CN103969748A - 一种基于dlp的波长选择开关 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光通讯器件领域，公开了一种基于DLP的波长选择开关，包括依次设置的输入输出单元、扩束/缩束系统、光栅、聚焦透镜和DLP；入射光由输入输出单元的输入端入射后经过扩束/缩束系统扩束之后由光栅衍射，衍射光束经聚焦透镜后入射到DLP上，不同衍射角的光束经DLP以两种不同的反射角反射，再分别由两路通道依次经过聚焦透镜、光栅、扩束/缩束系统缩束之后进入不同的输出端口。该结构采用光栅与DLP结合，可按需求改变通道选择的波长及波长范围，实现动态的波长选择功能，而且结构简单、易于实现、通道切换速度快、隔离度高。
Description
技术领域
本发明涉及光通讯器件领域，尤其涉及一种基于DLP的波长选择开关。
背景技术
光纤通信技术的问世和发展给通信业带来了革命性的变革，目前世界大约85％的通信业务经光纤传输，长途干线网和本地中继网也已广泛使用光纤。同时，密集波分复用(DWDM)技术的发展和成熟为充分应用光纤传输的带宽和容量开拓了广阔的空间，具有高速率、大带宽明显优势的DWDM光通信网络已经成为目前通信网络发展的趋势。特别是近几年，以IP为主的Internet业务呈现爆炸性增长，这种增长趋势不仅改变了IP网络层与底层传输网络的关系，而且对整个网络的组网方式、节点设计、管理和控制提出了新的要求。一种智能化网络体系结构—自动交换光网络(ASON：automatic switched optical networks)成为当今系统研究的热点，它的核心节点由光交叉连接(OXC：optical cross connect)设备构成，通过OXC，可实现动态波长选路和对光网络灵活、有效的管理。光交叉互连(OXC)技术在日益复杂的DWDM网中是关键技术之一，而波长选择开关作为切换光路的功能器件，则是OXC中的关键部分，它可实现动态光路径管理、光网络的故障保护、波长动态分配等功能，对解决目前复杂网络中的波长争用，提高波长重用率，进行网络灵活配置均有重要的意义。
波长选择开关性能参数有多种，如：快切换速度、高隔离度、小插入损耗、对偏振不敏感及可靠性，不同领域对它的要求也各不相同。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于DLP的波长选择开关，采用光栅与DLP结合，可根据需求改变通道内的波长范围，实现动态的波长选择功能。
为达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种基于DLP的波长选择开关，包括依次设置的输入输出单元、扩束/缩束系统、光栅、聚焦透镜和DLP；入射光由输入输出单元的输入端入射后经过扩束/缩束系统扩束之后由光栅衍射，衍射光束经聚焦透镜后入射到DLP上，不同衍射角的光束经DLP以两种不同的反射角反射，再分别由两路通道依次经过聚焦透镜、光栅、扩束/缩束系统缩束之后进入不同的输出端口。
进一步的，所述扩束/缩束系统由两柱面镜组成，或两球面透镜组成。
进一步的，所述输入输出单元采用一个三光纤准直器，或一个单光纤准直器结合一个双光纤准直器，或是三个单光纤准直器结合。
进一步的，所述光栅为透射型光栅或反射型光栅。
进一步的，所述波长选择开关包括多组输入输出单元、扩束/缩束系统、光栅、聚焦透镜和DLP级并联，构成1×N的波长选择开关。
本发明的有益效果为：采用光栅与DLP结合，可按需求改变通道选择的波长及波长范围，实现动态的波长选择功能，而且结构简单、易于实现、通道切换速度快、隔离度高。
附图说明
图1为本发明采用的DLP结构示意图；
图2为DLP微反射镜阵列的两种状态；
图3为波长选择开关效果示意图；
图4为本发明实施例1×2波长选择开关结构示意图；
图5为实施例中某一波长通道选择的光路示意图；
图6为以1×2波长选择开关级并联构成的1×4波长选择开关。
附图标记：1、扩束/缩束系统；2、光栅；3、聚焦透镜；4、DLP。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。
