CN113296191A - 一种光交换装置、重定向方法以及可重构光分插复用器 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种光交换装置、重定向方法以及可重构光分插复用器，应用于光纤通信领域，其用于提升滤波带宽且有效地减少插损。该光交换装置包括输入端口、色散组件、第一透镜组件、重定向组件以及输出端口；输入端口用于沿第一方向将第一光束以第一入射角度入射色散组件，输入端口还用于沿第一方向将第二光束以第二入射角度入射色散组件，第一入射角度和第二入射角度的绝对值的差值不为零；第一入射角度和第二入射角度的绝对值的差值使得排列有第一光束的光斑的第一区域和排列有第二光束的光斑的第二区域沿第一方向互相分离，且使得第一区域和第二区域沿第二方向至少部分区域重合。

Description

一种光交换装置、重定向方法以及可重构光分插复用器
技术领域
本申请涉及光纤通信领域，尤其涉及一种光交换装置、重定向方法以及可重构光分插复用器。
背景技术
随着光网络业务的迅速发展和交换容量的增加，可重构光分插复用器(reconfigurable optical add drop multiplexer，ROADM)需要处理的信号波段范围也在增加。其中，波长选择开关(wavelength selective switch，WSS)是构成ROADM的重要组件。
现有技术所示的WSS如图1所示，输入端口101输入C波段光束和L波段光束，沿色散方向X并列设置有阵列波导光栅(arrayed waveguide grating，AWG)102和103。通过该AWG102和103使得在色散方向X上，C波段光束和L波段光束经透镜104后入射光栅105的角度不同，并在色散方向X上，使得C波段光束和L波段光束出射光栅105的角度相同，进而使得C波段的光束和L波段的光束的光斑在交换引擎106上的位置如图2所示。可见，在交换引擎上106，C波段光束产生多个C波段光斑，L波段光束产生多个L波段光斑，以C波段光斑201和L波段光斑202为例，C波段光斑201和L波段光斑202沿端口方向Y分离，而沿色散方向X重合，可有效地提升滤波带宽。
但是，在WSS内设置AWG，会增加AWG与空间光学耦合的插损。C波段光束和L波段光束入射光栅105的角度不同导致透镜104等器件在色散方向X上的宽度的增加。
发明内容
本申请提供了一种光交换装置、重定向方法以及可重构光分插复用器，其用于提升滤波带宽且有效地减少插损。
本申请第一方面提供了一种光交换装置，包括输入端口、色散组件、第一透镜组件、重定向组件以及输出端口；所述输入端口用于沿第一方向将第一光束以第一入射角度入射所述色散组件，所述输入端口还用于沿所述第一方向将第二光束以第二入射角度入射所述色散组件，所述第一入射角度和所述第二入射角度的绝对值的差值不为零；所述色散组件用于将所述第一光束进行色散以形成多个第一子光束，所述色散组件还用于将所述第二光束进行色散以形成多个第二子光束；所述第一透镜组件用于将所述多个第一子光束和所述多个第二子光束聚焦至所述重定向组件，且所述多个第一子光束入射所述重定向组件的第一区域，所述多个第二子光束入射所述重定向组件的第二区域，所述第一入射角度和所述第二入射角度的绝对值的差值使得所述第一区域和所述第二区域沿所述第一方向互相分离，且使得所述第一区域和所述第二区域沿第二方向至少部分区域重合；所述第一方向与所述第二方向相互垂直，且所述第一方向和所述第二方向均与所述第一光束的传播方向相互垂直；所述输出端口用于输出经由所述重定向组件重定向的所述多个第一子光束和所述多个第二子光束。
采用本方面所示的光交换装置，通过调节光束沿第一方向入射色散组件的角度的大小，即可有效地保证第一光束沿第二方向出射色散组件的角度与第二光束沿第二方向出射色散组件的角度相等或近似相等的目的，从而有效地提升光交换装置的滤波带宽的同时，尽可能减小插损，而且第一光束和第二光束在第二方向入射色散组件的角度相等或近似相等，从而使得光交换装置沿第二方向的结构更为紧凑。
结合本申请第一方面，一种可选地实现方式中，所述第一区域和所述第二区域沿第二方向至少部分区域重合包括：所述第一区域为所述多个第一子光束产生第一光斑的位置，所述第二区域为所述多个第二子光束产生第二光斑的位置，所述第一光斑和所述第二光斑沿所述第二方向至少部分重合。
结合本申请第一方面，一种可选地实现方式中，所述第一光斑包括的多个光斑和所述第二光斑包括的多个光斑一一对应。
采用本方面所示的光交换装置，因所述第一光斑包括的多个光斑和所述第二光斑包括的多个光斑一一对应，则第一光斑中和第二光斑中，排列顺序相同的光斑沿第二方向至少部分区域重合，且沿第一方向互相分离，从而有效地提升光交换装置的滤波带宽。
结合本申请第一方面，一种可选地实现方式中，所述输入端口用于沿所述第二方向将所述第一光束以第三入射角度入射所述色散组件，所述输入端口还用于沿所述第二方向将所述第二光束以第四入射角度入射所述色散组件，所述第三入射角度和所述第四入射角度之间的差值在预设范围内。
采用本方面所示的光交换装置，在所述第三入射角度和所述第四入射角度之间的差值在预设范围内的情况下，可在无需调节所述第三入射角度和所述第四入射角度的情况下，仅需要调节所述第一入射角度和所述第二入射角度，即可保证第一光束沿第二方向出射色散组件的角度与第二光束沿第二方向出射色散组件的角度相等或近似相等，以有效地提升光交换装置的滤波带宽。
结合本申请第一方面，一种可选地实现方式中，所述输入端口和所述色散组件之间包括第二透镜组件，所述第二透镜组件用于将所述第一光束和所述第二光束耦合至所述色散组件。
结合本申请第一方面，一种可选地实现方式中，所述输入端口和所述色散组件之间包括第三透镜组件，所述第一入射角度和/或所述第二入射角度取决于所述第三透镜组件的位置。
结合本申请第一方面，一种可选地实现方式中，所述第一入射角度和/或所述第二入射角度取决于所述输入端口和所述第三透镜组件的主光轴之间的距离。
采用本方面所示的光交换装置，通过第三透镜组件调节第一光束沿第一方向入射色散组件的第一入射角度的大小以及调节第二光束沿第一方向入射色散组件的第二入射角度的大小，可有效地保证第一光束沿第二方向出射色散组件的角度与第二光束沿第二方向出射色散组件的角度相等或近似相等的目的，从而有效地提升光交换装置的滤波带宽的同时，尽可能减小插损，而且第一光束和第二光束在第二方向入射色散组件的角度相等或近似相等，从而使得光交换装置沿第二方向的结构更为紧凑。
结合本申请第一方面，一种可选地实现方式中，所述色散组件用于沿所述第二方向以第一出射角度将所述多个第一子光束进行出射，还用于沿所述第二方向以第二出射角度将所述多个第二子光束进行出射，所述第一出射角度和第二出射角度之间的差值在预设范围内。
采用本方面所示的光交换装置，因所述第一出射角度和第二出射角度之间的差值在预设范围内，从而使得第一区域和所述第二区域沿第二方向至少部分区域重合，还使得所述第一区域和所述第二区域沿第一方向至少部分区域分离，有效地提升了光交换装置的滤波带宽。
结合本申请第一方面，一种可选地实现方式中，所述第一透镜组件的焦距大小和目标距离的大小相关，所述目标距离为沿所述第一方向一一对应的两个光斑之间的距离。
结合本申请第一方面，一种可选地实现方式中，所述第一透镜组件和所述重定向组件之间的距离等于所述第一透镜组件的焦距，所述第一透镜组件和所述色散组件之间的距离等于所述第一透镜组件的焦距。
结合本申请第一方面，一种可选地实现方式中，所述光交换装置还包括位于输入端口和第二透镜组件之间还包括准直透镜，该准直透镜用于对第一光束和第二光束进行准直。该输入端口位于该准直透镜的前焦点处。
