CN101401340B - 可控光分插复用器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于操作用于具有2N个波分复用信道的光纤通信***的可控选择光分插信道的方法，利用本发明的可控光分插复用器，2N个波分复用信道的光频率在相邻信道间的恒定的频率间隔Δv上可重调谐，该可控光分插复用器(70，80，90)包括多级滤光器结构({75-i}、{85-i}、{95-i})，它们以不同的方式连接并具有例如电光和热光移相装置的装置，用于可控地调谐其传输系数。滤光器是以单级(20)、两级(40)和/或多级(60)非对称的马赫-曾德干涉仪的形式嵌入的。可控光分插复用器能够根据集成光学技术以整体固态装置的形式制造。

Description

可控光分插复用器
技术领域
本发明涉及使用波分复用技术的光纤通信***，特别地，涉及可控地增加和/或减少的通信信道的方法，涉及可控和可重构的光分插复用器(分别是c-OADM和ROADM)并且可用在密集的波分复用***中，因此可用在粗波分复用***中。
背景技术
当前，使用波分复用技术来增加光纤通信***的传输容量。WDM有两个主要应用领域-密集波分复用(DWDM)和粗波分复用(CWDM)。DWDM技术通常用在远程电信***中，而CWDM技术通常用在城域网络和接入网络中。
DWDM是高容量光传输技术，然而其价格较高。国际电信联盟(ITU)建议的国际标准的波长栅格具有以下频率间隔：200，100，50或25GHz(分别是1.6，0.8，0.4和0.2nm的波长间距)；具有较高波长分隔(12.5GHz)的***已经被使用。CWDM***中的单根光纤上传输的波长数目小于DWDM***，ITU推荐的信道间距是20nm。CWDM技术使用简单并且价格便宜。
在用于增加/减少的通信信道的光纤通信***的节点中，通常使用光分插复用器(OADM)。它们使得能够从线上减少一个或几个信道并且同时以具有新信息的相同波长增加信号。这提供了通信***的有效利用的显著增加。具有固定信道频率的OADM受限于它们的取决于配置的固定波长传输器的固有性质的减少波长或增加一波长到网络中的能力。***性地增长需要通信***的容量并且新方法的使用需要比固定的(静态的)分插装置提供的适应性更大的适应性，使得网络的操作和设计变得复杂。
动态重构和调谐的光分插复用器(分别是c-OADM或ROADM)的使用通过允许任何时间减少/增加任何信道，沿着网络在网络集线器提供最佳选定路线消除了这一限制。除此之外，c-OADM也可以用在波分***中，其中波长可以改变。
光学***领域的专家熟知的ROADM结构是由包括多路分离器，开关和复用器的分离的部件组装而成。典型的复用器和多路分离器包括薄滤光器上的多级结构、自由空间光学中的衍射光栅或用于导波光学的阵列波导光栅(AWG)。用于减少，、加和通过信道的光学开关通常是微机电***(MEMS)。传统方法的困难在于其不必要地昂贵，特别是在***中的信道数较高时。其特征在于较大的输入损耗和光信号质量的恶化。除此之外，光开关对诸如温度变化和振动的环境效应是敏感的。
c-OADM的主要功能元件是可调谐滤光器-波长选择光学部件，其中所选择的带通的中心波长是可被动态调谐的。有许多可调谐的滤光器，但是由于不同的原因，它们中的大部分不能成功地用在c-OADM中。例如，基于声光效应的可调谐滤光器是偏振依赖的，其导致许多实际问题。布拉格滤光器被通过电阻加热器机械地移动或改变，并因此调谐速度相对较慢-通常是毫米级的。可调谐的法布里-珀罗滤光器不能实现在这些滤光器中所必需的精细度，因此也是不能接受的；如果它们能够调谐WDM范围，那么它们不具有足够窄的信道，而如果它们具有足够窄的信道，那么它们只能调谐所需波带的一部分。
基于非对称或非平衡/不对称的马赫-曾德干涉仪(进一步，单级MZI)的可调谐滤光器以低信号***损耗、低偏振依赖、相对便宜为特征。装备有电光移相器，其能够提供相当快的调谐。本领域技术人员知道，基于非对称单级MZI的具有8或9级的多级结构是以高选择性为特征的并且其足够覆盖整个WDM波带。这是为什么在所有可调谐滤光器中，特别是在上述调谐滤光器中，这种可调谐滤光器被优选用在c-OADM或ROADM中的原因。
有一种可调谐分插光复用器(US6795654B2)，包括输入端口，减少端口，输出端口和增加端口并包括用于提供包括由信道组成的输入信号到输入端口的装置，多个连接到输入端口的滤光器级，每个滤光器级操作来分别选择发送偶数或奇数信道并反射奇数或偶数信道，用于在输出端口提供反射的信道作为通过信号的装置，以及用于在减少端口提供传输的信道的装置。每个滤光器级可包括具有用于传输所选择的信道的选择延迟的光纤非平衡MZI和用于反射没有通过光纤非平衡MZI传输的信道的反射镜。用于在输出端口提供反射的信道作为通过信号的装置和用于在增加端口提供增加信号以使增加信号沿着减少信号相反的路径的装置应包括循环器。
这种可调谐复用器的使用提供了从输入信号选择性地通过和减少信道的方法的实现(US6795654B2)，该方法包括步骤：选择性地传输偶数或奇数信道并分别反射奇数或偶数信道；如果需要反射除所希望的信道之外的所有信道，这种操作被多次重复；在减少端口提供传输的信道作为减少信号并在减少端口结合反射的信道，在增加端口提供增加信号并结合增加信号和通过信号。
图1中示出了这种复用器的一个实施例装置10的示意图。复用器10具有输入端口11，输出通过+增加端口12，输出减少端口13，和增加端口14，并且包括借助于三个耦合器对{16-1，16-2}，{16-3，16-4}和{16-5，16-6}和作为干涉仪臂的连接光纤{17-1，17-2}，{17-3，17-4}和{17-5，17-6}形成的三个单级MZI：15-1，15-2和15-3。三个干涉仪中的臂的光路径差在传输到另一个干涉仪期间增加两倍。
三个特定的单级MZI15-1，15-2和15-3的每一个传输所选择的信道并且借助于光纤光学反射镜15-1-1，15-2-1和15-3-1分别反射和返回偶数或奇数信道。两个信号选定路线部件被使用：循环器18-1，其与增加端口11和通过端口12连接，用于提供构成信道的输入信号到用于在输出通过+增加端口12提供反射的信道作为通过信号的输入端口11的装置，和循环器18-2，用于在输出减少端口13传输信道并用于在增加端口14提供增加信号以使增加信号沿着减少信号的相反路径。
三级结构提供在8个信道的增加期间在增加端口减少一个信道并且不管减少一个信道的新信道的增加。分别安装在三个干涉仪15-1，15-2和15-3的每一个的臂中的一个中的可调谐移相器15-1-2，15-2-2和15-3-2被用于特定的单级MZI15-1，15-2和15-3的光谱特征的可控调谐并因此用于八个信道中的任何一个的增加/减少。
