CN117805975A - 一种光交换引擎及相关设备和方法 - Google Patents

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CN117805975A CN202211164495.2A CN202211164495A CN117805975A CN 117805975 A CN117805975 A CN 117805975A CN 202211164495 A CN202211164495 A CN 202211164495A CN 117805975 A CN117805975 A CN 117805975A
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Abstract

本申请实施例提供了一种光交换引擎及相关设备和方法。光交换引擎包括两层调制器，光交换引擎有两种状态，一种是工作状态，另一种是切换状态。在工作状态时，光交换引擎的两层调制器通过配合可以正常调节光信号的偏转方向，以使其向指定的输出端口传输。在切换状态时，光交换引擎的两层调制器通过配合使得暂时没有光信号从端口组件输出，从而避免了切换端口的过程中有光信号串扰到其他输出端口。并且，由于光交换引擎在第一工作状态和第二工作状态之间设置了切换状态，只需要将加载的第一电信号切换为第二电信号即可完成第一工作状态到第二工作状态的切换，无需在第一电信号和第二电信号之间加载多个其他电信号，缩短了切换端口所需要的时长。

Description

一种光交换引擎及相关设备和方法
技术领域
本申请涉及光交换领域，尤其涉及一种光交换引擎及相关设备和方法。
背景技术
可重构光分插复用器(Reconfiguration Optical Add-Drop Multiplexer，ROADM)和光交叉连接(Optical Cross-Connect，OXC)是构建全光网络的关键技术，能够在网络的各个节点实现波长级交换，完成业务的智能化传输和调度。目前，ROADM和OXC主要采用波长选择开关(Wavelength Selective Switch，WSS)来搭建网络的关键节点，以实现灵活的信号波长调度和大规模的组网。WSS模块能独立的将输入端口的波分复用信号中的任意波长分配到任意的输出端口，无需通过电光/光电转换，在光层对网络节点的光信号直接进行交换和路由。
为满足ROADM和OXC系统的快速路由和高可靠性的目的，因此对WSS的光束切换速度提出了更高的挑战。应理解，硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon，LCOS)是业界WSS采用的主流光交换引擎，通过在LCOS上加载不同相位图可以改变光束经过LCOS的偏转方向，从而切换光束的输出端口。在某个波长的光束从当前输出端口向目标输出端口切换的过程中，可能会有部分光束传输到非目标端口，从而形成串扰。目前通常会在LCOS的初态相位图和终态相位图之间插入多个中间相位图，以使得切换过程中的相位变化可控，从而避免串扰。但是，插入多个中间相位图会导致切换的时间变长，影响光交换引擎的切换速度。
发明内容
本申请实施例提供了一种光交换引擎及相关设备和方法，保证在切换端口时不会有串扰，并且缩短了切换端口所需要的时长。
第一方面，本申请实施例提供了一种光交换引擎。光交换引擎包括第一调制器和第二调制器，来自端口组件中输入端口的目标光信号传输至光交换引擎。第一调制器用于接收目标光信号。若光交换引擎处于第一工作状态，第一调制器用于将目标光信号传输至第二调制器，第二调制器用于调节目标光信号的偏转方向，以使得目标光信号向端口组件中第一输出端口传输。若光交换引擎处于切换状态，第一调制器用于对目标光信号进行调制，以使得目标光信号向除端口组件之外的其他方向传输。若光交换引擎处于第二工作状态，第一调制器用于将目标光信号传输至第二调制器，第二调制器用于调节目标光信号的偏转方向，以使得目标光信号向端口组件中第二输出端口传输。
需要说明的是，光交换引擎包括两层调制器，光交换引擎有两种状态，一种是工作状态，另一种是切换状态。其中，工作状态包括第一工作状态和第二工作状态等不同的工作状态。具体地，光交换引擎可以通过在其中一个调制器加载电信号以调节入射光信号的偏转方向，光交换引擎处于不同的工作状态时其加载的电信号也不同，例如，光交换引擎在第一工作状态时加载第一电信号，光交换引擎在第二工作状态时加载第二电信号。应理解，若光交换引擎处于工作状态，两层调制器通过配合使得光信号朝指定输出端口传输。若光交换引擎处于切换状态，光交换引擎的其中一个调制器加载的电信号处于切换的过程中，两层调制器通过配合使得没有光信号从端口组件输出。也就是说，光交换引擎处于工作状态时两层调制器的工作模式不同于光交换引擎处于切换状态时两层调制器的工作模式，因此从光交换引擎的实现效果上可以将光交换引擎的状态分为工作状态和切换状态。
还需要说明的是，本申请不限定光交换引擎开启切换状态和结束切换状态的具体时间点，只要切换状态的时长包括电信号的切换时长即可。例如，在加载的第一电信号还没有切换到第二电信号之前，就可以提前让光交换引擎处于切换状态，以保证在电信号开始切换后不会有光信号串扰到其他输出端口，进而在第二电信号加载完成后再让光交换引擎切换回工作状态。应理解，由于本申请为光交换引擎设置了切换状态，因此只需要将加载的第一电信号切换为第二电信号即可完成切换，而无需在第一电信号和第二电信号之间加载多个其他电信号，缩短了切换端口所需要的时长。
在该实施方式中，光交换引擎包括两层调制器，光交换引擎有两种状态，一种是工作状态，另一种是切换状态。在工作状态时，光交换引擎的两层调制器通过配合可以正常调节光信号的偏转方向，以使其向指定的输出端口传输。在切换状态时，光交换引擎的两层调制器通过配合使得暂时没有光信号从端口组件输出，从而避免了切换端口的过程中有光信号串扰到其他输出端口。并且，由于光交换引擎在第一工作状态和第二工作状态之间设置了切换状态，不用担心电信号切换的过程中有端口串扰，因此只需要将加载的第一电信号切换为第二电信号即可完成第一工作状态到第二工作状态的切换，也就无需在第一电信号和第二电信号之间加载多个其他电信号，缩短了切换端口所需要的时长。
在一些可能的实施方式中，目标光信号具有第一偏振态。若光交换引擎处于切换状态，第一调制器具体用于将目标光信号调节为第二偏振态，并将具有第二偏振态的目标光信号传输至第二调制器。其中，第一偏振态与第二偏振态相互正交，具有第二偏振态的目标光信号不会被第二调制器调节偏转方向，以使得具有第二偏振态的目标光信号向除端口组件之外的其他方向传输。在该实施方式中，第一调制器具体通过调节目标光信号的偏振态来实现目标光信号向除端口组件之外的其他方向传输，增强了本方案的实用性。
