CN108352921A - 可重构光分插复用器 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种可重构光分插复用器，包括：输入组件、输出组件、分束器、第一开关阵列、波长色散系统，重定向系统以及第二开关阵列。输入组件包括M+P个输入端口；输出组件包括N个输出端口；分束器用于从M个输入端口接收M个输入光束，并将M个输入光束中的每个光束分成至少N份，得到至少M*N个光束；第一开关阵列包括至少P个开关单元，第二开关阵列包括N行开关单元。第一开关阵列、分束器、波长色散系统、重定向系统以及第二开关阵列的布置使得P个上波光束和至少M*N个光束中的M*N个光束中的子光束能够路由至N个输出端口。该可重构光分插复用器可以提高集成度。

Description

可重构光分插复用器 技术领域
本发明涉及光通信领域，尤其涉及光通信领域中的可重构光分插复用器。
背景技术
随着信息技术的发展，光通信网络的复杂性不断增大，对于多个环网相切处的光网络节点(例如城域网骨干节点)，有大量来自不同维度(方向/线路)的波分复用(WDM，Wavelength Division Multiplex)光束需要在光网络节点交换去往不同的维度(即维度间交换)。同时光网络节点还有与汇聚层相连的上波及下波线路。上波线路用于将从下层汇聚到本节点的光束交换到目标维度。下波线路用于将其他维度的需要与本节点通信的光束在交换到本节点。当前网络流量不断增大，光网络节点的吞吐量越来越多，一个光网络节点在处理更多维度的光束切换的同时，还要处理本地上/下波业务。
现有技术中，运营商可通过在光网络节点使用可重构光分插复用器(ROADM，Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer)进行维度交换、上波或下波业务等。目前，存在多种结构的ROADM，以实现光网络节点之间的交叉和连接。例如，已知一种N*M ROADM，其包括M个输入端口、N个输出端口以及两级开关阵列，其中，M个输入端口用于输入WDM光束，第一级开关阵列包括M*K(M行，K列)个开关单元，用于对WDM光束的子光束进行光路处理，使处理过的子光束传输到第二级开关阵列的开关单元上，第二级开关阵列包括N个二维排列的开关单元，用于将经过第一级开关阵列处理的子光束输出到N个输出端口。由于第二级开关阵列呈二维排列，该N*M ROADM可以实现更多的输出端口，但是受限于配置结构和光路设计，该N*M ROADM只能实现下波功能，如果需要同时实现上下波和维度间交换的功能，需要N*M RODAM与其他光学器件进行组合，从而在规模、体积和成本方面都不能满足光网络高集成度、高交叉能力以及低成本的要求。
亟需一种ROADM，既能实现高集成化，又能提高光网络节点的交叉能力。
发明内容
本发明实施例提供了一种可重构光分插复用器，以在单一光学系统中实现本地上波以及维度间交换的功能，并提高可重构光分插复用器的集成度。
第一方面，本发明实施例提供了一种可重构光分插复用器，包括：输入组件，包括M+P个输入端口，其中M个输入端口用于维度输入，P个输入端口用于上波，其中，M、P为大于等于1的整数；输出组件，包括N个输出端口，该N个输出端口用于维度输出，其中，N为大于等于1的整数；第一开关阵列，包括至少P个开关单元，该P个输入端口中的每个输入端口对应该至少P个开关单元中至少一个开关单元，该至少P个开关单元，用于从该P个输入端口接收P个输入光束，并对该P个输入光束进行路由；分束器，用于从该M个输入端口接收M个输入光束，并将该M个输入光束中的每个光束分成至少N份，得到至少M*N个光束；波长色散系统，用于从该第一开关阵列接收该P个输入光束，并对该P个输入光束进行色散，得到该P个输入光束的子光束，还用于从该分束器接收该至少M*N个光束，并对该至少M*N个光束进行色散，得到该至少M*N个光束的子光束；第二开关阵列，包括N行开关单元，其中每行开关单元包括K个开关单元，该K个开关单元一一对应K个波长，该K个开关单元分别用于路由各自对应的波长的子光束，其中，K为大于1的整数；重定向系统，用于从该波长色散系统接收该P个输入光束的子光束，并将该P个输入光束的子光束重定向至该第二开关阵列的该N行开关单元，并由该N行开关单元将该P个输入光束的子光束路由至该N个输出端口，其中，该第一开关阵列、该第二开关阵列、该波长色散系统和该重定向系统的布置使得该P个输入光束的子光束能够路由至该N个输出端口；其中，该重定向系统还用于从该波长色散系统接收该至少M*N个光束中的M*N个光束的子光束，并将该M*N个光束的子光束重定向至该第二开关阵列中的该N行开关单元，并由该N行开关单元将该M*N个光束的子光束路由至该N个输出端口，其中，该分束器、该第二开关阵列、该波长色散系统和该重定向系统的布置使得该M*N个光束的子光束能够路由至该N个输出端口。
结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，该可重构光分插复用器还包括：第三开关阵列，包括至少Q个开关单元，该至少Q个输 出端口中的每个输出端口对应该至少Q个开关单元中的至少一个开关单元；该输入组件还包括Q个输出端口，该Q个输出端口用于下波，Q为大于1的整数；该至少N份为N+1份，该至少M*N个光束为M*(N+1)个光束；该第二开关阵列还包括J行开关单元，J为大于等于1且小于等于M的整数；该重定向系统还用于从该波长色散系统接收该M*(N+1)个光束中的除该M*N个光束之外剩余的M个光束的子光束，并将该M个光束的子光束重定向至该第二开关阵列中的该J行开关单元，并由该J行开关单元将该M个光束的子光束路由至该第三开关阵列的该至少Q个开关单元，然后由该至少Q个开关单元将从该J行开关单元接收到的光束分别输出至对应的Q个输出端口，其中，该第二开关阵列、该第三开关阵列、该波长色散系统和该重定向系统的布置使得该M个光束的子光束能够路由至该Q个输出端口。
结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，J＝M，该第二开关阵列中的该J行开关单元与该M个输入端口一一对应，该第二开关阵列中的该J行开关单元中的每行开关单元用于路由与该每行开关单元对应的输入端口的输入光束经过该波长色散系统得到的子光束。
