CN106054322B - 一种扩展波长选择开关端口数目的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种扩展波长选择开关端口数目的方法,其特征是:1)将输出端口分组;2)在输入端口和输出端口之间依次设置有m个偏转阶段,每个偏转阶段均设置有若干个偏转器件或者同一个偏转器件不同的偏转区块;3)偏转阶段的个数以及每个偏转阶段的偏转器件或偏转区块的个数根据相关条件设定;4)设定完毕后,根据各个光波长信号目标输出端口的位置,找出偏转路径,依次设置偏转路径上的偏转器件或偏转区块对该光波长信号的偏转角度,使得各个光信号偏转到目标输出端口。本发明所达到的有益效果:有效地突破当前波长选择开关端口数目的限制,使得大端口数目的波长选择开关成为可能,满足高速发展的光通信需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种扩展波长选择开关端口数目的方法,属于光通信器件技术领域。
背景技术
人们对宽带网络不断增长的需求给当前通信网络带来了巨大的挑战,可重构光分插复用器(Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer,简称ROADM)逐步用于建立光纤通信网络节点,实现不同链路间的交叉调度,为网络运营带来了开展多种业务的灵活性,极大地降低了运营成本。ROADM设备的核心器件经过多年的发展,先后经历了第一代基于波长阻断型(Wavelength Blocker,简称WB)和第二代平面光波导型(Planar LightwaveCircuit,简称PLC),目前已经发展到了第三代波长选择开关型(Wavelength SelectiveSwitch,简称WSS),ROADM系统进入了一个全新的发展阶段。
由于受到光束偏转器件的偏转角度和光学系统像差的限制,目前1×N型波长选择开关的端口数目有限,通常的输出端口数目为9个,也有公司推出了20个输出端口的产品。按照当前的方法,要进一步增加端口数目,只能增大器件的尺寸,然而光通信设备对波长选择开关的尺寸是有严格限制的。我国一些研究机构也在积极开发大端口数目的波长选择开关,最近中央民族大学的科研团队报道了1×32型的波长选择开关。武汉邮科院也公开了一个增加端口数目的技术方案,他们通过采用多级偏转单元来增大偏转角度。总之,进一步增加端口数目是一个非常困难的问题。
发明内容
为解决现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种扩展波长选择开关端口数目的方法,可以极大地扩展输出端口数目而不显著增加波长选择开关的尺寸,以应对市场高速发展的需求。
为了实现上述目标,本发明采用如下的技术方案:
一种扩展波长选择开关端口数目的方法,其特征是:包括如下步骤:
1)将输出端口分为n个组,n为大于或等于2的自然数;每组的端口数量个数相近,具体地相差不超过a,a依据经验值设定;
2)在输入端口和输出端口之间依次设置有m个偏转阶段,每个偏转阶段均设置有若干个偏转器件或者同一偏转器件的不同偏转区块;所有的偏转器件或偏转区块分别记为Aij,其中,i代表第i个偏转阶段,j代表第j个偏转器件或偏转区块;
3)第m个偏转阶段用于将光信号偏转到输出端口中,每组输出端口对应一个偏转器件或对应同一个偏转器件上的不同区块;
偏转阶段的个数以及每个偏转阶段的偏转器件或偏转区块的个数根据以下条件设定:
i)对于任意偏转阶段s来说,该偏转阶段的任意一个偏转器件或偏转区块均可以将其从上一个偏转阶段s-1接收到的光信号偏转到偏转阶段s+1中的偏转器件或偏转区块上;偏转阶段s中偏转器件或偏转区块的个数和偏转阶段s-1中的偏转器件或偏转区块所能偏转的角度范围决定了偏转阶段s-1所需要的偏转器件或偏转区块的个数;
最后一个偏转阶段,即偏转阶段m中的偏转器件或偏转区块的偏转角度范围决定了输出端口的分组个数,每个输出端口组对应偏转阶段m中的一个偏转器件或偏转区块,每个偏转器件或偏转区块能够将上一个偏转阶段偏转过来的光波长信号偏转进对应端口组的各个输出端口;依次倒推到第一个偏转阶段,即第一偏转阶段所需要的偏转器件或偏转区块能够和输入端口一一对应并将输入端口过来的光波长信号偏转到第二偏转阶段中所有的偏转器件或偏转区块上;
