CN104169792A - 具有多个输入端口和多个输出端口的紧凑型波长选择交叉连接装置 - Google Patents

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CN104169792A CN201380009770.6A CN201380009770A CN104169792A CN 104169792 A CN104169792 A CN 104169792A CN 201380009770 A CN201380009770 A CN 201380009770A CN 104169792 A CN104169792 A CN 104169792A
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Abstract

本发明揭示一种波长选择交叉连接WSXC装置，其具有N个输入端口和M个输出端口，且经配置以将一或多个载波波长的任何集合从对应输入端口投送到任何选定输出端口。在一个实施例中，所述WSXC装置包含绕射光栅和光束转向装置，所述绕射光栅和所述光束转向装置彼此以光学方式耦合且耦合到所述输入/输出端口，使得所述载波波长中的每一者在从所述相应输入端口到指定输出端口的路线中横穿所述绕射光栅和所述光束转向装置两次或两次以上。还揭示所述WSXC装置的各种展开配置。

Description

具有多个输入端口和多个输出端口的紧凑型波长选择交叉连接装置
技术领域
本发明涉及光通信装备，且更具体来说(但不排外地)涉及波长选择交叉连接切换器和可重配置光学分插多路复用器。
背景技术
此章节介绍可有助于促进对本发明的更好理解的方面。因此，此章节的陈述就此进行研读，且不应理解为关于何内容在现有技术中或何内容不在现有技术中的许可。
波长选择交叉连接(WSXC)切换器和可重配置光学分插多路复用器(ROADM)为光学分波多工(WDM)网络中的重要网络元件，这是因为所述元件可支持网络中的动态布建和自动恢复，且可实施为对信号位速率、调制格式和传输协议透明。实质上相同的物理装置架构可用以实施WSXC切换器和ROADM，其中主要取决于通过装置实现的切换程度而将所得物理装置分类为WSXC切换器或ROADM。使用WSXC装置的光学WDM网络架构具有许多吸引人的特征，所述特征有助于加速服务部署，加速网络中故障点周围的重新投送，减小服务提供者的资本费用和操作费用，且提供适于未来网络升级的网络拓扑。
常规WSXC装置通常包括例如多路分用器、切换器和多路复用器(MUX)的多个个别组成光学装置，和所述光学装置之间的众多光纤连接件。随着光输送容量的快速增长，实施适当常规WSXC装置所需的组成光学装置的数目可为大约一百或一百以上。结果，常规WSXC装置正不利地面临许多挑战，例如，占据面积增加、维护复杂度和成本相对高以及可靠性降低。
发明内容
本文中揭示波长选择交叉连接(WSXC)装置的各种实施例，所述装置具有N个输入端口和M个输出端口，且经配置以将一或多个载波波长的任何集合从对应输入端口投送到任何选定输出端口。在一个实施例中，所述WSXC装置包含绕射光栅和光束转向装置，所述绕射光栅和所述光束转向装置彼此以光学方式耦合且耦合到所述输入/输出端口，使得所述载波波长中的每一者在从所述相应输入端口到指定输出端口的路线中横穿所述绕射光栅和所述光束转向装置两次或两次以上。还揭示所述WSXC装置的各种展开配置。所揭示实施例具有优于常规WSXC装置的某些优点，(例如)这是因为所述实施例可使用相对较小数目个组成装置组件来实施，具有相对小的占据面积，具有良好的按比例调整特性，且实现灵活的波长信道中心和宽度指派。
根据一个实施例，提供一种设备，其包括：第一多个端口；第二多个端口；第一绕射光栅，其插入于所述第一多个端口与所述第二多个端口之间；和第一光束转向装置，其插入于所述第一多个端口与所述第二多个端口之间。所述第一多个端口中的每一端口经配置以接收具有两个或两个以上相应WDM分量的相应输入WDM信号。所述设备经配置而以多种方式将所述WDM分量从所述第一多个端口投送到所述第二多个端口，使得所述WDM分量中的每一者横穿所述第一绕射光栅和所述第一光束转向装置。所述第一绕射光栅经配置以使从所述第一多个端口接收的光在光谱上色散，且将所述光谱色散光导引到所述第一光束转向装置。所述第一光束转向装置可配置以使光束个别地转向，从而使所述设备能够将所述WDM分量中的任一者从所述第一多个端口中的所述相应端口投送到所述第二多个端口中的任一端口，所述光束对应于从所述第一绕射光栅接收的所述光谱色散光的不同波长频带。
在以上设备的一些实施例中，所述第一多个端口和所述第二多个端口共同地具有至少一个端口。
在以上设备中的任一者的一些实施例中，所述设备进一步包括光学循环器，所述光学循环器连接到所述共同端口中的第一者，且经配置以分离施加到所述第一共同端口的输出WDM信号与通过所述第一共同端口接收到的所述输入WDM信号。
在以上设备中的任一者的一些实施例中，所述设备具有折迭结构，所述折迭结构使WDM分量横穿所述第一绕射光栅四次。
在以上设备中的任一者的一些实施例中，所述折迭结构使所述WDM分量横穿所述第一光束转向装置两次。
在以上设备中的任一者的一些实施例中，所述设备进一步包括弯曲镜面，所述弯曲镜面经配置以在所述第一绕射光栅与所述第一光束转向装置之间导引光，使得所述WDM分量横穿所述镜面八次。
在以上设备中的任一者的一些实施例中，所述第一多个端口中的所述端口布置成二维阵列。
在以上设备中的任一者的一些实施例中，所述第二多个端口中的所述端口布置成二维阵列。
在以上设备中的任一者的一些实施例中，所述第一光束转向装置包括二维像素化MEMS镜面阵列。
在以上设备中的任一者的一些实施例中，所述阵列中的至少一个镜面经配置以绕两个不同轴线倾斜。
在以上设备中的任一者的一些实施例中，所述第一光束转向装置包括像素化液晶覆硅微型显示器。
在以上设备中的任一者的一些实施例中，所述设备进一步包括：第二绕射光栅，其插入于所述第一多个端口与所述第二多个端口之间；和第二光束转向装置，其插入于所述第一多个端口与所述第二多个端口之间，其中所述设备经进一步配置以将所述WDM分量从所述第一多个端口投送到所述第二多个端口，使得所述WDM分量中的每一者也横穿所述第二绕射光栅和所述第二光束转向装置。
在以上设备中的任一者的一些实施例中，对于所述第二多个端口中的每一端口：所述第二光束转向装置经配置以减小光束间的角度分集，所述光束携载投送到所述端口的所述WDM分量；且所述第二绕射光栅经配置以去除所述光束的光谱色散。
在以上设备中的任一者的一些实施例中，所述设备具有折迭结构，所述折迭结构使WDM分量横穿所述第一绕射光栅和所述第二绕射光栅中的每一者两次。
在以上设备中的任一者的一些实施例中，所述设备进一步包括：第一弯曲镜面，其经配置以在所述第一绕射光栅与所述第一光束转向装置之间导引光，使得所述WDM分量横穿所述第一镜面四次；和第二弯曲镜面，其经配置以在所述第二绕射光栅与所述第二光束转向装置之间导引光，使得所述WDM分量横穿所述第二镜面四次。
