CN102292667A - 用于光谱带管理的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

沿不同光路径选择性地引导具有不同带宽的光信号带。沿多于一条光路径引导一些光信号带。而且，可以沿所选择的光路径引导具有不同带宽的一组光信号带。

Description

用于光谱带管理的方法和设备
技术领域
本发明的实施例总体上涉及光通信系统和组件，且特别涉及一种用于光谱带管理的方法和设备。
背景技术
在波分复用（WDM）光通信系统中，信息由多个信道所承载，每个信道具有唯一的波长。由于每个数据源被指定以专用的信道，所以WDM允许来自不同源的数据同时在同一光纤链路上进行传输。其结果是光通信链路具有信息承载能力，所述信息承载能力随着包括到WDM信号中的波长或信道的数目而提高。以这种方式，WDM技术使得可用光纤基础设施的利用最大化；其在正常情况下将需要多个而不是一个光链路或光纤。
随着对光通信网络的需求的增加，需要提高光纤的传输效率，即光纤所承载的信息量。这可以通过提高光纤所承载的WDM信号中的信道数目和/或提高WDM信号的数据信令速率（即，比特率）来实现。
信道间隔是对WDM通信系统中的每个信道所分配的带宽量，并且被定义为相邻光信道的中心波长之间的间隔。为了提高WDM信号中的信道数目，信道间隔要被降低。例如，光纤可以承载具有100GHz的信道间隔并且由10个波长信道所构成的WDM信号。当WDM信号的信道间隔减小为50GHz时，相同的光纤就可以改为承载20个信道。因此，当使用具有较高光谱效率的调制格式传送光信号时，每个信道所需要的带宽较窄，并且WDN信号的信道间隔可以被降低。
除其它之外，用于对光载波信号进行数字调制的不同调制格式特别地包括归零（RZ）、非归零（NRZ）、双二进制（DB）、差分相移键控（DPSK）、正交相移键控（QPSK）和二进制相移键控（BPSK）。对于具有给定比特率的光载波信号而言，每种调制格式能够产生不同的调制带宽，其中“调制带宽”被定义为已调制信号在50％峰值高度的峰值宽度，即半高全宽（FWHM）。例如，10吉比特每秒（Gbps）的DB信号大约占据NRZ格式的10Gbps信号的带宽的三分之一，并且因此10Gbps的DB信号的调制带宽大约是10Gbps的NRZ信号的带宽的三分之一。
由于每单位时间在相同光纤上传送更多的数据，提高WDM信号的比特率还可以改善信号的传输效率。然而，已知已调制信号的调制带宽随比特率而增加。因此，当WDM信号的比特率增加时，WDM信号中每个信道的调制带宽变宽，这就要求更宽的信道间隔以确保相邻信道之间的适当隔离。
总体而言，光通信网络的信息承载能力可以在不替换或增加光通信网络中的光纤数目的情况下通过减小信道间隔、提高比特率和/或改变WDM信号中的调制格式而得以改善。
然而，为了将现有的光通信网络转换为处理具有较窄信道间隔、较高比特率和/或不同调制格式的WDM信号，必须更换多个网络组件，除其它之外，所述组件特别地包括激光器、波长锁定器和光开关。为了避免废弃可能仍然具有显著有用的服务寿命的现有光网络组件，并且使得与这样的革新相关联的网络停工时间最小化，可以改为对网络进行修改以传送多个异类（heterogeneous）光信号。因此，现有的网络硬件能够以一个比特率和调制格式传送和接收WDM信号中的信道，而新安装的网络硬件可以被选择来利用较高速度和/或不同调制格式，如以下所描述的。
图1A图示了光通信网络中所使用光纤的可用传输光谱104的示意性表示。曲线图被叠加在可用传输光谱104上，其描绘了经解复用的光载波信号100相对于水平位置（X）的光强度（I）分布，其中光载波信号100包括多个传输带101。每个带的水平位置对应于可用传输光谱104的特定区间，并且每个传输带101填充以波长信道109。波长信道109均具有实质上相同的调制带宽，并且传输带101分布在均匀的波长网格105上，即每个传输带101以信道间隔103（例如，50GHz）彼此分隔开来。信道间隔103被选择为大于调制带宽102以确保每个波长信道109在解复用之后与每个相邻波长信道适当隔离。如图所示，光载波信号100的传输带101并没有占据为光载波信号100所分配的整个可用传输光谱104，而是留下了可用传输光谱104的超额容量（excess capacity）108的区域。因此，如图1B所示，光载波信号100可以被扩展以包括额外信道。