ii)对于任意偏转阶段s来说,该偏转阶段的任意一个偏转器件或偏转区块只能对应接受到偏转阶段s-1中的一个偏转器件或偏转区块所偏转的光信号;
iii)任意两个输出端口所对应的偏转路径不存在交叉;
4)偏转阶段和各个偏转阶段包含的偏转器件或偏转区块设定完毕后,根据各个光波长信号所要到达的输出端口位置,找出偏转路径,依次设置偏转路径上的各个偏转器件或偏转区块对该光波长信号的偏转角度,使得各个光波长信号偏转到目标输出端口。
进一步地,所述偏转器件采用LCOS,变形镜,液晶或MEMS等。
进一步地,相邻所述的两个偏转阶段之间设置有光学系统;所述光学系统用于将前一阶段偏转器件或偏转区块上的光信号光斑无畸变地偏转到后一阶段的偏转器件或偏转区块上。
进一步地,所述输入端口输入光束后依次通过包括光束整形,分光元件,透镜变换组将所有输入的光波长信号在波长方向依次映射到第一个偏转阶段的偏转器件或偏转区块上。
本发明所达到的有益效果:有效地突破当前波长选择开关端口数目的限制,使得大端口数目的波长选择开关成为可能,满足高速发展的光通信需求。
附图说明
图1是本发明的原理图;
图2是实施例1的第一种情况示意图;
图3是实施例1的第二种情况示意图;
图4是实施例1的第三种情况示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明的原理图如图1所示,以输出端口分为两组为例进行原理说明,光信号从输入端口输入后,经过包括光束整形,由分光元件,例如光栅,把所有的光波长在空间上分开,再经过一个透镜组后,所有的光波长信号都映射在LCOS1的窗口上。
相应地,光束偏转分为两个阶段,第一个阶段的光束偏转由一个LCOS完成,第二阶段的光束偏转可以由同一个LCOS完成,也可以由另外一个或者两个LCOS完成,分别如图2,图3和图4所示,根据具体的实施方案,空间布局,总输出端口数目和成本综合考虑。
如图2所示,如果第二阶段的光束偏转由第一阶段的偏转器件即LOCS1来完成,则需要将LCOS1分为三个光束偏转区块,其中第一个区块由第一偏转阶段使用,第二第三个区块分别对应两个输出端口组,由第二偏转阶段使用。如果某个光波长信号需要切换到的输出端口在第一组中,则LCOS1将该波长信号从LCOS1的第一区块偏转到LCOS1的第二区块上,同样的,如果某个光波长信号需要切换到的输出端口在第二组中,则LCOS1将该波长信号从第一区块偏转到第三区块上。
如图3所示,如果第二阶段的光束偏转由一个LCOS,即LCOS2完成,则需要将该LCOS2窗面分为两个光束偏转区块,分别对应两个输出端口组。如果某个光波长信号需要切换到的输出端口在第一组中,则LCOS1将该波长信号偏转到LCOS2与第一组输出端口对应的偏转区块(如果是两个LCOS,则偏转到与第一组输出端对应的那个LCOS,即LCOS2,如图4所示),同样的情况,如果要把任意光波长信号偏转到某个第二组输出端口,LCOS1需要将该信号偏转到LCOS2与第二组输出端口对应的偏转区块(如果是两个LCOS,则偏转到与第二组输出端对应的那个LCOS,即LCOS3,如图4所示)。
第二个阶段,各组对应的LCOS区块或者对应的LCOS分别将映射过来的各个信号偏转到各自的目标输出端口。经过上述两个阶段,整个输入光信号的切换过程完成。
对于输出端口分为n个组,且有m个偏转阶段的情况时,具体的设置方法如下:
1)将输出端口分为n个组,n为大于等于2的整数;每组的端口数量总体上差不多即可,这样能够减少各个偏转阶段所使用的偏转器件的个数以及偏转的阶段数量。
对于每组输出端口的个数,主要看所采用的偏转器件的偏转角度的大小以及整体器件的大小来决定,如果偏转角度较大或者器件尺寸较大,就可以多设置输出端口。