在以上设备中的任一者的一些实施例中，所述第二绕射光栅具有与所述第一绕射光栅的标称光谱色散特性不同的标称光谱色散特性。
在以上设备中的任一者的一些实施例中，所述设备进一步包括：第三绕射光栅，其插入于所述第一多个端口与所述第二多个端口之间；和第四绕射光栅，其插入于所述第一多个端口与所述第二多个端口之间，其中所述设备经进一步配置以将所述WDM分量从所述第一多个端口投送到所述第二多个端口，使得所述WDM分量中的每一者也横穿所述第三绕射光栅和所述第四绕射光栅。
在以上设备中的任一者的一些实施例中，所述第一绕射光栅和所述第三绕射光栅具有相同的标称光谱色散特性；且所述第二绕射光栅和所述第四绕射光栅具有相同的标称光谱色散特性。
在以上设备中的任一者的一些实施例中，所述第一绕射光栅和所述第三绕射光栅的所述标称光谱色散特性不同于所述第二绕射光栅和所述第四绕射光栅的所述标称光谱色散特性。
附图说明
本发明的各种实施例的其它方面、特征和益处将通过实例从以下详细描述和随附图式变得更显而易见，其中：
图1展示说明根据本发明的一个实施例的波长选择交叉连接(WSXC)装置的代表性功能性的框图；
图2A到2D说明根据本发明的一个实施例的WSXC装置；
图3A到3B说明根据本发明的另一实施例的WSXC装置；
图4A到4B说明根据本发明的又一实施例的WSXC装置；
图5展示根据本发明的又一实施例的WSXC装置的框图；以及
图6展示根据本发明的又一实施例的WSXC装置的框图。
具体实施方式
图1展示说明根据本发明的一个实施例的波长选择交叉连接(WSXC)装置的代表性功能性的装置100的框图。装置100具有N个输入端口1101到110N和M个输出端口1501到150M，其中N和M为(相同或不同)大于一的整数。在代表性配置中，输入端口110和输出端口150中的每一者具有连接到其的相应光纤(图1中未明确展示)。在操作中，这些光纤中的每一者经配置以输送相应WDM信号。原则上，所输送WDM信号中的每一者可具有任意数目个WDM分量(经调制的载波波长)，其中通过装置100处置的独特载波波长的总数目K与N和/或M无关。
装置100展示为具有N个(1×M)波长选择切换器(WSS)1201到120N和M个(1×N)波长选择切换器(WSS)1401到140M。波长选择切换器为可(重)配置光学多路复用器/多路分用器，所述光学多路复用器/多路分用器可经配置以在其共同端口与其多个端口中的选定者之间投送K个载波波长的全集或任何选定子集。如本文中所使用，术语“共同端口”指位于切换器的具有单一端口的侧处的端口(参见图1)。术语“多个端口”指位于切换器的具有多个端口的侧处的端口中的任一者(也参见图1)。例如，在装置100中，每一波长选择切换器120i的共同端口连接到对应输入端口110i。类似地，每一波长选择切换器140i的共同端口连接到对应输出端口150i。如图1中所指示，波长选择切换器1201到120N的多个端口连接到波长选择切换器1401到140M的多个端口。后一连接可(例如)通过具有镜面和透镜的从由空间或通过光波导来实施。
每一波长选择切换器120经配置以作为将光学信号从共同端口投送到各种多个端口的可配置多路分用器而操作。每一波长选择切换器140经配置以作为将光学信号从各种多个端口投送到共同端口的可配置多路复用器而操作。使用波长选择切换器120和140的投送特性，装置100能够将任何载波波长或两个或两个以上载波波长的任何集合从任何输入端口110导引到任何输出端口150。装置100通常使用以操作方式连接以控制波长选择切换器120和140的投送配置的切换控制器(图1中未明确展示)。控制器使用适当投送算法(例如)以避免输出端口1501到150M中的任一者处的信号冲突，其中冲突为具有相同载波波长的两个不同光学信号同时到达同一输出端口150的事件。
可用以实施装置100中的波长选择切换器1201到120N和1401到140M的各种波长选择切换器揭示于(例如)美国专利第7,283,709号、第7,689,073号和第7,336,867号中，所有前述专利的教示以全文引用的方式并入本文中。
图2A到2D说明根据本发明的一个实施例的WSXC装置200的结构和操作。更具体来说，图2A和图2B分别展示装置200的示意性侧视图和俯视图。图2A和图2B也展示在以下解释装置200中的光传播和处理的描述中提及的代表性光线迹线。图2C和图2D分别展示可产生于装置200中平面P1和P2(图2A到2B中所展示)处的光谱色散光的代表性条带。
装置200在图2A到2B中展示为具有六个输入端口2101到2106(即，N＝6)和九个输出端口2501到2509(即，M＝9)。为了描述清楚且简洁，参考六个载波波长λ1到λ6(即，K＝6)来解释装置200的操作。基于所提供的描述，所属领域的技术人员将能够进行和使用装置200的具有以下各者的实施例：任何合适数目个(N个)输入端口、任何合适数目个(M个)输出端口和任何合适数目个(K个)WDM信道。
装置200的各种实施例具有类似于WSXC装置100(图1)的功能性的一般功能性。更具体来说，装置200的输入端口210在功能上类似于装置100的输入端口110。装置200的输出端口250在功能上类似于装置100的输出端口150。如将从以下描述清楚的，装置200的实施例具有优于常规WSXC装置的某些优点，(例如)这是因为所述实施例可使用相对小数目个组成装置组件来实施，具有相对小的占据面积，且具有良好的按比例调整特性。
在一个实施例中，输入端口2101到2106中的每一者可为用于连接对应光纤的光纤连接器，光纤连接器经配置以将相应光学WDM信号递送到装置200。输出端口2501到2509中的每一者可类似地为用于连接对应光纤的光纤连接器，光纤连接器经配置以从装置200接收相应光学WDM信号(例如)以供进一步输送到外部装置。
在替代性实施例中，端口210和250中的每一者可为用于接收对应(例如，多色)准直光束的孔隙。
在代表性实施例中，输入端口2101到2106布置成沿着Z坐标轴定向的线性阵列。输出端口2501到2509类似地布置成沿着Z坐标轴定向的线性阵列。所属领域的技术人员将理解，可延伸或截断线性阵列中的每一者以产生装置200的对应于N≠6和/或M≠9的各种实施例。
装置200包括绕射光栅218a、218b、238a和238b；光束转向装置224和234；和透镜214a到214g。绕射光栅218a和218b具有相同的标称光色散特性。类似地，绕射光栅238a和238b具有相同的标称光色散特性。取决于特定实施例，绕射光栅218的标称光谱色散特性可与绕射光栅238的标称光色散特性相同或不同。在一些实施例中，可省略透镜214a到214g中的至少一些。替代光学元件(例如，经配置而以类似方式重导引各种光束和/或子光束的微型棱镜或微型透镜)可取代透镜214a到214g。
