CN117075266A - 一种wss、roadm、光传输系统和光信号的传输方法 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供了一种WSS、ROADM、光传输系统和光信号的传输方法。WSS包括包括M个第一端口和N个第二端口，其中，用于跟线路侧设备传输信号的第一端口的数量比用于跟客户侧设备传输信号的第二端口的数量多，即M大于N。那么，从M个第一端口输入的合波信号中最多有N路合波信号需要从第二端口输出。具体可以通过第一光束偏转装置和第二光束偏转装置调节光束偏转方向将最多N路合波信号导向色散装置，每路合波信号经过色散后的子波长光信号还会导向第三光束偏转装置。第三光束偏转装置上并不需要划分M个区域而只需要划分N个区域，每个区域用于承载对应的一路合波信号经过色散后的子波长信号。每个区域所能显示的光斑足够大，提升了系统性能。

Description

一种WSS、ROADM、光传输系统和光信号的传输方法
技术领域
本申请涉及光通信领域，尤其涉及一种WSS、ROADM、光传输系统和光信号的传输方法。
背景技术
在光通信领域中，可重构光分插复用器(reconfigurable optical add-dropmultiplexer，ROADM)是一种使用在光纤通信网络中的重要设备，在光层实现信号的自动路径调度和控制。ROADM通常由线路侧模块和客户侧模块构成，线路侧模块包括多个互连的波长选择开关(wavelength selective switch，WSS)，客户侧模块包括具有上下波功能的上下波波长选择开关(add-drop wavelength selective switch，ADWSS)。其中，ADWSS包括用于连接线路侧WSS的第一端口和用于连接客户侧光收发模块的第二端口。从第一端口输入的合波信号通过透镜整形、光栅、傅里叶准直镜等组件后将按照波长方向和端口方向散开在硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon,LCOS)的不同区域。
随着网络扩容，ROADM的维度需求越来越大，ADWSS需要配置更多的第一端口。因此，LCOS上就需要能显示更多来自第一端口的光斑。为了避免由于增大LCOS面积而导致增加成本的问题，会考虑降低LCOS上每个光斑的大小，但是如果LCOS上的光斑较小又会导致系统性能劣化。
发明内容
本申请实施例提供了一种WSS、ROADM、光传输系统和光信号的传输方法，提升了系统性能。
第一方面，本申请实施例提供了一种WSS。WSS包括：M个第一端口、N个第二端口、第一光束偏转装置、第二光束偏转装置、第三光束偏转装置、第四光束偏转装置和色散装置。N为大于或等于1的整数，M为大于或等于1的整数。M个第一端口与线路侧设备之间传输光信号，N个第二端口与客户侧设备之间传输光信号，M个第一端口和N个第二端口沿第一方向分布。第一光束偏转装置用于调节从M个第一端口输入的M路第一合波光信号的偏转方向，以将K路第一合波光信号传输至第二光束偏转装置，其中，1≤K≤N。第二光束偏转装置用于调节K路第一合波光信号的偏转方向，以将K路第一合波光信号传输至色散装置。色散装置用于在第二方向上将来自第二光束偏转装置的每路第一合波光信号分解为多个子波长光信号，第二方向与第一方向垂直。第三光束偏转装置用于调节来自色散装置的每个子波长光信号的偏转方向，以将每个子波长光信号传输至色散装置。其中，第三光束偏转装置包括K个区域，K个区域沿第一方向分布，K个区域分别用于承载由K路第一合波光信号分解得到的子波长信号。色散装置用于在第二方向上对来自第三光束偏转装置的子波长光信号进行合波得到K路第二合波光信号。第四光束偏转装置用于调节来自色散装置的K路第二合波光信号的偏转方向，以将K路第二合波光信号分别传输至K个第二端口。
在该实施方式中，从M个第一端口输入的合波信号中最多有N路合波信号需要从第二端口输出。具体可以通过第一光束偏转装置和第二光束偏转装置调节光束偏转方向将最多N路合波信号导向色散装置，每路合波信号经过色散后的子波长光信号还会导向第三光束偏转装置。第三光束偏转装置最多需要划分N个区域，每个区域用于承载对应的一路合波信号经过色散后的子波长信号。这样一来，在M大于N的场景下，虽然WSS配置了更多数量的M个第一端口，但是第三光束偏转装置上并不需要划分M个区域而只需要最多划分N个区域，相当于扩大了每个区域的面积，以便于保持每个区域所能显示的光斑足够大，提升了系统性能。
在一些可能的实施方式中，WSS还包括第一透镜，第一透镜位于第一光束偏转装置与第二光束偏转装置之间，第一透镜用于对来自第一光束偏转装置的K路第一合波光信号分别进行光束整形，并将光束整形后的K路第一合波光信号传输至第二光束偏转装置。经过光束整形可以使得呈现在第三光束偏转装置60的光斑符合系统要求。