结合本申请第一方面，一种可选地实现方式中，所述重定向组件用于对各第一子光束和各第二子光束进行传播方向的偏转，所述第一透镜组件用于分别将第一子光束和第二子光束聚焦至所述色散组件，所述色散组件用于对多个第一子光束进行合并以产生第一输出光束，所述色散组件用于对多个第二子光束进行合并以产生第二输出光束，所述第三透镜组件用于将来自色散组件的第一输出光束以及第一输出光束耦合至第二透镜组件，第二透镜组件用于调整第一输出光束以及第二输出光束的传播光路，以将该第一输出光束和第二输出光束传播至准直透镜，经由准直透镜准直后的第一输出光束和第二输出光束经由输出端口输出。
结合本申请第一方面，一种可选地实现方式中，所述第一光束和所述第二光束具有至少一个不同的波长值。
结合本申请第一方面，一种可选地实现方式中，所述光交换装置还包括滤波器，所述滤波器包括所述输入端口，所述滤波器用于接收来自光纤的光信号，所述滤波器还用于将所述光信号分离为所述第一光束和所述第二光束。
采用本方面所示的光交换装置，通过滤波器可有效地减少输入端口以及输出端口的数量。
结合本申请第一方面，一种可选地实现方式中，所述输入端口包括第一输入端口和第二输入端口，所述第一输入端口用于输入所述第一光束，所述第二输入端口用于输入所述第二光束，所述第一输入端口和所述第二输入端口沿所述第二方向的位置至少部分重合。
结合本申请第一方面，一种可选地实现方式中，所述第一光束为C波段光束，所述第二光束为L波段光束。
本申请第二方面提供了一种重定向方法，应用于光交换装置，所述光交换装置包括输入端口、色散组件、第一透镜组件、重定向组件以及输出端口，所述方法包括：通过所述输入端口沿第一方向将第一光束以第一入射角度入射所述色散组件；通过所述输入端口沿所述第一方向将第二光束以第二入射角度入射所述色散组件，所述第一入射角度和所述第二入射角度的绝对值的差值不为零；通过所述色散组件将所述第一光束进行色散以形成多个第一子光束；通过所述色散组件将所述第二光束进行色散以形成多个第二子光束；通过所述第一透镜组件将所述多个第一子光束和所述多个第二子光束聚焦至所述重定向组件，且所述多个第一子光束入射所述重定向组件的第一区域，所述多个第二子光束入射所述重定向组件的第二区域，所述第一入射角度和所述第二入射角度的绝对值的差值使得所述第一区域和所述第二区域沿所述第一方向互相分离，且使得所述第一区域和所述第二区域沿第二方向至少部分区域重合；所述第一方向与所述第二方向相互垂直，且所述第一方向和所述第二方向均与所述第一光束的传播方向相互垂直；通过所述输出端口输出经由所述重定向组件重定向的所述多个第一子光束和所述多个第二子光束。
本方面所示的重定向方法的具体执行过程以及有益效果的说明，请详见第一方面所示，不做赘述。
结合本申请第二方面，一种可选地实现方式中，所述第一区域和所述第二区域沿第二方向至少部分区域重合包括：所述第一区域为所述多个第一子光束产生第一光斑的位置，所述第二区域为所述多个第二子光束产生第二光斑的位置，所述第一光斑和所述第二光斑沿所述第二方向至少部分重合。
结合本申请第二方面，一种可选地实现方式中，所述第一光斑包括的多个光斑和所述第二光斑包括的多个光斑一一对应。
结合本申请第二方面，一种可选地实现方式中，所述方法还包括：沿所述第二方向，通过所述输入端口将所述第一光束以第三入射角度入射所述色散组件；沿所述第二方向，通过所述输入端口将所述第二光束以第四入射角度入射所述色散组件，所述第三入射角度和所述第四入射角度之间的差值在预设范围内。
结合本申请第二方面，一种可选地实现方式中，所述输入端口和所述色散组件之间包括第二透镜组件，所述方法还包括：通过所述第二透镜组件将所述第一光束和所述第二光束耦合至所述色散组件。
结合本申请第二方面，一种可选地实现方式中，所述输入端口和所述色散组件之间包括第三透镜组件，所述方法还包括：通过所述第三透镜组件调节所述第一入射角度和/或所述第二入射角度，所述第一入射角度和/或所述第二入射角度取决于所述第三透镜组件的位置。
结合本申请第二方面，一种可选地实现方式中，所述第一入射角度和/或所述第二入射角度取决于所述输入端口和所述第三透镜组件的主光轴之间的距离。
结合本申请第二方面，一种可选地实现方式中，所述方法还包括：沿所述第二方向，通过所述色散组件以第一出射角度将所述多个第一子光束进行出射；沿所述第二方向，通过所述色散组件以第二出射角度将所述多个第二子光束进行出射，所述第一出射角度和第二出射角度之间的差值在预设范围内。
结合本申请第二方面，一种可选地实现方式中，所述方法还包括：通过所述第一透镜组件调节目标距离，所述第一透镜组件的焦距大小和所述目标距离的大小相关，所述目标距离为沿所述第一方向一一对应的两个光斑之间的距离。
结合本申请第二方面，一种可选地实现方式中，所述光交换装置还包括滤波器，所述滤波器包括所述输入端口，所述方法还包括：通过所述滤波器接收来自光纤的光信号；通过所述滤波器将所述光信号分离为所述第一光束和所述第二光束。
结合本申请第二方面，一种可选地实现方式中，所述输入端口包括第一输入端口和第二输入端口，所述方法还包括：通过所述第一输入端口输入所述第一光束；通过所述第二输入端口输入所述第二光束，所述第一输入端口和所述第二输入端口沿所述第二方向的位置至少部分重合。
本申请第三方面提供了一种可重构光分插复用器，包括多个光交换装置，不同的所述光交换装置之间通过光纤连接，所述光交换装置如上述第一方面所示，不做赘述。
附图说明
图1为现有技术所提供的波长选择开关的结构示意图；
图2为现有技术所提供的光斑在交换引擎上的排列示意图；
图3为本申请所提供的可重构光分插复用器的一种结构示例图；
图4为本申请所提供的光交换装置沿第二方向的一种结构示意图；
图5为本申请所提供的光交换装置沿第一方向的一种结构示意图；
图6为本申请所提供的色散组件对光束进行色散的一种示意图；
图7为本申请所提供的色散组件的结构示意图；
图8为本申请所提供的光斑在重定向组件上的一种排列示意图；
图9为本申请所提供的色散组件对光束进行色散的另一种示意图；
图10为本申请所提供的色散组件对光束进行色散的另一种示意图；
图11为本申请所提供的光交换装置沿第一方向的另一种结构示意图；
图12为本申请所提供的光交换装置沿第二方向的另一种结构示意图；
图13为本申请所提供的光交换装置沿第一方向的另一种结构示意图；
图14为本申请所提供的光斑在重定向组件上的另一种排列示意图；
图15为本申请所提供的光交换装置沿第二方向的另一种结构示意图；
图16为本申请所提供的光交换装置沿第一方向的另一种结构示意图；
图17为本申请所提供的重定向方法的一种步骤流程图。
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。
首先结合图3所示对本申请所提供的ROADM的结构进行说明，其中，图3为本申请所提供的ROADM的一种结构示例图。
本实施例对该ROADM的具体网络结构不做限定，例如，ROADM可采用链形、环形和网状网等网络结构，图3所示以ROADM采用网状网的网络结构为例进行示例性说明。
本实施例以该ROADM包括八个WSS(即WSS1、WSS2至WSS8)为例，该八个WSS位于不同的位置，本实施例对ROADM所包括的WSS的数量以及各WSS所位于的位置不做限定。位于不同位置处的WSS之间用于进行光信号的交换，以实现对光信号的灵活调度。本实施例所示的位于不同位置可指在N个维度的方向不同，该N为大于或等于1的正整数。
以WSS1为例，WSS1可将光信号传播至该ROADM所包括的任一与WSS1通过光纤连接的WSS，以实现光信号的不同维度的方向的交换，例如，本实施例所示的ROADM中，与该WSS1通过光纤连接有WSS4、WSS6以及WSS8，则WSS1可将光信号传播至WSS4、WSS6以及WSS8中的任一个WSS。本实施例以该WSS1通过光纤与WSS4、WSS6以及WSS8连接为例进行示例性说明，不做限定，在其他示例中，该WSS1还可与ROADM所包括的WSS2、WSS3、WSS5以及WSS7中的任意WSS通过光纤连接。
