CN112379484A - 一种波长选择开关 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种波长选择开关，包括：光纤阵列、第一反射单元、色散单元、第二反射单元以及控制芯片；其中，所述光纤阵列用于将光信号输入所述第一反射单元；所述第一反射单元用于对所述光信号进行光束整形汇聚后反射输入所述色散单元；所述色散单元用于实现所述光信号的光斑变换后，将光斑变换后的光信号入射到所述所述第二反射单元；所述第二反射单元用于对所述光信号进行光束整形汇聚后反射导入所述控制芯片；所述控制芯片用于控制所述光信号进行光信号操作。采用折转光路的方式，优化了光学系统的结构布局，减少了光学元件的数量，降低系统的复杂程度。拓宽了光学系统的温度适应范围，降低了产品的工程化难度。

Description

一种波长选择开关
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，特别涉及一种波长选择开关。
背景技术
波长选择开关(Wavelength Selection Switch，WSS)作为目前可重构光分插复用器(Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer，简称ROADM)的核心光学部件，可实现任意波长或任意波长组合在任意端口的光信号切换、衰减或阻断，是近年来光通信技术领域的研究热点。由于硅基液晶(控制)在全光信号处理方面的显著优势，基于控制的波长选择开关逐渐成为WSS技术发展的主流。
WSS波长选择器件一般是野外工作环境，环境温度-10℃～30℃，如此大的温差会造成光电系统性能极不稳定，因此，一般WSS器件会采用半导体制冷器(Thermo ElectricCooler，TEC)加热的方式将工作温度升至50℃±2℃。现有技术提供的波长选择开关实现方案中，使用多个透射式光学元件。透射式光学元件的曲率、厚度、折射率等参数均会随着温度的变化而改变，这使得试验室常温下(25℃±5℃)装校测试的WSS器件，在温度上升后，性能会发生改变，造成器件可靠性的降低。这就需要解决WSS器件在实验室常温下和实际工作温度下的兼容问题，即实验室常温下装校完成的WSS器件当温度上升至工作温度时，耦合效率的下降在可接受的范围内。
另外，现有技术提供的波长选择开关实现方案中使用的光学元件数量较多，从而使得整体封装的尺寸较大，限制了波长选择开关的进一步批量推广。因此，现在极需一种新的波长选择开关来解决上述问题。需要优化光学结构的布局，减少光学元件的数量，降低系统的复杂程度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种波长选择开关，以解决WSS器件在实验室常温下和实际工作温度下的兼容问题以及波长选择开关光学元件数量较多、整体封装的尺寸较大的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种波长选择开关，包括：光纤阵列、第一反射单元、色散单元、第二反射单元以及控制芯片；
其中，所述光纤阵列用于将光信号输入所述第一反射单元；所述第一反射单元用于对所述光信号进行光束整形汇聚后反射输入所述色散单元；所述色散单元用于实现所述光信号的光斑变换后，将光斑变换后的光信号入射到所述第二反射单元；所述第二反射单元用于对所述光信号进行光束整形汇聚后反射导入所述控制芯片；所述控制芯片用于控制所述光信号进行光信号操作。
可选的，所述光信号为多波长光信号。
可选的，所述色散单元用于将不同波长的光信号在空间中沿不同角度散开，并分别经所述第二反射单元入射到所述控制芯片的不同区域。
可选的，所述控制芯片用于对不同波长的光信号分别进行独立控制。
可选的，所述色散单元为反射式平面光栅。
可选的，所述第一反射单元为高阶非球面柱面反射镜。
可选的，所述第二反射单元为高阶非球面柱面反射镜。
可选的，所述控制芯片采用硅基液晶芯片、微机电系统芯片或液晶切换芯片。
可选的，所述控制芯片还包括空间光相位调制器，用于独立地改变每个不同波长光束的相位。