在一些可能的实施方式中，第一透镜与第一光束偏转装置之间的距离等于第一透镜的焦距，第一透镜与第二光束偏转装置之间的距离等于第一透镜的焦距，符合2f光路设计，实用效果更好。
在一些可能的实施方式中，第一光束偏转装置具体用于：调节K路第一合波光信号的偏转方向，以将K路第一合波光信号传输至第二光束偏转装置。调节除了K路第一合波光信号之外其他从M个第一端口输入的第一合波光信号的偏转方向，以将其他从M个第一端口输入的第一合波光信号传输至除了第二光束偏转装置之外的其他区域。在该实施方式中，第一光束偏转装置将实际需要下波的K路第一合波光信号传输至第二光束偏转装置，后续也只有这K路第一合波光信号需要经过系统处理，降低了系统的负担。
在一些可能的实施方式中，第一光束偏转装置为第一微机电系统(micro-electro-mechanical system，MEMS)微镜，第二光束偏转装置为第二MEMS微镜，第一MEMS微镜包括M个第一偏转元件，第二MEMS微镜包括N个第二偏转元件。K路第一合波光信号分别传输至MEMS微镜上的K个第一偏转元件。K个第一偏转元件分别用于调节K路第一合波光信号的偏转方向，以将K路第一合波光信号分别传输至第二MEMS微镜上的K个第二偏转元件。在该实施方式中，可以通过两级MEMS微镜来实现从M路第一合波光信号到K路第一合波光信号的转换，实用性更好。
在一些可能的实施方式中，第一光束偏转装置和第二光束偏转装置也可以采用LCOS，提高了本方案的灵活性。
在一些可能的实施方式中，WSS还包括偏振组件。偏振组件用于在第二方向上对来自第二光束偏转装置的每路第一合波光信号进行偏振分离得到第一偏振光信号和第二偏振光信号。其中，第一偏振光信号与第二偏振光信号具有相互正交的偏振分量。偏振组件还用于转换第一偏振光信号的偏振态，并将偏振态转换后的第一偏振光信号和第二偏振光信号传输至色散装置。其中，偏振态转换后的第一偏振光信号和第二偏振光信号的偏振态相同，从而可以保证入射到第三光束偏转装置的每一路光信号都具有相同的偏振态。
在一些可能的实施方式中，WSS还包括第二透镜和第三透镜。第二透镜位于第二光束偏转装置与色散装置之间，第三透镜位于色散装置与第三光束偏转装置之间。第二透镜用于在第一方向上对来自第二光束偏转装置的K路第一合波光信号进行汇聚。第三透镜用于在第一方向上对来自色散装置的每路子波长光信号进行准直。通过配置第二透镜和第三透镜可以更好的满足系统对光路的设计要求。
在一些可能的实施方式中，WSS还包括扩束镜组，扩束镜组位于第二光束偏转装置与色散装置之间。扩束镜组用于对来自第二光束偏转装置的K路第一合波光信号进行扩束。通过对第一合波光信号进行扩束可以更好地匹配第三光束偏转装置对光斑大小的设计要求。
第二方面，本申请实施例提供了一种ROADM。ROADM包括：至少一个第一WSS和至少一个第二WSS。其中，第一WSS是如上述第一方面任一实施方式介绍的WSS。至少一个第一WSS用于上波或下波，至少一个第二WSS用于向线路侧发送光信号或者从线路侧接收光信号。
第三方面，本申请实施例提供了一种光传输系统。该光传输系统包括多个如上述第二方面介绍的ROADM，每相邻两个ROADM之间通过光纤连接。
在一些可能的实施方式中，光传输系统还包括客户侧设备，每个客户侧设备通过光纤与ROADM连接。
第四方面，本申请实施例提供了一种光信号的传输方法，该方法应用于WSS。WSS包括：M个第一端口、N个第二端口、第一光束偏转装置、第二光束偏转装置、第三光束偏转装置、第四光束偏转装置和色散装置。N为大于或等于1的整数，M为大于或等于1的整数。M个第一端口与线路侧设备之间传输光信号，N个第二端口与客户侧设备之间传输光信号，M个第一端口和N个第二端口沿第一方向分布。方法包括：通过第一光束偏转装置调节从M个第一端口输入的M路第一合波光信号的偏转方向，以将K路第一合波光信号传输至第二光束偏转装置，其中，1≤K≤N。通过第二光束偏转装置调节K路第一合波光信号的偏转方向，以将K路第一合波光信号传输至色散装置。通过色散装置在第二方向上将来自第二光束偏转装置的每路第一合波光信号分解为多个子波长光信号，第二方向与第一方向垂直。通过第三光束偏转装置调节来自色散装置的每个子波长光信号的偏转方向，以将每个子波长光信号传输至色散装置。其中，第三光束偏转装置包括K个区域，K个区域沿第一方向分布，K个区域分别用于承载由K路第一合波光信号分解得到的子波长信号。通过色散装置在第二方向上对来自第三光束偏转装置的子波长光信号进行合波得到K路第二合波光信号。通过第四光束偏转装置调节来自色散装置的K路第二合波光信号的偏转方向，以将K路第二合波光信号分别传输至K个第二端口。