以下继续以WSS1和WSS4为例，对光信号的交换进行说明：
沿第一方向301传播的光信号，经由WSS1的输入端口输入至WSS1，经由WSS1对光信号的重定向，经由WSS1的输出端口将光信号经由光纤传播至WSS4，从WSS4的输出端口输出的光信号沿第二方向302进行传播，以实现对该光信号的传播方向由第一方向301交换至第二方向302的目的。
以下结合不同的实施例，对本申请所提供的光交换装置的结构进行说明：
实施例一
以下结合图4和图5所示对本申请所提供的光交换装置的具体结构进行说明：其中，图4为该光交换装置沿第二方向的结构示意图，图5为该光交换装置沿第一方向的结构示意图。本实施例所示以该光交换装置为一个WSS为例，结合图3所示，具体以该光交换装置为WSS1为例。
本实施例所示的光交换装置包括输入端口、色散组件506、第一透镜组件507、重定向组件508以及输出端口，本实施例对输入端口和输出端口的具体数量不做限定。
以下首先对本申请所示的第一方向和第二方向进行说明，其中，本实施例所示的第一方向还可称之为交换方向或者端口方向，第二方向还可称之为波长方向或者色散方向，以该光交换装置所包括的不同的器件为参照，对第一方向和第二方向的定义是不同的，具体定义如下所示：
定义1
以色散组件506为参照，结合图6所示，该色散组件506用于将照射在该色散组件506上的光束601进行色散以形成多个具有不同波长的子光束，如形成具有波长λ1的子光束，具有波长λ2的子光束，依次类推，形成具有波长λN的子光束，本示例对N的具体取值不做限定，只要λ1、λ2至λN互不相同即可。该色散组件506能够使得具有波长λ1的子光束，具有波长λ2的子光束以及具有波长λN的子光束分别以不同的出射角度从该色散组件506出射以进行传播，其中，该第二方向Y为出射的子光束散开的方向，亦即该色散组件506使得多个子光束产生角色散的方向。光束601的传播方向为图6所示的方向Z，而第一方向X为与第二方向Y和光束601的传播方向Z均垂直的方向。
定义2
继续以色散组件506为参照，结合图7所示，本示例以色散组件506为体光栅为例进行示例性说明：在本示例中，该第一方向X为与光栅刻线701相互平行的方向，而第二方向Y为与光栅刻线701相垂直的方向，可见，第一方向X与第二方向Y相垂直。
定义3
本定义以该输入端口输入第一光束和第二光束为例进行示例性说明，且以重定向组件508为参照，如图8所示，该重定向组件508形成有第一区域801和第二区域802，其中，该第一区域801包括第一光束所产生的多个光斑，该第二区域802包括第二光束所产生的多个光斑。第一光束和第二光束均具有特定的波段范围，且第一光束的波段范围和第二光束的波段范围不同。例如，第一光束为C波段光束，第二光束为L波段光束。其中，该第二方向Y为同一区域中，多个光斑的排列方向，例如，第二方向Y为该第一区域801所包括的多个光斑的排列方向，又如，该第二方向Y为该第二区域802所包括的多个光斑的排列方向。可选地，若该重定向组件508为硅基液晶(liquid crystal on silicon，LCOS)芯片，则该第一方向X为该重定向组件508加载相位光栅产生衍射光的方向。还可选地，若该重定向组件508为液晶(liquid crystal)阵列芯片或者微机电系统(micro electro mechanical system，MEMS)，则该第一方向为偏转光束的传播方向。该第一方向X也为第一区域801和第二区域802的排列方向，即第二方向Y为同一个波段范围的多个光斑的排列方向，第一方向X为不同波段范围的光斑排列方向。可见，第一方向X与第二方向Y垂直，且第一方向X与第二方向Y均与第一光束的传播方向Z和第二光束的传播方向Z垂直。
定义4
以图5所示的输入端口和输出端口为参照，具体地，该光交换装置包括两个输入端口，即输入端口410和输入端口420，该光交换装置还包括四个输出端口，即输出端口411、412、421以及422，需明确的是，图5所示对输入端口和输出端口的数量的说明为可选地的示例，不做限定。在图5中，该第一方向X为多个输入端口和多个输出端口的排列方向，可见，沿第一方向X，多个输入端口和多个输出端口位置分离，而如图4所示的沿第二方向Y所示，多个输入端口和多个输出端口可完全重合或部分重合。该第一方向X也为重定向组件508对经由输入端口410输入的第一光束501和经由输入端口420输入的第二光束502进行偏转，产生偏转角度的方向。该第二方向Y为与该第一方向X垂直的方向，且第一方向X与第二方向Y均与第一光束501的传播方向Z和第二光束502的传播方向Z垂直。
本实施例以该光交换装置用于对第一光束501和第二光束502进行光交换为例进行示例性说明：在其他示例中，该光交换装置也可对两个以上的光束进行光交换，本实施例对具体进行光交换的光束数量不做限定。本实施例所示的所述第一光束501和所述第二光束502具有不同的波长范围，以下结合具体示例对所述第一光束501和所述第二光束502具有不同的波长范围进行示例性说明：
例如，本实施例所示的所述第一光束501为C波段(C band)光束，所述第二光束502为L波段(L band)光束。本实施例对所述第一光束501和所述第二光束502的具体波段的说明为一种示例，不做限定，例如，第一光束501还可为E波段(E band)光束，而第二光束502还可为O波段(O band)光束，只要所述第一光束501和所述第二光束502为不同的波段即可。具体例如，第一光束501具有N个波长值，即λc-1、λc-2……λc-N，第二光束502也可具有N个波长值，即λL-1、λL-2……λL-N，本实施例对N的取值不做限定。第一光束501和第二光束502具有的波长值的数量也可以不同。其中，所述第一光束501和所述第二光束502具有不同的波长范围具体可指，λc-1、λc-2……λc-N与λL-1、λL-2……λL-N中，各波长值均不相同。所述第一光束501和所述第二光束502具有不同的波长范围还可指，λc-1、λc-2……λc-N与λL-1、λL-2……λL-N中，具有一个或多个不相同的波长值，即λc-1、λc-2……λc-N与λL-1、λL-2……λL-N中，部分波长值相同，部分波长值不同。
以下对该光交换装置的各个器件进行说明：
以图5所示为例，该光交换装置所包括的输入端口410用于输入第一光束501，输入端口420用于输入第二光束502，以下对所述输入端口410和输入端口420的位置进行说明：
如图4所示，在第二方向Y上，所述输入端口410和输入端口420沿所述第二方向Y的位置至少部分重合，具体例如，所述输入端口410和所述输入端口420完全重合，又如，所述输入端口410和所述输入端口420部分重合。如图5所示，在第一方向X上，所述输入端口410和输入端口420位置分离，且沿第一方向X，所述输入端口410和所述输入端口420平行设置。本实施例对所述输入端口410和输入端口420沿所述第二方向Y上的位置所分离的间距不做限定。
结合图4和图9所示为例，所述输入端口410用于沿第二方向Y将第一光束501以第三入射角度αc入射所述色散组件506，所述输入端口420还用于沿所述第二方向Y将第二光束502以第四入射角度αl入射所述色散组件506。
在所述输入端口410和输入端口420沿所述第二方向的位置至少部分重合的情况下，所述第三入射角度αc和所述第四入射角度αl之间的差值在预设范围内，本实施例对该预设范围的大小不做限定，只要该第三入射角度αc和所述第四入射角度αl相等或接近相等即可。例如，若在所述输入端口410和输入端口420沿所述第二方向的位置完全重合的情况下，则该第三入射角度αc和所述第四入射角度αl相等。
