CN103023599A - 可重构光分插复用器和可重构光分插复用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可重构光分插复用器和可重构光分插复用方法。该可重构光分插复用器包括：光处理单元，用于接收包含多个光信道的第一光信号，处理该第一光信号以产生第二光信号，其中，该第二光信号至少包括所述第一光信号的多个光信道中的一个光信道的一部分；以及第一输出端口，经由该第一输出端口向外部输出从所述光处理单元产生的所述第二光信号。通过所述可重构光分插复用器和可重构光分插复用方法，可以支持任意数目的维度，并且能够上路/下路去往/来自任意方向的任意波长和任意带宽的光信道，并且能够向外部的其他可重构光分插复用器节点输出光信道的任意一部分波长和任意一部分带宽，从而满足无色、无方向性、无阻塞性和无栅格性的要求。

Description

可重构光分插复用器和可重构光分插复用方法

技术领域

本发明一般地涉及光通信领域中的光分插复用技术，并且更具体地涉及一种可重构光分插复用器和可重构光分插复用方法。

背景技术

近年来，出现了越来越多的新型电信业务。这些新型业务使得人们对网络带宽的需求日益增大。与传统电信业务相比，这些新型业务往往具有更高的动态特性和不可预测性，因此要求作为传送物理层的光网络提供更高的灵活性。同时，超长距离密集波分复用(DWDM)系统的成熟使得网络业务的瓶颈从带宽建设转移到带宽管理上。在核心网络节点上，往往需要处理数十个甚至上百个波长，而超长距离的传输能力则要求更多节点具备上下路(Add/Drop)更多波长的能力。

光分插复用器(OADM，Optical Add-Drop Multiplexer)的出现使光网络逐渐从点到点组网向环网演进，而可重构光分插复用器(ROADM，Reconfigurable OADM)不仅能够像传统OADM那样，在一个节点上完成光信道的上下路以及光信道之间的波长级别的交叉调度，还可以完全通过软件来实现上下路波长的配置和调整。目前，可以通过波长阻断器(WB)、平面光波导(PLC)或波长选择开关(WSS)来实现ROADM。但是，在现有的ROADM中，为了满足无色(Colorless)、无方向性(Directionless)、无阻塞性(Contentionless)和无栅格性(Gridless)的要求，需要级联多个WSS或者WB，这使得ROADM结构复杂，成本昂贵。

另一方面，由于频谱高效灵活以及能够有效地估计和补偿色散(CD)和偏振模色散(PMD)等优点，相干光正交频分复用(CO-OFDM)技术在超长距离、超大容量、超快速率传输系统中受到日益广泛的关注。尽管目前这一技术的应用仅限于点到点的传输系统，但人们正在研究基于CO-OFDM的光通信网络技术。

因此，需要一种能够在诸如基于CO-OFDM的光通信网络之类的带宽灵活可调的光网络中使用的结构简单的可重构光分插复用器和可重构光分插复用方法。

发明内容

考虑到以上问题而做出了本发明。本发明的一个目的是提供一种能够在诸如基于CO-OFDM的光通信网络之类的带宽可调的光网络中使用的、结构简单的可重构光分插复用器以及可重构光分插复用方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种可重构光分插复用器，包括：光处理单元，用于接收包含多个光信道的第一光信号，处理该第一光信号以产生第二光信号，其中，该第二光信号至少包括所述第一光信号的多个光信道中的一个光信道的一部分；以及第一输出端口，经由该第一输出端口向外部输出从所述光处理单元产生的所述第二光信号。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于可重构光分插复用器的可重构光分插复用方法，包括：光处理步骤，用于接收包含多个光信道的第一光信号，处理该第一光信号以产生第二光信号，其中，该第二光信号至少包括所述第一光信号的多个光信道中的一个光信道的一部分；以及第一输出步骤，用于通过第一输出端口向外部输出所产生的所述第二光信号。

根据本发明上述方面的可重构光分插复用器和可重构光分插复用方法可以被扩展为支持任意数目的维度，并且能够上路/下路去往/来自任意方向的任意波长和任意带宽的光信道，以及能够向外部的其他可重构光分插复用器节点输出光信道的任意一部分波长和任意一部分带宽，从而当在带宽可调的光网络中使用时，满足无色、无方向性、无阻塞性和无栅格性的要求。

附图说明

通过结合附图对本发明的实施例进行详细描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将会变得更加清楚，其中：