比如,当总的输出端口为100个的时候,如果每个偏转器件的偏转角度能够覆盖到20个输出端口,那么总的输出端口可以分成5个端口组,每组包含20个输出端口,则第m个偏转阶段就需要设置5个偏转器件或者偏转区块。由于第一偏转阶段只有一个偏转器件或者一个偏转区块,如果该偏转器件或者偏转区块可以覆盖第m个偏转阶段中的这5个偏转器件,那么m就可以取2,从而形成一个采用两个偏转阶段的扩展方法。至于需要多少个偏转器件,如果一个偏转器件可以容纳上述第一阶段的一个偏转区块和第二阶段的5个偏转区块,并且在光路布局上能够完成各个偏转阶段所需要的光束偏转,则整个器件只需要一个偏转器件(此种情况与图2的实施例类似),否则需要设置两个或者以上的偏转器件。
2)在输入端口和输出端口之间依次设置有m个偏转阶段,每个偏转阶段均设置有若干个偏转器件或者偏转区块;所有的偏转器件或者偏转区块分别记为Aij,其中,i代表第i个偏转阶段,j代表第j个偏转器件/区块;
3)第m个偏转阶段用于将光信号偏转到输出端口中,每组端口对应一个偏转器件或对应同一个偏转器件上的不同区块。
偏转阶段的个数以及每个偏转阶段的偏转器件或偏转区块的个数根据以下条件设定:
i)对于任意偏转阶段s来说,该偏转阶段的任意一个偏转器件或偏转区块均可以将其从上一个偏转阶段s-1接收到的光信号偏转到偏转阶段s+1中的偏转器件或偏转区块上,偏转阶段s中偏转器件或偏转区块的个数和偏转阶段s-1中的偏转器件或偏转区块所能偏转的角度范围决定了偏转阶段s-1所需要的偏转器件或偏转区块的个数;
最后一个偏转阶段,即偏转阶段m中的偏转器件或偏转区块的偏转能力决定了输出端口的分组个数,每个输出端口组对应偏转阶段m中的一个偏转器件或偏转区块,每个偏转器件或偏转区块能够将上一个偏转阶段偏转过来的光波长信号偏转进对应端口组的各个输出端口;这样倒推回去,直到第一个偏转阶段,即第一偏转阶段所需要的偏转器件或偏转区块能够和输入端口一一对应并将输入端口过来的光波长信号偏转到第二偏转阶段中所有的偏转器件或偏转区块;
ii)对于任意偏转阶段s来说,该偏转阶段的任意一个偏转器件或偏转区块只能对应接受到偏转阶段s-1中的一个偏转器件或偏转区块所偏转的光信号;
iii)任意两个输出端口所对应的偏转路径不存在交叉;
以上三个条件就使得从任意一个输出端口输入的光波长信号偏转到任意一个输出端口,其偏转路径都是唯一的。对于同一个偏转阶段的所有偏转器件来说,所对应的上一个偏转阶段的偏转器件的个数应该尽可能地少,也就是尽量最大化地利用每一阶段偏转器件或偏转区块的偏转角度,这样能够降低偏转器件或偏转区块的个数,降低成本,同时提高整个器件的性能,例如降低差损,提高通带性能。
4)偏转阶段以及各个偏转阶段的偏转器件或偏转区块均设定完毕后,根据各个光波长信号所要的输出端口位置,找出唯一的偏转路径,依次设置偏转路径上的各个偏转器件或偏转区块对该光波长信号的位置,使得各个光波长信号偏转到各自的目标输出端口。
下面结合实施例进行进一步地具体说明:
实施例1:最为简单的情况,以两个偏转阶段、两组输出端口为例来说明,即m=n=2。第一偏转阶段的偏转器件或偏转区块为A11,第二偏转阶段的偏转器件或偏转区块为A21和A22,A21只负责把光波长信号切换到任意的第一组输出端口,A22只负责把光波长信号切换到任意的第二组输出端口。
在进行实际使用时,从输入端口输入的光束通过包括光束整形,解复用和透镜变换将所有光波长信号在波长方向依次映射到第一阶段偏转器件或偏转区块A11上。
映射到A11的任意光波长信号,如果需要切换到第一组的输出端口,则偏转器件或偏转区块A11将该信号偏转到偏转器件或偏转区块A21,同样地,如果需要将任何光波长信号切换到第二组输出端口,则偏转器件或偏转区块A11将该信号偏转到偏转器件或偏转区块A22上。
A11,A21,A22所在的偏转器件可以是不同类型的偏转器件,使用的偏转机理也可以各不相同。
对于第二偏转阶段来说,两组输出端口可以对应一个偏转器件上的不同区块,如图2图3所示,也可以各自对应一个偏转器件,如图4所示。因此本实施例可以有三种方式实施,如图2和3和4。
图2中第一第二偏转阶段采用了同一个偏转器件。该偏转器件被分为三个区块,分别是第一偏转阶段的A11偏转区块和第二偏转阶段与两个输出端口组对应的A21,A22两个偏转区块,第二偏转阶段的两个偏转区块A21,A22负责将从第一阶段A11偏转区块偏转过来的光波长信号偏转到各自的目标输出端口。
