CN113031293A - 一种波长选择系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种波长选择系统，所述系统至少包括：第一偏振分光部件、第一子透镜、第一反射镜、第二子透镜、第一棱镜和第一分割装置；第一光束入射至第一偏振分光部件后，经第一偏振分光部件分为第一偏振光束和第二偏振光束；第一偏振光束和第二偏振光束分别经第一子透镜和第一反射镜之后，经第二子透镜平行入射至第一棱镜；第一棱镜将第一偏振光束转换为第二光束；第一棱镜将第二偏振光束转换为第三光束；第二光束和第三光束分别经第二子透镜和第一反射镜反射后，入射至第一分割装置；其中，第二光束和第三光束包括的光束的波长相同；第一分割装置的不同区域接收不同波长的光束。

Description

一种波长选择系统

技术领域

本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种波长选择系统。

背景技术

新一代波长选择系统都要求具备无栅格性(Gridless)即可实现带宽灵活可调，同时端口集成度更高，模块尺寸更小。相关技术的波长选择系统中，需要设置闲置的端口，导致端口的集成度不高；同时，随着端口数增多，相对于中心端口较远的端口的指标也无法保障；因此，如何提升相对于中心端口较远的端口的指标，是需要解决的技术问题。

发明内容

本申请实施例提供一种波长选择系统，能够提升相对于中心端口较远的端口的指标。

本申请实施例的技术方案是这样实现的：

本申请实施例提供一种波长选择系统，包括：第一偏振分光部件、第一子透镜、第一反射镜、第二子透镜、第一棱镜和第一分割装置；

第一光束入射至所述第一偏振分光部件后，经所述第一偏振分光部件分为第一偏振光束和第二偏振光束；所述第一偏振光束和所述第二偏振光束分别经所述第一子透镜和所述第一反射镜之后，经所述第二子透镜平行入射至所述第一棱镜；

所述第一棱镜将所述第一偏振光束转换为第二光束，所述第二光束经所述第二子透镜和所述第一反射镜反射后，入射至所述第一分割装置；

所述第一棱镜将所述第二偏振光束转换为第三光束，所述第三光束经所述第二子透镜和所述第一反射镜反射后，入射至所述第一分割装置；

其中，所述第二光束包括波长完全不同的至少一束光束；所述第三光束包括波长完全不同的至少一束光束；所述第二光束和所述第三光束包括的光束的波长相同；所述第一分割装置的不同区域接收不同波长的光束。

上述方案中，所述第二子透镜和所述第一反射镜为同一元件。

上述方案中，所述第一反射镜的第一面的曲率不为0。

上述方案中，所述第一偏振光在所述第一子透镜与所述第一反射镜之间的传播距离为所述第一子透镜的焦距与所述第一反射镜的焦距的绝对值之差；或者，所述第一偏振光在所述第一子透镜与所述第一反射镜之间的传播距离为所述第一子透镜的焦距与所述第一反射镜的焦距的绝对值之和。

上述方案中，所述第一偏振光在所述第一子透镜与所述第二子透镜之间的传播距离为所述第一子透镜的焦距与所述第二子透镜的焦距的绝对值之差；或者，所述第一偏振光在所述第一子透镜与所述第二子透镜之间的传播距离为所述第一子透镜的焦距与所述第二子透镜的焦距的绝对值之和。

上述方案中，所述系统还包括：第一光纤阵列和第一透镜阵列；

从所述第一光纤阵列发出的光束经所述第一透镜阵列准直后，形成所述第一光束。

上述方案中，所述系统还包括：第一半波片；

所述第一半波片用于改变从所述第一偏振分光部件射出的第三偏振光束的偏振方向，改变偏振方向后的第三偏振光束为第二偏振光束。

上述方案中，所述第一反射镜包括凹面反射镜，或者柱面反射镜。

上述方案中，所述第一棱镜包括棱镜和光栅；

所述所述第一棱镜由一片反射式光栅和分光棱镜胶合而成。

上述方案中，所述第一分割装置至少包括数字光处理(Digital LightProcessing，DLP)微反射镜阵列、硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon，LCOS)像素单元阵列或液晶(Liquid Crystal，LC)单元阵列之一。