结合第一方面、第一方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，该第二开关阵列中的该N行开关单元与该N个输出端口一一对应，该第二开关阵列中的该N行开关单元中的每行开关单元中的每个开关单元用于从传输至该每个开关单元的多个子光束中选择一束目标子光束，并将该目标子光束路由至该每行开关单元对应的输出端口。
结合第一方面、第一方面的第一种至第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，该重定向系统包括第一子重定向系统，该第一子重定向系统用于改变该P个输入光束的子光束和该至少M*N个光束的子光束在子波长展开平面方向的光束传播特性，使该P个输入光束的子光束和该至少M*N个光束的子光束中相同波长的子光束在该子波长展开平面方向上路由至该第二开关阵列的同一位置；该重定向系统还包括第二子重定向系统，该第二子重定向系统用于改变该P个输入光束的子光束和该M*N个光束的子光束在端口交换平面方向上的光束传播特性，使该P个输入光束的子光束和该M*N个光束的子光束中对应相同输出端口的子光束在该端口交换平面方上路由至该第二开关阵列的同一位置。
结合第一方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，该重定向系统包括第三子重定向系统，该第三子重定向系统用于改变该剩余的M个光束的子光束的在该端口交换平面方向上的光束传播特性，使该剩余的M个光束的子光束中从相同输入端口输入的光束的子光束在该端口交换平面方向上路由至该第二开关阵列的同一位置。
结合第一方面、第一方面的第一种至第五种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，该分束器为硅基液晶LCOS、空间分束器或平面波导分束器中的一种。
结合第一方面，第一方面的第一种至第六种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，该第一开关阵列、该第二开关阵列为微机电系统MEMS、LCOS或平面波导开关阵列中的一种或多种。
结合第一方面，第一方面的第一种至第七种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在第一方面的第八种可能的实现方式中，K为该M+P个输入端口输入的波分复用信号的最大子波长数。
结合第一方面，第一方面的第一种至第八种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在第一方面的第九种可能的实现方式中，该波长色散系统包括至少一个光栅。
结合第一方面，第一方面的第一种至第九种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在第一方面的第十种可能的实现方式中，该重定向系统包括至少一个透镜。
结合第一方面，第一方面的第一种至第十种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在第一方面的第十一种可能的实现方式中，该可重构光分插复用器还包括：输入准直器阵列，包括M+P个准直器，分别与该M+P个输入端口对应，用于将该M+P个输入端口输入的光束转换成准直光束。
输出准直器阵列，包括N个准直器，分别与该N个输出端口对应，用于将准备在该N个输出端口输出的光束转换成准直光束。
在本发明实施例中，通过在可重构光分插复用器中设置分束器，使用分束器将M个输入端口接收的M个输入光束中的每个光束分成至少N份，将该至少N份光束中的N份光束用于维度间交换，并通过布置可重构光分插复用器中的各组件，使得第一开关阵列、波长色散系统、重定向系统和第二 开关阵列的布置能够实现上波的功能，使得分束器、波长色散系统、第二开关阵列的布置能够实现维度间交换的功能。从而通过设置分束器、以及重复利用第二开关阵列的光交换功能，在单一光学系统中利用两级开关阵列实现本地上波以及维度间交换的功能，能够提高可重构光分插复用器的集成度。
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是根据本发明实施例的可重构光分插复用器的示意性框图。
图2是根据本发明再一实施例的分束器的示意图。
图3是根据本发明又一实施例的分束器的示意图。
图4A是根据本发明又一实施例的可重构光分插复用器的子波长展开平面方向示意图。
图4B是图4A的可重构光分插复用器的端口交换平面方向示意图。
图4C是图4A的可重构光分插复用器的维度间交换的光路示意图。
图4D是图4A的可重构光分插复用器的上波的光路示意图。
图4E是图4A的可重构光分插复用器的下波的光路示意图。
图5A是根据本发明又一实施例的可重构光分插复用器的子波长展开平面方向示意图。
图5B是图5A的可重构光分插复用器的端口交换平面方向示意图。
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。
本发明的技术方案，可以应用于各种能够使用光束(或者说，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 Division Multiple Access Wireless)，通用分组无线业务(GPRS，General Packet Radio Service)，长期演进(LTE，Long Term Evolution)等。
现有技术中，可以在光网络节点中使用可重构光分插复用器实现对光网络业务的重构。光网络节点业务可以包括维度间交换、上波、下波等功能。光网络节点业务可以通过网管系统远程配置可重构光分插复用器(ROADM，Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer)来实现。