可使用(i)二维像素化MEMS镜面阵列或(ii)液晶覆硅(LCOS)微型显示器来实施光束转向装置224和234中的每一者。在MEMS实施中，阵列中MEMS镜面的定向可以控制方式改变，从而使光的对应反射光束在预期方向上转向。在LCOS实施中，可适当地控制通过微型显示器的个别像素赋予到对应光束上的相移，以在预期光束偏转的方向上产生线性光学相位延迟。在两个实施方案中，光束转向装置的不同部分可经个别地配置以使在不同相应方向上撞击装置的不同光束转向。
在操作中，绕射光栅218a使其通过透镜214a从输入端口2101到2106中的每一者接收的(多色)光在光谱上色散。沿着Y坐标轴在XY平面中使光在光谱上色散，例如，如通过图2B中的迹线216的发散扇形区所指示。经定位以在焦平面中具有绕射光栅218a的透镜214b使迹线216的发散光准直，且将所得准直光束220施加到光束转向装置224，例如，如图2B中所指示。如果输入端口210i接收到白光，那么在表示光束转向装置224的光束转向表面的平面P1处，绕射光栅218a产生光的对应条带226i，其中沿着条带以类彩虹方式将不同波长投射于不同位置处。图2C展示标示为2261到2266的六个这些条带。当装置200的六个输入端口2101到2106中的每一者接收到白光时，条带2261到2266产生于平面P1处。每一条带226的Z坐标对应于发端输入端口210的Z坐标。
当输入端口210i接收到具有多个经调制载波波长的WDM信号时，对应于所述WDM信号的不同经调制载波波长的光被限于条带226i的不同相应区域(块(patch)、波长频带)。图2C中的垂直虚线指示条带2261到2266中对应于经调制载波波长λ1到λ6的区域。如此项技术中所已知的，对应于经调制载波波长的光具有可包含载波波长从身和一或多个调制旁频带的光谱组成。例如，条带2261的λ1区域从输入端口2101接收载波波长λ1和其调制旁频带。条带2261的λ2区域从输入端口2101接收载波波长λ2和其调制旁频带。条带2261的λ3区域从输入端口2101接收载波波长λ3和其调制旁频带，依此类推。条带2262的λ1区域从输入端口2102接收载波波长λ1和其调制旁频带。条带2262的λ2区域从输入端口2102接收载波波长λ2和其调制旁频带。条带2262的λ3区域从输入端口2102接收载波波长λ3和其调制旁频带，依此类推。条带2266的λ1区域从输入端口2106接收载波波长λ1和其调制旁频带。条带2266的λ2区域从输入端口2106接收载波波长λ2和其调制旁频带。条带2266的λ3区域从输入端口2106接收载波波长λ3和其调制旁频带，依此类推。
装置200以操作方式连接到或包括投送控制器(图2中未明确展示)，所述投送控制器经配置以适当地控制光束转向装置224和234。更具体来说，投送控制器经由控制信号222来控制光束转向装置224的配置。投送控制器类似地经由控制信号232来控制光束转向装置234的配置。一般来说，控制信号222和232可使光束转向装置224和234中的每一者的不同像素化部分采用不同的相应光束转向配置，(例如)以实现光从各种输入端口2101到2106到各种输出端口2501到2509的预期波长选择投送。
在代表性实施例中，光束转向装置224经配置以通过改变光束在XZ平面中的传播方向来使光束转向，例如，如图2A中的迹线/光束228的扇形部分所指示。为了实施六个输入端口2101到2106的线性阵列到九个输出端口2501到2509的线性阵列的必要波长选择映射，可基于控制信号222配置光束转向装置224的每一像素化部分以产生九个不同(例如，离散)的光束偏转角。后一性质使装置200能够将来自展示于图2C中的条带2261到2266的不同块的光适当地分布到展示于图2D中的条带2361到2369的不同块。更具体来说，条带2361到2369为可形成于装置200中平面P2处的光条带，所述平面P2表示光束转向装置234的光束转向表面。个别条带236一般类似于个别条带226。图2D中的垂直虚线指示条带2361到2369中对应于WDM信道λ1到λ6的区域(块)。条带2361到2369中通过图2D的虚线描绘的各种光块一般类似于条带2261到2266中的上述光块(图2C)。
为了将来自条带2261(图2C)的λ1区域的光导引到条带2361到2369(图2D)的λ1区域中的选定者，投送控制器配置光束转向装置224中对应于条带2261的λ1区域的像素化部分，以采用产生对应的适当光束偏转角的光束转向配置，所述光束偏转角是(例如)选自由九个离散角组成的第一集合。例如，来自第一集合的第一光束偏转角将使来自条带2261的λ1区域的光被导引到条带2361的λ1区域。来自第一集合的第二光束偏转角将使来自条带2261的λ1区域的光被导引到条带2362的λ1区域，依此类推。来自第一集合的第九光束偏转角将使来自条带2261的λ1区域的光被导引到条带2369的λ1区域。
为了将来自条带2262(图2C)的λ1区域的光导引到条带2361到2369(图2D)的λ1区域中的选定者，投送控制器配置光束转向装置224中对应于条带2262的λ1区域的像素化部分，以采用产生对应的适当光束偏转角的光束转向配置，所述光束偏转角是(例如)选自由九个离散光束偏转角组成的第二集合。例如，来自第二集合的第一光束偏转角将使来自条带2262的λ1区域的光被导引到条带2361的λ1区域。来自第二集合的第二光束偏转角将使来自条带2262的λ1区域的光被导引到条带2362的λ1区域，依此类推。来自第二集合的第九光束偏转角将使来自条带2262的λ1区域的光被导引到条带2369的λ1区域。
所属领域的技术人员将理解，偏转角的第二集合与偏转角的第一集合相差至少一个角度值，其中角度值包含正负号(指示的偏转方向，例如，向上或向下)和角度量值(例如，以度或弧度表达)两者。
为了将来自条带2266(图2C)的λ1区域的光导引到条带2361到2369(图2D)的λ1区域中的选定者，投送控制器配置光束转向装置224中对应于条带2266的λ1区域的像素化部分，以采用产生对应的适当光束偏转角的光束转向配置，所述光束偏转角是(例如)选自由九个离散角组成的第六集合。例如，来自第六集合的第一光束偏转角将使来自条带2266的λ1区域的光被导引到条带2361的λ1区域。来自第六集合的第二光束偏转角将使来自条带2266的λ1区域的光被导引到条带2362的λ1区域，依此类推。来自第六集合的第九光束偏转角将使来自条带2266的λ1区域的光被导引到条带2369的λ1区域。
所属领域的技术人员将理解，偏转角的第六集合一般类似于偏转角的上述第一集合和第二集合中的每一者。偏转角的第六集合也类似于分别对应于条带2263到2265的偏转角的第三集合、第四集合和第五集合中的每一者，为简洁起见而省略对偏转角的第三集合、第四集合和第五集合的描述。所属领域的技术人员应显而易见，偏转角的第六集合可与偏转角的其它五个集合中的每一者相差至少一个角度值。
