(hào)比特率和信號(hào)格式不透明，信號(hào)處理速度存在"電子瓶頸"問(wèn)題， 不符合全光網(wǎng)絡(luò)"高數(shù)據(jù)吞吐量，高信號(hào)處理帶寬，低能耗"的發(fā)展要求。還有一種基于微電 子機(jī)械系統(tǒng)開(kāi)關(guān)（MEMS-Switches)的路由結(jié)構(gòu)，已經(jīng)有支持32輸入/輸出端口交換的商用 器件報(bào)道"GlimmerglassIntelligentOpticalSystem, "數(shù)據(jù)表可亦www.glimmerglass. ^獲取。但是這種結(jié)構(gòu)的最大缺陷是信道切換時(shí)間長(zhǎng)，達(dá)毫秒量級(jí)，只適用于一對(duì)結(jié)點(diǎn)間 持續(xù)通信時(shí)間長(zhǎng)度在秒量級(jí)的情況。
[0004] 全光路由不需要經(jīng)過(guò)電域處理，直接將信息從一個(gè)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)光波長(zhǎng)， 通過(guò)光無(wú)源器件的轉(zhuǎn)發(fā)，達(dá)到路由目的。WDM系統(tǒng)光路由器中主要有光解復(fù)用、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換、 光復(fù)用、光路由等模塊。全光路由不存在"電子瓶頸"問(wèn)題，帶寬巨大，對(duì)信號(hào)速率和格式透 明，且單片集成的全光路由芯片能耗更將比光-電-光路由大大降低。
[0005]目前提出的全光路由器主要有光開(kāi)關(guān)、無(wú)源陣列波導(dǎo)光柵器件和基于半導(dǎo)體光放 大器（SOA)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換兩種。"Multi-pathRoutinginanMonolithicallyIntegrated 4X4BroadcastandSelectWDMCross-connection"，EC0C，Septemberl8_22,2011，InP PHOTONICS(Mo. 2.LeSaleve)報(bào)道了一種基于SOA光開(kāi)關(guān)的全光交叉互連，該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了 4X4光信號(hào)交叉互連。這種全光路由方式主要由廣播選擇模塊與波長(zhǎng)選擇模塊2部分組 成。在廣播選擇模塊中，4個(gè)輸入端口的光信號(hào)通過(guò)級(jí)聯(lián)多模干涉耦合器（MMI)分別輸入到 每一個(gè)陣列波導(dǎo)光柵（AWG)的輸入端口。在進(jìn)入AWG之前，每一路上都有SOA開(kāi)關(guān)，通過(guò)調(diào) 節(jié)SOA注入的電流，來(lái)控制每一路的通斷。經(jīng)過(guò)4個(gè)循環(huán)4X4陣列波導(dǎo)光柵路由器（AWGR) 的轉(zhuǎn)發(fā)后，信號(hào)進(jìn)入波長(zhǎng)選擇模塊。根據(jù)路由表設(shè)計(jì)，調(diào)節(jié)波長(zhǎng)選擇模塊AWG各輸出端口上 SOA電流，可以決定之后連接的級(jí)聯(lián)MMI上各路信號(hào)的波長(zhǎng)，進(jìn)而可以達(dá)到控制整個(gè)路由芯 片輸出端上每一路的波長(zhǎng)。但是，此方法只能進(jìn)行不同輸入端口光信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)，而不能將原 信號(hào)轉(zhuǎn)移到另一波長(zhǎng)上，而且隨著輸入信號(hào)通道數(shù)目（N)的增加，需要相應(yīng)增加至N個(gè)循環(huán) NXNAWGR以及2N個(gè)SOA開(kāi)關(guān)。同時(shí)，每一路輸入信號(hào)都要經(jīng)過(guò)級(jí)聯(lián)MMI擴(kuò)展至N個(gè)輸出端 口，整個(gè)路由系統(tǒng)單側(cè)引腳數(shù)目為N2個(gè)，會(huì)大大增加器件尺寸。這種芯片結(jié)構(gòu)十分不利于 信道數(shù)目的擴(kuò)展，增加一路信號(hào)，整個(gè)芯片的設(shè)計(jì)都要變化，且器件設(shè)計(jì)難度大大增加。"An 8x8InPMonolithicTunableOpticalRouter(MOTOR)PacketForwardingChip，',Journal ofLightwaveTechnology,Vol. 28,Issue4,pp. 641-650 公開(kāi)了一種基于SOA波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的 光路由方式。這種方式通過(guò)將原信號(hào)經(jīng)過(guò)SOA的交叉調(diào)制作用轉(zhuǎn)移到可調(diào)諧激光器發(fā)出的 新波長(zhǎng)上，再用AWGR轉(zhuǎn)發(fā)到對(duì)應(yīng)信道。但是，這種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)發(fā)能力有限，沒(méi)有在光網(wǎng)絡(luò)層面提 出多光纖之間的信號(hào)交換。
[0006] 上述全光路由結(jié)構(gòu)均不能完整實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)中全光路由的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及端口透明轉(zhuǎn) 發(fā)的功能需求，并且系統(tǒng)的擴(kuò)展性不夠好。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提出一種模塊化可擴(kuò)展的N2XN2波長(zhǎng)和 空間全光路由器。