图3中第二偏转阶段采用了一个偏转器件LCOS2。偏转器件LCOS2被分为两个区块,分别对应两个输出端口组,每个偏转区块负责将从第一阶段偏转过来的光波长信号偏转到各自的目标输出端口。
图4中第二偏转阶段采用了两个偏转器件LCOS2和LCOS3,每个偏转器件负责将从第一阶段偏转过来的光波长信号偏转到各自的目标输出端口。
实施例2:以三个偏转阶段、四组输出端口为例来说明,即m=3,n=4。
此时,第一偏转阶段的偏转器件为A11,第三偏转阶段的偏转器件为A31、A32、A33和A34,A3i只负责把光波长信号切换到任意的第i组输出端口,i=1,2,3,4。
此时,第二偏转阶段的偏转器件的个数需要根据实际使用的时候偏转器件的偏转角度来决定,例如选择2个记为A21和A22,其中A21对应偏转到A31和A32,A22对应偏转到A33和A34。
通过本发明的方法,就可以实现大量的输出端口,使得大端口数目的波长选择开关成为可能,满足高速发展的光通信需求。
以上所述仅是本发明的几个实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种扩展波长选择开关端口数目的方法,其特征是:
1)将输出端口分为n个组,n为大于或等于2的自然数;每组的端口数量个数相差不超过a,a依据经验值设定,每组的端口数量总体上差不多即可,能够减少各个偏转阶段所使用的偏转器件的个数以及偏转的阶段数量;
2)在输入端口和输出端口之间依次设置有m个偏转阶段,每个偏转阶段均设置有若干个偏转器件或者同一偏转器件的不同偏转区块;所有的偏转器件或偏转区块分别记为A ij ,其中,i代表第i个偏转阶段,j代表第j个偏转器件或偏转区块;
3)第m个偏转阶段用于将光信号偏转到输出端口中,每组输出端口对应一个偏转器件或对应同一个偏转器件上的不同区块;
偏转阶段的个数以及每个偏转阶段的偏转器件或偏转区块的个数根据以下条件设定:
i)对于任意偏转阶段s来说,该偏转阶段的任意一个偏转器件或偏转区块均可以将其从上一个偏转阶段s-1接收到的光信号偏转到偏转阶段s+1中的偏转器件或偏转区块上;偏转阶段s中偏转器件或偏转区块的个数和偏转阶段s-1中的偏转器件或偏转区块所能偏转的角度范围决定了偏转阶段s-1所需要的偏转器件或偏转区块的个数;
最后一个偏转阶段,即偏转阶段m中的偏转器件或偏转区块的偏转角度范围决定了输出端口的分组个数,每个输出端口组对应偏转阶段m中的一个偏转器件或偏转区块,每个偏转器件或偏转区块能够将上一个偏转阶段偏转过来的光波长信号偏转进对应端口组的各个输出端口;依次倒推到第一个偏转阶段,即第一偏转阶段所需要的偏转器件或偏转区块能够和输入端口一一对应并将输入端口过来的光波长信号偏转到第二偏转阶段中所有的偏转器件或偏转区块上;
ii)对于任意偏转阶段s来说,该偏转阶段的任意一个偏转器件或偏转区块只能对应接受到偏转阶段s-1中的一个偏转器件或偏转区块所偏转的光信号;
iii)任意两个输出端口所对应的偏转路径不存在交叉;
4)偏转阶段和各个偏转阶段包含的偏转器件或偏转区块设定完毕后,根据各个光波长信号所要到达的输出端口位置,找出偏转路径,依次设置偏转路径上的各个偏转器件或偏转区块对该光波长信号的偏转角度,使得各个光波长信号偏转到目标输出端口。
2.根据权利要求1所述的扩展波长选择开关端口数目的方法,其特征是,所述偏转器件采用LCOS,变形镜,液晶或MEMS。
3.根据权利要求1所述的扩展波长选择开关端口数目的方法,其特征是,相邻所述的两个偏转阶段之间设置有光学系统;所述光学系统用于将前一阶段偏转器件或偏转区块上的光信号光斑无畸变地偏转到后一阶段的偏转器件或偏转区块上。
4.根据权利要求3所述的扩展波长选择开关端口数目的方法,其特征是,所述输入端口输入光束后依次通过包括光束整形,分光元件,透镜变换组将所有输入的光波长信号在波长方向依次映射到第一个偏转阶段的偏转器件或偏转区块上。
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