背景技術(shù)：

在光通信網(wǎng)絡(luò)中，在單波長(zhǎng)(信道)上有多個(gè)光信道的光信號(hào)通常可通過一根光纖從一個(gè)地方發(fā)送到另一個(gè)地方。光交叉連接模塊可允許光信號(hào)從一根光纖切換至另一根光纖。波長(zhǎng)選擇光交叉連接或波長(zhǎng)選擇開關(guān)(wss)允許重新配置波長(zhǎng)相關(guān)交換，也就是說，允許將某些波長(zhǎng)信道從第一光纖切換至第二光纖，同時(shí)讓其他波長(zhǎng)信道在第一光纖中進(jìn)行傳輸，或者允許將某些波長(zhǎng)信道切換至第三光纖。由于可以自動(dòng)創(chuàng)建單波長(zhǎng)信道光通路或重新選擇路由，基于波長(zhǎng)選擇光交換的光網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)具有許多引人注目的特征。它可以加速服務(wù)部署，加速圍繞光網(wǎng)故障點(diǎn)的重新路由，降低服務(wù)運(yùn)營(yíng)商的資金投入和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，并且可以創(chuàng)建面向未來的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/p>

在某些情況下，多種不同功能的波長(zhǎng)開關(guān)可共享同一組光學(xué)元件，如，透鏡、色散元件和空間光調(diào)制器。這種波長(zhǎng)選擇開關(guān)可能會(huì)在不同功能開關(guān)的各個(gè)信道之間出現(xiàn)不良串?dāng)_。

附圖說明

圖1是波長(zhǎng)選擇開關(guān)的一個(gè)示例的功能框圖；

圖2是可用作圖1中所示光學(xué)器件的空間光調(diào)制器的lcos器件的正視圖；

圖3是lcos器件的正視圖，其中，兩個(gè)波長(zhǎng)選擇開關(guān)的波長(zhǎng)成分相互空間分隔；

圖4a和圖4b分別是簡(jiǎn)化光學(xué)器件(如，自由空間波長(zhǎng)選擇開關(guān)wss100)的一個(gè)示例的頂視圖和側(cè)視圖，其中的自由空間波長(zhǎng)選擇開關(guān)wss100可與本發(fā)明的實(shí)施例相結(jié)合使用；

圖5是圖2和圖3中所示lcos器件的正視圖，其中，第一光學(xué)開關(guān)的波長(zhǎng)成分沿第一波長(zhǎng)色散軸線延伸，且第二光學(xué)開關(guān)的波長(zhǎng)成分沿第二波長(zhǎng)色散軸線延伸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本公開的一方面，光學(xué)器件包括光學(xué)端口陣列、色散元件、聚焦元件和可編程光相位調(diào)制器。光學(xué)端口陣列具有用于接收光束的第一多個(gè)端口和用于接收光束的第二多個(gè)端口。偏移軸線延伸穿過第一和第二平面二者。第一多個(gè)端口中的端口沿偏移軸線從第二多個(gè)端口中的端口橫向位移。色散元件從第一多個(gè)端口中的一個(gè)接收光束中的第一光束和從第二多個(gè)端口中接收光束中的第二光束。色散元件沿第一和第二波長(zhǎng)色散軸線將光束空間分隔成各個(gè)第一和第二多個(gè)波長(zhǎng)成分。第一多個(gè)端口具有沿第一方向延伸的光軸，且第二多個(gè)端口具有沿第二方向延伸的光軸。第一和第二方向彼此不同。第一和第二方向中的至少一個(gè)與端口軸線不正交。聚焦元件聚焦第一和第二多個(gè)波長(zhǎng)成分?？删幊坦庀辔徽{(diào)制器接收聚焦的多個(gè)波長(zhǎng)成分。該可編程光相位調(diào)制器被配置成將從所述第一多個(gè)端口中的任意一個(gè)接收到的波長(zhǎng)成分引導(dǎo)至所述第一多個(gè)端口中的選定端口，并且被進(jìn)一步配置成將從所述第二多個(gè)端口中的任意一個(gè)接收到的波長(zhǎng)成分引導(dǎo)至所述第二多個(gè)端口中的選定端口。

