CN108702234B - 可重构光分插复用器 - Google Patents
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Abstract
一种可重构光分插复用器，涉及光通信技术领域。该可重构光分插复用器包括：输入组件(101)、第一波长色散组件(102)、第一重定向组件(103)、包括M+P行开关单元的第一开关阵列(104)、第二开关阵列(105)，第三开关阵列(106)，输出组件(107)。从输入组件(101)输入的M+P个输入光束经第一波长色散组件(102)色散后得到M个输入光束的子光束和P个输入光束的子光束，且M个子光束的部分子光束分别经过第一、第二、第三开关阵列(104，105，106)路由至N个输出端口；部分子光束分别经过第一、第二、第三开关阵列(104，105，106)路由至Q个输出端口；P个输入光束的子光束分别经过第一、第二、第三开关阵列(104，105，106)路由至N个输出端口。该可重构光分插复用器应用在光通信的过程中。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及可重构光分插复用器。
背景技术
目前，在光通信网络中，位于多个环网相切处的光网络节点需要处理将波分复用光束交换到其他维度的维度交换业务、将从下层汇聚到本节点的光束交换到目标维度的上波业务以及将其他维度的需要与本节点通信的光束交换到本节点的下波业务等。为了能够同时处理上述业务，在光网络节点处一般采用可重构光分插复用器(ReconfigurableOptical Add/Drop Multiplexer，ROADM)。
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，即能实现高集成化，又能提高光网络节点的交叉能力。
发明内容
本发明提供一种可重构光分插复用器，以能实现高集成化，又能提高光网络节点的交叉能力。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
结合第一方面，本发明提供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，所述输入组件用于将所述M+P个输入端口接收的输入光束输出至第一波长色散组件，其中，所述M和P的取值均为正整数；
第一波长色散组件，用于接收所述M个输入端口输出的M个输入光束，并将所述M个输入光束进行色散，得到所述M个输入光束的子光束；还用于接收所述P个输入端口输出的P个输入光束，并将所述P个输入光束进行色散，得到所述P个输入光束的子光束；
第一重定向组件，用于接收所述第一波长色散组件输出的所述M个输入光束的子光束，并将所述M个输入光束的子光束重定向至第一开关阵列中的M行开关单元；还用于接收所述第一波长色散组件输出的所述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一开关阵列中的P行开关单元；
第一开关阵列，包括M+P行开关单元，每行包括K1个开关单元，所述K1个开关单元一一对应K1个波长，所述K1个开关单元分别用于路由各自对应的波长的子光束至第二开关阵列；所述M行开关单元，用于接收所述M个输入光束的子光束，并将其中A个子光束路由至第二开关阵列的Z行开关单元，将其中B个子光束路由至第二开关阵列的J行开关单元；所述P行开关单元，用于接收所述P个输入光束的子光束，并将所述P个输入光束的子光束路由至所述第二开关阵列的Z行开关单元；其中，所述A、B和K1的取值均为正整数；
第二开关阵列，包括Z+J行开关单元，每行包括K2个开关单元，所述K2个开关单元一一对应K2个波长，所述K2个开关单元分别用于路由各自对应的波长的子光束至第三开关阵列，所述Z行开关单元用于接收所述A个子光束和所述P个输入光束的子光束，并路由至第三开关阵列的N行开关单元；所述J行开关单元，用于接收所述B个子光束，并路由至第三开关阵列的Q行开关单元；其中，所述Z和J的取值均为正整数，所述K2＝K1；
第三开关阵列，包括N+Q行开关单元，每行包括K3个开关单元，所述K3个开关单元一一对应K3个波长，所述K3个开关单元分别用于路由各自对应的子光束至输出组件；所述N行开关单元，用于接收所述A个子光束和所述P个输入光束的子光束并路由至输出组件的N个输出端口；所述Q行开关单元，用于接收所述B个子光束并路由至输出组件的Q个输出端口；其中，所述N和Q的取值均为正整数，所述K3＝K2＝K1；
输出组件，包括N+Q个输出端口，所述N个输出端口用于接收所述A个子光束和所述P个输入光束的子光束，并输出至不同维度，所述Q个输出端口用于接收所述B个子光束，并下波。
本发明提供的可重构光分插复用器，通过设置输入组件、第一色散组件、第一重定向组件、第一开关阵列、第二开关阵列和第三开关阵列，能够实现将从输入组件的M个输入端口输入的M个光束的子光束中的一部分子光束(A个子光束)路由至N个输出端口，实现维度交换；一部分子光束(B个子光束)和由P个输入端口输入的用于上波的P个光束的子光束耦合路由至Q个输出端口，实现下波。且该可重构光分插复用器能够代替现有多个不同功能性的光学模块实现光分插复用功能，集成度较高。
结合第一方面，在第一方面的第一种实现方式中，所述可重构光分插复用器还包括：第二重定向组件和第二波长色散组件；所述第三开关阵列，具体用于将所述A个子光束、所述P个输入光束的子光束和所述B个子光束依次通过所述第二重定向组件和第二波长色散组件路由至所述输出组件；其中，所述第二重定向组件，用于在波长展开平面接收所述第三开关阵列输出的所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个输入光束的子光束，并将所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个输入光束的子光束重定向后输出至所述第二波长色散组件；所述第二波长色散组件，用于在波长展开平面接收所述第二重定向组件输出的所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个输入光束的子光束并将所述A个子光束和所述P个输入光束的子光束合波后输出至所述输出组件，将所述B个子光束合波后输出至所述输出组件。
