CN105409140B - 光通信的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种光通信的装置，装置包括：输入系统、第一光开关阵列和输出系统，输入系统包括一维排列在第一平面上的N个输入端口、第一扩束器、分波器和第一光路变更器，第一光开关阵列包括二维排列在第二平面上的N×K个第一光开关单元，各第一光开关单元能够绕第一轴线方向和第二轴线方向旋转，输出系统包括第二光路变更器、第二扩束器、第二光开关阵列和二维排列的M个输出端口，第二开关阵列包括二维排列的M个第二光开关单元，一个第二光开关单元在同一时段仅用于接收来自同一输入端口的子信号光，各第二光开关单元至少能够绕第二轴线方向旋转，各第二光开关单元与各输出端口一一对应。

Description

光通信的装置和方法
技术领域
本发明涉及通信领域，并且更具体地，涉及光通信的装置和方法。
背景技术
随着视频和云端业务的迅速增长，运营商对光网络构建的灵活性、光网络的建设和运行维护费用的降低尤为关注。网络节点需要交叉连接的方向维度(或者说，传输路径)越来越多，运营商可通过使用可重构的光分插复用器(ROADM，Reconfigurable OpticalAdd/Drop Multiplexer)远程自动地进行维度切换等，来取代之前人工下站点的方式去更换光纤的连接，从而满足网络动态连接的需求。
目前，已知一种ROADM，具有一维排列的N个输入端口、一维排列的M个输出端口和两级光开关阵列，能够通过光栅将来自于每个输入端口的波分复用(WDM，WavelengthDivision Multiplex)信号的分解为K个子信号，并通过第一级光开关阵列(具有二维排列的N×K个光开关单元)将各子信号分别换到第二级光开关阵列(具有二维排列的M×K个光开关单元)中所对应的光开关单元上，并通过光栅将来自于第二级光开关阵列的波长相异且所对应的输出端口相同的子信号合成WDM信号，并传输至所对应的输出端口，从而完成了网络交叉连接。
为了适应高速光通信网络高效性、灵活性的需求，作为网络交叉连接核心的ROADM需要不断的发展，希望能够使ROADM具有更多的输出端口，以实现对更多的输出维度的信号进行交叉。如上所述，在单个光开关的交叉能力(例如，旋转范围)能够得到满足的情况下，由于WDM信号包括的子信号的数量(具体地说，是所包括的子信号的波长数量)K较大且相对固定，因此，ROADM对输入端的交叉能力主要取决于第二级光开关阵列中与输出端口对应的光开关单元的数量，即，M。受配置空间和单个光开关单元的交叉能力等的限制，无法实现M的无限增大，无法满足当前日益增长的网络需求以及用户的要求。
因此，希望提供一种技术，在给定的有限配置空间内，能够提高ROADM针对输出端的网络交叉连接能力。
发明内容
本发明实施例提供一种光通信的装置和方法，能够在给定的有限配置空间内，提高针对输出端的网络交叉连接能力，进而满足网络需求以及用户的要求。
第一方面，提供了一种光通信的装置，该装置包括：输入系统、第一光开关阵列和输出系统，该输入系统包括一维排列在第一平面上的N个输入端口、第一扩束器、分波器和第一光路变更器，该第一光开关阵列包括二维排列在第二平面上的N×K个第一光开关单元，K为信号光包括的子信号光的数量，各该子信号光的中心波长彼此相异，该第二平面与主轴方向垂直，该主轴方向是从该输入端口输出的信号光的传输方向，该第一平面与该第二平面垂直，各该第一光开关单元能够绕第一轴线方向和第二轴线方向旋转，该第一轴线方向是该第一平面与该第二平面的交线方向，该第二轴线方向是第三平面与该第二平面的交线方向，该第三平面与该第二平面垂直，且该第三平面与该第一平面垂直，一个第一光开关单元仅用于接收来自一个输入端口的一束子信号光，各该第一光开关单元所对应的输入端口或子信号光相异，该输出系统包括第二光路变更器、第二扩束器、第二光开关阵列和二维排列的M个输出端口，该第二开关阵列包括二维排列的M个第二光开关单元，一个第二光开关单元在同一时段仅用于接收来自同一输入端口的子信号光，各该第二光开关单元至少能够绕第二轴线方向旋转，各该第二光开关单元与各该输出端口一一对应，其中，该N个输入端口中的目标输入端口，用于在接收到目标信号光时，将该目标信号光传输至该第一扩束器，其中，该目标输入端口输出的该目标信号光的光斑为圆形，该目标信号光包括至少两束子目标信号光；该第一扩束器，用于对该目标信号光进行第一扩束处理，以将该目标信号光在该第二平面方向上的光斑由圆形变换为椭圆形，并将经过该第一扩束处理后的目标信号光传输至该分波器，其中，该椭圆形的长轴方向为该第二轴线方向，该椭圆形的短轴方向为该第一轴线方向，该椭圆形的长轴长度是基于以下参数确定的：该目标信号光的带宽、该至少两束子目标信号光中相邻子目标信号光之间的间隔、该至少两束子目标信号光的中心波长、该分波器的衍射常数；该分波器，用于对该目标信号光进行分波处理，从该目标信号光中分解出该至少两束子目标信号光，使各该子目标信号光在该第三平面上分散，并将各该子目标信号光经由该第一光路变更器而传输至对应的第一光开关单元；该第一光路变更器，用于对各该子目标信号光进行第一光路变更处理，以使各该子目标信号光彼此平行地射入所对应的第一光开关单元；该第一光开关阵列，用于基于各该子目标信号光所对应的输出端口，控制与各该子目标信号光相对应的第一光开关单元的旋转，以将各该子目标信号光经由该第二光路变更器和该第二扩束器而传输至所对应的第二光开关单元；该第二光路变更器，用于对各该子目标信号光进行第二光路变更处理，其中，经该第二光路变更处理的子目标信号光在该第三平面上的投影与所对应的经该第一光路变更处理之前的子目标信号光在该第三平面上的投影相平行；该第二扩束器，用于对各该子目标信号光进行第二扩束处理，以将各该子目标信号光在该第二平面方向上的光斑由椭圆形变换为圆形，该圆形的直径是基于该输出端口的传输要求确定的；该第二光开关阵列，用于控制各该子目标信号光所对应的第二光开关单元的旋转，以将各该子目标信号光分别传输至所对应的输出端口。
结合第一方面，在第一方面的第一种实现方式中，该输出系统还包括：合波器，位于该第二光路变更器和该第二扩束器之间，用于当对于一个输出端口，存在至少两束需要接收的子目标信号光时，将该至少两束需要接收的子目标信号光合成为一束信号光，并经由该第二扩束器而传输至该第二光开关阵列；或用于当对于一个输出端口，仅存在一束需要接收的子目标信号光时，调整该子目标信号光的带宽范围内的光功率分布。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第三种实现方式中，该分波器和该合波器为至少一个光栅。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第四种实现方式中，该合波器和该分波器共用该至少一个光栅。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第五种实现方式中，该第一扩束器，还用于对该目标信号光进行第一扩束处理，以将该目标信号光在该第三平面上的、在该第一扩束器与该第一光路变更器之间的束腰位置位于该分波器。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第六种实现方式中，该第二扩束器，还用于对各该子目标信号光进行第二扩束处理，以将从该第二扩束器输出的各该子目标信号光在该第三平面上的束腰位置位于该输出端口。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第七种实现方式中，该第一光路变更器和该第二光路变更器为至少一个透镜。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第八种实现方式中，该第一光路变更器和该第二光路变更器共用该至少一个透镜。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第九种实现方式中，当该第一光路变更器和该第二光路变更器共用一个透镜时，在该第三平面内，该目标信号光在该分波器上的入射点位于该第一光路变更器在该主轴方向上的轴线上。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第十种实现方式中，当该第一光路变更器和该第二光路变更器共用一个透镜时，在该第三平面内，该目标信号光在该分波器上的入射点位于该第一光路变更器在该主轴方向上的轴线外。