图1是示出根据本发明第一实施例的可重构光分插复用器(ROADM)的框图；

图2是示出图1所示的ROADM中的一个维度的分插复用模块的框图；

图3是示出图2所示的相干检测单元的框图；

图4是示出图2所示的相干检测单元的具体示例的图；

图5是示出图2所示的分插复用模块的一种实现方式的框图；

图6A和6B分别是示意性地示出图5所示的可重构光分插复用模块通过输出端口输出的光信号的频谱效果示意图；

图7A和7B是示例地示出图6A所示的实验频谱图；

图8是示意性地示出图5所示的波长选择开关的频谱的图；

图9是示出根据本发明另一实施例的可重构光分插复用器的框图；

图10是示出根据本发明实施例的可重构光分插复用方法的图。

具体实施方式

下面将参照附图来描述根据本发明实施例的可重构光分插复用器和可重构光分插复用方法。在附图中，相同的参考标号自始至终表示相同的元件。应当理解：这里描述的实施例仅仅是说明性的，而不应被解释为限制本发明的范围。

根据本发明实施例的ROADM可以包含一个或多个维度(degree)，并且可以根据需要被进一步扩展以包含任意维度。每个维度对应于一对光纤链路，即，入口(ingress)链路和出口(egress)链路。每个ROADM可以作为光通信网路中的一个节点来上路/下路来自多个方向的光信道。

下面，将参照图1来描述根据本发明第一实施例的ROADM。该ROADM包含三个维度，作为示例，分别用西(W)、北(N)、东(E)三个方向来表示这三个维度。每个维度具有一条入口链路(光纤)和一条出口链路(光纤)，所述入口链路和出口链路连接到网络中的其它节点。

如图1所示，根据本发明第一实施例的ROADM 100包括分别与所述三个维度相对应的分插复用模块(即对应于西向的分插复用模块101、对应于北向的分插复用模块102和对应于东向的分插复用模块103)、以及连接到这三个分插复用模块的相干检测模块104。

分插复用模块101、102和103中的每一个包括用于下路部分的光放大器(图中未示出)和光处理单元、以及用于上路部分的光耦合器和光放大器(图中未示出)。所述分插复用模块还包括一个或多个输入端口和一个或多个输出端口，其中每个维度的分插复用模块的输出端口连接到其它维度的分插复用模块的输入端口，而每个维度的分插复用模块的输入端口连接到其它维度的分插复用模块的输出端口。分插复用模块101、102和103中的每一个通过分插复用模块下路端口连接到相干检测单元104，并且通过信道上路端口连接到信号源200。

图2更详细地示出了图1所示的ROADM的一个维度的框图。由于图1所示的三个维度的结构和操作基本相同，因此在图2中以W维度(分插复用模块)101为例来进行说明。为简单起见，在图2中没有示出分插复用模块102和103的连接关系。

如图2所示，分插复用模块101包括下路部分和上路部分(在图2中以虚线隔开)。下路部分如图2上部所示，其通过入口链路而从外部(例如其它节点)接收包含去往一个或多个目的地的多个光信道的光信号(例如，OFDM光信号)，并且与相干检测模块104协作而将需要在本地节点(即，图1所示的ROADM形成的网络节点)下路的光信道从该光信号中分离出来。上路部分如图1下部所示，其将从信号源200产生的要上路的光信道耦合到来自其它维度的光信号中以发送给网络中的其它节点。

首先描述分插复用模块101的下路部分。在下路部分，分插复用模块101包括光放大器(OA)1011和光处理单元1012。

光放大器1011接收并放大经由入口链路输入分插复用模块101的第一光信号，然后将放大的第一光信号输出到光处理单元1012。

光处理单元1012接收该放大的第一光信号，并且对其进行预定的处理，以产生第二光信号，其中，该第二光信号至少包括所述第一光信号的多个光信道中的一个光信道的一部分。

举例来说，该第二光信号可以仅是第一光信号包含的多个光信道中的一个光信道的一部分(例如n/m(n＜m，n，m是自然数)的第一光信道)，也可以是第一光信号包含的多个光信道中的一个光信道的一部分加上一个或多个其他光信道整体(例如1/2的第一光信道加上1个或2个其他光信道整体)，也可以是第一光信号包含的多个光信道中的一个光信道的一部分加上另一光信道的一部分(例如1/2的第一光信道加上1/3的第二光信道)，或者可以是第一光信号包含的多个光信道中的一个光信道的一部分加上另一光信道的一部分再加上一个或多个其他光信道的整体(例如1/2的第一光信道加上1/3的第二光信道再加上1个或2个其他光信道的整体)，等等。也就是说，第二光信号可以包括该第一光信号中包含的多个光信道中的某一光信道的一部分与其他光信道的整体或一部分中的一个或多个。总而言之，该第二光信号至少包括所述第一光信号的多个光信道中的一个光信道的一部分。

可以经由第一输出端口1015向外部(例如，向外部的分插复用模块节点102的输入端口)输出从所述光处理单元1012产生的所述第二光信号。

该分插复用模块101还可以包括第二输出端口1016，经由该第二输出端口向外部(例如，向外部的分插复用模块节点103的输入端口)输出第三光信号，其中，该第三光信号至少包括所述第一光信号的一部分。