图1B图示了光载波信号110在解复用之后相对于水平位置的光强度分布的示意性表示。光载波信号110包括来自光载波信号100的多个传输带101以及附加带111A、111B。为了利用可用传输光谱104的超额容量108，附加带111A、111B位于超额容量108的区域中的均匀波长网格105中。如图所示，作为光载波信号110的一部分，附加信道119A、119B填充附加带111A、111B，并且使用已经添加到原始光网络的组件在与波长信道109相同的光纤上进行传送和接收。例如，光网络可以被增加以附加节点，所述附加节点传送和接收附加信道111A、111B。因此，不是安装附加光纤环来承载附加信道119A、119B中所包含的业务，而是利用原始光纤中的可用传输光谱104。
附加信道119A、119B以高于波长信道109的比特率传送信息，因此具有比波长信道109的调制带宽102更宽的调制带宽112。例如，波长信道109为10GHz的DPSK信号，而附加信道119A、119B则为40GHz的DPSK信号，同时信道间隔103为50GHz。如图1B所示，信道间隔103过窄以至于无法容纳附加信道119A、119B，因此导致了其间的重叠。波长信道之间的这种干扰在光网络中是非常不希望见到的，并且光载波信号110需要更宽的信道间隔来正常运行。
图1C图示了光载波信号120在解复用之后相对于水平位置的光强度分布的示意性表示。光载波信号120包括来自光载波信号110的波长信道109和附加信道119A、119B。在光载波信号120中，波长信道109和附加信道119A、119B均包含在一个加宽带130中。如图所示，加宽带130分布在均匀波长网格125上，其具有比图1A、1B中的均匀波长网格105的信道间隔103更宽的信道间隔123。更宽的信道间隔123防止附加信道119A、119B之间的干扰。利用加宽带130的更宽的信道间隔123，光载波信号120能够承载具有比波长信道109更宽的调制带宽的波长信道。因此，附加信道119A、119B可以包括在光载波信号120中以利用光纤中的超额容量，诸如图1A中的超额容量108，并且附加信道119A、119B可以包括与波长信道109相比具有更高比特率和/或不同调制格式的波长信道。
然而，为了在均匀波长网格125上均匀分布带101以及附加带111A、111B以使得具有不同调制带宽的信道能够被包括在单个光载波信号中，可用传输光谱104的其它部分没有被高效利用。由于波长信道109的调制带宽102明显窄于较宽信道间隔123，所以加宽带130比容纳波长信道109的传输所必需的更大。结果，置于波长信道101之间的带宽区间129保持空闲并且没有被用于传送光信号。因此，本领域已知的光网络可以被配置以容纳波长信道的异类集合的带，但是其仅是以没有高效利用光纤有用带宽的所有部分的方式进行配置，所述波长信道的异类集合即具有不同调制带宽的多条波长信道。
因此，本领域需要一种用于在使用光纤承载具有不同调制带宽的波长信道时高效利用光纤的可用传输带宽的方法和设备。
发明内容
本发明的实施例预期了一种用于选择性地切换光载波信号中的带的方法和设备。根据第一实施例，一种用于路由光信号的方法，包括接收具有在传输光谱上分布的多个带的光信号，沿第一光路径引导（direct）具有第一宽度的第一带；并且沿第二光路径引导具有第二宽度的第二带，其中所述第一宽度和第二宽度不同。根据第二实施例，一种用于路由光信号的方法包括接收具有在传输光谱上分布的不同带宽的多个传输带的光信号，并且沿所选择的光路径引导一组带，其中所述组中至少两个带的宽度不同。
根据本发明的实施例，一种光学装置包括输入端口，其用于接收具有在传输光谱上分布的不同宽度的多个带的光信号；以及开关组件，其被配置为沿第一光路径引导第一组带并且沿第二光路径引导第二组传输带。两个组中带的数目可以不同，并且两个组中带的宽度可以不同。