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第十一种实现方式中，当该第一光路变更器和该第二光路变更器共用一个透镜时，在该第一平面内，该目标信号光在该分波器上的入射点位于该第一光路变更器在该主轴方向上的轴线上。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第十二种实现方式中，当该第一光路变更器和该第二光路变更器共用一个透镜时，在该第一平面内，该目标信号光在该分波器上的入射点位于该第一光路变更器在该主轴方向上的轴线外。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第十三种实现方式中，该第一光路变更器和该第二光路变更器为至少一个凹面镜。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第十四种实现方式中，该第一光路变更器和该第二光路变更器共用该至少一个凹面镜。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第十五种实现方式中，该第一光路变更器包括：至少一个第一柱透镜，用于改变各该子目标信号光在该第三平面内的传播方向；以及该第二光路变更器包括：至少一个第二柱透镜，用于改变各该子目标信号光在该第一平面内的传播方向；至少一个第三柱透镜，用于将从该第一柱透镜模块输出的目标信号光在该第一平面上的束腰位置调整至该第一光开关阵列；至少一个第四柱透镜，用于将从该第一光开关阵列输出的各子目标信号光在该第一平面上的束腰位置调整为，与从该输入端口输出的目标信号光在该第一平面上的、在该输出端口和该分波器之间束腰位置相对应。
第二方面，提供了一种光通信的方法，该方法在包括输入系统、第一光开关阵列和输出系统的装置中执行，该输入系统包括一维排列在第一平面上的N个输入端口和分波器，该第一光开关阵列包括二维排列在第二平面上的N×K个第一光开关单元，K为信号光包括的子信号光的数量，各该子信号光的中心波长彼此相异，该第二平面与主轴方向垂直，该主轴方向是从该输入端口输出的信号光的传输方向，该第一平面与该第二平面垂直，各该第一光开关单元能够绕第一轴线方向和第二轴线方向旋转，该第一轴线方向是该第一平面与该第二平面的交线方向，该第二轴线方向是第三平面与该第二平面的交线方向，该第三平面与该第二平面垂直，且该第三平面与该第一平面垂直，一个第一光开关单元仅用于接收来自一个输入端口的一束子信号光，各该第一光开关单元所对应的输入端口或子信号光相异，该输出系统包括第二光开关阵列和二维排列的M个输出端口，该第二开关阵列包括二维排列的M个第二光开关单元，一个第二光开关单元在同一时段仅用于接收来自同一输入端口的子信号光，各该第二光开关单元至少能够绕第二轴线方向旋转，各该第二光开关单元与各该输出端口一一对应，该方法包括：通过目标输入端口，接收目标信号光，其中，该目标信号光的光斑为圆形，该目标信号光包括至少两束子目标信号光；对该目标信号光进行第一扩束处理，以将该目标信号光在该第二平面上的光斑由圆形变换为椭圆形，其中，该椭圆形的长轴方向为该第二轴线方向，该椭圆形的短轴方向为该第一轴线方向，该椭圆形的长轴长度是基于以下参数确定的：该目标信号光的带宽、该至少两束子目标信号光中相邻子目标信号光之间的间隔、该至少两束子目标信号光的中心波长、该分波器的衍射参数；通过该分波器，对该目标信号光进行分波处理，以从该目标信号光中分解出该至少两束子目标信号光，使各该子目标信号光在该第三平面上分散；对各该子目标信号光进行第一光路变更处理，以使各该子目标信号光彼此平行地射入所对应的第一光开关单元；基于各该子目标信号光所对应的输出端口，控制该第一光开关阵列中与各该子目标信号光相对应的第一光开关单元的旋转，以将各该子目标信号光传输至所对应的第二光开关单元；对各该子目标信号光进行第二光路变更处理，以使经该第二光路变更处理的子目标信号光在该第三平面上的投影与所对应的经该第一光路变更处理之前的子目标信号光在该第三平面上的投影相平行；对各该子目标信号光进行第二扩束处理，以将各该子目标信号光在该第二平面方向上的光斑由椭圆形变换为圆形，该圆形的直径是基于该输出端口的传输要求确定的；控制该第二光开关阵列中各该子目标信号光所对应的第二光开关单元的旋转，以将各该子目标信号光分别传输至所对应的输出端口。
结合第二方面，在第二方面的第一种实现方式中，该方法还包括：当对于一个输出端口，存在至少两束需要接收的子目标信号光时，将该至少两束需要接收的子目标信号光合成为一束信号光，并传输至该第二光开关阵列；或当对于一个输出端口，仅存在一束需要接收的子目标信号光时，调整该子目标信号光的带宽范围内的光功率分布。
结合第二方面及其上述实现方式，在第二方面的第二种实现方式中，该对该目标信号光进行第一扩束处理包括：对该目标信号光进行第一扩束处理，以将该目标信号光在该第三平面上的、在经该第一光路变更处理之前的束腰位置位于该分波器。
结合第二方面及其上述实现方式，在第二方面的第三种实现方式中，该对各该子目标信号光进行第二扩束处理包括：对各该子目标信号光进行第二扩束处理，以将经该第二扩束处理后的各该子目标信号光在该第三平面上的束腰位置位于该输出端口。
本发明实的光通信的装置和方法，通过设置第一扩束器，并利用该第一扩束器对信号光进行扩束处理，能够将射入第二光开关阵列的信号光在该第二光开关阵列的配置平面上的光斑由圆形变换为椭圆形，其中，经该扩束处理而生成的椭圆形光斑的长轴长度能够满足分波处理的要求，由于椭圆的短轴长度小于长轴长度，从而，在椭圆的短轴方向上，能够为第二光开关阵列配置更多的第二光开关单元，进而能够提供更多的输出端口；并且，通过使各第一光开关单元二维旋转，并使一个第二光开关单元在同一时段仅用于接收来自同一输入端口的子信号光，从而无需M各第二光开关单元一维地排列，进而能够实现M个输出端口的二维排列。因此，能够在给定的有限配置空间内，提高针对输出端的网络交叉连接能力，满足网络需求以及用户的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明一实施例的光通信的装置结构的示意性框图。
图2A是根据本发明一实施例的光通信的装置配置的俯视示意图。
图2B是图2A所示光通信的装置配置的侧视示意图。
图3A是根据本发明另一实施例的光通信的装置配置的俯视示意图。
图3B是图3A所示光通信的装置配置的侧视示意图。
图4A是根据本发明再一实施例的光通信的装置配置的俯视示意图。
图4B是图4A所示光通信的装置配置的侧视示意图。
图5A是根据本发明再一实施例的光通信的装置配置的俯视示意图。
图5B是图5A所示光通信的装置配置的侧视示意图。
图6A是根据本发明再一实施例的光通信的装置配置的俯视示意图。
图6B是图6A所示光通信的装置配置的侧视示意图。
图7A是根据本发明再一实施例的光通信的装置配置的俯视示意图。
图7B是图7A所示光通信的装置配置的侧视示意图。
图8A是根据本发明再一实施例的光通信的装置配置的俯视示意图。
图8B是图8A所示光通信的装置配置的侧视示意图。
图9是根据本发明再一实施例的光通信的装置配置的俯视示意图。
图10是根据本发明一实施例的光通信的方法的示意性流程。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的技术方案，可以应用于各种能够使用信号光来传输数据的通信系统，例如：全球移动通讯系统(GSM，Global System of Mobile communication)，码分多址(CDMA，Code Division Multiple Access)系统，宽带码分多址(WCDMA，Wideband Code DivisionMultiple Access Wireless)，通用分组无线业务(GPRS，General Packet RadioService)，长期演进(LTE，Long Term Evolution)等。
图1示出了本发明的光通信的装置100的示意性结构，如图1所示，该装置100包括：
输入系统110、第一光开关阵列120和输出系统130，
该输入系统110包括：
排列在第一平面上的N个输入端口112、第一扩束器114、分波器116和第一光路变更器118，