该分插复用模块101还可以包括其他一个或多个输出端口来向外部输出所述第一光信号的其他部分。在此不赘述。

光处理单元1012还可以将该第二光信号经由分插复用模块下路端口而输出到相干检测单元104。该相干检测单元104可以对第二光信号进行相干检测，以便从该第二光信号中分离该第二光信号中的光信道的预定部分，并且输出该预定部分。

第二光信号中的光信道的该预定部分可以是该第二光信号包含的光信道的全部或部分，甚至是该第二光信号中包含的一个光信道的一部分。举例来说，该第二光信号的预定部分可以是第二光信号包含的一个或多个光信道中的一个光信道的一部分(例如n/m(n＜m，n，m是自然数)的第一光信道)，也可以是第二光信号包含的一个或多个光信道中的一个光信道的一部分加上一个或多个其他光信道整体(例如1/2的第一光信道加上1个或2个其他光信道整体)，也可以是第二光信号包含的一个或多个光信道中的一个光信道的一部分加上另一光信道的一部分(例如1/2的第一光信道加上1/3的第二光信道)，或者可以是第二光信号包含的一个或多个光信道中的一个光信道的一部分加上另一光信道的一部分再加上一个或多个其他光信道的整体(例如1/2的第一光信道加上1/3的第二光信道再加上1个或2个其他光信道的整体)，等等。总而言之，该第二光信号的预定部分可以包括该第二光信号中包含的一个或多个光信道中的某一光信道的一部分与其他光信道的整体或一部分中的一个或多个。

如下文具体所述，根据光处理单元的具体实现方式，输出到输出端口之一的光信号可以是全部光信道、全部光信道中的一个或多个光信道、全部光信道中的一个光信道的一部分、或者绕过全部光信道中的一个光信道的一部分的光信号(即，除了全部光信道中的一个光信道的一部分以外的光信道)，等等。相应地，输出到所述分插复用模块下路端口的光信号可以包含全部光信道、全部光信道中的一个或多个光信道、全部光信道中的一个光信道的一部分、或者绕过全部光信道中的一个光信道的一部分的光信号(即，除了全部光信道中的一个光信道的一部分以外的光信道)，等等。尽管在图2中仅示出了一个分插复用模块下路端口，但是根据要在本地下路的光信道的数目，可以设置多个分插复用模块下路端口，并且输出到每个分插复用模块下路端口的光信号也可以包含多个光信道。此外，所述输出端口的数目可以根据例如ROADM包含的维度的数量而改变。

每个分插复用模块下路接口连接到相干检测单元104。相干检测单元104经由分插复用模块下路接口接收经过光处理单元1012处理的光信号，并且对其进行相干检测，以便从该部分光信号中分离其中包含的光信道的预定部分，并且输出该光信道的预定部分，从而实现该光信道的预定部分的下路。所分离的该光信道的预定部分被输出到本地接收设备或信号处理设备(图中未示出)以进行处理。

下面，参照图3来描述相干检测单元104的原理。

如图3所示，相干检测单元104包括：本地振荡器1041，用于以本地振荡频率产生本地振荡光；以及相干检测器1042，用于使用所述本地振荡光对输入相干检测单元104的光信号进行相干检测，以便从该光信号分离出其中包含的光信道的预定部分，并且输出所分离的光信道的预定部分。本地振荡器1041是连续可调的，即，可以连续地调谐本地振荡器以改变本地振荡光的本地振荡频率。由此，可以通过调谐所述本地振荡频率，然后利用调谐后的这一本地振荡频率进行相干检测，来分离出各种波长的光信道的预定部分，从而实现各种波长的光信道的预定部分的下路。

该预定部分可以是输入相干检测单元104的光信号包含的光信道的全部或部分，甚至是该光信号中包含的一个光信道的一部分。举例来说，该预定部分可以是该光信号包含的一个或多个光信道中的一个光信道的一部分(例如n/m(n＜m，n，m是自然数)的第一光信道)，也可以是该光信号包含的一个或多个光信道中的一个光信道的一部分加上一个或多个其他光信道整体(例如1/2的第一光信道加上1个或2个其他光信道整体)，也可以是该光信号包含的一个或多个光信道中的一个光信道的一部分加上另一光信道的一部分(例如1/2的第一光信道加上1/3的第二光信道)，或者可以是该光信号包含的一个或多个光信道中的一个光信道的一部分加上另一光信道的一部分再加上一个或多个其他光信道的整体(例如1/2的第一光信道加上1/3的第二光信道再加上1个或2个其他光信道的整体)，等等。总而言之，该光信号的预定部分可以包括该光信号中包含的一个或多个光信道中的某一光信道的一部分与其他光信道的整体或一部分中的一个或多个。

相干检测单元104(具体地，相干检测器1042)可以使用本领域公知的任何相干检测方法来进行上述相干检测。图4给出了相干检测单元104的一个具体示例。

如图4所示，相干检测单元104包括本地振荡器1041和相干检测器1042。相干检测器1042进一步包括偏振控制器1043、混频器1044以及平衡接收机1045和1046。

