CN113655568B

CN113655568B - 具有压缩的端口间距的m×n波长选择开关

Info

Publication number: CN113655568B
Application number: CN202110512520.0A
Authority: CN
Inventors: S.麦克劳克林
Original assignee: Lumentum Operations LLC
Current assignee: Lumentum Operations LLC
Priority date: 2020-05-12
Filing date: 2021-05-11
Publication date: 2023-12-22
Anticipated expiration: 2041-05-11
Also published as: CN113655568A

Abstract

一种M×N波长选择开关(WSS)，可以包括被配置为发射具有横向偏移的光束的公共端口光纤阵列单元(FAU)和被配置为将具有角度偏移的光束引导到分插端口FAU的分插端口光纤的光束导向设备。公共端口FAU可以包括布置在公共端口FAU的第一列中的第一组公共端口光纤和布置在公共端口FAU的第二列中的第二组公共端口光纤。公共端口FAU的第二列可以从公共端口FAU的第一列横向偏移。光束导向设备可以被配置成选择性地在二维方向上将具有角度偏移的光束引导到分插端口光纤。

Description

具有压缩的端口间距的M×N波长选择开关

技术领域

本发明涉及光开关设备，并且涉及具有多个输入和输出端口光纤的波长选择光开关设备。

背景技术

在光通信网络中，具有多个各种波长的光通道(通常称为“波长通道”)的光信号通常通过一定长度的光纤从一个位置传输到另一个位置。光交叉连接模块允许光信号从一个光纤切换到另一个光纤。波长选择开关(WSS)提供可重新配置的波长相关切换，其允许某些波长信道从第一光纤切换到第二光纤，同时让其他波长信道在第一光纤中传播。

发明内容

在一些实施方式中，M×N WSS包括被配置为发射具有横向偏移的光束的公共端口光纤阵列单元(FAU)，包括：布置在公共端口FAU的第一列中的第一组公共端口光纤，以及布置在公共端口FAU的第二列中的第二组公共端口光纤，其中公共端口FAU的第二列从公共端口FAU的第一列横向偏移；以及光束导向设备，被配置为将具有角度偏移的光束引导至分插端口光纤，其中光束导向设备被配置为选择性地在二维方向上将具有角度偏移的光束引导至分插端口光纤。

在一些实施方式中，M×N WSS包括公共端口FAU，其包括：布置在公共FAU的一维线性阵列中的第一组公共端口光纤和第二组公共端口光纤，其中，第一组公共端口光纤和第二组公共端口光纤交替地定位在公共FAU的一维线性阵列中；耦合到公共端口FAU的微透镜阵列(MLA)，包括：第一组微透镜和第二组微透镜，所述第一组微透镜和第二组微透镜布置在所述MLA的一维线性阵列中，其中所述第一组微透镜和所述第二组微透镜在所述MLA的一维线性阵列中以交替的横向偏移模式布置，其中，所述第一组微透镜耦合到所述第一组公共端口光纤，所述第二组微透镜耦合到所述第二组公共端口光纤；以及光束导向设备，所述光束导向设备被配置为选择性地将角度偏移光束引导到所述分插端口FAU的分插端口光纤。

在一些实施方式中，M×N WSS包括横向偏移的微准直器阵列，包括：耦合到横向偏移的一维MLA的一维FAU，或者耦合到横向偏移的二维MLA的横向偏移的二维FAU；以及光束导向设备，包括：一个或多个元件，用于选择性地在二维方向上将角度偏移的光束引导到横向偏移的MCA或将角度偏移的光束从横向偏移的MCA引导出。

附图简述

图1示出这里描述的传统的M×N WSS的示例布局的俯视图。

图2示出这里描述的传统一维(1D)FAU的示例的俯视图、侧视图和端视图。

图3A-3B是投射在这里描述的传统的M×N WSS的第二光束导向设备上的光束的示例图。

图4示出这里描述的二维(2D)FAU的示例实施方式的俯视图、侧视图和端视图。

图5示出这里描述的示例M×N WSS的布局的俯视图。

图6A和6B示出这里描述的1D FAU的示例实施方式的俯视图、侧视图和端视图。

图7示出可以替换这里描述的示例M×N WSS的输出光路的一部分的示例光路。

图8示出这里描述的示例M×N WSS的示例替代布局的俯视图。

图9示出投射在这里描述的示例M×N WSS的第二光束导向设备上的示例光束。

具体实施方式

以下示例实施方式的具体描述参考了附图。不同附图中相同的附图标记可以标识相同或相似的元件。

传统的M×N WSS(例如，如图1所示)可以将来自输入FAU公共端口光纤的公共端口光纤的光束传输到传统的M×N WSS的输出FAU的分插光纤。为此，光束可以作为光谱分散光束投射到光束导向设备上。光谱分散光束的位置可以与产生光束的、输入FAU的相应公共端口光纤的位置相关联。因此，当输入FAU的公共端口光纤紧密地间隔布置在一起时，光谱分散光束可以在光束导向设备上重叠。这可导致光谱分散光束的相邻光束相互干扰，其可能在与相邻光束相关联的信号路径之间产生串扰。因此，这可能影响传统的M×N WSS具有压缩的端口间距(例如，以适合小的形状因数)并且仍然提供鲁棒的、无错误的功能的能力。