在一些可能的实施方式中，WSS还包括第一透镜，第一透镜位于第一光束偏转装置与第二光束偏转装置之间。方法还包括：通过第一透镜对来自第一光束偏转装置的K路第一合波光信号分别进行光束整形，并将光束整形后的K路第一合波光信号传输至第二光束偏转装置。
在一些可能的实施方式中，第一透镜与第一光束偏转装置之间的距离等于第一透镜的焦距，第一透镜与第二光束偏转装置之间的距离等于第一透镜的焦距。
在一些可能的实施方式中，通过第一光束偏转装置调节从M个第一端口输入的M路第一合波光信号的偏转方向包括：通过第一光束偏转装置调节K路第一合波光信号的偏转方向，以将K路第一合波光信号传输至第二光束偏转装置。通过第一光束偏转装置调节除了K路第一合波光信号之外其他从M个第一端口输入的第一合波光信号的偏转方向，以将其他从M个第一端口输入的第一合波光信号传输至除了第二光束偏转装置之外的其他区域。
在一些可能的实施方式中，第一光束偏转装置为第一MEMS微镜，第二光束偏转装置为第二MEMS微镜。第一MEMS微镜包括M个第一偏转元件，第二MEMS微镜包括N个第二偏转元件。K路第一合波光信号分别传输至MEMS微镜上的K个第一偏转元件。方法还包括：通过K个第一偏转元件分别调节K路第一合波光信号的偏转方向，以将K路第一合波光信号分别传输至第二MEMS微镜上的K个第二偏转元件。
在一些可能的实施方式中，第一光束偏转装置和第二光束偏转装置为LCOS。
在一些可能的实施方式中，WSS还包括偏振组件。方法还包括：通过偏振组件在第二方向上对来自第二光束偏转装置的每路第一合波光信号进行偏振分离得到第一偏振光信号和第二偏振光信号。其中，第一偏振光信号与第二偏振光信号具有相互正交的偏振分量；通过偏振组件转换第一偏振光信号的偏振态，并将偏振态转换后的第一偏振光信号和第二偏振光信号传输至色散装置。其中，偏振态转换后的第一偏振光信号和第二偏振光信号的偏振态相同。
在一些可能的实施方式中，WSS还包括第二透镜和第三透镜。第二透镜位于第二光束偏转装置与色散装置之间，第三透镜位于色散装置与第三光束偏转装置之间。方法还包括：通过第二透镜在第一方向上对来自第二光束偏转装置的K路第一合波光信号进行汇聚。通过第三透镜在第一方向上对来自色散装置的每路子波长光信号进行准直。
在一些可能的实施方式中，WSS还包括扩束镜组，扩束镜组位于第二光束偏转装置与色散装置之间。方法还包括：通过扩束镜组对来自第二光束偏转装置的K路第一合波光信号进行扩束。
本申请实施例提供的WSS包括M个第一端口和N个第二端口，在一种可能的场景下，用于跟线路侧设备传输信号的第一端口的数量比用于跟客户侧设备传输信号的第二端口的数量多，即M大于N。那么，从M个第一端口输入的合波信号中最多有N路合波信号需要从第二端口输出。具体可以通过第一光束偏转装置和第二光束偏转装置调节光束偏转方向将最多N路合波信号导向色散装置，每路合波信号经过色散后的子波长光信号还会导向第三光束偏转装置。第三光束偏转装置最多需要划分N个区域，每个区域用于承载对应的一路合波信号经过色散后的子波长信号。这样一来，虽然WSS配置了更多数量的M个第一端口，但是第三光束偏转装置上并不需要划分M个区域而只需要最多划分N个区域，相当于扩大了每个区域的面积，以便于保持每个区域所能显示的光斑足够大，提升了系统性能。
附图说明
图1为ROADM的一种系统架构图；
图2为本申请实施例中WSS在端口方向的一种光路示意图；
图3为本申请实施例中WSS在色散方向的一种光路示意图；
图4为本申请实施例中LCOS上区域划分的一种示意图；
图5为本申请实施例中LCOS上光斑大小的对比示意图；
图6为本申请实施例中ROADM的一种结构示意图；
图7为本申请实施例中光传输系统的一种结构示意图；
图8为本申请实施例中光信号的传输方法的一种流程示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种WSS、ROADM、光传输系统和光信号的传输方法，提升了系统性能。需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
图1为ROADM的一种系统架构图。如图1所示，ROADM由线路侧模块和客户侧模块构成。其中，线路侧模块通常包括多个互连的WSS 101，客户侧模块包括ADWSS 102。以M×N的ADWSS 102为例，该ADWSS 102具有M个线路侧端口，M个线路侧端口分别连接线路侧模块中的M个WSS 101，该ADWSS 102具有N个客户侧端口，N个客户侧端口分别连接客户侧的N个光收发模块。其中，N的数量取决于客户侧上下波(add/drop)的业务数量。随着网络的扩容，ROADM的维度需求也越来越大，在一种可能的应用场景中，M的数量大于N的数量，本申请主要是基于这种应用场景设计的WSS。具体地，本申请实施例提供的WSS是具有上下波功能的WSS，例如图1所示的ADWSS。需要说明的是，下文中不再对WSS和ADWSS进行区分，统一用WSS来进行介绍和说明。