输入相干检测单元104的光信号(以下称为信号光E_S)在经过偏振控制器1043之后被输入到90°混频器1044的信号光输入端。本地振荡器1041产生的本地振荡频率的本地振荡光E_LO被输入到90°混频器1044的本地振荡光输入端。然后，所述信号光和本地振荡光在90°混频器1044中被混频，并且以例如四路被输出到平衡接收机1045和1046，从而实现光电转换，由此分离出信号光中的光信道的预定部分。

具体地，信号光E_S和本地振荡光信号E_LO可分别表示为：

E_S＝A_S(t)exp(jω_st)       (1)

E_LO＝A_LO(t)exp(jω_LOt)    (2)

其中A_S，A_LO分别代表信号光和本地振荡光的复振幅，ω_s，ω_LO分别代表信号光和本地振荡光的角频率，信号光和本地振荡光的光功率分别为P_S＝|A_S|²/2，P_LO＝|A_LO|²/2，则90°混频器1044的输出可以表示为：

$E_1=\frac{1}{2}(E_S+E_{\mathrm{LO}}),---\left(3\right)$

$E_2=\frac{1}{2}(E_S-E_{\mathrm{LO}}),---\left(3\right)$

$E_3=\frac{1}{2}(E_S+j{E}_{\mathrm{LO}}),---\left(5\right)$

$E_4=\frac{1}{2}(E_S-j{E}_{\mathrm{LO}}),---\left(6\right)$

平衡接收机1045和1046中的光电探测器PD1、PD2输出的光电流可分别表示为

$I_{I1}=R{\left[\mathrm{Re}\right\{E_1\left\}\right]}^{\mathrm{ms}}=\frac{R}{4}[P_S+P_{\mathrm{LO}}+2\sqrt{P_S{P}_{\mathrm{LO}}}\cos \{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}+{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Sig}}-{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{LO}}\left\}\right],---\left(7\right)$

$I_{I2}=R{\left[\mathrm{Re}\right\{E_2\left\}\right]}^{\mathrm{ms}}=\frac{R}{4}[P_S+P_{\mathrm{LO}}-2\sqrt{P_S{P}_{\mathrm{LO}}}\cos \{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}+{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Sig}}-{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{LO}}\left\}\right],---\left(8\right)$

$I_{Q1}=R{\left[\mathrm{Re}\right\{E_3\left\}\right]}^{\mathrm{ms}}=\frac{R}{4}[P_S+P_{\mathrm{LO}}+2\sqrt{P_S{P}_{\mathrm{LO}}}\sin \{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}+{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Sig}}-{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{LO}}\left\}\right],---\left(9\right)$

$I_{Q2}=R{\left[\mathrm{Re}\right\{E_4\left\}\right]}^{\mathrm{ms}}=\frac{R}{4}[P_S+P_{\mathrm{LO}}-2\sqrt{P_S{P}_{\mathrm{LO}}}\sin \{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}+{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Sig}}-{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{LO}}\left\}\right],---\left(10\right)$

其中R为光电探测器PD1、PD2的响应因子，θ_Sig和θ_LO分别表示信号光和本地振荡光的相位，而

ω_IF＝ω_S-ω_LO，    (11)

则平衡接收机1045和1046输出的光电流值分别为：

$I_I=I_{I1}-I_{I2}=R\sqrt{P_S{P}_{\mathrm{LO}}}\cos \{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}+{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Sig}}-{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{LO}}\},---\left(12\right)$

$I_Q=I_{Q1}-I_{Q2}=R\sqrt{P_S{P}_{\mathrm{LO}}}\sin \{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}+{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Sig}}-{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{LO}}\},---\left(13\right)$

因此，通过相干检测单元104检测出的光信道(即，被分离以便下路的光信道)可表示为：

$I_C=I_I+{\mathrm{jI}}_Q=R\sqrt{P_S{P}_{\mathrm{LO}}}\mathrm{expj}\{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}+{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Sig}}-{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{LO}}\}---\left(14\right)$

通过调谐本地振荡光的频率，可以将输入到相干检测单元的光信号中的光信道的预定部分依次分离出来，从而实现不同波长的光信道的预定部分的下路。

返回图2，下面描述分插复用单元101的上路部分。在上路部分，分插复用单元101包括光耦合器1013和光放大器1014。

光耦合器1013经由信道上路端口接收来自信号源200的光信道和/或部分光信道，经由连接到其它维度(例如与N和E维度相对应的分插复用模块102和103)的输入端口接收来自其它维度的光信号，并且将所述光信道和/或部分光信道耦合到该光信号中。耦合了所述光信道和/或部分光信道的光信号被光放大器1014放大后被输出到其它节点。优选地，在信号源200与信道上路端口之间部署光放大器，以便放大信号源200产生的光信道和/或部分光信道。