在一些可能的实施方式中，若光交换引擎处于第一工作状态，第一调制器还用于将目标光信号调节为第三偏振态，并将具有第三偏振态的目标光信号传输至第二调制器，第一偏振态与第三偏振态不同。第二调制器用于调节具有第三偏振态的部分目标光信号的偏转方向，以使得具有第三偏振态的部分目标光信号向第一输出端口传输。若光交换引擎处于第二工作状态，第一调制器还用于将目标光信号调节为第三偏振态，并将具有第三偏振态的目标光信号传输至第二调制器，第二调制器用于调节具有第三偏振态的部分目标光信号的偏转方向，以使得具有第三偏振态的部分目标光信号向第二输出端口传输。在该实施方式中，调第一制器也可以将光信号的偏振态旋转任意角度，这样一来，第二调制器可以调节部分光信号的偏转方向，以使得部分光信号可以向指定输出端口传输，从而满足一些场景下对端口输出的光信号进行衰减的需求。
在一些可能的实施方式中，第一调制器包括玻璃基板、像素化电极基板、第一液晶层、第一取向层和第二取向层，第一液晶层位于第一取向层与第二取向层之间，第一取向层位于像素化电极基板与第一液晶层之间，第二取向层位于玻璃基板与第一液晶层之间。第二调制器包括玻璃基板、硅基背板、第二液晶层、第三取向层和第四取向层，第二液晶层位于第三取向层与第四取向层之间，第三取向层位于玻璃基板与第二液晶层之间，第四取向层位于硅基背板与第二液晶层之间。其中，玻璃基板的正反表面都设置有氧化铟锡(Indium-tin-oxide，ITO)。在该实施方式中，提供了光交换引擎的一种具体结构，光交换引擎采用集成封装工艺将第一调制器与第二调制器封装成一个器件，第一调制器与第二调制器不是分离的，二者之间不存在空气间隙，且光线在二者之间不发生折射或者衍射，采用这种结构设计的光交换引擎的集成度更高。
在一些可能的实施方式中，若光交换引擎处于切换状态，第一调制器具体用于调节目标光信号的偏转方向，以使得目标光信号向除第二调制器之外的方向传输。在该实施方式中，第一调制器具体通过调节目标光信号的偏转方向来实现目标光信号向除端口组件之外的其他方向传输，增强了本方案的实用性。
在一些可能的实施方式中，若光交换引擎处于第一工作状态或第二工作状态，第一调制器还用于通过调节目标光信号的偏转方向以衰减传输至第二调制器的目标光信号，从而满足一些场景下对端口输出的光信号进行衰减的需求。
在一些可能的实施方式中，第一调制器为微机电系统(micro-electro-mechanical system，MEMS)微镜、数字微镜器件(Digital Micro-Mirror Devices，DMD)或液晶器件，第二调制器为MEMS微镜、DMD或液晶器件。
第二方面，本申请实施例提供了一种光交换引擎。光交换引擎包括第一调制器和第二调制器，来自端口组件中输入端口的目标光信号传输至光交换引擎，目标光信号具有第一偏振态。第一调制器用于接收目标光信号，并将目标光信号传输至第二调制器。其中，第一调制器用于调节具有第一偏振态的目标光信号的偏转方向，或者，第一调制器用于调节经过第二调制器后具有第二偏振态的目标光信号的偏转方向，第一偏振态与第二偏振态相互正交。若光交换引擎处于第一工作状态，第二调制器用于将第一偏振态的目标光信号调节为第二偏振态，以使得具有第二偏振态的目标光信号经过第一调制器向端口组件中第一输出端口传输。若光交换引擎处于切换状态，第二调制器用于反射第一偏振态的目标光信号，以使得第一偏振态的目标光信号经过第一调制器向除端口组件之外的其他方向传输。若光交换引擎处于第二工作状态，第二调制器用于将第一偏振态的目标光信号调节为第二偏振态，以使得具有第二偏振态的目标光信号经过第一调制器向端口组件中第二输出端口传输。
在一些可能的实施方式中，若光交换引擎处于第一工作状态，第一调制器用于调节第一偏振态的目标光信号的偏转方向并将第一偏振态的目标光信号传输至第二调制器。若光交换引擎处于切换状态，第一调制器用于调节第一偏振态的目标光信号的偏转方向并将第一偏振态的目标光信号传输至第二调制器；第一调制器还用于调节被第二调制器反射的第一偏振态的目标光信号的偏转方向，以使得第一偏振态的目标光信号向除端口组件之外的其他方向传输。若光交换引擎处于第二工作状态，第一调制器用于调节第一偏振态的目标光信号的偏转方向并将第一偏振态的目标光信号传输至第二调制器。
在一些可能的实施方式中，若光交换引擎处于第一工作状态，第二调制器用于将第一偏振态的目标光信号调节为第三偏振态并将具有第三偏振态的目标光信号传输至第一调制器，第一偏振态与第三偏振态不同，第一调制器还用于调节具有第三偏振态的部分目标光信号的偏转方向，以使得具有第三偏振态的部分目标光信号向除第一输出端口之外的其他方向传输。若光交换引擎处于第二工作状态，第二调制器用于将第一偏振态的目标光信号调节为第三偏振态并将具有第三偏振态的目标光信号传输至第一调制器，第一调制器还用于调节具有第三偏振态的部分目标光信号的偏转方向，以使得具有第三偏振态的部分目标光信号向除第二输出端口之外的其他方向传输。
在一些可能的实施方式中，若光交换引擎处于第一工作状态，第一调制器用于调节具有第二偏振态的目标光信号的偏转方向，以使得具有第二偏振态的目标光信号向第一输出端口传输。若光交换引擎处于第二工作状态，第一调制器用于调节具有第二偏振态的目标光信号的偏转方向，以使得具有第二偏振态的目标光信号向第二输出端口传输。
在一些可能的实施方式中，若光交换引擎处于第一工作状态，第二调制器用于将第一偏振态的目标光信号调节为第三偏振态并将具有第三偏振态的目标光信号传输至第一调制器，第一偏振态与第三偏振态不同，第一调制器用于调节具有第三偏振态的部分目标光信号的偏转方向，以使得具有第三偏振态的部分目标光信号向第一输出端口传输。若光交换引擎处于第二工作状态，第二调制器用于将第一偏振态的目标光信号调节为第三偏振态并将具有第三偏振态的目标光信号传输至第一调制器；第一调制器用于调节具有第三偏振态的部分目标光信号的偏转方向，以使得具有第三偏振态的部分目标光信号向第二输出端口传输。