该第一光开关阵列120包括二维排列在第二平面上的N×K个第一光开关单元，K为信号光包括的子信号光的数量，各该子信号光的波长彼此相异，该第二平面与主轴方向垂直，该主轴方向是从该输入端口输出的信号光的传输方向，该第一平面与该第二平面垂直，各该第一光开关单元能够绕第一轴线方向和第二轴线方向旋转，该第一轴线方向是该第一平面与该第二平面的交线方向，该第二轴线方向是第三平面与该第二平面的交线方向，该第三平面与该第二平面垂直，且该第三平面与该第一平面垂直，一个第一光开关单元仅用于接收来自一个输入端口的一束子信号光，各该第一光开关单元所对应的输入端口或子信号光相异，
该输出系统130包括第二光路变更器132、第二扩束器134、第二光开关阵列136和二维排列的M个输出端口138，该第二开关阵列136包括二维排列的M个第二光开关单元，各该第二光开关单元与各该输出端口一一对应，其中，
该N个输入端口112中的目标输入端口，用于在接收到目标信号光时，将该目标信号光传输至该第一扩束器，其中，该目标输入端口输出的该目标信号光的光斑为圆形，该目标信号光包括至少两束子目标信号光；
该第一扩束器114，用于对该目标信号光进行第一扩束处理，以将该目标信号光在该第二平面方向上的光斑由圆形变换为椭圆形，并将经过该第一扩束处理后的目标信号光传输至该分波器116，其中，该椭圆形的长轴方向为该第二轴线方向，该椭圆形的短轴方向为该第一轴线方向，该椭圆形的长轴长度是基于以下参数确定的：
该目标信号光的带宽、该至少两束子目标信号光中相邻子目标信号光之间的间隔、该至少两束子目标信号光的中心波长、该分波器116的衍射参数；
该分波器116，用于对该目标信号光进行分波处理，从该目标信号光中分解出该至少两束子目标信号光，使各该子目标信号光在该第三平面上分散，并将各该子目标信号光经由该第一光路变更器118而传输至对应的第一光开关单元；
该第一光路变更器118，用于对各该子目标信号光进行第一光路变更处理，以使各该子目标信号光彼此平行地射入所对应的第一光开关单元；
该第一光开关阵列120，用于基于各该子目标信号光所对应的输出端口，控制与各该子目标信号光相对应的第一光开关单元的旋转，以将各该子目标信号光经由该第二光路变更器132和该第二扩束器134而传输至所对应的第二光开关单元；
该第二光路变更器132，用于对各该子目标信号光进行第二光路变更处理，其中，经该第二光路变更处理的子目标信号光在该第三平面上的投影与所对应的经该第一光路变更处理之前的子目标信号光在该第三平面上的投影相平行；
该第二扩束器134，用于对各该子目标信号光进行第二扩束处理，以将各该子目标信号光在该第二平面方向上的光斑由椭圆形变换为圆形，该圆形的直径是基于该输出端口138的传输要求确定的，
该第二光开关阵列136，用于控制各该子目标信号光所对应的第二光开关单元的旋转，以将各该子目标信号光分别传输至所对应的输出端口138。
首先，对光通信的装置100中各器件的功能和结构进行说明。
A.输入系统110
A1.输入端口112
在本发明实施例中，一维排列的N个输入端口112用于获取N个维度的信号光，该信号光可以是来自外地通信节点(例如，通信链路中的上一跳通信节点)，也可以是来自本地节点，即，实现本地上波功能，本发明并未特别限定。
这里，所谓“上波”，是指(通过输入端口)获取的来自本地节点的上行信号光并进行发送，该上行信号光可以是发给外地通信节点的信号光，也可以是发给本地通信节点的信号光，本发明并未特别限定。需要说明的是，在本发明实施例中，上行信号光使用的输入端口可以任意设置，例如，上行信号光使用的输入端口可以与上行信号光的波长数量相同，即，一个输入端口仅用于获取一个波长的上行信号光；也可以采用时分复用方式，而使一个输入端口在一个时段用于发送一个波长的上行信号光，在另一个时段发送另一个波长的上行信号光。
另外，作为信号光的维度可以是指，其来源在预设规则下的类别数量(或者说，该ROADM所连接的光纤的数量)，该预设规则可以是以区域划分，例如，以城市级别、省份级别或国家级别划分；也可以是以实体划分，例如，一个通信节点即为一个维度，或者，一组通信节点即为一个维度。
应理解，以上列举的维度划分方式仅为示例性说明，本发明并未特别限定于此，其他能够区分各通信节点的划分方法均落入本发明的保护范围内。
在本发明实施例中，N个输入端口112可以包括输入光纤阵列和输入准直器阵列。
输入光纤阵列可以包括一维排列的N个输入光纤，一个输入光纤用于获取一个维度的信号光。
输入准直器阵列可以包括一维排列的N个准直器，其中，该N个准直器与N个输入光纤一一对应，一个准直器用于对从所对应的输入光纤输出的信号光进行准直。
需要说明的是，上述“一维排列的N个输入端口”是指，N个输入端口排列在同一平面内，例如，第一平面(图2至图8的YOZ平面)上，其中，该第一平面与后述分波器对信号光进行分波处理而生成的各子信号光的分散平面，即第三平面(图2至图8的XOZ平面)垂直，并且，该第一平面与后述N×K个第一光开关单元的排列平面，即第二平面(图2至图8的XOY平面)垂直。即，如果将从输入端口输出的信号光的传输方向作为主轴方向，则该第二平面与该主轴方向垂直，第一平面和第三平面与该主轴方向平行。同样的，“一维排列的N个输入光纤”是指，N个输入光纤排列在第一平面上；“一维排列的N个准直器”是指，N个准直器排列在第一平面上。以下，为了避免赘述，省略对相同或相似情况的说明。
经上述处理，从上述N个输入端口112(具体地说，是上述准直器)输出的信号光的投射在上述第二平面(图2至图8的XOY平面)方向上的光斑为圆形，为了便于理解和后述说明，这里，不失一般性，设该圆形的直径为d。
在本发明实施例中，从各输入端口112输入的信号光为波分复用(WDM，WavelengthDivision Multiplexing)信号光，一束WDM信号光包括多束(至少两束)子信号光，各子信号光的中心波长(或者说，各子信号光的中心频点)彼此相异，并且，各子信号光也具有一定的带宽。
上述各输入端口可以同时接收信号光，并输出信号光，以下，为了便于理解和说明，不失一般性，以该光通信装置100对N各输入端口中的目标输出端口所接收到的信号光(以下，称为目标信号光)的处理为例，进行说明，并且，将该目标信号光包括的各子信号光，称为子目标信号光。
A2.第一扩束器114
第一扩束器114在目标信号光的传输方向上，配置在输入准直器阵列之后，其只在第三平面(图2至图9的XOZ平面)内对于目标信号光起扩束作用，以将目标信号光在第二平面(图2至图8的XOY平面)上的光斑由圆形调整为椭圆形。具体地说，从准直器阵列输出的目标信号光在XOZ平面方向、XOY平面方向和YOZ平面方向上的光斑均为圆形。第一扩束器114，在XOZ平面方向上，沿与目标信号光的传播方向(图2至图8的OZ轴方向)垂直的方向(图2至图8的OX轴方向)对光斑进行拉伸，从而，在XOZ和XOY平面方向上，该目标信号光的光斑由圆形变为椭圆形。
需要说明的是，在本发明实施例中，XOY平面方向上，该椭圆形光斑在短轴方向上的长度与原始的圆形光斑的直径d相比，可以增长，也可以为发生变化，本发明并未特别限定。
在本发明实施例中，为了能够使输出光信号满足预设的带宽特性(例如，带宽谱线)需求(例如，可以根据用户需求和传输网络的硬件情况设定)，需要使该椭圆形光斑的长轴长度，或者说，在波长交换平面(即，图2至图8的XOZ平面)上的与目标信号光的传播方向(图2至图8的OZ轴方向)垂直的方向(图2至图8的OX轴方向)上的长度满足预设条件，其中，该预设条件可以由分波器116的衍射能力和目标信号光的属性决定。
可选地，在本发明实施例中，该分波器为光栅，以及
该分波器的衍射参数包括该分波器的光栅常数和该分波器的出射角。
具体地说，作为示例而非限定，上述长轴长度a可以通过以下公式1确定：
其中，参数ζ、λ和Δλ与上述目标信号光的属性相对应，ζ是根据该目标信号光的带宽(或者说，带宽要求)确定的，这里，例如，在需要是带宽谱线为三阶高斯分布时，可以将ζ设为5。λ表示该目标信号光包括的各子目标信号光的中心波长，Δλ表示相邻的两个子目标信号光彼此之间的间隔。
并且，参数d和θ与分波器116的衍射能力相对应，d表示后述分波器的光栅常数(衍射参数的一例)，θ后述分波器116的出射角(衍射参数的另一例)。
另外，作为示例而非限定，可以选用该变形棱镜或柱透镜对等作为该第一扩束器114。
可选地，该第一扩束器，还用于对该目标信号光进行第一扩束处理，以将该目标信号光在该第三平面上的、在该第一扩束器与该第一光路变更器之间的束腰位置位于该分波器。