目前，存在多种不同结构的或用于实现不同功能的ROADM。例如，存在一种第一N*M ROADM，其包括M个输入端口、N个输出端口以及两级开关阵列，其中，M个输入端口用于输入波分复用(WDM,Wavelength Division Multiplex)光束，并通过光栅将WDM光束分解成K个不同波长的子光束。第一级开关阵列包括M*K个开关单元，用于把经过光栅的子光束交换到第二级开关阵列的不同开关单元上(即“分波”)，第二级开关阵列包括N个开关单元，用于改变各子光束的光束传播特性，使各子光束重新进行组合(即“合波”)，并通过光栅将来自于第二级光开关阵列的波长相异且对应的输出端口相同的子光束合成WDM信号，输出到N个输出端口。为了适应高速光通信的高效灵活的需求，作为网络交叉连接核心的ROADM需要不断的发展，希望ROADM具有更多的输入端口(包括用于维度输入的输入端口和用于上波的输入端口)和输出端口(包括用于维度输出的输出端口和用于下波的输出端口)。由于WDM光束包括的子光束的数量(具体说，是所包括的子光束的波长数量)K较大且相对固定，因此，第一N*M ROADM的输入端口数量主要取决于M，输出端口数量主要取决于N，但是受配置空间和单个开关单元的交叉能力(例如，旋转范围)限制，M和N不能做到很大，故输出/输入端口的数量收到限制，无法满足当前日益增长的网络需求以及用户的要求。
又例如，还存在一种第二N*M ROADM，其包括M个输入端口、N个输出端口以及两级开关阵列，其中，M个输入端口用于输入WDM光束，第一级开关阵列包括M*K(M行，K列)个开关单元，用于对WDM光束的子光束进行光路处理，使处理过的子光束传输到第二级开关阵列的开关单元上，第二级开关阵列包括N个二维排列的开关单元，用于将经过第一级开关阵列处理的子光束输出到N个输出端口。由于第二级开关阵列呈二维排 列，该第二N*M ROADM相对于第一N*M可以实现更多的输出端口，但是受限于配置结构和光路设计，该第二N*M ROADM只能实现第一N*M RODAM的“分波”的功能，或者也可以理解为，只能实现下波功能，如果需要同时实现上下波和维度间交换的功能，需要N*M RODAM与其他光学器件进行组合，从而在规模、体积和成本方面都不能满足光网络高集成度、高交叉能力以及低成本的要求。
又例如，还存在一种第三N*M ROADM，其相当于第二N*M ROADM的镜像结构。具体地，其包括M个输入端口，N个输出的端口以及两级开关阵列。其中，第一级开关阵列包括M个二维排列的开关单元，用于将从M个输入端口接收的光束传输到第二级开关阵列的开关单元上，第二级开关阵列包括N*K行，用于对光束进行重新组合，并将组合后的光束传输到N个输出端口处。由于第一开关阵列呈二维分布，所以该第三N*M ROADM相比于第一N*M ROADM可以实现更多的输入端口，但是受限于配置结构和光路设计，该第三N*M ROADM只能实现N*M RODAM的“合波”功能，或者也可以理解为，只能实现上波功能。
可选地，可以将第二N*M RODAM和第二N*M RODAM级联起来，其中，第二N*M RODAM包括N个输入端口，用于输入维度WDM光束，还包括N*N+M个输出端口，其中N*N个端口用于输出WDM光束，其中M个输出端口用于输出下波信号。第三N*M RODAM可以包括N*N+M个输入端口，其中N*N个输入端口用于接收第二N*M RODAM输出的WDM光束，其中M个输入端口用于接收上波信号。各个维度输入的光束被分为N+M份，其中N份WDM信号用于不同的维度输出，另外M份被用于下波。可以通过两个模块实现本地上下波以及维度间交换的功能。但是，本发明实施例中使用了两个光学模块，四级光开关阵列实现网络交叉的各功能。随着光通信网络的高速发展，亟需能集成度更高、功能更多、体积更小和成本更低的RODAM。
图1示出了本发明实施例的可重构光分插复用器的示意性结构，如图1所示，该可重构光分插复用器包括：
输入组件，包括M+P个输入端口，其中M个输入端口用于维度输入，P个输入端口用于上波，其中，M、P为大于等于1的整数；
输出组件，包括N个输出端口，该N个输出端口用于维度输出，其中， N为大于等于1的整数；
第一开关阵列，包括至少P个开关单元，该P个输入端口中的每个输入端口对应该至少P个开关单元中至少一个开关单元，该至少P个开关单元，用于从该P个输入端口接收P个输入光束，并对该P个输入光束进行路由；
分束器，用于从该M个输入端口接收M个输入光束，并将该M个输入光束中的每个光束分成至少N份，得到至少M*N个光束；
波长色散系统，用于从该第一开关阵列接收该P个输入光束，并对该P个输入光束进行色散，得到该P个输入光束的子光束，还用于从该分束器接收该至少M*N个光束，并对该至少M*N个光束进行色散，得到该至少M*N个光束的子光束；
第二开关阵列，包括N行开关单元，其中每行开关单元包括K个开关单元，该K个开关单元一一对应K个波长，该K个开关单元分别用于路由各自对应的波长的子光束，其中，K为大于1的整数；
重定向系统，用于从该波长色散系统接收该P个输入光束的子光束，并将该P个输入光束的子光束重定向至该第二开关阵列的该N行开关单元，并由该N行开关单元将该P个输入光束的子光束路由至该N个输出端口，其中，该第一开关阵列、该第二开关阵列、该波长色散系统和该重定向系统的布置使得该P个输入光束的子光束能够路由至该N个输出端口；
其中，该重定向系统还用于从该波长色散系统接收该至少M*N个光束中的M*N个光束的子光束，并将该M*N个光束的子光束重定向至该第二开关阵列中的该N行开关单元，并由该N行开关单元将该M*N个光束的子光束路由至该N个输出端口，其中，该分束器、该第二开关阵列、该波长色散系统和该重定向系统的布置使得该M*N个光束的子光束能够路由至该N个输出端口。
在本发明实施例中，通过在可重构光分插复用器中设置分束器，使用分束器将M个输入端口接收的M个输入光束中的每个光束分成至少N份，将该至少N份光束中的N份光束用于维度间交换，并通过布置可重构光分插复用器中的各组件，使得第一开关阵列、波长色散系统、重定向系统和第二开关阵列的布置能够实现上波的功能，使得分束器、波长色散系统、第二开关阵列的布置能够实现维度间交换的功能。从而通过设置分束器、以及重复利用第二开关阵列的光交换功能，在单一光学系统中利用两级开关阵列实现 本地上波以及维度间交换的功能，能够提高可重构光分插复用器的集成度。