根据专利(US6795654B2)，其它提出的不同目的是借助于分离元件：分离器、反射镜-棱镜、偏振器和现代布置的滤光器制造单级MZI。作为反射镜15-1-1，15-2-1和15-3-1以及循环器18-1和18-2的替换，能够利用用于信道到输出增加/通过端口12的传输的单级MZI上的光纤的附加结构。
装置，特别是上述的，提供光网络的八个信道中任一个的增加和减少。然而，该装置具有几个实际存在的缺点。
光网络领域的专家知道上述结构包含许多光学元件-光纤中的或分离形式的单级MZI、反射镜和循环器，并且具有相当大的尺寸以及不能是实时可靠和稳定的，因为单级MZI对诸如温度变化、振动和其他因素等的环境效应非常敏感。这就是为什么这种装置的实现需要提供集成光学技术应用的另外的方法。同样知道单级MZI传输以通带中的不平坦和可能导致相邻信道间的串扰和低隔离的阻带狭窄为特征。除此之外，单级MZI在滤波的信道中导致不希望的大的色散，其在快速传输期间导致脉冲展宽数据信号，从而导致光学网络的传输性的下降。
熟知的是两级非平衡MZI或多级非平衡MZI(进一步的两级和多级MZI)具有较好的光谱特征和低色散，但是这些装置不是双向的，并且这就是它们不能用于上述分插复用器10中的原因。
为了提供可控光分插复用器的集成光学结构的可能性，必须减少所使用的光学元件的数量并除去循环器和反射镜，因为它们与集成光学技术是不兼容的。所使用的光学元件数量的减少从费用的角度来讲也是合理的(装置的价格将减少)。
所以，设计量少并满足当前对信道隔离和分散的需要以及可以以集成光学形式实施的可控分插方法和可控光分插复用器的创造是实际问题。希望这种装置具有附加的功能机会，具有最大的动态性和足够的弹性，即提供用于各种应用的最好的技术特征与价格比。
发明内容
本发明涉及用于借助于通过光分插复用器的滤波级的光谱特征的控制的信道的选择从多个信道光学信号中减少和增加用户选择的波长信道的供应方法和装置；并且涉及提供所希望的信道的进一步减少、不希望的信道的传输、新信号的增加。
然后，在本发明中提供一种在具有2N个波分复用信道的光纤通信***中可控选择分插信道的方法，该波分复用信道的光学频率在相邻的两个信道间的恒定频率间隔Δv上可再调谐，该方法包括：
(a)在N-级结构中输入多信道光信号，其中每一级在n＝1，2，......，N包含滤光器，该滤光器具有一个或两个输入和两个输出并且其特征在于具有两个相邻的极值间的光谱间隔Δvn＝2n-1Δv的周期函数形式的传输，并且所述传输可以是可控的调谐传输，并且，除了第一级的每一级中的滤光器，通过输入或两个输入中的一个连接到前一级的滤光器的输出中的一个，其中第一级滤光器的一个输入作为N-级结构的输入端口；
(b)选择作为分插的主体的信道；
(c)调谐每级中的所述滤光器以使从输入到输出的传输在所述选择的信道的频率上具有最大值，该输入和输出用于(a)中描述的所述滤光器的连接；
(d)通过N-级结构传输多信道光信号并且减少在最后一级的所述滤光器的输出上的所选择的信道，所述输出为N级结构中的减少端口；以及
(e)在减少的信道的频率上增加新信道，复用新信道和除了该减少的信道的所有信道，并且返回复用的信道到光网络。
根据本发明，在滤光器具有两个输入的情况下将是合理的：通过与不用于在(a)中描述的滤光器的连接的最后一级的滤光器的输入连接的N-级结构的增加端口增加新信道；通过除不用于在(a)中描述的滤光器的连接的第一级之外每一级的滤光器的输出和没有用于在(a)中描述的滤光器的连接的前一级的滤光器的输入的连接结合新信道和除了所减少的信道之外的所有信道；通过不用于在(a)中描述的滤光器的连接的第一级的滤光器的输出将所结合的信道返回到光网络。
除此之外，根据本发明，在滤光器具有一个输入期间将是合理的：通过具有N+1个输入和一个输出的光合计单元的一个输入增加新信道；通过不用于在(a)中描述的滤光器的连接的每一级的滤光器的输出和特定合计单元的一个输入的连接结合新信道和除所减少的信道之外的所有信道，在此期间，结合信道通过该合计单元的输出被返回到光网络。
通过开发具有2N个波分复用信道的可控光分插复用器实现任务，该波分复用信道的光频率在相邻的两个信道间的恒定频率间隔Δv上可再调谐，该可控光分插复用器具有一输入端口，一输出端口，一减少端口和一增加端口，包括：
N-级结构，其中每一级在n＝1，2，......，N包含滤光器，该滤光器具有两个输入(a，b)和两个输出(c，d)，并且其特征在于具有两个相邻的极值间的光谱间隔Δvn＝2n-1Δv的周期函数形式的传输，并且所述传输可以是可控地调谐传输；以及
用于调谐所述滤光器的传输的控制器(78)。
根据本发明，下述内容用于特定N-级结构中的分插复用器将是合理的：
除了第一级的每一级的滤光器通过输入中的一个和输出中的一个相应地连接到前一级的滤光器的输出中的一个和输入中的一个；
第一级的滤光器通过另一个输入连接到输入端口；
第一级的滤光器通过另一个输出连接到输出端口；
最后一级的滤光器通过另一个输出连接到减少端口；以及
最后一级的滤光器通过另一个输入连接到增加端口。
根据本发明，将下述内容用于分插复用器是合理的：N-级结构的级中的滤光器是一级或两级非对称马赫-曾德干涉仪。
通过开发用于具有2N个波分复用信道的光纤通信***的可控光分插复用器实现任务，该波分复用信道的光频率在相邻的两个信道间的恒定频率间隔Δv上可再调谐，该光纤通信***具有一输入端口(81)，一输出端口(82)，一减少端口(83)和一增加端口(84)，包括：
N-级结构，其中每一级在n＝1，2，......，N包含滤光器，该滤光器具有一个输入和两个输出并且其特征为具有两个相邻的极值间的光谱间隔Δvn＝2n-1Δv的周期函数形式的传输，所述传输可以是可控地调谐传输；
连接到输出端口具有N+1个输入和一个输出的光合计单元(光组合器)；以及
用于调谐所述滤光器的传输的控制器。
根据本发明，下述内容用于特定N-级结构中的分插复用器将是合理的：
除了最后一级的每一级的滤光器通过输出中的一个和下一级的滤光器的输入连接，并且通过另一个输出和光组合器的输入中的一个连接；
第一级的滤光器通过输入连接到输入端口；
下一级的滤光器通过一个输出连接到光组合器的另一个输入，并且通过另一个输出连接到减少端口；以及
光组合器通过另一个输入连接到增加端口。
根据本发明，下述内容用于分插复用器将是合理的：
N-级结构的级中的滤光器是多级非对称马赫-曾德干涉仪。
通过开发用于具有2N个波分复用信道的光纤通信***的可控光分插复用器实现任务，该波分复用信道在相邻的两个可再调谐信道间具有恒定频率间隔Δv，该光纤通信***具有一输入端口(91)，一输出端口(92)，一减少端口(93)和一增加端口(94)，包括：
彼此连接的第一和第二多级结构，第一结构具有N1级，第二结构具有N2级，N1+N2＝N，并且其特征在于周期函数形式的传输，所述传输可以是可控的调谐传输；
具有Ni+1个输入和一个输出的光组合器；以及
用于调谐第一和第二多级结构的所述滤光器的传输的控制器。