这里描述的一些实施方式提供了M×N WSS(例如，如图5所示)，其包括横向偏移FAU作为M×N WSS的输入FAU和/或输出FAU。在一些实施方式中，横向偏移FAU可包括一维(1D)FAU，其(例如，当耦合到横向偏移1D微透镜阵列(MLA)时)被配置成发射与第二组光束交错的第一组光束，其中，第一组光束和第二组光束具有角度偏移。在一些实施方式中，横向偏移FAU可包括横向偏移二维(2D)FAU，其(例如，当耦合到横向偏移2D MLA时)被配置为发射具有横向偏移的光束。

这样，当M×N WSS的光束作为光谱分散光束投射到M×N WSS的光束导向设备上时，相邻光束可以彼此横向偏移。当相邻光束重叠时，这可以减少和/或消除与相邻光束相关联的信号路径之间的串扰。因此，输入FAU的公共端口光纤可以更紧密地间隔在一起(例如，压缩)，而不影响M×N WSS提供鲁棒、无差错功能的能力。这也可以减少WSS的形状因子和/或允许WSS支持更多端口光纤。

图1示出传统的M×N WSS 100的示例布局100的俯视图。如图1所示，WSS 100可以包括输入光纤阵列单元(FAU)102(例如，包括公共端口光纤阵列)、透镜104A、透镜104B、透镜104C、透镜104D、第一光束导向设备106(例如，微机电系统(MEMS)镜)、凹面镜108、衍射光栅110(例如，设置在凹面镜108的光轴上)、第二光束导向设备112(例如基板上液晶(LCOS)相控阵列光束导向设备)和输出FAU 114(例如，包括分插端口光纤阵列)。衍射光栅110和第二光束导向设备112可以设置在凹面镜108的焦平面(例如，由虚线表示)处。

如图1中进一步所示，从输入FAU 102的公共端口发射的光束116可以被引导到第二光束导向设备112(例如，经由透镜104A、第一光束导向设备106、透镜104B、凹面镜108和衍射光栅110)。衍射光栅110将光束116分成多个子光束，其中每个子光束携带单独的波长信道，这些子光束分散在平行于YZ平面的平面中。分散的波长信道子光束由凹面镜108耦合到第二光束导向设备112。更具体地，每个波长信道子光束入射到第二光束导向设备112的一行中的不同开关元件上。每个开关元件将每个波长信道子光束(例如，以预定角度)反射到输出FAU 114的分插端口(例如，经由衍射光栅110、凹面镜108、透镜104、第一光束导向设备106、透镜104C和透镜104D)。

如上所述，图1是作为示例提供的。其他示例可以不同于图1所描述的。

图2是示出了传统一维(1D)FAU 202的示例200的俯视图、侧视图和端视图的示意图，其中图2所示的XYZ坐标轴与端视图相关联。1D FAU 202可以对应于这里参考图1描述的输入FAU 102和/或输出FAU 114。如图2所示，1D FAU 202可以包括端口光纤阵列204，该阵列包括多个端口光纤206(例如，多个公共端口光纤、多个分插端口光纤等)。1D FAU 202可以耦合到包括多个微透镜210的微透镜阵列(MLA)208。1D FAU 202可以耦合到MLA208，使得端口光纤阵列204的端口光纤206与MLA208的特定微透镜210相关联。1D FAU 202和MLA208的组合有时被称为微准直器阵列(MCA)。

在典型的情况下，端口光纤阵列204和MLA208可以各自布置成1D线性阵列(例如，如1D FAU 202的端视图所示的列)。因此，MCA可以准直出射1D FAU 202的端口光纤阵列204的发散光，从而产生MCA射出的一组彼此平行的光束212。

如上所述，图2作为示例提供。其他示例可以不同于图2所描述的。

图3A-3B是投射在传统的M×N WSS 100的第二光束导向设备112上的光束的示例图300。如本文结合图1所述，从输入FAU 102的公共端口光纤发射的光束可以被分散成多个波长信道子光束(例如，通过衍射光栅110)，这些子光束作为光谱分散光束(例如，在一行中)被投射到第二光束导向设备112上。如图3A所示，多个光谱分散光束302(显示为六个光谱分散光束)可以一次(例如，同时)投射到第二光束导向设备112上。多个光谱分散光束302可以分别与输入FAU 102的多个公共端口光纤相关联，并且多个光谱分散光束302的位置可以对应于输入FAU 102中的多个公共端口光纤的位置。例如，当多个公共端口光纤被布置在输入FAU 102中的1D线性阵列中时(例如，如这里关于图2和1D FAU 202所描述的)，多个光谱分散光束302也可以被布置在第二光束导向设备112上的1D线性阵列中，如图3A所示。