可选地，结合图5所示，沿所述第一方向X或第二方向Y，用于传播该第一光束501的各端口(即输入端口410、输出端口411以及输出端口412)与该色散组件506之间包括准直透镜阵列(即包括准直透镜413、准直透镜414以及准直透镜415)。该输入端口410位于该准直透镜414的前焦点处，该输出端口411位于该准直透镜413的前焦点处，该输出端口412位于该准直透镜415的前焦点处。其中，该准直透镜414用于对来自输入端口410的第一光束501进行准直。
沿所述第一方向X或第二方向Y，用于传播该第二光束的各端口(即输入端口420、输出端口421以及输出端口422)与该色散组件506之间包括准直透镜阵列(即包括准直透镜423、准直透镜424以及准直透镜425)。该输入端口420位于该准直透镜424的前焦点处，该输出端口421位于该准直透镜423的前焦点处，该输出端口422位于该准直透镜425的前焦点处。其中，该准直透镜424用于对来自输入端口420的第二光束502进行准直。
可选地，继续结合图4和图5所示，沿所述第一方向X或第二方向Y，准直透镜阵列与该色散组件506之间包括第二透镜组件。本实施例所示的第二透镜组件包括多个透镜，且第二透镜组件所包括的透镜的数量与传播至该光交换装置的光束的数量相等。具体地，在第一光束501和第二光束502输入至该光交换装置的情况下，该第二透镜组件包括第一透镜503和第二透镜504。其中，所述第一透镜503位于准直透镜阵列(即准直透镜413、414以及415)与色散组件506之间，第二透镜504位于准直透镜阵列(即准直透镜423、424以及425)与色散组件506之间。例如，沿该第一方向X或第二方向Y，该准直透镜414的后焦点与该第一透镜503的前焦点重合，即该准直透镜414与该第一透镜503之间的距离等于该准直透镜414的焦距和该第一透镜503的焦距之和。该准直透镜424的后焦点与该第二透镜504的前焦点重合，即该准直透镜424与该第二透镜504之间的距离等于该准直透镜424的焦距和该第二透镜504的焦距之和。
所述第一透镜503用于将来自准直透镜414的第一光束501耦合至第三透镜组件505，所述第二透镜504用于将来自准直透镜424的第二光束502耦合至第三透镜组件505。本实施例所示的耦合是指，在光纤通信领域，光信号从一个光器件传播到另一种光器件的过程。可选地，在其他示例中，该光交换装置也可不包括该第二透镜组件，则第一光束501和第二光束502也可不经由该第二透镜组件耦合至第三透镜组件505。
该第三透镜组件505位于所述第二透镜组件和所述色散组件506之间，该第三透镜组件505包括一个或多个透镜。本实施例以该第三透镜组件505包括有一个透镜为例进行示例性说明。其中，所述色散组件506位于所述第三透镜组件505的后焦点处，所述第三透镜组件505和该第一透镜503之间的距离等于所述第三透镜组件505的焦距和该第一透镜503的焦距之和。且所述第三透镜组件505和该第二透镜504之间的距离等于所述第三透镜组件505的焦距和该第二透镜504的焦距之和。
所述第三透镜组件505用于将来自第一透镜503的第一光束501耦合至色散组件506，所述第三透镜组件505还用于将来自第二透镜504的第一光束502耦合至色散组件506。如图4所示，所述色散组件506用于对所述第一光束501进行色散以形成多个第一子光束5011(即从色散组件506出射的实线部分所示)，所述色散组件506还用于对所述第二光束502进行色散以形成多个第二子光束5012(即从色散组件506出射的虚线部分所示)，本实施例对所述第一子光束5011和所述第二子光束5012的具体数量不做限定，其中，多个所述第一子光束5011具有互不相同的波长值，多个所述第二子光束5012具有互不相同的波长值，且多个所述第一子光束5011所具有的多个波长值和多个第二子光束5012所具有的多个波长值中，具有至少一个不同的波长值，例如，多个所述第一子光束5011所具有的多个波长值和多个第二子光束5012所具有的多个波长值均不相同，或者，多个所述第一子光束5011所具有的多个波长值和多个第二子光束5012所具有的多个波长值中部分不相同。
所述色散组件506和所述重定向组件508之间设置有第一透镜组件507，本实施例所示的所述第一透镜组件507可包括一个或多个透镜，本实施例以所述第一透镜组件507包括有一个透镜为例进行示例性说明。其中，所述色散组件506位于所述第一透镜组件507的前焦点处，可见，所述色散组件506与所述第一透镜组件507之间的距离等于所述第一透镜组件507的焦距。所述重定向组件508位于所述第一透镜组件507的后焦点处，可见，所述重定向组件508和所述第一透镜组件507之间的距离等于所述第一透镜组件507的焦距。
如图4和图5所示，所述第一透镜组件507用于将所述多个第一子光束5011和所述多个第二子光束5012聚焦至所述重定向组件508，其中，多个第一子光束5011入射所述重定向组件508所产生的光斑和多个第二子光束5012所产生的光斑在所述重定向组件508上的位置均不相同，以下对多个第一子光束5011入射所述重定向组件508所产生的光斑和多个第二子光束5012所产生的光斑在所述重定向组件508上的位置进行说明：
继续参见图8所示，各第一子光束5011的光斑排列于图8所示的第一区域801，各第二子光束5012的光斑的排列于图8所示的第二区域802，且本实施例所示的第一区域801和所述第二区域802沿第二方向Y至少部分区域重合(图中示出完全重合的情况)，所述第一区域801和所述第二区域802沿第一方向X至少部分区域分离(图中示出完全分离的情况)。
具体地，以第一光束501所产生的第一光斑和第二光束502所产生的第二光斑为例进行示例性说明，所述第一光斑为所述第一光束501所产生的多个光斑，所述第二光斑为所述第二光束502所产生的多个光斑，且第一光斑排列于所述第一区域801，第二光斑排列于所述第二区域802。
本实施例所示的第一光斑包括的多个光斑和所述第二光斑包括的多个光斑一一对应，具体地，一一对应的两个光斑，分别在第一光斑中的排列顺序和在第二光斑中的排列顺序相同，以下对一一对应的两个光斑进行具体说明：
多个第一子光束所具有的波长分别为λc-1、λc-2……λc-N，且λc-1、λc-2……λc-N的波长值互不相同，多个第二子光束所具有的波长分别为λL-1、λL-2……λL-N，且λL-1、λL-2……λL-N的波长值互不相同。
例如，该第一光斑所包括的一个光斑为具有波长λc-1的第一子光束入射所述重定向组件508所产生的光斑，该第二光斑所包括的一个光斑为具有波长λL-1的第二子光束入射所述重定向组件508所产生的光斑，且具有波长λc-1的光斑在第一光斑中的排列顺序和具有波长λL-1的光斑在第二光斑中的排列顺序均为第一个，可见，这两个光斑为一一对应的两个光斑。又如，该第一光斑所包括的一个光斑为具有波长λc-N的第一子光束入射所述重定向组件508所产生的光斑，该第二光斑所包括的一个光斑为具有波长λL-N的第二子光束入射所述重定向组件508所产生的光斑，且具有波长λc-N的光斑在第一光斑中的排列顺序和具有波长λL-N的光斑在第二光斑中的排列顺序均为第N个，本实施例对N的具体取值不做限定，只要该N等于大于或等于1的正整数即可。
沿第一方向X，一一对应的两个光斑位置分离设置，且一一对应的两个光斑之间的目标距离和所述第一透镜组件507的焦距大小相关，具体地，该第一透镜组件507的焦距越大，则该目标距离越大，该第一透镜组件507的焦距越小，则该目标距离越小。
沿第二方向Y，一一对应的两个光斑至少部分区域重合，本实施例以沿第二方向Y，一一对应的两个光斑重合为例进行示例性说明。