本申请实施例提供的波长选择系统，所述系统至少包括：第一偏振分光部件、第一子透镜、第一反射镜、第二子透镜、第一棱镜和第一分割装置；第一光束入射至所述第一偏振分光部件后，经所述第一偏振分光部件分为第一偏振光束和第二偏振光束；所述第一偏振光束和所述第二偏振光束分别经所述第一子透镜和所述第一反射镜之后，经所述第二子透镜平行入射至所述第一棱镜；所述第一棱镜将所述第一偏振光束转换为第二光束，所述第二光束经所述第二子透镜和所述第一反射镜反射后，入射至所述第一分割装置；所述第一棱镜将所述第二偏振光束转换为第三光束，所述第三光束经所述第二子透镜和所述第一反射镜反射后，入射至所述第一分割装置；其中，所述第二光束包括波长完全不同的至少一束光束；所述第三光束包括波长完全不同的至少一束光束；所述第二光束和所述第三光束包括的光束的波长相同；所述第一分割装置的不同区域接收不同波长的光束。如此，可以提升相对于中心端口较远的端口的指标。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种波长选择系统的可选结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种波长选择系统的X-Z平面展开示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种波长选择系统的可选结构示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种波长选择系统的X-Z平面展开示意图；

图5为本申请实施例提供的再一种波长选择系统的可选结构示意图；

图6为本申请实施例提供的再一种波长选择系统的X-Z平面展开示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

图1示出了本申请实施例提供的一种波长选择系统的可选结构示意图，图2示出了本申请实施例提供的一种波长选择系统的X-Z平面展开示意图，将根据各个部分进行说明。

图1所示的波长选择系统100至少包括光纤阵列101、透镜阵列102、沃拉斯顿棱镜103、45°半波片104、凹面反射镜105、切换方向聚焦装置106、棱栅107以及衰减切换光谱分割装置108。

如图1和图2所示，从所述光纤阵列101射出并经由所述透镜阵列102准直的光束，经过所述沃拉斯顿棱镜103偏振分光为第七偏振光束和第九偏振光束，所述第九偏振光束经过所述45°半波片104后，偏振方向旋转90°，所述偏振方向改变后的光束为第八偏振光束；所述第七偏振光束与所述第八偏振光束的偏振态相同。

所述第七偏振光束和所述第八偏振光束经所述凹面反射镜105反射后，经所述切换方向聚焦装置106入射至所述棱栅107。

所述棱栅107将所述第七偏振光束转换为第七光束，所述第七光束经所述切换方向聚焦装置106和所述凹面反射镜105反射后，入射至所述衰减切换光谱分割装置108；所述棱栅107将所述第八偏振光束转换为第八光束，所述第八光束经所述切换方向聚焦装置106和所述凹面反射镜105反射后，入射至所述衰减切换光谱分割装置108。

其中，所述第七光束包括的波长完全不同的至少一束光束按照角度分布；所述第八光束包括的波长完全不同的至少一束光束按照角度分布；所述第七光束和所述第八光束包括的光束的波长相同；所述衰减切换光谱分割装置108的不同区域接收不同波长的光束。不同波长的光束入射至所述衰减切换光谱分割装置108的光谱带的不同位置，并依据带宽需求占据相应数量的所述衰减切换光谱分割装置108的控制单元，同一波长的两个光束相交于所述衰减切换光谱分割装置108上的同一个点。

然后，所述衰减切换光谱分割装置108基于不同的端口输出波长相同的至少一束光束；所述波长相同的至少一束光束经所述凹面反射镜105反射后，经由所述切换方向聚焦装置106入射至所述棱栅107，再经由所述棱栅107反射后，经所述切换方向聚焦装置106入射至所述凹面反射镜105，经由所述凹面反射镜105、45°半波片104、沃拉斯顿棱镜103和透镜阵列102入射至所述光纤阵列101。