为了便于介绍，在后面实施例中统一将光的传输方向定义为Z方向，端口方向定义为X方向，光的色散方向定义为Y方向。应理解，端口方向也可以称之为交换方向，色散方向也可以称之为波长方向。其中，X方向与Z方向垂直，Y方向与Z方向垂直，X方向与Y方向垂直。另外，本申请不限定WSS中端口的具体数量，附图中展示的数量只是一种示例。
图2为本申请实施例中WSS在端口方向的一种光路示意图。图3为本申请实施例中WSS在色散方向的一种光路示意图。应理解，图2和图3中所示的各透镜只是提供了一种光路设计的具体示例，实际应用中可以对透镜的数量和类型进行变换以实现光路的灵活设计，具体此处不做限定。
如图2和图3所示，WSS包括：M个第一端口10、N个第二端口20、第一光束偏转装置30、第二光束偏转装置40、第三光束偏转装置60、第四光束偏转装置70和色散装置50。其中，N为大于或等于1的整数，M为大于N的整数，M个第一端口和N个第二端口沿X方向分布。M个第一端口与线路侧设备传输光信号，N个第二端口与客户侧设备传输光信号。例如，当WSS进行下波时，M个第一端口用于从线路侧设备输入光信号，N个第二端口用于向客户侧设备输出光信号。又例如，当WSS进行上波时，N个第二端口用于从客户侧设备输入光信号，M个第一端口用于向线路侧设备输出光信号。应理解，WSS进行上波和下波的光路是可逆的。下面主要对WSS进行下波的实现方式进行介绍，本领域技术人员可以自然推导出WSS进行上波的实现方式。
需要说明的是，上述WSS中的各光束偏转装置具体是在X方向的维度上来调节入射光束的偏转方向，色散装置是在Y方向的维度上对入射光束进行色散，下面不再一一赘述。应理解，上述第一光束偏转装置30、第二光束偏转装置40和第四光束偏转装置70在Y方向上并不会对入射光进行改变，因此，在图3中并未展示第一光束偏转装置30、第二光束偏转装置40和第四光束偏转装置70。
第一光束偏转装置30用于调节从M个第一端口10输入的M路第一合波光信号的偏转方向，以将K路第一合波光信号传输至第二光束偏转装置40。其中，1≤K≤N，这K路第一合波光信号是实际需要从第二端口20输出的光信号。具体地，第一光束偏转装置30调节K路第一合波光信号的偏转方向，以将这K路第一合波光信号传输至第二光束偏转装置40。第一光束偏转装置30还将调节除了K路第一合波光信号之外其他从M个第一端口10输入的第一合波光信号的偏转方向，以将其他第一合波光信号传输至除了第二光束偏转装置20之外的其他区域。进而，第二光束偏转装置40用于调节K路第一合波光信号的偏转方向，以将K路第一合波光信号传输至色散装置50。也就是说，通过第一光束偏转装置30和第二光束偏转装置40的两级光束偏转实现了M路第一合波光信号到K路第一合波光信号的转换，将这M路输入的第一合波光信号中待下波的K路第一合波光信号传输至色散装置50。优选地，M路第一合波光信号从第一光束偏转装置30输入的方向与K路第一合波光信号从第二光束偏转装置40输出的方向平行。
色散装置50用于将来自第二光束偏转装置40的每路第一合波光信号分解为多个子波长光信号，以使得多个子波长光信号在空间上分开。其中，多个子波长光信号的波长各不相同。色散装置50具体可以采用光栅、衍射光学元件(difractive optical element，DOE)或超表面元件等。
第三光束偏转装置60用于调节来自色散装置50的每个子波长光信号的偏转方向。在一种可能的实施方式中，第三光束偏转装置60固定划分有N个区域，这N个区域沿X方向分布，其中的K个区域分别用于承载由K路第一合波光信号分解得到的子波长信号。也就是说，第三光束偏转装置60划分的区域数量可以是固定的，具体数量取决于N。在另一种可能的实施方式中，第三光束偏转装置60可以根据实际待下波的K路第一合波光信号动态划分K个区域，这K个区域沿X方向分布，且这K个区域分别用于承载由K路第一合波光信号分解得到的子波长信号。也就是说，第三光束偏转装置60划分的区域数量也可以是动态可调的，具体数量取决于K。例如，第三光束偏转装置60可以采用LCOS，LCOS具有像素化的可调制区域，通过调制对应波长区域的像素可以改变每个子波长光束的偏转方向。第三光束偏转装置60通过改变每个子波长光束的偏转方向可以使得所有子波长光束传输至第二端口20，或者使得部分子波长光束可以传输至第二端口20。
图4为本申请实施例中LCOS上区域划分的一种示意图。以每路第一合波光信号经过色散装置50分解为120个子波长光信号(λ1-λ120)为例，LCOS上的每一行都视作一个区域。那么，LCOS上每个区域都可以承载对应的一路第一合波信号分解得到的120个子波长光信号。应理解，LCOS上同一个区域承载的多个子波长光信号来自同一个第一端口10。如图4所示，LCOS在X方向上可以划分为8个区域(C1-C8)。例如，N＝8，LCOS上固定划分为8个区域。又例如，K＝8，LCOS上动态划分为8个区域，若K的数值变化为6，则LCOS上也可以动态划分为6个区域。应理解，LCOS上划分的区域越多，则每个区域上能显示的光斑大小越小。