为了避免装置200的λ1信道中的信号冲突，投送控制器通常配置光束转向装置224，使得来自两个不同条带226的λ1区域的光被导引到两个不同相应条带236的λ1区域。换句话说，在装置200的信号投送操作期间的任何时间，不将来自两个或两个以上不同条带226的λ1区域的光导引到同一条带236的λ1区域。
所属领域的技术人员将理解，对在装置200的λ1信道中的信号投送的上文所提供的描述一般适用于装置的其它波长信道(其中记号发生微小改变)。然而，作为实例，下文提供对装置200的λ4信道中的信号投送的描述。基于对λ1和λ4信道的描述，所属领域的技术人员将能够构建对装置200的剩余四个波长信道中的任一者中的信号投送的描述。
为了将来自条带2261(图2C)的λ4区域的光导引到条带2361到2369(图2D)的λ4区域中的选定者，投送控制器配置光束转向装置224中对应于条带2261的λ4区域的像素化部分，以采用产生对应的适当光束偏转角的光束转向配置，所述光束偏转角是(例如)选自(九个离散)光束偏转角的第一集合。例如，来自第一集合的第一光束偏转角将使来自条带2261的λ4区域的光被导引到条带2361的λ4区域。来自第一集合的第二光束偏转角将使来自条带2261的λ4区域的光被导引到条带2362的λ4区域，依此类推。来自第一集合的第九光束偏转角将使来自条带2261的λ4区域的光被导引到条带2369的λ4区域。
为了将来自条带2262的λ4区域(图2C)的光导引到条带2361到2369(图2D)的λ4区域中的选定者，投送控制器配置光束转向装置224中对应于条带2262的λ4区域的像素化部分，以采用产生对应的适当光束偏转角的光束转向配置，所述光束偏转角是(例如)选自(九个离散)光束偏转角的第二集合。例如，来自第二集合的第一光束偏转角将使来自条带2262的λ4区域的光被导引到条带2361的λ4区域。来自第二集合的第二光束偏转角将使来自条带2262的λ4区域的光被导引到条带2362的λ4区域，依此类推。来自第二集合的第九光束偏转角将使来自条带2262的λ4区域的光被导引到条带2369的λ4区域。
为了将来自条带2266(图2C)的λ4区域的光导引到条带2361到2369(图2D)的λ4区域中的选定者，投送控制器配置光束转向装置224中对应于条带2266的λ4区域的像素化部分，以采用产生对应的适当光束偏转角的光束转向配置，所述光束偏转角是(例如)选自(九个离散)光束偏转角的第六集合。例如，来自第六集合的第一光束偏转角将使来自条带2266的λ4区域的光被导引到条带2361的λ4区域。来自第六集合的第二光束偏转角将使来自条带2266的λ4区域的光被导引到条带2362的λ4区域，依此类推。来自第六集合的第九光束偏转角将使来自条带2266的λ4区域的光被导引到条带2369的λ4区域。
为了避免在装置200的λ4信道中的信号冲突，投送控制器通常配置光束转向装置224，使得来自两个不同条带226的λ4区域的光被导引到两个不同相应条带236的λ4区域。换句话说，在装置200的信号投送操作期间的任何时间，不将来自两个或两个以上不同条带226的λ4区域的光导引到同一条带236的λ4区域。
在从光束转向装置224到光束转向装置234的路线中，通过光束转向装置224处理的光横穿透镜214c、绕射光栅218b、透镜214d、绕射光栅238a和透镜214e，例如，如图2A到2B中所指示。装置200的在光束转向装置224与光束转向装置234之间的部分提供以下功能：其将通过光束转向装置224引入的角度倾斜变换成光束转向装置234上的位置移位，同时实质上去除通过光栅218a引入的光谱色散且替代地使用光栅238a引入可能不同量的光谱色散。
在代表性实施例中，透镜214c与透镜214b标称地相同。透镜214c用来执行至少两个功能。首先，透镜214c使通过光束转向装置224产生的各种偏转光束228在XZ平面中准直(使所述光束228平行)以产生平行光束230的六个集合，其中每一集合对应于条带2261到2266(图2C)中的一者。请注意，图2A仅展示光束230的一个集合，其中为描述清楚起见而省略这些光束的其它集合。其次，透镜214c使光束230中的每一者在XY平面中聚焦到绕射光栅218b上，例如，如图2B中所指示。
绕射光栅218b从光束230中的每一者实质上去除XY平面中的光谱色散(波长相依角度分集)以产生光束240，例如，如图2B中所指示。请注意，光束240中的每一者为准直光束。此外，绕射光栅218b保持上述光束平行度，藉此使同一光束集合内的不同光束240彼此平行，例如，如图2A中所指示。
透镜214d使光束240在XZ平面中聚焦到绕射光栅238a上，例如，如图2A中所指示。通过透镜214d执行的此光聚焦在绕射光栅238a处产生六个虚拟的点状光源，其中每一点状光源对应于条带2261到2266(图2C)中的相应者且从所述相应者接收光。将点状光源布置成沿着Z坐标轴定向的线性阵列。然而，请注意，图2A仅展示标示为S1的一个此种光源，其中为描绘清楚起见而省略剩余五个点状光源。归因于通过装置200的所有上游光学元件执行的光处理，点状光源中的每一者在XZ平面中具有极特别的波长相依角度-发射特性，例如，如通过图2A中的光束244所指示。更具体来说，每一点状光源的波长相依角度-发射特性体现通过光束转向装置224赋予到对应条带226的不同块上(例如，图2C中的区域λ1到λ6)的光束偏转角的集合。
绕射光栅238a通过在XY平面中强加额外光谱色散来变更每一点状光源的波长相依角度-发射特性，例如，如通过图2B中的迹线246的发散扇形区所指示。
经定位以在焦平面处具有绕射光栅238a的透镜214e使迹线246的发散光准直，例如，如图2B中所指示。透镜214e也通过使对应于同一点状光源(例如，展示于图2A中的点状光源S1)的光束集合内的对应所得光束248彼此平行来变更光束244的传播方向(图2A)。图2A中的光束248指示对应于点状光源S1的光束集合。为描绘清楚起见而在图2A中省略其它这些光束集合。然而，请注意，对应于不同点状光源的光束248彼此一般不平行。当对应于不同点状光源(例如，点状光源S1)的各种光束248撞击到光束转向装置234上时，所述光束248在所述光束转向装置的平面P2处共同地产生条带2361到2369(图2D)。
条带2361到2369中的每一者一般从两个或两个以上虚拟点状光源(例如，点状光源S1)接收光。结果，对应于条带2361到2369中的任一者的传入光束248的每一集合在XZ平面中具有某一角度分集。例如，条带2361的λ1块可通过光束248照射，所述光束248在XZ平面中的传播角度不同于照射条带2361的λ2块的光束248的传播角度。类似陈述一般适用于条带2361的其它块和/或条带2362到2369(参见图2D)中的每一者的各种λi块。