第三方面，本申请实施例提供了一种光交换引擎。光交换引擎包括第一调制器和第二调制器，来自端口组件中输入端口的目标光信号传输至光交换引擎。第一调制器用于接收目标光信号。若光交换引擎处于第一工作状态，第一调制器用于调节目标光信号的偏转方向并将目标光信号传输至第二调制器。第一调制器还用于调节被第二调制器反射的目标光信号的偏转方向，以使得目标光信号向端口组件中第一输出端口传输。若光交换引擎处于切换状态，第一调制器用于调节目标光信号的偏转方向并将目标光信号传输至第二调制器。第二调制器用于调节目标光信号的偏转方向，以使得目标光信号向除第一调制器之外的方向反射。若光交换引擎处于第二工作状态，第一调制器用于调节目标光信号的偏转方向并将目标光信号传输至第二调制器。第一调制器还用于调节被第二调制器反射的目标光信号的偏转方向，以使得目标光信号向端口组件中第二输出端口传输。
在一些可能的实施方式中，若光交换引擎处于第一工作状态，第二调制器还用于调节目标光信号的偏转方向，以使得部分目标光信号向除第一调制器之外的方向反射，以衰减向第一输出端口传输的目标光信号。若光交换引擎处于第二工作状态，第二调制器还用于调节目标光信号的偏转方向，以使得部分目标光信号向除第一调制器之外的方向反射，以衰减向第二输出端口传输的目标光信号。
第四方面，本申请实施例提供了一种WSS。该WSS包括：端口组件、色散装置和如上述第一方面至第三方面任一实施方式介绍的光交换引擎，其中，端口组件包括输入端口、第一输出端口和第二输出端口。色散装置用于将输入端口输入的合波光信号分解为多个子波长光信号，并将多个子波长光信号传输至光交换引擎，其中，光交换引擎接收的目标光信号为多个子波长光信号中的至少一个子波长光信号。
在一些可能的实施方式中，WSS还包括偏振组件。偏振组件用于对来自输入端口的合波光信号进行偏振处理，以使得合波光信号中每个子波长光信号具有偏振态。
在一些可能的实施方式中，WSS还包括第一透镜和第二透镜，第一透镜位于端口组件与色散装置之间，第二透镜位于色散装置与光交换引擎之间。第一透镜用于对来自输入端口的合波光信号进行汇聚。第二透镜用于对来自色散装置的每路子波长光信号进行准直。
第五方面，本申请实施例提供了一种ROADM。该ROADM包括：至少一个第一WSS和至少一个第二WSS，第一WSS和第二WSS为如第四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。
第六方面，本申请实施例提供了一种光传输系统。光传输系统包括多个如第五方面介绍的ROADM，每相邻两个ROADM之间通过光纤连接。
第七方面，本申请实施例提供了一种光传输方法。该方法应用于光交换引擎，光交换引擎包括第一调制器和第二调制器，来自端口组件中输入端口的目标光信号传输至光交换引擎；方法包括：通过第一调制器接收目标光信号。若光交换引擎处于第一工作状态，通过第一调制器将目标光信号传输至第二调制器，通过第二调制器调节目标光信号的偏转方向，以使得目标光信号向端口组件中第一输出端口传输。若光交换引擎处于切换状态，通过第一调制器对目标光信号进行调制，以使得目标光信号向除端口组件之外的其他方向传输。若光交换引擎处于第二工作状态，通过第一调制器将目标光信号传输至第二调制器，通过第二调制器调节目标光信号的偏转方向，以使得目标光信号向端口组件中第二输出端口传输。
在一些可能的实施方式中，目标光信号具有第一偏振态，通过第一调制器对目标光信号进行调制包括：通过第一调制器将目标光信号调节为第二偏振态，并将具有第二偏振态的目标光信号传输至第二调制器，其中，第一偏振态与第二偏振态相互正交，具有第二偏振态的目标光信号经过第二调制器向除端口组件之外的其他方向传输。
在一些可能的实施方式中，方法还包括：若光交换引擎处于第一工作状态，通过第一调制器将目标光信号调节为第三偏振态，并将具有第三偏振态的目标光信号传输至第二调制器，第一偏振态与第三偏振态不同；通过第二调制器调节具有第三偏振态的部分目标光信号的偏转方向，以使得具有第三偏振态的部分目标光信号向第一输出端口传输。若光交换引擎处于第二工作状态，通过第一调制器将目标光信号调节为第三偏振态，并将具有第三偏振态的目标光信号传输至第二调制器，通过第二调制器调节具有第三偏振态的部分目标光信号的偏转方向，以使得具有第三偏振态的部分目标光信号向第二输出端口传输。
在一些可能的实施方式中，第一调制器包括玻璃基板、像素化电极基板、第一液晶层、第一取向层和第二取向层，第一液晶层位于第一取向层与第二取向层之间，第一取向层位于像素化电极基板与第一液晶层之间，第二取向层位于玻璃基板与第一液晶层之间。第二调制器包括玻璃基板、硅基背板、第二液晶层、第三取向层和第四取向层，第二液晶层位于第三取向层与第四取向层之间，第三取向层位于玻璃基板与第二液晶层之间，第四取向层位于硅基背板与第二液晶层之间；玻璃基板的正反表面都设置有ITO。
在一些可能的实施方式中，通过第一调制器对目标光信号进行调制包括：通过第一调制器调节目标光信号的偏转方向，以使得目标光信号向除第二调制器之外的方向传输。
在一些可能的实施方式中，方法还包括：若光交换引擎处于第一工作状态或第二工作状态，通过第一调制器调节目标光信号的偏转方向以衰减传输至第二调制器的目标光信号。
在一些可能的实施方式中，第一调制器为MEMS微镜、DMD或液晶器件，第二调制器为MEMS微镜、DMD或液晶器件。
第八方面，本申请实施例提供了一种光传输方法。该方法应用于光交换引擎，光交换引擎包括第一调制器和第二调制器，来自端口组件中输入端口的目标光信号传输至光交换引擎，目标光信号具有第一偏振态；方法包括：通过第一调制器接收第一偏振态的目标光信号，并将第一偏振态的目标光信号传输至第二调制器。其中，第一调制器用于调节具有第一偏振态的目标光信号的偏转方向，或者，第一调制器用于调节经过第二调制器后具有第二偏振态的目标光信号的偏转方向，第一偏振态与第二偏振态相互正交。若光交换引擎处于第一工作状态，通过第二调制器将第一偏振态的目标光信号调节为第二偏振态，以使得具有第二偏振态的目标光信号经过第一调制器向端口组件中第一输出端口传输。若光交换引擎处于切换状态，通过第二调制器反射第一偏振态的目标光信号，以使得第一偏振态的目标光信号经过第一调制器向除端口组件之外的其他方向传输。若光交换引擎处于第二工作状态，通过第二调制器将第一偏振态的目标光信号调节为第二偏振态，以使得具有第二偏振态的目标光信号经过第一调制器向端口组件中第二输出端口传输。
在一些可能的实施方式中，方法还包括：若光交换引擎处于第一工作状态，通过第一调制器调节第一偏振态的目标光信号的偏转方向并将第一偏振态的目标光信号传输至第二调制器。若光交换引擎处于切换状态，通过第一调制器调节第一偏振态的目标光信号的偏转方向并将第一偏振态的目标光信号传输至第二调制器；通过第一调制器调节被第二调制器反射的第一偏振态的目标光信号的偏转方向，以使得第一偏振态的目标光信号向除端口组件之外的其他方向传输。若光交换引擎处于第二工作状态，通过第一调制器用于调节第一偏振态的目标光信号的偏转方向并将第一偏振态的目标光信号传输至第二调制器。