图5为本申请实施例中LCOS上光斑大小的对比示意图。如图5中的A示例所示，LCOS在X方向上可以划分为16个区域(C1-C16)。如图5中的B示例所示，LCOS在X方向上可以划分为32个区域(C1-C32)。通过对比可以看出，B示例中LCOS上划分的区域数量多于A示例，在LCOS总体尺寸一致的基础上，A示例中LCOS上每个区域显示的光斑大于B示例中LCOS上每个区域显示的光斑。以M＝32，N＝16为例，如果LCOS上划分了32个区域，这样虽然能保证LCOS上划分的32个区域与第一端口输入的32路合波信号一一对应，但是考虑到同时最多只有16路合波信号需要从第二端口下波，LCOS上实际并不需要划分32个区域。所以，经过上述第一光束偏转装置30和第二光束偏转装置40的处理，可以将实际需要下波的最多16路合波光信号分解得到的子波长信号传输至LCOS，LCOS上最多划分16个区域即可。这样一来，相当于扩大了LCOS上每个区域的面积，以便于保持每个区域所能显示的光斑足够大，有助于提升系统性能。
经过第三光束偏转装置60处理后的部分或全部子波长光信号还将传输回色散装置50。色散装置50对来自第三光束偏转装置60的子波长光信号进行合波得到K路第二合波光信号。第四光束偏转装置70用于调节来自色散装置50的K路第二合波光信号的偏转方向，以将K路第二合波光信号分别传输至对应的K个第二端口20。
需要说明的是，在实际应用中，WSS还可以包括控制模块，该控制模块可以通过向第一光束偏转装置30、第二光束偏转装置40、第三光束偏转装置60和第四光束偏转装置70发送电信号来控制各光束偏转装置调节光束偏转，以根据实际需求灵活调节光束偏转的方向。具体地，该控制模块可以先获取到从M个第一端口10输入的M路第一合波光信号中实际需要从第二端口20下波的K路第一合波光信号，进而控制第一光束偏转装置30将这K路第一合波光信号偏转到第二光束偏转装置40，并将其他的第一合波光信号偏转到其他区域。
在一种可能的实施方式中，第一光束偏转装置30为1×M的第一微机电系统(micro-electro-mechanical system，MEMS)微镜，第二光束偏转装置40为1×N的第二MEMS微镜。其中，第一MEMS微镜包括M个第一偏转元件，第二MEMS微镜包括N个第二偏转元件。每个第一偏转元件或第二偏转元件用于调节其中一路第一合波光信号的偏转方向。具体地，控制模块可以控制第一MEMS微镜上的其中K个第一偏转元件调节上述的K路第一合波光信号，以将K路第一合波光信号分别传输至第二MEMS微镜上的K个第二偏转元件。应理解，控制模块可以根据实际情况为K个第一偏转元件和K个第二光束偏转元件配置一一对应的关系。以其中一个第一偏转元件1为例，控制模块可以依次判断各第二偏转元件是否可用，具体可以将第一个可用的第二偏转元件3配置给第一偏转元件1，那么，输入第一偏转元件1的第一合波光信号经过偏转后传输至第二偏转元件3。在其他可能的实施方式中，第一光束偏转装置30和第二光束偏转装置40也可以采用LCOS等其他能实现光束偏转或光交换的设备，具体此处不做限定。
在一种可能的实施方式中，如图2所示，该WSS还包括透镜1，该透镜1位于第一光束偏转装置30与第二光束偏转装置40之间。透镜1用于对来自第一光束偏转装置30的K路第一合波光信号分别进行光束整形，并将光束整形后的K路第一合波光信号传输至第二光束偏转装置40。经过光束整形可以使得呈现在第三光束偏转装置60的光斑符合系统要求。优选地，透镜1与第一光束偏转装置30之间的距离等于透镜1的焦距，透镜1与第二光束偏转装置40之间的距离等于透镜1的焦距，符合2f光路设计。
在一种可能的实施方式中，如图2所示，该WSS还包括透镜2和透镜3，透镜2位于第二光束偏转装置40与色散装置50之间，透镜2位于色散装置50与第三光束偏转装置60之间。透镜2用于在X方向上对来自第二光束偏转装置40的K路第一合波光信号进行汇聚。透镜3用于在X方向上对来自色散装置50的每路子波长光信号进行准直。优选地，透镜2与色散装置50之间的距离等于透镜2的焦距，透镜3与色散装置50之间的距离等于透镜3的焦距，透镜3与第三光束偏转装置60之间的距离等于透镜3的焦距，符合4f光路设计。
在一种可能的实施方式中，如图2所示，该WSS还包括扩束镜组，该扩束镜组位于第二光束偏转装置40与色散装置50之间，该扩束镜组可以包括透镜4和透镜5。扩束镜组用于对来自第二光束偏转装置40的K路第一合波光信号进行扩束。