第二光束导向设备112上的两个相邻光谱分散光束302之间的间距(例如，沿着图3A中的X轴线)可以对应于输入FAU 102中两个相邻对应公共端口光纤之间的间距。因此，当输入FAU 102的公共端口光纤之间的间距减小时(例如，公共端口间距被压缩)，与公共端口光纤相关联的多个光谱分散光束302可以在光束导向设备312上更紧密地间隔在一起(例如，沿着图3A中的X轴线)。

在一些情况下，如图3B所示，光谱分散光束302的相邻光束可以彼此重叠(例如，当相应公共端口光纤的公共端口间隔被压缩时)。这可能导致相邻光束相互干扰，其可能在与相邻光束相关联的信号路径之间产生串扰。例如，与输入FAU 102的第一公共端口光纤相关联的一部分信号(例如，与图3B中最顶部的光谱分散光束相关联的一部分信号)可能泄漏到与输入FAU 102的第二公共端口光纤相关联的信号路径中(例如，与图3B中从上数第二个光谱分散光束相关联的一部分信号)，使得，在接收与第二公共端口光纤相关联的信号的、输出FAU 114的分插端口光纤处，与第一公共端口光纤相关联的一部分信号可以耦合到与第二公共端口光纤相关联的信号，这可能干扰与第二公共端口光纤相关联的信号的传输和检测。传输系统可能对这种干扰敏感，因为与第一公共端口光纤相关联的信号和与第二公共端口相关联的信号可能与分插端口光纤相关联的相干接收器的信道具有相同的频率。虽然相干接收器可能能够抑制与信道无关的频率的干扰，但是相干接收器可能不能减少和/或消除(reject)与信道相同频率的干扰。此外，或者可替换地，压缩的公共端口间隔可能由于紧密间隔的公共端口光纤的光束削波(clipping)而导致插入损耗。

如上所述，图3A-3B被提供作为示例。其他示例可能不同于图3A-3B所描述的。

图4是图示了二维(2D)FAU 402的示例实施方式400的俯视图、侧视图和端视图的图，其中图4中所示的XYZ坐标轴与端视图相关联。如图4所示，2D FAU 402可以包括包含多个端口光纤406(例如，多个公共端口光纤、多个分插端口光纤等)的第一端口光纤阵列404和包含多个端口光纤406A(例如，多个公共端口光纤、多个分插端口光纤等)的第二端口光纤阵列404A。2D FAU 402可以耦合到包括第一多个微透镜410和第二多个微透镜410A的MLA408。2D FAU 402可以耦合到MLA408，使得第一端口光纤阵列404的端口光纤406与MLA408的特定微透镜410相关联，并且第二端口光纤阵列404A的端口光纤406A与MLA408的特定微透镜410A相关联。

第一端口光纤阵列404和第二端口光纤阵列404A可以被布置在各自的1D线性阵列中(例如，在2D FAU 402的端视图中所示的列中)，以在2D FAU402中形成端口光纤的2D阵列。第一多个微透镜410和第二多个微透镜410A可以相应地布置在MLA408中(例如，在2DFAU 402的端视图中所示的列中)。

如图4中的2D FAU 402的俯视图和端视图所示，第二端口光纤阵列404A可以横向偏移(例如，沿着图4中的Y轴线)，并且通过2D FAU 402在第一端口光纤阵列404旁边延伸(例如，平行)。如图4中2D FAU 402的端视图所示，第二端口光纤阵列404A也可以从第一端口光纤阵列404横向偏移(例如，沿着图4中的X轴线)。例如，第二端口光纤阵列404A可以横向偏移等于两个相邻端口光纤406之间的间隔量的一半的量(例如，沿着图4中的X轴线)。第一多个微透镜410和第二多个微透镜410A可以相应地布置在MLA408中(例如，第二多个微透镜410A可以布置在第一多个微透镜410旁边和/或从第一多个微透镜410横向偏移)。因此，2D FAU 402和MLA408的组合可被称为横向偏移的2D MCA。

在一些实施方式中，2D MCA可以准直从第一端口光纤阵列404射出的发散光和从2D FAU 402的第二端口光纤阵列404A射出的发散光，从而产生第一组光束412(例如，与从第一端口光纤阵列404射出的光相关联)和第二组光束412A(例如，与从第二端口光纤阵列404A射出的光相关联)射出彼此平行的2D MCA，但是其中第二组光束412A偏离(例如，在横向方向上)第一组光束412。