在一些可能的实施方式中，方法还包括：若光交换引擎处于第一工作状态，通过第二调制器将第一偏振态的目标光信号调节为第三偏振态并将具有第三偏振态的目标光信号传输至第一调制器，第一偏振态与第三偏振态不同，通过第一调制器调节具有第三偏振态的部分目标光信号的偏转方向，以使得具有第三偏振态的部分目标光信号向除第一输出端口之外的其他方向传输。若光交换引擎处于第二工作状态，通过第二调制器将第一偏振态的目标光信号调节为第三偏振态并将具有第三偏振态的目标光信号传输至第一调制器，通过第一调制器调节具有第三偏振态的部分目标光信号的偏转方向，以使得具有第三偏振态的部分目标光信号向除第二输出端口之外的其他方向传输。
在一些可能的实施方式中，方法还包括：若光交换引擎处于第一工作状态，通过第一调制器调节具有第二偏振态的目标光信号的偏转方向，以使得具有第二偏振态的目标光信号向第一输出端口传输。若光交换引擎处于第二工作状态，通过第一调制器调节具有第二偏振态的目标光信号的偏转方向，以使得具有第二偏振态的目标光信号向第二输出端口传输。
在一些可能的实施方式中，方法还包括：若光交换引擎处于第一工作状态，通过第二调制器将第一偏振态的目标光信号调节为第三偏振态并将具有第三偏振态的目标光信号传输至第一调制器，第一偏振态与第三偏振态不同，通过第一调制器调节具有第三偏振态的部分目标光信号的偏转方向，以使得具有第三偏振态的部分目标光信号向第一输出端口传输。若光交换引擎处于第二工作状态，通过第二调制器将第一偏振态的目标光信号调节为第三偏振态并将具有第三偏振态的目标光信号传输至第一调制器，通过第一调制器调节具有第三偏振态的部分目标光信号的偏转方向，以使得具有第三偏振态的部分目标光信号向第二输出端口传输。
第九方面，本申请实施例提供了一种光传输方法。该方法应用于光交换引擎，光交换引擎包括第一调制器和第二调制器，来自端口组件中输入端口的目标光信号传输至光交换引擎；方法包括：通过第一调制器接收目标光信号。若光交换引擎处于第一工作状态，通过第一调制器调节目标光信号的偏转方向并将目标光信号传输至第二调制器；通过第一调制器调节被第二调制器反射的目标光信号的偏转方向，以使得目标光信号向端口组件中第一输出端口传输。若光交换引擎处于切换状态，通过第一调制器调节目标光信号的偏转方向并将目标光信号传输至第二调制器；通过第二调制器调节目标光信号的偏转方向，以使得目标光信号向除第一调制器之外的方向反射。若光交换引擎处于第二工作状态，通过第一调制器调节目标光信号的偏转方向并将目标光信号传输至第二调制器；通过第一调制器调节被第二调制器反射的目标光信号的偏转方向，以使得目标光信号向端口组件中第二输出端口传输。
在一些可能的实施方式中，方法还包括：若光交换引擎处于第一工作状态，通过第二调制器调节目标光信号的偏转方向，以使得部分目标光信号向除第一调制器之外的方向反射，以衰减向第一输出端口传输的目标光信号。若光交换引擎处于第二工作状态，通过第二调制器调节目标光信号的偏转方向，以使得部分目标光信号向除第一调制器之外的方向反射，以衰减向第二输出端口传输的目标光信号。
本申请实施例中，光交换引擎包括两层调制器，光交换引擎有两种状态，一种是工作状态，另一种是切换状态。在工作状态时，光交换引擎的两层调制器通过配合可以正常调节光信号的偏转方向，以使其向指定的输出端口传输。在切换状态时，光交换引擎的两层调制器通过配合使得暂时没有光信号从端口组件输出，从而避免了切换端口的过程中有光信号串扰到其他输出端口。并且，由于光交换引擎在第一工作状态和第二工作状态之间设置了切换状态，不用担心电信号切换的过程中有端口串扰，因此只需要将加载的第一电信号切换为第二电信号即可完成第一工作状态到第二工作状态的切换，也就无需在第一电信号和第二电信号之间加载多个其他电信号，缩短了切换端口所需要的时长。
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的一种光路示意图；
图3为本申请实施例中光交换引擎切换状态的第一种示意图；
图4为本申请实施例中光交换引擎一种可能的结构示意图；
图5为光交换引擎中各取向层的一种设计方式；
图6为光交换引擎实现衰减功能的一种示意图；
图7为本申请实施例中光交换引擎切换状态的第二种示意图；
图8为本申请实施例中光交换引擎切换状态的第三种示意图；
图9为本申请实施例中光交换引擎切换状态的第四种示意图；
图10为本申请实施例中光交换引擎切换状态的第五种示意图；
图11为本申请实施例中ROADM的一种结构示意图；
图12为本申请实施例中光传输系统的一种结构示意图；
图13为本申请实施例中光交换方法的第一种流程示意图；
图14为本申请实施例中光交换方法的第二种流程示意图；
图15为本申请实施例中光交换方法的第三种流程示意图；
图16为本申请实施例中光交换方法的第四种流程示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种光交换引擎及相关设备和方法，保证在切换端口时不会有串扰，并且缩短了切换端口所需要的时长。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。
本申请提供的光交换引擎可主要应用于WSS中，并且WSS主要应用于ROADM中。下面首先对ROADM和WSS的结构进行介绍。
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，客户侧模块包括上下波波长选择开关(add-drop wavelength selective switch，ADWSS)102。以M×N的ADWSS 102为例，该ADWSS102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ADWSS102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。WSS 101用于向线路侧发送光信号或者从线路侧接收光信号，ADWSS 102用于上波或下波。需要说明的是，本申请实施例提供的WSS具体可以是WSS 101或ADWSS 102，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。