投送控制器使用控制信号232来配置光束转向装置234，以减小(例如，实质上去除)对应于同一条带236的各种光束248的角度分集。例如，光束转向装置234可经配置以使撞击于其上的各种光束248适当地偏转，使得所得偏转光束252平行于XY平面，例如，如图2A中所指示。因此，光束转向装置234实质上产生九个光片(sheet of light)，每一光片对应于条带2361到2369中的一者且定向成平行于XY平面。
透镜214f、绕射光栅238b和透镜214g起作用以将通过光束转向装置234产生的九个光片中的每一者耦合到输出端口2501到2509中的相应者中，例如，如图2A到2B中所展示。透镜214f与透镜214e标称地相同且用来使通过光束转向装置234产生的光片聚焦到绕射光栅238b上，例如，如通过图2A中的会聚光束254且通过图2B中的迹线256的会聚扇形区所指示。绕射光栅238b用来去除XY平面中的光谱色散，藉此将迹线256的会聚扇形区中的每一者转换成光束258中的对应者，例如，如图2A和图2B中所指示。透镜214g使光束258在XZ平面中准直，且使得所得准直光束260中的每一者实质上平行于X坐标轴。后者特性使光束260中的每一者能够以相对低的损失而耦合到输出端口2501到2509中的对应者中，例如，如在图2A中所指示。
在代表性实施例中，选择透镜214a到214g的类型和焦距，以便使装置200能够将输入端口2101到2106的孔隙恰当地成像到输出端口2501到2509的孔隙上。可基于中继成像和/或傅立叶光学的相关原理来设定装置200中的各种透镜、绕射光栅和光束转向装置的相对位置。例如，透镜214a和214b可经配置以使输入端口2101到2106的孔隙成像到平面P1上。透镜214c和214d可经配置以使平面P1成像到绕射光栅238a的绕射表面上。透镜214d和214e可经配置以使平面P2成像到绕射光栅218b的绕射表面上。透镜214f和214g可经配置以使输出端口2501到2509的孔隙成像到平面P2上。可将绕射光栅218和238中的每一者定位于对应透镜214的傅立叶平面处。额外中继光学器件(图2A到2B中未明确展示)可用以(例如)使装置200的不同区段彼此在光学上匹配。
图3A到3B说明根据本发明的另一实施例的WSXC装置300的结构和操作。更具体来说，图3A展示用于装置300中的输出端口的二维阵列304的正视图。图3B展示可在装置300中平面P2处产生的光谱色散光的代表性条带(也参见图2A到2B)。
尽管装置300的结构极类似于如图2A和图2B中展示的装置200的结构，但存在某些差别，下文描述所述差别中的一些。类似于装置200的操作，参考六个载波波长λ1到λ6(即，K＝6)解释装置300的操作。所属领域的技术人员将了解，在替代性实施例中，装置300可经设计以具有任何合适数目个(N个)输入端口、任何合适数目个(M个)输出端口和任何合适数目个(K个)WDM信道。
装置200与300之间的一个差别在于，装置300具有展示于图3A中的形成二维(矩形)阵列304的二十七个输出端口350jk(即，M＝27)，其中j＝1、2、……、9且k＝1、2、3。回想到，装置200具有九个输出端口2501到2509的线性阵列。在装置300中，替代输出端口250的所述线性阵列(也参见图2A到2B)而使用阵列304。
另一差别在于，在装置300中，光束转向装置224和234中的每一者经配置以不仅提供XZ平面(如上文参考装置200所描述)中的光束转向，而且提供XY平面中的光束转向。实施于装置300中的此类型的光束转向可被称作二维转向，所述二维转向应与实施于装置200中的一维转向形成对比。所属领域的技术人员将了解，通过二维转向，可将任何光束偏转分解成一对偏转角且通过所述对偏转角特性化(例如，类似于用于极坐标系统中以使球体上的点的坐标特性化的一对角)。在光束转向装置的MEMS实施中，可通过经配置以绕两个不同轴线倾斜的镜面来实现二维光束转向。
又一差别在于，在装置300中，绕射光栅238a和238b中的每一者具有光色散特性，所述光色散特性使光束转向装置234的光束转向表面能够在无重迭的情况下将色散光的至少三个条带336容纳于单一列中，例如，如图3B中所展示。请注意，条带336j,k(其中j＝1、2、……、9且k＝1、2、3)中的每一者包含对应于装置的所有六个WDM信道的光块，如通过垂直虚线和载波波长标记λ1到λ6所指示。
为了实施六个输入端口2101到2106的线性阵列到二十七个输出端口350j,k的矩形阵列304的必要波长选择映射，可基于控制信号222配置光束转向装置224的每一像素化部分以产生二十七个不同(二维)光束偏转角。如上文已指示，每一此偏转角可通过一对角度值特性化，其中第一角度值量化光束相对于第一倾斜轴线的偏转，且第二角度值量化光束相对于第二倾斜轴线的偏转，所述第二倾斜轴线(例如)正交于第一倾斜轴线。对于一些对，第一角度值或第二角度值可为零。光束转向装置224的此配置使装置300能够将来自条带2261到2266(展示于图2C中)的不同块的光分布到条带3361,1到3369,3(展示于图3B中)的不同块中。
例如，为了将来自条带2261(图2C)的λ1区域的光导引到条带3361,1到3369,3(图3B)的λ1区域中的选定者，投送控制器配置光束转向装置224中对应于条带2261的λ1区域的像素化部分，以采用产生对应的适当(二维)光束偏转角的光束转向配置，所述光束偏转角是(例如)选自由二十七个这些角组成的第一集合，其中由角度值的对应对来表示每一角，如上文所解释。更具体来说，来自第一集合的第一光束偏转角将使从条带2261的λ1区域的光被导引到条带3361,1的λ1区域。来自第一集合的第二光束偏转角将使来自条带2261的λ1区域的光被导引到条带3362,2的λ1区域，依此类推。来自第一集合的第二十七光束偏转角将使来自条带2261的λ1区域的光被导引到条带3369,3的λ1区域。
为了将来自条带2262(图2C)的λ1区域的光导引到条带3361,1到3369,3(图3B)的λ1区域中的选定者，投送控制器配置光束转向装置224中对应于条带2262的λ1区域的像素化部分，以采用产生对应的适当光束偏转角的光束转向配置，所述光束偏转角是(例如)选自由二十七个光束偏转角组成的第二集合，其中通过角度值的对应对来表示每一角，如上文所解释。更具体来说，来自第二集合的第一光束偏转角将使来自条带2262的λ1区域的光被导引到条带3361,1的λ1区域。来自第二集合的第二光束偏转角将使来自条带2262的λ1区域的光被导引到条带3362,1的λ1区域，依此类推。来自第二集合的第二十七光束偏转角将使来自条带2262的λ1区域的光被导引到条带3369,3的λ1区域。
所属领域的技术人员将理解，偏转角的第二集合与偏转角的第一集合相差至少一个角度值。