根据本发明，下述内容用于分插复用器将是合理的：
第一多级结构中的滤光器具有一个输入和两个输出，并且其特征在于在n1＝1，2，......，N1的n1级中在两个相邻的极值间的光谱间隔Δvn1＝2n1-1Δv；以及
第二多级结构中的滤光器具有两个输入和两个输出，并且其特征在于在n2＝1，2，......，N2的n2级中在两个相邻的极值间的光谱间隔Δvn2＝2n2+N1-1Δv。
根据本发明，下述内容用于分插复用器将是合理的：
在第一多级结构中，除了最后一级的每一级的滤光器通过一个输出连接到下一级滤光器的输入，并且通过另一个输出连接到光组合器的输入中的一个；
在第一多级结构中，最后一级的滤光器通过一个输出连接到光合计单元的输入，并且通过另一个输出连接到第二多级结构的第一级的滤光器的输入的一个；
在第二多级结构中，除了第一级的每一级的滤光器通过输入中的一个和输出中的一个连接到前一级滤光器的输出的一个和输入的一个；
在第二多级结构中，第一级的滤光器通过另一个输出连接到光组合器的另一个输入；
在第一多级结构中，第一级的滤光器通过另一个输入连接到输入端口；
在第二多级结构中，最后一级的滤光器通过输出的一个连接到输出端口；
在第二多级结构中，最后一级的滤光器通过另一个输入连接到输入端口；以及
光合计单元通过输出连接到输出端口。
根据本发明，下述内容用于分插复用器将是合理的：
第一多级结构的滤光器是多级非对称马赫-曾德干涉仪；第二多级结构的滤光器是一级和/或两级的非对称马赫-曾德干涉仪。
根据本发明，下述内容用于可控地调谐所述滤光器的传输将是合理的：滤光器必须包含电光或热光移相器。
根据本发明，下述内容用于分插复用器将是合理的：它们必须根据集成光学技术在一芯片上制造。
根据本发明，下述内容用于分插复用器将是合理的：输入端口，输出端口，减少端口和增加端口必须借助于光纤制造。
所以，通过本发明解决了可控光分插复用器(c-OADM)的设计问题，其中使用了滤光器的多级结构。因为，滤光器可以使用包含移相器和一个或两个输入端口以及不少于两个输出端口的一级，两级和多级MZI。
在根据本发明从多信道光信号中可控地选择一个信道的分插方法中，以及在各种形式的可控光分插复用器中，除了第一级的滤光器的每一级的滤光器都通过输入中的一个和输出中的一个连接到前一级滤光器的输出中的一个和输入中的一个。
在通过所有多级结构传输多信道光信号期间，在每一滤光器中，信道被分成两组：一组包含偶数信道，另一组包含奇数信道，在这些组中的一组中，有一个信道将受到分插。调整滤光器的光谱特征以使在组中，传输到下一级，总是存在所选择的信道；结果，只有一个信道变成最后一级的滤光器的输出-所选择的分插信道。其它信道，和新增加的信道一起，被结合并传输到输出端口。
根据本发明，其中可以使用具有两个输入和两个输出的滤光器，在c-OADM形式的一个中，通过除第一级之外的每一级的滤光器的另一个输出和在以前的***的滤光器之前没有使用的另一个输入的连接执行新信道和除所减少的信道之外的所有信道的结合；通过在第一级的滤光器之前没有使用的另一个输出实现结合的信道到光网络的返回。
根据本发明，其中可以使用具有一个输入和两个输出的滤光器，在c-OADM形式的一个中，借助于光合计单元执行增加信道和传输信道的结合，光合计单元的输入连接到所有滤光器的第二输出和增加端口。
根据本发明，在可控光分插复用器的第三变形中，可以使用具有一个输入和两个输出的滤光器以及具有两个输入和两个输出的滤光器；该复用器由两个多级结构制成，其中一个对应于c-OADM的第一变形而另一个对应于c-OADM的第二变形。两个结构的每一个中的传输信道的结合的执行类似于用于第一的两个变形的装置中的结合；以与第一变形中相同的方式执行新信道的增加。
根据本发明，使用具有两个输入和两个输出的一级或两级非对称的马赫-曾德干涉仪作为滤光器；使用具有一个输入和两个输出的多级非对称的马赫-曾德干涉仪作为滤光器；为了传输因素的调整，使用电光或热光移相器。
除此之外，根据集成光学技术在单个芯片上制造特定的复用器是非常重要的。
说明附图
下面，通过借助于可控光分插复用器和附图对可控地选择具有2N个波分复用信道的光纤通信***中的信道的方法的例子的描述来说明本发明，该波分复用信道的光频率可以调谐，但是相邻信道间光谱间隔Δv保持恒定，其中：
图1-现有技术的可调谐光分插复用器的示意图；
图2a-波导非平衡的单级马赫-曾德干涉仪的示意图；
图2b-图2a所示的非平衡单级MZI的框图；
图3-图2a所示的非平衡单级MZI的传输；
图4a-波导非平衡的两级MZI的示意图；
图4b-图4a所示的非平衡两级MZI的框图；
图5-图4a所示的非平衡两级MZI的传输；
图6a-包含三个两级MZI的多级滤光器的示意图；
图6b-图6a所示的多级滤光器的框图；
图7-根据本发明的包含单级MZI的可控光分插复用器的示意图，示出了在提供具有8个CWDM信道的光信号到输入端口期间的操作；
图8-根据本发明的包含多级MZI的可控光分插复用器的示意图，示出了在提供具有64个DWDM信道的光信号到输入端口期间的操作；以及
图9-根据本发明的包含单级，两级和多级MZI的可控光分插复用器的示意图，示出了在提供具有64个DWDM信道的光信号到输入端口期间的操作。
具体实施方式
根据本发明，可控光分插复用器的主要元件是已知的并广泛用于光学装置中-非对称的马赫-曾德干涉仪，或者是所谓的单级MZI(M.Born，E.Wolf.“PrinsiplesofOptics”，PergamonPress，Oxford，FifthEdition，1975，pp.312-316)。单级MZI是具有在一对耦合级间运转的两个平行的单模臂的干涉仪。术语“非对称”指的是MZI的臂长不相等。干涉仪的臂的长度，温度或其它参数的不同导致能够造成相长或相消干涉的相移。
上面在可控光分插复用器的描述期间已经论述了借助于光纤耦合器、分束器、反射镜-棱镜，偏振器和其它元件造成的MZI的变形(US6795654B2)。
图2a中示出的是波导MZI20的典型布置，图2a示出的是其示意图。装置20在单一基底21上制造，其中单级MZI22由第一和第二波导耦合器23和24以及两个分别为l1和l2的不同长度的波导22-1和22-2形成。耦合器23和24的耦合系数k1和k2相等，并且以比例50/50分割光功率。单级MZI22在一侧具有减少端口a和b，而在另一侧具有c和d。单级MZI22包含在臂22-2中的移相器25，其施加附加相移到当前波的相位，并且是用于MZI的光谱特征的调整的可控元件。
通过改变电流或电压借助于热光或电光效应调整附加相移的值。所以，移相器25可以借助于热光材料，例如，硅氧烷，或借助于电光材料，例如，铌酸锂(LiNbO3)或砷化镓制造。这种移相器在波分复用技术领域作为基于MZI的用于光纤光谱特征的调整的仪器是熟知的，它们同样也用于其它装置-光调制器和开关。