然而，如图2所示，从衰减切换光谱分割装置108返回的光束经所述凹面反射镜105和所述切换方向聚焦装置106再次入射到所述棱栅107上时，在X方向不再是平行入射，而是以一定角度入射，因此会造成圆锥衍射，导致在光纤阵列101接收时，距离中心端口较远的输出端口波长相关损耗和插损增加，降低了相对于中心端口较远的端口的指标。

基于目前波长选择系统中存在的问题，本申请提出一种波长选择系统，能够解决现有技术方案中无法解决的技术难题和缺点。

图3示出了本申请实施例提供的另一种波长选择系统的可选结构示意图，图4示出了本申请实施例提供的另一种波长选择系统的X-Z平面展开示意图，将根据各个部分进行说明。

在一些实施例中，所述波长选择系统200至少包括：第一偏振分光部件203、第一子透镜206A、第一反射镜205、第二子透镜206B、第一棱镜207和第一分割装置208；

第一光束入射至所述第一偏振分光部件203后，经所述第一偏振分光部件203分为第一偏振光束和第二偏振光束；所述第一偏振光束和所述第二偏振光束分别经所述第一子透镜206A和所述第一反射镜205之后，经所述第二子透镜206B平行入射至所述第一棱镜207；

所述第一棱镜207将所述第一偏振光束转换为第二光束，所述第二光束经所述第二子透镜206B和所述第一反射镜205反射后，入射至所述第一分割装置208；

所述第一棱镜207将所述第二偏振光束转换为第三光束，所述第三光束经所述第二子透镜206B和所述第一反射镜205反射后，入射至所述第一分割装置208；

其中，所述第二光束包括波长完全不同的至少一束光束；所述第三光束包括波长完全不同的至少一束光束；所述第二光束和所述第三光束包括的光束的波长相同；所述第一分割装置的不同区域接收不同波长的光束。

例如，所述第二光束至少包括第一波长光束、第二波长光束和第三波长光束；其中，所述第一波长光束、所述第二波长光束和所述第三波长光束的波长互不相同；所述第三光束至少包括第四波长光束、第五波长光束和第六波长光束；其中，所述第四波长光束、所述第五波长光束和所述第六波长光束的波长互不相同；可选地，所述第一波长光束的波长与所述第四波长光束的波长相同；所述第二波长光束的波长与所述第五波长光束的波长相同；所述第三波长光束的波长与所述第六波长光束的波长相同。

其中，所述第一偏振光束经所述第一棱镜207转换后，形成的第二光束包括的所述第一波长光束、所述第二波长光束和所述第三波长光束按照角度分布；所述第二偏振光束经所述第一棱镜207转换后，形成的第三光束包括的所述第四波长光束、所述第五波长光束和所述第六波长光束按照角度分布；所述第一分割装置208的不同区域接收不同波长的光束。

例如，所述第一分割装置208的第一区域接收所述第一波长光束和所述第四波长光束，所述第一分割装置208的第二区域接收所述第二波长光束和所述第五波长光束，所述第一分割装置208的第三区域接收所述第三波长光束和所述第六波长光束。其中，所述第一区域、第二区域和第三区域完全不重合或部分重合。

在一些实施例中，如图4所示，波长相同的光束从所述第一分割装置208的不同区域输出，所述波长相同的光束以一定角度入射至所述第一反射镜205，经所述第二子透镜206B入射至所述第一棱镜207，经所述第一棱镜207反射后，经所述第二子透镜206B和所述第一反射镜反射，经所述第一子透镜206A、所述第一偏振分光部件203入射至所述波长选择系统200包括的第一光纤阵列201。

可选地，所述波长相同的光束入射至所述第一光纤阵列201包括的各个端口，其中一些光束入射的端口距离所述第一光纤阵列的中心端口相对较近，另一些光束入射的端口距离所述第一光纤阵列201的中心端口相对较远。

在一些实施例中，所述第一偏振光在所述第一子透镜206A与所述第二子透镜206B之间的传播距离为所述第一子透镜的焦距与所述第二子透镜的焦距的绝对值之差；或者，所述第一偏振光在所述第一子透镜206A与所述第二子透镜206B之间的传播距离为所述第一子透镜的焦距与所述第二子透镜的焦距的绝对值之和。参考图4，所述第一偏振光在所述第一子透镜206A与所述第二子透镜206B之间的传播距离，为所述第一子透镜206A与所述第二子透镜206B之间的距离。