为了将来自条带2266(图2C)的λ1区域的光导引到条带3361,1到3369,3(图3B)的λ1区域中的选定者，投送控制器配置光束转向装置224中对应于条带2266的λ1区域的像素化部分，以采用产生对应的适当(二维)光束偏转角的光束转向配置，所述光束偏转角是(例如)选自由二十七个光束偏转角组成的第六集合，其中通过角度值的对应对来表示每一角，如上文所解释。更具体来说，来自第六集合的第一光束偏转角将使来自条带2266的λ1区域的光被导引到条带3361,1的λ1区域。来自第六集合的第二光束偏转角将使来自条带2266的λ1区域的光被导引到条带3362,1的λ1区域，依此类推。来自第六集合的第二十七光束偏转角将使来自条带2266的λ1区域的光被导引到条带3369,3的λ1区域。
所属领域的技术人员将理解，偏转角的第六集合一般类似于上述偏转角的第一集合和第二集合中的每一者。偏转角的第六集合也类似于偏转角的第三集合、第四集合和第五集合中的每一者，为简洁起见而省略对偏转角的第三集合、第四集合和第五集合的描述。所属领域的技术人员应显而易见，偏转角的第六集合可与偏转角的其它五个集合中的每一者相差至少一个角度值。
为了避免装置300的λ1信道中的信号冲突，投送控制器通常配置光束转向装置224，使得来自两个不同条带226的λ1区域的光被导引到两个不同相应条带336的λ1区域。换句话说，在装置300的信号投送操作期间的任何时间，不将来自两个或两个以上不同条带326的λ1区域的光导引到同一条带236的λ1区域。
所属领域的技术人员将理解，上文所提供的对装置300的λ1信道中的信号投送的描述一般适用于装置的其它波长信道(其中记号有微小改变)。上文已提供修改对装置200的λ1信道中的信号投送的描述以获得对装置200的λ4信道中的信号投送的描述的实例。所属领域的技术人员将能够将类似描述修改原则应用于对装置300的λ1信道中的信号投送的上文所提供的描述，从而导出对所述装置的其它五个波长信道中的每一者的信号投送的描述。
装置200和300的操作的一个额外差别在于，装置300中的透镜214f和214g以及绕射格栅238b起作用以将条带3361,1到3369,3(图3B)的二维阵列成像到输出端口3501,1到3509,3(图3A)的二维阵列304的孔隙上，使得每一条带336j,k成像到对应输出端口350j,k上。回想到，在装置200中，透镜214f和214g以及绕射光栅238b起作用以将条带2361到2369(图2D)的线性阵列成像到输出端口2501到2509(图2A到2B)的线性阵列的孔隙上。
图4A到4B说明根据本发明的又一实施例的WSXC装置400的结构和操作。更具体来说，图4A展示用于装置400中的输入端口的二维阵列402的正视图。图4B展示可在装置400中平面P1处产生的光谱色散光的代表性条带(也参见图2A到2B)。
装置400为装置300的另一修改，其中由形成图4A中展示的二维阵列402的十个输入端口410l,m(即，N＝10)替换输入端口2101到2106(参见图2A到2B)的线性阵列，其中l＝1、2、……、5且m＝1、2。一个额外修改为，在装置400中，绕射格栅218a和218b中的每一者具有光色散特性，所述光色散特性使光束转向装置224的光束转向表面能够在无重迭的情况下将色散光的至少两个条带426容纳于单一列中，例如，如图4B中所展示。请注意，条带426l,m(其中l＝1、2、……、5且m＝1、2)中的每一者包含对应于装置400的所有六个WDM信道的光块，如通过垂直虚线和载波波长标记λ1到λ6所指示。
类似于装置300中的光束转向装置224和234，装置400中的光束转向装置224和234经配置以通过在XZ平面和XY平面两者中改变光束的传播方向的能力来执行二维光束转向。所实施的光束转向使装置400能够在每块基础上将来自条带426l,m(图4B)中的任一者的光导引到条带336j,k(图3B)中的任一者。此处未给出实施于装置400中的光束转向的详细描述，这是因为所属领域的技术人员将易于理解，光束转向基于实施于装置200和300中的光束转向的以上所提供的描述。
应注意到，展示于图2A到2B中的装置200的结构一般可经修改以产生具有任何所要数目N个输入端口和任何所要数目M个输出端口的WSXC装置。所得WSXC装置中的输入端口和输出端口两者可经布置以形成具有任何所要形状和定向的相应一维或二维阵列。此WSXC装置的设计和工程可通过遵守以下示范性准则而以相对直接方式来实现。
WSXC装置之前区段经配置以将输入端口(例如，图2A到2B的输入端口210或图4A的输入端口410)的孔隙成像到光束转向装置224的光束转向表面(例如，图2A到2B中的P1)上，所述前区段(例如)包括透镜214a、绕射光栅218a和透镜214b。在透镜214a和214b的焦平面处存在绕射光栅218a，此做法使形成于平面P1处的个别输入端口的图像在平行于Y坐标轴的方向上光谱色散。选择绕射光栅218a的光谱色散特性，使得不同输入端口的光谱色散图像彼此在平面P1中不重迭。
WSXC装置之后区段类似于前区段而配置以将输出端口(例如，图2A到2B的输出端口250或图3A的输出端口350)的孔隙成像到光束转向装置234的光束转向表面(例如，图2A到2B中的P2)上，所述后区段(例如)包括透镜214g、绕射光栅238b和透镜214f。然而，前区段与后区段之间的一个配置差别在于，在操作中，光在相反方向上行进穿过所述两者。更具体来说，在前区段中，光从端口朝向图像平面(图2A到2B中的P1)行进。相比之下，在后区段中，光从图像平面(图2A到2B中的P2)行进到端口。
WSXC装置的中间区段经配置以将形成于平面P1处的输入端口的光谱色散图像成像到平面P2处的输出端口的虚拟光谱色散图像上，所述中间区段(例如)包括透镜214c、绕射光栅218b、透镜214d、绕射格栅238a和透镜214e。如上文已指示，通过光束转向装置224实施的光束转向用来在每块基础上以(重)配置形式将来自形成于平面P1处的输入端口的光谱色散图像中的每一者的光导引到平面P2处的输出端口的虚拟光谱色散图像中的相应指定者。通过光束转向装置234实施的光束转向用来实质上去除平面P2处的虚拟光谱色散的输出端口图像中的每一者处的角度光束分集，藉此使WSXC装置之后区段能够将到达平面P2中的虚拟输出端口图像中的每一者的光适当地耦合到输出端口的相应者中，角度光束分集是通过光束转向装置224所执行的光束转向引起。
投送控制器可使用控制信号222适当地控制光束转向装置224的光束转向配置，以避免平面P2处的信号冲突。投送控制器可进一步使用控制信号232适当地控制光束转向装置234的光束转向配置，以实现上述角度光束分集的实质去除。投送控制器也操作以确保以下情况：当需要改变装置的投送配置时，一致地改变光束转向装置224和234的光束转向配置以保持WSXC装置的适当操作。