可选地，作为一个实施例，本发明实施例中的可重构光分插复用器还可以包括：第三开关阵列，包括至少Q个开关单元，该至少Q个输出端口中的每个输出端口对应该至少Q个开关单元的至少一个开关单元；
该输入组件还包括Q个输出端口，该Q个输出端口用于下波，Q为大于1的整数；
该至少N份为N+1份，该至少M*N个光束为M*(N+1)个光束；
该第二开关阵列还包括J行开关单元，J为大于等于1且小于等于M的整数；
该重定向系统还用于从该波长色散系统接收该M*(N+1)个光束中的除该M*N个光束之外剩余的M个光束的子光束，并将该M个光束的子光束重定向至该第二开关阵列中的该J行开关单元，并由该J行开关单元将该M个光束的子光束路由至该第三开关阵列的该至少Q个开关单元，然后由该至少Q个开关单元将从该J行开关单元接收到的光束分别输出至对应的Q个输出端口，其中，该第二开关阵列、该第三开关阵列、该波长色散系统和该重定向系统的布置使得该M个光束的子光束能够路由至该Q个输出端口。
在本发明实施例中，通过增加第三开关阵列，并使用分束器将M个输入端口接收的M个输入光束中的每个光束分成N+1份，将其中N份光束用于维度间交换，将剩下的1份光束用于本地下波，并通过布置可重构光分插复用器中的各组件，使得第一开关阵列、波长色散系统、重定向系统和第二开关阵列的布置能够实现上波的功能，使得分束器、波长色散系统、第二开关阵列和第三开关阵列的布置能够同时实现本地下波以及维度间交换的功能。从而通过设置分束器、以及重复利用第二开关阵列的光交换功能，在单一光学系统中利用三级开关阵列实现本地上波、本地下波以及维度间交换的功能，能够提高可重构光分插复用器的集成度。
首先，下文将对可重构光分插复用器的各器件的功能和结构进行说明。
A1.输入组件
在本发明实施例中，输入端口可以呈一维排列，也可以呈二维排布。其中，M个输入端口用于获取M个维度的光束。该M个维度的光束可以为波分复用(Wavelength Division Multiplex,WDM)光。一束WDM光束可以包括多束(至少两束)子光束，各子光束的中心波长(或者说，各子光束的中 心频点)彼此相异。其中，该M个维度的光束可以是来自不同的外地通信节点(例如，通信链路中的上一跳通信节点)的光束。另外，上述P个输入端口用于获取本地上波的光束，该上行光束可以是单波长的光束，也可以是WDM光。该上行光束可以是发给外地通信节点的光束，也可以是发给本地通信节点的光束，本发明并未特别限定。
另外，上述维度可以指其来源在预设规则下的类别数量(或者说，该可重构光分插复用器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。
可选地，在本发明实施例中，输入组件还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或二维排列的M+P个输入光纤，其中M个输入光纤用于获取来自各维度的光束，剩余P个光纤用于获取上波的光束。
输入准直器阵列可以包括一维排列或二维排列的的M+P个准直器，分别与该M+P个输入端口对应，用于将该M+P个输入端口输入的光束转换成准直光束。其中，该M+P个准直器与M+P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光束进行准直,也可以理解为将输入光纤输入的光束转换成平行光，同时扩展光束束腰值，以便于进行后续的光路处理。
A2.波长色散系统
在本发明实施例中，波长色散系统可以利用衍射方式，在子波长交换平面(或者说，俯视平面)将光束分解成波长(或者说，中心频点)相异的各子光束，从而，从波长色散系统输出的各子光束在子波长展开平面方向上辐射式分散。
可选地，在本发明实施例中，波长色散系统还可以用于将第二开关阵列出射的子光束中的目标为同一输出端口的子光束组合成WDM光束，并可以通过重定向系统将传输至对应的输出端口。
可选地，该波长色散系统为至少一个光栅。
例如，该波长色散系统可以为阵列波导光栅、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，可以采用调整光路使光束多次经过同一光栅。
A3.分束器
在本发明实施例中，分束器用于将上述M个输入端口接收的M个输入光束中的每个光束分成至少N份，或者，可以理解为将该每个光束广播成至少N份，也可以理解为，将该每个光束复制成至少N个，该至少N个光束中的每个光束包括的子光束的个数与分束之前的原输入光束的包含的子光束的个数相同，最后得到至少N组(每组包括M个光束)光束，或者说，至少M*N个光束。其中，该至少N组中的N组光束(或者说，M*N个光束)可以用于维度间交换。例如，该至少N组可以为N组，该N组可以用于维度间交换，此时不能实现本地下波的功能。又例如，至少N组可以为N+1组，其中N组可以用于维度间交换，剩余的1组光束(或者说，M*1个光束)可以用于本地下波。可选地，该分束器可以为LCOS、空间分束器或平面波导分束器中的一种。
作为示例而非限定，图2和图3分别示出了本发明实施例的两种分束器的示意图。分束器可以采用如图2所示的空间光学分束器和多角度微镜的组合。或者，分束器也可以采用如图3所示的波导分束器和多角度微镜的组合。或者采用其他具有分束功能的器件，本发明实施例并不限于此。
应理解，本发明实施例中，分束器对维度输入的每个光束复制了至少N份，并将其中N份复制的光束传输到后续的光路中用于维度间交换，所以本发明实施例中的可重构光分插复用器具有广播功能。
A4.第一开关阵列
在本发明实施例中，第一开关阵列可以包括至少P个呈一维排布或二维排布的开关单元。P个用于上波的输入端口中的每个输入端口与该至少P个开关单元中的至少一个开关对应。例如，当该至少P个开关单元为P个开关单元时，该至少P个开关单元与P个用于上波的输入端口一一对应。该至少P个开关单元用于对P个上波的光束进行路由，使该P个上波的光束在经过重定向系统处理之后可以传输至第二开关阵列的N行开关单元。本发明实施例对第一开关阵列路由的具体方式不作限定，例如，可以根据P个上波的光束的目标维度输出端口，改变P个光束的光束传播特性(例如，光束出射的 角度)，使其按照特定的光路传输至第二开关阵列的N行开关单元。
A5.重定向系统