应理解，上述实施方式中各透镜的实现形式包括但不限于球透镜和柱透镜等。
在一种可能的实施方式中，如图3所示，该WSS还包括偏振组件80，该偏振组件80可以对入射光进行偏振分离和偏振转换。具体地，偏振组件80用于在Y方向上对来自第二光束偏转装置40的每路第一合波光信号进行偏振分离得到第一偏振光信号和第二偏振光信号。其中，第一偏振光信号与第二偏振光信号具有相互正交的偏振分量。进而，偏振组件80还将转换第一偏振光信号的偏振态，以使得偏振态转换后的第一偏振光信号和第二偏振光信号的偏振态相同，从而可以保证入射到第三光束偏转装置60的每一路光信号都具有相同的偏振态。
综合以上对WSS的介绍可知，本申请实施例提供的WSS包括M个第一端口和N个第二端口，其中，用于跟线路侧设备传输信号的第一端口的数量比用于跟客户侧设备传输信号的第二端口的数量多，即M大于N。那么，从M个第一端口输入的合波信号中最多有N路合波信号需要从第二端口输出。具体可以通过第一光束偏转装置和第二光束偏转装置调节光束偏转方向将最多N路合波信号导向色散装置，每路合波信号经过色散后的子波长光信号还会导向第三光束偏转装置。第三光束偏转装置最多需要划分N个区域，每个区域用于承载对应的一路合波信号经过色散后的子波长信号。这样一来，虽然WSS配置了更多数量的M个第一端口，但是第三光束偏转装置上并不需要划分M个区域而只需要最多划分N个区域，相当于扩大了每个区域的面积，以便于保持每个区域所能显示的光斑足够大，提升了系统性能。
基于上述实施例介绍的WSS，本申请还提供了一种ROADM。图6为本申请实施例中ROADM的一种结构示意图。如图6所示，该ROADM包括至少一个第一WSS 601和至少一个第二WSS602。其中，第一WSS 601为上述实施例介绍的WSS。具体地，第二WSS 602用于向线路侧发送光信号或者从线路侧接收光信号。第一WSS 601与第二WSS 602之间进行上波或下波。
图7为本申请实施例中光传输系统的一种结构示意图。如图7所示，该光传输系统包括多个通过光纤连接的ROADM。ROADM的结构可以参考上述图6所示实施例的相关介绍，此处不再赘述。
本申请实施例还提供了一种光信号的传输方法。图8为本申请实施例中光信号的传输方法的一种流程示意图。该光信号的传输方法基于上述实施例介绍的WSS实现，WSS的结构可以参考上述图2和图3所示实施例的详细介绍，此处不再赘述。该光信号的传输方法包括如下步骤。
801、通过第一光束偏转装置调节从M个第一端口输入的M路第一合波光信号的偏转方向。
本实施例中，M路第一合波光信号中有K路第一合波光信号需要下波。具体地，可以通过第一光束偏转装置调节K路第一合波光信号的偏转方向，以将K路第一合波光信号传输至第二光束偏转装置。并通过第一光束偏转装置调节除了K路第一合波光信号之外其他从M个第一端口输入的第一合波光信号的偏转方向，以将其他从M个第一端口输入的第一合波光信号传输至除了第二光束偏转装置之外的其他区域。
802、通过第二光束偏转装置调节K路第一合波光信号的偏转方向，以将K路第一合波光信号传输至色散装置。
803、通过色散装置将来自第二光束偏转装置的每路第一合波光信号分解为多个子波长光信号。
804、通过第三光束偏转装置调节来自色散装置的每个子波长光信号的偏转方向。
本实施例中，第三光束偏转装置划分有N个区域，这N个区域沿X方向分布，其中的K个区域分别用于承载由K路第一合波光信号分解得到的子波长信号。第三光束偏转装置上区域的划分方式可以参考上述图4和图5的相关介绍，此处不再赘述。
805、通过色散装置在第二方向上对来自第三光束偏转装置的子波长光信号进行合波得到K路第二合波光信号。
806、通过第四光束偏转装置调节来自色散装置的K路第二合波光信号的偏转方向。
经过第四光束偏转装置的K路第二合波光信号会分别传输至K个第二端口。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (20)

1.一种波长选择开关WSS，其特征在于，包括：M个第一端口、N个第二端口、第一光束偏转装置、第二光束偏转装置、第三光束偏转装置、第四光束偏转装置和色散装置，所述N为大于或等于1的整数，所述M为大于或等于1的整数，所述M个第一端口与线路侧设备之间传输光信号，所述N个第二端口与客户侧设备之间传输光信号，所述M个第一端口和所述N个第二端口沿第一方向分布；
所述第一光束偏转装置用于调节从所述M个第一端口输入的M路第一合波光信号的偏转方向，以将K路第一合波光信号传输至所述第二光束偏转装置，其中，1≤K≤N；
所述第二光束偏转装置用于调节所述K路第一合波光信号的偏转方向，以将所述K路第一合波光信号传输至所述色散装置；
所述色散装置用于在第二方向上将来自所述第二光束偏转装置的每路第一合波光信号分解为多个子波长光信号，所述第二方向与所述第一方向垂直；