在本发明的第一实施例中，上下路均可以基于相干光正交频分复用(CO-OFDM)技术。通过改变所加载的OFDM副载波的数目及其各自的调制格式，光OFDM技术可以灵活地为光信道分配不同的频谱和数据速率。因此，在本实施例中，信号源200可以是相干发射机，其采用CO-OFDM技术产生要上路的光信道和/或部分光信道。应当注意，尽管在图1和2中只示出了一个信号源200，但是信号源200的数目可以根据要上路的光信道的数目而改变。每个信号源200包括本地振荡器(未示出)，其产生本地振荡频率的本地振荡光以便进行信号调制。通过调整该本地振荡频率，可以改变所产生的光信道的频率，使得由各个信号源200产生并上路的光信道具有不同的频率，从而避免频率冲突。

如上所述，在根据本发明第一实施例的ROADM 100中，在下路部分使用相干检测技术来实现光信道和/或部分光信道的滤波。通过调谐相干检测单元中的本地振荡器的本地振荡频率，可以将不同频率的光信道和/或部分光信道分离出来，从而能够实现任何频率的光信道和/或部分光信道的下路。

应当认识到，可以对根据本发明第一实施例的ROADM做出各种改变，而不背离本发明的范围。例如，尽管在上文中以分插复用模块101为例来描述ROADM 100的每个维度时，提到分插复用模块101包括光放大器101和105，但是也可以去除这两个光放大器。此外，在下路方向，当输入的光信号包含的光信道数目很多时，可以在分插复用模块下路端口上连接分光器，以便将输出到每个分插复用模块下路端口的光信号进一步分为多个光束，并且对于每个光束，使用一个相干检测单元来进行相干检测；在这种情况下，还可以在分光器和每个相干检测单元之间部署光放大器以增大每个光束的功率。

对于根据本发明第一实施例的ROADM 100的每个分插复用模块，存在多种实现方式。下面参照图5来描述图2所示的一个维度的分插复用模块的一种实现方式。该第一实现方式的上路部分与针对图2描述的上路部分相同，在这里不再赘述。

该分插复用模块101基于带宽可变波长选择开关(BV-WSS)，即，在下路部分，利用BV-WSS来实现光处理单元1012(以下称为BV-WSS 1012′)。BV-WSS 1012′一方面经由多个输出端口连接到外部节点的输入端口，一方面经由分插复用模块下路端口连接到相干检测单元104。

如图5所示，输入ROADM 100的分插复用模块101的包含多个光信道的光信号在被光放大器1011放大之后，被输入到BV-WSS 1012′。

BV-WSS 1012′充当滤波器，其对被光放大器1011放大的光信号进行滤波，以便滤除不在其通带内的光信道和/或部分光信道。

可以根据输入的光信号的频谱特性来设置BV-WSS 1012′的中心频率和带宽。具体地，对于每个分插复用模块下路端口，可以以一定的粒度(例如以1GHz的粒度)调整BV-WSS 1012′的通带或通带组合，以改变从BV-WSS102′输出的滤波后的光信号中包含的光信道和/或部分光信道，使得可以向外部节点之一输出频率在所述通带或通带组合内的光信号，同时向另外的外部节点输出频率不在所述通带或通带组合内的光信号，或者同时将输入的光信号按照原样输出到所述另外的外部节点。也可以使得需要在本地节点下路的光信道和/或部分光信道位于BV-WSS 1012′的通带或通带组合内。当光信号输入BV-WSS 1012′时，需要在本地节点下路的光信道和/或部分光信道、以及频率在所述通带或通带组合内的其它光信道和/或部分光信道(如果有的话)被输出到分插复用模块下路端口，而频率不在所述通带或通带组合内的光信道和/或部分光信道被发送到输出端口，以便被输出到其它维度。

下面结合图6A和6B来举例说明图5中所示的分插复用模块101分别通过多个输出端口向外部的其他分插复用器节点输出的光信号的频谱示意图。

分插复用模块101包括光处理单元1012(在该例子中，是BV-WSS)，用于接收包含多个光信道的第一光信号，处理该第一光信号以产生第二光信号，其中，该第二光信号至少包括所述第一光信号的多个光信道中的一个光信道的一部分；以及第一输出端口1015，经由该第一输出端口1015向外部(例如，外部节点102)输出从所述光处理单元产生的所述第二光信号。在一个例子中，该第二光信号的频谱如图6A右下所示。