图2为本申请实施例中WSS的一种光路示意图。如图2所示，WSS包括端口组件10、色散装置20和光交换引擎30。其中，端口组件10包括输入端口101和多个输出端口，例如，多个输出端口包括第一输出端口102和第二输出端口103等。为了便于介绍，将光的传输方向定义为C方向，端口方向定义为A方向，光的色散方向定义为B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，A方向与C方向垂直，B方向与C方向垂直，A方向与B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。
具体地，输入端口101输入为包括多个波长的合波光信号，例如，该合波光信号包括λ1、λ2…λn共n个波长。色散装置20可以在Y方向上将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。光交换引擎30用于对输入的多个子波长光信号分别进行调制，从而调节每个子波长光信号的偏转方向。偏转方向调节后的每个子波长光信号经过色散装置20向对应的输出端口传输，例如，第一子波长光信号向第一输出端口102传输，第二子波长光信号向第二输出端口103传输。应理解，光交换引擎30可以通过加载不同的电信号灵活调节每个子波长光信号的偏转方向，以切换每个子波长光信号的输出端口。例如，通过改变光交换引擎30上加载的相位图将第一子波长光信号切换到向第二输出端口103传输，或者将第二子波长光信号切换到向第一输出端口102传输。
在一些可能的实施方式中，WSS还可以包括偏振组件40、第一透镜50和第二透镜60。其中，第一透镜50位于端口组件10与色散装置20之间，第二透镜60位于色散装置20和光交换引擎30之间。偏振组件40用于对输入端口101输入的合波光信号进行偏振处理，以使得合波光信号中每个子波长光信号具有指定的偏振态。
需要说明的是，端口组件10的实现形式包括但不限于光纤阵列和波导阵列等，具体可以是一维阵列，也可以是二维阵列。色散组件20的实现形式包括但不限于光栅和棱镜等。光交换引擎30通过改变子波长光信号的偏转方向可以使得该子波长光信号无损的全部传输至输出端口，或者使子波长光信号无法传输至输出端口，又或者使得部分子波长光信号可以传输至输出端口。应理解，上述图1所示WSS中的光路设计只是作为一个示例，在实际应用中也可以有其他的光路设计，从而可以适配WSS中各种常用的光路设计。例如，WSS也可以采用反射式的色散组件20，WSS也可以采用透射式的光交换引擎30，具体光路本领域技术人员可知，此处不再逐一介绍。
本申请提供的光交换引擎具有两层调制器，基于两层调制器的设计，光交换引擎具有两种状态，一种是工作状态，另一种是切换状态。在工作状态时，光交换引擎可以正常调节光信号的偏转方向，以使其向指定的输出端口传输。在切换状态时，光交换引擎通过处理使得所有输出端口都没有光信号输出。应理解，调制器1用于实现光信号偏转方向的调节，调制器2用于实现光交换引擎的状态切换。
需要说明的是，光交换引擎的工作状态包括第一工作状态和第二工作状态等不同的工作状态。具体地，光交换引擎可以通过在调制器1加载电信号以调节入射光信号的偏转方向，光交换引擎处于不同的工作状态时其加载的电信号也不同，例如，光交换引擎在第一工作状态时加载第一电信号，光交换引擎在第二工作状态时加载第二电信号。应理解，若光交换引擎处于工作状态，两层调制器通过配合使得光信号朝指定输出端口传输。若光交换引擎处于切换状态，调制器1加载的电信号处于切换的过程中，两层调制器通过配合使得没有光信号从端口组件输出。也就是说，光交换引擎处于工作状态时两层调制器的工作模式不同于光交换引擎处于切换状态时两层调制器的工作模式，因此从光交换引擎的实现效果上可以将光交换引擎的状态分为工作状态和切换状态。
还需要说明的是，本申请不限定光交换引擎开启切换状态和结束切换状态的具体时间点，只要切换状态的时长包括电信号的切换时长即可。例如，在加载的第一电信号还没有切换到第二电信号之前，就可以提前让光交换引擎处于切换状态，以保证在电信号开始切换后不会有光信号串扰到其他输出端口，进而在第二电信号加载完成后再让光交换引擎切换回工作状态。应理解，由于本申请为光交换引擎设置了切换状态，不用担心电信号切换的过程中有端口串扰，因此只需要将加载的第一电信号切换为第二电信号即可完成切换，而无需在第一电信号和第二电信号之间加载多个其他电信号，缩短了切换端口所需要的时长。
下面对本申请提供的光交换引擎进行详细介绍。为了便于介绍，下面以光交换引擎对其中一路子波长光信号的处理为例进行介绍，下文将子波长光信号简称为光信号。需要说明的是，光交换引擎中两层调制器的位置可以相互调换，因此申请提供了多种光交换引擎的设计方案。例如，调制器2位于上层，调制器1位于下层。又例如，调制器1位于上层，调制器2位于下层。其中，上层和下层是根据光信号输入的先后顺序来定义的，上层调制器会先接收到输入光交换引擎的光信号。并且，上述调制器2也有多种实施方式，例如，调制器2可以通过选择是否调节入射光信号的偏振态来实现光交换引擎的状态切换；又例如，调制器2也可以通过选择是否调节入射光信号的偏转方向来实现光交换引擎的状态切换。应理解，本申请不限定调制器1调节光束偏转方向的具体实施方式，例如，调制器1可以采用液晶器件、微机电系统(micro-electro-mechanical system，MEMS)微镜、数字微镜器件(Digital Micro-Mirror Devices，DMD)或超表面(Metasurface)等，具体设计本领域技术人员可知，本申请不再逐一介绍。
实施例1：调制器2位于上层，调制器1位于下层，调制器2用于调节光信号的偏振态，调制器1和调制器2采用液晶调制器，入射光信号具有第一偏振态。
图3为本申请实施例中光交换引擎切换状态的第一种示意图。其中，来自输入端口101的光信号具有第一偏振态。如图3的(a)示例所示，光交换引擎处于第一工作状态，即调制器1当前加载第一电信号，调制器2用于将来自输入端口101的光信号透传至调制器1，调制器1根据加载的第一电信号调节光信号的偏转方向，以使得光信号向第一输出端口102传输。如图3的(b)示例所示，光交换引擎处于切换状态，此时调制器2将来自输入端口101的光信号调节为第二偏振态，其中，第一偏振态与第二偏振态相互正交。应理解，由于光信号的偏振态发生了90°偏转，调制器1无法再调节光信号的偏转方向，光信号经过调制器1的反射后向除端口组件10之外的其他方向传输，即光交换引擎处于切换状态时不会有端口串扰。如图3的(c)示例所示，光交换引擎处于第二工作状态，即调制器1当前加载第二电信号，调制器2用于将来自输入端口101的光信号透传至调制器1，调制器1根据加载的第二电信号调节光信号的偏转方向，以使得光信号向第二输出端口103传输。