所述第三光束偏转装置用于调节来自所述色散装置的每个子波长光信号的偏转方向，以将所述每个子波长光信号传输至所述色散装置，其中，所述第三光束偏转装置包括K个区域，所述K个区域沿所述第一方向分布，所述K个区域分别用于承载由所述K路第一合波光信号分解得到的子波长信号；
所述色散装置用于在所述第二方向上对来自所述第三光束偏转装置的子波长光信号进行合波得到K路第二合波光信号；
所述第四光束偏转装置用于调节来自所述色散装置的所述K路第二合波光信号的偏转方向，以将所述K路第二合波光信号分别传输至K个所述第二端口。
2.根据权利要求1所述的WSS，其特征在于，所述WSS还包括第一透镜，所述第一透镜位于所述第一光束偏转装置与所述第二光束偏转装置之间，所述第一透镜用于对来自所述第一光束偏转装置的K路第一合波光信号分别进行光束整形，并将光束整形后的K路第一合波光信号传输至所述第二光束偏转装置。
3.根据权利要求2所述的WSS，其特征在于，所述第一透镜与所述第一光束偏转装置之间的距离等于所述第一透镜的焦距，所述第一透镜与所述第二光束偏转装置之间的距离等于所述第一透镜的焦距。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的WSS，其特征在于，所述第一光束偏转装置具体用于：
调节所述K路第一合波光信号的偏转方向，以将所述K路第一合波光信号传输至所述第二光束偏转装置；
调节除了所述K路第一合波光信号之外其他从所述M个第一端口输入的第一合波光信号的偏转方向，以将所述其他从所述M个第一端口输入的第一合波光信号传输至除了所述第二光束偏转装置之外的其他区域。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的WSS，其特征在于，所述第一光束偏转装置为第一微机电系统MEMS微镜，所述第二光束偏转装置为第二MEMS微镜，所述第一MEMS微镜包括M个第一偏转元件，所述第二MEMS微镜包括N个第二偏转元件，所述K路第一合波光信号分别传输至所述MEMS微镜上的K个第一偏转元件；
所述K个第一偏转元件分别用于调节所述K路第一合波光信号的偏转方向，以将所述K路第一合波光信号分别传输至所述第二MEMS微镜上的K个第二偏转元件。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的WSS，其特征在于，所述第一光束偏转装置和所述第二光束偏转装置为硅基液晶LCOS。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的WSS，其特征在于，所述WSS还包括偏振组件；
所述偏振组件用于在所述第二方向上对来自所述第二光束偏转装置的每路第一合波光信号进行偏振分离得到第一偏振光信号和第二偏振光信号，其中，所述第一偏振光信号与所述第二偏振光信号具有相互正交的偏振分量；
所述偏振组件还用于转换所述第一偏振光信号的偏振态，并将偏振态转换后的第一偏振光信号和所述第二偏振光信号传输至所述色散装置，其中，偏振态转换后的第一偏振光信号和所述第二偏振光信号的偏振态相同。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的WSS，其特征在于，所述WSS还包括第二透镜和第三透镜，所述第二透镜位于所述第二光束偏转装置与所述色散装置之间，所述第三透镜位于所述色散装置与所述第三光束偏转装置之间；
所述第二透镜用于在所述第一方向上对来自所述第二光束偏转装置的K路第一合波光信号进行汇聚；
所述第三透镜用于在所述第一方向上对来自所述色散装置的每路子波长光信号进行准直。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的WSS，其特征在于，所述WSS还包括扩束镜组，所述扩束镜组位于所述第二光束偏转装置与所述色散装置之间；
所述扩束镜组用于对来自所述第二光束偏转装置的K路第一合波光信号进行扩束。
10.一种可重构光分插复用器ROADM，其特征在于，包括：至少一个第一WSS和至少一个第二WSS，所述第一WSS为如权利要求1至9中任一项所述的WSS，所述至少一个第一WSS用于上波或下波，所述至少一个第二WSS用于向线路侧发送光信号或者从线路侧接收光信号。
11.一种光传输系统，其特征在于，所述光传输系统包括多个如权利要求10所述的ROADM，每相邻两个ROADM之间通过光纤连接。
12.一种光信号的传输方法，所述方法应用于波长选择开关WSS，其特征在于，所述WSS包括：M个第一端口、N个第二端口、第一光束偏转装置、第二光束偏转装置、第三光束偏转装置、第四光束偏转装置和色散装置，所述N为大于或等于1的整数，所述M为大于或等于1的整数，所述M个第一端口与线路侧设备之间传输光信号，所述N个第二端口与客户侧设备之间传输光信号，所述M个第一端口和所述N个第二端口沿第一方向分布；所述方法包括：