该第二光信号至少包括所述第一光信号的多个光信道中的一个光信道的一部分可以意味着，该第二光信号可以仅是第一光信号包含的多个光信道中的一个光信道的一部分(例如n/m(n＜m，n，m是自然数)的第一光信道)，也可以是第一光信号包含的多个光信道中的一个光信道的一部分加上一个或多个其他光信道整体(例如1/2的第一光信道加上1个或2个其他光信道整体)，也可以是第一光信号包含的多个光信道中的一个光信道的一部分加上另一光信道的一部分(例如1/2的第一光信道加上1/3的第二光信道)，或者可以是第一光信号包含的多个光信道中的一个光信道的一部分加上另一光信道的一部分再加上一个或多个其他光信道的整体(例如1/2的第一光信道加上1/3的第二光信道再加上1个或2个其他光信道的整体)，等等。也就是说，第二光信号可以包括该第一光信号中包含的多个光信道中的某一光信道的一部分与其他光信道的整体或一部分中的一个或多个。总而言之，该第二光信号至少包括所述第一光信号的多个光信道中的一个光信道的一部分。

该分插复用模块101还可以包括：第二输出端口1016，经由该第二输出端口1016向外部(例如外部节点103)输出第三光信号，其中，该第三光信号至少包括所述第一光信号的一部分。在一个例子中，该第三光信号如图6A右上所示。

从图6A可以看出，在一个例子中，该第三光信号可以是在所述第一光信号中、除了第二光信号以外的剩余部分。也就是说，第二光信号和第三光信号可以是在频谱上互补的关系。

但是第三光信号也可以如图6B所示，即在另一例子中，该第三光信号仍然是原有的未滤波的第一光信号。也就是说，第二光信号和第三光信号可以是在频谱上重叠的关系。

当然，根据本发明的第二光信号和第三光信号不限于上述举例，在不脱离本发明的精神的情况下其他例子也是可能的。

另外，为了简化，在图6A和图6B中未示出分插复用模块下路的相干检测单元104，但是根据以上说明，如图6A和6B所示的光处理单元1012生成的第二光信号也可以另外通过相干检测单元104来下路。

图7A和7B是示例地示出图6A所示的输出的光信号的实验频谱图。

在图7A中，输入的光信号从本地节点101经过BV-WSS被提取一个光信道的一部分，传输到外部节点102。箭头所指的是BV-WSS所提取的一个光信道的一部分。在图7B中，从本地节点101经过BV-WSS提取一个光信道的一部分之后的该光信道的剩余部分被传输到外部节点103。从图中可见，图7A左侧和图7B左侧的频谱信号是互补的。图7A和7B中的“其余节点传输的光信道”是在ROADM包含多于3个维度的情况下、其他维度的节点处传输的输入的光信号的其他光信道。

图8示意性地示出了图5所示的BV-WSS的示例频谱。在图8的示例中，BV-WSS连接到多个(例如4个)输出端口。包含5个光信道的光信号进入BV-WSS，并且根据该BV-WSS的通带配置而被滤波且输出到不同的输出端口。具体地，调整BV-WSS的通带组合(以虚线框示出)，使得对于第一个输出端口利用两个分离的通带对所述光信号进行滤波，从而输出滤波后的包含三个光信道的光信号；对于第二个输出端口，利用一个通带对所述光信号进行滤波，从而输出滤波后的包含一个光信道的光信号；对于第三个输出端口，利用一个通带的一部分对所述光信号进行滤波，从而输出滤波后的包含一个光信道的一部分的光信号；对于第四个输出端口，利用一个通带的另一部分对所述光信号进行滤波，从而输出滤掉了包含一个光信道的一部分的光信号之后该光信道的剩余光信号，或者可以对于第四个输出端口，照原样输出该整个光信道。注意，图8所示的滤波后的信号频谱仅是示例，本发明不限于此。而且，用于各个输出端口的通带的中心频率和带宽可以不相同，既可以在频谱上相互分离，也可以在频谱上相互部分地重叠，且滤波后的光信号可以是光信道和/或部分光信道的自由组合，例如，一个或多个光信道、一个光信道的一部分、一个光信道的一部分加上一个或多个光信道、一个光信道的一部分加上另一光信道的一部分、或一个光信道的一部分加上另一光信道的一部分再加上一个或多个其他光信道，等等。由此，通过该BV-WSS，可以灵活地适应要向外部输出的光信道的不同带宽、甚至是一个光信道的一部分带宽，使得根据本发明实施例的ROADM支持弹性带宽特性。应当注意，尽管在上文中将BV-WSS 1012′描述为带通型滤波器工作，但是根据需要也可以将其设置为带阻型滤波器。

通过BV-WSS 1012′滤波得到的各个光信号也可以输出到每个分插复用模块下路端口，以通过相干检测单元104进行相干检测，以便将该部分光信号中包含的各个光信道和/或部分光信道分离出来。相干检测单元104执行该相干检测的方式与上文相同，因此在这里不再赘述。同样，如果输出到每个分插复用模块下路端口的光信号包含很多光信道，则可以在每个分插复用模块下路端口之后增加上文所述的分光器和光放大器。