可选的，所述光信号操作包括光信号切换、光信号衰减以及光信号阻断。
在本发明提供的一种波长选择开关，通过设置第一反射单元、色散单元和第二反射单元，采用折转光路的方式，优化了光学系统的结构布局，减少了光学元件的数量，降低系统的复杂程度，为波长选择开关的进一步批量推广提供了保障；进一步地，第一反射单元和第二反射单元为高阶非球面反射式柱面反射镜，反射式光学元件的运用，不仅提升了系统的效率，而且拓宽了系统的温度适应范围，使在实验室常温下装校完成的WSS器件，当温度上升至50℃±2℃，性能指标仍然满足要求，降低了产品的工程化难度。
附图说明
图1是本发明实施例的波长选择开关的色散平面的原理光路示意图；
图2是本发明实施例的波长选择开关的光切换平面的原理光路示意图；
附图标记，
1-光纤阵列；2-第一反射单元，3-平面光栅，4-第二反射单元，5-控制芯片。
具体实施方式
发明人经研究发现，为了保障器件温度的稳定性以及控制芯片性能的最佳性，一般WSS器件会采用TEC加热的方式将工作温度稳定在50℃±2℃，然而器件研制过程中装校测试时的实验室温度为25℃±5℃。这就需要解决WSS器件在实验室常温下和实际工作温度下的兼容问题，即实验室常温下装校完成的WSS器件当温度上升至工作温度时，耦合效率的下降在可接受的范围内。
传统的波长选择开关中包含了例如整形透镜、会聚透镜等多个透射式光学元件，受元件热稳定性的影响，现有的波长选择开关器件在实验室常温下(25℃±5℃)的性能与实际工作温度(50℃±2℃)系统性能变化较大，给产品实际的工程化带来困难。
发明人经研究进一步发现，现有技术提供的波长选择开关实现方案中，使用的光学元件数量较多，系统复杂，从而使得器件整体装校难度大，限制了波长选择开关的进一步批量推广；需要优化光学结构的布局，减少光学元件的数量，降低系统的复杂程度。
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种波长选择开关作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本实施例提供一种波长选择开关，包括：光纤阵列、第一反射单元、色散单元、第二反射单元以及控制芯片；其中，所述光纤阵列用于将光信号输入所述第一反射单元；所述第一反射单元用于对所述光信号进行光束整形汇聚后反射输入所述色散单元；所述色散单元用于实现所述光信号的光斑变换后，将光斑变换后的光信号入射到所述所述第二反射单元；所述第二反射单元用于对所述光信号进行光束整形汇聚后反射导入所述控制芯片；所述控制芯片用于控制所述光信号进行光信号操作。
具体的，请参考图1，其为本发明实施例的波长选择开关的色散平面的原理光路示意图。如图1所示，本实施例提供一种波长选择开关，包括：光纤阵列1、第一反射单元2、色散单元3、第二反射单元4以及控制芯片5。
所述光纤阵列1用于将光信号输入所述第一反射单元2。波长选择开关中的光纤阵列1，其发射的光信号大多是含有许多不同波长的多波长光信号。
所述第一反射单元2用于对所述光信号进行光束整形汇聚后反射输入所述色散单元3。在本实施例中，所述第一反射单元2可以为高阶非球面柱面反射镜。
所述色散单元3用于实现所述光信号的光斑变换后，将光斑变换后的光信号入射到所述第二反射单元4。在本实施例中，所述色散单元3可以为反射式平面光栅。
所述光信号为多波长光信号；相应的，所述反射式平面光栅用于将不同波长的光信号在空间中沿不同角度散开，并分别入射到所述第二反射单元4。
所述第二反射单元4用于对所述光信号进行光束整形汇聚后反射导入所述控制芯片5。在本实施例中，所述第二反射单元4可以为高阶非球面柱面反射镜。
所述控制芯片5用于控制所述光信号进行光信号操作。在本实施例中，所述控制芯片5采用硅基液晶芯片、微机电系统芯片或液晶切换芯片。
具体的，本实施例提供的控制芯片5可以采用硅基液晶芯片、微机电系统芯片、液晶切换芯片或其它光路切换芯片。可以理解的是，不同材质的控制芯片5适用于不同的应用环境以及不同的控制要求，根据实际的选择可自行选择最适用的方案。
