CN107003480A - 波长选择开关装置、通信设备和波长切换方法 - Google Patents

Abstract

一种波长选择开关装置、通信设备和波长切换方法。该波长选择开关装置包括入射出射单元(10)、波长分散合成单元(20)、光束聚焦单元(30)、第一光束偏转单元(40)、光路变换单元(50)和第二光束偏转单元(60)。该入射出射单元(10)包括M个入射端口和N个出射端口。第一光束偏转单元(40)包括与M个入射端口一一对应的M个入射子区块，第二光束偏转单元(60)包括与N个出射端口一一对应的N个出射子区块，每个入射子区块和每个出射子区块分别包括与多个波长分别对应的多个偏转区域。

Description

波长选择开关装置、通信设备和波长切换方法

技术领域

本发明涉及波长选择开关装置、包括该波长选择开关装置的通信设备和应用于该波长选择开关装置的波长切换方法。

背景技术

随着用户的宽带需求不断增长，对当前的通信网络带来的挑战。光交换技术不经过任何光/电转换，在光域直接将入射端口的光信号交换到不同的出射端口。因此不会受到光/电转换的处理速度的限制，对数据格式透明，并且能够良好地应对不断增加的容量需求。

目前，可重构光分插复用器(Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer，ROADM)逐步用于建立光通信网络节点，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设备经过多年的发展，已经出现了波长选择开关型(即，波长选择开关装置)。

在目前的光通信网络中，都是基于1×N型的波长选择开关装置进行构建可重构光分插复用器。随着光通信网络的容量增加，1×N型的波长选择开关装置的数量呈几何式地增加，导致成本急剧上升。M×N型的波长选择开关装置能够支持更多数目的入射端口和出射端口，因此能够良好地应对不断增加的容量需求，并且降低波长选择开关装置的数目，节省成本。

目前的M×N型的波长选择开关装置，要么结构异常复杂，不适合于商用，要么能够支持的端口数目小。

发明内容

本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于提供一种波长选择开关装置、包括该波长选择开关装置的通信设备和应用于该波长选择开关装置的波长切换方法，能够支持大数目的入射端口和出射端口，并且结构简单。

根据本发明的第一方面，提供一种波长选择开关装置。所述波长选择开关装置包括：入射出射单元，包括M个入射端口和N个出射端口，其中所述M个入射端口和所述N个出射端口沿着第一方向配置；波长分散合成单元，对从各个入射端口入射的光束进行波长解复用并反射，从而形成与各个入射端口对应的第一反射光束；光束聚焦单元，对所述第一反射光束进行波长聚焦；第一光束偏转单元，包括M个入射子区块，每个子区块中包括与多个波长分别对应的多个偏转区域，其中M个入射子区块与M个入射端口一一对应，与第一入射端口对应的第一反射光束被入射到与第一入射端口对应的入射子区块，所述第一光束偏转单元配置来对入射到各个偏转区域的第一反射光束进行光束偏转，从而形成第二反射光束；光路变换单元，对在各个入射子区块中偏转的第二反射光束进行反射，从而形成第三反射光束；第二光束偏转单元，包括N个出射子区块，其中N个出射子区块与N个出射端口一一对应，每个出射子区块中包括与多个波长分别对应的多个偏转区域，其中所述第三反射光束被入射到与要出射的出射端口对应的出射子区块，所述第二光束偏转单元配置来对入射到各个偏转区域的第三反射光束进行光束偏转，从而形成第四反射光束。其中，所述光束聚焦单元还对所述第四反射光束进行波长聚焦，并且所述波长分散合成单元对在各个出射子区块中偏转的第四反射光束进行波长复用并反射到与各个出射子区块对应的出射端口。

根据本发明的第二方面，提供一种通信设备。所述通信设备包括如上所述的波长选择开关装置。

根据本发明的第三方面，提供一种用于如上所述的波长选择开关装置的波长切换方法。所述波长切换方法包括：基于各个入射端口的各个波长的光束的出射端口，确定在与各个入射端口对应的各个入射子区块的各个偏转区域中针对所述第一反射光束的第一偏转角度，并控制所述第一光束偏转单元在各个入射子区块的各个偏转区域中以所确定的第一偏转角度对所述第一反射光束进行偏转；以及基于从各个出射端口出射的各个波长的光束的入射端口，确定在与各个出射端口对应的各个出射子区块的各个偏转区域中针对所述第三反射光束的第二偏转角度，并控制所述第二光束偏转单元在各个出射子区块的各个偏转区域中以所确定的第二偏转角度对所述第三反射光束进行偏转。

根据本发明的波长选择开关装置、包括该波长选择开关装置的通信设备和应用于该波长选择开关装置的波长切换方法，能够提高支持的入射端口和出射端口的数目，并且结构简单，能够有效降低成本。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的波长选择开关装置的功能框图。

图2是表示本发明的第一实施例的波长选择开关装置的结构图。

图3是表示本发明的第一实施例的第一光束偏转单元40的平面示意图。

图4是表示本发明的第一实施例的第二光束偏转单元60的平面示意图。

图5是表示本发明的第二实施例的波长选择开关装置的结构图。

图6是表示本发明的第三实施例的波长选择开关装置的结构图。

图7是表示本发明的第四实施例的波长选择开关装置的结构图。

图8是表示本发明的实施方式的波长切换方法的流程图。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明的实施方式。提供以下参照附图的描述，以帮助对由权利要求及其等价物所限定的本发明的示例实施方式的理解。其包括帮助理解的各种具体细节，但它们只能被看作是示例性的。因此，本领域技术人员将认识到，可对这里描述的实施方式进行各种改变和修改，而不脱离本发明的范围和精神。而且，为了使说明书更加清楚简洁，将省略对本领域熟知功能和构造的详细描述。

首先，参照图1来说明本发明的实施方式的波长选择开关装置。图1是表示本发明的实施方式的波长选择开关装置的功能框图。

如图1所示，波长选择开关装置包括入射出射单元10、波长分散合成单元20、光束聚焦单元30、第一光束偏转单元40、光路变换单元50和第二光束偏转单元60。其中，图1所示的波长选择开关装置能够应用于光通信网络节点中的通信设备，从而进行光交换。

入射出射单元10包括M个入射端口和N个出射端口，其中M个入射端口和N个出射端口沿着第一方向配置。其中，M和N是2以上的自然数。此外，第一方向可以是任意的方向，只要便于配置M个入射端口和N个出射端口即可。在入射出射单元10中，在第一方向上，各个信道被分离。

波长分散合成单元20对从各个入射端口入射的光束进行波长解复用并反射，从而形成与各个入射端口对应的第一反射光束。此外，波长分散合成单元20对在第二光束偏转单元60的各个出射子区块中偏转的第四反射光束进行波长复用并反射到与各个出射子区块对应的出射端口。

其中，从各个入射端口入射的光束是波长复用的光束，通过对其进行波长解复用，从而在波长方向上分离各个波长的光束。此外，在第二光束偏转单元60的各个出射子区块中偏转的第四反射光束是波长方向上分离的光束，通过对其进行波长复用，从而反射到出射端口的光束成为波长复用的光束。此外，在波长分散合成单元20中，波长方向例如与信道方向垂直，避免各个信道的不同波长的光束之间相互干扰。

光束聚焦单元30对在波长分散合成单元20中形成的第一反射光束进行波长聚焦。此外，光束聚焦单元30还对在第二光束偏转单元60的各个出射子区块中偏转的第四反射光束进行波长聚焦。通过光束聚焦单元30进行波长聚焦(准直)，从而在波长分散合成单元20中形成的波长方向上分离的光束、以及在第二光束偏转单元60的各个出射子区块中偏转的第四反射光束(在波长方向上分离)不会发散。