在本发明实施例中，重定向系统可以对上述P个输入光束的子光束作重定向处理，将上述子光束重定向至第二开关阵列的N行开关单元。该P个输入光束可以是用于上波的光束，该N行开关单元可以分别对应N个用于维度输出的输出端口，该P个输入光束的子光束各自对应N个输出端口的其中一个端口，作为该子光束上波的目标输出端口。重定向系统可以通过改变各子光束的光束传播路线，将各子光束路由至第二开关阵列中与目标输出端口对应的开关单元。
具体地，该重定向系统还可以用于对从波长色散系统接收的至少M*N个光束的子光束作重定向处理，其中，该至少M*N个光束中的M*N个光束可以用于维度间交换，即该M*N个光束的子光束可以用于维度间输出。该重定向系统可以用于将该M*N个光束的子光束重定向至第二开关阵列中的该N行开关单元，
如上文所述，该N行开关单元可以分别对应N个用于维度输出的输出端口，即该第二开关阵列中的该N行开关单元与该N个输出端口一一对应，该第二开关阵列中的该N行开关单元中的每行开关单元中的每个开关单元用于从传输至该每个开关单元的多个子光束中选择一束目标子光束，并将该目标子光束路由至该每行开关单元对应的输出端口。可以理解为，该M*N光束为N组光束，每组光束可以包括M个光束，其中每组光束的子光束被路由至N行开关单元中相应的一行开关单元。换而言之，该N行开关单元中的每行开关单元都可以接收到M个来自各维度输入端口的光束的子光束。然后，该N行开关单元可以将该M*N个光束中的子光束路由至对应的N个用于维度输出的端口。
具体地，该至少M*N个光束可以为M*(N+1)个光束，该M*(N+1)个光束中的剩余的M个光束可以用于本地下波。该重定向系统用于将该M个光束的子光束重定向至第二开关阵列中除上述N行开关单元之外的剩余J行开关单元。其中J为大于等于1小于等于M的整数。当J小于M时，光束在下波时具有波长阻塞特性，当J＝M时，光束在下波时不具有波长阻塞特性。
当J＝M时，可以理解为，该J行开关单元与M个用于维度输入的输入 端口一一对应，从而该J行开关单元与来自M个维度的M个光束也一一对应。该第二开关阵列中的该J行开关单元中的每行开关单元用于路由与该每行开关单元对应的输入端口的输入光束经过该波长色散系统得到的子光束。该J行开关单元可以将该M个维度的子光束分别路由至第三开关阵列的至少Q个开关单元。应理解，该J行开关单元路由该M个维度的子光束的具体规则可以依据上层配置或远程配置进行，也可以根据其他规则进行，本发明实施例对此不作限定。
可选地，该重定向系统包括至少一个透镜。例如，重定向系统可以包括透镜、凹面镜或者柱透镜。并且，根据所选择的作为重定向系统的器件的差异，可重构光分插复用器的各器件的配置位置相异，或者说，光束在可重构光分插复用器中的传输路径相异。
可选地，作为一个实施例，该重定向系统可以包括第一子重定向系统，该第一子重定向系统用于改变该P个输入光束的子光束和该M*(N+1)个光束的子光束在子波长展开平面方向的光束传播特性，使该P个输入光束的子光束和该M*(N+1)个光束的子光束中相同波长的子光束在该子波长展开平面方向上路由至该第二开关阵列的同一位置(或者说，该第二开关阵列的同一列开关单元)。可选地，该第一子重定向系统可以是一个或多个凸透镜或凹面镜。
可选地，该重定向系统还可以包括第二子重定向系统，该第二子重定向系统用于改变该P个输入光束的子光束和该M*N个光束的子光束在端口交换平面(或者说，侧视平面)方向上的光束传播特性，使该P个输入光束的子光束和该M*N个光束的子光束中对应相同输出端口的子光束在该端口交换平面方上路由至该第二开关阵列的同一位置(或者说，该第二开关阵列的同一行开关单元)。可选地，该第二子重定向系统可以是一个或多个凸透镜或凹面镜。
可选地，该重定向系统还可以包括第三子重定向系统，该第三子重定向系统可以用于改变该剩余的M个光束的子光束的在该端口交换平面方向上的光束传播特性，使该剩余的M个光束的子光束中从相同输入端口输入的光束的子光束在端口交换平面上路由至该第二开关阵列的同一位置(或者说，该第二开关阵列的同一行开关单元)。例如，该第二子重定向系统和该第三子重定向系统可以用同一个或同一组透镜实现。
应理解，该第一子重定向系统用于在子波长平面方向上改变光束的传播特性，该第二子重定向系统和第三子重定向系统用于在端口交换平面上改变光束的传播特性，在具体实现时，该第一、第二以及第三子重定向系统可以由同一个透镜或同一组透镜实现，本发明实施例对此不作具体限定。
A6.第二开关阵列
在本发明实施例中，第二开关阵列可以包括N行开关单元，其中，该第二开关阵列中的每行开关单元可以包括K个开关单元，K个开关单元分别用于处理K个波长的子光束，K可以是M+P个输入端口输入的波分复用信号的最大子波长数。
可选地，该第二开关阵列中的该N行开关单元中的每行开关单元中的每个开关单元用于从传输至该每个开关单元的多个子光束中确定一束目标子光束，并将该目标子光束路由至该每行开关单元对应的输出端口。具体而言，该第二开关阵列中的N行开关单元可以与N个用于维度输出的输出端口一一对应。该N行开关单元可以用于处理维度间交换的光束，该第二开关阵列中的N行开关单元还可以用于处理本地上波的光束。如上文所述，该N行开关单元除了接收来自于M个维度的M*N个光束的子光束之外，还用于接收来自于P个输入端口的本地上波的光束。换而言之，该N行开关单元中的每个开关单元都可以接收来自于M个维度的光束的子光束以及来自于上波端口的光束的子光束。该N行开关单元中的每个开关单元可以从多个子光束中确定一束目标子光束，每行开关单元中的多个开关单元确定的多个目标子光束的组合即是该每行开关单元对应的维度输出端口的输出光束。重定向系统和波长色散系统的布置使得该多个目标子光束最终汇聚成一束WDM光，从对应的输出端口输出。
可选地，该第二开关阵列还可以包括J行开关单元，每行开关单元也可以包括K个开关单元。
具体地，当J小于M时，该第二开关阵列中的该J行开关单元中的每行开关单元用于路由从各输入端口输入的维度光束的子光束，此时，具有波长阻塞特性，即同一波长的子光束在下波时不能同时从任意的下波输出端口输出。J越小，波长阻塞特性越严重。当J＝M时，不具有波长阻塞特性，即同一波长的子光束在下波时可以同时从任意的下波输出端口输出。