结合第一方面的第一种实现方式，在第一方面的第二种实现方式中，所述可重构光分插复用器还包括：第一光斑扩束组件和第二光斑扩束组件；所述输入组件，具体用于在波长展开平面通过所述第一光斑扩束组件将所述M+P个输入端口接收的输入光束输出至第一波长色散组件；其中，所述第一光斑扩束组件，用于在波长展开平面接收所述输入组件输出的M+P个输入光束并改变所述M+P个输入光束的光束特性后输出至所述第一波长色散组件；所述第二波长色散组件，具体用于在波长展开平面通过所述第二光斑扩束组件将合波后的光束输出至所述输出组件；其中，所述第二光斑扩束组件，用于在波长展开平面接收所述第二波长色散组件输出的合波后的光束，并改变所述合波后光束的光束特性后输出至所述输出组件。
通过设置第一光斑扩束组件，本发明提供的可重构光分插复用器能够将输入组件输入的光束进行光斑变换，使得输入光束能够更好的满足后续光学元件的处理特性，进而提高可重构光分插复用器的处理性能。通过设置第二光斑扩束组件，其能够将光束进行光斑逆变换，使得光束能够更好的满足输出组件的处理特性，进而提高可重构光分插复用器的处理性能。
结合第一方面的第二种实现方式，在第一方面的第三种实现方式中，所述第一光斑扩束组件，具体用于在波长展开平面接收所述输入组件输出的M+P个输入光束并改变所述M+P个输入光束的光斑大小，使光斑变大后输出至所述第一波长色散组件；所述第二光斑扩束组件，具体用于在波长展开平面接收所述第二波长色散组件输出的合波后的光束，并改变所述合波后光束的光斑大小，使光斑变小后输出至所述输出组件。
结合第一方面，或者第一方面的第一种实现方式、第二种实现方式、第三种实现方式中的任意一种，在第一方面的第四种实现方式中，所述可重构光分插复用器还包括第三重定向组件和/或第四重定向组件；所述第一开关阵列，具体用于在波长展开平面通过所述第三重定向组件将所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个输入光束的子光束路由至所述第二开关阵列；其中，所述第三重定向组件，用于在波长展开平面接收所述第一开关阵列输出的所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个输入光束的子光束并重定向至所述第二开关阵列；所述第二开关阵列，具体用于在波长展开平面通过所述第四重定向组件将所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个输入光束的子光束路由至所述第三开关阵列；其中，所述第四重定向组件，用于在波长展开平面接收所述第二开关阵列输出的所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个输入光束的子光束并重定向至所述第三开关阵列。
第三重定向组件的设置能够改变从第一开关阵列接收的A个子光束、B个子光束和P个输入光束的子光束在波长展开平面方向的光束传播特性，使相同波长的子光束在该波长展开平面方向上路由至第二开关阵列的同一位置。同理，第四重定向组件的设置，能够改变从第二开关阵列接收的A个子光束、B个子光束和P个输入光束的子光束在波长展开平面方向的光束传播特性，使相同波长的子光束在该波长展开平面方向上路由至第三开关阵列的同一位置。
结合第一方面，或者第一方面的第一种实现方式、第二种实现方式、第三种实现方式、第四种实现方式中的任意一种，在第一方面的第五种实现方式中，所述的可重构光分插复用器还包括：第三光斑扩束组件和第四光斑扩束组件；所述输入组件，具体用于在端口交换平面通过所述第三光斑扩束组件将所述M+P个输入端口接收的输入光束输出至所述第一开关阵列，其中，所述第三光斑扩束组件，用于在端口交换平面，从所述输入组件接收M+P个输入光束，并改变所述M+P个输入光束的光束特性后输出至所述第一开关阵列；所述第三开关阵列，具体用于在端口交换平面通过所述第四光斑扩束组件将所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个输入光束的子光束路由至所述输出组件；其中，所述第四光斑扩束组件，用于在端口交换平面，从所述第三开关阵列接收所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个光束的子光束并改变所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个光束的子光束的光束特性后输出至所述输出组件。
第三光斑扩束组件的设置，使得从M+P个输入端口输出的M+P个输入光束在端口交换平面能够路由至第一开关阵列的分别与每个输入端口对应的位置；第四光斑扩束组件的设置，能够使得从M+P个输入端口输出的M+P个输入光束的子光束在端口交换平面上路由至该第二开关阵列中分别与输入端口对应的位置。第三光斑扩束组件和第四光斑扩束组件可以包括至少一个透镜。
结合第一方面的第五种实现方式，在第一方面的第六种实现方式中，所述的可重构光分插复用器，还包括：第五重定向组件和/或第六重定向组件；所述第一开关阵列，具体用于，在端口交换平面将所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个光束的子光束通过所述第五重定向组件路由至所述第二开关阵列；其中，所述第五重定向组件，用于从所述第一开关阵列接收所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个光束的子光束并重定向至所述第二开关阵列；所述第二开关阵列，具体用于，在端口交换平面将所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个光束的子光束通过所述第六重定向组件路由至所述第三开关阵列；其中，所述第六重定向组件，用于从所述第二开关阵列接收所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个光束的子光束并重定向至所述第三开关阵列。
第五重定向组件的设置能够改变从第一开关阵列接收的A个子光束、B个子光束和P个输入光束的子光束在端口交换平面的光束传播特性，使不同输入端口的输入光束的子光束在端口交换平面路由至第二开关阵列中与输入端口对应的位置。同理，第六重定向组件的设置，能够改变从第二开关阵列接收的A个子光束、B个子光束和P个输入光束的子光束在端口交换平面的光束传播特性，使不同输入端口的输入光束的子光束在端口交换平面路由至第三开关阵列中与输入端口对应的位置。