附图说明
从而可以通过参考实施例来获得可详细理解本发明以上所引用的特征以及以上所简要概括的本发明更为特定的描述的方式，其中一些实施例在附图中进行了图示。然而所要注意的是，附图仅图示了本发明的典型实施例，并且因此不应被理解为对其范围的限制，本发明可以允许其它同样有效的实施例。
图1A-1C图示了经解复用的光载波信号相对于水平位置的光强度分布的示意性表示。
图2A图示了根据本发明实施例的在光通信网络中所使用的光纤的可用传输带宽的示意性表示。
图2B示意性图示了根据本发明实施例的具有叠加于其上的光载波信号的光强度分布曲线图的光纤可用传输带宽。
图2C示意性图示了根据本发明实施例的通过选择性地沿不同光路径引导光载波信号的各部分所产生的两个结果产生的光信号。
图2D示意性图示了根据本发明实施例的通过选择性地沿两条不同光路径引导光载波信号的各部分同时沿这两条光路径广播所述光载波信号的其它部分所产生的两个结果产生的光信号。
图3示意性图示了根据本发明实施例的被配置为传送具有非均匀波长网格的光载波信号的光网络。
图4示意性图示了根据本发明实施例的可以包括到光切换装置中的基于LC的光开关的截面图。
图5A和5B分别示意性图示了根据本发明一个实施例的基于LC的光切换装置的顶视图和侧视图。
图5C示意性图示了沿截面线a-a所取的如图5A所示的LC阵列的截面图。
为了清楚，在适用的情况下，已经使用了相同的附图标记来指示各图中所共同的相同要素。在没有进一步记载的情况下应该预见到一个实施例的特征可以包括到其它实施例中。
具体实施方式
本发明的实施例预期了一种用于选择性地切换光载波信号中的带的方法和设备。当对光载波信号进行解复用时，构成光纤的可用传输带宽的带可以为非均匀带宽并且排列在非均匀波长网格上，从而没有留下未使用的光纤带宽部分。根据本发明实施例的光切换装置被用来基于每个带的带宽对经解复用的光载波信号排列波长网格，其中每个带可以被填充以一个或多个波长信道。在一个实施例中，所述光切换装置包括多个可独立控制的像素元件或子像素，其能够按需要进行组合以形成适当几何图案的宏像素以按照需要对每个带进行光切换，而不考虑每个带的带宽或者填充每个带的波长信道的调制带宽。
图2A图示了光通信网络中所使用的光纤的可用传输光谱204的示意性表示。曲线图被叠加在可用传输光谱204上，其描绘了经解复用的光载波信号200相对于水平位置（X）的光强度（I）分布，其中光载波信号200包括多个带201A-D、202A-B和203A-C，其中每个带的水平位置对应于可用传输光谱204的特定区间。为了进行说明，每个带201A-D、202A-B和203A-C被描绘为包含波长信道。然而，本发明的实施例还预期了具有不填充有一个或多个波长信道的一个或多个带的光载波信号。
由于光载波信号200被解复用，所以包含于其中的带（即，带201A-D、202A-B和203A-C）在空间上分散开来。如所示出的，带201A-D均填充有具有相对窄的调制带宽211的波长信道。带201A-D位于可用传输光谱204中具有相应窄信道间隔251的区域1中。类似地，带202A-B均填充有具有相对宽的调制带宽212的波长信道。带202A-B位于可用传输光谱204中具有相应宽信道间隔252的区域2中。带203A-C均填充有具有调制带宽213的波长信道，并且位于可用传输光谱204中具有适当大小的信道间隔253的区域3中。
调制带宽211、212和213之间的差异可能是由于填充带201A-D、202A-B和203A-C的波长信道的不同比特率和/或调制格式。例如，带202A-B中所包含的波长信道可以为40Gbps的DPSK信号，而带203A-C中所包含的波长信道可以为10Gbps的DPSK信号，其具有实质上更窄的调制带宽。可替换地，填充带201A-D的波长信道可以以一种调制格式（例如，DB）进行传送，并且填充带202A-B的波长信道可以以另一种调制格式（例如，NRZ）进行传送，而带203A-C中所包含的波长信道可以以第三种调制格式（例如，DPSK）进行传送。本领域技术人员将会意识到，如本领域普遍所知的，可用传输光谱204并非由跨均匀波长网格分布的带所构成。而是，带201A-D、202A-B和203A-C按照要求而具有不同带宽，从而最高效地利用可用传输光谱204。