当J＝M时，该第二开关阵列中的该J行开关单元中的每行开关单元用于 路由与该每行开关单元对应的输入端口的输入光束的子光束，该J行开关单元中的每行开关单元中的每个开关单元用于将传输至该每个开关单元的第一子光束路由至该第一子光束对应的输出端口；具体而言，该第二开关阵列中的剩下的J行开关单元可以与M个用于维度输入的输入端口一一对应，该J行开关单元可以用于处理本地下波的光束。该J行开关单元中的用于接收上述M*(N+1)个光束中的剩余的M个光束。也可以理解为，该J行开关单元中的每行开关单元用于接收与该行开关单元对应的维度输入端口的输入光束的子光束。该J行开关单元中的每个开关单元对接收到的第一子光束进行路由，使第一子光束通过光色散系统和重定向系统传输至该第一子光束对应的下波输出端口。从而完成从各维度输入的子光束到本地下波的调度过程。
需要说明的是，在本发明实施例中，第二开关阵列的J行、N行开关单元分别对应M个维度输入端口与N个维度输出端口，而与P个上波端口以及Q个下波端口的个数无关。所以，本发明实施例中的上波端口和下波端口的个数不受第二开关阵列的规模的限制，从而本发明实施例中的上波端口和下波端口的个数可以做到更大的规模。
A7、第三开关阵列
在本发明实施例中，该第三开关阵列可以包括一维排布或二维排布的至少Q个开关单元，上述Q个输出端口中的每个输出单元对应至少Q个开关单元中的至少一开关个单元。例如，当至少Q个输出端口为Q个输出端口时，该至少Q个开关单元与Q个用于下波的输出端口一一对应。该至少Q个开关单元用于处理本地下波的光束。如上文所述，该至少Q个开关单元中的每个开关单元可以接收第二开关阵列的M行开关单元路由的一个或多个子光束。该子光束可以来自不同的维度。该至少Q个开关单元中的每个开关单元可以用于从接收到的一个或多个子光束中选择一个目标子光束，将该目标子光束作为与该开关单元对应的下波输出端口的输出光束，并将该目标子光束路由至对应的输出端口。例如，该至少Q个开关单元中的每个开关单元可以被设置为具有M个光束角度偏折状态，每个光束角度偏折状态对应第二开关阵列的J行开关单元中的其中一行，该至少Q个开关单元可以根据改变光束角度偏折的状态来确定选择特定维度的光束的子光束。
作为示例而非限定，本发明实施例中的开关阵列(例如，第一开关阵列、 第二开关阵列或第三开关阵列)可以为微机电系统MEMS、LCOS或平面波导开关阵列中的一种或多种。
例如，在本发明实施例中，开关阵列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技术实现的开关阵列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技术实现本发明的开关阵列的情况下，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，从而实现光束的维度(或者说，传输路径)切换。
再例如，在本发明实施例中，开关阵列可以通过硅基液晶(LCOS，Liquid Crystal 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技术具有相当高的可靠性。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，开关阵列可以通过液晶(LC，liquid crystal)技术实现，在通过LC技术实现的开关阵列中，入射的光束经过双折射晶体后，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，然后打在开关阵列(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，开关阵列可以通过数字光处理(DLP，Digital Light Processing)技术实现，通过DLP技术实现的开关阵列的内部结构与通过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。
A8.输出组件
在本发明实施例中，输出组件可以包括N个用于维度输出的维度输出端 口，可选地，输出组件也可以包括Q个用于下波输出的下波输出端口。并且，该N个维度输出端口用于发送N个维度的光束，该光束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)。该Q个下波输出端口用于输出本地下波的光束。
这里，所谓“下波”，是指光网络节点中需要发送至本地节点的下行光束，该下行光束可以是来自外地通信节点的光束中的子光束，即来自于各个维度的光束中的子光束。
可选地，在本发明实施例中，输出组件还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一维排列或二维排列的N+Q个输出光纤，其中N个输出光纤用于发送各维度的输出光束，剩余Q个输出光纤用于发送各下波光束。。
输出准直器阵列可以包括一维排列或二维排列的的N个准直器，分别与该N个输出端口对应，用于将准备在该N个输出端口输出的光束转换成准直光束。其中，该N+Q个准直器与N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光束进行准直,也可以理解为将输出光纤输出的光束转换成准直光束，以便于向输出端口输出光束。
可选地，输出准直器阵列还可以包括一维排列或二维排列的Q个准直器，分别于上述Q个用于下波的端口对应，将准备在该Q个输出端口输出的光束转换成准直光束。
上文阐述了本发明实施例的可重构光分插复用器中的各组成器件以及功能，下文将对本发明实施例的可重构光分插复用器中各器件的配置，或者说，光路设计，进行示例性说明。
图4A至图4E示出了根据本发明实施例的可重构光分插复用器的一个具体实施例。其中，图4A示出了可重构光分插复用器在波长展开平面方向(俯视图)上的示意图，图4B示出了可重构光分插复用器在端口交换平面方向(侧视图)上的示意图。图4C示出了根据本发明实施例的可重构光分插复用器维度间交换的光路示意图。图4D示出了根据本发明实施例的可重构光分插复用器上波的光路示意图。图4E示出了根据本发明实施例的可重构光分插复用器下波的光路示意图。