通过所述第一光束偏转装置调节从所述M个第一端口输入的M路第一合波光信号的偏转方向，以将K路第一合波光信号传输至所述第二光束偏转装置，其中，1≤K≤N；
通过所述第二光束偏转装置调节所述K路第一合波光信号的偏转方向，以将所述K路第一合波光信号传输至所述色散装置；
通过所述色散装置在第二方向上将来自所述第二光束偏转装置的每路第一合波光信号分解为多个子波长光信号，所述第二方向与所述第一方向垂直；
通过所述第三光束偏转装置调节来自所述色散装置的每个子波长光信号的偏转方向，以将所述每个子波长光信号传输至所述色散装置，其中，所述第三光束偏转装置包括K个区域，所述K个区域沿所述第一方向分布，所述K个区域分别用于承载由所述K路第一合波光信号分解得到的子波长信号；
通过所述色散装置在所述第二方向上对来自所述第三光束偏转装置的子波长光信号进行合波得到K路第二合波光信号；
通过所述第四光束偏转装置调节来自所述色散装置的所述K路第二合波光信号的偏转方向，以将所述K路第二合波光信号分别传输至K个所述第二端口。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述WSS还包括第一透镜，所述第一透镜位于所述第一光束偏转装置与所述第二光束偏转装置之间，所述方法还包括：
通过所述第一透镜对来自所述第一光束偏转装置的K路第一合波光信号分别进行光束整形，并将光束整形后的K路第一合波光信号传输至所述第二光束偏转装置。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一透镜与所述第一光束偏转装置之间的距离等于所述第一透镜的焦距，所述第一透镜与所述第二光束偏转装置之间的距离等于所述第一透镜的焦距。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其特征在于，通过所述第一光束偏转装置调节从所述M个第一端口输入的M路第一合波光信号的偏转方向包括：
通过所述第一光束偏转装置调节所述K路第一合波光信号的偏转方向，以将所述K路第一合波光信号传输至所述第二光束偏转装置；
通过所述第一光束偏转装置调节除了所述K路第一合波光信号之外其他从所述M个第一端口输入的第一合波光信号的偏转方向，以将所述其他从所述M个第一端口输入的第一合波光信号传输至除了所述第二光束偏转装置之外的其他区域。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一光束偏转装置为第一微机电系统MEMS微镜，所述第二光束偏转装置为第二MEMS微镜，所述第一MEMS微镜包括M个第一偏转元件，所述第二MEMS微镜包括N个第二偏转元件，所述K路第一合波光信号分别传输至所述MEMS微镜上的K个第一偏转元件，所述方法还包括：
通过所述K个第一偏转元件分别调节所述K路第一合波光信号的偏转方向，以将所述K路第一合波光信号分别传输至所述第二MEMS微镜上的K个第二偏转元件。
17.根据权利要求12至15中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一光束偏转装置和所述第二光束偏转装置为硅基液晶LCOS。
18.根据权利要求12至17中任一项所述的方法，其特征在于，所述WSS还包括偏振组件，所述方法还包括：
通过所述偏振组件在所述第二方向上对来自所述第二光束偏转装置的每路第一合波光信号进行偏振分离得到第一偏振光信号和第二偏振光信号，其中，所述第一偏振光信号与所述第二偏振光信号具有相互正交的偏振分量；
通过所述偏振组件转换所述第一偏振光信号的偏振态，并将偏振态转换后的第一偏振光信号和所述第二偏振光信号传输至所述色散装置，其中，偏振态转换后的第一偏振光信号和所述第二偏振光信号的偏振态相同。
19.根据权利要求12至18中任一项所述的方法，其特征在于，所述WSS还包括第二透镜和第三透镜，所述第二透镜位于所述第二光束偏转装置与所述色散装置之间，所述第三透镜位于所述色散装置与所述第三光束偏转装置之间，所述方法还包括：
通过所述第二透镜在所述第一方向上对来自所述第二光束偏转装置的K路第一合波光信号进行汇聚；
通过所述第三透镜在所述第一方向上对来自所述色散装置的每路子波长光信号进行准直。
20.根据权利要求12至19中任一项所述的方法，其特征在于，所述WSS还包括扩束镜组，所述扩束镜组位于所述第二光束偏转装置与所述色散装置之间，所述方法还包括：
通过所述扩束镜组对来自所述第二光束偏转装置的K路第一合波光信号进行扩束。
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