在单位功率的辐射通过第一输入的传输期间，在两个输出c和d处的光强度可以借助于传输因子和表示为：
其中，D＝2πnΔLv/c是由臂22-1和22-2之间的光路径差ΔL＝l1-l2引入的相位延迟，n是波导折射率，v是频率，c是真空中的光速。
在通过相邻端口b的传输期间，在端口“c”和“d”处的光强度可借助于传输因子和表示为：
在任意频率v(或波长λ)间隔，传输因子(1)-(4)变成单级MZI的光谱特征(或传输)。我们可以看出，特定的光谱特征(1)-(4)是光频率v和波长λ、它们的臂的物理长度差ΔL、波导折射率n和相位的周期性函数。单级MZI的效率取决于下述特性：
-频域Δv和波长域Δλ中的光谱特征(1)-(4)中的相邻极值之间的间隔是：
Δv = c 2 ΔLn 和 Δλ = λ 2 2 ΔLn (5)
-对应于光辐射从输入中的一个a或b到第一输出c或第二输出d的传播的光谱特征(1)-(4)是π异相的；
-在两个折射率的替代期间，光谱特征不改变，即和
-改变相移的值，能够改变光谱特征(1)-(4)，沿着频率轴(或波长轴)移动它们；特别地，在相移改变期间，将导致输出端口处的信号反相；以及
-光谱特征在信号传输的方向改变期间不改变，即单级MZI是双向装置。
根据这些特性，可以清楚地发现在包含几个信道的光信号到单级MZI的输入的传输期间，信号流被划分成两股，并被传输到不同的输出，该单级MZI的频率(或波长)与光谱特征中的极值的位置相一致。这种信号流中的一股包含偶数信道，另一股包含奇数信道；在两股信号流中，信道间的光谱间隔变得是单级MZI的输入处的两倍。在相同的信号到另外的输入的传输期间，在输出的偶数和奇数信道改变它们的位置。
由于单级MZI是双向装置，其能够将其中一股包含奇数信道而另一股包含偶数信道的两股光信号结合成一股更密集隔开的光信号流。执行将信道分成偶数和奇数信道功能和将偶数和奇数信道结合成一股的反向功能的装置称为交叉器(interleaver)。
用于实际的单级MZI的光谱特征中的相邻极值之间的距离Δv(或Δλ)必须在其制造期间通过选择各自的臂长度差ΔL和折射率n形成。相对于设定频率{vi}(或波长{λi})的传输因子的极值位置的可控调谐必须在作为特定装置中作为滤光器的单级MZI的使用期间借助于相移的各自调整来执行。
图3示出的是用于单级MZI的作为波长函数的光谱传输因子 和它们具有相应的相位延迟D并且相移可用作50GHz交叉器。根据哪一个信道流-奇数信道-被传输到输出c，通过实线示出传输因子的光谱关系；通过点线示出了另一个传输因子 的光谱关系-该关系对应于其它信道流-偶数信道-到输出d的传输。
图3所示的交叉器的一个缺点是通带中的非平坦性以及阻带的狭窄。其它重大的缺点是在臂长度差ΔL较大时，可能会存在显著的色散。这些缺点限制单级MZI在用于波分复用***的装置中的应用。
通过(US6782158B)两级MZI提供用于波分复用的装置和***的滤光器的光谱特征的显著进步，两级MZI可以借助于光纤耦合器、分束器、反射镜-棱镜、偏振器和其它元件制造，所以可以以集成光学形式制造并且可以包含移相器。
图4a示出两级MZI40的波导变形的示意图，其方框图在图4b中示出。在装置40中，使用三个耦合器41，42和43，它们分别具有耦合系数k1，k2和k3。装置40在单一基底46上制造。第一单级MZI44由两个耦合器41和42以及两个不同长度的波导44-1和44-2形成，波导44-1和44-2的长度分别为l44-1和l44-2。第二单级MZI45由两个耦合器42和43以及两个不同长度的波导45-1和45-2形成，波导45-1和45-2的长度分别为l45-1和l45-2。相位延迟D1＝2πn(l44-1-l44-2)/λ和D2＝2πn(l45-1-l45-2)/λ彼此之间有下述关系：D2＝2·D1。
在MZI44和45中，使用移相器47和48；这些装置引入的相移分别以和φ标识。两级MZI在一侧具有输出a和b，并在另一侧具有输出e和f。
数学上，两级MZI组件40的传输特性可以通过下述获得。对于三个耦合器41-1，41-2和41-3，必须建立矩阵T(ki)(i＝1，2，3)，其与耦合器的输出光幅度和输入光幅度有关：
T ( k i ) = cos ( k i ) - i sin ( k i ) - i sin ( k i ) cos ( k i ) - - - ( 6 )
并且对于两个单级MZI43和44-建立矩阵T(D1)和T(D2)：
然后，两级MZI的传输矩阵由五个矩阵的乘积确定：
(8)
由于两级MZI的传输因子与输出光强度和输入光强度相关，对于它们的确定，需要使用下述表达式：
根据式子(6)-(9)，可以获得两级MZI的不同特性。不难于检查两级MZI在辐射通过输入a和b的传输期间保持交叉器装置。在光信号到输入的传输期间，两级MZI的信道流将被分成两股；一股将包含奇数信道，另一股包含偶数信道。下面是两级MZI的重要特性：在相同信号到另一个输入，图4a的输入b，的传输期间，在输出e和f处的偶数和奇数信道改变它们的位置。
光谱特征中的相邻极值间的距离Δv和Δλ同样可以由表达式(5)确定，其中ΔL是两级MZI40的第一级的臂长差，即ΔL＝l44-1-l44-2。仍然有光谱特征调整的可能性，现在借助于相移和φ。为了在频率轴上将光谱特征和移动值δv，必须借助于特别的装置改变相位和φ：
和(10)
借助于表达式(6)-(9)，我们可以发现在信号通过输出e和f的传输期间，没有将信号划分为偶数和奇数信道的可能性。这是因为矩阵(6)和(7)是不可互易的。所以，两级MZI不是双向装置-在一侧的两个端口a和b只能用作输入端口，而在另一侧的其它端口e和f只能用作输出端口，这是两级MZI不能用于可控光分插复用器的原因，如图1所示。
图5示出用于两级MZI的随波长变化的传输和 它们借助于表达式(6)-(9)计算得出。这两级MZI具有耦合系数k1＝0.7854，k2＝2.0944，k3＝0.3218，并且相应的相位延迟D1和D2以及相位和φ可以用作50GHz交叉器。根据哪一个信道流-奇数信道-被传输到输出e，通过实线示出传输因子的光谱关系；通过点线示出了其它的传输因子的光谱关系-该关系对应于其它信道流-偶数信道-到输出f的传输。
如同我们所看到的，两级MZI具有较好的光谱特征形式-其接近于表现出平坦顶部和陡峭侧部的方形信道形状。这是为什么用作滤光器的两级MZI提供较好的串扰抑制和信道隔离的原因。然而，两级MZI的色散相当高，这限制了其作为具有高速数据传输的通信***中的滤光器的应用。
熟知的是通过使用级联两级MZI获得的滤光器可以改进这种情况。这种装置的一种变形提供具有相同的传输以及在符号相反的色散的两级MZI的使用，即所谓互补的两级MZI的使用。通过MZI中确定大小的耦合系数k1、k2和k3提供互补(US6782158B2)。