具體實(shí)施方式

圖1是波長(zhǎng)選擇開關(guān)(wss)100的一個(gè)示例的功能框圖，在某些情況下，該波長(zhǎng)選擇開關(guān)100可進(jìn)一步包括集成信道監(jiān)控器。如圖所示，圖中示出了3種不同的功能：2個(gè)1×nwss，用wss10和wss20表示，以及1個(gè)光學(xué)信道監(jiān)控器30(ocm)。但是，應(yīng)當(dāng)注意的是，如下所述，3種不同的功能可被合并入一個(gè)單一物理交換設(shè)備中。

wss10包括輸入端口12和輸出端口141、142、143、144和145(“14”)。交換結(jié)構(gòu)16將輸入端口12光學(xué)耦合至輸出端口14，使在輸出端口12接收到的光學(xué)信號(hào)可在開關(guān)控制器40的控制下被選擇性地引導(dǎo)至輸出端口14中的一個(gè)端口。同樣地，wss20包括輸入端口22和輸出端口241、242、243、244和245(“24”)。交換結(jié)構(gòu)26將輸入端口22光學(xué)耦合至輸出端口24，使在輸出端口22接收到的光學(xué)信號(hào)在開關(guān)控制器40的控制下被選擇性地引導(dǎo)至輸出端口24中的一個(gè)端口。

應(yīng)當(dāng)注意的是，雖然wss10和wss20被描述為具有5個(gè)輸出端口，但是，一般而言，可采用任意數(shù)量的輸出端口，并且在2個(gè)功能元件中的輸出端口數(shù)量可以相同，也可以不同。

如圖1中所示的光學(xué)器件的功能可利用兩個(gè)光學(xué)開關(guān)功能大部分相同的光學(xué)元件來實(shí)現(xiàn)。該器件可使用如lcos等空間光調(diào)制器，lcos可由兩個(gè)波長(zhǎng)選擇開關(guān)共用。

圖2是可用作圖1中所示光學(xué)器件的空間光調(diào)制器的lcos器件21的正視圖。光學(xué)開關(guān)中的第一光學(xué)開關(guān)的3個(gè)波長(zhǎng)成分λ1、λ2和λ3沿lcos器件21的上部分示出。3個(gè)波長(zhǎng)成分λ1、λ2和λ3沿波長(zhǎng)色散軸線(x軸)空間分隔，并沿lcos器件21的多個(gè)像素19延伸。相反地，光學(xué)開關(guān)的第二光學(xué)開關(guān)的3個(gè)波長(zhǎng)成分λ’1、λ’2和λ’3沿lcos器件21的下部分示出。該波長(zhǎng)成分λ’1、λ’2和λ’3也可沿波長(zhǎng)色散軸線(x軸)空間分隔。應(yīng)當(dāng)注意的是，雖然圖中所示波長(zhǎng)成分的光束具有橢圓形橫截面，但是，一般而言，光束的橫截面可以是任意形狀，包括但不限于圓形和月牙形。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識(shí)到，波長(zhǎng)成分的數(shù)量可在不同實(shí)施方式中各不相同，并且圖中所示的3個(gè)波長(zhǎng)成分僅作說明之用。

與第一光學(xué)開關(guān)相關(guān)聯(lián)的波長(zhǎng)成分通過波長(zhǎng)成分間的相互空間位移沿y軸與第二光學(xué)開關(guān)相關(guān)聯(lián)的波長(zhǎng)成分相隔離，其中的y軸在本文中是指端口軸線。然而，串?dāng)_仍然存在，尤其是在波長(zhǎng)相同的兩個(gè)光學(xué)開關(guān)的成分之間(如，第一光學(xué)開關(guān)的波長(zhǎng)成分λ1與第二光學(xué)開關(guān)的波長(zhǎng)成分λ’1之間)。一種減少串?dāng)_的方法為進(jìn)一步空間分隔波長(zhǎng)相同的兩個(gè)光學(xué)開關(guān)的成分。