如上所述，图4作为示例提供。其他示例可以不同于图4所描述的。

图5示出了示例性M×N WSS 500的布局的俯视图。如图5所示，M×N WSS 500可以包括2D输入FAU 502(例如，其对应于2D FAU 402和/或包括公共端口光纤的2D阵列)、透镜504A、透镜504B、透镜504C、透镜504D、第一光束导向设备506(例如，MEMS反射镜阵列)、凹面镜508、衍射光栅510(例如，设置在凹面镜508的光轴上)，第二光束导向设备512(例如，LCOS相控阵列光束导向设备)和1D输出FAU 514(例如，对应于1D FAU 202和/或包括1D分插端口光纤阵列)。衍射光栅510和第二光束导向设备512可以设置在凹面镜508的焦平面(例如，由虚线表示)。在一些实施方式中，MLA(例如，MLA408)可以耦合到2D输入FAU 502，但是在图5中未示出(例如，为了简化)。

如图5进一步所示，第一光束516和第二光束516A可以从2D输入FAU 502平行发射，但是彼此具有YZ横向偏移(例如，在YZ平面内)。透镜504A(例如，角度偏移透镜)可以将第一光束516和第二光束516A会聚到第一光束导向设备506(例如，MEMS反射镜阵列的第一特定反射镜)的相同区域，从而将与2D输入FAU 502相关联的YZ横向偏移在第一光束导向设备506处转换成角度偏移。

第一光束导向设备506可以将第一光束516和第二光束516A引导到透镜504B(例如，角度-偏移透镜)，该透镜可以在中间平面，例如凹面镜508的焦平面(例如，由虚线表示)，将角度偏移转换成Y方向横向偏移(例如，沿着Y轴线)。凹面镜508可以将第一光束516和第二光束516A引导到衍射光栅510，衍射光栅510可以分别将每个光束分成多个子光束，其中每个子光束携带单独的波长信道，并且其中多个子光束分散在平行于YZ平面的平面中。

每个光束的分散波长信道子光束由凹面镜508耦合到第二光束导向设备512。更具体地，光束的每个波长信道子光束入射到第二光束导向设备512的一行中的不同开关元件上。例如，第一光束516的分散波长信道子光束可以投射在第二光束导向设备512的第一行开关元件上，第二光束516A的分散波长信道子光束可以投射在第二光束导向设备512的第二行开关元件上。此外，第二行开关元件上的第二光束516A的分散波长信道子光束的相应位置可以从第一行上的第一光束516的分散波长信道子光束的相应位置横向偏移(例如，沿着Y轴线)(例如，基于Y方向横向偏移)。这将在本文中结合图9进一步详细描述。

第二光束导向设备512然后可以将每个光束的分散的波长信道子光束反射到衍射光栅510(例如，经由凹面镜508)，衍射光栅510可以将分散的波长信道子光束组合成单个光束，例如组合成第一光束516或第二光束516A。衍射光栅510然后可以将第一光束516和第二光束516A引导到凹面镜508，凹面镜508可以重新引入光束之间的Y方向横向偏移(例如，如中间平面所示)，并且可以将光束引导到透镜504B。透镜504B可以将第一光束516和第二光束516A以YZ平面中的角度(例如，对应于Y方向横向偏移)会聚到第一光束导向设备506的相同区域(例如，MEMS反射镜阵列的第二特定反射镜)。

第一光束导向设备506可以包括多个可倾斜的反射镜(例如，多个可围绕X轴线和/或Y轴线倾斜的MEMS反射镜)，其中每个可倾斜的反射镜对应于1D输出FAU 514的分插端口光纤。透镜504C和504D可以形成放大系统，该放大系统将第一光束导向设备506处的光束位置成像(image)到1D输出FAU 514的分插端口光纤阵列处的光束位置，和/或将第一光束导向设备506处的光束角度成像到1D输出FAU 514的分插端口光纤阵列处的光束角度。此外，第一光束导向设备506的反射镜(例如，MEMS反射镜)可以倾斜(例如，围绕X轴线和/或另一轴线)，这可以允许被反射镜反射的光束的入射角朝着2D输出FAU 514的分插端口光纤调整。

如图5中进一步所示，第一光束导向设备506的反射镜(例如，MEMS反射镜阵列的第二特定反射镜)可以倾斜(例如，围绕X轴线和/或Y轴线)，使得第一光线路径518(对应于第一光束516)成角度，以耦合到1D输出FAU 514的第一特定分插端口光纤中，和/或第二光线路径518A(对应于第二光束516A)成角度，以耦合到第二特定分插端口光纤中。因此，第一光束导向设备可以将第一光束516引导(例如，经由第一光线路径518)到1D输出FAU 514的第一特定分插端口光纤，和/或可以将第二光束516A引导(例如，经由第二光线路径518A)到1D输出FAU 514的第二特定分插端口光纤。

在一些实施方式中，第一光束导向设备506的反射镜可以倾斜(例如，围绕X轴线和/或Y轴线)，使得光线路径以一入射角到达1D输出FAU 514的特定分插端口光纤，这阻止了有效耦合，因此与光线路径相关联的相应光束被特定分插端口光纤拒绝。