图6a示出了多级MZI60的一个变形，其可以用于隔离奇数和偶数信道；图6b示出出了多级MZI(MZI-3)的方框图。装置60以平面形式被制造在单一基底(晶体)61上，其具有输入端口g，第一输出端口p和第二输出端口k并包括三个具有第一输入a、第二输入b、第一输出e和第二输出f的两级MZI。在第一级中，使用I型两级MZI62，在第二级中，使用两个I’型两级MZI63和64(色散在符号上相反)。
在信号通过输入端口g的传输期间，两级MZI62照常分开偶数和奇数信道；在第二级，MZI63传输奇数信道到其第一输出e并进一步到外部的第一输出端口p，而MZI64传输偶数信道到其输出f并进一步到外部的第二输出端口k。由于两级MZI62与两级MZI63和64的色散在符号上相反，所以多级MZI60的色散被补偿-零或接近零。
不幸地，多级MZI具有缺点：在光信号通过两级MZI62的第二输入b的传输期间，具有偶数和奇数信道的流不是正好在两级MZI63和64的输出处改变它们的位置的，而是被传输到光信号通过输入a传输期间的另一个输出(分别是两级MZI63和64的输出f和e)。这一缺点限制了多级MZI在第一变形中的应用，下面将论述(根据本发明的可控光分插复用器的实现)。
图7中示出的是根据本发明的用于CWDM技术(城域网络和接入网络中)的可调谐光分插复用装置70的第一实施例。
复用器70包括一个输入端口71，一个输出通过+增加端口72，一个减少端口73，一个增加端口74和形成多级结构的三个滤光器75-1，75-2和75-3。平面形式的装置被集成在公共的硅氧烷基底76上。四个端口71-74以光导的形式制成。三级的滤光器通过波导77彼此相连并形成在硅氧烷基底上。通过在各自的电压到存在于所有的三个滤光器中的移相器的传输期间的三个滤光器75-1，75-2和75-3的光谱特征的调谐执行复用器的动态控制。借助于通过电路总线79连接到滤光器75-1，75-2和75-3的控制器78执行控制。
作为滤光器，可以使用图2a中所示的单级MZI或图4a中所示的两级MZI。除第一级之外的每一级的滤光器通过一个输入(a)和一个输出(c)和相应的前一级的滤光器的一个输出(d)和一个输入(b)相连接；第一滤光器75-1通过另一个输入和输入端口71连接，并通过另一个输出和输出端口72连接；最后的滤光器75-3通过另一个输入和增加端口74连接并通过另一个输出和减少端口73连接。
应该注意，装置70中的滤光器的连接不是唯一可能的变化，并且我们可以描述滤光器连接的另一种变化。这种连接的优点是在平面形式的装置70中，波导77不是彼此交叉的。
现在讨论当信道之间具有Δv＝2400GHz的频率间隔(信道间的平均间隔Δλ≈20nm)的8信道光信号被传输到复用器70的输入的情况。因为在本例子中信道间的光谱间隔较大，单级MZI可以用作交叉器(或滤光器)。
为了提供信道间所选择的间隔Δv＝2400GHz，对于三个单级MZI，选择光谱特征(传输)中相邻极值间的距离以使在传输到下一个单级MZI期间，它们增加到两倍：Δv75-1＝2400GHz，Δv75-2＝4800GHz和Δv75-3＝9600GHz。所以，根据表达式(5)，三个单级MZI的光程差ΔL如下：ΔL75-1＝41.6mkm，ΔL75-2＝20.8mkm和ΔL75-3＝10.4mkm(假设n＝1.5)。在所选信道间的光谱间隔Δv下8个信道的中心波长定位如下：λ1＝1608.5nm，λ2＝1588.3nm，λ3＝1568.4nm，λ4＝1549.0nm，λ5＝1530.0nm，λ6＝1511.5nm，λ7＝1493.5nm和λ8＝1475.8nm。
假定对于一个波，例如，波v3，在某些特定的设定为的相位值和可以提供从输入端口71到减少端口73的传输。清楚的是，在波长λ3，在三个滤光器的传输因子的最大值的重合期间可以观察到这些情况：
为了更好地理解装置的操作，必须详细地描述三个滤光器75-1，75-2和75-3的光谱特征。
在相邻极值的特定距离ΔF75-1，ΔF75-2和ΔF75-3以及条件(11)下，滤光器75-1的传输因子对于奇数波v1，v3，v5和v7具有最大值而对于偶数波v2，v4，v6和v8具有最小值；滤光器75-2的传输因子对于波v3和v7具有最大值而对于波v1和v5具有最小值；滤光器75-3的传输因子对于波v3具有最大值而对于波v7具有最小值。在低折射率的交换期间必须考虑单级MZI的传输因子不变。
所以，包含8个光谱信道的复用的信号被从光网络传输到输入端口71。根据其传输因子滤光器75-1将波v1，v3，v5和v7引导到滤光器75-2，并且将波v2，v4，v6和v8传输到输出端口72。根据其传输因子滤光器75-2将波v3和v7传输到滤光器75-3，并将波v1和v5返回滤光器75-1，这些波以 传输滤光器并到达输出端口72。根据传输因子滤光器75-3引导v3到减少端口73，并首先以返回波v7到滤光器75-2，然后该波v7以传到滤光器75-1，借助于滤光器75-1，波v7以到达输出端口72。
不难于固定通过增加端口74传输的波的移动路径。对于该波在连续通过三个滤光器75-1，75-2和75-3到输出端口的传输期间，相应的传输因子值等于一个： 这就是为什么波传输到输出端口72的原因。
所以，滤光器75-2和75-3的第二输出和前一级滤光器的一个输入的连接提供新增加信道和不包含所选择的信道v3的信道的结合，以及它们从它们返回光网络的地方返回第一滤光器75-1的传输。
现在讨论装置70的动态操作，其中任何信道都可能受到分插。为此，需要利用表达式(10)改变用于三个滤光器的相移值例如，为了相邻波v4的分插模式，必须以下述形式改变相移： 和
表1中设定了8个信道中的任意一个的分插所需的相移的改变。
表1
分插信道频率以及各自的相移改变
注意，表1中相移的改变可以被以相等的一个的改变，以致于其中n＝1，2，......。
在本发明之后，可控光分插复用器的第二变形被用于DWDM***。图8中示出了在该变形之后的复用器80的示意图。假定输入上的信号包含64个信道，信道的频率对应于ITU标准并且在信道间具有Δv＝50GHz的光谱范围。
复用器具有一个输入端口81、一个输出端口82、一个减少端口83、一个增加端口84，并包括六个滤光器85-1、85-2、85-3、85-4、85-5、85-6，它们同样形成多级结构。另外，复用器包含组合器86，其具有七个输入和输出。所有的六个滤光器集成在基底87上。四个端口81、82、83和84以波导的形式制成。滤光器和波导的连接以及其他连接通过波导88完成。
通过在对应施加到装置的电压的所有六个滤光器的相移的传输期间，对六个滤光器85-1-85-6的光谱特征的再调整完成复用器的操作的动态控制。借助于通过电路母线89-1连接到滤光器的控制器89执行控制。
事实上，在输入信号中，光谱信道彼此间非常近地连接需要使用具有较高特性元件，特别是使用具有较好信道隔离的元件，以及使用具有较高传输速度和较小的色散的复用器。而且，必须考虑相邻信道的串扰，以及同样首先在第一级的滤光器中发生引入色散，在第一级的滤光器中输入上的信道间的光谱范围小，但是MZI中的臂长差小以及相应地大的引入色散。在下一级中，信道间的间隔变得较大，而引入色散变得较小。因此，这些级中的滤光器的要求较低。