第一光束偏转单元40对入射到各个偏转区域的第一反射光束进行光束偏转，从而形成第二反射光束。具体地，第一光束偏转单元40包括M个入射子区块，每个入射子区块中包括与多个波长分别对应的多个偏转区域。其中M个入射子区块与M个入射端口一一对应，从而与第一入射端口对应的第一反射光束被入射到与第一入射端口对应的入射子区块。例如，M个入射子区块沿着信道方向配置，从而在第一方向配置的M个入射端口入射的光束经过波长分散合成单元20和光束聚焦单元30之后，分别入射到与M个入射端口一一对应的M个入射子区块。此外，各个入射子区块中的多个偏转区域沿着波长方向配置，从而各个偏转区域中入射各个波长的第一反射光束。

光路变换单元50对从各个入射子区块反射的第二反射光束进行反射，从而形成第三反射光束。如后所述，第三反射光束被入射到第二光束偏转单元60。

第二光束偏转单元60对入射到各个偏转区域的第三反射光束进行光束偏转，从而形成第四反射光束。具体地，第二光束偏转单元包括N个出射子区块，其中N个出射子区块与N个出射端口一一对应，每个出射子区块中包括与多个波长分别对应的多个偏转区域。第三反射光束被入射到与要出射的出射端口对应的出射子区块，从而在出射子区块中偏转后的第四反射光束经由光束聚焦单元30和波长分散合成单元20之后，从要出射的出射端口出射。例如，N个出射子区块沿着信道方向配置，从而在入射到第一入射子区块的特定波长的第一反射光束要从第二出射端口出射的情况下，由第一光束偏转单元40进行适当角度的偏转(在信道方向上，所形成的第二反射光束相对于第一反射光束变化)并由光路变换单元50进行光路变换(形成第三反射光束)之后，与该第一反射光束对应的第三反射光束入射到与第二出射端口对应的出射子区块。由此，能够以波长为单位将入射端口的光束从适当的出射端口出射。

根据本发明的实施方式的波长选择开关装置，通过光路变换单元50对从第一光束偏转单元40的各个入射子区块反射的第二反射光束进行反射，将所形成的第三反射光束入射到第二光束偏转单元60的对应的出射子区块，从而能够灵活地改变第二反射光束和第三反射光束的光路，由此能够支持更多数目的入射端口和出射端口。并且，光路变换单元50被配置成对第二反射光束进行反射，从而第二反射光束和第三反射光束的光路能够对折(第一光束偏转单元40和第二光束偏转单元60能够一体化、或者在信道方向上隔着距离)，由此能够使用较少的光学器件，降低成本，并且便于配置第一光束偏转单元40和第二光束偏转单元60，减小波长选择开关装置的尺寸。

下面，参考图2来说明本发明的实施方式的波长选择开关装置的实施例的结构。图2是表示本发明的第一实施例的波长选择开关装置的结构图。

在图2所示的波长选择则开关装置中，入射出射单元10包括4个入射端口和4个出射端口，并且该4个入射端口和4个出射端口沿着第一方向配置。

其中，本发明的实施方式中，入射出射单元10包括的入射端口和出射端口不限定于4个，可以根据波长选择开关装置的信道容量而设置适当的数目。此外，入射端口的数目和出射端口的数目可以相同，也可以不同。

此外，便于以下说明，将4个入射端口分别称为入射端口A、入射端口B、入射端口C和入射端口D，将4个出射端口分别称为出射端口A、出射端口B、出射端口C和出射端口D。

波长分散合成单元20对从入射端口A～D入射的入射光束进行波长解复用并反射，从而形成与入射端口A～D对应的第一反射光束。波长分散合成单元20例如由反射式光栅构成，但是构成方式不限定于此，只要能够对从入射端口入射的入射光束进行波长解复用并反射即可。进而，本发明的实施方式中，波长分散合成单元20也可以构成为透射式光栅，从而对入射光束进行波长解复用并透射，并且如上所述在构成方式上不限定于光栅。其中，从入射端口A～D入射的入射光束能够复用多个波长。在这里，为了便于图示，在图2中，仅图示了从入射端口A入射的入射光束，并且入射光束复用了波长λ1和λ4。

如图2所示，波长分散合成单元20对从入射端口A入射的入射光束进行波长解复用并反射，从而形成了与入射端口A对应的波长λ1和λ4的第一反射光束。

此外，在图2的波长选择开关装置中，在入射出射单元10与波长分散合成单元20之间设置了偏振转换单元70。偏振转换单元70将从各个入射端口入射的光束转换为具有单一偏振态的光束。具体地，偏振转换单元70将入射光束分成水平偏振光束和第一垂直偏振光束，进而利用半波片例如将水平偏振光束变换为第二垂直偏振光束，从而将入射光束转换为具有垂直偏振态的垂直偏振光束。此外，优选为通过诸如三角棱镜等的光束整形元件，对第二垂直偏振光束和第一垂直偏振光束进行光束整形处理，使得第二垂直偏振光束和第一垂直偏振光束重合。通过将来自各个入射端口的入射光束转换为具有单一偏振态的光束，从而能够提高后续的波长分散和光束偏转处理的效率。

此外，在本发明的实施方式中，也可以不设置图2所示的偏振转换单元70，从而直接将来自入射端口的入射光束入射到波长分散合成单元20。此时，波长分散合成单元20优选为采用对偏振态不敏感的器件。

光束聚焦单元30位于波长分散合成单元20与第一光束偏转单元40之间，对第一反射光束进行波长聚焦。如上所述，在波长分散合成单元20中，例如形成了与入射端口A对应的波长λ1和λ4的第一反射光束。所形成的波长λ1和λ4的第一反射光束会发散，因此通过光束聚焦单元对第一反射光束进行波长聚焦，从而能够使得波长λ1的第一反射光束和波长λ4的第一反射光束在波长方向上平行入射到第一光束偏转单元40。在这里，第一反射光束的波长不限定于上述的例子，并且光束聚焦单元30对与其他入射端口对应的第一反射光束也进行同样的处理。

例如，光束聚焦单元30例如由柱面透镜构成，如图2所示，该柱面透镜在波长方向上形成为凸面在信道方向上形成为平面，由此能够对第一反射光束进行波长聚焦，但不会进行信道聚焦。并且通过由柱面透镜构成光束聚焦单元30，能够有效降低色差，从而便于配置波长分散合成单元20和第一光束偏转单元40。

此外，波长分散合成单元20和光束聚焦单元30的构成方式不限定于上述的例子，只要能够将来自第一入射端口的特定波长的第一反射光束入射到第一光束偏转单元40中的与第一入射端口对应的入射子区块的多个偏转区域中与该特定波长对应的偏转区域即可。

在图2所示的第一光束偏转单元40中，包括分别与入射端口A、入射端口B、入射端口C和入射端口D对应的4个入射子区块，并且每个入射子区块包括分别与波长λ1、波长λ2、波长λ3和波长λ4对应的4个偏转区域。在这里，入射子区块的数目与入射出射单元中包括的入射端口的数目相同，并且每个入射子区块中包括的偏转区域的数目与从各个入射端口入射的入射光束能够复用的波长的数目相同。

具体地，图3是表示本发明的第一实施例的第一光束偏转单元40的平面示意图。如图3所示，与入射端口A、入射端口B、入射端口C和入射端口D对应的4个入射子区块沿着信道方向配置，并且每个入射子区块中包括的4个偏转区域沿着波长方向配置。在本发明的实施方式中，信道方向表示各个入射端口或出射端口的光束被分离的方向，波长方向表示在同一个端口的光束中各个波长的光束被分离的方向。因此，在各个单元中的信道方向可以根据配置位置而不同，同样在各个单元中的波长方向可以根据配置位置而不同。例如，在入射出射单元10中，入射端口和出射端口配置的第一方向即为信道方向。