一種完成額外隔離的方法是，使(與第一開關(guān)相關(guān)聯(lián)的)第一組波長(zhǎng)成分沿波長(zhǎng)色散軸線(如，圖2中所示的x軸)在空間上偏離(與第二開關(guān)相關(guān)聯(lián)的)第二組波長(zhǎng)成分。也就是說，每組成分中的相應(yīng)波長(zhǎng)對(duì)沿波長(zhǎng)色散軸線相互偏離(如，波長(zhǎng)對(duì)λ1和λ’1相互偏離，波長(zhǎng)對(duì)λ2和λ’2相互偏離，以及波長(zhǎng)對(duì)λ3和λ’3相互偏離)。圖3是lcos器件21的正視圖，其中的波長(zhǎng)成分就以此方式進(jìn)行空間分隔。偏移量可以是特定的，也可以在不同實(shí)施方式中各不相同。然而，較大程度上的額外隔離通常可利用偏移實(shí)現(xiàn)，其中的偏移量相比較而言不小于有效光束直徑。舉例來說，一半光束直徑與2個(gè)光束直徑之間的偏移量在多種方案中均有效，可顯著提高隔離效果。

下面將結(jié)合圖4a和圖4b對(duì)可用于提供波長(zhǎng)成分形態(tài)的wss的一個(gè)示例(如圖3中所示)進(jìn)行說明。

圖4a和圖4b分別是簡(jiǎn)化光學(xué)器件(如，自由空間波長(zhǎng)選擇開關(guān)wss100)的頂視圖和側(cè)視圖，其中的自由空間波長(zhǎng)選擇開關(guān)wss100可與本發(fā)明的實(shí)施例相結(jié)合使用。光可通過光波導(dǎo)(如，光纖)輸入和輸出wss100，其中的光波導(dǎo)被用作輸入端口和輸出端口。光纖準(zhǔn)直器陣列101包括與圖1中所示wss10相關(guān)聯(lián)的第一系列光纖120和與圖1中所示wss20相關(guān)聯(lián)的第二系列光纖130。每根單獨(dú)的光纖與準(zhǔn)直器102相關(guān)聯(lián)，該準(zhǔn)直器102可將來自每根光纖的光轉(zhuǎn)換成自由空間光束。

如圖4b中最佳所示，第一光纖系列120中的光纖1201、1202、1203和1204與第二光纖系列130中的光纖1301、1302和1303交錯(cuò)連接。同樣地，如圖4b中所示，第一系列120中的光纖成角度地偏離第二光纖系列130中的光纖。該偏移角度使與兩個(gè)不同的wss10和wss20相關(guān)聯(lián)的波長(zhǎng)在lcos器件21上沿y方向(端口軸線)進(jìn)行空間偏移(如圖2中所示)。

如圖4a中最佳所示，第一光纖系列120中的光纖沿第一公共面延伸，其中的第一公共面為圖4a和圖4b中所示的y-z平面。相反地，第二光纖系列130中的光纖沿第二公共面延伸，其中的第二公共面平行并偏離第一公共面。第一與第二光纖系列之間的偏移量使與第一wss10和第二wss20相關(guān)聯(lián)的公共波長(zhǎng)成分之間沿圖3中所示的x方向(波長(zhǎng)色散軸線)進(jìn)行空間偏移。

一對(duì)望遠(yuǎn)鏡或光束擴(kuò)展器放大來自端口陣列101的自由空間光束。第一望遠(yuǎn)鏡或光束擴(kuò)展器由光學(xué)元件106和107形成，而第二望遠(yuǎn)鏡或光束擴(kuò)展器由光學(xué)元件104和105形成。

在圖4a和圖4b中，在兩軸線上影響光線的光學(xué)元件在兩個(gè)示圖中均以實(shí)線表示為雙凸透鏡光學(xué)器件。而在另一方面，僅在一條軸線上影響光線的光學(xué)元件則以實(shí)線表示為受影響軸線上的平凸透鏡。僅在一條軸線上影響光線的光學(xué)元件被進(jìn)一步以不受影響的軸線上的虛線表示。例如，在圖4a和圖4b中，光學(xué)元件102、108、109和110在兩圖中均以實(shí)線表示。而在另一方面，光學(xué)元件106和107在圖4a中以實(shí)線表示(因?yàn)楣鈱W(xué)元件沿y軸有聚焦能力)，而在圖4b中以虛線表示(因?yàn)楣鈱W(xué)元件未沿y軸影響光束)。光學(xué)元件104和105在圖4b中以實(shí)線表示(因?yàn)楣鈱W(xué)元件沿x軸有聚焦能力)，而在圖4a中以虛線表示(因?yàn)楣鈱W(xué)元件未沿y軸影響光束)。

