MULTIPLEXOR ÓPTICO PASIVO.

Multiplexor óptico pasivo de tipo "add-drop" para sistemas de telecomunicación basados en la transmisión de múltiples señales ópticas por medio de su multiplexación por división en longitud de onda

(WDM). El dispositivo distingue entre señales transmitidas en conjuntos de uno o más canales ópticos situados en bandas separadas del espectro óptico. Incorpora al menos dos filtros ópticos (20, 30, 120, 130), un primer multiplexor WDM (50, 150) y un combinador (40, 140). El primer filtro (20, 120) y el segundo filtro (30, 130) están conectados ópticamente entre sí y también con el primer multiplexor WDM (50, 150). El combinador (40, 140) combina en una señal óptica de salida, un canal de a insertar con la señal óptica reflejada sin los al menos dos canales ópticos diferentes desviados por los filtros.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201331312.

Solicitante: UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: ZBINDEN, HUGO, MARTÍN AYUSO,VICENTE, MARTÍNEZ MATEO,Jesús, CIURANA AGUILAR,Alex.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > COMUNICACIONES MULTIPLEX (peculiar de la transmisión... > que utiliza sensores de imagen de estado sólido > H04J14/02 (Sistemas múltiplex de división de longitud de onda)
  • SECCION G — FISICA > OPTICA > ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene... > Guías de luz; Detalles de estructura de las disposiciones... > G02B6/293 (con medios de selección de la longitud de onda (para elementos ópticos usados, ver los subgrupos pertinentes de la presente subclase; sistemas multiplex ópticos de división de longitud de onda H04J 14/02))
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MULTIPLEXOR ÓPTICO PASIVO.

Fragmento de la descripción:

Multiplexor óptico pasivo.

Sector técnico

La presente invención está relacionada con los sistemas de telecomunicación basados en la multiplexación de señales ópticas por división en longitud de onda y, en particular, con los sistemas de telecomunicación basados en la multiplexación de señales ópticas por división en longitud de onda sobre redes ópticas pasivas.

Estado de la técnica

La creciente demanda de ancho de banda en los sistemas de telecomunicación ha propulsado el uso habitual de la fibra óptica como medio para la transmisión de señales [Ref. 1]. En este medio, la multiplexación por división en longitud de onda (WDM, del inglés Wavelength Division Multiplexing) permite la transmisión simultánea de varias señales ópticas a través de una única fibra óptica utilizando diferentes longitudes de onda (i.e., canales ópticos). Algunos ejemplos de sistemas de telecomunicación con gran demanda de ancho de banda que utilizan la tecnología óptica WDM son las redes troncales o backbones, y las redes de área metropolitana, entre otros.

Un dispositivo o componente fundamental en un sistema de telecomunicación óptico WDM es el multiplexor add-drop óptico (OADM, del inglés Optical Add-Drop Multiplexer). El OADM permite insertar y extraer canales ópticos a una señal óptica WDM. Desde su inicio, el OADM ha sido diseñado para cumplir con los requisitos impuestos por los sistemas de telecomunicación con gran demanda de ancho de banda, por lo general utilizados en redes ópticas de largo alcance. Estos requisitos han promovido, por ejemplo: (i) la utilización de esquemas de multiplexación por división en longitudes de onda densas (DWDM, del inglés Dense WDM), que permiten incorporar un mayor número de canales por fibra óptica, y (ii) el uso de componentes activos que modifican la señal transmitida (e.g., amplificadores, que retransmiten una señal a una mayor distancia). Ambos ejemplos, el uso de amplificadores y los esquemas DWDM, limitan la utilidad de los sistemas de telecomunicación a un tipo específico de comunicaciones ópticas, y el uso de una pequeña porción del espectro óptico. Ejemplo de ello son EP0730172A, EP1009120A, EP1079248A y US5982518A.

Por otra parte, en los sistemas de distribución cuántica de claves (QKD, del inglés Quantum Key Distribution), se conoce el empleo de señales ópticas débiles [Ref. 3]. En el caso de la QKD, la transmisión de señales ópticas también requiere el uso de tecnología óptica pasiva en para evitar la perturbación de la misma naturaleza óptica de la señal y la introducción de ruido a la señal [Ref. 2].