返回到图2，适当地配置第一光束偏转单元40，使得来自第一入射端口的特定波长的第一反射光束入射到第一光束偏转单元40中的与第一入射端口对应的子区块的多个偏转区域中与该特定波长对应的偏转区域。例如，与入射端口A对应的波长λ1的第一反射光束被入射到与入射端口A对应的入射子区块中与波长λ1对应的偏转区域，与入射端口A对应的波长λ4的第一反射光束被入射到与入射端口A对应的入射子区块中与波长λ4对应的偏转区域(如图3的斜线表示的偏转区域)。由此，在第一光束偏转单元40中，能够对来自各个入射端口的各个波长的第一反射光束进行独立的光束偏转处理。

例如，第一光束偏转单元40通过在硅基液晶(Liquid Crystal On Silicon，LCOS)上加载相位光栅而构成。相位光栅能够独立地对入射到各个入射子区块的各个偏转区域的光束进行偏转。此外，第一光束偏转单元40也可以由其他的部件例如微机电系统(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)等构成。

在第一光束偏转单元40中，对入射到的第一反射光束进行光束偏转后反射，从而形成第二反射光束。具体地，基于各个入射端口的各个波长的光束的出射端口，确定在与各个入射端口对应的各个入射子区块的各个偏转区域中针对第一反射光束的第一偏转角度。从而，在第一光束偏转单元40中，第一光束偏转单元在各个入射子区块的各个偏转区域中以所确定的第一偏转角度对第一反射光束进行偏转。

换句话说，在第一光束偏转单元40中，以偏转区域为单位对第一反射光束进行适当的角度偏转，使得第二反射光束经过光路变换单元50之后所形成的第三反射光束能够入射到第二光束偏转单元60中与要出射的出射端口对应的出射子区块。

例如图2和图3所示，与入射端口A对应的波长λ1和λ4的第一反射光束被入射到与入射端口A对应的入射子区块中与波长λ1和λ4对应的偏转区域。在来自入射端口A的波长λ1和λ4的光束要从出射端口B出射的情况下，通过第一光束偏转单元40的光束偏转处理，使得经过光路变换单元50之后所形成的第三反射光束能够入射到第二光束偏转单元60中与出射端口B对应的出射子区块。关于偏转角度的计算方法，以下结合第二光束偏转单元60和光路变换单元50的结构，具体进行说明。

在图2所示的波长选择开关装置中，由第一透镜501、第一反射棱镜502和第二透镜503构成光路变换单元50。

第一反射棱镜502对第二反射光束进行反射，从而形成在信道方向上与第二反射光束的距离为规定距离的第三反射光束。其中所述规定距离根据在信道方向上第一光束偏转单元40与第二光束偏转单元60的距离而设定。

由此，在第一反射棱镜502中形成的第三反射光束能够入射到第二光束偏转单元60。此外，第一反射棱镜能够根据在信道方向上第一光束偏转单元40与第二光束偏转单元60的距离，使得第三反射光束与第二反射光束在信道方向上隔着规定距离。由此，设置第一光束偏转单元40和第二光束偏转单元60的自由度增加。

例如，在图2中，第一光束偏转单元40和第二反射光束偏转单元60并排放置。此时，优选为光路变换单元50配置成在第一光束偏转单元40不对第一反射光束进行光束偏转时，与入射端口A对应的第二反射光束经过光路变换单元50之后入射到与出射端口A和出射端口B对应的出射子区块之间，同样与入射端口B对应的第二反射光束经过光路变换单元50之后入射到与出射端口B和出射端口C对应的出射子区块之间，同样与入射端口C对应的第二反射光束经过光路变换单元50之后入射到与出射端口C和出射端口D对应的出射子区块之间(在第一光束偏转单元40中未对第一反射光束进行光束偏转处理的情况下)。由此，在第一光束偏转单元40中未对第一反射光束进行光束偏转处理的偏转区域中没有入射第一反射光束，因此通过如上所述配置光路变换单元50，从而能够避免对从出射端口出射的第三反射光束的干扰。

在本发明的第一实施例中，通过光路变换单元50中的第一反射棱镜，能够使第二反射光束和第三反射光束对折，并且能够灵活地改变在信道方向上第二反射光束和第三反射光束的距离。

返回到图2，光路变换单元50中的第一透镜501位于第一光束偏转单元40与第一反射棱镜502之间，从而在第一光束偏转单元40中形成的第二反射光束透过第一透镜501。

此外，光路变换单元50中的第二透镜503位于第二光束偏转单元60与第一反射棱镜502之间，从而在第一反射棱镜502中形成的第三反射光束透过第二透镜503。

在第一光束偏转单元40中形成的第二反射光束在信道方向上发散，并且在第一反射棱镜502中形成的第三反射光束在信道方向上发散。为了能够使由光路变换单元50对第二反射光束进行光路变换之后形成的第三反射光束有效地入射到第二光束偏转单元60的出射子区块，避免要从各个出射端口出射的第三反射光束之间相互干扰，第一透镜501对所透过的第二反射光束进行信道聚焦，并且第二透镜503对所透过的第三反射光束进行信道聚焦。

此外，在第一光束偏转单元40中形成的第二反射光束在波长方向上发散，并且在第一反射棱镜502中形成的第三反射光束在波长方向上发散。为了能够避免向第二光束偏转单元60入射的各个波长的第三反射光束之间相互干扰，第一透镜501对所透过的第二反射光束还进行波长聚焦，并且第二透镜503对所透过的第三反射光束还进行波长聚焦。

例如，第一透镜501和第二透镜503在波长方向上形成为凸面并且在信道方向上形成为凸面。第一透镜501的在波长方向上形成的凸面的焦距、以及在信道方向上形成的凸面的焦距，例如根据第一透镜501与第一反射棱镜502和第一光束偏转单元40的距离适当地设定。此外，第二透镜503的在波长方向上形成的凸面的焦距、以及在信道方向上形成的凸面的焦距，例如根据第二透镜503与第一反射棱镜502和第二光束偏转单元60的距离适当地设定。

如图2所示，在第一光束偏转单元40和第二光束偏转单元60并排放置的情况下，第一光束偏转单元40针对第一反射光束仅在信道方向上调整角度即可。

例如，在入射端口之间的距离和出射端口之间的距离都为d的情况下，需要将入射端口i的入射光束切换到出射端口j时(即，将与入射端口i对应的第一反射光束经过第一光束偏转单元40和光路变换单元50之后入射到第二光束偏转单元60中与出射端口j对应的输出子区块)，在第一光束偏转单元40中的第一偏转角度为如下：

θ1＝arctan(d((M+1)/2-j)/f)。

其中，f表示第一透镜501在信道方向上形成的凸面的焦距和第二透镜503在信道方向上形成的凸面的焦距的复合焦距。此外，j表示N个出射端口的序号。在图2的例子中，出射端口A(j＝1)、出射端口B(j＝2)、出射端口C(j＝3)、出射端口D(j＝4)。

例如，在图2中，在来自入射端口A的波长λ1和λ4的光束要从出射端口B出射的情况下，在与入射端口A对应的入射子区块中与波长λ1对应的偏转区域中的第一偏转角度为θ1＝arctan(d((4+1)/2-2)/f)，在与入射端口A对应的入射子区块中与波长λ4对应的偏转区域中的第一偏转角度为θ1＝arctan(d((4+1)/2-2)/f)。

此外，第一偏转角度的计算方式不限定于上述的例子，可以根据第一光束偏转单元40、第二光束偏转单元60和光路变换单元50的结构而适当地确定，只要对第一反射光束偏转了第一偏转角度之后形成的第二反射光束经过光路变换单元50之后所形成的第三反射光束，能够入射到第二光束偏转单元60中与要出射的出射端口对应的出射子区块即可。