具体地说，在本发明实施例中，从垂直于第三平面的方向看(例如，图3A所示)，第一扩束器114还可以调节目标光信号在第三平面上的束腰位置，以使该目标光信号在该第一扩束器114与后述第一光路变更器118之间的束腰位置位于后述分波器116，使经第一光路变更器118处理的各子信号光的束腰位置位于第一光开关单元阵列。
由于位于束腰位置光斑尺寸最小，能够降低对第一光开关单元阵列中光开关单元尺寸需求保证器件输出特性和带宽特性。
A3.分波器116
分波器116可以利用衍射方式，在第三平面(图2至图8的XOZ平面)将目标信号光分解成波长(或者说，中心频点)相异的各子目标信号光，从而，从该分波器116输出的各子目标信号光在第三平面方向上辐射式分散。
可选地，该分波器为至少一个光栅。
作为示例而非限定，该分波器可以为反射光栅、透射光栅、色散棱镜或平面波导光栅。并且，为增加色散效应，可采用多片光栅组合，或者，可以采用调整光路是目标信号光多次经过同一光栅。
A3.第一光路变更器118
第一光路变更器118，可以对所输入的各子目标信号光进行第一光路变更处理，以使各子目标信号光彼此平行地射入后述第一光开关单元阵列120中所对应的第一光开关单元。
作为示例而非限定，第一光路变更器118可以包括透镜、凹面镜或者柱透镜。并且，根据所选择的作为第一光路变更器118的器件的差异，该光通信的装置100内的各器件的配置位置相异，或者说，信号光在该光通信的装置100中的传输路径相异，随后，对可以选择的各配置位置方式以及各方式下的传输路径进行详细说明。
另外，在本发明实施例中，为了减小相差，可以使用一个或多个胶合透镜、最佳外形透镜等作为第一光路变更器118。
从而，经上述第一扩束器114、分波器116、第一光路变更器118的处理，在从上述N个输入端口112输出的N束信号光，且每个信号光包括K束波长相异的子信号光的情况下，该N束信号光在空间内被分解为彼此平行的N×K束子信号光，其中，该N×K个子信号光在上述第二平面方向上的光斑二维排列，即，在该第一平面与该第二平面的交线方向(图2至图8的OY轴)上排列有N排光斑，在在该第三平面与该第二平面的交线方向(图2至图8的OX轴)上排列有K列光斑，其中，同一排光斑所对应的子信号光来自于是由同一输入端口的信号光分解而成，同一列光斑所对应的子信号光的波长(或者说，中心频点)相同，换而言之，同一排光斑所对应的子信号光的波长相异，同一列光斑所对应的子信号光的输入端口相异。
B.第一光开关阵列120
在本发明实施例中，第一光开关阵列120由N×K个第一光开关单元构成，即，N×K个第一光开关单元沿上述第二平面(图2至图8的XOY平面)方向二维排列为N排K列，具体地说，在该第一平面与该第二平面的交线方向(图2至图8的OY轴)上排列有N排第一光开关单元，在在该第三平面与该第二平面的交线方向(图2至图8的OX轴)上排列有K列第一光开关单元。其中，处于同一排的第一光开关单元对应于同一输入端口，处于同一列的第一光开关单元所对应的波长相同，换而言之，处于同一排的第一光开关单元所对应的波长相异，处于同一列的第一光开关单元所对应的输入端口相异。
由此，该N×K个第一光开关单元与上述N×K个子信号光形成一一对应关系，即，一个第一光开关单元仅用于将一束子信号光传输至该子信号光所对应的后述输出端口(或者说，后述第二光开关单元)。
并且，在本发明实施例中，各第一光开关单元能够二维旋转，具体地说，各第一光开关单元能够绕该第一平面与该第二平面的交线(图2至图8的OY轴)方向旋转，并且，各第一光开关单元能够绕该第三平面与该第二平面的交线(图2至图8的OX轴)方向旋转。从而，各第一光开关单元能够将所对应的子信号光传输至后述第二光开关阵列中的任意第二光开关单元。
作为示例而非限定，本发明实施例的第一光开关单元可以通过以下任意技术实现。
例如，在本发明实施例中，第一光开关单元可以通过微电子机械系统(MEMS，Micro-Electro-Mechanical System)技术实现，MEMS技术是将几何尺寸或操作尺寸仅在微米、亚微米甚至纳米量级的微机电装置与控制电路高度集成在硅基或非硅基材料上的一个非常小的空间里，构成一个机电一体化的器件或系统。通过MEMS技术实现的第一光开关单元是通过静电力或其他控制力使微反射镜产生机械运动，从而使打在微反射镜上的光束偏转至任意一个方向。在通过MEMS技术实现本发明的第一光开关单元的情况下，控制器可以通过控制指令控制微机械结构，以驱动光调制器(微透镜)转动，从而实现光路的偏转，从而实现信号光的维度(或者说，传输路径)切换。
再例如，在本发明实施例中，第一光开关单元可以通过硅基液晶(LCoS，LiquidCrystal On Silicon)技术实现，LCoS技术是利用液晶光栅原理，调整不同波长的光反射角度来达到分离光的目的。由于没有活动部件，LCoS技术具有相当的可靠性。LCoS技术采用液晶单元折射率变化控制实现反射角变化，可以方便的实现扩展和升级。不同通道对应空间光调制器(液晶)阵列的不同区域，通过调节光斑的相位，来改变光的传输方向，达到切换不同端口及调节衰减的目的。
再例如，在本发明实施例中，第一光开关单元可以通过液晶(LC，liquid crystal)技术实现，在通过LC技术实现的第一光开关单元中，入射的信号光经过双折射晶体后，分成两个偏振态，其中一路经过半波片后，两路光的偏振态相同，然后打在第一光开关单元(液晶模组)上，通过调节双折射晶体的电压改变液晶的排列结构(改变晶体内部分子的角度)，从而使晶体折射率发生变化，光源以不同角度的光输出。光经过每层液晶都有两个方向可以选择，经过多层液晶层后可以有多个光路可供选择。
再例如，在本发明实施例中，第一光开关单元可以通过数字光处理(DLP，DigitalLight Processing)技术实现，通过DLP技术实现的第一光开关单元的内部结构与通过MEMS技术实现的光调制器的内部结构相似，通过微透镜的偏转实现光能量的切换。区别在于，DLP微镜转动角度只有几个状态限制输出端口数量。
C.输出系统130
C1.第二光路变更器132
第二光路变更器132，可以对所输入的各子目标信号光进行第二光路变更处理，以将各子目标信号光传输至所对应的第二光开关单，其中，经该第二光路变更处理的子目标信号光在第三平面(图2至图8的XOZ平面)上的投影与所对应的经该第一光路变更处理之前的子目标信号光在该第三平面(图2至图8的XOZ平面)上的投影相平行，从而，从第二光路变更器132射出的各子目标信号光都能够以从分波器116出射时的角度返回后述第二光开关阵列136(或者，后述合波器133 )，进而，能够确保入射到第二光开关阵列136(或者，后述合波器133 )的来自于同一个输入端口112的各子信号光(波长彼此相异)能够合成一束WDM信号光。
作为示例而非限定，第二光路变更器132可以包括透镜、凹面镜。并且，根据所选择的作为第二光路变更器132的器件的差异，该光通信的装置100内的各器件的配置位置相异，或者说，信号光在该光通信的装置100中的传输路径相异，并且，在本发明实施例中，该第二光路变更器132与第一光路变更器118可以公用一个或多个透镜等，随后，对可以选择的各配置位置方式以及各方式下的传输路径进行详细说明。
C2.合波器133
可选地，该输出系统还包括：
合波器133，位于该第二光路变更器132和该第二扩束器134之间，
用于当对于一个输出端口138，存在至少两束需要接收的子目标信号光时，将该至少两束需要接收的子目标信号光合成为一束信号光，并经由该第二扩束器而传输至该第二光开关阵列；或
用于当对于一个输出端口138，仅存在一束需要接收的子目标信号光时，调整该子目标信号光的光功率分布。
具体地说，在本发明实施例中，可能存在来自同一输出端口112的至少两束子目标信号光需要发送至后述M个输出端口138中的同一输出端口的情况(即，情况1)，也可能存在来自同一输出端口112的至少两束子目标信号光需要发送至后述M个输出端口138中的不同输出端口的情况(即，情况2)，下面，分别对上述两种情况下，合波器133的功能进行说明。
情况1
从垂直于第三平面的方向看(例如，图3A所示)，当来自于同一输入端口的至少两束子目标信号光输入至该合波器133的同一位置时，从垂直于第一平面的方向看(例如，图3B所示)，由于该自于同一输入端口的至少两束子目标信号光在传输方向上位于同一平面(此情况下，呈现为图3B中第二光路变更器132与合波器133之间的一条线)，因此，合波器133能够将该少两束子目标信号光合称为一束信号光。同样，由于该自于不同输入端口的子目标信号光在传输方向上位于不同平面(此情况下，呈现为图3B中第二光路变更器132与合波器133之间的多条线)，因此，合波器133不会将该少两束子目标信号光合成为一束信号光。