这就是为什么在根据本发明的可控光分插复用器的所述第二变形中，在第一个三级中使用图6a中所示的多级MZI，在随后的级中使用图4a中所示的两级MZI的原因。可以发现与只基于多级MZI的复用器相比，在该变形复用器80中，调谐变得容易并且产品比较便宜。
滤光器彼此之间以这种方式顺序连接，即一个滤光器的第一输出连接到其他的输入，每个滤光器的第二输出连接到光加法器的一个输入，第一滤光器85-1的输入连接到输入端口81，最后的滤光器85-6的输出连接到减少端口83，并且光加法器86通过一个输入连接到输入端口84而通过输出连接到输出端口82。
六个滤光器的光谱特征中的最接近的极值之间的距离被如此固定以致于在传输到下一个滤光器期间它们增加两倍：Δv85-1＝50GHz，Δv85-2＝100GHz，Δv85-3＝200GHz，Δv85-4＝400GHz，Δv85-5＝800GHz和Δv85-6＝1600GHz。相应地，在操作的多级和两级MZI的第一级中MZI的光程差ΔL必须是下述情况：ΔL85-1＝2000mkm，ΔL85-2＝1000mkm，ΔL85-3＝500mkm，ΔL85-4＝250mkm，ΔL85-5＝125mkm和ΔL85-6＝62.5mkm。
假定对于在某些相位固定值和{φ＊ n}的一波，例如，对于波v3。相应地，在用于所有的六个滤光器中的两级MZI的第一和第二级中，执行相似的条件(11)以确保波从输入端口81到减少端口83的轨迹的传输时间。
在这种相位和{φ＊ n}的装置80的操作被如此执行以致于输入信号到输入端口81，滤光器85-1将信道分为两组-一组是奇数波v1，v3，......，v63，其传输到滤光器85-2，而另一组是偶数波v2，v4，......，v64，其传输到光组合器86。
这种处理重复多次：滤光器85-2再次划分波并且传输波v3，v7，......，v59，v63到滤光器85-3，传输波v5，v9，......，v57，v61到加法器86，并且这种处理继续直到当在最后的最后滤光器85-6划分到达其的两个波v3和v35。结果，到达减少端口83的波v3被分开，并且所有其它的63个波在穿过加法器86之后出现在输出端口82。通过端口84输入的波v’3同样到达输出端口82。
在需要任何其它波的输入/输出的供应的动态模式的复用器80的操作期间，需要根据表达式(10)改变用于所使用的所有滤光器的相位和{φn}的值。以及对于上面已经描述的复用器70(图7)，当两个波都不被输出时这种条件是可能的；所有通过BOCC。复用器的第三个变形中的相移的装置数量远多于第一变形中的，但是相位和{φn}的相应重构目的不增加主要困难。
用于通过信道的可能的光损耗和信道的不同等级可以借助于用于光放大器和/或光谱均衡器的DWDM技术中的常用装置补偿。
可控光分插复用器的第三变形同样可以用于根据本发明的波长分割复用的DWDM***。图9中给出的是对应于下述变形的复用器90的回路。设定输入上的信号包含64个信道，信道的频率对应于ITU-标准并且信道间具有Δv＝50GHz的光谱范围。同样假定信道的频率在这种情况下被更严格地保持在它们标称的限定之中，并且数据传输的速度低。这是对于用于操作的滤光器的信道隔离和引入色散的要求可以比在可控光分插复用器的实现的第二变形中低的原因。
复用器90具有一个输入端口91、一个输出端口92、一个减少端口93、一个增加端口94，并包括六个滤光器95-1，95-2，95-3，95-4，95-5和95-6，它们形成两个多级结构，其包含：在第一结构中具有两个滤光器95-1和95-2，而在第二结构中具有四个滤光器95-3，95-4，95-5和95-6。滤光器95-1和95-2是图6a中所示的多级MZI，滤光器95-3和95-4是图4a中所示的两级MZI，而滤光器95-5和95-6是图2a中所示的单级MZI。
六个滤光器的光谱特征中的最接近的极值之间的距离被如此设定以致于在传输到下一个滤光器期间它们扩展两倍：Δv95-1＝50GHz，Δv95-2＝100GHz，Δv95-3＝200GHz，Δv95-4＝400GHz，Δv95-5＝800GHz和Δv95-6＝1600GHz。
另外，复用器90包含具有三个输入和一个输出的光组合器96。所有六个滤光器和加法器被集成在单一基底97上。四个端口91-94由光导制成。滤光器和光导的连接以及所有的其它连接由波导98完成。
复用器90是根据本发明的复用器的第一和第二变形的结合。第一的两个滤光器95-1和95-2如同在复用器80中一样被顺序连接，具有第二输出到光加法器的连接并形成第一多级结构。图9中以滤光器位于一条线的形式示出了具有四个滤光器的第二多级结构；在该第二结构中，滤光器以这样一种方式彼此连接，如同在复用器70中，即除第一的之外的每个滤光器通过一个输入和一个输出相应地连接到前面的滤光器的一个输出和一个输入。
第一滤光器95-1的一个输入连接到输入端口101，最后的滤光器95-6的一个输出连接到输出端口103，并且最后的滤光器95-6的一个输入连接到输入端口94。光加法器的第三输入连接到滤光器95-3的一个输出，加法器的输出连接到输出端口92。
通过在将相应的电压施加到所有六个滤光器95-1-95-6的相移的装置期间调制六个滤光器的光谱特征而执行对复用器的操作的动态控制。借助于控制器99完成控制，其通过电路母线99-1连接到所有滤光器的滤光器。对于由滤光器的两个多级结构组成的复用器的功能，在每个结构中，以类似于上述复用器的第一和第二变形实现中的功能来执行。
在可控光分插复用器的第三变形的实现中，在更一般的从一组信道2N中分插一个信道的情况下，复用器必须包括滤光器的两个多级结构：多级MZI(图6a)上的第一结构具有级数N1，单级MZI(图2a)上或/和两级MZI(图4a)上的滤光器的第二结构在第二结构中的级总数为N2。
滤光器的总数必须满足N1+N2＝N，六个滤光器的光谱特征中的最接近的极值之间的距离被如此设置以致于在传输到下一个滤光器期间它们增加两倍。需要基于对信道间的光谱范围Δv和数据传输速度的要求选择单级，两级和多级MZI各自的数量。用于两种结构中的滤光器的选择的重要因素可以是复用器的制造成本。
根据本发明的复用器的三个变形的附加功能包括这些装置在下述模式下的操作可能性，所述模式在一次对一个或几个分开的信道提供减少和通过而没有光携带减少信道上的新信号的增加；而且，在所述模式下，所有其它信道如通常的被传输到输出端口。
通过复用器的第二变形80(图8)的例子说明附加功能的可能性。让32个信道到达输入端口81，例如，波v1-v32，并且需要减少和通过具有光频率v3的信道。为了实现这种模式(称其为“分插”模式)，需要对于除最后一个的所有滤光器，保持对应于波v3的分插的上述情况的相移和{φ＊ n}，并且对于最后滤光器85-6，相位和φ6必须如此固定以致于提供对波v3的光功率50∶50的划分。