在图2所示的第二光束偏转单元60中，包括分别与出射端口A、出射端口B、出射端口C和出射端口D对应的4个出射子区块，并且每个出射子区块包括分别与波长λ1、波长λ2、波长λ3和波长λ4对应的4个偏转区域。在这里，出射子区块的数目与入射出射单元中包括的出射端口的数目相同，并且每个出射子区块中包括的偏转区域的数目与从各个出射端口出射的出射光束能够复用的波长的数目相同。

具体地，图4是表示本发明的第一实施例的第二光束偏转单元60的平面示意图。如图4所示，与出射端口A、出射端口B、出射端口C和出射端口D对应的4个出射子区块沿着信道方向配置，并且每个出射子区块中包括的4个偏转区域沿着波长方向配置。此外，如图4所示，由于光路变换单元50中的第一反射棱镜502的反射，在出射子区块中的偏转区域与各个波长的对应方式变化。

如上所述，通过第一光束偏转单元40进行的光束偏转处理，第三反射光束被入射到与要出射的出射端口对应的出射子区块。例如，在上述的例子中，要从出射端口B出射的第三反射光束被入射到与出射端口B对应的出射子区块。其中，与波长λ1对应的第三反射光束入射到出射子区块中与波长λ1对应的偏转区域，同样与波长λ4对应的第三反射光束入射到出射子区块中与波长λ4对应的偏转区域(如图4的斜线所示)。由此，在第二光束偏转单元60中，能够对要从各个出射端口出射的各个波长的第三反射光束进行独立的光束偏转处理。

例如，第二光束偏转单元60通过在硅基液晶(Liquid Crystal On Silicon，LCOS)上加载相位光栅而构成。相位光栅能够独立地对入射到各个出射子区块的各个偏转区域的第三反射光束进行偏转。此外，第二光束偏转单元60也可以由其他的部件例如微机电系统(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)等构成。

在第二光束偏转单元60中，对入射到的第三反射光束进行光束偏转后反射，从而形成第四反射光束。具体地，基于从各个出射端口出射的各个波长的光束的入射端口，确定在与各个出射端口对应的各个出射子区块的各个偏转区域中针对第三反射光束的第二偏转角度。所述第二光束偏转单元在各个出射子区块的各个偏转区域中以所确定的第二偏转角度对所述第三反射光束进行偏转。

例如，针对入射到与出射端口B对应的出射子区块的波长λ1的第三反射光束，该光束来自入射端口A，据此能够确定出波长λ1的偏转区域中的第二偏转角度。在第二光束偏转单元60中，通过对该第三反射光束以第二偏转角度进行光束偏转处理，从而所形成的第四反射光束经过光束聚焦单元30和波长分散合成单元20之后能够从出射端口B出射。

例如，在入射端口之间的距离为d的情况下，需要将入射端口i的入射光束切换到出射端口j时(即，入射到与出射端口j对应的出射子区块的第三反射光是是来自入射端口i的光束经过处理而得到的光束)，在第二光束偏转单元60中的第二偏转角度为如下：

θ2＝arctan(d((M+1)/2-i)/f)。

其中，f表示第一透镜501在信道方向上形成的凸面的焦距和第二透镜503在信道方向上形成的凸面的焦距的复合焦距。此外，i表示M个入射端口的序号，M表示入射端口的数目。在图2的例子中，入射端口A(i＝1)、入射端口B(i＝2)、入射端口C(i＝3)、入射端口D(i＝4)。

例如，在图2中，在来自入射端口A的波长λ1和λ4的光束要从出射端口B出射的情况下，在与出射端口B对应的出射子区块中与波长λ1对应的偏转区域中的第二偏转角度为θ2＝arctan(d((4+1)/2-1)/f)，在与出射端口B对应的出射子区块中与波长λ4对应的偏转区域中的第二偏转角度为θ2＝arctan(d((4+1)/2-1)/f)。

此外，第二偏转角度的计算方式不限定于上述的例子，可以根据第二光束偏转单元60、光路变换单元50、波长分散合成单元20的结构而适当地确定，只要对第三反射光束偏转了第二偏转角度之后形成的第四反射光束经过光束聚焦单元30和波长分散合成单元20之后，能够从与要出射的出射端口出射即可。

返回到图2，由第二光束偏转单元60进行了光束偏转后形成的第四反射光束依次经过光束聚焦单元30和波长分散合成单元20之后，从出射端口出射。

光束聚焦单元30对第四反射光束进行波长聚焦，从而能够使从同一个出射端口出射的第四反射光束聚焦到波长分散合成单元20。例如，由第二光束偏转单元60进行了光束偏转后，形成要从出射端口B出射的波长λ1和λ4的第四反射光束。通过由光束聚焦单元30对从出射端口B出射的波长λ1和λ4的第四反射光束进行波长聚焦，从而能够使波长λ1和λ4的第四反射光束聚焦到波长分散合成单元20。

此外，在图2的波长选择开关装置中，光束聚焦单元30由一个柱面透镜构成，对第一反射光束和第四反射光束进行波长聚焦处理能够由该一个柱面透镜实现。从而，在第一实施例的波长选择开关装置中，能够减少光学器件的数目。

在图2的波长分散合成单元20中，对从各个出射子区块反射的第四反射射光束进行波长复用，并反射到与各个出射子区块对应的出射端口。

具体地，从同一个出射子区块反射的第四反射光束要从同一个出射端口出射。波长分散合成单元20对要从同一出射端口出射的各个波长的第四反射光束进行波长复用，从而形成一个光束。例如，在要从出射端口B出射的波长λ1和λ4的第四反射光束入射到波长分散合成单元20的情况下，波长分散合成单元20对波长λ1和λ4的第四反射光束进行波长复用，从而形成从出射端口B出射的出射光束。

此外，在图2的波长选择开关装置中，波长分散合成单元20由一个反射式光栅构成，通过该一个反射式光栅实现针对入射光束的波长解复用和针对第四反射光束的波长复用。从而，在第一实施例的波长选择开关装置中，能够减少光学器件的数目。

此外，如图2所示，在波长选择开关装置中包括偏振转换单元70的情况下，偏振转换单元70还可以对要从出射端口出射的出射光束进行偏振状态处理。由此，经过偏振转单元70进行偏振状态处理之后的出射光束能够更加有利于在光纤中传输，例如减少色散。

以上，结合图2至图4说明了本发明的第一实施例的波长选择开关装置。在本发明的第一实施例的波长选择开关装置中，通过光路变换单元50实现光路对折，从而能够减少光束聚焦单元30和波长分散合成单元20的光学器件数目。此外，在光路变换单元50中通过第一反射棱镜502使得第二反射光束和第三反射光束在信道方向上隔开距离，从而设置第一光束偏转单元40和第二光束偏转单元60的自由度提高(例如能够并排设置)，并且能过有效增加支持的入射端口和出射端口的数目。此外，在光路变换单元50中，第一透镜501和第三透镜503来实现第二反射光束的信道聚焦和波长聚焦、以及第三反射光束的信道聚焦和波长聚焦，从而能够在不影响性能的前提下简化结构。

下面，参考图5来说明本发明的实施方式的波长选择开关装置的实施例的结构。图5是表示本发明的第二实施例的波长选择开关装置的结构图。

在第二实施例的说明中，着重说明与第一实施例不同的部分，对与第一实施例相同的部分省略说明。

在图5的波长选择开关装置中，第一光束偏转单元40和第二光束偏转单元60不是并排设置。由此，在图5的波长选择开关装置中，能够降低封装高度，便于在可重构光分插复用器中设置波长选择开关装置。