结合第一方面，或者第一方面的第一种实现方式、第二种实现方式、第三种实现方式、第四种实现方式、第五种实现方式、第六种实现方式中的任意一种，在第一方面的第七种实现方式中，所述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+Q个准直器，分别与所述N+Q个输出端口对应，用于将准备在所述N+Q个输出端口输出的光束转换成准直光束。
通过设置输入准直器阵列和输出准直器阵列，本发明提供的可重构光分插复用器能够将从M+P个输入端口输入的光束转换为平行光同时扩展光束束腰值，以便于进行后续的光路处理。
结合第一方面的第一种实现方式，在第一方面的第八种实现方式中，所述第一波长色散组件和第二波长色散组件均包括至少一个色散单元。
结合第一方面的第四种实现方式，在第一方面的第九种实现方式中，所述第一重定向组件、第二重定向组件包括至少一个透镜。
结合第一方面，或者第一方面的第一种实现方式、第二种实现方式、第三种实现方式、第四种实现方式、第五种实现方式、第六种实现方式、第七种实现方式、第八种实现方式、第九种实现方式中的任意一种，在第一方面的第十种实现方式中，所述第一开关阵列、所述第二开关阵列和所述第三开关阵列为微机电系统MEMS、硅基液晶LCOS或平面波导开关阵列中的一种或多种。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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为本发明实施例提供的第一种可重构光分插复用器的示意性框图；
图2A为本发明实施例提供的可重构光分插复用器在波长展开平面方向的示意图；
图2B为本发明实施例提供的可重构光分插复用器在端口交换平面方向的示意图；
图2C为利用本发明实施例提供的可重构光分插复用器实现维度间光交换的示意图；
图2D为利用本发明实施例提供的可重构光分插复用器实现下波的示意图；
图2E为利用本发明实施例提供的第一种可重构光分插复用器实现下波的示意图。
具体实施方式
下面将结合本实施例中的附图，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作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，WidebandCode Division Multiple Access Wireless)，通用分组无线业务(GPRS，General PacketRadio Service)，长期演进(LTE，Long Term Evolution)等。
如图1所示，本发明实施例提供一种可重构光分插复用器，包括：输入组件101，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，所述输入组件用于将所述M+P个输入端口接收的输入光束输出至第一波长色散组件，其中，所述M和P的取值均为正整数。
第一波长色散组件102，用于接收所述M个输入端口输出的M个输入光束，并将所述M个输入光束进行色散，得到所述M个输入光束的子光束；还用于接收所述P个输入端口输出的P个输入光束，并将所述P个输入光束进行色散，得到所述P个输入光束的子光束。
第一重定向组件103，用于接收所述第一波长色散组件102输出的所述M个输入光束的子光束，并将所述M个输入光束的子光束重定向至第一开关阵列中的M行开关单元；还用于接收所述第一波长色散组件102输出的所述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一开关阵列中的P行开关单元。
第一开关阵列104，包括M+P行开关单元，每行包括K1个开关单元，所述K1个开关单元一一对应K1个波长，所述K1个开关单元分别用于路由各自对应的波长的子光束至第二开关阵列；所述M行开关单元，用于接收所述M个输入光束的子光束，并将其中A个子光束路由至第二开关阵列的Z行开关单元，将其中B个子光束路由至第二开关阵列的J行开关单元；所述P行开关单元，用于接收所述P个输入光束的子光束，并将所述P个输入光束的子光束路由至所述第二开关阵列的Z行开关单元；其中，所述A、B和K1的取值均为正整数。
第二开关阵列105，包括Z+J行开关单元，每行包括K2个开关单元，所述K2个开关单元一一对应K2个波长，所述K2个开关单元分别用于路由各自对应的波长的子光束至第三开关阵列，所述Z行开关单元用于接收所述A个子光束和所述P个输入光束的子光束，并路由至第三开关阵列的N行开关单元；所述J行开关单元，用于接收所述B个子光束，并路由至第三开关阵列的Q行开关单元；其中，所述Z和J的取值均为正整数，所述K2＝K1。
第三开关阵列106，包括N+Q行开关单元，每行包括K3个开关单元，所述K3个开关单元一一对应K3个波长，所述K3个开关单元分别用于路由各自对应的子光束至输出组件；所述N行开关单元，用于接收所述A个子光束和所述P个输入光束的子光束并路由至输出组件的N个输出端口；所述Q行开关单元，用于接收所述B个子光束并路由至输出组件的Q个输出端口；其中，所述N和Q的取值均为正整数，所述K3＝K2＝K1。
输出组件107，包括N+Q个输出端口，所述N个输出端口用于接收所述A个子光束和所述P个输入光束的子光束，并输出至不同维度，所述Q个输出端口用于接收所述B个子光束，并下波。
本发明提供的可重构光分插复用器，通过设置输入组件、第一色散组件、第一重定向组件、第一开关阵列、第二开关阵列和第三开关阵列，能够实现将从输入组件的M个输入端口输入的M个光束的子光束中的一部分子光束(A个子光束)路由至N个输出端口，实现维度交换；一部分子光束(B个子光束)和由P个输入端口输入的用于上波的P个光束的子光束耦合路由至Q个输出端口，实现下波。且该可重构光分插复用器能够代替现有多个不同功能性的光学模块实现光分插复用功能，集成度较高。
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，输入组件包括M+P个输入端口。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，可重构光分插复用器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.第一波长色散组件
在本发明实施例中，波长色散组件可以利用衍射方式，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，从波长色散组件输出的各子光束在波长展开平面方向上辐射式分散。
在本发明实施例中，第一波长色散组件可以将从M+P个输入端口输入的光束分解为不同波长的子光束。