图5展示根据本发明的又一实施例的WSXC装置500的框图。装置500一般类似于装置200(图2A到2B)，其中两个装置的功能上类似的元件由后两个数字相同的数字标记来标示。然而，装置200与500之间的一个差别在于，装置500表示折迭配置。如本文中所使用，术语“折迭配置”指如下光学布局：光沿着其在装置的输入端口与装置的输出端口之间采用的光学路径可横穿一些光学元件两次或两次以上。如本文中所使用，术语“横穿”应理解为涵盖至少两种不同类型的事件，一类型为期间光穿过或透过光学组件的事件，且另一类型为期间光通过光学组件反射或偏转的事件。展示于图5中的各种光迹线说明光在装置500中在输入端口阵列502中的输入端口中的一者与输出端口阵列504中的输出端口中的一者之间采用的代表性光学路径。对这些迹线的检验揭露装置500具有折迭配置，(例如)这是因为绕射光栅518和538中的每一者被横穿两次。使用折迭配置可为有利的，(例如)这是因为可使用较少光学组件来实施对应物理装置且结果，所述装置相较于使用对应展开配置的装置更为紧凑和/或成本更低廉。
在操作中，阵列502的输入端口将相应WDM信号导引到弯曲镜面514a。镜面514a将WDM信号重新导引到绕射格栅518。绕射格栅518使接收到的WDM信号在光谱上色散，且将色散信号导引回到镜面514a，镜面514a进一步将色散信号导引到光束转向装置524。受由投送控制器(图5中未明确展示)产生的控制信号522控制的光束转向装置524使具有不同载波波长的各种光束适当地偏转，且将各种偏转光束导引回到镜面514a，镜面514a接着将这些光束重新导引到绕射光栅518。绕射光栅518通过去除光谱色散而使光束部分地准直，且将所得准直信号导引回到镜面514a，镜面514a经由透镜570进一步将准直信号导引到镜面514b。
在第一遍次，绕射光栅518执行类似于通过装置200中的绕射光栅218a执行的光学功能的光学功能。在第二遍次，绕射光栅518执行类似于通过装置200中的绕射光栅218b执行的光学功能的光学功能。在第一遍次、第二遍次和第三遍次，镜面514a执行类似于分别通过装置200中的透镜214a、透镜214b和透镜214c执行的光学功能的光学功能。共同地，镜面514a的第四遍次、透镜570和镜面514b的第一遍次实施类似于通过装置200中的透镜214d执行的光学功能的光学功能。
镜面514b将从镜面514a接收到的信号重新导引到绕射光栅538。绕射光栅538使接收到的信号在光谱上色散，且将色散信号导引回到镜面514b，镜面514b进一步将色散信号导引到光束转向装置534。受由投送控制器产生的控制信号532控制的光束转向装置534使具有不同载波波长的各种光束适当地偏转，且将各种偏转光束导引回到镜面514b，镜面514b接着将这些光束重新导引到绕射光栅538。绕射光栅538通过去除光谱色散而使光束部分地准直，且将所得准直信号导引回到镜面514b，镜面514b进一步将准直信号导引到输出端口阵列504。
在第一遍次，绕射光栅538执行类似于通过装置200中的绕射光栅238a执行的光学功能的光学功能。在第二遍次，绕射光栅538执行类似于通过装置200中的绕射光栅238b执行的光学功能的光学功能。在第二遍次、第三遍次和第四遍次，镜面514b执行类似于分别通过装置200中的透镜214e、透镜214f和透镜214g执行的光学功能的光学功能。
图6展示根据本发明的又一实施例的WSXC装置600的框图。装置600表示装置500(图5)的进一步折迭。更具体来说，通过以下步骤来实现折迭：(i)使用弯曲镜面670而非透镜570，(ii)去除装置的一区段，和(iii)使用端口的单一阵列603作为输入端口和输出端口两者，其中使用光学循环器680来执行传入光学信号与传出光学信号的分离。
在操作中，阵列603的作为输入端口操作的端口将待处理的WDM信号导引到弯曲镜面614。镜面614将WDM信号重新导引到绕射光栅618。绕射光栅618使接收到的WDM信号在光谱上色散，且将色散信号导引回到镜面614，镜面614进一步将色散信号导引到光束转向装置624。受由投送控制器(图6中未明确展示)产生的控制信号622控制的光束转向装置624使具有不同载波波长的各种光束适当地偏转，且将各种偏转光束导引回到镜面614，镜面614接着将这些光束重新导引到绕射光栅618。绕射光栅618通过去除光谱色散而使光束部分地准直，且将所得准直信号导引回到镜面614，镜面614进一步将准直信号导引到镜面670。
镜面670将准直信号传回到镜面614，镜面614接着将准直信号重新导引到绕射光栅618。绕射光栅618使接收到的信号在光谱上色散，且将色散信号导引回到镜面614，镜面614进一步将色散信号导引到光束转向装置624。光束转向装置624使具有不同载波波长的各种光束适当地偏转，且将各种偏转光束导引回到镜面614，镜面614接着将这些光束重新导引到绕射光栅618。绕射光栅618通过去除光谱色散而使光束部分地准直，且将所得准直信号导引回到镜面614，镜面614进一步将准直信号导引到端口阵列603。
在第一遍次、第二遍次、第三遍次和第四遍次，绕射光栅618执行类似于分别通过装置200中的绕射光栅218a、218b、238a和238b执行的光学功能的光学功能。在第一遍次、第二遍次、第三遍次、第六遍次、第七遍次和第八遍次，镜面614执行类似于分别通过装置200中的透镜214a、214b、214c、214e、214f和214g执行的光学功能的光学功能。共同地，镜面670以及镜面614的第四遍次和第五遍次实施类似于通过装置200中的透镜214d执行的光学功能的光学功能。
出于输入和输出目的两者，使共同准直信号导引到端口阵列603，此做法实现各种端口的灵活重新布置和重新指派，从而改变M和/或N的有效操作值。
在一个实施例中，可使用光学元件的组合集合来实施由光学循环器680和由准直件和任何偏光分集光学器件执行的功能。
在一个实施例中，可使用平面波导电路来实施各种端口阵列，此情形实现额外功能性(例如，用于功率监视的光学分接器)的实施。
虽然已参考说明性实施例描述了本发明，但并不希望在限制性意义上理解此描述。
尽管本发明中描述的各种实施例使M>N，但本发明并不限于此。从所提供的描述，所属领域的技术人员将理解到产生和使用满足如下情况的WSXC装置的方式：M<N或M＝N。这些装置也可经配置以实施M＝1的有效值，其中第二转向级进行操作以确保光在切换器的重配置期间不会透射到输出端口。此外，第二光束转向级倾向于改进端口之间的隔离，藉此减小串扰。
在装置500(图5)的替代实施例中，可用弯曲镜面替换透镜570，条件为适当地重定位件514b、534、538和504。
在一些实施例中，使用例如液晶覆硅显示器技术的像素化阵列允许任意的波长信道间隔和任意的信道通带宽度。此特征可(例如)通过引入适当光束转向来达成。另外，此特征准许用于广播、保护或监视功能的功率分裂。通过对像素型样的修改，此特征也实现信道内和信道间等化和色散补偿。
在一些实施例中，偏光分集光学器件可用以允许在系统中使用偏光相依光学元件。
熟习本发明所属领域者显而易见的所描述实施例的各种修改以及本发明的其它实施例被视为在本发明的如以下权利要求书中所表达的原理和范围内。
