光学滤波器和方法技术

公开了用于光学滤光的方法和装置。根据实施例，提供了用于光学网络的光学滤波器，光学滤波器被配置为适应性地添加或者移除预确定过滤范围中的目标波长，光学滤波器包括：第一谐振器，被配置为具有当第一谐振器的第一谐振控制变量被设置在第一值时的在预确定过滤范围的第一子范围之外的第一谐振波长，以及当第一谐振器的第一谐振控制变量被设置在第二值时的在预确定过滤范围的第一子范围之内的第二谐振波长；以及第二谐振器，被配置为具有当第二谐振器的第二谐振控制变量被设置在第三值时的在预确定过滤范围的第二子范围之外的第三谐振波长，以及当第二谐振器的第二谐振控制变量被设置在第四值时的在预确定过滤范围的第二子范围之内的第四谐振波长。的第二子范围之内的第四谐振波长。的第二子范围之内的第四谐振波长。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学滤波器和方法


[0001]本公开的实施例大体涉及光学滤波器，并且更具体地，涉及用于光学网络的光学滤波器。

技术介绍

[0002]本部分介绍了有助于更好地理解本公开的方面。因此，本部分的陈述应当从这个角度来阅读，而不应当被理解为承认现有技术中存在的内容或者现有技术中不存在的内容。
[0003]可调谐光学滤波器在波分复用(WDM)网络的部署中可以起到关键作用，以便在任何端口选择任意的接收波长。它们既可以用于实现可重配置的光分插复用器(ROADM)，也可以嵌入WDM收发器中，位于光电探测器的前面。在这两种情况下，可调谐光学滤波器为网络规划及其升级带来了灵活性，并支持SW重配置，降低了库存成本。
[0004]当在ROADM中使用时，可调谐光学滤波器减轻了运营商部署和存储固定光分插复用器(OADM)的多种变型的工作，其中每个固定OADM与特定的一组波长相对应，利用单个可重配置的器件代替固定OADM。这带来了网络规划简化的优点，并且节省了为应对可能的故障所必需的备用部件(备件)的获取和维护成本，因为故障可以利用单个备用可调谐装置来解决。
[0005]当可调谐光学滤波器嵌入WDM收发器中时，具有这种嵌入的可调谐光学滤波器的收发器可用于以下场景，即WDM网络利用配置有不具有波长选择能力的无源分路器的现有接入网基础设施。这将是WDM网络覆盖现有无源光学网络(PON)的情况，例如用于通过双向连接来访问5G塔。
[0006]图1中示出了WDM覆盖由可调谐光学滤波器实现的PON的示例。如该图中所示，集中式单元(CU)或者分布式单元(DU)(或者两者)101被提供在中心局103，并且被配置为将包括第一、第二、第三和第四波长(λ1、λ2、λ3、λ4)的信号发送到光分配节点(ODN)，包括例如基于阵列波导光栅(AWG)105的波长分配节点。光线路终端(OLT)107在中心局提供，并且被配置为传送用于PON网络的信号。OLT可以被配置为转换、成帧和传送用于PON网络的信号，并且协调用于共享上行传输的光学网络终端复用。OLT向ODN中的共存光学滤波器发送信号，该共存光学滤波器将包括第一、第二、第三和第四波长的信号与PON的上游和下游波长进行复用。