例如：每个输入光束中包括K个不同波长的子光束复合而成，则第一波长色散组件可以将从M+P个输入光束分解为(M+P)*K个子光束。
第一波长色散组件包括至少一个色散单元，如光栅等。例如，该波长色散组件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.第一重定向组件
第一重定向组件可以通过改变各子光束的光束传播路线，在波长展开平面将各子光束路由至第一开关阵列中的同一位置。在本发明实施例中，第一重定向组件可以从第一波长色散组件接收上述M+P个输入光束的子光束并改变该M+P个输入光束的子光束在波长展开平面方向的光束传播特性，使相同波长的子光束在该波长展开平面方向上路由至该一开关阵列的同一位置。具体的，该第一重定向组件可以将从上述M个输入端口接收的M个输入光束的子光束分别路由至第一开关阵列的M行开关单元中与子光束的波长对应的开关单元，将从上述P个输入端口接收的P个输入光束的子光束路由至第一开关阵列的P行开关单元中与子光束的波长对应的开关单元。
可选地，该第一重定向组件包括至少一个透镜。例如，第一重定向组件可以包括透镜、凹面镜或者柱透镜。并且，根据所选择的作为第一重定向组件的器件的差异，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。
A3.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M+P行呈一维排布或二维排布的开关单元，每行开关单元包括K1个开关单元，每个开关单元用于路由各自对应的波长的子光束。K1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，该第一开关阵列中的该M+P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。
其中，用于维度输入的M个输入端口中的每个输入端口分别与该第一开关阵列中的M行开关单元中的每行开关单元一一对应；该M行开关单元用于对M个维度输入的光束的子光束进行路由，使该M个维度输入的光束的部分子光束(A个子光束)传输至第二开关阵列的Z行开关单元以便于经后续处理后实现维度交换；使部分子光束(B个子光束)传输至第二开关阵列的J行开关单元以便于经后续处理后实现下波。具体的，在对M个输入光束的子光束进行路由时，可以先对子光束进行预处理，舍弃部分子光束，再将剩余的子光束分为两部分，分别传输至第二开关阵列的Z行开关单元和J行开关单元。
用于上波的P个输入端口中的每个输入端口分别与该第一开关阵列中的P行开关单元中的每行开关单元一一对应，从每个输入端口输入的光束的每个子光束分别与对应行的K个开关单元一一对应；该P行开关单元用于对P个上波的光束进行路由，使该P个上波的光束可以传输至第二开关阵列的Z行开关单元以经后续处理后实现维度交换。
A4.第二开关阵列
在本发明实施例中，第二开关阵列可以包括Z+J行呈一维排布或二维排布的开关单元，每行开关单元包括K2个开关单元，每个开关单元用于路由各自对应的波长的子光束。可选地，该第二开关阵列中的该Z+J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。
其中，Z的取值可以小于或等于N；也即，该第二开关阵列中的Z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，也即一行开关单元对应一个输出端口；也可以是一行开关单元对应多个输出端口。该Z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Z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Z行开关单元除了接收来自于M个光束的部分子光束之外，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Z行开关单元中的每个开关单元都可以接收来自于M个维度的光束的部分子光束(A个子光束)以及来自于上波端口的P个光束的子光束。该Z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。
其中，J为正整数。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。可以理解为，该J行开关单元可以将M个光束经色散后得到的所有子光束中的部分子光束(B个子光束)分别路由至第三开关阵列的Q个开关单元。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。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M个光束也一一对应，也就是说M个光束的所有子光束均可以路由至J行开关单元，也即前文所述的A的取值为0，而B的取值为所有子光束的值。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，使第一子光束通过第三开关阵列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。
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。
需要说明的是，在本发明实施例中，第二开关阵列的Z+J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。
A5、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N+Q行开关单元，每行开关单元包括K3个开关单元，所述K3个开关单元一一对应K3个波长。其中，N行开关单元分别与N个用于维度输出的输出端口一一对应；Q行开关单元分别与Q个用于下波的输出端口一一对应。如上文所述，所述N行开关单元，用于从第二开关阵列的Z行开关单元接收M个输入光束的部分子光束(A个子光束)和P个输入光束的子光束并路由至输出组件的N个输出端口以实现维度交换；所述Q行开关单元，用于从第二开关阵列的J行开关单元接收M个输入光束的部分子光束(B个子光束)并路由至输出组件的Q个输出端口以实现下波。
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 CrystalOn 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 LightProcessing)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。