出于本说明书的目的，MEMS装置为具有适合于相对于彼此移动的两个或两个以上部分的装置，其中运动是基于任何合适的相互作用或相互作用组合(例如，机械、热、磁性、光学和/或化学相互作用)。使用微制造或较小型制造技术(包含纳米制造技术)来制造MEMS装置，所述制造技术可包含(但未必限于)：(1)从组装技术，其使用(例如)从组装单层、对所要化学物质具有高亲和性的化学涂层，以及悬空化学键的产生和饱和；和(2)晶圆/材料处理技术，其使用(例如)材料的光刻、化学气相沉积、图案化和选择性蚀刻，以及表面的处理、塑形、电镀和纹理化。MEMS装置中的某些元件的比例/大小可使得准许展现量子效应。MEMS装置的实例包含(不限于)NEMS(纳米机电系统)装置、MOEMS(微光机电系统)装置、微型机器、微型系统，和使用微型系统技术或微型系统集成生产的装置。
在一些实施例中，可通过以下方式实施波束转向：使用相控阵列元件(例如，液晶覆硅微型显示器)，或通过微机械移相器的阵列，或通过使用半导体(例如，GaAs)的电光移相器的阵列。
除非另外明确地陈述，否则每一数值和范围应解译为近似的，如同词语“约”或“大约”在值或范围之前一样。
将进一步理解，在不偏离如在以下权利要求书中表达的本发明范围的情况下，所属领域的技术人员可进行多个部分在细节、材料和布置上的各种改变，已描述和说明所述部分以便解释本发明的性质。
在权利要求书中使用图号和/或图参考标记(如果存在)，此做法希望识别所主张标的物的一或多个可能实施例以便促进对权利要求书的解译。不应将此使用解释为必定将那些请求项的范围限于在对应诸图中展示的实施例。
尽管以使用对应标记的特定顺序来叙述以下方法请求项中的元素(如果存在)，但除非请求项叙述另外暗示用于实施那些元素中的一些或全部的特定顺序，否则那些元素未必希望限于以所述特定顺序来实施。
本文中对“一个实施例”或“一实施例”的提及意谓，结合所述实施例描述的特定特征、结构或特性可包含于本发明的至少一个实施例中。片语“在一个实施例中”在说明书中各处的出现未必皆指同一实施例，也非意谓单独或替代实施例必要地与其它实施例相互排斥。相同情形适用于术语“实施方案”。
也出于此描述的目的，术语“耦合(couple、coupling、coupled)”、“连接(connect、connecting或connected)”指此项技术中已知或以后开发的任何方式，其允许在两个或两个以上元件之间传送能量，且尽管不需要插入一或多个额外元件，但预期到此做法。相反，术语“直接耦合”、“直接连接”等暗示不存在这些额外元件。
描述和图式仅说明本发明的原理。因此将了解，所属领域的技术人员将能够设计各种布置，尽管本文中未明确描述或展示，但所述布置体现本发明的原理且包含于本发明的精神和范围内。此外，本文中所叙述的所有实例主要明确地希望仅用于教学目的，以帮助读者理解本发明的原理和由发明者所促成的概念，从而促进此项技术，且所述实例应理解为不限于这些特定叙述的实例和条件。此外，本文中叙述本发明的原理、方面和实施例以及本发明的特定实例的所有陈述希望涵盖本发明的等效内容。
所属领域的技术人员应了解，本文中的任何框图表示体现本发明的原理的说明性电路和/或装置的概念图。

Claims (10)

1.一种设备，其包括：
第一多个端口；
第二多个端口；
第一绕射光栅，其插入于所述第一多个端口与所述第二多个端口之间；以及
第一光束转向装置，其插入于所述第一多个端口与所述第二多个端口之间，其中：
所述第一多个端口中的每一端口经配置以接收具有两个或两个以上相应WDM分量的相应输入WDM信号；
所述设备经配置而以各种方式将所述WDM分量从所述第一多个端口投送到所述第二多个端口，使得所述WDM分量中的每一者横穿所述第一绕射光栅和所述第一光束转向装置；
所述第一绕射光栅经配置以使从所述第一多个端口接收的光在光谱上色散，且将光谱色散光导引到所述第一光束转向装置；且
所述第一光束转向装置可配置以使对应于从所述第一绕射光栅接收的所述光谱色散光的不同波长频带的光束个别地转向，从而使所述设备能够将所述WDM分量中的任一者从所述第一多个端口中的所述相应端口投送到所述第二多个端口中的任一端口。
2.根据权利要求1所述的设备，
其中所述第一多个端口和所述第二多个端口至少具有一个共同端口；且
进一步包括光学循环器，所述光学循环器连接到所述共同端口中的第一者且经配置以分离施加到所述第一共同端口的输出WDM信号与通过所述第一共同端口接收到的所述输入WDM信号。
3.根据权利要求1所述的设备，
其中所述设备具有折迭结构，所述折迭结构使WDM分量横穿所述第一绕射光栅四次；
其中所述折迭结构使所述WDM分量横穿所述第一光束转向装置两次；且
进一步包括弯曲镜面，所述弯曲镜面经配置以在所述第一绕射光栅与所述第一光束转向装置之间导引光，使得所述WDM分量横穿所述镜面八次。
4.根据权利要求1所述的设备，其中：
所述第一多个端口中的所述端口布置成二维阵列；且
所述第二多个端口中的所述端口布置成二维阵列。
5.根据权利要求1所述的设备，其中：
所述第一光束转向装置包括二维像素化MEMS镜面阵列；且
所述阵列中的至少一个镜面经配置以绕两个不同轴线倾斜。
6.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括：
第二绕射光栅，其插入于所述第一多个端口与所述第二多个端口之间；以及
第二光束转向装置，其插入于所述第一多个端口与所述第二多个端口之间，其中所述设备经进一步配置以将所述WDM分量从所述第一多个端口投送到所述第二多个端口，使得所述WDM分量中的每一者也横穿所述第二绕射光栅和所述第二光束转向装置。
7.根据权利要求6所述的设备，其中对于所述第二多个端口中的每一端口：
所述第二光束转向装置经配置以减小光束间的角度分集，所述光束携载投送到所述端口的所述WDM分量；且
所述第二绕射光栅经配置以去除所述光束的光谱色散。
8.根据权利要求6所述的设备，
其中所述设备具有折迭结构，所述折迭结构使WDM分量横穿所述第一绕射光栅和所述第二绕射光栅中的每一者两次；且
其进一步包括：
第一弯曲镜面，其经配置以在所述第一绕射光栅与所述第一光束转向装置之间导引光，使得所述WDM分量横穿所述第一镜面四次；以及
第二弯曲镜面，其经配置以在所述第二绕射光栅与所述第二光束转向装置之间导引光，使得所述WDM分量横穿所述第二镜面四次。
9.根据权利要求6所述的设备，其进一步包括：
第三绕射光栅，其插入于所述第一多个端口与所述第二多个端口之间；以及
第四绕射光栅，其插入于所述第一多个端口与所述第二多个端口之间，其中所述设备经进一步配置以将所述WDM分量从所述第一多个端口投送到所述第二多个端口，使得所述WDM分量中的每一者也横穿所述第三绕射光栅和所述第四绕射光栅。
10.根据权利要求9所述的设备，其中：
所述第一绕射光栅与所述第三绕射光栅具有相同的标称光谱色散特性；且
所述第二绕射光栅与所述第四绕射光栅具有相同的标称光谱色散特性。
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