如图4A至图4E所示，上述第一开关阵列和第三开关阵列可以利用 MEMS1实现,上述第二开关阵列可以利用MEMS2实现。上述波长色散系统可以包括光栅一和光栅二。上述重定向系统可以包括透镜三和透镜四。透镜一和透镜二用于光斑扩束。在输入端和输出端分别包括输入、输出光纤阵列以及输入、输出准直阵列。如图4A所示，输入端包括3*5个输入端口，其中包括3个维度输入端口以及12个上波输入端口，输出端包括3*5个输出端口，其中包括3个维度输出端口以及12个下波输入端口。
如图4B所示，具体地，MEMS1可以对上波输入光束进行路由处理，使得目标为同一输出端口的光束以同一角度出射。分束器将来自各维度的输入光束各复制4份，得到3*4个光束。并且，如图4C所示，其中3*3个光束被路由至MEMS2中的用于维度间交换及下波的的3行开关单元(相当于上述第二开关阵列中的N行开关单元)，该用于维度间交换及下波的3行开关单元与3个维度输出端口一一对应。如图4D所示，剩下的3*1份被路由至MEMS2中的用于上波的3行开关单元(相当于上述第二开关阵列中的J行开关单元)，该用于上波的3行开关单元与3个维度输入端口一一对应。且分束器还可以对该3*4个光束的出射角度进行处理，使该3*4个光束中目标为相同输出端口的光束在端口交换平面方向上以相同的角度出射。
光栅一和光栅二可以布置为可以将所述3*4个维度输入光束以及12个上波输入光束中的每个光束色散成多个中心波长不同的子波长。
透镜一和透镜二可以用于对输入光束进行光斑扩束。透镜三(相当于上述第二子重定向系统和第三子重定向系统)可以用于对维度输入光束和上波光束进行光路变换，使得在端口交换平面上从MEMS1中以同一角度出射的光束入射至MEMS2的同一位置，也可以理解为传输至MEMS2的同一行开关单元。透镜四(相当于上述第一子重定向系统)可以用于对维度输入光束和上波光束进行光路变换，使得维度输入光束和上波光束中波长相同的子波长在子波长展开平面上传输至MEMS2的同一位置，也可以理解为传输至MEMS2中的同一列开关单元。从而，MEMS1、MEMS2、透镜三和透镜四的布置使得该12个上波输入光束的任意子光束能够路由至该3个维度输出端口中的任意维度输出端口。分束器、MEMS2、透镜三和透镜四的布置使得该3个维度输入端口以及该12个上波端口的输入光束中的任意子光束能够路由至该3个维度输出端口中的任意端口。本发明实施例对可重构光分插复用器内各组件的位置不作具体限定，以能够实现相应的功能为准。例如， 如图4A和图4B所示，MEMS2可以位于透镜三和透镜四的焦平面处。
如图4C所示，MEMS2包括3行用于维度间交换以及上波的开关单元(相当于上述N行开关单元)，为了表述方便，可以称之为维度间调度及上波开关单元。MEMS2还包括3行用于下波的开关单元(相当于上述J行开关单元)，为了表述方便，可以称之为下波开关单元。其中该3行维度间调度及上波开关单元用于接收上述3*3个来自各维度的光束的子光束以及12个来自各上波端口的光束的子光束。该3行维度间调度及上波开关单元中的每行维度间调度及上波开关单元中的每个维度间调度及上波开关单元处理与之对应的波长的子光束。该3行维度间调度及上波开关单元中的每个开关单元都可以接收3个维度的输入光束的子光束，并且每个维度间调度及上波开关单元也可以接收上波光束的子光束。该每个维度间调度及上波开关单元从该3个维度的输入光束的子光束或上波光束的子光束中选取一束目标子光束，并将该目标子光束路由至与该维度间调度及上波开关单元对应的输出端口。如图4E所示，该3行下波开关单元用于接收剩余的3*1束来自各维度的光束，每行下波开关单元对应一个维度，该3行下波开关单元中的每行下波开关单元中的每个下波开关单元用于根据接收到的子光束的目标下波端口，将接收到的子光束按照特定的角度传输至MEMS1的12个开关单元(相当于上述第三开关阵列的至少Q个开关单元)。
MEMS1中的该12个开关单元与12个下波输出端口一一对应。该12个开关单元可以对MEMS2的3行下波开关单元路由的来自各维度的光束的子光束进行路由。另外MEMS1中还包括3个用于维度输出的开关单元，该3个开关单元与MEMS2中的三行维度间调度及上波开关单元一一对应，并被分别设置为与该三行维度间调度及上波开关单元对应的特定的偏折角度，只允许对应的维度间调度及上波开关单元传输的子光束通过，从而完成维度输出。
图5A和图5B示出了根据本发明实施例的可重构光分插复用器的另一具体实施例。其中，图5A示出了可重构光分插复用器在波长展开平面方向(俯视图)上的示意图，图5B示出了可重构光分插复用器在端口交换平面方向(侧视图)上的示意图。
如图5A和图5B所示，第一开关阵列和第三开关阵列可以采用LCOS1实现，分束器也可以采用LCOS1实现。第二开关阵列可以采用LCOS2实现。 由于LCOS只能处理单一偏振态的光束，所以在可重构光分插复用器中还增加了偏振分束器和半波片，以将光束中相互正交的偏振光转换成单一偏振态的光束，以便于后续光路处理。上述波长色散系统可以用光栅一和光栅二实现。上述重定向系统可以包括透镜三和透镜四。透镜一和透镜二用于扩斑。在输入端和输出端分别包括输入、输出光纤阵列以及输入、输出准直阵列。为了描述的方便和简洁，本发明实例的可重构光分插复用器的具体工作原理和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。
在本发明实施例中，通过在可重构光分插复用器中设置分束器，使用分束器将M个输入端口接收的M个输入光束中的每个光束分成N+1份，将其中N份光束用于维度间交换，将剩下的1份光束用于本地下波，并通过布置可重构光分插复用器中的各组件，使得第一开关阵列、波长色散系统、重定向系统和第二开关阵列的布置能够实现上波的功能，使得分束器、波长色散系统、第二开关阵列和第三开关阵列的布置能够同时实现本地下波以及维度间交换的功能。从而通过设置分束器、以及重复利用第二开关阵列的光交换功能，在单一光学系统中利用三级开关阵列实现本地上波、本地下波以及维度间交换的功能，能够提高可重构光分插复用器的集成度。
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 (12)

  1. 一种可重构光分插复用器，其特征在于，包括：