在第一光束501和第二光束502所产生的光斑的排列如图8所示的情况下，可有效地提升C波段和L波段的滤波带宽。
所述重定向组件508用于对各第一子光束5011进行传播方向的偏转，其中，各第一子光束5011经由所述重定向组件508偏转传播方向后传播至第一透镜组件507。各第二子光束5012经由所述重定向组件508偏转传播方向后传播至第一透镜组件507。本实施例对各子光束沿第一方向从所述重定向组件508出射的角度不做限定，以图5所示为例，第一子光束5011经由所述重定向组件508偏转传播方向后，沿两个出射角度进行出射(即第一光束经由所述重定向组件508偏转传播方向后出射的两条虚线部分所示)。在其他示例中，第一子光束5011经由所述重定向组件508偏转传播方向后，可沿一个出射角度进行出射，也可沿两个以上的出射角度进行出射。
所述第一透镜组件507用于分别将第一子光束5011和第二子光束5012聚焦至所述色散组件506。所述色散组件506用于对多个第一子光束5011进行合并以产生第一输出光束，以图5所示为例，所述色散组件506根据多个第一子光束5011产生两路第一输出光束，即第一输出光束511以及第一输出光束512。所述色散组件506还用于对多个第二光束5012进行合并以产生第二输出光束，继续以图5所示为例，所述色散组件506根据多个第二子光束5012产生两路第二输出光束，即第二输出光束513和第二输出光束514。
所述第三透镜组件505用于将来自色散组件506的第一输出光束511以及第一输出光束512耦合至第二透镜组件所包括的第一透镜503，所述第三透镜组件505还用于将来自色散组件506的第二输出光束513以及第二输出光束514耦合至第二透镜组件所包括的第二透镜504。
所述第一透镜503用于调整第一输出光束511的传播光路，以将该第一输出光束511传播至准直透镜415，经由准直透镜415准直后的第一输出光束经由输出端口412输出。该第一透镜503还用于调整第一输出光束512的传播光路，以将该第一输出光束512传播至准直透镜413，经由准直透镜413准直后的第一输出光束512经由输出端口411输出。对第二输出光束513和第二输出光束514的传输过程的说明，请详见第一输出光束511以及第一输出光束512的传输过程的说明，不做赘述。
结合图3所示，从WSS1的输出端口411以及412输出的第一输出光束经由光纤可传播至WSS4，从WSS1的输出端口421以及422输出的第二输出光束经由光纤也可传播至WSS4，从而实现对第一光束和第二光束的光交换。本实施例所示对各输出端口所输出的子光束的数量不做限定，例如，输出端口421可经由光纤将一个或多个第一子光束传播至WSS4。
本实施例以光交换装置通过两个输出端口(即输出端口411以及412)输出第一输出光束为例进行示例性说明，不做限定，在其他的示例中，该光交换装置也可包括其他数量的输出端口。
本实施例中，为有效地提升滤波带宽，则需要在第二方向Y上，各第一子光束从所述色散组件506出射的第一出射角度βc与各第二子光束从所述色散组件506出射的第二出射角度βL之间的差值在预设范围内，从而使得各第一子光束5011和各第二子光束5012的光斑的排列如图8所示，本实施例对该预设范围的大小不做限定，只要βc和βL相等或近似相等即可，本实施例以所述βc和βL相等为例进行示例性说明。
以下对调节所述βc和βL相等的方式进行说明：
调节方式1：
具体可通过以下公式一调节βc，并通过公式二调节βL，通过调节公式一和公式二，使得βc和βL相等。
公式一为dcosθc(sinαc+sinβc)＝mλc；公式二为dcosθL(sinαL+sinβL)＝mλL。
具体地，公式一和公式二中的参数d为色散组件506中相邻的两个光栅刻线之间的间距，m为光栅的衍射级次，为常数。公式一中的αc、βc的具体说明以及公式二中的αL、βL的具体说明，请详见上述所示，不做赘述。公式一中的λc为一个第一子光束的波长，公式二中的λL为一个第二子光束的波长。
为使得βc＝βL，则根据公式一和公式二推导出公式三，公式三如下所示：
Figure BDA0002389068690000121
由上述所示可知，λc和λL的取值不同，因所述输入端口410和输入端口420沿所述第二方向Y的位置至少部分重合，则αc和αL相等或近似相等，本示例以αc和αL相等为例，由该公式三所示可知，可通过调节θc和θL的大小的方式，以实现βc＝βL，以下对θc和θL进行说明：
参见图5和图10所示，沿第一方向X，第一光束501以第一入射角度θc入射该色散组件506，该第二光束502以第二入射角度θL入射所述色散组件506。本实施例中，所述第一入射角度θc和所述第二入射角度θL的绝对值的差值不为零。
可见，本实施例所示可通过调节第一方向X上，所述第一光束501入射所述色散组件506的第一射角度θc以及第二光束502入射所述色散组件506的第二入射角度θL的方式以实现第二方向上的βc和βL的相等。
调节方式2
在调节方式1中以所述输入端口410和输入端口420沿所述第二方向Y的位置重合，则αc和αL相等为例，本调节方式以所述输入端口410和输入端口420沿所述第二方向Y的位置不重合，以使αc与αL互不相等的情况下，是如何实现βc和βL的相等的方式进行说明：
本调节方式还可参见上述公式三所示，即在公式三中，通过调节αc、αL、θc和θL的大小的方式，以实现βc＝βL，对θc和θL的说明请详见上述调节方式1所示，不做赘述。
以下对调节第一射角度θc和第二入射角度θL的方式进行说明：
本实施例所示的第一射角度θc和/或第二入射角度θL取决于所述第三透镜组件的位置：
其中，沿第一方向X，所述输入端口410和所述第三透镜组件505的主光轴之间的距离越大，则第一射角度θc越大，所述输入端口410和所述第三透镜组件505的主光轴之间的距离越小，则第一射角度θc越小。
同样的，沿第一方向X，所述输入端口420和所述第三透镜组件505的主光轴之间的距离越大，则第二射角度θL越大，所述输入端口420和所述第三透镜组件505的主光轴之间的距离越小，则第二射角度θL越小。
采用本实施例所示的光交换装置的有益效果在于，无需通过增加光器件(如AWG)的方式对光束沿第二方向入射色散组件的角度进行调节，而是通过调节光束沿第一方向入射色散组件的角度的大小，即可有效地保证第一光束沿第二方向出射色散组件的角度与第二光束沿第二方向出射色散组件的角度相等或近似相等的目的，从而有效地提升光交换装置的滤波带宽的同时，尽可能减小因增加光器件(如AWG)带来的插损，而且第一光束和第二光束在第二方向入射色散组件的角度相等或近似相等，从而使得光交换装置沿第二方向的结构更为紧凑。
实施例二
在实施例一中，位于不同波段的光束经由不同的输入端口输入至光交换装置，而实施例二中，若不同波段的光束在同一光纤中传播的情况下，本实施例所示的光交换装置是如何实现光交换的进行说明：
本实施例所示的光交换装置如图11所示，沿第一方向X，该光交换装置包括一个或多个滤波器以及WSS，且滤波器和该WSS之间通过光纤连接。本实施例以该光交换装置用于对第一光束(C波段)和第二光束(L波段)进行光交换为例进行示例性说明，其中，对第一光束和第二光束的具体说明，请详见实施例一所示，不做赘述。
本实施例以包括有三个滤波器(即滤波器1101、滤波器1102以及滤波器1103)为例进行示例性说明。该滤波器1102用于对来自光纤1104的光信号进行分离以产生第一光束和第二光束，该滤波器1102还用于将第一光束经由光纤1105传播至WSS1100，将第二光束经由光纤1106传播至WSS1100，该WSS1100具体结构的说明以及对第一光束和第二光束进行光交换的具体说明，请详见上述实施例一所示，具体不做赘述。