A6.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以及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，可重构光分插复用器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+Q个准直器，分别与该N+Q个输出端口对应，用于将准备在该N+Q个输出端口输出的光束转换成准直光束。其中，该N+Q个准直器中的N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。该N+Q个准直器中的Q个准直器，分别与上述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。
可选的，可重构光分插复用器还包括：第二重定向组件和第二波长色散组件，则所述第三开关阵列，具体用于将所述A个子光束、所述P个输入光束的子光束和所述B个子光束依次通过所述第二重定向组件和第二波长色散组件路由至所述输出组件；其中，所述第二重定向组件，用于在波长展开平面接收所述第三开关阵列输出的所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个输入光束的子光束，并将所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个输入光束的子光束重定向后输出至所述第二波长色散组件；所述第二波长色散组件，用于在波长展开平面接收所述第二重定向组件输出的所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个输入光束的子光束并将所述A个子光束和所述P个输入光束的子光束合波后输出至所述输出组件，将所述B个子光束合波后输出至所述输出组件。
与第一重定向组件类似，第二重定向组件可以包括至少一个透镜；与第一波长色散组件类似，第二波长色散组件可以包括至少一个色散单元。因此，第一重定向组件和第一波长色散组件的具体实现可参考前文所述，此处不再赘述。
第二重定向组件和第二波长色散组件的布置使得多个子光束最终汇聚成一束WDM光，从对应的输出端口输出。
可选的，所述可重构光分插复用器还包括：第一光斑扩束组件和第二光斑扩束组件，则所述输入组件，具体用于在波长展开平面通过所述第一光斑扩束组件将所述M+P个输入端口接收的输入光束输出至第一波长色散组件；其中，所述第一光斑扩束组件，用于在波长展开平面接收所述输入组件输出的M+P个输入光束并改变所述M+P个输入光束的光束特性后输出至所述第一波长色散组件；所述第二波长色散组件，具体用于在波长展开平面通过所述第二光斑扩束组件将合波后的光束输出至所述输出组件；其中，所述第二光斑扩束组件，用于在波长展开平面接收所述第二波长色散组件输出的合波后的光束，并改变所述合波后光束的光束特性后输出至所述输出组件。
第一光斑扩束组件和第二光斑扩束组件可以包括至少一个透镜，透镜的具体实现可参考前文所述，此处不再赘述。
具体的，所述第一光斑扩束组件，具体用于在波长展开平面接收所述输入组件输出的M+P个输入光束并改变所述M+P个输入光束的光斑大小，使光斑变大后输出至所述第一波长色散组件；
所述第二光斑扩束组件，具体用于在波长展开平面接收所述第二波长色散组件输出的合波后的光束，并改变所述合波后光束的光斑大小，使光斑变小后输出至所述输出组件。
第一光斑扩束组件的设置，能够将输入组件输入的光束进行光斑变换，使得输入光束能够更好的满足后续光学元件的处理特性，进而提高可重构光分插复用器的处理性能。通过设置第二光斑扩束组件，使得光束能够更好的满足输出组件的处理特性，进而提高可重构光分插复用器的处理性能。
可选的，所述可重构光分插复用器还包括第三重定向组件和/或第四重定向组件。则所述第一开关阵列，具体用于在波长展开平面通过所述第三重定向组件将所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个输入光束的子光束路由至所述第二开关阵列；其中，所述第三重定向组件，用于在波长展开平面接收所述第一开关阵列输出的所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个输入光束的子光束并重定向至所述第二开关阵列；
所述第二开关阵列，具体用于在波长展开平面通过所述第四重定向组件将所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个输入光束的子光束路由至所述第三开关阵列；其中，所述第四重定向组件，用于在波长展开平面接收所述第二开关阵列输出的所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个输入光束的子光束并重定向至所述第三开关阵列。
与第一重定向组件类似，第三重定向组件和第四重定向组件可以包括至少一个透镜。因此，第三重定向组件和第四重定向组件的具体实现可参考前文所述，此处不再赘述。
第三重定向组件的设置能够改变从第一开关阵列接收的A个子光束、B个子光束和P个输入光束的子光束在波长展开平面方向的光束传播特性，使相同波长的子光束在该波长展开平面方向上路由至第二开关阵列的同一位置。同理，第四重定向组件的设置，能够改变从第二开关阵列接收的A个子光束、B个子光束和P个输入光束的子光束在波长展开平面方向的光束传播特性，使相同波长的子光束在该波长展开平面方向上路由至第三开关阵列的同一位置。
可选的，所述可重构光分插复用器，还包括第三光斑扩束组件和第四光斑扩束组件，则所述输入组件，具体用于在端口交换平面通过所述第三光斑扩束组件将所述M+P个输入端口接收的输入光束输出至所述第一开关阵列，其中，所述第三光斑扩束组件，用于在端口交换平面，从所述输入组件接收M+P个输入光束，并改变所述M+P个输入光束的光束特性后输出至所述第一开关阵列；
所述第三开关阵列，具体用于在端口交换平面通过所述第四光斑扩束组件将所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个输入光束的子光束路由至所述输出组件；其中，所述第四光斑扩束组件，用于在端口交换平面，从所述第三开关阵列接收所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个光束的子光束并改变所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个光束的子光束的光束特性后输出至所述输出组件。
