一种新颖的光分插复用器设计

一种新颖的光分插复用器设计*X
武晓晶**,罗风光
(华中科技大学激光研究院激光技术国家重点实验室,湖北武汉430074)
摘要:提出了一种新颖的光分插复用器(OADM)结构设计方案,可实现任一波长的上/下载功能。

该OADM结构具有灵活性强、与偏振和波长无关、光学元件少、结构紧凑、易于光学装配和调试的特点。

计算得到输出路和上/下路的插损分别为-16.807dB和0.412dB。

采用机械方法控制P LM开关,开关时间为012ms。

关键词:光通信;光分插复用器(OA DM);上/下载;密集波分复用(DW DM)
中图分类号:T N929.11文献标识码:A文章编号:1005-0086(2003)07-0718-03
Novel Design of an OADM
WU Xiao-jing,LUO Feng-guang
(T he State Key L ab.On Laser T echnolog y,Huazho ng U niversity of Science&T echnolog y,Wuhan430074, China)
Abstract:A novel confi guration des i gn of optical add/drop multiplexer(OADM)us ed i n D WDM al-l optical comm uni cation network was presented.It has the features of flexibility,polari z ati on independent,wavelength independent,l ess opti cal elem ents,compact cons titution and easy to packaging.The ulti m ately obtai ned in-s er-t loss of output and add/drop is-16.807dB and0.412dB respectively.Mechanical m ethod was ap-plied to control PLM,which results0.2m s swi tch time.
Key words:opti cal com municati on;optical add/drop m ultiplexr(OAD M);add/dr op;DWDM
1引言
随着密集波分复用(DWDM)技术的日益成熟和实用化,网络中的信道数量越来越多,传输速率也越来越快,为了避免光-电-光转换的高昂代价,产生了在光层管理网络容量的强烈要求。

光分插复用器(OADM)正是适应这一要求而产生的DWDM全光通信网中一种重要的无源器件,可用于点到点的DWDM干线网中间的上/下载(add/drop)业务。

本文提出了两种新颖的自由空间全光OADM的设计方案,可实现DWDM全光通信信网中一路或多路波长信号同时上/下载话路功能。

该OADM具有结构简单、紧凑的特点。

所用光学器件少而常用,从而减少了系统的损耗。

同时易于光学装配和调试。

与传统光分插复用装置相比,该设计一反从波长角度出发的原则,适用于任何波长且与偏振无关。

2结构设计及工作原理
设计采用自由空间光学构造方式[1],器件结构及光路如图1所示。

它由2个偏振分束器(PBS1、PBS2),2个一面镀全反膜的直角棱镜(TR1、T R2),偏振光调制器(PLM)和1
个光程补偿片组成。

图1当偏振光调制器关闭时,OADM处于通路状态
Fig.1When PLM=OFF,OADM connect through
光电子#激光
第14卷第7期2003年7月Journal of Optoelectronics#Laser V ol.14N o.7Jul.2003
X收稿日期:2002-11-18修订日期:2003-02-23
*基金项目:国家自然科学基金资助项目(60177023)
**E-mail:qrr1007@
其工作原理为:
1)当PLM 处于OFF 状态时,器件完成信号直通功能。

由主光路来的输入光束经自聚焦透镜(GRIN)准直后,进入PBS 1,被分解为P -偏振光分量和S -偏振光分量。

P -分量直接通过器件;S -偏振光经T R 1、TR 2后与P 分量在PBS 2处合并输出。

2)当PLM 处于ON 状态时,器件可以同时完成
上/下载功能,如图2所示。

P -分量经PLM 后变为S -偏振光,在PBS 2处被反射;同理,S -分量经PLM 后变为P -偏振光分量,在PBS 2处透射,从而两分量由下载通道合并输出。

同时,由上传通道来的光信号也被分为P -分量和S -分量。

P -分量经PBS 1-TR 1-PLM -TR 2到达PBS 2;S -分量经PLM 后直接到达PBS 2,两分量在PBS 2
处合并从输出端口输出。

图2 当偏振光调制器开启时,OADM 可以同时完成上/下路功能Fig.2 When PLM=ON,OADM could add and drop signal at the sam e tim e
实验中我们采用K /2(K 为波长)片作为PLM,采用机械方法控制波片工作与否。

如果采用液晶空间光调制器(FLC)作为PLM (如图3所示),通过控制加在调制器上各像元的电压即可控制各路信号的偏振状态,则可以实现多路信号的上/
下载功能。

图3 使用液晶空间调制器,OADM 可以
完成多路光上/下路功能
Fig.3 Using FLC (f ilter of liquid crystal),OADM could add and drop mult-i signal
我们发现,将PBS 2与TR 2的位置和方向作很小的变动之后的结构仍然可以实现与上述设计同样的功能,而且由于两路光的光程相同,无需光程补偿片。

原理及光路如图4所示。

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719#第7期 武晓晶等:一种新颖的光分插复用器设计
图4设计B的通路、上路及下路的光路图Fig.4The conf iguration and beam path of output,
add and drop state of design B
3OADM插入损耗的计算
根据表1[2]所出示的数据,对这两种设计的插入损耗进行了计算(PLM为K/2片的情况)。

表1实验中用到的光学器件的特性
Tab.1The specifications of the optical
elements used in our experiment
Component Input
polarizati on T ransmit tance Reflectivity
S P S P
S pecificatii on
PBS S T S)R S)R S>0.999,T S<0.001 P)T P)R P T P>0.989,R P<0.011
K/2 waveplate
S m s n p))
n p~0.99,Polari zation
puri ty:
n p/(m s+n p)>99%
P n s m p))
n s~0.99,Polari zation
puri ty;
m p/(m p+n s)>99%
3.1设计A
当PLM处于OFF状态,输出路插入损耗为
IL=-10log(0.5T P T P m P+0.5R S R S m S)=
-16.807dB(1)
当PLM处于ON状态时,上/下载路插入损
耗为
IL=-10log(0.5T P n S R S+0.5R S n P T P)=
0.412dB(2)
3.2设计B
当PLM处于ON状态时,输出路插入损耗如(1)
式;当PLM处于OFF状态时,上/下载路插入损耗如
(2)式。

计算所得的结果是可以接受的。

参考文献:
[1]LU O F eng-guang,C AO Ming-cui,XU Jun,e t a l.Two path
Opti cal Add/Drop OADM M ultiplexer[J].Chinese Jo urna l
o f Lase rs,2002,A29:395-396.
[2]XIE Hu,LU O Feng-guang,LI Wen-kui,et a l.Characteriza-
tion of a F ree-space polari z ati on-independent B-i direc-
tional Optical Switch[A].SP IE[C],4907:337-346.
作者简介:
武晓晶(1979-),女,在读硕士研究生,研究方向为全光通信网无源
器件1
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#光电子#激光2003年第14卷。