[0008] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0009] 本發(fā)明包括第一空間光路由器、三組波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊及第二空間光路由器；N 根單模輸入光纖和第一空間光路由器之間連接有第一組波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊，通過(guò)第一組 波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊將單模輸入光纖中復(fù)用的各個(gè)光信號(hào)內(nèi)的各信道進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換處理 傳送到第一空間光路由器中；第一空間光路由器的輸出端口經(jīng)第二組波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊 與第二空間光路由器的輸入端口連接，將每組不同波長(zhǎng)的光信號(hào)經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換處理傳送到 第二空間光路由器各自對(duì)應(yīng)的輸入端口中；第二空間光路由器將由第二組波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由 模塊輸出的每組不同波長(zhǎng)的光信號(hào)傳送到第二空間光路由器各自對(duì)應(yīng)的輸出端口；第二空 間光路由器經(jīng)第三組波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊連接單模輸出光纖，通過(guò)第三組波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由 模塊將第二空間光路由器各路輸出端口的光信號(hào)經(jīng)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換處理重新加載在該路輸出端 口中的任意信道上；第一空間光路由器和第二空間光路由器鏡像工作，使得由第二空間光 路由器輸出的每路光纖中的各個(gè)光信號(hào)波長(zhǎng)與第一空間光路由器各自對(duì)應(yīng)的輸入光纖中 的各個(gè)光信號(hào)波長(zhǎng)一致。
[0010] 所述的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊包括依次連接的光解復(fù)用器、N個(gè)第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器、第 三空間光路由器、N個(gè)第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器和光復(fù)用器；第一空間光路由器每路輸出端口的光 信號(hào)先經(jīng)過(guò)光解復(fù)用器分解為單波長(zhǎng)信號(hào)，各個(gè)單波長(zhǎng)信號(hào)經(jīng)各自的第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器傳輸 到第三空間光路由器中，第三空間光路由器對(duì)單波長(zhǎng)信號(hào)進(jìn)行空間路由后再經(jīng)第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn) 換器波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換后傳送到光復(fù)用器，光復(fù)用器將各個(gè)單波長(zhǎng)信號(hào)合并為一路光信號(hào)輸出到第 二空間光路由器。
[0011] 所述的第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器或者第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器包括將轉(zhuǎn)換前光信號(hào)濾除的光濾波 器結(jié)構(gòu)。
[0012] 所述的第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器及第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器中不包括光濾波器結(jié)構(gòu)，第三空間光路 由器與第一空間光路由器、第二空間光路由器具有不同的信道間隔，使得單模輸入光纖及 單模輸出光纖中所傳輸?shù)墓庑盘?hào)的波長(zhǎng)與第三空間光路由器的傳輸光譜不匹配。
[0013] 所述的光解復(fù)用器為IXN光解復(fù)用器，采用陣列波導(dǎo)光柵或衍射刻蝕光柵。
[0014] 所述的光復(fù)用器為NX1光復(fù)用器，采用陣列波導(dǎo)光柵、衍射刻蝕光柵或多模干涉 奉禹合器。
[0015] 所述的第一空間光路由器或第二空間光路由器為循環(huán)陣列波導(dǎo)光柵或循環(huán)衍射 刻蝕光柵。
[0016] 所述的第三空間光路由器為循環(huán)陣列波導(dǎo)光柵或循環(huán)衍射刻蝕光柵。
[0017] 所述的第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器或第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器為利用半導(dǎo)體光放大器的非線性效應(yīng) 將一波長(zhǎng)的光信號(hào)加載在另一個(gè)不同波長(zhǎng)的直流激光上的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。
[0018] 所述的第一空間光路由器、第二空間光路由器和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊全部或部分 集成在同一芯片上。
[0019] 本發(fā)明的有益效果是：
