CN110954993A - 实现多进多出的波长选择开关、光路由节点及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实现多进多出的波长选择开关、光路由节点及方法，涉及光通信领域。该波长选择开关包括顺次排列的光纤准直器阵列、偏振转换单元、三角反射镜和锯齿反射镜组合、波长选择开关扩束分光系统、空间光相位调制器。本发明能够增加波长选择开关的输入输出端口，实现多端口进、多端口出，且只需要一个控制芯片，能够显著降低成本。

Description

实现多进多出的波长选择开关、光路由节点及方法
技术领域
本发明涉及光通信领域，具体是涉及一种实现多进多出的波长选择开关、光路由节点及方法。
背景技术
为了实现更高的网络资源利用率，光网络的体系结构正在从环到网的逐渐发展。作为光网络中的核心子系统，ROADM(Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer，可重构光分插复用器)也已从简单的二维结构发展为复杂的多维(>2)结构。
由于每个传输光纤中波长通道数量的增加，ROADM的容量已变得越来越大。同时，为了有效地支持动态和时变的互联网业务的特性，要求光网络层动态地控制光信道，这意味着在光交换节点处需要更大的灵活性和可控性。
为了进一步提高光谱效率并支持超宽带光信道，光交换节点应满足无栅格频谱操作，这被认为是另一个重要特征。
Roorda和Collings在2008年总结了无色无向光学节点的多种类型的体系结构，比较了分别基于大型MEMS(Micro Electro MechanicalSystems，微电子机械系统)矩阵光开关和WSS(Wavelength Selective Switch，波长选择开关)技术的两种光节点。结果表明，后者具有较高的可靠性，较低的价格和支持组播功能的优点。
在2010年，基于对无色、无方向性光节点架构的分析，AT&T发现在这样的节点上，动态光网络中的业务阻塞率更为严重。Polatis Inc等在2011年通过嵌入大型M×N MEMS矩阵光开关实现了一种无色、无向、无竞争的光开关节点。此外，研究人员通过设计1×43WSS提高了多维无色光交换节点的性能。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：随着光通信系统发展为高维网络结构，基于1×N WSS的传统ROADM技术遇到了瓶颈，无法满足系统开发的需求。当无法在单个ROADM节点上同时切换来自不同方向的相同波长的业务时，就会发生波长冲突。当前，需要人工干预，但是给系统应用带来不便，并且增加了人工成本。为了解决这个问题，M×N WSS的开发引起了全球研究人员的广泛关注。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种实现多进多出的波长选择开关、光路由节点及方法，能够增加波长选择开关的输入输出端口，实现多端口进、多端口出，且只需要一个控制芯片，能够显著降低成本。
第一方面，提供一种实现多进多出的波长选择开关，包括顺次排列的光纤准直器阵列、偏振转换单元、三角反射镜和锯齿反射镜组合、波长选择开关扩束分光系统、空间光相位调制器。
根据第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述三角反射镜和锯齿反射镜组合包括至少两个带孔的三角反射镜和至少一个锯齿反射镜。
根据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，所述孔的形状为圆形。
根据第一方面，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述波长选择开关扩束分光系统为多路光束聚焦系统。
根据第一方面的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，所述波长选择开关扩束分光系统汇聚到空间光相位调制器上的光斑水平方向按波长排列、竖直方向按不同的输入端口排列。
第二方面，提供一种光路由节点，包括第一方面提供的波长选择开关。