在图5的波长选择开关装置中，由第一球面反射镜504、反射镜505和第二球面反射镜506构成光路变换单元50。

第一球面反射镜504对在第一光束偏转单元40中形成的第二反射光束进行波长聚焦和信道聚焦，并进行反射。反射镜505对由第一球面反射镜504反射的第二反射光束进行反射，从而形成第三反射光束。第二球面反射镜506对在反射镜505中形成的第三反射光束进行波长聚焦和信道聚焦，并反射到第二光束偏转单元60。

在第二实施例的波长选择开关装置的光路变换单元50中，在第一光束偏转单元40中形成的光束依次被第一球面反射镜504、反射镜505和第二球面反射镜506反射，进而入射到第二光束偏转单元60。由此，在第一光束偏转单元40中形成的第二反射光束和向第二光束偏转单元60入射的第三反射光束在信道方向上分离，从而能够支持更多数目的入射端口和出射端口。

此外，在第二实施例的波长选择开关装置的光路变换单元50中，通过第一球面反射镜504对第二反射光束进行波长聚焦和信道聚焦，并且第二球面反射镜506对第三反射光束进行波长聚焦和信道聚焦，从而能够避免第二反射光束和第三反射光束在信道方向和波长方向上发散。

其中，在图5的波长选择开关装置中，反射镜505构成为平面反射镜，但是也可以构成为反射棱镜。

此外，第一球面反射镜504、反射镜505和第二球面反射镜506的配置位置不限定于图2所示，只要能够对第二反射光束进行光路变换之后入射到第二光束偏转单元60即可。

进而，第二实施例的光路变换单元50的结构也可以应用于图2所示的波长选择开关装置。即，在图2所示的波长选择开关装置中，由图5所示的第一球面反射镜504、反射镜505和第二球面反射镜506来构成光路变换单元50。此外，在图5的波长选择开关装置中，第一光束偏转单元40和第二光束偏转单元40的结构和光束偏转处理与第一实施例相同，在此不进行展开说明。

如上所述，在第二实施例的波长选择开关装置的光路变换单元50中，第一光束偏转单元40和第二光束偏转单元60没有被并排设置。因此，在第二实施例中，入射光路和出射光路被分离。

具体地，如图5所示，波长选择开关装置还包括第二反射棱镜80。第二反射棱镜80将从各个入射端口入射的光束反射到波长分散合成单元20，并且将由波长分散合成单元20波长复用后的光束反射到各个出射端口。

通过第二反射棱镜，能够将被分离的入射光路和出射光路与集成在一起的入射出射单元10连接。此外，在图5所示的波长选择开关装置中，入射端口之间能够配置成阵列形式。通过第二反射棱镜80，能够在信道方向上分离各个入射端口的入射光束。同样，通过第二反射棱镜80，能够在信道方向上分离的从各个出射端口出射的出射光束从以阵列形式配置的出射端口出射。

此外，在图5所示的波长选择开关装置中，波长分散合成单元20包括波长分散光栅201和波长合成光栅202。

波长分散光栅201对由第二反射棱镜反射的从各个入射端口入射的光束进行波长解复用并反射，从而形成与各个入射端口对应的第一反射光束。由波长分散光栅201对入射光束进行的处理与图1所示的波长分散合成单元20相同，在此不展开说明。此外，波长合成光栅202对在各个出射子区块中偏转的第四反射光束进行波长复用并反射到第二反射棱镜。由波长合成光栅202对第四反射光束进行的处理与图1所示的波长分散合成单元20相同，在此不展开说明。

如上所述，在第二实施例的波长选择开关装置中，入射光路和出射光路没有重叠，因此无法共用一个反射式光栅。

此外，在图5所示的波长选择开关装置中，光束聚焦单元30包括第一柱面透镜301和第二柱面透镜302。

具体地，第一柱面透镜301对第一反射光束进行波长聚焦，并且第二柱面透镜302对第四反射光束进行波长聚焦。

与第一实施例的光束聚焦单元30同样地，通过由第一柱面透镜301对第一反射光束进行波长聚焦，使得第一反射光束的各个波长的光束在波长方向上不会发散，从而准直到第一光束偏转单元40。另外，通过由第二柱面透镜301对第四反射光束进行波长聚焦，使得第四反射光束的各个波长的光束在波长合成光栅202中聚焦，以便波长合成光栅进行波长合成处理。

根据图5所示的第二实施例的波长选择开关装置，由于第一光束偏转单元40和第二光束偏转单元60没有叠加设置，从而能够降低波长选择开关装置的高度。并且，由第一球面反射镜504、反射镜505和第二球面反射镜506构成光路变换单元50，从而能够使在第一光束偏转单元40中形成的第二反射光束和向第二光束偏转单元60入射的第三反射光束在信道方向上分离，能够支持更多数目的入射端口和出射端口。此外，在光路变换单元50中，第一球面反射镜504和第二球面反射镜506实现第二反射光束的信道聚焦和波长聚焦、以及第三反射光束的信道聚焦和波长聚焦，从而能够在不影响性能的前提下简化结构。

如上所述，在第一实施例和第二实施例的波长选择开关装置中，光路变换单元50对第二反射光束进行波长聚焦和信道聚焦，并且对第三反射光束进行波长聚焦和信道聚焦，从而能够减少光学器件，简化结构。

下面，参照图6和图7来说明本发明的第三实施例和第四实施例的波长选择开关装置。在第三实施例和第四实施例的波长选择开关装置中，光路变换单元50对在第一光束偏转单元40中形成的第二反射光束进行波长聚焦，并且对向第二光束偏转单元60入射的第三反射光束进行波长聚焦。此外，第一光束偏转单元40还对入射到各个偏转区域的第一反射光束和所形成的第二反射光束进行信道聚焦，并且第二光束偏转单元60还对入射到各个偏转区域的第三反射光束以及所形成的第四反射光束进行信道聚焦。

由此，通过光路变换单元50进行的波长聚焦，避免在波长方向上各个波长的光束发散，通过第一光束偏转单元40和第二光束偏转单元60进行的信道聚焦，避免各个信道的光束之间相互干扰，并且有效地入射到第二光束偏转单元60中与要出射的出射端口对应的出射子区块。

参照图6来说明本发明的第三实施例的波长选择开关装置。图6是表示本发明的第三实施例的波长选择开关装置。在第三实施例的说明中，着重说明与第一实施例不同的部分，对与第一实施例相同的部分省略说明。

如图6所示，在第三实施例的波长选择开关装置中，在第一光束偏转单元40中，例如在硅基液晶上设置了柱面透镜。该柱面透镜在波长方向上形成为平面在信道方向上形成为凸面，由此能够对向第一光束偏转单元40入射的第一反射光束和对第一反射光束进行光束偏转处理而形成的第二反射光束进行信道聚焦。

此外，在第二光束偏转单元60中，例如在硅基液晶上设置了柱面透镜。该柱面透镜在波长方向上形成为平面在信道方向上形成为凸面，由此能够对向第二光束偏转单元60入射的第三反射光束和对第三反射光束进行光束偏转处理而形成的第四反射光束进行信道聚焦。

在第三实施例的波长选择开关装置中，由于在第一光束偏转单元40和第二光束偏转单元60中能够进行信道聚焦，因此光路变换单元50仅进行波长聚焦即可。

因此，如图6所示，光路变换单元50包括第四柱面透镜507和第一反射棱镜502。其中，第一反射棱镜502的结构与功能与图2相同，在此不展开说明。

此外，第四柱面透镜507对所透过的第二反射光束和第三反射光束进行波长聚焦。如上所述，在图5的波长选择开关装置中，通过光路变换单元50中的第一反射棱镜，能够使第二反射光束和第三反射光束对折。因此，能够通过一个柱面透镜就能够同时对第二反射光束和第三反射光束进行波长聚焦。