以相似的方式，在所有六个滤光器的相位和{φn}的相应调整，能够为任一其它的波提供下述模式。为了为两个信道，例如，具有频率v3和v19，制造“减少/通过”模式，必须再调整滤光器85-6相移，以便使波v3和v19具有50∶50的划分。对于提供其它的信道对，同样是4个或更多信道的“减少/通过”模式，容易地继续滤光器中相移的相应的改变的描述。
在根据本发明的复用器的变形的描述中，使用一个工作策略。其存在于基于非对称MZI的滤光器的多级结构的应用中。除最后一级的滤光器之外的每一级的滤光器连接到下一级中的滤光器的输入。对于每一个滤光器，到达信道的输入的载波频率上的传输的系数具有极值：对于奇数信道是最小值，对于偶数信道是最大值，反之亦然。
在多信道光信号通过多级结构期间，在每一个滤光器中，执行将信道分成两组，其中一组包含奇数信道，另一组包含偶数信道，而且在一组中具有将被分插的信道。滤光器的光谱特征被如此调制以致于向前传到下一级的滤光器的该组总是包含所选择的信道；结果，只有一个信道到达减少端口-所选择的分插信道。
所有剩余的信道和增加的信道一起被结合并引导到输出端口。借助于使用它们的传输系数特性的滤波器之间的附加连接器或借助于光加法器完成信道的复用。因此，执行一个信道的选择分插，而且确保信道所需要的光谱特征以及最小色散。
上面已经通过光学***中的相应装置的操作的例子描述了本发明的工作原理，特性和实现的可能变形，光学***中的波长对应于ITU标准。这就是为什么在上述例子中，复用器起可重构分插光复用器ROADM作用的原因。
但是，根据本发明的可控分插光复用器与通常的ROADM相比更灵活并且用途更多，因为它们可以用作信道的光波长可被再调整的***中的可控光分插复用器，并且这就是它们需要复用器的光谱特征的相应再调整的原因。光谱特征的所需再调整可以借助于移相装置容易地实现，移相装置位于滤光器中，类似于已经在上述例子中示出的。
电光装置以及热光装置可以用作所有变形中的移相装置，而且电光移相装置可以复用器的光谱特征的极高速重构。
用于生产的集成光学技术的应用看上去是本发明的复用器对应于对相似目的装置的要求的决定因素，所述相似目的为：大数量信道、环境阻抗、高操作速度等等。
在装置的结构中，统一类型元件-单级，两级和/或多级MZI-的使用将使得能够使用自动技术操作，反过来将确保复用器的技术特性以及相对低的制造成本。
一个信道的可控选择分插的执行和根据本发明的可控光分插复用器的这个或那个变形，以及用在它们中的光滤光器-单级，两级和多级MZI-的选择可以通过考虑用于其中的确定的光连接***的特殊性质来实施。
上述例子阐明了本发明结构的工作原理，特性和可能的变形。光纤通信***的专家必须理解，在本发明的框架中，可控光分插复用器设计的其它改进和可替换的变形是可能的，它们没有超过本发明准则的框架。
根据本发明的信道的可控选择分插方法和根据本发明的可控光分插复用器可以用作具有波分复用的包括使用DWDM技术的长距离传输电信***和使用CWDM技术的城域网络及接入网络的光纤通信***中。
根据本发明的可控光复用器可以通过现有的集成光学技术实现。制造中集成光学技术的使用是决定性的以便根据本发明的可控光复用器具有对外部作用所必须的稳定性、大量的信道和快速的响应。统一单元制造的结构-单级和/或两级和/或多级MZI的使用允许施加自动的处理程序，这将提供复用器的高特性和相对低的制造成本。
上述例子解释了本发明的结构的操作原理，特性和可能的形式。本领域技术人员将意识到在基本上不脱离本发明的教导下可以作成改进和可替换的实施例。

Claims (17)

1.一种在具有2N个波分复用信道的光纤通信***中可控选择分插信道的方法，所述波分复用信道的光学频率在相邻的两个信道间的恒定频率间隔Δv上可再调谐，所述方法包括：
(a)在N-级结构中输入多信道光信号，其中每一级在n＝1，2，......，N包含滤光器，该滤光器具有一个或两个输入和两个输出，并且其特征在于具有两个相邻的极值间的光谱间隔Δvn＝2n-1Δv的周期函数形式的传输，所述传输可以是可控的调谐传输，并且，除了第一级之外的每一级中的滤光器，通过所述一个输入或所述两个输入中的仅仅一个连接到前一级的滤光器的输出中的一个，其中第一级滤光器的一个输入作为N-级结构的输入端口，最后一级滤光器的一个输出作为N-级结构的减少端口；
(b)选择作为分插的主体的信道；
(c)调谐每级中的所述滤光器以使从输入到输出的传输在所述选择的信道的频率上具有最大值，该输入和输出用于(a)中描述的所述滤光器的连接；
(d)通过N-级结构传输多信道光信号，并且减少作为N级结构中的减少端口的最后一级滤光器的输出上的所选择的信道；以及
(e)在减少的信道的频率上增加新信道，复用新信道和除了该减少的信道的所有信道，并且将复用的信道返回到光网络，
在所述滤光器具有两个输入的情况下，通过与最后一级滤光器的输入连接的N-级结构的增加端口来增加新信道，其中所述增加端口不用于在(a)中描述的滤光器的连接；通过将除第一级之外每一级的滤光器的输出与前一级的滤光器的输入连接来复用新信道和除了所减少的信道之外的所有信道，其中所述滤光器的输出不用于在(a)中描述的滤光器的连接，所述前一级的滤光器的输入不用于在(a)中描述的滤光器的连接；通过不用于在(a)中描述的滤光器的连接的第一级的滤光器的输出将所复用的信道返回到光网络，
其中在滤光器具有一个输入的情况下：通过具有N+1个输入和一个输出的光组合器的一个输入增加新信道；通过将每一级的滤光器的输出与所述光组合器的一个输入连接来复用新信道和除所减少的信道之外的所有信道，其中所述每一级的滤光器的输出不用于在(a)中描述的滤光器的连接，在此期间，复用信道通过该光组合器的输出被返回到光网络。
2.一种具有2N个波分复用信道的可控光分插复用器，所述波分复用信道的光学频率在相邻的两个信道间的恒定频率间隔Δv上可再调谐，所述可控光分插复用器具有一输入端口(71)，一输出端口(72)，一减少端口(73)和一增加端口(74)，包括：
N-级结构，其中每一级在n＝1，2，......，N包含滤光器，该滤光器具有两个输入(a，b)和两个输出(c，d)，除了第一级之外的每一级中的滤光器，通过所述两个输入中的仅仅一个连接到前一级的滤光器的输出中的一个，并且其特征在于具有两个相邻的极值间的光谱间隔Δvn＝2n-1Δv的周期函数形式的传输，并且所述传输可以是可控地调谐传输；以及
用于调谐所述滤光器(75-1，75-2，75-3)的传输的控制器(78)；并且，
除第一个之外的每一级的所述滤光器(75-2，75-3)通过所述输入中的一个(a)和所述输出中的一个(c)相应地连接到前一级的滤光器的所述输出中的一个(d)和所述输入中的一个(b)；