根据本发明的一个实施例，预期光载波信号200中所包含的带201A-D、202A-B和203A-C可以以更为普遍的方式进行排列，如图2B所示。图2B示意性图示了具有叠加于其上的光载波信号200的光强度分布曲线图的可用传输光谱204，其中光载波信号200包括以任意方式进行排列的多个带201A-D、202A-B和203A-C。如图所示，具有类似带宽的带（例如带202A-B）不必分组在一起，并且带201A-D、202A-B和203A-C在其上排列的波长网格可以为高度非均匀的，从而高效利用可用传输光谱204。
图2C示意性图示了根据本发明实施例的通过选择性地沿不同光路径引导光载波信号200的各部分所产生的两个结果产生的光信号291、292。结果产生的光信号291包括来自光载波信号200的多个带，即带201A-B、202A-B和203B。结果产生的光信号292包括来自光载波信号200的其余带，即带201C-D、203A和203C。结果产生的光信号291、292在光载波200被指向光切换装置时被选择性地沿不同光路径进行引导，所述光切换装置诸如以下结合图5A-C所描述的光切换装置341、342。如图所示，结果产生的任一光信号291或292中所包含的带不限于单个带宽。此外，所述带不限于可用传输光谱204中的特定位置，即结果产生的任一光信号291或292中所包含的带不需要选自可用传输光谱204的单个连续部分。此外，结果产生的光信号291、292中包含的每个带可以填充有一个或多个波长信道。结果产生的光信号291可以包括带，其填充有要被路由到与填充结果产生的光信号292的波长信道不同的目的地节点的一个或多个波长信道。可替换地，结果产生的光信号291可以包括带，其填充有“分下（dropped）”波长信道，结果产生的光信号291在这种情况下被指向光倒空（light dump）。
图2D示意性图示了根据本发明实施例的通过选择性地沿两条不同光路径引导光载波信号200的各部分同时沿这两条光路径广播所述光载波信号200的其它部分所产生的两个结果产生的光信号293、294。除了带201C和203A中所包含的部分光能量沿每条光路径进行引导之外，结果产生的光信号293、294与图2C中的结果产生的光信号291、292类似。因此，每个结果产生的光信号293、294均包括带201C和203A。如图2D中所描绘的，当带201C和203A沿两条光路径广播时，填充带201C和203A的波长信道的强度大约被减小一半，但是随后能够利用本领域已知的手段进行放大。
图3示意性图示了根据本发明实施例的被配置为传送具有非均匀波长网格的光载波信号200的光网络300。如图所示，光网络300包括光环路310、320和330，它们经由光切换装置341、342进行光链接。光环路310包括传送节点311以及接收节点312和313。光环路320包括接收节点321和传送节点323。光环路330包括接收节点331和传送节点332。所要理解的是，光通信网络的光学组件本质上通常为双向的，并且因此可以在两个方向分布光信号，即从例如传送节点311的传送节点到例如接收节点311的接收节点，反之亦然。为了简要，使用从传送节点到接收节点的单向光路径对光网络300的操作进行描述。
如图3所示，接收节点312、313、321和331均包括光解复用器351以及一个或多个光接收器352，其中每个接收节点针对在该节点所要接收的每个光波长信道而被配置有一个光接收器352。例如，接收节点313被配置为接收三个带并且包括光解复用器351和三个光接收器352。类似地，传送节点311、323和332均包括光复用器353以及一个或多个光传送器354，针对要从每个相应节点传送的每个带有一个光传送器354。