第三光斑扩束组件和第四光斑扩束组件可以包括至少一个透镜，透镜的具体实现可参考前文所述，此处不再赘述。
第三光斑扩束组件的设置，使得不同输入端口的输入光束在端口交换平面能够路由至第一开关阵列中与输入端口对应的位置；第四光斑扩束组件的设置，能够使得不同输入端口的输入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与输入端口对应的位置。
可选的，所述可重构光分插复用器，还包括第五重定向组件和/或第六重定向组件，所述第一开关阵列，具体用于，在端口交换平面将所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个光束的子光束通过所述第五重定向组件路由至所述第二开关阵列；其中，所述第五重定向组件，用于从所述第一开关阵列接收所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个光束的子光束并重定向至所述第二开关阵列；
所述第二开关阵列，具体用于，在端口交换平面将所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个光束的子光束通过所述第六重定向组件路由至所述第三开关阵列；其中，所述第六重定向组件，用于从所述第二开关阵列接收所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个光束的子光束并重定向至所述第三开关阵列。
与第一重定向组件类似，第五重定向组件和第六重定向组件可以包括至少一个透镜。因此，第五重定向组件和第六重定向组件的具体实现可参考前文所述，此处不再赘述。
第五重定向组件的设置能够改变从第一开关阵列接收的A个子光束、B个子光束和P个输入光束的子光束在端口交换平面的光束传播特性，使不同输入端口的输入光束的子光束在端口交换平面路由至第二开关阵列的与输入端口对应的位置。同理，第六重定向组件的设置，能够改变从第二开关阵列接收的A个子光束、B个子光束和P个输入光束的子光束在端口交换平面的光束传播特性，使不同输入端口的输入光束的子光束在该端口交换平面路由至第三开关阵列的与输入端口对应的位置。
可选的，由于LCOS只能处理单一偏振态的光束，所述可重构光分插复用器还包括：偏振分束器和第一偏振转换器，用于将所述输入组件输出的M+P个输入光束转换成单一偏振态的光束后输出至所述第一光斑扩束组件；偏振合束器和第二偏振转换器，用于将所述第二光斑扩束组件输出的不同偏振态的光束合束后输出。
其中，第一偏振转换器和第二偏振转换器可以为半波片；偏振分束器和第一偏振转换器位于靠近输入组件的一侧，用于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。对应的，偏振合束器和第二偏振转换器位于靠近输出组件的一侧，对光束进行逆处理后再输出。
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2A至图2E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2A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2B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2C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2D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2E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2A至图2E所示，上述第一开关阵列可以利用LCOS1实现，上述第二开关阵列可以利用LCOS2实现，上述第三开关阵列可以利用LCOS3实现。上述第一波长色散组件可以包括光栅1A，上述第二波长色散组件包括光栅1B，第一重定向组件包括透镜1A，第二重定向组件可以包括透镜1B，第三重定向组件包括透镜1A和透镜1C，第四重定向组件包括透镜1C和透镜1B，第五重定向组件包括透镜1D，第六重定向组件包括透镜1E，第一光斑扩束组件包括透镜2A和透镜3A，第二光斑扩束组件包括透镜2B和透镜3B，第三光斑扩束组件包括透镜4A和透镜5A，第四光斑扩束组件包括透镜4B和透镜5B。另外，在输入端还示出了输入准直器、偏振分光棱镜(polarization beam splitter，PBS)和半波片，其中，PBS用于实现偏振分束的功能，半波片用于实现偏振转换的功能；相应的，输出端还示出了输出准直器、PBS和半波片，PBS用于实现偏振合束的功能，半波片用于实现偏振转换的功能。
如图2A所示，在波长展开平面上，从输入组件的输入端口输入的光束经过输入准直器、PBS和半波片的处理后到达第一光斑扩束组件，由透镜2A和透镜3A组成的第一光斑扩束组件进行光斑变换和光束重排后，通过反射镜反射至光栅1A(第一波长色散组件)，光栅1A对每个输入光束进行色散处理，将每个输入光束分解为多个不同波长的子光束后传输至透镜1A(第一重定向组件)；透镜1A改变该多个不同波长的子光束的传播特性后，使得从用于维度输入的M个输入端口输入的光束的子光束重定向至LCOS1(第一开关阵列)的M行开关单元，从用于上波的P个输入端口输入的光束的子光束重定向至LCOS1的P行开关单元，并使得相同波长的子光束路由到LCOS1的相同位置或者说使得相同波长的子光束路由到LCOS1的同一列开关单元；LCOS1再将M个输入光束分解得到的所有子光束中的A个子光束和P个输入光束分解到的所有子光束通过透镜1A和透镜1C组成的第三重定向组件路由至LCOS2(第二开关阵列)的Z行开关单元，将M个输入光束分解得到的所有子光束中的B个子光束通过透镜1A和透镜1C路由至LCOS2的J行开关单元，其中，透镜1A和透镜1C的作用为改变各个子光束的传播特性后，使得相同波长的子光束路由至LCOS2的相同位置。LCOS2再将Z行开关单元接收的子光束通过透镜1C和透镜1B组成的第四重定向组件路由至LCOS3(第三开关阵列)的N行开关单元，将J行开关单元接收的子光束通过透镜1C和透镜1B路由至LCOS3的Q行开关单元，其中，透镜1C和透镜1B的作用为改变各个子光束的传播特性后，使得相同波长的子光束路由至LCOS3的相同位置。LCOS3再将N行开关单元接收的子光束通过透镜1B(第二重定向组件)以及光栅1B(第二波长色散组件)最终汇聚成一束WDM光，该WDM光再通过透镜2B和透镜3B组成的第二光斑扩束组件进行光斑逆变换和光束重排后从输出组件的相应的输出端口输出。