本发明采用的DLP（Digital Light Procession）数字光处理器，其核心为TI（美国德州仪器）公司开发的数字微镜元件DMD（Digital Micromirror Device）。DMD是一种极小（几微米到十几微米）的反射镜阵列，这些微镜都悬浮着并可向两侧倾斜10~12度左右，从而可构成两个方向的反射，如图1和2所示，每个微反射镜的状态都可以通过DLP（数字光处理器）独立控制。
如图3-5所示为本发明的具体实施例，基于DLP的1×2波长选择开关，依次设置的输入输出单元、扩束/缩束系统1、光栅2、聚焦透镜3和DLP 4；入射光由输入输出单元的输入端入射后经过扩束/缩束系统1扩束之后由光栅2衍射，衍射光束经聚焦透镜3后入射到DLP 4上，不同衍射角的光束经DLP 4以两种不同的反射角反射，再分别由两路通道依次经过聚焦透镜3、光栅2、扩束/缩束系统1缩束之后进入不同的输出端口。其中，输入输出单元采用的是三光纤准直器，具有一个输入端口和两个输出端口；扩束/缩束系统1是由两球面透镜组成，两球面透镜之间的距离等于两球面透镜各自焦距之和f1+f2；聚焦透镜3到光栅2和到DLP 4的距离均等于其自身焦距f3，即DLP 4处于聚焦透镜3的焦平面上，且DLP 4上微反射镜的偏转方向与光束色散的方向垂直，如图4和5，假设光束在水平方向上发生色散，微反射镜在垂直方向上发生偏转。从水平方向上看，经DLP 4反射之后的光路沿原光路返回，如图4所示；从垂直方向上看，由于通道Ⅰ选择波长与通道Ⅱ选择波长具有不同的偏转方向，使其沿两个不同的反射光路返回，最终由两个不同的输出端口接收，如图5所示。整个系统结构的输入端与输出端满足像传递关系。
输入光经扩束/缩束系统1扩束后，光束口径被调制至适合光栅2尺寸，经光栅2衍射后，不同的波长成分的光束具有不同的衍射角，再经聚焦透镜3会聚后，相同波长的光会聚，不同波长的光束相互平行，对应照射在DLP 4的不同微反射镜上，通过控制DLP 4各微反射镜的反射角，使微反射镜处于状态a或状态b，使得各微反射镜对应的特定波长或某些特定波长被反射后沿通道Ⅰ依次经过聚焦透镜3、光栅2和扩束/缩束系统1后由三光纤准直器的一个输出端口输出；其它波长对应的DLP 4的微反射镜则处于另一状态，被其反射后的光束沿通道Ⅱ依次经过聚焦透镜3、光栅2和扩束/缩束系统1后由三光纤准直器的另一输出端口输出。这样，输入光的不同波长成分按照需求的方式分别进入对应的输出端口，便可实现1×2的波长选择开关。通过控制处于状态a的微反射镜数量和处于状态b的微反射镜数量，便可调节分别进入通道Ⅰ和通道Ⅱ的波长成分，实现动态的波长选择功能。
其中，输入输出单元还可以是一个单光纤准直器结合一个双光纤准直器，或是三个单光纤准直器结合；扩束/缩束系统1也可以是由两柱面镜组成；光栅2可以采用透射型光栅，也可以采用反射型光栅。
将多组上述输入输出单元、扩束/缩束系统1、光栅2、聚焦透镜3和DLP 4构成的1×2波长选择开关级并联，即可构成1×N的波长选择开关，如图6所示的1×4波长选择开关。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出的各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于DLP的波长选择开关，其特征在于：包括依次设置的输入输出单元、扩束/缩束系统、光栅、聚焦透镜和DLP；入射光由输入输出单元的输入端入射后经过扩束/缩束系统扩束之后由光栅衍射，衍射光束经聚焦透镜后入射到DLP上，不同衍射角的光束经DLP以两种不同的反射角反射，再分别由两路通道依次经过聚焦透镜、光栅、扩束/缩束系统缩束之后进入不同的输出端口。
2.如权利要求1所述基于DLP的波长选择开关，其特征在于：所述扩束/缩束系统由两柱面镜组成，或两球面透镜组成。
3.如权利要求1所述基于DLP的波长选择开关，其特征在于：所述输入输出单元采用一个三光纤准直器，或一个单光纤准直器结合一个双光纤准直器，或是三个单光纤准直器结合。
4.如权利要求1所述基于DLP的波长选择开关，其特征在于：所述光栅为透射型光栅或反射型光栅。
5.如权利要求1-4任一项所述基于DLP的波长选择开关，其特征在于：所述波长选择开关包括多组输入输出单元、扩束/缩束系统、光栅、聚焦透镜和DLP级并联，构成1×N的波长选择开关。
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