第三方面，提供一种增加波长选择开关输入输出端口的方法，包括以下步骤：
准直之后的光经过三角反射镜和锯齿反射镜组合、波长选择开关扩束分光系统，汇聚到空间光相位调制器上，通过控制空间光相位调制器，进行光束端口的切换和整形，反射回去后再次经过三角反射镜和锯齿反射镜组合，被合束进入到光纤准直器阵列的不同输出端口。
根据第三方面，在第三方面的第一种可能的实现方式中，所述三角反射镜和锯齿反射镜组合包括至少两个带孔的三角反射镜和至少一个锯齿反射镜。
根据第三方面，在第三方面的第二种可能的实现方式中，所述波长选择开关扩束分光系统为多路光束聚焦系统。
根据第三方面的第二种可能的实现方式，在第三方面的第三种可能的实现方式中，所述波长选择开关扩束分光系统汇聚到空间光相位调制器上的光斑水平方向按波长排列、竖直方向按不同的输入端口排列。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
本发明中光纤的光经过光纤准直器阵列和偏振转换单元后，变成单一偏振的空间高斯光束。准直之后的光经过三角反射镜和锯齿反射镜组合，再通过波长选择开关扩束分光系统汇聚到空间光相位调制器上，通过控制空间光相位调制器，进行光束端口的切换和整形，之后反射回去；再经过三角反射镜和锯齿反射镜组合等，被合束进入到光纤准直器阵列的不同输出端口，能够增加波长选择开关的输入输出端口，实现多端口进、多端口出，且只需要一个控制芯片(即空间光相位调制器)，能够显著降低成本。
附图说明
图1是本发明实施例中实现多进多出的波长选择开关的结构示意图。
附图标记：1-光纤准直器阵列，2-偏振转换单元，3-三角反射镜和锯齿反射镜组合，4-波长选择开关扩束分光系统，5-空间光相位调制器。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的具体实施例，在附图中例示了本发明的例子。尽管将结合具体实施例描述本发明，但将理解，不是想要将本发明限于所述的实施例。相反，想要覆盖由所附权利要求限定的在本发明的精神和范围内包括的变更、修改和等价物。应注意，这里描述的方法步骤都可以由任何功能块或功能布置来实现，且任何功能块或功能布置可被实现为物理实体或逻辑实体、或者两者的组合。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
注意：接下来要介绍的示例仅是一个具体的例子，而不作为限制本发明的实施例必须为如下具体的步骤、数值、条件、数据、顺序等等。本领域技术人员可以通过阅读本说明书来运用本发明的构思来构造本说明书中未提到的更多实施例。
参见图1所示，本发明实施例提供一种实现多进多出的波长选择开关，包括顺次排列的光纤准直器阵列1、偏振转换单元2、三角反射镜和锯齿反射镜组合3、波长选择开关扩束分光系统4、空间光相位调制器5。
作为优选的实施方式，三角反射镜和锯齿反射镜组合3包括至少两个带孔的三角反射镜和至少一个锯齿反射镜。
作为优选的实施方式，所述孔的形状为圆形。
作为优选的实施方式，所述波长选择开关扩束分光系统4为多路光束聚焦系统。
作为优选的实施方式，所述波长选择开关扩束分光系统4汇聚到空间光相位调制器5上的光斑水平方向按波长排列、竖直方向按不同的输入端口排列。
本发明实施例以4端口进4端口出为例，并可以此类推扩展到N个端口进，N个端口出。图1中，带箭头的实线为输入光束，带箭头的虚线为经空间光相位调制器5调制后的输出光束。
参见图1所示，光纤的光经过光纤准直器阵列1和偏振转换单元2后，变成单一偏振的空间高斯光束；准直之后的光经过三角反射镜和锯齿反射镜组合3，再通过后续的波长选择开关扩束分光系统4汇聚到空间光相位调制器5上，通过电脑或控制芯片控制空间光相位调制器5，例如LCoS(Liquid Crystal on Silicon，硅基液晶)的灰度，进行光束端口的切换和整形，之后反射回去；再经过三角反射镜和锯齿反射镜组合3等，被合束进入到光纤准直器阵列1的不同输出端口。
本发明实施例能够增加波长选择开关的输入输出端口，实现多端口进、多端口出，且只需要一个控制芯片(即空间光相位调制器5)，能够显著降低成本。