[0020] 基于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊，有極好的拓展性，降低了全光路由的設(shè)計(jì)難度，同時(shí)具 有空間路由和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的效果，可以實(shí)現(xiàn)輸入端一共N2個(gè)信道之間波長(zhǎng)與端口的任意交 換。
[0021] 本發(fā)明邏輯清晰，可完整實(shí)現(xiàn)全光路由中信號(hào)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)發(fā)的功能，并對(duì)光的信 號(hào)格式完全透明。
[0022] 本發(fā)明相比傳統(tǒng)光-電-光路由器及現(xiàn)有光路由結(jié)構(gòu)享有更大的帶寬，可完成更 高比特率的光數(shù)據(jù)處理、交換。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖2是本發(fā)明波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025] 圖3是本發(fā)明第一空間光路由器路由路徑示意圖。
[0026] 圖4是本發(fā)明第二空間光路由器路由路徑示意圖。
[0027] 圖5是本發(fā)明第三空間光路由器路由表示意圖。
[0028] 圖6是本發(fā)明全光路由工作方式示例。
[0029] 圖7是實(shí)施例的光解復(fù)用器示意圖。
[0030] 圖8是實(shí)施例的光復(fù)用器示意圖。
[0031] 圖9是實(shí)施例的第一種波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)圖。
[0032] 圖10是實(shí)施例的第二種波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)圖。
[0033] 圖11是實(shí)施例的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器信號(hào)轉(zhuǎn)換原理及效果圖。
[0034] 圖12是實(shí)施例的空間光路由器示意圖。
[0035] 圖13是實(shí)施例的第三空間光路由器的第一輸入端口透射光譜示意圖。
[0036] 圖中：A、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊，3、第一空間光路由器，4、光解復(fù)用器，5、第一波長(zhǎng) 轉(zhuǎn)換器，6、第三空間光路由器，7、第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，8、光復(fù)用器，9、第二空間光路由器，L1、 L2、…LN為單模輸入光纖的序號(hào)，LI'、L2'、···LN'為單模輸出光纖的序號(hào)，10、可調(diào)諧激 光器，11、非線性光放大器，12、延時(shí)波導(dǎo)，13、線性光放大器，14、調(diào)相器。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0038] 如圖1所示，整個(gè)路由器主要由第一空間光路由器3、三組波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊A 及第二空間光路由器9構(gòu)成；N根單模輸入光纖和第一空間光路由器3之間連接有第一組 波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊A，通過(guò)第一組波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊A將單模輸入光纖復(fù)用的各個(gè)光 信號(hào)內(nèi)的各信道進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換處理傳送到第一空間光路由器3中；第一空間光路由器3的 輸出端口經(jīng)第二組波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊A與第二空間光路由器9的輸入端口連接，將每組 不同波長(zhǎng)的光信號(hào)經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換處理傳送到第二空間光路由器9各自對(duì)應(yīng)的輸入端口中； 第二空間光路由器9將由第二組波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊A輸出的每組不同波長(zhǎng)的光信號(hào)傳送 到第二空間光路由器9各自對(duì)應(yīng)的輸出端口；第二空間光路由器9經(jīng)第三組波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路 由模塊A連接單模輸出光纖，通過(guò)第三組波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊A將第二空間光路由器9各 路輸出端口的光信號(hào)經(jīng)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換處理重新加載在該路輸出端口中的任意信道上；第一空間 光路由器3和第二空間光路由器9鏡像工作，使得由第二空間光路由器9輸出的每路光纖 中的各個(gè)光信號(hào)波長(zhǎng)與第一空間光路由器3各自對(duì)應(yīng)的輸入光纖中的各個(gè)光信號(hào)波長(zhǎng)一 致。
[0039]每組波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊A中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊A數(shù)量均與單模輸入光纖的 根數(shù)相同。