所述控制芯片5还包括空间光相位调制器，用于独立地改变每个不同波长光束的相位。
在本实施例中，所述光信号操作包括光信号切换、光信号衰减以及光信号阻断。
可以理解的是，波长选择开关主要实现的功能即为实现任意波长或任意波长组合在任意端口的光信号切换、衰减或阻断，而实质上该功能的实现是取决于控制芯片5所执行的光信号操作。那么相应的，本实施例提供的光信号操作包括光信号切换、光信号衰减以及光信号阻断。
继续参考图1，图1提供了一种波长选择开关的色散平面的光路，色散平面的光路示意图，可以理解为波长选择开关的光路的俯视图，即Y轴和Z轴组成的平面内的波长选择开关光路示意图。光纤阵列1发射出不同波长的多波长光信号射入第一反射单元2，由于光信号的波长不同，故而在经过第一反射单元2作用后其反射的角度也会不同，由于第一反射单元2是高阶非球面柱面反射镜，具有整形汇聚的作用，将接收不同角度的不同波长的光信号，所述第一反射单元2将光信号整形汇聚后反射至所述色散单元3，由于色散单元3是反射式平面光栅，具有衍射功能，所述色散单元3将不同波长的光信号在空间中沿不同角度散开反射至第二反射单元4，所述第二反射单元4是高阶非球面柱面反射镜，具有整形汇聚的作用，将接收不同角度的不同波长的光信号，所述第二反射单元4将不同角度的不同波长的光信号整形汇聚后并分别反射到控制芯片5的不同区域。由于入射区域的不同，那么控制芯片5能够通过分别控制各区域的功能从而独立控制各个波长对应光信号所需要进行的操作，起到一个独立控制的作用。所述控制芯片5还包括空间光相位调制器，所述空间光相位调制器独立地改变每个不同波长光束的相位。经过控制芯片5独立改变了相位的光信号再通过第二反射单元4、色散单元3、第一反射单元2反射回光纤阵列1，从而控制芯片5对光信号操作。
请参考图2，其为本发明实施例的波长选择开关的光切换平面的原理光路示意图。可以理解为波长选择开关的光路的侧视图，即X轴和Z轴组成的平面内的波长选择开关光路示意图。从图2中可以看出，光纤阵列1由多根光纤组成，不同的光纤对应不同波长的光信号传输，不同光纤发射出的不同波长的光信号入射到第一反射单元2后，经所述第一反射单元2整形汇聚后反射射入所述色散单元3，所述色散单元3将不同波长的光信号光斑变换后反射至所述第二反射单元4，所第二反射单元4将不同波长的光信号整形汇聚后反射至所述控制芯片5，所述控制芯片5独立的改变不同波长的相位后再依次经过所述第二反射单元4、所述色散单元3、所述第一反射单元3反射回所述光纤阵列1，从而控制芯片5对光信号操作。
综上所述，本实施例提供的一种波长选择开关所使用的光学结构及光学元件和现有技术不同，本实施例提供的一种波长选择开关，采用反射式离轴光学结构，采用高阶非球面反射式柱镜代替现有技术中的整形透镜和汇聚透镜。基于高阶非球面的反射式光学结构，采用折转光路的方式，优化了光学系统的结构布局，同时高阶非球面的使用，即保障光学系统的像差校正，又减少了系统光学元件的个数，简化了现有波长选择开关的光学结构，降低了系统的装校难度，为波长选择开关的进一步批量推广提供了保障。另一方面，相较于透射式的光学元件，反射式的光学元件热稳定性更好，基于高阶非球面的反射式光学结构的温度适用范围更好的兼容了实验室常温(25℃±5℃)和实际工作温度(50℃±2℃)，即在实验室常温下装校完成的器件，当工作温度上升至50℃±2℃时，耦合效率的下降在可接受的范围内，系统的总体指标仍然满足使用要求。此外，反射式光学元件的效率一般优于透射式光学元件，这有助于提升系统总体的效率。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种波长选择开关，其特征在于，包括：光纤阵列、第一反射单元、色散单元、第二反射单元以及控制芯片；
其中，所述光纤阵列用于将光信号输入所述第一反射单元；所述第一反射单元用于对所述光信号进行光束整形汇聚后反射输入所述色散单元；所述色散单元用于实现所述光信号的光斑变换后，将光斑变换后的光信号入射到所述第二反射单元；所述第二反射单元用于对所述光信号进行光束整形汇聚后反射导入所述控制芯片；所述控制芯片用于控制所述光信号进行光信号操作。