此外，在第一实施例中，通过第一透镜501和第二透镜503对第二反射光束和第三反射光束进行信道聚焦和波长聚焦。但是，在第三实施例中，由于在第一光束偏转单元40和第二光束偏转单元60中能够进行信道聚焦，因此光路变换单元50仅通过第四柱面透镜507进行波长聚焦。

具体地，第四柱面透镜507在波长方向上形成为凸面在信道方向上形成为平面，由此能够对第二反射光束和第三反射光束进行波长聚焦，从而能够避免各个波长的光束发散。

此外，在图6所示的本发明的第三实施例的波长选择开关装置中，在第一光束偏转单元40中，以偏转区域为单位对第一反射光束进行适当的角度偏转，使得第二反射光束经过光路变换单元50之后所形成的第三反射光束能够入射到第二光束偏转单元60中与要出射的出射端口对应的出射子区块。

具体地，如图6所示，在第一光束偏转单元40和第二光束偏转单元60并排放置的情况下，第一光束偏转单元40针对第一反射光束仅在信道方向上调整角度即可。

例如，在入射端口之间的距离和出射端口之间的距离都为d的情况下，需要将入射端口i的入射光束切换到出射端口j时(即，将与入射端口i对应的第一反射光束经过第一光束偏转单元40和光路变换单元50之后入射到第二光束偏转单元60中与出射端口j对应的输出子区块)，在第一光束偏转单元40中的第一偏转角度为如下：

θ1’＝arctan(d(i-j)/f’)。

其中，f’表示第一光束偏转单元40和第二光束偏转单元60之间的水平光学距离。此外，与第一实施例相同地，i表示M个入射端口的序号，j表示N个出射端口的序号。在图6的例子中，入射端口A(i＝1)、入射端口B(i＝2)、入射端口C(i＝3)、入射端口D(i＝4)、出射端口A(j＝1)、出射端口B(j＝2)、出射端口C(j＝3)、出射端口D(j＝4)。

在第三实施例的波长选择开关装置中，由于通过在第一光束偏转单元40中设置的柱面透镜，能够对向第一光束偏转单元40入射的第一反射光束和第二反射光束进行信道聚焦。因此在计算第一偏转角度时，不会如第一实施例那样考虑信道方向上的复合焦距。此外，在图6的所示的本发明的第三实施例的波长选择开关装置中，在第二光束偏转单元60中，对入射到的第三反射光束进行光束偏转后反射，从而形成第四反射光束。具体地，基于从各个出射端口出射的各个波长的光束的入射端口，确定在与各个出射端口对应的各个出射子区块的各个偏转区域中针对第三反射光束的第二偏转角度。所述第二光束偏转单元60在各个出射子区块的各个偏转区域中以所确定的第二偏转角度对所述第三反射光束进行偏转。

例如，针对入射到与出射端口B对应的出射子区块的波长λ1的第三反射光束，该光束来自入射端口A，据此能够确定出波长λ1的偏转区域中的第二偏转角度。在第二光束偏转单元60中，通过对该第三反射光束以第二偏转角度进行光束偏转处理，从而所形成的第四反射光束经过光束聚焦单元30和波长分散合成单元20之后能够从出射端口B出射。

例如，在入射端口之间的距离为d的情况下，需要将入射端口i的入射光束切换到出射端口j时(即，入射到与出射端口j对应的出射子区块的第三反射光是来自入射端口i的光束经过处理而得到的光束)，在第二光束偏转单元60中的第二偏转角度为如下：

θ2’＝arctan(d(j-i)/f’)。

其中，f’表示第一光束偏转单元40和第二光束偏转单元60之间的水平光学距离。此外，与第一实施例相同地，i表示M个入射端口的序号，j表示N个出射端口的序号。在图6的例子中，入射端口A(i＝1)、入射端口B(i＝2)、入射端口C(i＝3)、入射端口D(i＝4)、出射端口A(j＝1)、出射端口B(j＝2)、出射端口C(j＝3)、出射端口D(j＝4)。

在第三实施例的波长选择开关装置中，由于通过在第二光束偏转单元60中设置的柱面透镜，能够对向第二光束偏转单元60入射的第三反射光束和在第二光束偏转单元60中形成的第四反射光束进行信道聚焦。因此在计算第二偏转角度时，不会如第一实施例那样考虑信道方向上的复合焦距。

根据本发明的第三实施例的波长选择开关装置，第二反射光束和第三反射光束对折，并且在第一光束偏转单元40和第二光束偏转单元60中进行信道聚焦，因此对第二反射光束和第三反射光束进行波长聚焦的柱面透镜能够共用，能够进一步降低光学器件的数目，节省成本。

参照图7来说明本发明的第四实施例的波长选择开关装置。图7是表示本发明的第四实施例的波长选择开关装置。在第四实施例的说明中，着重说明与第二实施例不同的部分，对与第二实施例相同的部分省略说明。

如图7所示，在第四实施例的波长选择开关装置中，在第一光束偏转单元40中，例如在硅基液晶上设置了柱面透镜。该柱面透镜在波长方向上形成为平面在信道方向上形成为凸面，由此能够对向第一光束偏转单元40入射的第一反射光束和对第一反射光束进行光束偏转处理而形成的第二反射光束进行信道聚焦。

此外，在第二光束偏转单元60中，例如在硅基液晶上设置了柱面透镜。该柱面透镜在波长方向上形成为平面在信道方向上形成为凸面，由此能够对向第二光束偏转单元60入射的第三反射光束和对第三反射光束进行光束偏转处理而形成的第四反射光束进行信道聚焦。

在第四实施例的波长选择开关装置中，由于在第一光束偏转单元40和第二光束偏转单元60中能够进行信道聚焦，因此光路变换单元50仅进行波长聚焦即可。

因此，如图7所示，光路变换单元50包括第一柱面反射镜508、反射镜505和第二柱面反射镜509。其中，反射镜505构成为反射棱镜，但是也可以构成为平面反射镜。反射镜505的结构与功能与图5相同，在此不展开说明。

此外，第一柱面反射镜508对在第一光束偏转单元40中形成的第二反射光束进行波长聚焦并进行反射，并且第二柱面反射镜509对由反射镜505形成的第三反射光束进行波长聚焦，并反射到第二光束偏转单元60。

此外，在第二实施例中，通过第一球面反射镜504和第二球面反射镜506对第二反射光束和第三反射光束进行信道聚焦和波长聚焦。但是，在第四实施例中，由于在第一光束偏转单元40和第二光束偏转单元60中能够进行信道聚焦，因此光路变换单元50仅通过第一柱面反射镜508和第二柱面反射镜509进行波长聚焦。

具体地，第一柱面反射镜508在波长方向上形成为凸面在信道方向上形成为平面，由此能够对第二反射光束进行波长聚焦，从而能够避免各个波长的光束发散。同样，第二柱面反射镜509在波长方向上形成为凸面在信道方向上形成为平面，由此能够对第二反射光束进行波长聚焦，从而能够避免各个波长的光束发散。

根据本发明的第四实施例的波长选择开关装置，在第一光束偏转单元40和第二光束偏转单元60中进行信道聚焦，因此在光路变换单元50中能够代替球面反射镜而设置柱面反射镜，从而能够降低色差。

本发明的如上所述的波长选择开关装置能够用来构成诸如可重构光分插复用器等的通信设备。在通信设备中，根据容量要求可以包括一个或多个本发明的实施方式的波长选择开关装置。

此外，在通信设备中还可以包括控制器。该控制器能够针对波长选择开关装置，确定第一光束偏转单元40的各个偏转区域中的第一偏转角度和第二光束偏转单元60的各个偏转区域中的第二偏转角度，并且控制波长选择开关装置的第一光束偏转单元40以第一偏转角度对第一反射光束进行偏转，并且控制第二光束偏转单元60以第二偏转角度对第三反射光束进行偏转。例如，控制器对波长选择开关装置发送表示第一偏转角度和第二偏转角度的控制信号，从而在波长选择开关装置中进行适当的光束偏转。