[0007]信号从AWG发送到第一分路器109，第一分路器109从信号中提取第一和第二波长λ1、λ2，并将这些波长发送到第一插头113。信号从第一分路器发送到第二分路器111，第二分路器111提取第三和第四波长λ3、λ4，并将这些波长发送到第二插头115(例如5G塔)。信号从第二分路器发送到光学网络终端(ONT)117，例如终端用户装置。
[0008]在这种场景下，分路器或者可调谐收发器可以包括可调谐光学滤波器，该可调谐光学滤波器能够选择上行(TX)或者下行(RX)频带中的WDM信道，典型的信道间隔为100GHz，并且隔离>20dB。在WDM传输中，通常为上行链路间隔(US)和下行链路间隔(DS)分配分开的
频带，例如分别为1528.77
‑
1543.73纳米和1547.72
‑
1563.05纳米。
[0009]目前，商用可调谐光学滤波器基于微机电系统(MEMS)，即允许通过移动微镜来选择波长的小型化机电元件。
[0010]图2示出了基于MEMS反射镜219的可调谐光学滤波器的操作原理。可调谐光学滤波器包括光学系统，其中来自输入光纤221的光在熔融石英光栅227上被准直，熔融石英光栅227对于每个波长以不同的角度衍射光。然后光被MEMS反射镜219反射到输出准直器223上，输出准直器223将光的一部分耦接到输出光纤225中。通过修改MEMS反射镜的倾斜角，对光学滤波器的中心波长进行调谐是可能的。
[0011]然而，基于MEMS的光学滤波器的功耗对于可插拔模块的集成而言可能过大。此外，对于诸如5G接入网络和数据中心等场景中的应用规模而言，基于MEMS的光学滤波器成本较高。高成本是由于它们基于自由空间光学和微镜的三维移动的复杂机械结构。此外，允许通过CMOS兼容工艺制造基于MEMS的光学滤波器的解决方案很少(在标准电子生产线中可以获得)。即使对于大批量制造，这也可能会妨碍成本的降低。
[0012]商用产品中可用的第二种解决方案是薄膜光学滤波器。这些是电介质层的堆叠，厚度等于中心通带波长的四分之一。添加四分之一波长的腔层以形成谐振器，其中两组电介质膜堆叠作为反射器。波长调谐是通过改变入射光束的入射角来实现的。
[0013]光学滤波器的特性由电介质的层数和光学特性决定。常用的材料是石英(SiO2)作为低折射率层，并且五氧化二钽(Ta2O5)作为高折射率层。这些材料具有高折射率对比度，这减少了窄通带和低通带损耗所需的层对数量。典型大小是2平方毫米。三种主要的沉积技术用于实现与例如DWDM滤光应用兼容的性能：离子束辅助沉积(IBAD)、等离子体辅助沉积(PAD)和离子束溅射(IBS)。这些技术使用离子束轰击靶材料，同时靶材料聚集在基板上，目的是防止材料中的空隙和缺陷并提高产量。
[0014]然而，薄膜光学滤波器的功耗可能过大。此外，对于5G接入网络和数据中心而言，薄膜光学滤波器的成本(与制造工艺相关联以及与入射角变化相关联的控制成本)相对较高。此外，具有可调谐功能的薄膜光学滤波器不能利用标准CMOS兼容工艺集成在硅光子芯片中，并且与光子芯片的总面积相比，光学滤波器的占用面积较大。