图4为本申请实施例中光交换引擎一种可能的结构示意图。如图4所示，调制器2包括玻璃基板301、像素化电极基板302、第一液晶层303、第一取向层304和第二取向层305，第一液晶层303位于第一取向层304与第二取向层305之间，第一取向层304位于像素化电极基板302与第一液晶层303之间，第二取向层305位于玻璃基板301与第一液晶层303之间。调制器1包括玻璃基板301、硅基背板306、第二液晶层307、第三取向层308和第四取向层309，第二液晶层307位于第三取向层308与第四取向层309之间，第三取向层308位于玻璃基板301与第二液晶层307之间，第四取向层309位于硅基背板306与第二液晶层307之间。并且，玻璃基板301的正反表面都设置有氧化铟锡(Indium-tin-oxide，ITO)310。应理解，在该实施例中，光交换引擎采用集成封装工艺将调制器1与调制器2封装成一个器件，调制器1与调制器2不是分离的，二者之间不存在空气间隙，且光线在二者之间不发生折射或者衍射。
需要说明的是，像素化电极基板302上的电极分布与第一液晶层303中的像素分布是对应的，从而具有像素级的控制能力。调制器2可以通过在像素化电极基板302上加载电压来调节光信号的偏振态。其中，像素化电极基板302上的电极可以是一维分布或二维分布，具体以实际需要为准，此处不做限定。
应理解，设置在液晶层两侧的取向层用于使液晶分子具有特定的初始排布方向。作为一个示例，图5为光交换引擎中各取向层的一种设计方式。如图5所示，第二取向层和第三取向层可以分别视为中间层的正反两面。将垂直于各取向层所在平面的方向定义为Z方向，X方向和Y方向平行于各取向层所在平面，且X方向与Y方向垂直。具体地，入射光信号的偏振方向与X方向平行，第一取向层沿X方向取向，第二取向层、第三取向层和第四取向层沿Y方向取向。当光交换引擎处于工作状态时，调制器2不加载电信号，液晶分子保持初始排布方向，入射光信号的偏振方向与X方向平行，调制器1可以正常调节光信号的偏转方向，使得光信号向指定的输出端口传输。当光交换引擎处于切换状态时，调制器2通过加载电信号改变液晶分子的排布方向，从而使得光信号的偏振方向与Y方向平行，此时调制器1不能调节光信号的偏转方向，使得光信号向端口组件之外的其他方向传输。
需要说明的是，上述图5介绍的示例是基于扭曲向列型(Twist Nematic，TN)模式来设置光信号的偏振态和各取向层的取向方向。在实际应用中，还可以基于垂直取向型(Vertical Alignment，VA)、电控双折射型(Electrically controlled birefringence，ECB)或铁电液晶模式等来灵活设置光信号的偏振态和各取向层的取向方向，以满足本申请的设计要求，具体实现方式本领域技术人员可知，本申请不再逐一介绍。
还需要说明的是，根据WSS系统的端口需求，可以将光交换引擎设计为符合SingleWSS、Twin WSS或Quard WSS的不同形式。具体地，像素化电极基板302上的电极分布的行数匹配WSS的端口数。对于Single WSS，在端口方向，像素化电极基板302上的电极分布为一行排列。对于Twin WSS，在端口方向，像素化电极基板302上的电极分布为两行排列。硅基背板306具有很小的像素，故此可以根据Single WSS、Twin WSS或Quard WSS的不同设计要求在端口方向进行划分，具体实现方式本领域技术人员可知，此处不再赘述。应理解，根据WSS系统的波长数和带宽需求，可以将光交换引擎在色散方向划分为对应波长数的通道。例如，对于C波段的80波，在色散方向，像素化电极基板302的电极划分为80个通道，硅基背板306的电极划分为80个通道。
在一些可能的实施方式中，当光交换引擎处于工作状态时，调制器2也可以对光信号的偏振态进行调节。例如，调制器2将光信号的第一偏振态调节为第三偏振态，第三偏振态与第一偏振态不同。也就是说，调制器2也可以将光信号的偏振态旋转任意角度。这样一来，调制器1可以调节部分光信号的偏转方向，以使得部分光信号可以向指定输出端口传输，从而满足一些场景下对端口输出的光信号进行衰减的需求。例如，当光交换引擎处于第一工作状态时，部分光信号从第一输出端口102输出。又例如，当光交换引擎处于第二工作状态时，部分光信号从第二输出端口103输出。其中，光信号的衰减比例与调制器2对光信号偏振态进行旋转的角度大小相关，具体可以根据实际需要灵活设置，此处不做限定。应理解，在该实施方式中，若第三偏振态与第二偏振态相同，则全部光信号都将被衰减。
图6为光交换引擎实现衰减功能的一种示意图。如图6所示，对于某一个通道，当不需要对光信号做衰减时，调制器2不对光信号的偏振态进行调节，从输出端口输出的光功率较高。当需要对该通道的光信号进行衰减时，调制器2对光信号的偏振态进行调节，使得从输出端口输出的光功率，衰减比例可以通过调制器2加载的电压大小来控制。具体地，可以对整个通道对应的所有电极进行控制，使得信号光谱的功率整体衰减；也可以选择对部分通道对应的电极进行控制，使得信号光谱的局部光功率衰减。
实施例2：调制器2位于上层，调制器1位于下层，调制器2用于调节光信号的偏转方向。
图7为本申请实施例中光交换引擎切换状态的第二种示意图。如图7的(a)示例所示，光交换引擎处于第一工作状态，即调制器1当前加载第一电信号，调制器2用于将来自输入端口101的光信号透传至调制器1，调制器1根据加载的第一电信号调节光信号的偏转方向，以使得光信号向第一输出端口102传输。如图7的(b)示例所示，光交换引擎处于切换状态，此时调制器2调节来自输入端口101的光信号的偏转方向，以使得光信号向除调制器1之外的其他方向传输。应理解，由于调制器1无法接收到光信号，调制器1自然也就不能将光信号反射回端口组件10，即光交换引擎处于切换状态时不会有端口串扰。如图7的(c)示例所示，光交换引擎处于第二工作状态，即调制器1当前加载第二电信号，调制器2用于将来自输入端口101的光信号透传至调制器1，调制器1根据加载的第二电信号调节光信号的偏转方向，以使得光信号向第二输出端口103传输。
需要说明的是，在该实施例中，调制器2可以采用液晶器件、MEMS微镜、DMD或超表面等器件来调节光信号的偏转方向，具体设计本领域技术人员可知，本申请不再逐一介绍。