具体实施时，若所述第一子透镜206A与所述第二子透镜206B均为正透镜，则所述第一偏振光在所述第一子透镜206A与所述第二子透镜206B之间的传播距离为所述第一子透镜的焦距与所述第二子透镜的焦距的绝对值之和；或者，若所述第一子透镜206A与所述第二子透镜206B中存在一个正透镜和一个负透镜，则所述第一偏振光在所述第一子透镜206A与所述第二子透镜206B之间的传播距离为所述第一子透镜的焦距与所述第二子透镜的焦距的绝对值之差。

在一些可选实施例中，所述波长选择系统200还可以包括第一透镜阵列202。从所述第一光纤阵列201发出的光束经所述第一透镜阵列202准直后，形成所述第一光束。

在一些可选实施例中，所述波长选择系统200还可以包括：第一半波片204；

所述第一半波片204用于改变从所述第一偏振分光部件203射出的第三偏振光束的偏振方向，改变偏振方向后的第三偏振光束为第二偏振光束。

在一些可选实施例中，所述第一半波片可以是45°半波片，所述第三偏振光束的偏振方向改变90°后，为第二偏振光束。

在一些实施例中，所述第一反射镜205的第一面的曲率不为0。所述第一反射镜205可以为凹面反射镜或者柱面反射镜。

在一些可选实施例中，所述第一子透镜206A可以包括正透镜、负透镜和凹面反射镜之一；所述第二子透镜206B可以包括正透镜、负透镜和凹面反射镜之一。

在一些可选实施例中，所述第一偏振分光部件203可以包括沃拉斯顿棱镜；所述第一棱镜207可以包括棱镜和光栅。

具体实施时，若所述第一棱镜207包括棱镜和光栅，所述第一棱镜由一片反射式光栅和分光棱镜胶合而成。

在一些实施例中，所述第一分割装置208至少包括数字光处理微反射镜阵列、硅基液晶像素单元阵列或液晶单元阵列之一。

如图4所示，从所述第一分割装置208输出的光束，在X方向偏转一定角度入射至所述第一反射镜205，经所述第二子透镜206B折射后，以与所述第二光束或第三光束平行的角度入射至所述第一棱镜207；通过使用第一子透镜206A和第二子透镜206B降低输出端口距离中心端口较远时，进入第一棱镜207的俯仰角度，从而减少或消除光栅圆锥衍射对相对于中心端口较远的端口的影响，避免距离中心端口较远的输出端口波长相关损耗和插损增加，提升了相对于中心端口较远的端口的指标。

图5示出了本申请实施例提供的再一种波长选择系统的可选结构示意图，图6示出了本申请实施例提供的再一种波长选择系统的X-Z平面展开示意图，将根据各个部分进行说明。

在一些实施例中，所述波长选择系统300至少包括：第二偏振分光部件303、第三子透镜306A、第二反射镜305、第二棱镜307和第二分割装置308；

第四光束入射至所述第二偏振分光部件303后，经所述第二偏振分光部件303分为第四偏振光束和第五偏振光束；所述第四偏振光束和所述第五偏振光束分别经所述第三子透镜306A和所述第二反射镜305之后，平行入射至所述第二棱镜307；

所述第二棱镜307将所述第四偏振光束转换为第五光束，所述第五光束经所述第二反射镜305反射后，入射至所述第二分割装置308；

所述第二棱镜307将所述第五偏振光束转换为第六光束，所述第六光束经所述第二反射镜305反射后，入射至所述第二分割装置308；

其中，所述第五光束包括波长完全不同的至少一束光束；所述第六光束包括波长完全不同的至少一束光束；所述第五光束和所述第六光束包括的光束的波长相同；所述第二分割装置308的不同区域接收不同波长的光束。