光网络300的传送和接收节点均被配置为传送或接收波长信道，所述波长信道均具有固定的光学波长和调制格式并且位于可用传输光谱204的带中。然而，由于光网络300被配置以光切换装置341、342，所以包含构成光网络300上所传送的光载波信号的波长信道的带并不必沿均匀的波长网格进行排列。因此，光网络300的每个传送节点可以经由不同带宽的带传送波长信道。因此，具有不同调制格式和/或比特率的波长信道可以进行排列以高效利用可用传输光谱204。例如，传送节点311可以被配置为传送填充带201A-D的波长信道，传输节点332可以被配置为传送填充图2B中的带202A-B的波长信道，并且传输节点323可以被配置为传送填充图2B中的带203A-C的波长信道。如以上结合图2A和2B所描述的，带201A-D的带宽可以与带202A-B和带203A-C的带宽不同。因此，每个光传送器354可以被配置为传送具有唯一中心频率和调制带宽的一个波长信道，其中每个信道被包含在具有必要带宽的光载波信号200的带中。本领域技术人员将会意识到，可以选择光网络300中每个光传送器354的配置，从而光载波信号200被划分为被排列为高效利用光载波信号200的可用传输光谱204的带。如以上所提到的，图2A和2B图示了带201A-D、202A-B和203A-C的两种这样的排列。
类似地，光网络300的每个接收节点可以被配置为接收位于可用传输光谱204中与对光网络300中的其它接收节点所配置的带具有不同带宽的带中的波长信道。例如，接收节点321可以被配置为接收位于带201A-B中的波长信道，接收节点331可以被配置为接收位于带201C-D中的波长信道，接收节点312可以被配置为接收位于带202A-B中的波长信道，并且接收节点313可以被配置为接收位于带203A-C中的波长信道。
在操作中，在光网络300中的每个传输节点，例如传送节点311，一个或多个波长信道被传送并且被复用到在例如光环路310的相应光环路上进行循环的光载波信号中。光切换装置341、342接收循环的光载波信号作为输入信号，将每个输入信号解复用为单独的波长信道，基于目的地对波长信道进行归类（sort），并且沿适当光环路复用和传送经归类的波长信道。
光切换装置341、342被配置为对非均匀波长网格上所排列的可用传输光谱204的带进行归类，光网络300相对于现有技术的光网络的优势有三点。首先，具有不同调制带宽的波长信道可以同时在光网络300上传送而无需加宽波长网格以容纳具有宽调制带宽的信道。这允许将传送和接收节点添加到光网络300以高效利用可用传输带宽，其中所添加的节点以现有技术水平的比特率和/或调制格式进行操作。因此，现有的节点组件可以被保留在原处，并且以较低比特率和/或不同调制格式进行操作的波长信道可以与新添加的波长信道同时使用。第二，通过高效利用现有光环路的可用传输带宽，可以避免安装额外光纤环路的需要。第三，诸如以下结合图4和5A-5C所描述的那些光切换装置的一些实施例可以被重新“实时地（on-the-fly）”配置。也就是说，在网络架构被动态修改时，例如添加、去除或重新配置一个或多个节点以传送和接收不同的波长信道，配置有如这里所描述的光切换装置的光网络可以被动态地重新配置。以这种方式，可以管理和路由任意所需调制带宽的波长信道，而无需由于光切换装置341、342中组件的机械修改或更换而中断网络操作。这是因为可以仅使用软件将构成光切换装置的宏像素的光束偏转器子像素聚合到新的配置之中。光切换装置的一个实施例中所包含的宏像素和光束偏转器子像素在以下结合图4和5A-C进行描述。
在一个实施例中，光切换装置341、342在操作和组织形式上与本领域已知的波长选择开关相类似，并且因此将填充构成光载波信号的每个带的光（即，单独的波长信道）从光网络中的一个节点路由到另一节点。例如，光切换装置341可以将从传送节点311通过光环路310所传送的波长信道进行解复用，并且将所述波长信道路由到光环路320以便由适当的接收节点进行接收。此外，光切换装置341、342在波长信道如图2A、2B所示填充沿非均匀波长网格排列的带时对光载波信号中的波长信道进行路由。为此，光切换装置341、342被配置以光束偏转器的阵列，其具有多个可独立控制的像素元件或子像素。所述子像素可以被组合以形成具有必要形状的宏像素以对任意所需带宽的解复用带进行引导。因此，光切换装置341、342具有可配置的信道间隔，其并非通过均匀波长网格进行定义，而是可以由路由通过光切换装置341、342的每个波长信道的调制带宽来定义。