Referencias bibliográficas:

[Ref. 1] R. Ramaswami et al, "Optical Networks: A Practical Perspective," 3rd ed., Morgan Kaufmann, ISBN 0080920721, p. 928, 2009.

[Ref. 2] T. E. Chapuran et al., "Optical networking for quantum key distribution and quantum communications," New Journal of Physics, vol. 11, p. 105001, 2009.

[Ref. 3] N. Gisin, G. Ribordy, W. Tittel y H. Zbinden, "Quantum cryptography," Reviews of Modern Physics, vol. 74, pp. 145-195, 2002.

Breve descripción de la invención

La tecnología óptica WDM se ha extendido también al resto de los sistemas de telecomunicación. Las modernas redes de acceso que conectan a los usuarios finales con un proveedor de servicios (i.e., redes de punto a multipunto) utilizan también la tecnología óptica

WDM. Este tipo de redes son también conocidas como redes de último kilómetro, y por lo general de corto alcance. En estas redes predomina el uso del paradigma de red óptica pasiva (PON, del inglés Passive Optical Network), donde las señales ópticas transmitidas no se ven modificadas por los componentes de la red. Nos referimos a ellas como redes ópticas pasivas WDM ó WDM-PON.

El dispositivo multiplexor add-drop óptico pasivo propuesto en la presente invención permite conectar distintos sistemas de telecomunicación utilizando el paradigma óptico pasivo. Permite así conectar, por ejemplo, una red troncal o red metropolitana óptica WDM con una red de acceso WDM-PON manteniendo el paradigma óptico pasivo. El multiplexor distingue entre distintas bandas del espectro óptico (e.g., bandas O y C), permitiendo así utilizar una banda en particular para la transmisión de señales ópticas diferentes a las convencionales. Por ejemplo, el multiplexor permite utilizar dos bandas distintas del espectro para transmitir de forma simultánea señales ópticas convencionales y señales ópticas con un número reducido de fotones por pulso de luz transmitido, o fotones individuales (i.e., señales ópticas débiles). Este tipo de señales ópticas débiles son comunes, tal como se ha indicado, por ejemplo, en los sistemas QKD.

El multiplexor propuesto es un componente óptico pasivo (i.e., no se requiere de alimentación externa), y por lo tanto, las señales transmitidas no son convertidas a otros dominios (e.g., eléctrico); la naturaleza de la señal de entrada no cambia: los fotones o pulsos de fotones que componen la señal de entrada son enrutados a la salida apropiada. Esto es de vital importancia para la transmisión de señales a nivel cuántico, en la que la información es transportada en el estado físico del propio fotón (e.g., polarización). Por otra parte, ninguno de los componentes que forman el multiplexor add-drop tiene como objetivo generar nuevos fotones (e.g., amplificando convencionalmente las señales existentes), ya que estos procedimientos introducen errores en la transmisión de señales con información cuántica.

Este y otros objetivos se consiguen mediante un multiplexor óptico pasivo con funcionalidad para insertar en y/o extraer de una señal óptica de entrada, al menos un canal, con dicho multiplexor óptico pasivo comprendiendo al menos dos filtros ópticos para desviar, en la señal óptica, al menos un canal óptico diferente y reflejar el resto de canales; un primer multiplexor WDM; y un combinador. En el multiplexor el primer filtro y el segundo filtro están conectados ópticamente entre sí y también con el primer multiplexor WDM, con dicho primer multiplexor WDM configurado para multiplexar los canales ópticos desviados de la señal óptica de entrada por los filtros. El combinador está configurado para combinar en una señal óptica de salida, un canal de inserción con la señal óptica reflejada sin los al menos dos canales ópticos diferentes desviados.

Opcionalmente, el multiplexor óptico pasivo comprende además: un segundo multiplexor WDM conectado ópticamente con el combinador; un primer y un segundo circulador; donde el primer filtro óptico y el segundo filtro óptico están comunicados ópticamente con el primer multiplexor WDM a través de sendos circuladores, de manera que desde el primer multiplexor WDM hasta el segundo multiplexor WDM se establece un camino óptico.