在由多个上述实现方式的分插复用模块构成的ROADM 100(即，基于BV-WSS的ROADM)中，使用BV-WSS作为第一级滤波器，并且使用相干检测单元作为第二级滤波器。通过改变波长选择开关的通带以及相干检测单元的本地振荡频率，可以实现任意波长和任意带宽的光信道、甚至光信道的一部分波长和带宽的输出、上路和下路。

在上文中，在ROADM 100中设置了专门的相干检测模块来实现光信道的下路。可替换地，也可以使用现有的相干接收机的相干检测能力，而不设置专门的相干检测模块，如图9所示。

图9示出了根据本发明第二实施例的ROADM 300，其每个维度与图1相同。ROADM 300与ROADM 100不同之处在于：ROADM 300中的相干检测单元分别被包括在相干接收机(Co-Rx)104’中，构成相干接收机104’的一部分。换言之，ROADM 300不设置单独的相干检测单元，而是直接利用相干接收机104’中执行相干检测的部分来执行相干检测功能。由此，可以充分利用接收机的滤波(相干检测)能力，减少单独设置的光滤波器的数目，实现结构简单的ROADM。

下面，将参照图10来描述根据本发明实施例的可重构光分插复用方法1000，该方法1000可由图1所示的ROADM 100中与每个维度相对应的分插复用模块执行。

具体地，如图10所示，在步骤S1001中，接收包含多个光信道的第一光信号，处理该第一光信号以产生第二光信号，其中，该第二光信号至少包括所述第一光信号的多个光信道中的一个光信道的一部分。

如上文所述，可以利用BV-WSS 1012′来对输入的光信号进行上述处理，即，对输入的光信号进行滤波，以便滤除不在其通带内的光信道和/或部分光信道。具体地，在每个分插复用模块中，对于每个分插复用模块下路端口，可以以一定的粒度调整BV-WSS 1012′的通带或通带组合，以改变从BV-WSS1012′输出的光信号中包含的光信道和/部分光信道，使得可以向外部节点之一输出频率在通带或通带组合内的光信号，同时向另外的外部节点输出频率不在所述通带或通带组合内的光信号，或者同时将输入的光信号按照原样输出到所述另外的外部节点。也可以使得需要在本地节点下路的光信道和/部分光信道的频率位于BV-WSS 1012′的通带或通带组合内。由此，当光信号输入BV-WSS 1012′时，需要在本地节点下路的光信道和/部分光信道、以及频率在所述通带或通带组合内的其它光信道和/部分光信道(如果有的话)被输出到分插复用模块下路端口，而频率不在所述通带或通带组合内的光信道和/部分光信道被发送到输出端口，以便被输出到其它维度。

然后，在步骤S1002中，向外部输出从所述光处理单元产生的所述第二光信号。

具体地，如上文所述，在向外部节点输出方向，可以利用光处理单元来对输入的光信号进行上述处理，即，对输入的光信号进行滤波，以便滤除不在其通带内的光信道和/或部分光信道。具体地，在每个分插复用模块中，对于每个输出端口，可以以一定的粒度调整光处理单元的通带或通带组合，以改变从光处理单元输出的光信号中包含的光信道和/部分光信道，使得可以向外部节点之一输出频率在通带或通带组合内的光信号，同时向另外的外部节点输出频率不在所述通带或通带组合内的光信号，或者同时将输入的光信号按照原样输出到所述另外的外部节点。

在下路方向，在每个分插复用模块中，对于每个分插复用下路端口，可以以一定的粒度调整光处理单元的通带或通带组合，向下路端口输出从光处理单元输出的光信号。然后，可以使用本地振荡器以本地振荡频率产生本地振荡光，然后使用该本地振荡光对经过上述处理的光信号进行相干检测，以便从该光信号中分离其中包含的光信道中的预定部分，并且输出所分离的光信道中的预定部分。通过调整所述本地振荡频率，可以改变从经过上述处理的光信号中分离并输出的光信道中的预定部分，实现各种波长的光信道中的预定部分的下路。

在上路方向，可以使用光耦合器将由信号源200产生并且从可重构光分插复用器的上路端口输入的光信道和/或部分光信道和来自其它节点的光信号耦合到一起，并且输出耦合后的光信号，从而实现所述光信道和/或部分光信道的上路。该上路方法与上文所述相同，因此为了避免重复而在这里省略其描述。

通过根据本发明上述实施例的可重构光分插复用器和可重构光分插复用方法，可以以简单的结构实现任意波长和任意带宽的光信道、甚至一个光信道的一部分的外部节点输出、来自任意方向的任意波长和任意带宽的光信道、甚至一个光信道的一部分的下路、以及任意波长和任意带宽的光信道、甚至一个光信道的一部分向任意方向的上路，从而当在基于带宽可调的光通信网络中使用时，满足无色、无方向性、无阻塞性和无栅格性的要求。由此，可以使用所述可重构光分插复用器来构建灵活的光网络。