如上所述，图5作为示例提供。其他示例可以不同于图5所描述的。

图6A和6B是示出一维(1D)FAU 602的示例实施方式600的俯视图、侧视图和端视图的图，其中图6A所示的XYZ坐标轴与端视图相关联。如图6A所示，1D FAU 602可以包括端口光纤阵列604，该阵列包括多个端口光纤606和多个端口光纤606B(例如，多个公共端口光纤、多个分插端口光纤等)。端口光纤阵列604可以以交替端口模式布置成1D线性阵列(例如，如图6A的1D FAU 602的端视图所示的列)，其中第一端口光纤606布置在第一端口光纤606B之上，所述第一端口光纤606B布置在第二端口光纤606之上，第二端口光纤606布置在第二端口光纤606B之上，第二端口光纤606B布置在第三端口光纤606之上，等等。

在一些实施方式中，1D FAU 602可以耦合到包括多个微透镜610和多个微透镜610B的MLA608。MLA 608可以以交替的横向偏移微透镜模式布置在1D线性阵列中(例如，在图6A中的1D FAU 602的端视图中所示的列中)，其中：第一微透镜610布置在第一微透镜610B上方，并且第一微透镜610B与第一微透镜610横向偏移(例如，在正Y方向上)；第一微透镜610B布置在第二微透镜610上方，并且第二微透镜610从第一微透镜610B横向偏移(例如，在负Y方向上)；第二微透镜610布置在第二微透镜610B上方，并且第二微透镜610B从第二微透镜610横向偏移(例如，在正Y方向上)；第二微透镜610B布置在第三微透镜610上方，并且第三微透镜610从第二微透镜610B横向偏移(例如，在负Y方向上)；诸如此类。

1D FAU 602的端口光纤阵列604可以耦合到MLA 608，使得端口光纤阵列604的端口光纤606与MLA 608的特定微透镜610相关联，和/或端口光纤阵列604的端口光纤606B与MLA 608的特定微透镜610B相关联。因此，1D FAU 602和MLA608的组合可被称为横向偏移的1D MCA。

如图6A所示的1D FAU 602的端视图所示，多个端口光纤606的中心位置可能不与多个微透镜610的光轴对齐，和/或多个端口光纤606B的中心位置可能不与多个微透镜610B的光轴对齐。因此，如图6A进一步所示，第一组光束612(例如，与多个端口光纤606和多个微透镜610相关联)和第二组光束612B(例如，与多个端口光纤606B和多个微透镜610B相关联)可以以发散角(例如，彼此不平行)离开1D偏移MCA。第一组光束612和第二组光束612B可以交错(例如，如图6A所示的1D FAU 602的侧视图所示)和/或可以具有角度偏移(例如，如图6A所示的1D FAU 602的俯视图所示)。

因此，因为第一组光束612和第二组光束具有角度偏移(例如，代替横向位置偏移，如本文中关于与图4和5中的2D FAU 402和/或2D输入FAU 502相关联的光束所述的),当1DFAU 602是图5中描述的M×N WSS 500的输入FAU时，可能需要修改一些光学器件。

图6B示出了示例输入光路，其可以替代图5所示的第一光束导向设备506之前的输入光路的一部分。在一些实施方式中，MLA(例如，MLA 608)可以耦合到1D FAU 602，但是在图6中未示出(例如，为了简化)。如图6B所示，可以修改M×N WSS 500的光学器件，以允许第一组光束612和第二组光束612B从1D FAU 602发射，并会聚到第一光束导向设备506的相同区域(例如，以提供如本文关于图5所述的类似功能)。为了实现这种会聚，在602处的在X方向上的偏移可以在506处被转换成在XZ平面中的角度，并且在602处的在YZ平面中的光束角度可以在506处被转换成在YZ平面中的光束角度。因此，透镜504A(例如，如图5所述)可以由透镜614、透镜616和/或透镜618代替。

在一些实施方式中，透镜614和透镜618可以各自是在WSS 500的俯视图平面中具有屈光力(power)的柱面透镜，并且透镜616可以是在WSS 500的侧视图平面中具有屈光力的柱面透镜。透镜614和透镜618可以被配置为在俯视图平面中重新成像在第一光束导向设备506处输出的1D FAU 602，这可以将第一组光束612和第二组光束612B会聚到第一光束导向设备506的相同区域。在侧视图平面中，透镜616可以被配置成将1D FAU 602处的横向偏移转换成第一光束导向设备506处的角度偏移，这可以将第一组光束612和第二组光束612B会聚到第一光束导向设备506的相同区域。

在一些实施方式中，透镜614可以通过透镜614的焦距与1D FAU 602分开。在一些实施方式中，透镜616可以通过透镜616的焦距与1D FAU 602分开，和/或第一光束导向设备506可以通过透镜616的焦距与透镜616分开。附加地或替代地，透镜618可以通过透镜614的焦距和透镜618的焦距之和与透镜614分开。在一些实施方式中，第一光束导向设备506可以通过透镜618的焦距与透镜618分开。