Opcionalmente, el multiplexor óptico pasivo comprende al menos cuatro puertos separados. Un primer puerto de entrada comunicado ópticamente con el puerto común del primer filtro, un segundo puerto de extracción comunicado ópticamente con el puerto común multiplexado del primer multiplexor WDM, un tercer puerto de inserción comunicado ópticamente con uno de los puertos de entrada del combinador y un cuarto puerto de salida comunicado ópticamente con el puerto de salida de dicho combinador.

Opcionalmente, el multiplexor óptico pasivo comprende al menos cuatro puertos, un primer puerto de entrada comunicado ópticamente con el puerto común del primer filtro, un segundo puerto de extracción y un tercer puerto de inserción ambos dos compartidos y comunicados

ópticamente con el puerto común multiplexado del primer multiplexor WDM y un cuarto puerto de salida comunicado ópticamente con el puerto de salida de dicho...

 


Reivindicaciones:

1. Un multiplexor óptico pasivo con funcionalidad para insertar en y/o extraer de una señal óptica de entrada, al menos un canal, con dicho multiplexor óptico pasivo comprendiendo:

- al menos dos filtros ópticos (20,30,120,130) configurados para desviar, en la señal óptica, al menos un canal óptico diferente y reflejar el resto de canales;

- un primer multiplexor WDM (50,150);

- un combinador (40,140); caracterizado porque:

- el primer filtro (20,120) y el segundo filtro (30,130) están conectados ópticamente entre sí y también con el primer multiplexor WDM (50,150), con dicho primer multiplexor WDM (50,150) configurado para multiplexar los canales ópticos desviados de la señal óptica de entrada por los filtros;

- el combinador (40,140) está configurado para combinar en una señal óptica de salida, un canal de inserción con la señal óptica reflejada sin los al menos dos canales ópticos diferentes desviados.

2. El multiplexor óptico pasivo según la reivindicación 1, caracterizado por que comprende además:

- un segundo multiplexor WDM (170) conectado ópticamente con el combinador (140);

- un primer y un segundo circulador (160,180);

donde el primer filtro óptico (120) y el segundo filtro óptico (130) están comunicados ópticamente con el primer multiplexor WDM (150) a través de sendos circuladores (160,180) de manera que desde el primer multiplexor WDM(150) hasta el segundo multiplexor WDM (170) se establece un camino óptico.

3. El multiplexor óptico pasivo según la reivindicación 1, caracterizado por que comprende al menos cuatro puertos separados, un primer puerto de entrada (11) comunicado ópticamente con el puerto común del primer filtro (20), un segundo puerto de extracción (16) comunicado ópticamente con el puerto común multiplexado (53) del primer multiplexor WDM (50), un tercer puerto de inserción (17) comunicado ópticamente con uno de los puertos de entrada (42) del combinador (40) y un cuarto puerto de salida (18) comunicado ópticamente con el puerto de salida (43) de dicho combinador (40).

4. El multiplexor óptico pasivo según la reivindicación 2, caracterizado por que comprende al menos cuatro puertos, un primer puerto de entrada (11) comunicado ópticamente con el puerto común del primer filtro (20), un segundo puerto de extracción (16) y un tercer puerto de inserción (17) ambos dos compartidos y comunicados ópticamente con el puerto común multiplexado (53) del primer multiplexor WDM (50) y un cuarto puerto de salida (18) comunicado ópticamente con el puerto de salida (43) de dicho combinador (40).

5. El multiplexor óptico pasivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el filtro óptico (20,120,30,130) es de tipo rejilla de Bragg.

6. El multiplexor óptico pasivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el filtro óptico (20,120,30,130) es de tipo thin-film.

7. El multiplexor óptico pasivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado 5 por que el filtro óptico (20,120,30,130) es un multiplexor WDM.

8. El multiplexor óptico pasivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el filtro óptico (20,120,30,130) es un divisor óptico.

9. El multiplexor óptico pasivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado

por que el filtro óptico (20,120,30,130) es un combinador.