尽管已经示出和描述了本发明的示例实施例，但是本领域技术人员应当理解，在不背离权利要求及其等价物中限定的本发明的范围和精神的情况下，可以对这些示例实施例做出各种形式和细节上的变化。

Claims (23)

1.一种可重构光分插复用器，包括：

光处理单元，用于接收包含多个光信道的第一光信号，处理该第一光信号以产生第二光信号，其中，该第二光信号至少包括所述第一光信号的多个光信道中的一个光信道的一部分；以及

第一输出端口，经由该第一输出端口向外部输出从所述光处理单元产生的所述第二光信号。

2.如权利要求1所述的可重构光分插复用器，还包括：

相干检测单元，用于接收从光处理单元产生的第二光信号，并对第二光信号进行相干检测，以便从该第二光信号中分离该第二光信号中的光信道的预定部分，并且输出该预定部分。

3.如权利要求2所述的可重构光分插复用器，其中，所述预定部分是所述第二光信号的光信道的全部或一部分。

4.如权利要求2所述的可重构光分插复用器，其中，所述预定部分是所述第二光信号的一个光信道的一部分。

5.如权利要求1所述的可重构光分插复用器，其中，所述光处理单元包括：

波长选择开关，用于对第一光信号进行滤波以产生所述第二光信号。

6.如权利要求5所述的可重构光分插复用器，其中，所述波长选择开关是带宽可变的波长选择开关，并且其中，通过调整所述波长选择开关的通带以产生第二光信号。

7.如权利要求1所述的可重构光分插复用器，还包括：

第二输出端口，向外部输出第三光信号，其中，该第三光信号至少包括所述第一光信号的一部分。

8.如权利要求7所述的可重构光分插复用器，其中，所述第三光信号包括在所述第一光信号中、除了第二光信号以外的剩余部分。

9.如权利要求7所述的可重构光分插复用器，其中，所述第三光信号是所述第一光信号。

10.如权利要求2所述的可重构光分插复用器，其中，所述相干检测单元包括：

本地振荡器，用于以本地振荡频率产生本地振荡光；

相干检测器，用于使用该本地振荡光对所述第二光信号进行相干检测，以便从该第二光信号中分离该第二光信号包含的所述预定部分，并且输出所分离的所述预定部分。

11.如权利要求1所述的可重构光分插复用器，还包括：

光耦合器，将从可重构光分插复用器的上路端口输入的光信道和来自其它节点的光信号耦合到一起，并且输出耦合后的光信号，以便实现该光信道的上路。

12.如权利要求1所述的可重构光分插复用器，其中，所述相干检测单元是相干接收机的一部分。

13.一种可重构光分插复用器的可重构光分插复用方法，包括：

光处理步骤，用于接收包含多个光信道的第一光信号，处理该第一光信号以产生第二光信号，其中，该第二光信号至少包括所述第一光信号的多个光信道中的一个光信道的一部分；以及

第一输出步骤，用于通过第一输出端口向外部输出所产生的所述第二光信号。

14.如权利要求13所述的可重构光分插复用方法，还包括：

相干检测步骤，用于接收所产生的第二光信号，并对第二光信号进行相干检测，以便从该第二光信号中分离该第二光信号中的光信道的预定部分，并且输出该预定部分。

15.如权利要求14所述的可重构光分插复用方法，其中，所述预定部分是所述第二光信号的光信道的全部或一部分。

16.如权利要求14所述的可重构光分插复用方法，其中，所述预定部分是所述第二光信号的一个光信道的一部分。

17.如权利要求13所述的可重构光分插复用方法，其中，所述光处理步骤包括：

使用波长选择开关对第一光信号进行滤波以产生所述第二光信号。

18.如权利要求17所述的可重构光分插复用方法，其中，所述波长选择开关是带宽可变的波长选择开关，并且其中，通过调整所述波长选择开关的通带以产生第二光信号。

19.如权利要求13所述的可重构光分插复用方法，还包括：

第二输出步骤，用于通过第二输出端口向外部输出第三光信号，其中，该第三光信号至少包括所述第一光信号的一部分。

20.如权利要求19所述的可重构光分插复用方法，其中，所述第三光信号包括在所述第一光信号中、除了第二光信号以外的剩余部分。

21.如权利要求19所述的可重构光分插复用方法，其中，所述第三光信号是所述第一光信号。

22.如权利要求14所述的可重构光分插复用方法，其中，所述相干检测步骤包括：

使用本地振荡器以本地振荡频率产生本地振荡光；

使用该本地振荡光对所述第二光信号进行相干检测，以便从该第二光信号中分离该第二光信号包含的所述预定部分，并且输出所分离的所述预定部分。

23.如权利要求13所述的可重构光分插复用方法，还包括：

使用光耦合器将从可重构光分插复用器的上路端口输入的光信道和来自其它节点的光信号耦合到一起，并且输出耦合后的光信号，以便实现该光信道的上路。

Images