情况2
从垂直于第三平面的方向看(例如，图3A所示)，当来自于同一输入端口的至少两束子目标信号光输入至该合波器133的不同位置时，合波器133无需对该两束子目标信号光进行合成，此时，合波器133可以调整各子目标信号光的带宽范围内的光功率分布。
与多个子目标信号相类似，子目标信号包含位于中心波长两侧频带内的一系列波长通过合波器进行合波作用，使每个波长的功率极大值都位于输出端口中心位置，从而改善目标输出端口的带宽特性，使输出信号光带宽特性满足通讯领域信号带宽特性的需求。
另外，在本发明实施例中，可以该合波器133的配置是可选地，例如，当一个输出端口138不需要输出多个子目标信号光，且对带宽谱线特性要求不严格的情况下，也可以不配置合波器133，而直接使用第二开关阵列136。
并且，在本发明实施例中，从垂直于第三平面的方向看(例如，图3A所示)，从合波器133输出的各信号光彼此平行。
可选地，该合波器为至少一个光栅。
作为示例而非限定，该合波器可以为反射光栅、透射光栅或色散棱镜。
可选地，该合波器和该分波器共用该至少一个光栅。
作为示例而非限定，在本发明实施例中，该合波器133与分波器116可以共用一个或多个光栅等，随后，对可以选择的各配置位置方式以及各方式下的传输路径进行详细说明
C3.第二扩束器134
第二扩束器134用于将各子目标信号光在第二平面(图2至图8的XOY平面)上的光斑由椭圆形调整为圆形。其中，该圆形光斑的直径可以根据输出端口的规格，例如，后述输出光纤的规格确定，使从第二扩束器134输出的各子目标信号光满足后述输出端都的传输要求。
另外，作为示例而非限定，可以选用该变形棱镜或柱透镜对等作为该第二扩束器134。
可选地，该第二扩束器，还用于对各该子目标信号光进行第二扩束处理，以将从该第二扩束器输出的各该子目标信号光在该第三平面上的束腰位置位于该输出端口。
具体地说，在本发明实施例中，从垂直于第三平面的方向看(例如，图3A所示)，该第二扩束器134还可以调节目标光信号在第三平面上的束腰位置，以使该目标光信号的束腰位置位于后述输出端口138。
C4.第二光开关阵列136
在本发明实施例中，第二光开关阵列136由M＝P×Q个第二光开关单元构成，即，P×Q个第二光开关单元二维排列为P排Q列。
并且，该P×Q个第二光开关单元与后述M＝P×Q个输出端口138形成一一对应关系，即，一个第二光开关单元仅用于传输需要传输至同一输出端口的信号光。
另外，在本发明实施例中，第二光开关单元能够至少绕该第三平面与该第二平面的交线(图2至图8的OX轴)方向旋转。
具体地说，在配置有上述合波器133的情况下，从垂直于第三平面的方向看(例如，图3A所示)，由于从合波器133输出的各信号光彼此平行，因此，传输至各第二光开关单元的信号光彼此平行，各第二光开关单元无需绕该第一平面与该第二平面的交线(图2至图8的OY轴)方向旋转，便能够将各信号光平行地传输至后述输出端口138。
类似地，在未配置有上述合波器133的情况下，从垂直于第三平面的方向看(例如，图3A所示)，由于传输至各第二光开关单元的信号不平行，因此需要各第二光开关单元能够绕该第一平面与该第二平面的交线(图2至图8的OY轴)方向旋转，以将各信号光平行地传输至后述输出端口138。
并且，从垂直于第一平面的方向看(例如，图3B所示)，由于传输至各第二光开关单元的信号光不平行，因此，需要各第二光开关单元能够绕该第三平面与该第二平面的交线(图2至图8的OX轴)方向旋转，以将各信号光平行地传输至后述输出端口138。
作为示例而非限定，本发明实施例的第二光开关单元的实现方法可以与第一光开关单元相似，这里，为了避免赘述，省略其详细说明。
需要说明的是，在本发明实施例中，上述P和Q可以根据需要(例如，提供的配置空间和外地通信节点的数量等)任意设置，不受信号光包括的子信号光的数量的限制。
C5.输出端口138
在本发明实施例中，M＝P×Q个输出端口138二维排列为P排Q列，从而，该M＝P×Q个输出端口138与上述P×Q个第二光开关单元与后述形成一一对应关系。
并且，该M个输出端口138用于发送M个维度的信号光，该信号光可以是需要发送至外地通信节点(例如，通信链路中的下一跳通信节点)，也可以是需要发送至本地节点，即，实现本地下波功能，本发明并未特别限定。
这里，所谓“下波”，是指(通过输出端口)获取的需要发送至本地节点的下行信号光，该下行信号光可以是来自外地通信节点的信号光，也可以是来自本地通信节点的信号光，本发明并未特别限定。需要说明的是，在本发明实施例中，下行信号光使用的输出端口可以任意设置，例如，下行信号光使用的输入端口可以与下行信号光的波长数量相同，即，一个输出端口仅用于获取一个波长的下行信号光；也可以使同一个输出端口输出来自于同一端口的多个子信号光的组合；还可以采用时分复用方式，而使一个输出端口在一个时段用于接收一个波长的下行信号光，在另一个时段接收另一个波长的下行信号光。
另外，作为信号光的维度可以是指，其来源在预设规则下的类别数量(或者说，该ROADM所连接的光纤的数量)，该预设规则可以是以区域划分，例如，以城市级别、省份级别或国家级别划分；也可以是以实体划分，例如，一个通信节点即为一个维度，或者，一组通信节点即为一个维度。
应理解，以上列举的维度划分方式仅为示例性说明，本发明并未特别限定于此，其他能够区分各通信节点的划分方法均落入本发明的保护范围内。
在本发明实施例中，M个输出端口138可以包括输出光纤阵列和输出准直器阵列。
输出光纤阵列可以包括二维排列的M个输出光纤，一个输出光纤用于发送一个维度的信号光。
输出准直器阵列可以包括二维排列的M个准直器，其中，该M个准直器与M个输出光纤一一对应，一个准直器用于对从所对应的输出光纤输出的信号光进行准直。
在本发明实施例中，从各输出端口138输出的信号光可以为WDM信号光，也可以为单一波长的信号光，本发明并未特别限定。
下面，对本发明实施例的光通信的装置100中各器件的配置，或者说，光路设计，进行示例性说明。
配置方式1
图2A示出了根据本发明一实施例的光通信的装置100配置的一例的俯视示意图。图2B是图2A所示光通信的装置100配置的侧视示意图。
可选地，该第一光路变更器和该第二光路变更器为至少一个透镜。
可选地，该第一光路变更器和该第二光路变更器共用该至少一个透镜。
可选地，当该第一光路变更器和该第二光路变更器共用一个透镜时，
在该第三平面内，该目标信号光在该分波器上的入射点位于该第一光路变更器在该主轴方向上的轴线外。
可选地，当该第一光路变更器和该第二光路变更器共用一个透镜时，
在该第一平面内，该目标信号光在该分波器上的入射点位于该第一光路变更器在该主轴方向上的轴线外。
具体地说，在图2A和图2B所示的配置方式中，未配置上述合波器133，而由第二光开关阵列136能够二维旋转，以实现合波器133的上述合波功能。
如图2A所示，第一光路变更器118与第二光路变更器132共用同一透镜2，其中，分波器116、上述透镜2、第一光开关阵列120与第二光开关阵列136构成4f系统，即，分波器116在信号光传输方向上的至透镜2的距离、第一光开关阵列120在信号光传输方向上的至透镜2的距离、以及第二光开关阵列136在信号光传输方向上的至透镜2，均为该透镜2的焦距f，从而能够确保无论第一光开关单元将子信号光偏转到第二光开关阵列136中的任意第二光开关单元的时，该子信号光在该第二光开关单元上的入射角度均与其从分波器116射出的出射角度相同。
并且，如图2A所示，信号光分波器116上的入射点在透镜2的主轴的一侧，各子信号光在第二光路变更器132上的入射点在透镜2的主轴的另一侧。
如图2B所示，第一光路变更器118与第二光路变更器132共用同一透镜2，其中，分波器116、上述透镜2、第一光开关阵列120与第二光开关阵列136构成4f系统，即，分波器116在信号光传输方向上的至透镜2的距离、第一光开关阵列120在信号光传输方向上的至透镜2的距离、以及第二光开关阵列136在信号光传输方向上的至透镜2，均为该透镜2的焦距f，从而能够确保无论第一光开关单元将子信号光偏转到第二光开关阵列136中的任意第二光开关单元的时，该子信号光在该第二光开关单元上的入射角度均与其从分波器116射出的出射角度相同。