在一些实施方式中，在第一光束导向设备506之后，图6B所示的示例光路可以类似于图5所示的光路。

如上所述，图6A-6B作为示例提供。其他示例可能不同于图6A-6B所描述的。

图7示出了当1D输出FAU 514被2D FAU 402替代时，可以替代图5所示的M×N WSS500的输出光路的一部分的示例光路。如图7所示，可以修改M×N WSS 500的光学器件，以允许第一组光束702和第二组光束702A分别从第一光束导向设备506传输到2D FAU 402的第一端口光纤阵列404(例如，分插端口光纤)和第二端口光纤阵列404A(例如，分插端口光纤)。为此，如图7所示，在M×N WSS 500的俯视图平面中的第一光束导向设备506处的光束角可以在2D FAU 402处被转换成具有横向偏移的光束，而在侧视图平面中的2D FAU 402处保持第一光束导向设备506处的垂直偏移的成像。因此，透镜504C和透镜504D可以用如图7所示的透镜704、透镜706和/或透镜708代替(例如，如图5所示)。

在一些实施方式中，透镜704和透镜708可以是在M×N WSS 500的侧视图平面中具有屈光力的柱面透镜，并且透镜706可以是在M×N WSS 500的俯视图平面中具有屈光力的柱面透镜。在俯视图平面中，透镜706可以分别与2D FAU 402和第一光束导向设备506分开透镜706的焦距，这可以导致第一光束导向设备506处的光束角在2D FAU 402处被转换成具有横向偏移的光束。在一些实施方式中，透镜704可以与2D FAU 402分开透镜704的焦距；透镜704可以通过透镜704的焦距和透镜706的焦距之和与透镜706分开；并且第一光束导向设备506可以通过透镜708的焦距与透镜708分开。这可以使得在侧视图平面中，在第一光束导向设备506处的垂直偏移的成像在2DFAU 402处被保持。

如上所述，图7作为示例提供。其他示例可以不同于图7所描述的。

图8是示出了M×N WSS 500的示例替代布局800的俯视图，其中2D输入FAU 502被1D FAU 202代替，1D输出FAU 514被1D FAU 602代替。M×N WSS 500的其余元件是相同的。以与在此结合图5描述的方式类似的方式，第一光束导向设备506的反射镜(例如，MEMS反射镜)可以倾斜(例如，围绕X轴线)，这可以允许被反射镜反射的光束的入射角朝着1D FAU602的分插端口光纤调整(例如，在YZ平面中)。例如，反射镜可以倾斜(例如，围绕X轴线)，使得第一光束516可以沿着与1D FAU 602的第一分插光纤(例如，多个端口光纤606)相关联的光线路径802或与1D FAU 602的第二分插端口光纤(例如，多个端口光纤606B)相关联的光线路径802B被引导，以允许选择性耦合到1D FAU 602的分插端口光纤。

如上所述，图8作为示例提供。其他示例可以不同于图8所描述的。

图9是投射在这里描述的M×N WSS 500的第二光束导向设备512上的示例光束的图900。如图9所示，当2D FAU 402或1D FAU 602被用作M×N WSS 500的输入FAU时，多个光谱分散光束902(显示为六个光谱分散光束)可以以横向偏移模式投射到第二光束导向设备512上。例如，第一光束(例如，光束902的顶部光束)可以居中在沿图9所示的Y轴线的第一位置处(例如，由深色阴影表示)，第二光束(例如，光束902的第二最顶部光束)可以居中在沿Y轴线的第二位置处(例如，由浅色阴影表示)，第三光束(例如，光束902的第三最顶部光束)可以居中在沿Y轴线的第一位置处(例如，由深色阴影表示)，第四光束(例如，光束902的第四最顶部光束)可以居中在沿着Y轴线(例如，由浅色阴影表示)的第二位置，等等。

在一些情况下，第二光束导向设备512上的Y轴线对应于信道频率，因此光束902的位置偏移可以被描述为频移。当重叠的两个相邻光束902之间存在频移时，两个相邻光束902中与第一光束902相关联的光将具有与两个相邻光束902中与第二光束902相关联的光不同的频率，因此当被反射回被配置为接收第二光束902的输出FAU的相关分插端口光纤时，将被衍射光栅510拒绝。因此，使用2D FAU 402或1D FAU 602作为M×N WSS 500的输入FAU可以在第二光束导向设备512上创建光束902的横向偏移模式，其减少或消除串扰问题(例如，如本文中图3A和3B所描述的)。