经由WSS1100所产生的两路第一输出光束经由光纤1107和光纤1108，分别传播至滤波器1101和滤波器1103，经由WSS1100所产生的两路第二输出光束经由光纤1109和光纤1110分别传播至滤波器1101和滤波器1103，对第一输出光束和第二输出光束的说明，请详见实施例一所示，不做赘述。
结合图3所示，若本实施例所示的WSS1100为图3所示的WSS1，则该滤波器1101可将两路第一输出光束进行合并，并通过光纤将已合并的光信号向WSS4传播，该滤波器1103也可将两路第二输出光束进行合并，并通过光纤将已合并的光信号向WSS4传播，以实现光信号的光交换。
本实施例所示的各滤波器和与各滤波器有连接关系的光纤，也可采用空间光组件和镀膜组件等进行代替。
采用本实施例所示的光交换装置的有益效果请参见实施例一所示，具体不做赘述，且采用本实施例所示的光交换装置，通过滤波器可有效地减少输入端口以及输出端口的数量。
实施例三
实施例一以光交换装置为一个WSS为例进行示例性说明，本实施例以光交换装置包括有两个或两个以上的WSS进行说明，本实施例对该光交换装置所包括的WSS的数量不做限定，以下以该光交换装置包括有两个WSS为例进行示例性说明。本实施例所示的光交换装置所包括的两个WSS可为图3所示的WSS1和WSS2，具体结构的说明如下所示：
参见图12和图13所示，其中，图12为该光交换装置沿第二方向的结构示意图，图13为该光交换装置沿第一方向的结构示意图。对第一方向和第二方向的说明，请详见上述实施例一所示，不做赘述。
本实施例中，该WSS1用于对第一光束1301和第二光束1302进行光交换，该WSS2用于对第一光束1303和第二光束1304进行光交换，其中，第一光束1301和第一光束1303均为C波段光束，第二光束1302和第二光束1304均为L波段光束。本实施例所示的WSS1以及WSS2所包括的输入端口、输出端口、准直透镜阵列以及第二透镜组件的说明，请详见实施例一所示，具体在本实施例中不做赘述。
该WSS1的输入端口1310用于输入第一光束1301，输入端口1311用于输入第二光束1302，该WSS2的输入端口1312用于输入第一光束1303，该输入端口1313用于输入第二光束1304。
如图12所示，在第二方向Y上，WSS1的输入端口1310和1311，以及WSS2的输入端口1312和1313至少部分重合。图12所示以所述输入端口1310和所述输入端口1312完全重合，且以所述输入端口1311和所述输入端口1313完全重合为例。如图13所示，在第一方向X上，所述输入端口1310、输入端口1311、输入端口1312以及输入端口1313位置分离，且沿第一方向X，所述输入端口1310、输入端口1311、输入端口1312以及输入端口1313平行设置。在其他示例中，在第二方向Y上，WSS1的输入端口1310和1311，以及WSS2的输入端口1312和1313可处于完全分离的位置。
所述输入端口1310用于沿第二方向Y将第一光束1310以第三入射角度αc1入射所述色散组件506，所述输入端口1311还用于沿所述第二方向Y将第二光束1311以第四入射角度αL1入射所述色散组件506，对所述色散组件506的说明，请详见实施例一所示，不做赘述。所述输入端口1312用于沿第二方向Y将第一光束1303以第三入射角度αc2入射所述色散组件506，所述输入端口1314用于沿所述第二方向Y将第二光束1304以第四入射角度αL2入射所述色散组件506。
在所述输入端口1310、输入端口1311、输入端口1312以及输入端口1313沿所述第二方向的位置至少部分重合的情况下，所述第三入射角度αc1、第四入射角度αL1、所述第三入射角度αc2以及第四入射角度αL2之间，任意两个角度之间的差值在预设范围内，从而使得四个角度(αc1、αL1、αc2以及αL2)相等或接近相等，具体说明可参见实施例一所示对第三入射角度αc和第四入射角度αl的说明，不做赘述。
本实施例所示的WSS1和WSS2共享部分光学组件，以图12和图13所示，该WSS1和该WSS2所共享的光学器件为第三透镜组件505、色散组件506、第一透镜组件507以及重定向组件508，对第三透镜组件505、色散组件506、第一透镜组件507以及重定向组件508的具体说明，请详见实施例一所示，不做赘述。
本实施例中，第一光束1301、第二光束1302、第一光束1303以及第二光束1304在该重定向组件508上所产生的光斑的排列如图14所示，该第一光束1301所产生的多个光斑排列于第一区域1401，该第二光束1302所产生的多个光斑排列于第二区域1402，该第一光束1303所产生的多个光斑排列于第三区域1403，该第二光束1304所产生的多个光斑排列于第四区域1404。
本实施例所示的第一区域1401、第二区域1402、第三区域1403以及第四区域1404沿第二方向Y至少部分区域重合，图14所示第一区域1401、第二区域1402、第三区域1403以及第四区域1404沿第二方向Y完全重合。第一区域1401、第二区域1402、第三区域1403以及第四区域1404沿第一方向X至少部分区域分离，图14以第一区域1401、第二区域1402、第三区域1403以及第四区域1404沿第一方向X至完全分离。具体说明请参见图8所示，不做赘述。在第一光束1301、第二光束1302、第一光束1303以及第二光束1304所产生的光斑的排列如图14所示的情况下，可有效地提升C波段和L波段的滤波带宽。
WSS1的输出端口以及WSS2用于接收输出光束，具体说明请参见实施例一所示，不做赘述。
本实施例中，为有效地提升滤波带宽，则需要在第二方向Y上，第一光束1301的各子光束从所述色散组件506出射的第一出射角度βc1、第二光束1302的各子光束从所述色散组件506出射的第二出射角度βL1、第一光束1303的各子光束从所述色散组件506出射的第三出射角度βc2以及第二光束1304的各子光束从所述色散组件506出射的第四出射角度βL2中，任意两个角度之间的差值在预设范围内，从而使得四个角度，即βc1、βL1、βc2以及βL2相等或近似相等即可，本实施例以βc1、βL1、βc2以及βL2均相等为例进行示例性说明，以下对调节βc1、βL1、βc2以及βL2均相等的方式进行说明：
具体可通过以下公式四调节βc1、通过公式五调节βL1、通过公式六调节βc2以及通过公式七调节βL2，使得βc1、βL1、βc2以及βL2均相等。
公式四为dcosθc1(sinαc1+sinβc1)＝mλc1；公式五为dcosθL1(sinαL1+sinβL1)＝mλL1；公式六为dcosθc2(sinαc2+sinβc2)＝mλc2；公式六为dcosθL2(sinαL2+sinβL2)＝mλL2。
公式中的参数d、m的具体说明，请详见实施例一所示，αc1、αL1、αc2以及αL2的具体说明以及βc1、βL1、βc2以及βL2的具体说明，请详见上述所示，不做赘述。其中，λc1为第一光束1301中的一个子光束的波长，λL1为第二光束1302中的一个子光束的波长，λc2为第一光束1303中的一个子光束的波长，λL2为第二光束1304中的一个子光束的波长。
为使得βc1、βL1、βc2以及βL2均相等，则根据公式四至公式六推导出公式七，公式七为如下所示：
Figure BDA0002389068690000151
由上述所示可知，λc1等于λc2，λL1等于λL2，且λc1不等于λL1，λC2不等于λL2，本示例以αc1、αL1、αc2以及αL2相等为例，由该公式七所示可知，可通过调节θc1、θL1、θc2以及θL2的大小的方式，以实现βc1、βL1、βc2以及βL2均相等。若在其他示例中，αc1、αL1、αc2以及αL2不相等，则可通过调节αc1、αL1、αc2、αL2、θc1、θL1、θc2以及θL2的大小的方式，以实现βc1、βL1、βc2以及βL2均相等。以下对θc1、θL1、θc2以及θL2进行说明：