另外，由于在图2B中，从输入端口112输入的信号光呈现为彼此平行的多束，因此，第一光路变更器118还包括柱透镜1，该柱透镜1用于在第一平面(YOZ)，将彼此平行的目标信号光进行汇聚，并使汇聚点位于分波器116。
并且，如图2A所示，信号光在分波器116上的入射点在透镜2的主轴的一侧，各子信号光在第二光路变更器132上的入射点在透镜2的主轴的另一侧。
另外，需要说明的是，在图2A中，透镜1用虚线示出，表示透镜1在图2A所示平面(即，XOZ平面)内不起作用。同样的，在图2B中，第一扩束器114用虚线示出，表示第一扩束器114在图2B所示平面(即，YOZ平面)内不起作用；分波器116用虚线示出，表示分波器116在图2B所示平面(即，YOZ平面)内不起作用；第二扩束器134用虚线示出，表示第二扩束器134在图2B所示平面(即，YOZ平面)内不起作用。以下，为了避免赘述，在未特别说明的情况下，对于附图中虚线表示的器件均表示该器件在该附图所示平面内不起作用。
配置方式2
图3A示出了根据本发明一实施例的光通信的装置100配置的另一例的俯视示意图。图3B是图3A所示光通信的装置100配置的侧视示意图。
在图3A和图3B所示的配置方式中，与配置方式1相异的是，配置了上述合波器133，从而第二光开关阵列136无需二维旋转。
相应地，在方式2中，合波器133位于方式1中第二光开关阵列136的位置，第二光开关阵列136配置在第二扩束器134之后。
配置方式3
图4A示出了根据本发明一实施例的光通信的装置100配置的另一例的俯视示意图。图4B是图4A所示光通信的装置100配置的侧视示意图。
在图4A和图4B所示的配置方式中，与配置方式2相异的是，第二扩束器134除了棱镜2以外，还配置柱透镜3和透镜4。
其中，柱透镜3用于调节从第二光开关阵列136射出的信号光在YOZ平面内的束腰位置，使该束腰位置与从输入端口112射出的信号光在YOZ平面内的束腰位置相对应。
透镜4用于调节从第二光开关阵列136射出的信号光在XOZ平面内的束腰位置，使该束腰位置与从输入端口112射出的信号光在XOZ平面内的束腰位置相对应。
配置方式4
图5A示出了根据本发明一实施例的光通信的装置100配置的另一例的俯视示意图。图5B是图5A所示光通信的装置100配置的侧视示意图。
可选地，该第一光路变更器和该第二光路变更器为至少一个透镜。
可选地，该第一光路变更器和该第二光路变更器共用该至少一个透镜。
可选地，当该第一光路变更器和该第二光路变更器共用一个透镜时，
在该第三平面内，该目标信号光在该分波器上的入射点位于该第一光路变更器在该主轴方向上的轴线上。
可选地，当该第一光路变更器和该第二光路变更器共用一个透镜时，
在该第一平面内，该目标信号光在该分波器上的入射点位于该第一光路变更器在该主轴方向上的轴线上。
具体地说，在图5A图5B示的配置方式中，与配置方式2相异的是，设置了反射镜1和反射镜2。
其中，反射镜2用于将从第一扩束器114射出并经由柱透镜1而传输至的信号光通过位于反射镜1中心的透射孔，反射至分波器116。
反射镜1用于将从合波器133(与分波器116公用同一光栅)射入的信号光，通过除透射孔以外的区域，反射至第二扩束器134。
从而，在XOZ平面和YOZ平面上，信号光在上述合波器133上的入射点均位于透镜2的主轴上。
需要说明的是，为了便于理解，图5B示出了将实际配置的光路以第一光开关阵列为中心(反折面)反折后的状态，其中，第一光开关阵列右侧的透镜2与第一光开关阵列右侧左侧的透镜2为同一部件，为了体现光路，这里用虚线示出。
另外，图5A和图5B中，在输入系统中传播的输入信号光用实线示出，在输出系统中传播的输出信号光用虚线示出。
配置方式5
图6A示出了根据本发明一实施例的光通信的装置100配置的另一例的俯视示意图。图6B是图6A所示光通信的装置100配置的侧视示意图。
可选地，该第一光路变更器包括：
至少一个第一柱透镜，用于改变各该子目标信号光在该第三平面内的传播方向；以及
该第二光路变更器包括：
至少一个第二柱透镜，用于改变各该子目标信号光在该第一平面内的传播方向；
至少一个第三柱透镜，用于将从该第一柱透镜模块输出的目标信号光在该第一平面上的束腰位置调整至该第一光开关阵列；
至少一个第四柱透镜，用于将从该第一光开关阵列输出的各子目标信号光在该第一平面上的束腰位置调整为，与从该输入端口输出的目标信号光在该第一平面上的、在该输出端口和该分波器之间束腰位置相对应。
具体地说，如图6A和图6B所示，在XOZ平面，柱透镜2(第一柱透镜)的作用与配置方式1中透镜2的作用相似。
在YOZ平面，柱透镜3(第二柱透镜)的作用与配置方式1中透镜2的作用相似。
在YOZ平面，柱透镜阵列1(第三柱透镜)用于将从柱透镜2射出的信号光的束腰位置调节至第一光开关阵列120，具体地说，是图6A中的面5 位置。
在YOZ平面，柱透镜4(第四柱透镜)用于调节从第二光开关阵列136射出的信号光在YOZ平面内的束腰位置，使该束腰位置与从输入端口112射出的信号光在YOZ平面内的束腰位置相对应，具体地说，是图6A和图6B中的面3位置。
另外，图6A和图6B中，在输入系统中传播的输入信号光用实线示出，在输出系统中传播的输出信号光用虚线示出。
如图6A所示，在第三平面(XOZ平面)内，信号光在合波器133上的入射点位于柱透镜2的主轴上，并且，如图6B所示，在第一平面(YOZ平面)内，来自输入端口的输入至柱透镜3的信号光在该柱透镜3上的入射点位于柱透镜2的主轴的一侧，来自第一光开关阵列120的输入至柱透镜3的信号光在该柱透镜3上的入射点位于柱透镜2的主轴的另一侧。
在本发明实施例中，柱透镜2与柱透镜3可以同轴配置，即，柱透镜2的主轴与柱透镜3的主轴重合。
配置方式6
图7A示出了根据本发明一实施例的光通信的装置100配置的另一例的俯视示意图。图7B是图7A所示光通信的装置100配置的侧视示意图。
可选地，该第一光路变更器和该第二光路变更器为至少一个透镜。
可选地，该第一光路变更器和该第二光路变更器共用该至少一个透镜。
可选地，当该第一光路变更器和该第二光路变更器共用一个透镜时，
在该第三平面内，该目标信号光在该分波器上的入射点位于该第一光路变更器在该主轴方向上的轴线上。
可选地，当该第一光路变更器和该第二光路变更器共用一个透镜时，
在该第一平面内，该目标信号光在该分波器上的入射点位于该第一光路变更器在该主轴方向上的轴线外。
具体地说，在图7A和图7B所示的配置方式中，与配置方式2相异的是，在XOZ平面，信号光在上述合波器133上的入射点位于透镜2的主轴上。
另外，图7A和图7B中，在输入系统中传播的输入信号光用实线示出，在输出系统中传播的输出信号光用虚线示出。
配置方式7
图8A示出了根据本发明一实施例的光通信的装置100配置的另一例的俯视示意图。图8B是图8A所示光通信的装置100配置的侧视示意图。
可选地，该第一光路变更器和该第二光路变更器为至少一个透镜。
可选地，该第一光路变更器和该第二光路变更器共用该至少一个透镜。
可选地，当该第一光路变更器和该第二光路变更器共用一个透镜时，
在该第三平面内，该目标信号光在该分波器上的入射点位于该第一光路变更器在该主轴方向上的轴线外。
可选地，当该第一光路变更器和该第二光路变更器共用一个透镜时，
在该第一平面内，该目标信号光在该分波器上的入射点位于该第一光路变更器在该主轴方向上的轴线上。
具体地说，在图8A和图8B所示的配置方式中，与配置方式2相异的是，在YOZ平面，信号光在上述合波器133上的入射点位于透镜2的主轴上。
另外，图8A和图8B中，在输入系统中传播的输入信号光用实线示出，在输出系统中传播的输出信号光用虚线示出。
配置方式7
图9示出了根据本发明一实施例的光通信的装置100配置的另一例的俯视示意图。
可选地，该第一光路变更器和该第二光路变更器包括至少一个凹面镜。
可选地，该第一光路变更器和该第二光路变更器共用该至少一个凹面镜。
具体地说，如图9所示，第一光路变更器118与第二光路变更器132共用同一凹面镜，其中，分波器116、上述凹面镜、第一光开关阵列120与合波器133构成4f系统，即，分波器116在信号光传输方向上的至凹面镜的距离、第一光开关阵列120在信号光传输方向上的至凹面镜的距离、以及合波器133在信号光传输方向上的至凹面镜，均为该凹面镜的焦距f，从而能够确保无论第一光开关单元将子信号光偏转到合波器133中的任意位置时，该子信号光在合波器133上的入射角度均与其从分波器116射出的出射角度相同。