此外，该控制器可以针对多个波长选择开关装置，进行第一偏转角度和第二偏转角度的计算处理和控制处理。该控制器也可以仅针对单个波长选择开关装置，进行第一偏转角度和第二偏转角度的计算处理和控制处理。此时，在通信设备中包括多个波长选择开关装置的情况下，需要设置多个控制器。

进而，在波长选择开关装置中也可以内置控制单元，由控制单元来执行上述控制器的功能。

下面，参照图8来说明本发明的实施方式的波长切换方法。图8是表示本发明的实施方式的波长切换方法的流程图。其中，图8所示的波长切换方法能够应用于如图1所示的本发明的实施方式的波长选择开关装置。当然，图8所示的波长切换方法也能够使用于本发明的第一实施例至第四实施例的波长选择开关装置。

如上所述，本发明的实施方式的波长选择开关装置包括入射出射单元10、波长分散合成单元20、光束聚焦单元30、第一光束偏转单元40、光路变换单元50和第二光束偏转单元60。

其中，入射出射单元10包括M个入射端口和N个出射端口，其中M个入射端口和N个出射端口沿着第一方向配置。第一光束偏转单元40对入射到各个偏转区域的第一反射光束进行光束偏转，从而形成第二反射光束。第二光束偏转单元60对入射到各个偏转区域的第三反射光束进行光束偏转，从而形成第四反射光束。

在步骤S100中，基于各个入射端口的各个波长的光束的出射端口，确定在与各个入射端口对应的各个入射子区块的各个偏转区域中针对所述第一反射光束的第一偏转角度，并控制所述第一光束偏转单元在各个入射子区块的各个偏转区域中以所确定的第一偏转角度对所述第一反射光束进行偏转。

例如，在图2所示的第一实施例的波长选择开关装置中，在输入端口之间的距离和输出端口之间的距离都为d的情况下，需要将输入端口i的入射光束切换到出射端口j时(即，将与输入端口i对应的第一反射光束经过第一光束偏转单元40和光路变换单元50之后入射到第二光束偏转单元60中与出射端口j对应的输出子区块)，在第一光束偏转单元40中的第一偏转角度为如下：

θ1＝arctan(d((M+1)/2-j)/f)。

其中，f表示第一透镜501在信道方向上形成的凸面的焦距和第二透镜503在信道方向上形成的凸面的焦距的复合焦距。此外，j表示N个出射端口的序号。在图2的例子中，出射端口A(j＝1)、出射端口B(j＝2)、出射端口C(j＝3)、出射端口D(j＝4)。

例如，在图2中，在来自入射端口A的波长λ1和λ4的光束要从出射端口B出射的情况下，在与入射端口A对应的入射子区块中与波长λ1对应的偏转区域中的第一偏转角度为θ1＝arctan(d((4+1)/2-2)/f)，在与入射端口A对应的入射子区块中与波长λ4对应的偏转区域中的第一偏转角度为θ1＝arctan(d((4+1)/2-2)/f)。

再如，在图6所示的第三实施例的波长选择开关装置中，例如，在入射端口之间的距离和出射端口之间的距离都为d的情况下，需要将入射端口i的入射光束切换到出射端口j时，在第一光束偏转单元40中的第一偏转角度为如下：

θ1’＝arctan(d(i-j)/f’)。

其中，f’表示第一光束偏转单元40和第二光束偏转单元60之间的水平光学距离。此外，与第一实施例相同地，i表示M个入射端口的序号，j表示N个出射端口的序号。在图6的例子中，入射端口A(i＝1)、入射端口B(i＝2)、入射端口C(i＝3)、入射端口D(i＝4)、出射端口A(j＝1)、出射端口B(j＝2)、出射端口C(j＝3)、出射端口D(j＝4)。

此外，第一偏转角度的计算方式不限定于上述的例子，可以根据第一光束偏转单元40、第二光束偏转单元60和光路变换单元50的结构而适当地确定，只要对第一反射光束偏转了第一偏转角度之后形成的第二反射光束经过光路变换单元50之后所形成的第三反射光束，能够入射到第二光束偏转单元60中与要出射的出射端口对应的出射子区块即可。

在步骤S200中，基于从各个出射端口出射的各个波长的光束的入射端口，确定在与各个出射端口对应的各个出射子区块的各个偏转区域中针对所述第三反射光束的第二偏转角度，并控制所述第二光束偏转单元在各个出射子区块的各个偏转区域中以所确定的第二偏转角度对所述第三反射光束进行偏转。

例如，在图2所示的第一实施例的波长选择开关装置中，在输入端口之间的距离为d的情况下，需要将输入端口i的入射光束切换到出射端口j时(即，入射到与出射端口j对应的出射子区块的第三反射光是是来自入射端口i的光束经过处理而得到的光束)，在第二光束偏转单元60中的第二偏转角度为如下：

θ2＝arctan(d((M+1)/2-i)/f)。

其中，f表示第一透镜501在信道方向上形成的凸面的焦距和第二透镜503在信道方向上形成的凸面的焦距的复合焦距。此外，i表示M个入射端口的序号，M表示入射端口的数目。在图2的例子中，入射端口A(i＝1)、入射端口B(i＝2)、入射端口C(i＝3)、入射端口D(i＝4)。

例如，在图2中，在来自入射端口A的波长λ1和λ4的光束要从出射端口B出射的情况下，在与出射端口B对应的出射子区块中与波长λ1对应的偏转区域中的第二偏转角度为θ2＝arctan(d((4+1)/2-1)/f)，在与出射端口B对应的出射子区块中与波长λ4对应的偏转区域中的第二偏转角度为θ2＝arctan(d((4+1)/2-1)/f)。

再如，在图6所示的第三实施例的波长选择开关装置中，在入射端口之间的距离为d的情况下，需要将入射端口i的入射光束切换到出射端口j时(即，入射到与出射端口j对应的出射子区块的第三反射光是来自入射端口i的光束经过处理而得到的光束)，在第二光束偏转单元60中的第二偏转角度为如下：

θ2’＝arctan(d(j-i)/f’)。

其中，f’表示第一光束偏转单元40和第二光束偏转单元60之间的水平光学距离。此外，与第一实施例相同地，i表示M个入射端口的序号，j表示N个出射端口的序号。在图6的例子中，入射端口A(i＝1)、入射端口B(i＝2)、入射端口C(i＝3)、入射端口D(i＝4)、出射端口A(j＝1)、出射端口B(j＝2)、出射端口C(j＝3)、出射端口D(j＝4)。

此外，第二偏转角度的计算方式不限定于上述的例子，可以根据第二光束偏转单元60、光路变换单元50、波长分散合成单元20的结构而适当地确定，只要对第三反射光束偏转了第二偏转角度之后形成的第四反射光束经过光束聚焦单元30和波长分散合成单元20之后，能够从与要出射的出射端口出射即可。

此外，上述的步骤S100和步骤S200的处理可以通过在波长选择开关装置中内置的控制单元执行，也可以根据所接收的由控制器产生的控制信号而执行。

此外，上述控制单元或控制器可以由软件构成，也可以由硬件构成。也可以通过两者的结合来实现。

在上面详细描述了本发明的各个实施例。然而，本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可对这些实施例进行各种修改，组合或子组合，并且这样的修改应落入本发明的范围内。

Claims (12)

