ITTO950215A1 - Dispositivo per l'estrazione e l'inserimento di una portante ottica in reti di comunicazione ottica. - Google Patents

Abstract

IL DISPOSITIVO (10) COMPRENDE UNA COPPIA DI FILTRI INTERFERENZIALI (11, 12) NOMINALMENTE IDENTICI UNO DEI QUALI SVOLGE LA FUNZIONE DI ESTRAZIONE DI UNA PORTANTE DA UN FLUSSO A DIVISIONE DI LUNGHEZZA D'ONDA E L'ALTRO LA FUNZIONE DI INSERIMENTO. I FILTRI (11, 12) SONO DISPOSTI IN PIANI PARALLELI E SONO VINCOLATI A FACCE OPPOSTE DI UNA PIASTRINA TRASPARENTE (13), IN MODO TALE CHE IL FLUSSO ESCA DAL DISPOSITIVO (10) DOPO AVER SUBITO RIFLESSIONE AD OPERA DEI DUE FILTRI. LA PIASTRINA (13) E' MONTATA SU UN SUPPORTO (14) CHE PUO' ESSERE RUOTATO NELL'UNO O NELL'ALTRO SENSO PER VARIARE LA LUNGHEZZA D'ONDA DI SINTONIA DEI FILTRI.(FIG. 2).

Description

Descrizione dell'invenzione avente per titolo:

"Dispositivo per ['estrazione e l'inserimento di una portante ottica In reti di comunicazione ottica"

La presente invenzione si riferisce alle reti di comunicazione ottica e più in particolare ha per oggetto un dispositivo per l'estrazione, da un flusso di segnali ottici comprendente più portanti, di una portante modulata da un certo segnale di informazione e l'inserimento nel flusso di un’altra portante, modulata da un segnale di informazione diverso.

Tali dispositivi sono comunemente noti nella tecnica con la sigla ADM, dalle iniziali della denominazione inglese "Add-Drop Multiplexer" (multiplatore di aggiunta ed estrazione). Essi possono essere considerati dei dispositivi a quattro porte, due per l'ingresso/uscita del flusso complessivo e due per l'ingresso/uscita della portante singola. Nel seguito le porte relative al flusso complessivo saranno chiamate porta d'ingresso e rispettivamente di uscita, e quelle relative alla portante singola saranno chiamate porta di estrazione e rispettivamente di aggiunta (o inserimento). I dispositivi stessi trovano impiego per esempio nei nodi di reti di comunicazione a divisione di lunghezza d'onda, per estrarre dal flusso multiplato un canale contenente le informazioni destinate a un utente o a utenti collegati al nodo, lasciando passare inalterati i canali rimanenti, e aggiungere al flusso multiplato un nuovo canale che trasporta le informazioni generate all'interno del nodo. In pratica, per semplificare la gestione della rete, risulta conveniente allocare il canale estratto e quello aggiunto nella medesima posizione in lunghezza d'onda, che viene perciò ad essere associata univocamente al nodo stesso. Un altro possibile campo di impiego è nei nodi di instradamento di reti ottiche riconfigurabili, per reinstradare certi flussi informativi a causa delle mutate condizioni di traffico o per rimediare a un guasto a valle del nodo.

Per realizzare dispositivi di estrazione e reinserimento è stato proposto l'uso di filtri interferenziali non assorbenti. Questi, come noto, sono costituiti da una successione di strati dielettrici di indice di rifrazione e spessore tali che i filtri trasmettono una certa parte dello spettro della radiazione incidente e riflettono la parte restante. Un semplice filtro interferenziale inclinato, posto in un opportuno sistema di collimazione e rifocalizzazione dei fasci ottici, può in linea di principio svolgere direttamente le funzioni richieste al dispositivo: il filtro riceve su una faccia il flusso multiplato e riflette tutte le lunghezze d'onda eccetto quella da estrarre, ed esce dalla faccia opposta; su questa faccia arriva la lunghezza d'onda da reinserire, che è trasmessa a sua volta attraverso il filtro e viene combinata con il filtro multiplato. Tuttavia, un dispositivo utilizzante un solo filtro presenta uno scarso rapporto d’estinzione in riflessione (cioè una frazione non trascurabile della potenza associata al canale estratto viene trasferita alla porta di uscita, creando fenomeni d'interferenza tra questo segnale e quello alla stessa lunghezza d'onda presente alla porta d'inserimento che degradano fortemente le prestazioni del sistema) e inoltre sarebbe difficilmente sintonizzabile, in quanto la variazione dell'inclinazione del filtro necessaria per variare la banda trasmessa provoca anche lo spostamento angolare del fascio riflesso rispetto a un sistema ottico di raccolta.