并且，如图9所示，信号光分波器116上的入射点在透镜2的主轴的一侧，各子信号光在合波器133上的入射点在透镜2的主轴的另一侧。
需要说明的是，如图9所示第一光路变更器118由透镜1和上述凹面镜构成，图9中透镜1的作用与例如，图2A中透镜1的作用相似，这里，为了避免赘述，省略其说明。
本发明实的光通信的装置，通过设置第一扩束器，并利用该第一扩束器对信号光进行扩束处理，能够将射入第二光开关阵列的信号光在该第二光开关阵列的配置平面上的光斑由圆形变换为椭圆形，其中，经该扩束处理而生成的椭圆形光斑的长轴长度能够满足分波处理的要求，由于椭圆的短轴长度小于长轴长度，从而，在椭圆的短轴方向上，能够为第二光开关阵列配置更多的第二光开关单元，进而能够提供更多的输出端口；并且，通过使各第一光开关单元二维旋转，并使一个第二光开关单元在同一时段仅用于接收来自同一输入端口的子信号光，从而无需M各第二光开关单元一维地排列，进而能够实现M个输出端口的二维排列。因此，能够在给定的有限配置空间内，提高针对输出端的网络交叉连接能力，满足网络需求以及用户的要求。
以上，结合图1至图9详细说明了本发明实施例的光通信的方法，下面，结合图10，详细说明本发明实施例的光通信的方法。
图10是根据本发明一实施例的光通信的方法200的示意性流程图。该方法200在包括输入系统、第一光开关阵列和输出系统的装置中执行，该输入系统包括一维排列在第一平面上的N个输入端口和分波器，该第一光开关阵列包括二维排列在第二平面上的N×K个第一光开关单元，K为信号光包括的子信号光的数量，各该子信号光的中心波长彼此相异，该第二平面与主轴方向垂直，该主轴方向是从该输入端口输出的信号光的传输方向，该第一平面与该第二平面垂直，各该第一光开关单元能够绕第一轴线方向和第二轴线方向旋转，该第一轴线方向是该第一平面与该第二平面的交线方向，该第二轴线方向是第三平面与该第二平面的交线方向，该第三平面与该第二平面垂直，且该第三平面与该第一平面垂直，一个第一光开关单元仅用于接收来自一个输入端口的一束子信号光，各该第一光开关单元所对应的输入端口或子信号光相异，该输出系统包括第二光开关阵列和二维排列的M个输出端口，该第二开关阵列包括二维排列的M个第二光开关单元，一个第二光开关单元在同一时段仅用于接收来自同一输入端口的子信号光，各该第二光开关单元至少能够绕第二轴线方向旋转，各该第二光开关单元与各该输出端口一一对应，该方法200包括：
S210，通过目标输入端口，接收目标信号光，其中，该目标信号光的光斑为圆形，该目标信号光包括至少两束子目标信号光；
S220，对该目标信号光进行第一扩束处理，以将该目标信号光在该第二平面方向上的光斑由圆形变换为椭圆形，其中，该椭圆形的长轴方向为该第二轴线方向，该椭圆形的短轴方向为该第一轴线方向，该椭圆形的长轴长度是基于以下参数确定的：
该目标信号光的带宽、该至少两束子目标信号光中相邻子目标信号光之间的间隔、该至少两束子目标信号光的中心波长、该分波器的衍射参数；
S230，通过该分波器，对该目标信号光进行分波处理，以从该目标信号光中分解出该至少两束子目标信号光，使各该子目标信号光在该第三平面上分散；
S240，对各该子目标信号光进行第一光路变更处理，以使各该子目标信号光彼此平行地射入所对应的第一光开关单元；
S250，基于各该子目标信号光所对应的输出端口，控制该第一光开关阵列中与各该子目标信号光相对应的第一光开关单元的旋转，以将各该子目标信号光传输至所对应的第二光开关单元；
S260，对各该子目标信号光进行第二光路变更处理，以使经该第二光路变更处理的子目标信号光在该第三平面上的投影与所对应的经该第一光路变更处理之前的子目标信号光在该第三平面上的投影相平行；
S270，对各该子目标信号光进行第二扩束处理，以将各该子目标信号光在该第二平面方向上的光斑由椭圆形变换为圆形，该圆形的直径是基于该输出端口的传输要求确定的；
S280，控制该第二光开关阵列中各该子目标信号光所对应的第二光开关单元的旋转，以将各该子目标信号光分别传输至所对应的输出端口。
可选地，该方法200还包括：
当对于一个输出端口，存在至少两束需要接收的子目标信号光时，通过合波器将该至少两束需要接收的子目标信号光合成为一束信号光，并传输至该第二光开关阵列；或
当对于一个输出端口，仅存在一束需要接收的子目标信号光时，通过该合波器调整该子目标信号光的带宽范围内的光功率分布。
可选地，该对该目标信号光进行第一扩束处理包括：
对该目标信号光进行第一扩束处理，以将该目标信号光在该第三平面上的、在经该第一光路变更处理之前的束腰位置位于该分波器。
可选地，该对各该子目标信号光进行第二扩束处理包括：
对各该子目标信号光进行第二扩束处理，以将经该第二扩束处理后的各该子目标信号光在该第三平面上的束腰位置位于该输出端口。
根据本发明实施例的光通信的方法200的实施主体可对应于本发明实施例的光通信的装置100，并且，该光通信的方法200中的各流程和上述其他操作的动作主体分别对应图1至图9中的装置100的各模块和单元，为了简洁，在此不再赘述。
本发明实的光通信的方法，通过设置第一扩束器，并利用该第一扩束器对信号光进行扩束处理，能够将射入第二光开关阵列的信号光在该第二光开关阵列的配置平面上的光斑由圆形变换为椭圆形，其中，经该扩束处理而生成的椭圆形光斑的长轴长度能够满足分波处理的要求，由于椭圆的短轴长度小于长轴长度，从而，在椭圆的短轴方向上，能够为第二光开关阵列配置更多的第二光开关单元，进而能够提供更多的输出端口；并且，通过使各第一光开关单元二维旋转，并使一个第二光开关单元在同一时段仅用于接收来自同一输入端口的子信号光，从而无需M各第二光开关单元一维地排列，进而能够实现M个输出端口的二维排列。因此，能够在给定的有限配置空间内，提高针对输出端的网络交叉连接能力，满足网络需求以及用户的要求。
应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (19)

1.一种光通信的装置，其特征在于，所述装置包括：输入系统、第一光开关阵列和输出系统，所述输入系统包括一维排列在第一平面上的N个输入端口、第一扩束器、分波器和第一光路变更器，所述第一光开关阵列包括二维排列在第二平面上的N×K个第一光开关单元，K为信号光包括的子信号光的数量，各所述子信号光的中心波长彼此相异，所述第二平面与主轴方向垂直，所述主轴方向是从所述输入端口输出的信号光的传输方向，所述第一平面与所述第二平面垂直，各所述第一光开关单元能够绕第一轴线方向和第二轴线方向旋转，所述第一轴线方向是所述第一平面与所述第二平面的交线方向，所述第二轴线方向是第三平面与所述第二平面的交线方向，所述第三平面与所述第二平面垂直，且所述第三平面与所述第一平面垂直，一个第一光开关单元仅用于接收来自一个输入端口的一束子信号光，各所述第一光开关单元所对应的输入端口或子信号光相异，所述输出系统包括第二光路变更器、第二扩束器、第二光开关阵列和二维排列的M个输出端口，所述第二光开关阵列包括二维排列的M个第二光开关单元，一个第二光开关单元在同一时段仅用于接收来自同一输入端口的子信号光，各所述第二光开关单元至少能够绕第二轴线方向旋转，各所述第二光开关单元与各所述输出端口一一对应，其中，
所述N个输入端口中的目标输入端口，用于在接收到目标信号光时，将所述目标信号光传输至所述第一扩束器，其中，所述目标输入端口输出的所述目标信号光的光斑为圆形，所述目标信号光包括至少两束子目标信号光；
所述第一扩束器，用于对所述目标信号光进行第一扩束处理，以将所述目标信号光在所述第二平面方向上的光斑由圆形变换为椭圆形，并将经过所述第一扩束处理后的目标信号光传输至所述分波器，其中，所述椭圆形的长轴方向为所述第二轴线方向，所述椭圆形的短轴方向为所述第一轴线方向，所述椭圆形的长轴长度是基于以下参数确定的：
所述目标信号光的带宽、所述至少两束子目标信号光中相邻子目标信号光之间的间隔、所述至少两束子目标信号光的中心波长、所述分波器的衍射参数；
所述分波器，用于对所述目标信号光进行分波处理，从所述目标信号光中分解出所述至少两束子目标信号光，使各所述子目标信号光在所述第三平面上分散，并将各所述子目标信号光经由所述第一光路变更器而传输至对应的第一光开关单元；
所述第一光路变更器，用于对各所述子目标信号光进行第一光路变更处理，以使各所述子目标信号光彼此平行地射入所对应的第一光开关单元；