由图2A以及上述光束处理过程，可以得出，透镜2A和透镜3A组成的第一光斑扩束组件和透镜2B和透镜3B组成的第二光斑扩束组件、光栅1A组成的第一波长色散组件和光栅1B组成的第二波长色散组件、透镜1A组成的第一重定向组件和透镜1B组成的第二重定向组件对称设置且作用互逆。
需要说明的是，图2A中仅示出了来自一个输出端口的单个输入光束的处理过程，实际应用中，输入组件包括多个输入端口，例如：输入组件可以包括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。对每个输入端口的输入光束的处理过程相同。
还需要说明的是，透镜4A、透镜5A、透镜1D、透镜1E、透镜4B、透镜5B，在波长交换平面，这些透镜均不起作用，这些透镜在端口交换平面才发挥作用，因此图2中未示出这些组件。
如图2B所示，在端口交换平面，从输入组件输入的光束传输至透镜4A和透镜5A组成的第三光斑扩束组件，第三光斑扩束组件对输入光束进行光斑变换和光束重排后输出至LCOS1，LCOS1将接收的光束通过透镜1D(第五重定向组件)进行光路变换后路由至LCOS2，LCOS2将接收的光束通过透镜1E(第六重定向组件)进行光路变换后路由至LCOS3，LCOS3再将接收的光束通过透镜5B和透镜4B组成的第四光斑扩束组件处理后再经过半波片、PBS和输出准直器的处理后输出至输出组件，并从输出组件的相应端口输出。
如图2C所示，在端口交换平面内，来自于M个输入端口的光束经过光栅分波后得到的M个输入光束的子光束，映射至第一开关阵列处。其中A个子光束通过重定向组件被路由至第二开关阵列的Z行开关单元；经过第二开关阵列该Z行开关单元所对应的子光束通过重定向组件被路由至第三开光阵列的N行开关单元，经过第三开关阵列路由至N个输出端口，实现维度间光交换功能。
如图2D所示，在端口交换平面内，来自于M个输入端口的光束经过光栅分波后得到M个输入光束的子光束，映射至第一开关阵列处。其中B个子光束被路由至第二开关阵列的J行开关单元(图中以J1行开关单元和J2行开关单元示出)；经过第二开关阵列，该B个子光束被路由至第三开关阵列的Q行开关单元，经过第三开关阵列路由至Q个输出端口，实现下波功能。
如图2E所示，在端口交换平面内，来自于P个输入端口的光束经过光栅分波后得到P个输入光束的子光束，映射至第一开关阵列处。所有子光束通过重定向组件被分别路由至第二开关阵列的Z行开关单元；经过第二开关阵列，该子光束再通过重定向组件被路由至第三开关阵列的N行开关单元，经过第三开关阵列路由至N个输出端口，实现下波功能。
需要说明的是，图2C到图2E中示出的P个输入光束的子光束均以P1个子光束和P2个子光束示出；J行开关单元均以J1行开关单元和J2行开关单元示出；Q行开关单元均以Q1行开关单元和Q2行开关单元示出。
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。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。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可读取的存储介质中，如计算机的软盘，硬盘或光盘等，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的方法。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。
Claims (11)
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，所述输入组件用于将所述M+P个输入端口接收的输入光束输出至第一波长色散组件，其中，所述M和P的取值均为正整数；
第一波长色散组件，用于接收所述M个输入端口输出的M个输入光束，并将所述M个输入光束进行色散，得到所述M个输入光束的子光束；还用于接收所述P个输入端口输出的P个输入光束，并将所述P个输入光束进行色散，得到所述P个输入光束的子光束；
第一重定向组件，用于接收所述第一波长色散组件输出的所述M个输入光束的子光束，并将所述M个输入光束的子光束重定向至第一开关阵列中的M行开关单元；还用于接收所述第一波长色散组件输出的所述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一开关阵列中的P行开关单元；
第一开关阵列，包括M+P行开关单元，每行包括K1个开关单元，所述K1个开关单元一一对应K1个波长，所述K1个开关单元分别用于路由各自对应的波长的子光束至第二开关阵列；所述M行开关单元，用于接收所述M个输入光束的子光束，并将其中A个子光束路由至第二开关阵列的Z行开关单元，将其中B个子光束路由至第二开关阵列的J行开关单元；所述P行开关单元，用于接收所述P个输入光束的子光束，并将所述P个输入光束的子光束路由至所述第二开关阵列的Z行开关单元；其中，所述A、B和K1的取值均为正整数；
第二开关阵列，包括Z+J行开关单元，每行包括K2个开关单元，所述K2个开关单元一一对应K2个波长，所述K2个开关单元分别用于路由各自对应的波长的子光束至第三开关阵列，所述Z行开关单元用于接收所述A个子光束和所述P个输入光束的子光束，并路由至第三开关阵列的N行开关单元；所述J行开关单元，用于接收所述B个子光束，并路由至第三开关阵列的Q行开关单元；其中，所述Z和J的取值均为正整数，所述K2＝K1；
第三开关阵列，包括N+Q行开关单元，每行包括K3个开关单元，所述K3个开关单元一一对应K3个波长，所述K3个开关单元分别用于路由各自对应的子光束至输出组件；所述N行开关单元，用于接收所述A个子光束和所述P个输入光束的子光束并路由至输出组件的N个输出端口；所述Q行开关单元，用于接收所述B个子光束并路由至输出组件的Q个输出端口；其中，所述N和Q的取值均为正整数，所述K3＝K2＝K1；
输出组件，包括N+Q个输出端口，所述N个输出端口用于接收所述A个子光束和所述P个输入光束的子光束，并输出至不同维度，所述Q个输出端口用于接收所述B个子光束，并下波。