参见图12和图13所示，沿第一方向X，第一光束1301以第一入射角度θc1入射该色散组件506，该第二光束1302以第二入射角度θL1入射所述色散组件506，第一光束1303以第一入射角度θc2入射该色散组件506，该第二光束1304以第二入射角度θL2入射所述色散组件506。其中，θc1与θL1的绝对值的差值不为零，θc2与θL2的绝对值的差值不为零。
本实施例中，调节θc1、θL1、θc2以及θL2的大小的方式的具体说明，可参见实施例一所示的调节θc以及θL的方式，具体不做赘述。
可选地，在λc1与λc2相等或接近相等的情况下，为避免沿第一方向X，第一光束1301的光斑和第一光束1303的光斑在重定向组件508上位置重合，即避免图14所示的第一区域1401和第三区域1404在第一方向X上重合，则第一入射角度θc1与第一入射角度θc2沿主光轴1300对称，从而使得θc1＝-θc2，且|θC1|＝|θC2|，其中，该主光轴1300可为该第三透镜组件505的主光轴，也可为第一透镜组件507的主光轴。
结合公式七所示，在θc1与θc2沿主光轴1300对称的情况下，则θc1与θc2的绝对值相等或接近相等，则cosθc1等于cos(-θc1)，则有效地保证了βc1与βc2的相等。
可选地，在λL1与λL2相等或接近相等的情况下，为避免沿第一方向X，第二光束1302的光斑和第二光束1304的光斑在重定向组件508上位置重合，即避免图14所示的第二区域1402和第四区域1403在第一方向X上重合，则第二入射角度θL1与第二入射角度θL2沿主光轴1300对称。
结合公式七所示，在θL1与θL2沿主光轴1300对称的情况下，则θL1与θL2相等或接近相等，则cosθL1等于cos(-θL1)，则有效地保证了βL1与βL2的相等。
采用本实施例所示的光交换装置的有益效果请参见实施例一所示，具体不做赘述，且本实施例所示的光交换装置包括多个WSS，则有效地实现了更大的交换容量。
实施例四
上述实施例中，用于传播第一光束的各相关端口(如图5所示的输入端口410、输出端口411以及输出端口412)位置相邻设置，用于传播第二光束的各相关端口(如图5所示的输入端口420、输出端口421以及输出端口422)位置相邻设置，且用于传播第一光束的各相关端口和用于传播第二光束的各相关端口位置分离设置。而本实施例中，用于传播第一光束的各相关端口的位置间隔设置，且用于传播第二光束的各相关端口的位置也间隔设置，具体请参见图15和图16所示，其中，图15为该光交换装置沿第二方向的结构示意图，图16为该光交换装置沿第一方向的结构示意图，对第一方向和第二方向的说明，请详见实施例一所示，不做赘述。
本实施例以该光交换装置用于对第一光束1601和第二光束1602进行光交换为例进行示例性说明，对第一光束1601和第二光束1602的具体说明，请详见实施例一所示，不做赘述。以下对该光交换装置的各个器件进行说明：
该光交换装置所包括的输入端口1610用于输入第一光束1601，输入端口1611用于输入第二光束1602，且本实施例所示的输入端口1610和输入端口1611相邻设置。
本实施例所示为实现对第一光束1601和第二光束1602的光交换，则该光交换装置包括准直透镜阵列1620、第二透镜组件1630、色散组件1640、第一透镜组件1650以及重定向组件1660，各器件的具体说明，请详见实施例一所示，具体不做赘述。
本实施例通过调节第一光束1601和第二光束1602，在第一方向X上入射所述色散组件1640的第一射角度θc以及第二入射角度θL的方式以实现第二方向上的第一出射角度βc和第二出射角度βL相等，具体调节过程请详见实施例一所示，不做赘述。所述第一光束1601和所述第二光束1602的所产生的光斑在重定向组件1660上的排列位置，请详见实施例一所示，不做赘述。
如图16所示，用于输出第一输出光束1603的输出端口1612以及用于输出第二输出光束1604的输出端口1613位置相邻，且用于输出第一输出光束1605的输出端口1614以及用于输出第二输出光束1606的输出端口1615位置相邻，且用于输出第一输出光束1603的输出端口1612以及用于输出第一输出光束1605的输出端口1614间隔设置，用于输出第二输出光束1604的输出端口1613以及用于输出第二输出光束1606的输出端口1615间隔设置，对第一输出光束以及第二输出光束的说明，请详见实施例一所示，不做赘述。
采用本实施例所示的光交换装置的有益效果请参见实施例一所示，具体不做赘述，且采用本实施例所示的光交换装置相对于实施例一所示，可有效地减少透镜组件的数量。
实施例五
基于实施例一至实施例四对光交换装置的说明，以下结合实施例五对重定向方法的执行过程进行说明：
具体参见图17所示，本实施例所示的重定向方法具体包括如下所示的步骤：
步骤1701、光交换装置通过滤波器获取第一光束和第二光束。
具体过程，请详见实施例三所示，不做赘述。本实施例所示的步骤1701为可选地步骤，若光交换装置未设置滤波器，则可直接进行步骤1702的执行。
步骤1702、光交换装置通过输入端口沿第一方向将第一光束以第一入射角度入射所述色散组件。
步骤1703、光交换装置通过输入端口沿第一方向将第二光束以第二入射角度入射色散组件。
具体地，该输入端口和色散组件之间还包括该第二透镜组件以及第三透镜组件，第一光束和第二光束依次经由该第二透镜组件以及该第三透镜组件入射至色散组件，具体过程的说明，请详见实施例一所示，不做赘述。
步骤1704、光交换装置通过色散组件将第一光束进行色散以形成多个第一子光束。
步骤1705、光交换装置通过色散组件将第二光束进行色散以形成多个第二子光束。
具体地，该光交换装置通过所述色散组件沿所述第二方向以第一出射角度将所述多个第一子光束进行出射，该光交换装置通过所述色散组件沿所述第二方向以第二出射角度将所述多个第二子光束进行出射，所述第一出射角度和第二出射角度之间的差值在预设范围内。具体执行过程的说明，请详见实施例一对色散组件的说明，具体不做赘述。
步骤1706、光交换装置通过第一透镜组件将多个第一子光束和多个第二子光束聚焦至重定向组件。
具体执行过程的说明，请详见实施例一对第一透镜组件的说明，具体不做赘述。
步骤1707、光交换装置通过重定向组件对各第一子光束和各第二子光束进行传播方向的偏转。
步骤1708、光交换装置通过第一透镜组件分别将第一子光束和第二子光束聚焦至色散组件。
步骤1709、光交换装置通过色散组件对多个第一子光束进行合并以产生第一输出光束。
步骤1710、光交换装置通过色散组件对多个第二子光束进行合并以产生第二输出光束。
步骤1711、光交换装置通过第三透镜组件将来自色散组件的第一输出光束以及第一输出光束耦合至第二透镜组件。
步骤1712、光交换装置通过第二透镜组件将第一输出光束以及第一输出光束耦合至输出端口。
本实施例所示的步骤1707至步骤1712的具体执行过程，请详见实施例一所示，具体不做赘述。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (26)

1.一种光交换装置，其特征在于，包括输入端口、色散组件、第一透镜组件、重定向组件以及输出端口；
所述输入端口用于沿第一方向将第一光束以第一入射角度入射所述色散组件，所述输入端口还用于沿所述第一方向将第二光束以第二入射角度入射所述色散组件，所述第一入射角度和所述第二入射角度的绝对值的差值不为零；
所述色散组件用于将所述第一光束进行色散以形成多个第一子光束，所述色散组件还用于将所述第二光束进行色散以形成多个第二子光束；