所述第一级的所述滤光器(75-1)通过另一个输入(a)连接到所述输入端口(71)；
所述第一级的所述滤光器(75-1)通过另一个输出(c)连接到所述输出端口(72)；
最后一级的所述滤光器(75-3)通过另一个输出(d)连接到所述减少端口(73)；以及
所述最后一级的所述滤光器(75-3)通过另一个输入(b)连接到所述增加端口(74)。
3.根据权利要求2的可控光分插复用器，其中所述N-级结构的每一级中的所述滤光器(75-1，75-2，75-3)是单级非对称马赫-曾德干涉仪(20)和/或两级非对称马赫-曾德干涉仪(40)。
4.根据权利要求2的可控光分插复用器，其中所述滤光器({75-i}，{85-i}，{95-i})包含用于所述滤光器的传输的可控调谐的电光或热光移相装置(25；47，48)。
5.根据权利要求2的可控光分插复用器，其中所述可控光分插复用器是根据集成光学技术以整体固态装置形式制造。
6.根据权利要求2的可控光分插复用器，其中所述输入端口(91)、输出端口(92)、减少端口(93)和增加端口(94)是以光纤的形式制造的。
7.一种用于具有2N个波分复用信道的光纤通信***的可控光分插复用器，所述波分复用信道的光学频率在相邻的两个信道间的恒定频率间隔Δv上可再调谐，所述光纤通信***具有一输入端口(81)，一输出端口(82)，一减少端口(83)和一增加端口(84)，包括：
N-级结构，其中每一级在n＝1，2，......，N包含滤光器，该滤光器具有一个输入(g或a)和两个输出(p，k或e，f)，并且，除了第一级之外的每一级中的滤光器，通过所述一个输入连接到前一级的滤光器的输出中的一个，并且其特征为具有两个相邻的极值间的光谱间隔Δvn＝2n-1Δv的周期函数形式的传输，所述传输可以是可控地调谐传输；
连接到所述输出端口(82)的具有N+1个输入和一个输出的光组合器(86)；以及
用于调谐所述滤光器[85-1，......，85-6]的传输的控制器(89)；并且：
除最后一个之外的每一级的所述滤光器[85-1，......，85-5]通过输出中的一个(p或e)连接到下一级的所述滤光器的输入，并通过另一个输出(k或f)连接到所述光组合器的输入中的一个；
所述第一级的所述滤光器(85-1)通过一个输入(g)连接到所述输入端口(81)；
所述最后一级的所述滤光器(85-6)通过一个输出(f)连接到所述光组合器的另一个输入，并且通过另一个输出(e)连接到所述减少端口(83)；以及
所述光组合器(86)通过未用于上述连接中的一个输入连接到所述增加端口(84)。
8.根据权利要求7的可控光分插复用器，其中所述N-级结构的所述滤光器[85-1，......，85-6]是多级非对称马赫-曾德干涉仪(60)。
9.根据权利要求7的可控光分插复用器，其中所述滤光器({75-i}，{85-i}，{95-i})包含用于所述滤光器的传输的可控调谐的电光或热光移相装置(25；47，48)。
10.根据权利要求7的可控光分插复用器，其中所述可控光分插复用器是根据集成光学技术以整体固态装置形式制造。
11.根据权利要求7的可控光分插复用器，其中所述输入端口(91)、输出端口(92)、减少端口(93)和增加端口(94)是以光纤的形式制造的。
12.一种用于具有2N个波分复用信道的光纤***的可控光分插复用器，其中分配给所述信道的光学频率可调谐并间隔恒定频率间隔Δv，所述复用器具有一输入端口(91)，一输出端口(92)，一减少端口(93)和一增加端口(94)，其特征在于，所述复用器还包括：
第一多级结构(90a)和第二多级结构(90b)，其中每级结构被分配有滤光器(95-1，......，95-6)，除了第一级之外的每一级中的滤光器，通过一个输入或两个输入中的仅仅一个连接到前一级的滤光器的输出中的一个，每个滤光器具有可调传输系数，所述第一结构具有N1级，所述第二结构具有N2级，N1+N2＝N；
具有N1+1个输入和一个输出的光组合器(96)；以及
用于控制所述第一和第二多级结构(90a，90b)的所述滤光器[95-1，......，95-6]的传输系数的变化的控制器(99)；其中：
在所述第一多级结构(90a)中，除最后一个之外的每一级的滤光器(95-1)通过一个输出(p)连接到下一级滤光器的输入(a)，并且通过另一个输出(k)连接到所述光组合器的输入中的一个；
在所述第一多级结构(90a)中，最后一级的滤光器(95-2)通过一个输出(k)连接到所述光组合器的另一个输入，并且通过另一个输出(p)连接到第二多级结构(90b)的第一级的滤光器的输入的一个；
在所述第二多级结构(90b)中，除第一个之外的每一级的滤光器(95-4，95-5，95-6)通过输入中的一个(a)和输出中的一个(f)相应地连接到前一级滤光器的输出的一个(e)和输入的一个(b)；
在所述第二多级结构(90b)中，第一级的滤光器(95-3)通过另一个输出(f)连接到光增加器的另一个输入；
在所述第一多级结构(90a)中，第一级的滤光器(95-1)通过输入(g)连接到所述输入端口(91)；
在所述第二多级结构(90b)中，最后一级的滤光器(95-6)通过输出的一个(c)连接到所述增加端口(93)；
在所述第二多级结构(90b)中，最后一级的滤光器(95-6)通过另一个输入连接到所述增加端口(94)；以及
所述光组合器(96)通过输出连接到所述输出端口(92)。
13.根据权利要求12的可控光分插复用器，其中：
所述第一多级结构(90a)中的滤光器(95-1，95-2)具有一个输入(g)和两个输出(p，k)，并且其特征在于在n1＝1，2，......，N1的n1级中的两个相邻的极值间的光谱间隔Δvn1＝2n1-1Δv；以及
所述第二多级结构中的滤光器(95-3，......，95-6)具有两个输入和两个输出，并且其特征在于在n2＝1，2，......，N2的n2级中的两个相邻的极值间的光谱间隔Δvn2＝2n2+N1-1Δv。
14.根据权利要求12的可控光分插复用器，其中所述第一多级结构(90a)的滤光器(95-1，95-2)是多级非对称马赫-曾德干涉仪(60)；所述第二多级结构(90b)的滤光器(95-3，......，95-6)是单级非对称马赫-曾德干涉仪(20)和/或两级的非对称马赫-曾德干涉仪(40)。
15.根据权利要求12的可控光分插复用器，其中所述滤光器({75-i}，{85-i}，{95-i})包含用于所述滤光器的传输的可控调谐的电光或热光移相装置(25；47，48)。
16.根据权利要求12的可控光分插复用器，其中所述可控光分插复用器是根据集成光学技术以整体固态装置形式制造。
17.根据权利要求12的可控光分插复用器，其中所述输入端口(91)、输出端口(92)、减少端口(93)和增加端口(94)是以光纤的形式制造的。
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