Nella memoria "Multilayer add-drop multiplexers in a self healing WDM ring network", presentata da A. Hamel e altri alla conferenza OFC'95, San Diego (USA), 26 Febbraio - 3 Marzo 1995, memoria TuQ2, è descritto un dispositivo che utilizza due filtri interferenziali, uno per l'estrazione e l'altro per rinserimento del canale. Questo dispositivo presenta un buon rapporto di estinzione, stando ai dati riportati nella memoria. Tuttavia non è descritta la struttura effettiva del dispositivo, né viene menzionata la possibilità di renderlo sintonizzabile.

Lo scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo di estrazione e inserimento di una portante ottica che presenti un buon rapporto d'estinzione in riflessione e sia sintonizzabile.

Il dispositivo oggetto dell'invenzione comprende una coppia di filtri interferenziali nominalmente identici uno dei quali svolge la funzione di estrazione e l'altro la funzione di inserimento. I due filtri sono disposti in piani paralleli e sono vincolati a facce opposte di una piastrina trasparente, in modo tale che il flusso comprendente la pluralità di portanti esca dal dispositivo dopo aver subito riflessione ad opera dei due filtri. La piastrina è a sua volta montata su un supporto che è fulcrato su un asse passante per il baricentro del dispositivo e parallelo ai piani dei filtri, ed è associato a mezzi che ne comandano la rotazione nell'uno o nell'altro senso per variare la lunghezza d'onda di sintonia del filtri.

In EP-A 0 153 722 a nome Oki Electric Industry Company, Limited pubblicata il 4. 9. 1985, si descrive un dispositivo per la multiplazionedemultiplazione dì più lunghezze d'onda (o per la ricetrasmissione di più lunghezze d'onda) che, in caso di operazione su due lunghezze d'onda, presenta due filtri interferenziali paralleli applicati su due facce opposte di un supporto trasparente. I filtri sono però sintonizzati su lunghezze d'onda diverse, cosicché il dispositivo stesso non può essere usato per l'estrazione e reinserimento di una stessa portante. L'estrazione di una portante da un flusso in transito e il reinserimento nel flusso della stessa portante sono resi impossibili anche dal fatto che il dispositivo incorpora i generatori e i rivelatori per tutte le portanti da multiplare o demultiplare. Infine, anche questo dispositivo non è sintonizzabile.

A maggior chiarimento si fa riferimento ai disegni allegati, in cui:

- la fig. 1 è uno schema di principio del dispositivo oggetto dell'invenzione, e

- la fig. 2 è una vista dall'alto del dispositivo.

Come si vede in fig. 1 il dispositivo è costituito da due filtri interferenziali 11, 12, nominalmente identici, cioè aventi le stesse risposte spettrali in riflessione e trasmissione, paralleli e solidali per la rotazione attorno al baricentro complessivo del dispositivo. II flusso a divisione di lunghezza d'onda presente sulla porta d'ingresso (I) arriva su una faccia del filtro 11, che trasmette verso la porta di estrazione (E) uno dei canali (la cui lunghezza d'onda dipende dall'inclinazione del filtro); gli altri canali sono riflessi verso il filtro 12 da cui vengono nuovamente riflessi passando sulla porta di uscita (U). Il filtro 12 riceve sulla superficie opposta il canale da reinserire (porta di aggiunta A) che viene trasmesso e introdotto nel flusso multiplato presente sulla porta di uscita. Per come sono state disposte le porte, si può notare che il flusso passa alla porta di uscita dopo aver subito riflessione ad opera dei due filtri: anche il filtro 12, essendo nominalmente identico al filtro 11, trasmetterà una frazione sostanziale della potenza residua associata al canale estratto: in questo modo il rapporto d'estinzione in riflessione risulta raddoppiato (in dB) rispetto ad una struttura utilizzante un solo filtro, che, come detto, potrebbe svolgere le funzioni di dispositivo di estrazione e inserimento. Inoltre, la rotazione rigida dei due Altri permette di sintonizzare la risposta spettrale di questi pur conservando il parallelismo tra i fasci presenti sulle porte di estrazione e di uscita, i quali possono essere ancora facilmente focalizzati su rispettive fibre.