2.如权利要求1所述的一种波长选择开关，其特征在于，所述光信号为多波长光信号。
3.如权利要求2所述的一种波长选择开关，其特征在于，所述色散单元用于将不同波长的光信号在空间中沿不同角度散开，并分别经所述第二反射单元入射到所述控制芯片的不同区域。
4.如权利要求3所述的一种波长选择开关，其特征在于，所述控制芯片用于对不同波长的光信号分别进行独立控制。
5.如权利要求3所述的一种波长选择开关，其特征在于，所述色散单元为反射式平面光栅。
6.如权利要求1所述的一种波长选择开关，其特征在于，所述第一反射单元为高阶非球面柱面反射镜。
7.如权利要求1所述的一种波长选择开关，其特征在于，所述第二反射单元为高阶非球面柱面反射镜。
8.如权利要求1所述的一种波长选择开关，其特征在于，所述控制芯片采用硅基液晶芯片、微机电系统芯片或液晶切换芯片。
9.如权利要求8所述的一种波长选择开关，其特征在于，所述控制芯片还包括空间光相位调制器，用于独立地改变每个不同波长光束的相位。
10.如权利要求1-9任一所述的一种波长选择开关，其特征在于，所述光信号操作包括光信号切换、光信号衰减以及光信号阻断。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024001533A1 (zh) * 2022-06-28 2024-01-04 华为技术有限公司 一种波长选择器件及相应交换设备

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201364399Y (zh) * 2009-03-10 2009-12-16 福州高意通讯有限公司 一种光学结构
CN103281153A (zh) * 2013-06-20 2013-09-04 中央民族大学 一种基于硅基液晶的m×n端口的可重构光分插复用器
CN104317006A (zh) * 2014-10-30 2015-01-28 华南师范大学 一种波长选择开关
US20160341901A1 (en) * 2008-05-02 2016-11-24 Lumentum Operations Llc Wavelength dispersing device
CN109375317A (zh) * 2018-11-09 2019-02-22 武汉光迅科技股份有限公司 波长选择开关
CN111399130A (zh) * 2020-05-21 2020-07-10 贝耐特光学科技（昆山）有限公司 一种双反射式波长选择开关

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160341901A1 (en) * 2008-05-02 2016-11-24 Lumentum Operations Llc Wavelength dispersing device
CN201364399Y (zh) * 2009-03-10 2009-12-16 福州高意通讯有限公司 一种光学结构
CN103281153A (zh) * 2013-06-20 2013-09-04 中央民族大学 一种基于硅基液晶的m×n端口的可重构光分插复用器
CN104317006A (zh) * 2014-10-30 2015-01-28 华南师范大学 一种波长选择开关
CN109375317A (zh) * 2018-11-09 2019-02-22 武汉光迅科技股份有限公司 波长选择开关
CN111399130A (zh) * 2020-05-21 2020-07-10 贝耐特光学科技（昆山）有限公司 一种双反射式波长选择开关

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024001533A1 (zh) * 2022-06-28 2024-01-04 华为技术有限公司 一种波长选择器件及相应交换设备

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