如上所述，图9作为示例提供。其他示例可以不同于图9所描述的。

前述公开内容提供了说明和描述，但不旨在穷举或将实施方式限制到所公开的精确形式。可以根据上述公开内容进行修改和变化，或者可以从实施方式的实践中获得修改和变化。此外，这里描述的任何实施方式可以被组合，除非前述公开明确地提供了一个或多个实施方式可以不被组合的理由。

虽然这里描述的一些实施方式涉及端口光纤，但是实施方式包括任何类型的光导管，例如平面波导。

这里描述的一些实施方式涉及修改光束的角度或位置的特定透镜、微透镜等。显而易见的是，这里描述的实施方式可以使用不同布置的光学元件(例如，透镜、反射镜、折射设备、衍射设备等)来执行相同或相似的功能。

这里描述的一些实施方式是关于执行光束导向功能的特定光束导向设备，但是这里描述的实施方式可以使用不同的和/或附加的光束导向技术，例如MEMS反射镜阵列、LCOS相控阵列、可倾斜反射镜、可控衍射元件、可控折射元件等，来执行相同或相似的功能。

即使特征的特定组合在权利要求中被引用和/或在说明书中被公开，这些组合并不旨在限制各种实施方式的公开。事实上，这些特征中的许多可以以权利要求中没有具体叙述和/或说明书中没有公开的方式进行组合。尽管下面列出的每个从属权利要求可以直接引用仅一个权利要求，但是各种实施方式的公开包括每个从属权利要求与权利要求集中的每个其他权利要求的组合。

除非明确说明，否则这里使用的元件、动作或指令不应被解释为关键或必要的。此外，如本文所用，冠词“一”和“一个”旨在包括一个或多个项目，并且可以与“一个或多个”互换使用。此外，如本文所用，冠词“该”旨在包括与冠词“该”相关联的一个或多个项目，并且可以与“该一个或多个”互换使用。此外，如此处所使用的，术语“组”旨在包括一个或多个项目(例如，相关项目、不相关项目、相关和不相关项目的组合等)，并且可以与“一个或多个”互换使用。当只打算一个项目时，使用短语“仅一个”或类似的语言。此外，如这里所使用的，术语“具有”、“有”、“带有”等意在是开放式术语。此外，短语“基于”旨在表示“至少部分基于”，除非另有明确说明。此外，如本文所用，术语“或”在串联使用时旨在包括在内，并且可以与“和/或”互换使用，除非另有明确说明(例如，如果与“任一”或“仅其中之一”结合使用)。此外，为了便于描述，这里可以使用空间上相对的术语，例如“下”、“下部”、“上”、“上部”等，来描述一个元件或特征与图中所示的另一个元件或特征的关系。除了附图中描述的方位之外，空间相关术语旨在包括使用或操作中的装置、设备和/或元件的不同方位。该设备可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方向)，并且这里使用的空间相对描述符同样可以相应地解释。