适于用作光切换装置341、342中的子像素的光束偏转器包括液晶（LC）、微型机电系统（MEMS）微镜，以及能够被小型化到必要程度以允许在子像素阵列中进行组织的任意其它光切换装置，诸如光电和光磁开关。通过图示，在这里描述了能够包括到如图3所示的光网络300中的基于LC的光切换装置。虽然这里所描述的基于LC的光切换装置结合光束转向装置使用液晶偏振调制器来作为光束偏转器，但是本领域技术人员将会意识到也可以使用反射LC装置来作为光束偏转器。
图4示意性图示了根据本发明实施例的可以包括到例如光切换装置341或342的光切换装置中的基于LC的光开关的截面图。如这里所描述的LC光开关400可以作为光束偏转器子像素，并且包括LC组件401和光束转向单元402。在所示示例中，LC组件401包括两个透明板403、404，它们层压在一起以形成LC腔体405。LC腔体405包含LC材料，其根据跨LC腔体405所施加的电势差对线性偏振光的入射光束的偏振进行调制（即，旋转）。LC组件401还包括两个透明电极406、407，它们被配置为跨LC腔体405施加电势差，由此对准LC组件401中的LC为以第一方向、第二方向或者这两个方向之间的某个方向来定向。以这种方式，LC组件401可以按照需要在s-和p-偏振状态之间对入射光的偏振进行调制。透明电极406、407可以从铟锡氧化物（ITO）层以及其它透明传导材料而形成图案。光束转向单元402可以为双折射光束置换器（displacer），诸如YV04立方体或Wollaston棱镜。光束转向单元402被定向为将来自LC组件401的线性偏振光束411分离为两个偏振光束409A、409B，其中它们均具有彼此正交的偏振状态，即p-和s-偏振。在图4所示的示例中，偏振光束409A为p-偏振（由通过表示偏振光束409A的箭头的垂直线所表示），而偏振光束409B为s-偏振（通过点表示）。
在操作中，如图4所示，LC光开关400对线性偏振输入光束进行调节以形成一个或两个偏振光束409A、409B。LC光开关400接着沿光路径410A对偏振光束409A进行引导，并且沿光路径410B对偏振光束409B进行引导。对于光束沿两条光路径之一对光束进行路由的切换操作而言，LC光开关400将输入光束408的所有光能量转换为偏振光束409A或409B。对于衰减操作而言，LC光开光400按照需要将输入光束408的一部分光能量转换为偏振光束409A并且将一部分转换为偏振光束409B，其中偏振光束409B随后被引导到光宿（light sink）。对于广播操作而言，LC光开关400将输入光束408实质上相等的部分转换为偏振光束409A和偏振光束409B。
在图4所示的示例中，输入光束408是p-偏振光的光束，其由通过表示输入光束408的箭头的垂直线来表示。输入光束408通过LC组件401并且通过LC腔体405中所包含的LC进行引导以产生线性偏振光束411。当输入光束408通过LC腔体405时，根据LC腔体405中所包含的LC材料的分子定向，该光束的偏振状态可以为旋转90o，保持不变，即旋转0o，或者以其间的某个角度进行调制。因此，线性偏振光束411可以包含s-偏振分量和p-偏振分量。如图4所示，光束转向单元402从线性偏振光束411的p-偏振分量产生偏振光束409A，并且从线性偏振光束411的s-偏振分量产生偏振光束409B。光束转向单元402被定向为沿光路径410A引导偏振光束409A并且沿光路径410B引导偏振光束409B，其中光路径410A、410B为以位移D隔开的平行光路径。位移D的大小通过光束转向单元402的几何图形和定向来确定。
图5A和5B分别示意性图示了依据本发明一个实施例的基于LC的光切换装置的顶视图和侧视图。在图5A和5B所示的示例中，光切换装置500包括光输入端口501、衍射光栅502、透镜503、LC阵列504、光束转向装置505以及输出/损失端口组件506。