每個(gè)望遠(yuǎn)鏡都可在x和y方向上創(chuàng)建不同的放大倍數(shù)。例如，由光學(xué)元件104和105形成的在x方向上放大光線的望遠(yuǎn)鏡的放大率可低于由光學(xué)元件106和107形成的在y方向上放大光線的望遠(yuǎn)鏡的放大率。

該對(duì)望遠(yuǎn)鏡放大來自端口陣列101的光束，并將放大光束光耦合至波長(zhǎng)色散元件108(如，衍射光柵或棱鏡)，其中的波長(zhǎng)色散元件108將空間自由光束分離成為組成波長(zhǎng)或信道。該波長(zhǎng)色散元件108根據(jù)波長(zhǎng)在x-y平面上沿不同方向色散光線。來自色散元件的光線被引導(dǎo)至光束聚焦光學(xué)器件109。

光束聚焦光學(xué)器件109將來自波長(zhǎng)色散元件108的波長(zhǎng)成分耦合至可編程光相位調(diào)制器，例如，其中的可編程光相位調(diào)制器可以是如lcos器件110等的基于液晶的相位調(diào)制器。該可編程光相位調(diào)制器在其每個(gè)像素上產(chǎn)生相移，其中的像素為可在整個(gè)表面上提高相移波形的像素。如圖3所示，波長(zhǎng)成分可沿x軸色散。因此，每個(gè)給定波長(zhǎng)的波長(zhǎng)成分都可聚焦在沿y方向延伸的像素陣列19上。圖4a中以λ1、λ2和λ3表示的3個(gè)具有中心波長(zhǎng)的波長(zhǎng)成分(僅為舉例，并非為限制范圍)可沿波長(zhǎng)色散軸線(x軸)聚焦到lcos器件110上。

如圖4b最佳所示，在從lcos器件110反射后，每個(gè)波長(zhǎng)成分都可通過光束聚焦光學(xué)元件109、波長(zhǎng)色散元件108和光學(xué)元件106、107反饋耦合至端口陣列101中的選定光纖。因此，在y軸線上對(duì)像素19進(jìn)行適當(dāng)操作可選擇性地將每個(gè)波長(zhǎng)成分單獨(dú)引導(dǎo)至選定的輸出光纖。

在上述的示例中，波長(zhǎng)色散軸線與像素網(wǎng)格軸線重合。然而，在一般情況下，波長(zhǎng)色散軸線可在lcos器件21上沿任意方向延伸。此外，與第一光學(xué)開關(guān)相關(guān)聯(lián)的波長(zhǎng)成分以及與第二光學(xué)開關(guān)相關(guān)聯(lián)的波長(zhǎng)成分可沿不同的波長(zhǎng)色散軸線空間分隔。例如，圖5示出了圖2和圖3中所示lcos器件21的正視圖，其中，第一光學(xué)開關(guān)的三個(gè)波長(zhǎng)成分λ1、λ2和λ3沿第一波長(zhǎng)色散軸線510延伸，而第二光學(xué)開關(guān)的三個(gè)波長(zhǎng)成分λ’1、λ’2和λ’3沿第二波長(zhǎng)色散軸線520延伸。如圖所示，第一和第二波長(zhǎng)色散軸線并不相互平行，并且第一和第二波長(zhǎng)色散軸線中的任意一條軸線都不與lcos器件21的像素網(wǎng)格重合。波長(zhǎng)色散軸線可通過多種方式進(jìn)行定義。例如，可對(duì)沿每條軸線延伸的每個(gè)光束的質(zhì)量中心進(jìn)行線性擬合來定義波長(zhǎng)色散軸線。如果需要，還可為兩條波長(zhǎng)色散軸線定義一條平均色散軸線。如圖5所示，在每組成分中，相應(yīng)波長(zhǎng)成分之間沿偏移軸530的偏移量可通過參照適當(dāng)?shù)妮S系(包括波長(zhǎng)色散軸線、像素網(wǎng)格軸線和平均色散軸線等)進(jìn)行計(jì)算。