    输入组件，包括M+P个输入端口，其中M个输入端口用于维度输入，P个输入端口用于上波，其中，M、P为大于等于1的整数；
    输出组件，包括N个输出端口，所述N个输出端口用于维度输出，其中，N为大于等于1的整数；
    第一开关阵列，包括至少P个开关单元，所述P个输入端口中的每个输入端口对应所述至少P个开关单元中至少一个开关单元，所述至少P个开关单元，用于从所述P个输入端口接收P个输入光束，并对所述P个输入光束进行路由；
    分束器，用于从所述M个输入端口接收M个输入光束，并将所述M个输入光束中的每个光束分成至少N份，得到至少M*N个光束；
    波长色散系统，用于从所述第一开关阵列接收所述P个输入光束，并对所述P个输入光束进行色散，得到所述P个输入光束的子光束，还用于从所述分束器接收所述至少M*N个光束，并对所述至少M*N个光束进行色散，得到所述至少M*N个光束的子光束；
    第二开关阵列，包括N行开关单元，其中每行开关单元包括K个开关单元，所述K个开关单元一一对应K个波长，所述K个开关单元分别用于路由各自对应的波长的子光束，其中，K为大于1的整数；
    重定向系统，用于从所述波长色散系统接收所述P个输入光束的子光束，并将所述P个输入光束的子光束重定向至所述第二开关阵列的所述N行开关单元，并由所述N行开关单元将所述P个输入光束的子光束路由至所述N个输出端口，其中，所述第一开关阵列、所述第二开关阵列、所述波长色散系统和所述重定向系统的布置使得所述P个输入光束的子光束能够路由至所述N个输出端口；
    其中，所述重定向系统还用于从所述波长色散系统接收所述至少M*N个光束中的M*N个光束的子光束，并将所述M*N个光束的子光束重定向至所述第二开关阵列中的所述N行开关单元，并由所述N行开关单元将所述M*N个光束的子光束路由至所述N个输出端口，其中，所述分束器、所述第二开关阵列、所述波长色散系统和所述重定向系统的布置使得所述M*N个光束的子光束能够路由至所述N个输出端口。
  2. 如权利要求1所述的可重构光分插复用器，其特征在于，还包括：第三开关阵列，包括至少Q个开关单元，所述至少Q个输出端口中的每个输出端口对应所述至少Q个开关单元中的至少一个开关单元；
    所述输入组件还包括Q个输出端口，所述Q个输出端口用于下波，Q为大于1的整数；
    所述至少N份为N+1份，所述至少M*N个光束为M*(N+1)个光束；
    所述第二开关阵列还包括J行开关单元，J为大于等于1且小于等于M的整数；
    所述重定向系统还用于从所述波长色散系统接收所述M*(N+1)个光束中的除所述M*N个光束之外剩余的M个光束的子光束，并将所述M个光束的子光束重定向至所述第二开关阵列中的所述J行开关单元，并由所述J行开关单元将所述M个光束的子光束路由至所述第三开关阵列的所述至少Q个开关单元，然后由所述至少Q个开关单元将从所述J行开关单元接收到的光束分别输出至对应的Q个输出端口，其中，所述第二开关阵列、所述第三开关阵列、所述波长色散系统和所述重定向系统的布置使得所述M个光束的子光束能够路由至所述Q个输出端口。
  3. 如权利要求2所述的可重构光分插复用器，其特征在于，J＝M，所述第二开关阵列中的所述J行开关单元与所述M个输入端口一一对应，所述第二开关阵列中的所述J行开关单元中的每行开关单元用于路由与所述每行开关单元对应的输入端口的输入光束经过所述波长色散系统得到的子光束。
  4. 如权利要求1-3中任一项所述的可重构光分插复用器，其特征在于，所述第二开关阵列中的所述N行开关单元与所述N个输出端口一一对应，所述第二开关阵列中的所述N行开关单元中的每行开关单元中的每个开关单元用于从传输至所述每个开关单元的多个子光束中选择一束目标子光束，并将所述目标子光束路由至所述每行开关单元对应的输出端口。
  5. 如权利要求1-4中任一项所述的可重构光分插复用器，其特征在于，所述重定向系统包括第一子重定向系统，所述第一子重定向系统用于改变所述P个输入光束的子光束和所述至少M*N个光束的子光束在子波长展开平面方向的光束传播特性，使所述P个输入光束的子光束和所述至少M*N个光束的子光束中相同波长的子光束在所述子波长展开平面方向上路由至所述第二开关阵列的同一位置；
    所述重定向系统还包括第二子重定向系统，所述第二子重定向系统用于改变所述P个输入光束的子光束和所述M*N个光束的子光束在端口交换平面方向上的光束传播特性，使所述P个输入光束的子光束和所述M*N个光束的子光束中对应相同输出端口的子光束在所述端口交换平面方上路由至所述第二开关阵列的同一位置。
  6. 如权利要求2或3所述的可重构光分插复用器，其特征在于，所述重定向系统包括第三子重定向系统，所述第三子重定向系统用于改变所述剩余的M个光束的子光束的在所述端口交换平面方向上的光束传播特性，使所述剩余的M个光束的子光束中从相同输入端口输入的光束的子光束在所述端口交换平面方向上路由至所述第二开关阵列的同一位置。
  7. 如权利要求1-6中任一项所述的可重构光分插复用器，其特征在于，所述分束器为硅基液晶LCOS、空间分束器或平面波导分束器中的一种。
  8. 如权利要求1-7中任一项所述的可重构光分插复用器，其特征在于，所述第一开关阵列、所述第二开关阵列为微机电系统MEMS、LCOS或平面波导开关阵列中的一种或多种。
  9. 如权利要求1-8中任一项所述的可重构光分插复用器，其特征在于，K为所述M+P个输入端口输入的波分复用信号的最大子波长数。
  10. 如权利要求1-9中任一项所述的可重构光分插复用器，其特征在于，所述波长色散系统包括至少一个光栅。
  11. 如权利要求1-10中任一项所述的可重构光分插复用器，其特征在于，所述重定向系统包括至少一个透镜。
  12. 如权利要求1-11中任一项所述的可重构光分插复用器，其特征在于，还包括：
    输入准直器阵列，包括M+P个准直器，分别与所述M+P个输入端口对应，用于将所述M+P个输入端口输入的光束转换成准直光束。
    输出准直器阵列，包括N个准直器，分别与所述N个输出端口对应，用于将准备在所述N个输出端口输出的光束转换成准直光束。
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