Nella fig. 2 è rappresentato uno schema più dettagliato di una preferita forma di realizzazione del dispositivo, indicato nel suo complesso con 10. Gli elementi descritti con riferimento alla fig. 1 sono indicati con gli stessi riferimenti. Le porte I, A, E, U sono costituite dalle fibre ottiche attestate al dispositivo.

Come si vede, i due filtri 11, 12 sono portati da una lastra di materiale trasparente 13. Tale disposizione può essere ottenuta tramite deposizione diretta degli strati dielettrici oppure incollaggio con colle di opportuno indice di rifrazione. L'insieme della lastra 13 e dei filtri 11, 12 è montato su un supporto 14 fulcrato su un asse verticale 15 passante per il baricentro in modo da poter ruotare nei due sensi, come indicato dalla freccia F. La rotazione del supporto 14 può essere comandata da un dispositivo a vite micrometrica 16 tramite una levetta 17.

I fasci presenti sulle porte I, A sono convogliati verso il dispositivo 10 dalle rispettive lenti a indice di rifrazione graduale 18, 19, e i fasci uscenti dal dispositivo 10 e destinati alle porte E, U sono raccolti dalle rispettive lenti a indice di rifrazione graduale 20, 21. Il dispositivo 10 con i mezzi di comando della rotazione e le lenti 18-21 saranno montati su un supporto comune, non rappresentato.

L'angolo d'inclinazione della lastra 13 rispetto agli assi delle lenti 18 - 21 in una posizione corrispondente sostanzialmente al valore centrale di sintonia del filtro deve tener conto di alcune esigenze contrastanti: da un lato un'elevata inclinazione migliora la sintonia dei filtri e aumenta la separazione spaziale tra i fasci delle porte E, U richiesta per permetterne l'accoppiamento nelle rispettive lenti di rifocalizzazione 20, 21 (che hanno tipicamente un diametro dell'ordine di 3 mm); dall'altro occorre minimizzare la dipendenza dalla polarizzazione, che aumenta con l'angolo d'incidenza. Si è trovato che un'inclinazione di circa 25° rappresenta un buon compromesso tra le diverse esigenze. Per quanto riguarda l'ampiezza della rotazione del dispositivo 10, e quindi l'ampiezza dell’intervallo di sintonia dei filtri, occorre considerare i valori tipici della tolleranza delle lenti a indice di rifrazione graduale rispetto a traslazioni parallele del fascio d'ingresso. Si è visto che, con l'inclinazione media detta sopra, possono essere adatte rotazioni di circa ±3 gradi corrispondenti a un intervallo di sintonia di oltre 10 nanometri.

E' evidente che quanto descritto è dato unicamente a titolo di esempio non limitativo e che varianti e modifiche sono possibili senza uscire dal campo di protezione dell'invenzione.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per l'estrazione di almeno una portante ottica, modulata da un segnale d'informazione, da una linea di trasmissione che convoglia un flusso di segnali ottici comprendente una pluralità di portanti a lunghezza d'onda diversa, e per il reinserimento sulla linea della stessa portante modulata da un differente segnale d'informazione, comprendente una coppia di filtri interferenziali (11, 12) nominalmente identici uno dei quali svolge la funzione di estrazione e l'altro la funzione di inserimento, caratterizzato dal fatto che i due filtri (11, 12) sono disposti in piani paralleli e sono vincolati a facce opposte di una piastrina trasparente (13) in modo tale che detto flusso esca dal dispositivo (10) dopo aver subito riflessione ad opera dei due filtri, e dal fatto che detta piastrina (13) è montata su un supporto (14) che è fulcrato su un asse passante per il baricentro del dispositivo (10) e parallelo ai piani dei filtri, ed è associato a mezzi (16, 17) che ne comandano la rotazione nell’uno o nell'altro senso per variare la lunghezza d’onda di sintonia dei filtri.