2.根据权利要求1所述的可重构光分插复用器，其特征在于，还包括：第二重定向组件和第二波长色散组件；
所述第三开关阵列，具体用于将所述A个子光束、所述P个输入光束的子光束和所述B个子光束依次通过所述第二重定向组件和第二波长色散组件路由至所述输出组件；
其中，所述第二重定向组件，用于在波长展开平面接收所述第三开关阵列输出的所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个输入光束的子光束，并将所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个输入光束的子光束重定向后输出至所述第二波长色散组件；
所述第二波长色散组件，用于在波长展开平面接收所述第二重定向组件输出的所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个输入光束的子光束并将所述A个子光束和所述P个输入光束的子光束合波后输出至所述输出组件，将所述B个子光束合波后输出至所述输出组件。
3.根据权利要求2所述的可重构光分插复用器，其特征在于，还包括：第一光斑扩束组件和第二光斑扩束组件；
所述输入组件，具体用于在波长展开平面通过所述第一光斑扩束组件将所述M+P个输入端口接收的输入光束输出至第一波长色散组件；其中，所述第一光斑扩束组件，用于在波长展开平面接收所述输入组件输出的M+P个输入光束并改变所述M+P个输入光束的光束特性后输出至所述第一波长色散组件；
所述第二波长色散组件，具体用于在波长展开平面通过所述第二光斑扩束组件将合波后的光束输出至所述输出组件；其中，所述第二光斑扩束组件，用于在波长展开平面接收所述第二波长色散组件输出的合波后的光束，并改变所述合波后光束的光束特性后输出至所述输出组件。
4.根据权利要求3所述的可重构光分插复用器，其特征在于，所述第一光斑扩束组件，具体用于在波长展开平面接收所述输入组件输出的M+P个输入光束并改变所述M+P个输入光束的光斑大小，使光斑变大后输出至所述第一波长色散组件；
所述第二光斑扩束组件，具体用于在波长展开平面接收所述第二波长色散组件输出的合波后的光束，并改变所述合波后光束的光斑大小，使光斑变小后输出至所述输出组件。
5.根据权利要求1至4任一项所述的可重构光分插复用器，其特征在于，还包括第三重定向组件和/或第四重定向组件；
所述第一开关阵列，具体用于在波长展开平面通过所述第三重定向组件将所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个输入光束的子光束路由至所述第二开关阵列；其中，所述第三重定向组件，用于在波长展开平面接收所述第一开关阵列输出的所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个输入光束的子光束并重定向至所述第二开关阵列；
所述第二开关阵列，具体用于在波长展开平面通过所述第四重定向组件将所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个输入光束的子光束路由至所述第三开关阵列；其中，所述第四重定向组件，用于在波长展开平面接收所述第二开关阵列输出的所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个输入光束的子光束并重定向至所述第三开关阵列。
6.根据权利要求1至4任一项所述的可重构光分插复用器，其特征在于，还包括：第三光斑扩束组件和第四光斑扩束组件；
所述输入组件，具体用于在端口交换平面通过所述第三光斑扩束组件将所述M+P个输入端口接收的输入光束输出至所述第一开关阵列，其中，所述第三光斑扩束组件，用于在端口交换平面，从所述输入组件接收M+P个输入光束，并改变所述M+P个输入光束的光束特性后输出至所述第一开关阵列；
所述第三开关阵列，具体用于在端口交换平面通过所述第四光斑扩束组件将所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个输入光束的子光束路由至所述输出组件；其中，所述第四光斑扩束组件，用于在端口交换平面，从所述第三开关阵列接收所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个光束的子光束并改变所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个光束的子光束的光束特性后输出至所述输出组件。
7.根据权利要求6所述的可重构光分插复用器，其特征在于，还包括：第五重定向组件和/或第六重定向组件；
所述第一开关阵列，具体用于，在端口交换平面将所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个光束的子光束通过所述第五重定向组件路由至所述第二开关阵列；其中，所述第五重定向组件，用于从所述第一开关阵列接收所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个光束的子光束并重定向至所述第二开关阵列；
所述第二开关阵列，具体用于，在端口交换平面将所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个光束的子光束通过所述第六重定向组件路由至所述第三开关阵列；其中，所述第六重定向组件，用于从所述第二开关阵列接收所述A个子光束、所述B个子光束和所述P个光束的子光束并重定向至所述第三开关阵列。
8.根据权利要求1、2、3、4或7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+Q个准直器，分别与所述N+Q个输出端口对应，用于将准备在所述N+Q个输出端口输出的光束转换成准直光束。
9.根据权利要求2所述的可重构光分插复用器，其特征在于，所述第一波长色散组件和第二波长色散组件均包括至少一个色散单元。
10.根据权利要求5所述的可重构光分插复用器，其特征在于，第一重定向组件、第二重定向组件包括至少一个透镜。
11.根据权利要求1、2、3、4、7、9或10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、所述第二开关阵列和所述第三开关阵列为微机电系统MEMS、硅基液晶LCOS或平面波导开关阵列中的一种或多种。
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