[0040]如圖2所示，系統(tǒng)中每個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊A設(shè)計(jì)均相同，包括依次連接的光解 復(fù)用器4、N個(gè)第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器5、第三空間光路由器6、N個(gè)第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器7和光復(fù)用器 8,負(fù)責(zé)進(jìn)行空間光路由器3-個(gè)輸出端口的一組N個(gè)波長(zhǎng)光信號(hào)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由。
[0041] 如圖2所示，第一空間光路由器3每路輸出端口的光信號(hào)先經(jīng)過(guò)光解復(fù)用器4分 解為單波長(zhǎng)信號(hào)，各個(gè)單波長(zhǎng)信號(hào)經(jīng)各自的第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器5傳輸?shù)降谌臻g光路由器6 中，第三空間光路由器6對(duì)單波長(zhǎng)信號(hào)進(jìn)行空間路由后再經(jīng)第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器7波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換后 傳送到光復(fù)用器8,光復(fù)用器8將各個(gè)單波長(zhǎng)信號(hào)合并為一路光信號(hào)輸出到第二空間光路 由器9。
[0042] 優(yōu)選地，第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器5或者第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器7包括光濾波器結(jié)構(gòu)，第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn) 換器5或者第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器7的光濾波器結(jié)構(gòu)將轉(zhuǎn)換前光信號(hào)濾除。
[0043] 優(yōu)選地，在第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器5和第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器7中不包含光濾波器的情況下，第 一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器5和第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器7的輸出端口會(huì)同時(shí)存在原光信號(hào)和轉(zhuǎn)換后光信號(hào)。如 果第三空間光路由器6與第一空間光路由器3、第二空間光路由器9設(shè)計(jì)相同，則原光信號(hào) 會(huì)路由至3的某一輸出端口，干擾路由至該端口輸出的轉(zhuǎn)換后光信號(hào)。為避免原光信號(hào)對(duì) 轉(zhuǎn)換后光信號(hào)串?dāng)_，即第三空間光路由器6中每個(gè)端口中光信號(hào)串?dāng)_，第三空間光路由器6 與第一空間光路由器3、第二空間光路由器9具有不同的信道間隔，使得單模輸入光纖及單 模輸出光纖中所傳輸?shù)墓庑盘?hào)的波長(zhǎng)與第三空間光路由器6的傳輸光譜（即透射光譜）不 匹配。
[0044]具體實(shí)施時(shí)，對(duì)于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊A，使得第三空間光路由器6與第一空間光 路由器3、第二空間光路由器9的信道間隔有一定偏差，使原光信號(hào)不能通過(guò)第三空間光路 由器6。原光信號(hào)進(jìn)入第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器5,使信號(hào)加載至一組新的波長(zhǎng)，與第三空間光路由 器6信道匹配，即在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊A中采用一組不同波長(zhǎng)完成信道交換。在波長(zhǎng)轉(zhuǎn) 換模塊A中，通過(guò)第一次波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器5,使經(jīng)光解復(fù)用器4解復(fù)用后的光信號(hào)轉(zhuǎn)移到一組不 同波長(zhǎng)間隔的光上，通過(guò)第三空間光路由器6,再經(jīng)過(guò)第二次波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器7,將第三空間光 路由器6空間路由后的光信號(hào)重新轉(zhuǎn)換至符合第二空間光路由器9信道間隔的波長(zhǎng)，繼續(xù) 傳輸。
[0045] 光解復(fù)用器4為IXN光解復(fù)用器，為根據(jù)輸入光纖內(nèi)N個(gè)信道的波長(zhǎng)間隔所設(shè)計(jì) 的單端輸入、N個(gè)端口單波長(zhǎng)輸出的光無(wú)源器件，優(yōu)選的采用陣列波導(dǎo)光柵AWG或衍射刻蝕 光柵EDG。
[0046] 光復(fù)用器8為NXl光復(fù)用器，為N個(gè)輸入的單波長(zhǎng)光信號(hào)合并為單端口輸出的光 無(wú)源器件，優(yōu)選的采用陣列波導(dǎo)光柵AWG、衍射刻蝕光柵EDG或多模干涉耦合器MMI。
[0047] 優(yōu)選的第一空間光路由器3、第二空間光路由器9和第三空間光路由器6可相同或 者不相同，可采用循環(huán)陣列波導(dǎo)光柵AWGR或循環(huán)衍射刻蝕光柵EDGR。