1.一种波长选择开关装置，包括：

入射出射单元，包括M个入射端口和N个出射端口，其中所述M个入射端口和所述N个出射端口沿着第一方向配置；

波长分散合成单元，对从各个入射端口入射的光束进行波长解复用并反射，从而形成与各个入射端口对应的第一反射光束；

光束聚焦单元，对所述第一反射光束进行波长聚焦；

第一光束偏转单元，包括M个入射子区块，每个子区块中包括与多个波长分别对应的多个偏转区域，其中M个入射子区块与M个入射端口一一对应，与第一入射端口对应的第一反射光束被入射到与第一入射端口对应的入射子区块，所述第一光束偏转单元配置来对入射到各个偏转区域的第一反射光束进行光束偏转，从而形成第二反射光束；

光路变换单元，对在各个入射子区块中偏转的第二反射光束进行反射，从而形成第三反射光束；

第二光束偏转单元，包括N个出射子区块，其中N个出射子区块与N个出射端口一一对应，每个出射子区块中包括与多个波长分别对应的多个偏转区域，其中所述第三反射光束被入射到与要出射的出射端口对应的出射子区块，所述第二光束偏转单元配置来对入射到各个偏转区域的第三反射光束进行光束偏转，从而形成第四反射光束，

其中，所述光束聚焦单元还对所述第四反射光束进行波长聚焦，并且所述波长分散合成单元对在各个出射子区块中偏转的第四反射光束进行波长复用并反射到与各个出射子区块对应的出射端口。

2.如权利要求1所述的波长选择开关装置，其中，

所述光路变换单元还配置来对所述第二反射光束进行波长聚焦和信道聚焦，并且对所述第三反射光束进行波长聚焦和信道聚焦。

3.如权利要求2所述的波长选择开关装置，其中，

所述光路变换单元包括：

第一透镜，对所透过的第二反射光束进行波长聚焦和信道聚焦；

第一反射棱镜，对透过所述第一透镜后的第二反射光束进行反射，从而形成在信道方向上与所述第二反射光束的距离为规定距离的第三反射光束，其中所述规定距离根据在信道方向上所述第一光束偏转单元与所述第二光束偏转单元的距离而设定；

第二透镜，对所透过的第三反射光束进行波长聚焦和信道聚焦。

4.如权利要求2所述的波长选择开关装置，其中，

所述光路变换单元包括：

第一球面反射镜，对所述第二反射光束进行波长聚焦和信道聚焦，并进行反射；

反射镜，对由所述第一球面反射镜反射的第二反射光束进行反射，从而形成第三反射光束；

第二球面反射镜，对由所述反射镜形成的第三反射光束进行波长聚焦和信道聚焦，并反射到所述第二光束偏转单元。

5.如权利要求4所述的波长选择开关装置，还包括：

第二反射棱镜，将从各个入射端口入射的光束反射到所述波长分散合成单元，并且将由所述波长分散合成单元波长复用后的光束反射到各个出射端口，

所述波长分散合成单元包括：

波长分散光栅，对由所述第二反射棱镜反射的从各个入射端口入射的光束进行波长解复用并反射，从而形成与各个入射端口对应的第一反射光束；

波长合成光栅，对在各个出射子区块中偏转的第四反射光束进行波长复用并反射到所述第二反射棱镜，

所述光束聚焦单元包括：

第一柱面透镜，对所述第一反射光束进行波长聚焦；以及

第二柱面透镜，对所述第四反射光束进行波长聚焦。

6.如权利要求1所述的波长选择开关装置，其中，

所述光路变换单元还配置来对所述第二反射光束进行波长聚焦，并且对所述第三反射光束进行波长聚焦，

所述第一光束偏转单元还对入射到各个偏转区域的第一反射光束、以及所形成的第二反射光束进行信道聚焦，所述第二光束偏转单元还对入射到各个偏转区域的第三反射光束、以及所形成的第四反射光束进行信道聚焦。

7.如权利要求6所述的波长选择开关装置，其中，

所述光路变换单元包括：

第四柱面透镜，对所透过的第二反射光束和第三反射光束进行波长聚焦；

第一反射棱镜，对透过所述第三柱面透镜后的第二反射光束进行反射，从而形成在信道方向上与所述第二反射光束的距离为规定距离的第三反射光束，其中所述规定距离根据在信道方向上所述第一光束偏转单元与所述第二光束偏转单元的距离而设定。

8.如权利要求6所述的波长选择开关装置，其中，

所述光路变换单元包括：

第一柱面反射镜，对所述第二反射光束进行波长聚焦，并进行反射；

反射镜，对由所述第一柱面反射镜反射的第二反射光束进行反射，从而形成第三反射光束；

第二柱面反射镜，对由所述反射镜形成的第三反射光束进行波长聚焦，并反射到所述第二光束偏转单元。

9.如权利要求8所述的波长选择开关装置，还包括：

第二反射棱镜，将从各个入射端口入射的光束反射到所述波长分散合成单元，并且将由所述波长分散合成单元波长复用后的光束反射到各个出射端口，

所述波长分散合成单元包括：

波长分散光栅，对由所述第二反射棱镜反射的从各个入射端口入射的光束进行波长解复用并反射，从而形成与各个入射端口对应的第一反射光束；

波长合成光栅，对在各个出射子区块中偏转的第四反射光束进行波长复用并反射到所述第二反射棱镜，

所述光束聚焦单元包括：

第一柱面透镜，对所述第一反射光束进行波长聚焦；以及

第二柱面透镜，对所述第四反射光束进行波长聚焦。

10.如权利要求1所述的波长选择开关装置，还包括：

偏振转换单元，位于所述入射出射单元和所述波长分散合成单元之间，将从各个入射端口入射的光束转换为具有单一偏振态的光束。

11.一种通信设备，包括根据权利要求1至10的任一项所述的波长选择开关装置。

12.一种用于波长选择开关装置的波长切换方法，其中，

所述波长选择开关装置包括：

入射出射单元，包括M个入射端口和N个出射端口，其中所述M个入射端口和所述N个出射端口沿着第一方向配置；

波长分散合成单元，对从各个入射端口入射的光束进行波长解复用并反射，从而形成与各个入射端口对应的第一反射光束；

光束聚焦单元，对所述第一反射光束进行波长聚焦；

第一光束偏转单元，包括M个入射子区块，每个子区块中包括与多个波长分别对应的多个偏转区域，其中M个入射子区块与M个入射端口一一对应，与第一入射端口对应的第一反射光束被入射到与第一入射端口对应的入射子区块，所述第一光束偏转单元配置来对入射到各个偏转区域的第一反射光束进行光束偏转，从而形成第二反射光束；

光路变换单元，对在各个入射子区块中偏转的第二反射光束进行反射，从而形成第三反射光束；

第二光束偏转单元，包括N个出射子区块，其中N个出射子区块与N个出射端口一一对应，每个出射子区块中包括与多个波长分别对应的多个偏转区域，其中第三反射光束被入射到与要出射的出射端口对应的出射子区块，所述第二光束偏转单元配置来对入射到各个偏转区域的第三反射光束进行光束偏转，从而形成第四反射光束，

其中，所述光束聚焦单元还对所述第四反射光束进行波长聚焦，并且所述波长分散合成单元对在各个出射子区块中偏转的第四反射光束进行波长复用并反射到与各个出射子区块对应的出射端口，

所述波长切换方法包括：

基于各个入射端口的各个波长的光束的出射端口，确定在与各个入射端口对应的各个入射子区块的各个偏转区域中针对所述第一反射光束的第一偏转角度，并控制所述第一光束偏转单元在各个入射子区块的各个偏转区域中以所确定的第一偏转角度对所述第一反射光束进行偏转；以及

基于从各个出射端口出射的各个波长的光束的入射端口，确定在与各个出射端口对应的各个出射子区块的各个偏转区域中针对所述第三反射光束的第二偏转角度，并控制所述第二光束偏转单元在各个出射子区块的各个偏

转区域中以所确定的第二偏转角度对所述第三反射光束进行偏转。