技术实现思路

[0015]该概述被提供用于以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。该概述不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或者必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。
[0016]本公开的一个目的是提供用于降低光学滤波器的成本和功耗的改进的解决方案。
[0017]根据本公开的第一方面，提供了用于光学网络的光学滤波器过滤器被配置为适应性地移除或者添加预确定过滤范围中的目标波长。例如，光学滤波器可以通过、分出或者滤光(移除或者添加)预确定过滤范围之内的任何目标波长。该光学滤波器包括第一谐振器，第一谐振器被配置为具有当第一谐振器的第一谐振控制变量被设置在第一值时的在预确定过滤范围的第一子范围之外的第一谐振波长。第一谐振器还被配置为当第一谐振器的第一谐振控制变量被设置在第二值时的在预确定过滤范围的第一子范围之内的第二谐振波长。光学滤波器进一步包括第二谐振器，第二谐振器被配置为具有当第二谐振器的第二谐
振控制变量被设置在第三值时的在预确定过滤范围的第二子范围之外的第三谐振波长。第二谐振器还被配置为具有当第二谐振器的第二谐振控制变量被设置在第四值时的在预确定过滤范围的第二子范围之内的第四谐振波长。每个谐振器可以是独立可控制的。
[0018]因此，提供了光学滤波器，其可以使用第一谐振器来过滤预确定过滤范围的第一子范围中的波长，并且可以使用第二谐振器来过滤预确定过滤范围的第二子范围中的波长。通过使用两个谐振器来分别过滤预确定过滤范围的一部分，每个谐振器的谐振波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于光学网络的光学滤波器(302)，所述光学滤波器(302)被配置为适应性地添加和/或移除预确定过滤范围(512)中的目标波长，所述光学滤波器包括：第一谐振器(304)，被配置为具有当所述第一谐振器的第一谐振控制变量被设置在第一值时的在所述预确定过滤范围的第一子范围之外的第一谐振波长，以及当所述第一谐振器的所述第一谐振控制变量被设置在第二值时的在所述预确定过滤范围的所述第一子范围(514)之内的第二谐振波长；以及第二谐振器(306)，被配置为具有当所述第二谐振器的第二谐振控制变量被设置在第三值时的在所述预确定过滤范围的第二子范围(516)之外的第三谐振波长，以及当所述第二谐振器的所述第二谐振控制变量被设置在第四值时的在所述预确定过滤范围的所述第二子范围之内的第四谐振波长。2.根据权利要求1所述的光学滤波器，其中，所述谐振控制变量是以下中的至少一个：谐振器的电栅电压；谐振器的温度。3.根据前述权利要求中的任一项所述的光学滤波器，其中，所述光学滤波器(302)被配置为选择性地将所述第一谐振器(304)的所述第一谐振控制变量改变为所述第二值，或者将所述第二谐振器(306)的所述第二谐振控制变量改变为所述第四值，该第二值是在其处所述第二谐振波长移动到所述目标波长的值，该第四值是在其处所述第四谐振波长移动到所述目标波长的值。4.根据权利要求3所述的光学滤波器，其中，当所述目标波长最接近所述第一谐振波长时改变所述第一谐振器(304)的所述第一谐振控制变量，并且当所述目标波长最接近所述第三谐振波长时改变所述第二谐振器(306)的所述第二谐振控制变量。5.根据前述权利要求中的任一项所述的光学滤波器，其中，所述光学滤波器(302)被配置为当所述目标波长在所述第一子范围中时改变所述第一谐振器的所述第一谐振控制变量的所述值，并且所述光学滤波器被配置为当所述目标波长在所述第二子范围中时改变所述第二谐振器的所述第二谐振控制变量的所述值。6.根据权利要求5所述的光学滤波器，其中，当所述目标波长在所述第一子范围中时，所述第二谐振器被配置为具有所述第三谐振波长，并且当所述目标波长在所述第二子范围中时，所述第一谐振器被配置为具有所述第一谐振波长。7.根据前述权利要求中的任一项所述的光学滤波器，其中，所述第二谐振器(306)被配置为使得如果所述第一谐振控制值不能从所述第一值改变为所述第二值，则所述第二谐振控制变量能够改变为第五值以便生成在所述预确定过滤范围的所述第一子范围中的谐振波长，和/或所述第一谐振器(304)被配置为使得如果所述第二谐振控制值不能从所述第三值改变为所述第四值，则所述第一谐振控制变量能够改变为第六值以便生成在所述预确定过滤范围的所述第二子范围中的谐振波长。8.根据权利要求7所述的光学滤波器，其中，如果检测到与所述第一谐振器相关的故障，则发生将所述第二谐振控制变量改变为第五值以便生成在所述预确定过滤范围的所述第一子范围中的谐振波长，并且如果检测到与所述第二谐振器相关的故障，则发生将所述第一谐振控制变量改变为第六值以便生成在所述预确定过滤范围的所述第二子范围中的谐振波长。9.根据前述权利要求中的任一项所述的光学滤波器，其中，所述第一子范围基本延伸
跨越所述预确定过滤范围的一半，并且所述第二子范围基本构成所述预确定过滤范围的剩余部分。10.根据前述权利要求中的任一项所述的光学滤波器，其中，所述第一子范围和所述第二子范围由保护范围(613)分开。11.根据权利要求10所述的光学滤波器，其中，以下项中的至少一项：当所述第一谐振器的所述第一谐振控制变量被设置在所述第一值时，所述第一谐振波长在所述保护范围中；并且当所述第二谐振器的所述第二谐振控制变量被设置在所述第三值时，所述第三谐振波长在所述保护范围中。12.根据前述权利要求中的任一项所述的光学滤波器，其中，以下项中的至少一项：所述第一谐振波长在所述预确定过滤范围之外；并且所述第三谐振波长在所述预确定过...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山德拉，
申请(专利权)人：瑞典爱立信有限公司，
类型：发明
国别省市：