[0048] 所述的第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器5或第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器7的結(jié)構(gòu)可相同或者不相同，具體為 利用半導(dǎo)體光放大器SOA的非線性效應(yīng)將一波長(zhǎng)的光信號(hào)加載在另一個(gè)不同波長(zhǎng)的直流 激光上的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。
[0049] 優(yōu)選的，第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器5或第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器7可采用如圖9所示的結(jié)構(gòu)，包括可 調(diào)諧激光器10、非線性光放大器11和延時(shí)波導(dǎo)12,可調(diào)諧激光器10發(fā)出的探測(cè)光和信號(hào) 光經(jīng)波導(dǎo)連接非線性光放大器11輸入端，非線性光放大器11的輸出端分別連接光波導(dǎo)和 延時(shí)波導(dǎo)12后輸出信號(hào)。
[0050] 優(yōu)選的，第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器5或第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器7可采用如圖10所示的結(jié)構(gòu)，包括 可調(diào)諧激光器10、非線性光放大器11、延時(shí)波導(dǎo)12、線性光放大器13和調(diào)相器14,信號(hào)光 分為兩路，分別經(jīng)光波導(dǎo)和延時(shí)波導(dǎo)12后連接各自的線性光放大器13輸入端，可調(diào)諧激光 器10發(fā)出兩路探測(cè)光，兩個(gè)線性光放大器13輸出端與各自對(duì)應(yīng)的可調(diào)諧激光器10的輸出 端經(jīng)耦合器耦合，將兩個(gè)線性光放大器13輸出端的信號(hào)與可調(diào)諧激光器10的兩路探測(cè)光 分別耦合，形成兩路光信號(hào)后連接到各自的非線性光放大器11輸入端，兩路非線性光放大 器11的其中一個(gè)非線性光放大器11輸出端連接調(diào)相器14后與另一路的非線性光放大器 11的輸出端耦合后輸出最終的光信號(hào)。
[0051] 上述的可調(diào)諧激光器為可調(diào)諧的半導(dǎo)體激光器，非線性光放大器11采用非線性 光放大器，線性光放大器13采用線性半導(dǎo)體光放大器。
[0052] 本發(fā)明的N為正整數(shù)，當(dāng)需要時(shí)，只需增加輸入和輸出光纖數(shù)目，并對(duì)應(yīng)增加三個(gè) 空間光路由器3、6、9端口數(shù)目和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊A的數(shù)目，其中波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊 A結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)均相同。
[0053] 本發(fā)明的工作原理如下：
[0054] 本發(fā)明中，圖中出現(xiàn)的各信號(hào)波長(zhǎng)下標(biāo)一樣則代表波長(zhǎng)一樣。輸入光纖中傳輸?shù)?一組光信號(hào)波長(zhǎng)矩陣如式1。其中下標(biāo)第一個(gè)數(shù)字i代表光纖序號(hào)，第二個(gè)數(shù)字j代表信道 序號(hào)，例如λu表示第一根輸入光纖的第二個(gè)信道波長(zhǎng)。
【權(quán)利要求】
1. 一種模塊化可擴(kuò)展的N2XN2波長(zhǎng)和空間全光路由器，其特征在于：包括第一空間光 路由器（3)、三組波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊（A)及第二空間光路由器（9);N根單模輸入光纖和第 一空間光路由器（3)之間連接有第一組波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊（A)，通過(guò)第一組波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及 路由模塊(A)將單模輸入光纖中復(fù)用的各個(gè)光信號(hào)內(nèi)的各信道進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換處理傳送到第 一空間光路由器（3)中；第一空間光路由器（3)的輸出端口經(jīng)第二組波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊 (A)與第二空間光路由器（9)的輸入端口連接，將每組不同波長(zhǎng)的光信號(hào)經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換處理 傳送到第二空間光路由器（9)各自對(duì)應(yīng)的輸入端口中；第二空間光路由器（9)將由第二組 波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊(A)輸出的每組不同波長(zhǎng)的光信號(hào)傳送到第二空間光路由器（9)各自 對(duì)應(yīng)的輸出端口；第二空間光路由器（9)經(jīng)第三組波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊（A)連接單模輸出 光纖，通過(guò)第三組波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊(A)將第二空間光路由器（9)各路輸出端口的光信 號(hào)經(jīng)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換處理重新加載在該路輸出端口中的任意信道上；第一空間光路由器（3)和第 二空間光路由器（9)鏡像工作，使得由第二空間光路由器（9)輸出的每路光纖中的各個(gè)光 信號(hào)波長(zhǎng)與第一空間光路由器（3)各自對(duì)應(yīng)的輸入光纖中的各個(gè)光信號(hào)波長(zhǎng)一致。