作为光束510的WDM输入信号通过光输入端口501光耦合到衍射光栅502。衍射光栅502将光束510解复用为多个（N个）波长信道λ1-λN，其中波长信道λ1-λN中的每一条沿唯一的光路径与其它信道空间上隔离开来，如图5A所示。在所示示例中，波长信道λ1-λN所遵循的唯一光路径位于相同水平平面中。波长信道λ1-λN通过透镜503光耦合到LC阵列504，并且均可以具有与其相关联的唯一信道间隔。每个波长信道之间的空间隔离S与波长信道λ1-λN中每一条之间的信道间隔成比例。例如，具有100GHz信道间隔的两条解复用波长信道之间的空间隔离S是50GHz信道间隔的两倍。如以上结合图2A、2B所描述的，任意两个波长信道之间的信道间隔以及因此的空间隔离S在投影到LC阵列504上时可以是非均匀的。
LC阵列504包含多个LC宏像素504A-504N，其中每一个被定位为对应于波长信道λ1-λN之一。LC阵列504的每个LC宏像素504A-504N包含一个或多个LC子像素，其在配置和操作上实质可以与图4中的LC组件401相类似，其中每个子像素被独立地控制但是能够与相邻子像素聚合而作为单个宏像素。以下结合图5C对LC阵列504中的LC子像素和LC宏像素504A-504N的组织形式进行描述。当波长信道λ1-λN通过LC阵列504时，每个波长信道的偏振由相关联的宏像素按照需要进行调节。如以上结合图4所描述的，对于切换操作而言，LC阵列504的相应LC宏像素将波长信道的所有光能量转换为s-偏振或p-偏振。对于衰减操作而言，相应LC宏像素按照需要将波长信道的一部分转换为s-偏振并且将一部分转换为p-偏振。因此，要路由到输出端口506A的每个波长信道或者其一部分利用第一偏振状态进行调节，并且要路由到输出端口506B的每个波长信道或者其一部分利用与第一偏振状态正交的第二偏振状态进行调节。例如，输出端口506A的波长信道范围（bound）可以为p-偏振，而输出端口506B的波长信道范围可以为s-偏振，或者反之亦然。
在被LC阵列504调节之后，波长信道λ1-λN通过光束转向装置505，其实质上与图4的光束转向单元402相类似。因此，如图5B所描绘的，根据每个波长信道的偏振状态，光束转向装置505沿上光路径、下光路径或沿两者的一部分对每个波长信道进行转向。以这种方式，光束转向装置505将s-偏振的光束引导到一个输出端口，并且将p-偏振的光束引导到另一输出端口，即波长信道λ1A-λNA被引导到输出端口506A，而波长信道λ1B-λNB被引导到输出端口506B。要注意的是，当光切换装置500对波长信道λ1-λN执行衰减操作时，输出端口506A、506B之一可以作为损失端口而另一个则作为常规输出端口。
图5C示意性图示了沿截面线a-a所取的如图5A所示的LC阵列504的截面图。LC阵列504包括LC腔体520、共用水平电极521和垂直电极530A-530M的阵列530，其中M等于LC阵列504中LC子像素的数目，所述LC腔体520包含LC材料。共用水平电极521位于LC腔体520后面，并且在构成上实质上可以与以上结合图4所描述的透明电极406相类似。在图5B所示的示例中，共用水平电极521作为LC阵列504的所有LC子像素504A-504M的电极（阴影区域）。垂直电极530A-530M的阵列530与LC腔体520相邻，并且与共用水平电极521相对。垂直电极530A-530M通过间隙而彼此电绝缘，并且每个垂直电极作为LC阵列504的LC子像素的第二电极，与图4中的透明电极407类似。因此，每个LC子像素504A-504M由位于共用水平电极521和阵列530的一个垂直电极之间的LC腔体520的区域所限定，并且可以基于施加到适当垂直电极的电压而独立控制。例如，LC宏像素504A是在图5B中对应于处于共用水平电极521和垂直电极530A之间的LC腔体520的部分的阴影区域。