所述第一透镜组件用于将所述多个第一子光束和所述多个第二子光束聚焦至所述重定向组件，且所述多个第一子光束入射所述重定向组件的第一区域，所述多个第二子光束入射所述重定向组件的第二区域，所述第一入射角度和所述第二入射角度的绝对值的差值使得所述第一区域和所述第二区域沿所述第一方向互相分离，且使得所述第一区域和所述第二区域沿第二方向至少部分区域重合；所述第一方向与所述第二方向相互垂直，且所述第一方向和所述第二方向均与所述第一光束的传播方向相互垂直；
所述输出端口用于输出经由所述重定向组件重定向的所述多个第一子光束和所述多个第二子光束。
2.根据权利要求1所述的光交换装置，其特征在于，所述第一区域为所述多个第一子光束产生第一光斑的位置，所述第二区域为所述多个第二子光束产生第二光斑的位置，所述第一光斑和所述第二光斑沿所述第二方向至少部分重合。
3.根据权利要求2所述的光交换装置，其特征在于，所述第一光斑包括的多个光斑和所述第二光斑包括的多个光斑一一对应。
4.根据权利要求1至3任一项所述的光交换装置，其特征在于，所述输入端口用于沿所述第二方向将所述第一光束以第三入射角度入射所述色散组件，所述输入端口还用于沿所述第二方向将所述第二光束以第四入射角度入射所述色散组件，所述第三入射角度和所述第四入射角度之间的差值在预设范围内。
5.根据权利要求1至4任一项所述的光交换装置，其特征在于，所述输入端口和所述色散组件之间包括第二透镜组件，所述第二透镜组件用于将所述第一光束和所述第二光束耦合至所述色散组件。
6.根据权利要求1至5任一项所述的光交换装置，其特征在于，所述输入端口和所述色散组件之间包括第三透镜组件，所述第一入射角度和/或所述第二入射角度取决于所述第三透镜组件的位置。
7.根据权利要求6所述的光交换装置，其特征在于，
所述第一入射角度和/或所述第二入射角度取决于所述输入端口和所述第三透镜组件的主光轴之间的距离。
8.根据权利要求1至7任一项所述的光交换装置，其特征在于，所述色散组件用于沿所述第二方向以第一出射角度将所述多个第一子光束进行出射，还用于沿所述第二方向以第二出射角度将所述多个第二子光束进行出射，所述第一出射角度和第二出射角度之间的差值在预设范围内。
9.根据权利要求3所述的光交换装置，其特征在于，所述第一透镜组件的焦距大小和目标距离的大小相关，所述目标距离为沿所述第一方向一一对应的两个光斑之间的距离。
10.根据权利要求1至9任一项所述的光交换装置，其特征在于，所述第一透镜组件和所述重定向组件之间的距离等于所述第一透镜组件的焦距，所述第一透镜组件和所述色散组件之间的距离等于所述第一透镜组件的焦距。
11.根据权利要求1至10任一项所述的光交换装置，其特征在于，所述第一光束和所述第二光束具有至少一个不同的波长值。
12.根据权利要求1至11任一项所述的光交换装置，其特征在于，所述光交换装置还包括滤波器，所述滤波器包括所述输入端口，所述滤波器用于接收来自光纤的光信号，所述滤波器还用于将所述光信号分离为所述第一光束和所述第二光束。
13.根据权利要求1至12任一项所述的光交换装置，其特征在于，所述输入端口包括第一输入端口和第二输入端口，所述第一输入端口用于输入所述第一光束，所述第二输入端口用于输入所述第二光束，所述第一输入端口和所述第二输入端口沿所述第二方向的位置至少部分重合。
14.根据权利要求1至13任一项所述的光交换装置，其特征在于，所述第一光束为C波段光束，所述第二光束为L波段光束。
15.一种重定向方法，其特征在于，应用于光交换装置，所述光交换装置包括输入端口、色散组件、第一透镜组件、重定向组件以及输出端口，所述方法包括：
通过所述输入端口沿第一方向将第一光束以第一入射角度入射所述色散组件；
通过所述输入端口沿所述第一方向将第二光束以第二入射角度入射所述色散组件，所述第一入射角度和所述第二入射角度的绝对值的差值不为零；
通过所述色散组件将所述第一光束进行色散以形成多个第一子光束；
通过所述色散组件将所述第二光束进行色散以形成多个第二子光束；
通过所述第一透镜组件将所述多个第一子光束和所述多个第二子光束聚焦至所述重定向组件，且所述多个第一子光束入射所述重定向组件的第一区域，所述多个第二子光束入射所述重定向组件的第二区域，所述第一入射角度和所述第二入射角度的绝对值的差值使得所述第一区域和所述第二区域沿所述第一方向互相分离，且使得所述第一区域和所述第二区域沿第二方向至少部分区域重合；所述第一方向与所述第二方向相互垂直，且所述第一方向和所述第二方向均与所述第一光束的传播方向相互垂直；
通过所述输出端口输出经由所述重定向组件重定向的所述多个第一子光束和所述多个第二子光束。
16.根据权利要求15所述的重定向方法，其特征在于，所述第一区域和所述第二区域沿第二方向至少部分区域重合包括：
所述第一区域为所述多个第一子光束产生第一光斑的位置，所述第二区域为所述多个第二子光束产生第二光斑的位置，所述第一光斑和所述第二光斑沿所述第二方向至少部分重合。
17.根据权利要求16所述的重定向方法，其特征在于，所述第一光斑包括的多个光斑和所述第二光斑包括的多个光斑一一对应。
18.根据权利要求15至17任一项所述的重定向方法，其特征在于，所述方法还包括：
沿所述第二方向，通过所述输入端口将所述第一光束以第三入射角度入射所述色散组件；
沿所述第二方向，通过所述输入端口将所述第二光束以第四入射角度入射所述色散组件，所述第三入射角度和所述第四入射角度之间的差值在预设范围内。
19.根据权利要求15至18任一项所述的重定向方法，其特征在于，所述输入端口和所述色散组件之间包括第二透镜组件，所述方法还包括：
通过所述第二透镜组件将所述第一光束和所述第二光束耦合至所述色散组件。
20.根据权利要求15至19任一项所述的重定向方法，其特征在于，所述输入端口和所述色散组件之间包括第三透镜组件，所述方法还包括：
通过所述第三透镜组件调节所述第一入射角度和/或所述第二入射角度，所述第一入射角度和/或所述第二入射角度取决于所述第三透镜组件的位置。
21.根据权利要求20所述的重定向方法，其特征在于，所述第一入射角度和/或所述第二入射角度取决于所述输入端口和所述第三透镜组件的主光轴之间的距离。
22.根据权利要求15至21任一项所述的重定向方法，其特征在于，所述方法还包括：
沿所述第二方向，通过所述色散组件以第一出射角度将所述多个第一子光束进行出射；
沿所述第二方向，通过所述色散组件以第二出射角度将所述多个第二子光束进行出射，所述第一出射角度和第二出射角度之间的差值在预设范围内。
23.根据权利要求17所述的重定向方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过所述第一透镜组件调节目标距离，所述第一透镜组件的焦距大小和所述目标距离的大小相关，所述目标距离为沿所述第一方向一一对应的两个光斑之间的距离。
24.根据权利要求15至23任一项所述的重定向方法，其特征在于，所述光交换装置还包括滤波器，所述滤波器包括所述输入端口，所述方法还包括：
通过所述滤波器接收来自光纤的光信号；
通过所述滤波器将所述光信号分离为所述第一光束和所述第二光束。
25.根据权利要求15至23任一项所述的重定向方法，其特征在于，所述输入端口包括第一输入端口和第二输入端口，所述方法还包括：
通过所述第一输入端口输入所述第一光束；
通过所述第二输入端口输入所述第二光束，所述第一输入端口和所述第二输入端口沿所述第二方向的位置至少部分重合。
26.一种可重构光分插复用器，其特征在于，包括多个光交换装置，不同的所述光交换装置之间通过光纤连接，所述光交换装置如权利要求1至14任一项所示。
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