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模塊化可擴(kuò)展的N2XN2波長(zhǎng)和空間全光路由器，其特征 在于：所述的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊(A)包括依次連接的光解復(fù)用器（4)、N個(gè)第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換 器（5)、第三空間光路由器（6)、N個(gè)第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器（7)和光復(fù)用器（8);第一空間光路由器 (3)每路輸出端口的光信號(hào)先經(jīng)過(guò)光解復(fù)用器（4)分解為單波長(zhǎng)信號(hào)，各個(gè)單波長(zhǎng)信號(hào)經(jīng)各 自的第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器（5)傳輸?shù)降谌臻g光路由器（6)中，第三空間光路由器（6)對(duì)單波長(zhǎng) 信號(hào)進(jìn)行空間路由后再經(jīng)第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器（7)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換后傳送到光復(fù)用器（8)，光復(fù)用器 (8)將各個(gè)單波長(zhǎng)信號(hào)合并為一路光信號(hào)輸出到第二空間光路由器（9)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模塊化可擴(kuò)展的N2XN2波長(zhǎng)和空間全光路由器，其特征 在于：所述的第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器（5)或者第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器（7)包括將轉(zhuǎn)換前光信號(hào)濾除的光 濾波器結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模塊化可擴(kuò)展的N2XN2波長(zhǎng)和空間全光路由器，其特征 在于：所述的第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器（5)及第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器（7)中不包括光濾波器結(jié)構(gòu)，第三空間 光路由器（6)與第一空間光路由器（3)、第二空間光路由器（9)具有不同的信道間隔，使得 單模輸入光纖及單模輸出光纖中所傳輸?shù)墓庑盘?hào)的波長(zhǎng)與第三空間光路由器（6)的傳輸光 譜不匹配。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種模塊化可擴(kuò)展的N2XN2波長(zhǎng)和空間全光路由器，其特征 在于：所述的光解復(fù)用器（4)為IXN光解復(fù)用器，采用陣列波導(dǎo)光柵（AWG)或衍射刻蝕光 柵（EDG)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種模塊化可擴(kuò)展的N2XN2波長(zhǎng)和空間全光路由器，其特 征在于：所述的光復(fù)用器（8)為NXl光復(fù)用器，采用陣列波導(dǎo)光柵（AWG)、衍射刻蝕光柵 (EDG)或多模干涉耦合器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模塊化可擴(kuò)展的N2XN2波長(zhǎng)和空間全光路由器，其特征 在于：所述的第一空間光路由器（3)或第二空間光路由器（9)為循環(huán)陣列波導(dǎo)光柵或循環(huán) 衍射刻蝕光柵。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種模塊化可擴(kuò)展的N2XN2波長(zhǎng)和空間全光路由器，其特征 在于：所述的第三空間光路由器（6)為循環(huán)陣列波導(dǎo)光柵或循環(huán)衍射刻蝕光柵。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模塊化可擴(kuò)展的N2XN2波長(zhǎng)和空間全光路由器，其特征 在于：所述的第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器（5)或第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器（7)為利用半導(dǎo)體光放大器的非線性 效應(yīng)將一波長(zhǎng)的光信號(hào)加載在另一個(gè)不同波長(zhǎng)的直流激光上的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模塊化可擴(kuò)展的N2XN2波長(zhǎng)和空間全光路由器，其特 征在于：所述的第一空間光路由器（3)、第二空間光路由器（9)和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及路由模塊（A) 全部或部分集成在同一芯片上。
【文檔編號(hào)】G02F1/35GK104317137SQ201410548755
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】武英晨, 何建軍 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)