本发明实施例中，准直之后的光经过带有圆孔的多个三角反射镜，而返回的光也可以被带有圆孔的三角反射镜偏折。
本发明实施例中锯齿形状的反射镜，简称锯齿反射镜，每个左右对称输入的光束，经过锯齿反射镜后，能够从一个方向输出，从而使输出端口的光束合束。
本发明实施例还提供一种光路由节点，包括上述波长选择开关。
本发明实施例还提供一种增加波长选择开关输入输出端口的方法，包括以下步骤：
准直之后的光经过三角反射镜和锯齿反射镜组合3、波长选择开关扩束分光系统4，汇聚到空间光相位调制器5上，通过电脑控制空间光相位调制器5，进行光束端口的切换和整形，反射回去后再次经过三角反射镜和锯齿反射镜组合3，被合束进入到光纤准直器阵列1的不同输出端口。
作为优选的实施方式，所述三角反射镜和锯齿反射镜组合3包括至少两个带孔的三角反射镜和至少一个锯齿反射镜。
作为优选的实施方式，所述孔的形状为圆形。
作为优选的实施方式，所述波长选择开关扩束分光系统4为多路光束聚焦系统。
作为优选的实施方式，所述波长选择开关扩束分光系统4汇聚到空间光相位调制器5上的光斑水平方向按波长排列、竖直方向按不同的输入端口排列。
参见图1所示，图1中带箭头的实线为输入光束，带箭头的虚线为经空间光相位调制器调制后的输出光束。光纤的光经过光纤准直器阵列1和偏振转换单元2后，变成单一偏振的空间高斯光束；准直之后的光经过三角反射镜和锯齿反射镜组合3，再通过后续的波长选择开关扩束分光系统4，汇聚到空间光相位调制器5上的光斑水平方向按波长排列、竖直方向按不同的输入端口排列；通过电脑或控制芯片控制空间光相位调制器5，例如LCOS的灰度，进行光束端口的切换和整形，之后反射；再返回经过三角反射镜和锯齿反射镜组合3后，被合束从而返回到光纤阵列的不同输出端口。
本发明实施例能够增加波长选择开关的输入输出端口，实现多端口进、多端口出，且只需要一个控制芯片(即空间光相位调制器5)，能够显著降低成本。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种实现多进多出的波长选择开关，其特征在于，包括顺次排列的光纤准直器阵列(1)、偏振转换单元(2)、三角反射镜和锯齿反射镜组合(3)、波长选择开关扩束分光系统(4)、空间光相位调制器(5)。
2.如权利要求1所述的波长选择开关，其特征在于：所述三角反射镜和锯齿反射镜组合(3)包括至少两个带孔的三角反射镜和至少一个锯齿反射镜。
3.如权利要求2所述的波长选择开关，其特征在于：所述孔的形状为圆形。
4.如权利要求1所述的波长选择开关，其特征在于：所述波长选择开关扩束分光系统(4)为多路光束聚焦系统。
5.如权利要求4所述的波长选择开关，其特征在于：所述波长选择开关扩束分光系统(4)汇聚到空间光相位调制器(5)上的光斑水平方向按波长排列、竖直方向按不同的输入端口排列。
6.一种光路由节点，其特征在于：包括权利要求1至5任一项所述的波长选择开关。
7.一种增加波长选择开关输入输出端口的方法，其特征在于，包括以下步骤：
准直之后的光经过三角反射镜和锯齿反射镜组合(3)、波长选择开关扩束分光系统(4)，汇聚到空间光相位调制器(5)上，通过控制空间光相位调制器(5)，进行光束端口的切换和整形，反射回去后再次经过三角反射镜和锯齿反射镜组合(3)，被合束进入到光纤准直器阵列(1)的不同输出端口。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述三角反射镜和锯齿反射镜组合(3)包括至少两个带孔的三角反射镜和至少一个锯齿反射镜。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述波长选择开关扩束分光系统(4)为多路光束聚焦系统。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：所述波长选择开关扩束分光系统(4)汇聚到空间光相位调制器(5)上的光斑水平方向按波长排列、竖直方向按不同的输入端口排列。
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