所述第一光开关阵列，用于基于各所述子目标信号光所对应的输出端口，控制与各所述子目标信号光相对应的第一光开关单元的旋转，以将各所述子目标信号光经由所述第二光路变更器和所述第二扩束器而传输至所对应的第二光开关单元；
所述第二光路变更器，用于对各所述子目标信号光进行第二光路变更处理，其中，经所述第二光路变更处理的子目标信号光在所述第三平面上的投影与所对应的经所述第一光路变更处理之前的子目标信号光在所述第三平面上的投影相平行；
所述第二扩束器，用于对各所述子目标信号光进行第二扩束处理，以将各所述子目标信号光在所述第二平面方向上的光斑由椭圆形变换为圆形，所述圆形的直径是基于所述输出端口的传输要求确定的；
所述第二光开关阵列，用于控制各所述子目标信号光所对应的第二光开关单元的旋转，以将各所述子目标信号光分别传输至所对应的输出端口。
2.根据权利要求1所述的光通信的装置，其特征在于，所述输出系统还包括：
合波器，位于所述第二光路变更器和所述第二扩束器之间，
用于当对于一个输出端口，存在至少两束需要接收的子目标信号光时，将所述至少两束需要接收的子目标信号光合成为一束信号光，并经由所述第二扩束器而传输至所述第二光开关阵列；或
用于当对于一个输出端口，仅存在一束需要接收的子目标信号光时，调整所述子目标信号光的带宽范围内的光功率分布。
3.根据权利要求2所述的光通信的装置，其特征在于，所述分波器和所述合波器为至少一个光栅。
4.根据权利要求3所述的光通信的装置，其特征在于，所述合波器和所述分波器共用所述至少一个光栅。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光通信的装置，其特征在于，所述第一扩束器，还用于对所述目标信号光进行第一扩束处理，以将所述目标信号光在所述第三平面上的、在所述第一扩束器与所述第一光路变更器之间的束腰位置位于所述分波器。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的光通信的装置，其特征在于，所述第二扩束器，还用于对各所述子目标信号光进行第二扩束处理，以将从所述第二扩束器输出的各所述子目标信号光在所述第三平面上的束腰位置位于所述输出端口。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的光通信的装置，其特征在于，所述第一光路变更器和所述第二光路变更器为至少一个透镜。
8.根据权利要求7所述的光通信的装置，其特征在于，所述第一光路变更器和所述第二光路变更器共用所述至少一个透镜。
9.根据权利要求8所述的光通信的装置，其特征在于，当所述第一光路变更器和所述第二光路变更器共用一个透镜时，
在所述第三平面内，所述目标信号光在所述分波器上的入射点位于所述第一光路变更器在所述主轴方向上的轴线上。
10.根据权利要求8所述的光通信的装置，其特征在于，当所述第一光路变更器和所述第二光路变更器共用一个透镜时，
在所述第三平面内，所述目标信号光在所述分波器上的入射点位于所述第一光路变更器在所述主轴方向上的轴线外。
11.根据权利要求8所述的光通信的装置，其特征在于，当所述第一光路变更器和所述第二光路变更器共用一个透镜时，
在所述第一平面内，所述目标信号光在所述分波器上的入射点位于所述第一光路变更器在所述主轴方向上的轴线上。
12.根据权利要求8所述的光通信的装置，其特征在于，当所述第一光路变更器和所述第二光路变更器共用一个透镜时，
在所述第一平面内，所述目标信号光在所述分波器上的入射点位于所述第一光路变更器在所述主轴方向上的轴线外。
13.根据权利要求1至4中任一项所述的光通信的装置，其特征在于，所述第一光路变更器和所述第二光路变更器包括至少一个凹面镜。
14.根据权利要求13所述的光通信的装置，其特征在于，所述第一光路变更器和所述第二光路变更器共用所述至少一个凹面镜。
15.根据权利要求1至4中任一项所述的光通信的装置，其特征在于，所述第一光路变更器包括：
至少一个第一柱透镜，用于改变各所述子目标信号光在所述第三平面内的传播方向；以及
所述第二光路变更器包括：
至少一个第二柱透镜，用于改变各所述子目标信号光在所述第一平面内的传播方向；
至少一个第三柱透镜，用于将从所述第一柱透镜模块输出的目标信号光在所述第一平面上的束腰位置调整至所述第一光开关阵列；
至少一个第四柱透镜，用于将从所述第一光开关阵列输出的各子目标信号光在所述第一平面上的束腰位置调整为，与从所述输入端口输出的目标信号光在所述第一平面上的、在所述输出端口和所述分波器之间束腰位置相对应。
16.一种光通信的方法，其特征在于，所述方法在包括输入系统、第一光开关阵列和输出系统的装置中执行，所述输入系统包括一维排列在第一平面上的N个输入端口和分波器，所述第一光开关阵列包括二维排列在第二平面上的N×K个第一光开关单元，K为信号光包括的子信号光的数量，各所述子信号光的中心波长彼此相异，所述第二平面与主轴方向垂直，所述主轴方向是从所述输入端口输出的信号光的传输方向，所述第一平面与所述第二平面垂直，各所述第一光开关单元能够绕第一轴线方向和第二轴线方向旋转，所述第一轴线方向是所述第一平面与所述第二平面的交线方向，所述第二轴线方向是第三平面与所述第二平面的交线方向，所述第三平面与所述第二平面垂直，且所述第三平面与所述第一平面垂直，一个第一光开关单元仅用于接收来自一个输入端口的一束子信号光，各所述第一光开关单元所对应的输入端口或子信号光相异，所述输出系统包括第二光开关阵列和二维排列的M个输出端口，所述第二光开关阵列包括二维排列的M个第二光开关单元，一个第二光开关单元在同一时段仅用于接收来自同一输入端口的子信号光，各所述第二光开关单元至少能够绕第二轴线方向旋转，各所述第二光开关单元与各所述输出端口一一对应，所述方法包括：
通过目标输入端口，接收目标信号光，其中，所述目标信号光的光斑为圆形，所述目标信号光包括至少两束子目标信号光；
对所述目标信号光进行第一扩束处理，以将所述目标信号光在所述第二平面方向上的光斑由圆形变换为椭圆形，其中，所述椭圆形的长轴方向为所述第二轴线方向，所述椭圆形的短轴方向为所述第一轴线方向，所述椭圆形的长轴长度是基于以下参数确定的：
所述目标信号光的带宽、所述至少两束子目标信号光中相邻子目标信号光之间的间隔、所述至少两束子目标信号光的中心波长、所述分波器的衍射参数；
通过所述分波器，对所述目标信号光进行分波处理，以从所述目标信号光中分解出所述至少两束子目标信号光，使各所述子目标信号光在所述第三平面上分散；
对各所述子目标信号光进行第一光路变更处理，以使各所述子目标信号光彼此平行地射入所对应的第一光开关单元；
基于各所述子目标信号光所对应的输出端口，控制所述第一光开关阵列中与各所述子目标信号光相对应的第一光开关单元的旋转，以将各所述子目标信号光传输至所对应的第二光开关单元；
对各所述子目标信号光进行第二光路变更处理，以使经所述第二光路变更处理的子目标信号光在所述第三平面上的投影与所对应的经所述第一光路变更处理之前的子目标信号光在所述第三平面上的投影相平行；
对各所述子目标信号光进行第二扩束处理，以将各所述子目标信号光在所述第二平面方向上的光斑由椭圆形变换为圆形，所述圆形的直径是基于所述输出端口的传输要求确定的；
控制所述第二光开关阵列中各所述子目标信号光所对应的第二光开关单元的旋转，以将各所述子目标信号光分别传输至所对应的输出端口。
17.根据权利要求16所述的光通信的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当对于一个输出端口，存在至少两束需要接收的子目标信号光时，将所述至少两束需要接收的子目标信号光合成为一束信号光，并传输至所述第二光开关阵列；或
当对于一个输出端口，仅存在一束需要接收的子目标信号光时，调整所述子目标信号光的带宽范围内的光功率分布。
18.根据权利要求16或17所述的光通信的方法，其特征在于，所述对所述目标信号光进行第一扩束处理包括：
对所述目标信号光进行第一扩束处理，以将所述目标信号光在所述第三平面上的、在经所述第一光路变更处理之前的束腰位置位于所述分波器。
19.根据权利要求16或17所述的光通信的方法，其特征在于，所述对各所述子目标信号光进行第二扩束处理包括：
对各所述子目标信号光进行第二扩束处理，以将经所述第二扩束处理后的各所述子目标信号光在所述第三平面上的束腰位置位于所述输出端口。
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