在一些可能的实施方式中，当光交换引擎处于工作状态时，调制器2也可以调节部分光信号的偏转方向，以使得部分光信号向除调制器1之外的其他方向传输。这样一来，调制器1只能调节剩余部分光信号的偏转方向，以使得剩余部分光信号可以向指定输出端口传输，从而满足一些场景下对端口输出的光信号进行衰减的需求。例如，当光交换引擎处于第一工作状态时，一部分光信号从第一输出端口102输出。又例如，当光交换引擎处于第二工作状态时，一部分光信号从第二输出端口103输出。
实施例3：调制器1位于上层，调制器2位于下层，调制器2用于调节光信号的偏振态，调制器1和调制器2采用液晶调制器，入射光信号具有第一偏振态。
图8为本申请实施例中光交换引擎切换状态的第三种示意图。其中，来自输入端口101的光信号具有第一偏振态。如图8的(a)示例所示，光交换引擎处于第一工作状态，即调制器1当前加载第一电信号，调制器1根据加载的第一电信号调节光信号的偏转方向并将光信号传输至调制器2，调制器2用于将光信号调节为第二偏振态，其中，第一偏振态与第二偏振态相互正交。光信号被调制器2反射回调制器1后，由于光信号的偏振态发生了90°旋转，调制器1无法再调节光信号的偏转方向，光信号向第一输出端口102传输。如图8的(b)示例所示，光交换引擎处于切换状态，调制器1调节光信号的偏转方向并将光信号传输至调制器2，调制器2不再调节光信号的偏振态，光信号被调制器2反射回调制器1后，调制器1再次调节光信号的偏转方向，以使得光信号向除端口组件10之外的其他方向传输，即光交换引擎处于切换状态时不会有端口串扰。如图8的(c)示例所示，光交换引擎处于第二工作状态，即调制器1当前加载第二电信号，调制器1根据加载的第二电信号调节光信号的偏转方向并将光信号传输至调制器2，调制器2用于将光信号调节为第二偏振态。光信号被调制器2反射回调制器1后，由于光信号的偏振态发生了90°旋转，调制器1无法再调节光信号的偏转方向，光信号向第二输出端口103传输。
应理解，本实施例中光交换引擎的具体结构可以在图4所示结构的基础上进行简单变换得到，具体实现方式本领域技术人员可知，此处不再赘述。
在一些可能的实施方式中，当光交换引擎处于工作状态时，调制器2也可以将光信号的第一偏振态调节为第三偏振态，第三偏振态与第一偏振态不同。也就是说，调制器2也可以将光信号的偏振态旋转任意角度。这样一来，光信号被调制器2反射回调制器1后，调制器1可以调节部分光信号的偏转方向，以使得部分光信号可以向除指定输出端口之外的其他方向传输，从而满足一些场景下对端口输出的光信号进行衰减的需求。例如，当光交换引擎处于第一工作状态时，一部分光信号从第一输出端口102输出，另一部分光信号向除第一输出端口102之外的方向传输。又例如，当光交换引擎处于第二工作状态时，一部分光信号从第二输出端口103输出，另一部分光信号向除第二输出端口103之外的方向传输。其中，光信号的衰减比例与调制器2对光信号偏振态进行旋转的角度大小相关，具体可以根据实际需要灵活设置，此处不做限定。应理解，在该实施方式中，若调制器2不调节光信号的偏振态，则全部光信号都将被衰减。
实施例4：调制器1位于上层，调制器2位于下层，调制器2用于调节光信号的偏振态，调制器1和调制器2采用液晶调制器，入射光信号具有第二偏振态。
图9为本申请实施例中光交换引擎切换状态的第四种示意图。如图9的(a)示例所示，光交换引擎处于第一工作状态，即调制器1当前加载第一电信号，由于光信号为第二偏振态，调制器1无法调节光信号的偏转方向，调制器1将光信号透传至调制器2。调制器2用于将光信号调节为第一偏振态，其中，第一偏振态与第二偏振态相互正交。光信号被调制器2反射回调制器1后，由于光信号的偏振态发生了90°，调制器1可以调节光信号的偏转方向，以使得光信号向第一输出端口102传输。如图9的(b)示例所示，光交换引擎处于切换状态，由于光信号为第二偏振态，调制器1无法调节光信号的偏转方向，调制器1将光信号透传至调制器2。调制器2不调节光信号的偏振态，光信号被调制器2反射回调制器1后，调制器1还是无法调节光信号的偏转方向，光信号向除端口组件10之外的其他方向传输，即光交换引擎处于切换状态时不会有端口串扰。如图9的(c)示例所示，光交换引擎处于第二工作状态，即调制器1当前加载第二电信号，由于光信号为第二偏振态，调制器1无法调节光信号的偏转方向，调制器1将光信号透传至调制器2。调制器2用于将光信号调节为第一偏振态。光信号被调制器2反射回调制器1后，由于光信号的偏振态发生了90°，调制器1可以调节光信号的偏转方向，以使得光信号向第二输出端口103传输。
应理解，本实施例中光交换引擎的具体结构可以在图4所示结构的基础上进行简单变换得到，具体实现方式本领域技术人员可知，此处不再赘述。
在一些可能的实施方式中，当光交换引擎处于工作状态时，调制器2也可以将光信号的第一偏振态调节为第三偏振态，第三偏振态与第一偏振态不同。也就是说，调制器2也可以将光信号的偏振态旋转任意角度。这样一来，光信号被调制器2反射回调制器1后，调制器1可以调节部分光信号的偏转方向，以使得部分光信号可以向指定输出端口传输，从而满足一些场景下对端口输出的光信号进行衰减的需求。例如，当光交换引擎处于第一工作状态时，一部分光信号从第一输出端口102输出，另一部分光信号向除第一输出端口102之外的方向传输。又例如，当光交换引擎处于第二工作状态时，一部分光信号从第二输出端口103输出，另一部分光信号向除第二输出端口103之外的方向传输。其中，光信号的衰减比例与调制器2对光信号偏振态进行旋转的角度大小相关，具体可以根据实际需要灵活设置，此处不做限定。应理解，在该实施方式中，若调制器2不调节光信号的偏振态，则全部光信号都将被衰减。
实施例5：调制器1位于上层，调制器2位于下层，调制器2用于调节光信号的偏转方向。
图10为本申请实施例中光交换引擎切换状态的第五种示意图。如图10的(a)示例所示，光交换引擎处于第一工作状态，即调制器1当前加载第一电信号，调制器1根据加载的第一电信号调节光信号的偏转方向并将光信号传输至调制器2，调制器2将光信号反射回调制器1。调制器1再次调节光信号的偏转方向，以使得光信号向第一输出端口102传输。如图10的(b)示例所示，光交换引擎处于切换状态，调制器1调节光信号的偏转方向并将光信号传输至调制器2。调制器2调节光信号的偏转方向，以使得光信号向除调制器1之外的其他方向传输。应理解，由于调制器1无法接收到光信号，光信号自然不会向端口组件10传输，即光交换引擎处于切换状态时不会有端口串扰。如图10的(c)示例所示，光交换引擎处于第二工作状态，即调制器1当前加载第二电信号，调制器1根据加载的第二电信号调节光信号的偏转方向并将光信号传输至调制器2，调制器2将光信号反射回调制器1。调制器1再次调节光信号的偏转方向，以使得光信号向第二输出端口103传输。