Claims

1.一种M×N波长选择开关(WSS)，包括：

公共端口光纤阵列单元(FAU)，被配置成发射具有横向偏移的光束，所述公共端口光纤阵列单元包括：

布置在公共端口FAU的第一列中的第一组公共端口光纤，以及

布置在公共端口FAU的第二列中的第二组公共端口光纤，

其中公共端口FAU的第二列横向偏离公共端口FAU的第一列；光束导向设备，被配置为将具有角度偏移的光束引导到分插端口光纤，

其中所述光束导向设备被配置成选择性地在二维方向上将具有角度偏移的光束引导到分插端口光纤；以及

光学元件，被配置为以一角度将光束会聚到光束导向设备的同一区域，以引起角度偏移。

2.根据权利要求1所述的M×N WSS，进一步包括：

包括所述分插端口光纤的分插端口FAU，

其中分插FAU包括布置成一列的一组分插端口光纤。

3.根据权利要求1所述的M×N WSS，进一步包括：

分插端口FAU，包括：

所述分插端口光纤中的第一组分插端口光纤，布置在分插端口FAU的第一列中，以及

所述分插端口光纤中的第二组分插端口光纤，布置在分插端口FAU的第二列中，

其中分插端口FAU的第二列横向偏离分插端口FAU的第一列。

4.根据权利要求1所述的M×N WSS，进一步包括：

耦合到公共端口FAU的微透镜阵列(MLA)，

其中，对于第一组公共端口光纤的每一个和第二组公共端口光纤的每一个，所述MLA包括对应的微透镜，并且

其中，所述MLA被配置为当光束从第一组公共端口光纤和第二组公共端口光纤射出时准直所述光束。

5.根据权利要求1所述的M×N WSS，进一步包括：

第二光学元件，被配置为将光束的横向偏移转换成光束的第二角度偏移。

6.根据权利要求1所述的M×N WSS，进一步包括：

位于公共端口FAU和光束导向设备之间的第二光学元件，

其中所述第二光学元件被配置成将光束的横向偏移转换成光束的第二角度偏移。

7.根据权利要求1所述的M×N WSS，

其中所述光学元件位于所述光束导向设备和附加光束导向设备之间。

8.一种M×N波长选择开关(WSS)，包括：

公共端口光纤阵列单元(FAU)，包括：

布置在公共FAU的一维线性阵列中的第一组公共端口光纤和第二组公共端口光纤，

其中第一组公共端口光纤和第二组公共端口光纤交替地位于公共FAU的一维线性阵列中；

耦合到公共端口FAU的微透镜阵列(MLA)，包括：

布置在MLA的一维线性阵列中的第一组微透镜和第二组微透镜，

其中所述第一组微透镜和所述第二组微透镜以交替的横向偏移图案布置在所述MLA的一维线性阵列中，并且

其中，第一组微透镜耦合到第一组公共端口光纤，第二组微透镜耦合到第二组公共端口光纤；

光束导向设备，被配置为选择性地将处于角度偏移的光束引导到分插端口FAU的分插端口光纤；和

9.根据权利要求8所述的M×N WSS，进一步包括：

分插端口FAU，

其中，分插FAU包括一组分插端口光纤，该光纤布置在分插端口FAU的一维阵列中。

10.根据权利要求8所述的M×N WSS，进一步包括：

分插端口FAU，包括：

第一组分插端口光纤，布置在分插端口FAU的第一一维阵列中，以及

第二组分插端口光纤，布置在分插端口FAU的第二一维阵列中，

其中，分插端口FAU的第二一维阵列从分插端口FAU的第一一维阵列横向偏移。

11.根据权利要求8所述的M×N WSS，其中该分插端口FAU包含分插端口光纤的二维阵列，

其中所述光束导向设备被配置成围绕与所述二维阵列的第一维度相关联的轴线和与所述二维阵列的第二维度相关联的轴线倾斜。

12.根据权利要求8所述的M×N WSS，其中所述公共端口FAU和MLA被配置成发射所述光束的第一组光束，所述第一组光束与所述光束的第二组光束交错，

其中第一组光束和第二组光束具有第二角度偏移。

13.根据权利要求12所述的M×N WSS，其中所述光束导向设备包括以下至少之一：

倾斜微机电系统(MEMS)反射镜阵列；

基板上液晶(LCOS)相控阵；

可倾斜的反射镜；

可控衍射元件；或者

可控折射元件。

14.根据权利要求12所述的M×N WSS，进一步包括：

第二光学元件，被配置为将第一组光束和第二组光束会聚到光束导向设备的特定区域。

15.一种M×N波长选择开关(WSS)，包括：

横向偏移微准直器阵列(MCA)，包括：

耦合到横向偏移的一维微透镜阵列(MLA)的一维光纤阵列单元(FAU)，或者

耦合到横向偏移的二维MLA的横向偏移二维FAU；以及

光束导向设备，包括：

一个或多个元件，用于选择性地引导处于角度偏移的光束；

16.根据权利要求15所述的M×N WSS，其中：

一维FAU包括：

布置在一维FAU的一维线性阵列中的第一组端口光纤和第二组端口光纤，

其中第一组端口光纤和第二组端口光纤交替地位于一维FAU的一维线性阵列中；和

横向偏移的一维MLA包括：

布置在横向偏移的一维MLA的一维线性阵列中的第一组微透镜和第二组微透镜，

其中所述第一组微透镜和所述第二组微透镜以交替的横向偏移图案布置在所述横向偏移的一维MLA的一维线性阵列中，并且

其中，第一组微透镜耦合到第一组端口光纤，第二组微透镜耦合到第二组端口光纤。

17.根据权利要求15所述的M×N WSS，其中：

横向偏移的二维FAU包括：

布置在横向偏移的二维FAU的第一列中的第一组端口光纤，以及

布置在横向偏移的二维FAU的第二列中的第二组端口光纤，

其中横向偏移的二维FAU的第二列从横向偏移的二维FAU的第一列横向偏移；和

横向偏移的二维MLA包括：

第一组微透镜，布置在横向偏移的二维MLA的第一列中，以及

第二组微透镜，布置在横向偏移的二维MLA的第二列中，

其中横向偏移的二维MLA的第二列从横向偏移的二维MLA的第一列横向偏移。

18.根据权利要求15所述的M×N WSS，其中，所述一维FAU和所述横向偏移的一维MLA被配置为发射或接收具有横向偏移的光束。

19.根据权利要求15所述的M×N WSS，其中所述横向偏移的二维FAU和所述横向偏移的二维MLA被配置成发射或接收所述光束的第一组光束，所述第一组光束与所述光束的第二组光束交错。

20.根据权利要求15所述的M×N WSS，进一步包括：

被配置成发射或接收光束的附加MCA，

其中所述附加MCA包括以下之一：

耦合到非横向偏移的一维附加MLA的一维第一附加FAU，耦合到横向偏移的一维附加MLA的一维第二附加FAU，或

耦合到横向偏移的二维附加MLA的横向偏移的二维附加FAU。