例如，所述第五光束至少包括第七波长光束、第八波长光束和第九波长光束；其中，所述第七波长光束、所述第八波长光束和所述第九波长光束的波长互不相同；所述第六光束至少包括第十波长光束、第十一波长光束和第十二波长光束；其中，所述第十波长光束、所述第十一波长光束和所述第十二波长光束的波长互不相同；可选地，所述第七波长光束的波长与所述第十波长光束的波长相同；所述第八波长光束的波长与所述第十一波长光束的波长相同；所述第九波长光束的波长与所述第十二波长光束的波长相同。

其中，所述第四偏振光束经所述第二棱镜307转换后，形成的第五光束包括的所述第七波长光束、所述第八波长光束和所述第九波长光束按照角度分布；所述第五偏振光束经所述第二棱镜307转换后，形成的第六光束包括的所述第十波长光束、所述第十一波长光束和所述第十二波长光束按照角度分布；所述第二分割装置308的不同区域接收不同波长的光束。

例如，所述第二分割装置308的第一区域接收所述第七波长光束和所述第十波长光束，所述第二分割装置308的第二区域接收所述第八波长光束和所述第十一波长光束，所述第二分割装置308的第三区域接收所述第九波长光束和所述第十二波长光束。其中，所述第二分割装置308的第一区域、所述第二分割装置308的第二区域和所述第二分割装置308的第三区域完全不重合或部分重合。

在一些实施例中，波长相同的光束从所述第二分割装置308的不同区域输出，所述波长相同的光束以一定角度经所述第二反射镜305反射至所述第二棱镜307，经所述第二棱镜307反射后，经所述第二反射镜305反射，经所述第三子透镜306A、所述第二偏振分光部件303入射至所述波长选择系统300包括的第二光纤阵列301。

可选地，所述波长相同的光束入射至所述第二光纤阵列301包括的各个端口，其中一些光束入射的端口距离所述第二光纤阵列301的中心端口相对较近，另一些光束入射的端口距离所述第二光纤阵列301的中心端口相对较远。

在一些实施例中，所述第四偏振光束在所述第三子透镜306A与所述第二反射镜305之间的传播距离为所述第三子透镜306A的焦距与所述第二反射镜305的焦距的绝对值之差；或者，所述第四偏振光束在所述第三子透镜306A与所述第二反射镜305之间的传播距离为所述第三子透镜306A的焦距与所述第二反射镜305的焦距的绝对值之和。参考图6，所述第四偏振光束在所述第三子透镜306A与所述第二反射镜305之间的传播距离，为所述第三子透镜306A与所述第二反射镜305之间的距离。

具体实施时，若所述第三子透镜306A与所述第二反射镜305均为正透镜，则所述第四偏振光在所述第三子透镜306A与所述第二反射镜305之间的传播距离为所述第三子透镜306A的焦距与所述第二子透镜的焦距的绝对值之和；或者，若所述第三子透镜306A与所述第二反射镜305中存在一个正透镜和一个负透镜，则所述第四偏振光在所述第三子透镜306A与所述第二反射镜305之间的传播距离为所述第三子透镜306A的焦距与所述第二反射镜305的焦距的绝对值之差。

在一些可选实施例中，所述波长选择系统300还可以包括第二透镜阵列302。从所述第二光纤阵列301发出的光束经所述第二透镜阵列302准直后，形成所述第四光束。

在一些可选实施例中，所述波长选择系统300还可以包括：第二半波片304；

所述第二半波片304用于改变从所述第二偏振分光部件303射出的第六偏振光束的偏振方向，改变偏振方向后的第六偏振光束为第五偏振光束。

在一些实施例中，所述第二反射镜305的第一面的曲率不为0；即所述第二反射镜305在X方向和Y方向的曲率均不为0。所述第二反射镜305可以为凹面反射镜或者柱面反射镜。