如以上结合图5A所提到的，LC阵列504的每个LC宏像素504A-N由一个或多个子像素所构成，其中聚合在一起作为单个宏像素进行操作的子像素的数目基于被引导到LC阵列504上的每个波长信道（即，波长信道λ1-λN）的信道间隔。此外，每个LC宏像素504A-N被定位为在空间上对应于必要的波长信道。因此，WDM输入信号中所包含的波长信道（即，光束510）可以以任意方式进行排列并且无需沿均匀波长网格进行分布。例如，LC宏像素504A可以包括五个子像素，而相邻的LC宏像素504B则可以仅包括单个LC子像素，等等。
本领域技术人员将会意识到，借助于以上所描述的透射式的基于偏振的光束偏转器，反射光束偏转器可以被用作如这里所描述的光切换装置的一部分。例如，由于MEMS微镜阵列由大量可单独控制的像素元件所构成，所以这样的阵列也可以被预期作为可重构的光束偏转器阵列。所要理解的是，本发明的实施例并不局限于依赖于MEMS微镜阵列或LC阵列的光切换装置的配置。
虽然上文针对于本发明的实施例，但是可以作出本发明其它和进一步的实施例而并不背离其基本范围，并且其范围由随后的权利要求来确定。

Claims (20)

1.一种用于路由光信号的方法，包括：
接收具有在传输光谱上分布的多个带的光信号；
沿第一光路径引导具有第一宽度的第一带；并且
沿第二光路径引导具有第二宽度的第二带，
其中第一宽度和第二宽度不同。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
沿第一和第二光路径二者引导第三带。
3.如权利要求2所述的方法，进一步包括：
沿第一和第二光路径之一引导第四带。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述第四带具有不同于第一宽度的第四宽度。
5.如权利要求1所述的方法，其中使用光反射元件对所述带进行引导。
6.如权利要求1所述的方法，其中使用光偏振元件对所述带进行引导。
7.一种用于路由光信号的方法，包括：
接收具有在传输光谱上分布的不同带宽的多个带的光信号；并且
沿所选择的光路径引导一组所述带，
其中所述组中至少两个带的宽度不同。
8.如权利要求7所述的方法，进一步包括：
沿不同光路径引导所述带的不同组。
9.如权利要求8所述的方法，其中两个组中带的数目不同。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述不同组中的至少两个带的宽度不同。
11.如权利要求8所述的方法，其中沿所选择的光路径和不同光路径二者对两个组中一些带进行引导。
12.如权利要求8所述的方法，其中所述组中的至少两个带的宽度相同。
13.一种光学装置，包括：
输入端口，用于接收具有在传输光谱上分布的不同宽度的多个带的光信号；和
开关组件，被配置为沿第一光路径引导第一组带并且沿第二光路径引导第二组带。
14.如权利要求13所述的光学装置，其中所述开关组件包括用于将第一带光耦合到光束偏转器阵列中的第一像素并且将第二带光耦合到光束偏转器阵列中的第二像素的光学元件，其中所述第一像素被配置以与所述第一带的带宽成比例的多个子像素并且所述第二像素被配置以与所述第二带的带宽成比例的多个子像素。
15.如权利要求14所述的光学装置，进一步包括：
衍射元件，用于将光信号空间分离为其波长分量，其中第一带包括波长分量的第一集合并且第二带包括不同于所述第一集合的波长分量的第二集合。
16.如权利要求14所述的光学装置，其中所述子像素包括光反射元件。
17.如权利要求14所述的光学装置，其中所述子像素包括光偏振元件。
18.如权利要求13所述的光学装置，其中所述开关组件包括用于将第一组带光耦合到光束偏转器阵列中的第一像素并且将第二组带光耦合到光束偏转器阵列中的第二像素的光学元件，其中所述第一像素被配置以与所述第一组带的带宽成比例的多个子像素并且所述第二像素被配置以与所述第二组带的带宽成比例的多个子像素。
19.如权利要求13所述的光学装置，其中第一和第二组中带的数目不同。
20.如权利要求19所述的光学装置，其中所述第一和第二组带之一中的带具有不同带宽。
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