在一些可选实施例中，所述第三子透镜306A可以包括正透镜、负透镜和凹面反射镜之一。

在一些可选实施例中，所述第二偏振分光部件303可以包括沃拉斯顿棱镜；所述第二棱镜307可以包括棱镜和光栅。

具体实施时，若所述第二棱镜307包括棱镜和光栅，所述第二棱镜由一片反射式光栅和分光棱镜胶合而成。

在一些实施例中，所述第二分割装置308至少包括数字光处理微反射镜阵列、硅基液晶像素单元阵列或液晶单元阵列之一。

如图6所示，从所述第二分割装置308输出的光束，在X方向偏转一定角度经所述第二反射镜305反射后，以与所述第五光束或第六光束平行的角度入射至所述第二棱镜307；通过使用第三子透镜306A和第二反射镜305降低输出端口距离中心端口较远时，进入第二棱镜307的俯仰角度，从而减少或消除光栅圆锥衍射对相对于中心端口较远的端口的影响，避免距离中心端口较远的输出端口波长相关损耗和插损增加，提升了相对于中心端口较远的端口的指标。

在一些可选实施例中，图2和图4中的第一子透镜206A和第三子透镜306A可以为负透镜；所述第一子透镜206A位于所述第一半波片204与第一反射镜205之间；所述第三子透镜306A位于所述第二半波片304与第二反射镜305之间。

但本领域的技术人员应该能够理解，改变图3中第一子透镜206A和第二子透镜206B的位置和焦距以及正负配置，甚至增加组合透镜数量；或者，改变图5中第三子透镜306A和第二反射面305的位置和焦距以及正负配置，甚至增加组合透镜数量；均可以设计出更多的透镜组合。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种波长选择系统，其特征在于，所述系统至少包括：第一偏振分光部件、第一子透镜、第一反射镜、第二子透镜、第一棱镜和第一分割装置；

第一光束入射至所述第一偏振分光部件后，经所述第一偏振分光部件分为第一偏振光束和第二偏振光束；所述第一偏振光束和所述第二偏振光束分别经所述第一子透镜和所述第一反射镜之后，经所述第二子透镜平行入射至所述第一棱镜；

所述第一棱镜将所述第一偏振光束转换为第二光束，所述第二光束经所述第二子透镜和所述第一反射镜反射后，入射至所述第一分割装置；

所述第一棱镜将所述第二偏振光束转换为第三光束，所述第三光束经所述第二子透镜和所述第一反射镜反射后，入射至所述第一分割装置；

其中，所述第二光束包括波长完全不同的至少一束光束；所述第三光束包括波长完全不同的至少一束光束；所述第二光束和所述第三光束包括的光束的波长相同；所述第一分割装置的不同区域接收不同波长的光束。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述第二子透镜和所述第一反射镜为同一元件。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述第一反射镜的第一面的曲率不为0。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述第一偏振光在所述第一子透镜与所述第一反射镜之间的传播距离为所述第一子透镜的焦距与所述第一反射镜的焦距的绝对值之差；或者，所述第一偏振光在所述第一子透镜与所述第一反射镜之间的传播距离为所述第一子透镜的焦距与所述第一反射镜的焦距的绝对值之和。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述第一偏振光在所述第一子透镜与所述第二子透镜之间的传播距离为所述第一子透镜的焦距与所述第二子透镜的焦距的绝对值之差；或者，所述第一偏振光在所述第一子透镜与所述第二子透镜之间的传播距离为所述第一子透镜的焦距与所述第二子透镜的焦距的绝对值之和。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：第一光纤阵列和第一透镜阵列；

从所述第一光纤阵列发出的光束经所述第一透镜阵列准直后，形成所述第一光束。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：第一半波片；

所述第一半波片用于改变从所述第一偏振分光部件射出的第三偏振光束的偏振方向，改变偏振方向后的第三偏振光束为第二偏振光束。

8.根据权利要求1至7任一项所述的系统，其特征在于，

所述第一反射镜包括凹面反射镜，或者柱面反射镜。

9.根据权利要求1至7任一项所述的系统，其特征在于，

所述第一棱镜包括棱镜和光栅；

所述所述第一棱镜由一片反射式光栅和分光棱镜胶合而成。

10.根据权利要求1至7任一项所述的系统，其特征在于，

所述第一分割装置至少包括数字光处理DLP微反射镜阵列、硅基液晶LCOS像素单元阵列或液晶LC单元阵列之一。

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