需要说明的是，在该实施例中，调制器2可以采用液晶器件、MEMS微镜、DMD或超表面等器件来调节光信号的偏转方向，具体设计本领域技术人员可知，本申请不再逐一介绍。
在一些可能的实施方式中，当光交换引擎处于工作状态时，调制器2也可以调节部分光信号的偏转方向，以使得部分光信号向除调制器1之外的其他方向传输。这样一来，调制器1只能调节剩余部分光信号的偏转方向，以使得剩余部分光信号可以向指定输出端口传输，从而满足一些场景下对端口输出的光信号进行衰减的需求。例如，当光交换引擎处于第一工作状态时，一部分光信号从第一输出端口102输出。又例如，当光交换引擎处于第二工作状态时，一部分光信号从第二输出端口103输出。
通过上述对光交换引擎和WSS的介绍可知，光交换引擎包括两层调制器，光交换引擎有两种状态，一种是工作状态，另一种是切换状态。在工作状态时，光交换引擎的两层调制器通过配合可以正常调节光信号的偏转方向，以使其向指定的输出端口传输。在切换状态时，光交换引擎的两层调制器通过配合使得暂时没有光信号从端口组件输出，从而避免了切换端口的过程中有光信号串扰到其他输出端口。并且，由于光交换引擎在第一工作状态和第二工作状态之间设置了切换状态，不用担心电信号切换的过程中有端口串扰，因此只需要将加载的第一电信号切换为第二电信号即可完成第一工作状态到第二工作状态的切换，也就无需在第一电信号和第二电信号之间加载多个其他电信号，缩短了切换端口所需要的时长。
基于本申请提供的WSS，本申请还提供了一种ROADM。图11为本申请实施例中ROADM的一种结构示意图。如图11所示，该ROADM包括至少一个第一WSS 1101和至少一个第二WSS1102。其中，第一WSS 1101和第二WSS 1102都可以采用本申请提供的WSS。具体地，第二WSS902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 1101与第二WSS 1102之间进行上波或下波。
图12为本申请实施例中光传输系统的一种结构示意图。如图12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11所示实施例的相关介绍，此处不再赘述。
下面对本申请实施例提供的光交换方法进行介绍。
图13为本申请实施例中光交换方法的第一种流程示意图。该光交换方法包括如下步骤。
1301、通过调制器2接收光信号。
1302、若光交换引擎处于第一工作状态，通过调制器2将光信号传输至调制器1，通过调制器1调节光信号的偏转方向，以使得光信号向端口组件中第一输出端口传输。
1303、若光交换引擎处于切换状态，通过调制器2对光信号进行调制，以使得光信号向除端口组件之外的其他方向传输。
在一种可能的实施方式中，光信号具有第一偏振态。具体地，通过调制器2将光信号调节为第二偏振态，并将具有第二偏振态的光信号传输至调制器1，其中，第一偏振态与第二偏振态相互正交，具有第二偏振态的光信号不会被调制器1调节偏转方向，以使得具有第二偏振态的光信号向除端口组件之外的其他方向传输。在该实施方式中，光交换方法的实现方式可以参考上述图3所示实施例的相关介绍。
在另一种可能的实施方式中，通过调制器2调节光信号的偏转方向，以使得光信号向除调制器1之外的方向传输。在该实施方式中，光交换方法的实现方式可以参考上述图7所示实施例的相关介绍。
1304、若光交换引擎处于第二工作状态，通过调制器2将光信号传输至调制器1，通过调制器1调节光信号的偏转方向，以使得光信号向端口组件中第二输出端口传输。
图14为本申请实施例中光交换方法的第二种流程示意图。该光交换方法包括如下步骤。在该实施方式中，光交换方法的实现方式可以参考上述图8所示实施例的相关介绍。
1401、通过调制器1接收光信号。
其中，光信号具有第一偏振态。
1402、若光交换引擎处于第一工作状态，通过调制器1调节光信号的偏转方向并将光信号传输至调制器2；通过调制器2将光信号调节为第二偏振态并将具有第二偏振态的光信号传输至调制器1。
其中，第一偏振态与第二偏振态相互正交，具有第二偏振态的光信号不会被调制器1调节偏转方向，以使得具有第二偏振态的光信号向端口组件中第一输出端口传输。
1403、若光交换引擎处于切换状态，通过调制器1调节光信号的偏转方向并将光信号传输至调制器2；通过调制器1调节被调制器2反射的光信号的偏转方向，以使得光信号向除端口组件之外的其他方向传输。
1404、若光交换引擎处于第二工作状态，通过调制器1调节光信号的偏转方向并将光信号传输至调制器2；通过调制器2将光信号调节为第二偏振态并将具有第二偏振态的光信号传输至调制器1。
其中，具有第二偏振态的光信号不会被调制器1调节偏转方向，以使得具有第二偏振态的光信号向端口组件中第二输出端口传输。
图15为本申请实施例中光交换方法的第三种流程示意图。该光交换方法包括如下步骤。在该实施方式中，光交换方法的实现方式可以参考上述图9所示实施例的相关介绍。
1501、通过调制器1接收光信号，并将光信号传输至调制器2。
其中，光信号具有第一偏振态。
1502、若光交换引擎处于第一工作状态，通过调制器2将光信号调节为第二偏振态并将具有第二偏振态的光信号传输至调制器1；通过调制器1调节具有第二偏振态的光信号的偏转方向，以使得具有第二偏振态的光信号向端口组件中第一输出端口传输；
其中，第一偏振态与第二偏振态相互正交。
1503、若光交换引擎处于切换状态，通过调制器2反射光信号，以使得光信号向除端口组件之外的其他方向传输。
1504、若光交换引擎处于第二工作状态，通过调制器2将光信号调节为第二偏振态并将具有第二偏振态的光信号传输至调制器1；通过调制器1调节具有第二偏振态的光信号的偏转方向，以使得具有第二偏振态的光信号向端口组件中第二输出端口传输。
图16为本申请实施例中光交换方法的第四种流程示意图。该光交换方法包括如下步骤。在该实施方式中，光交换方法的实现方式可以参考上述图10所示实施例的相关介绍。
1601、若光交换引擎处于第一工作状态。
1602、当调制器1加载第一电信号时，通过调制器1调节光信号的偏转方向并将光信号传输至调制器2；通过调制器1调节被调制器2反射的光信号的偏转方向，以使得光信号向端口组件中第一输出端口传输。
1603、若光交换引擎处于切换状态，通过调制器1调节光信号的偏转方向并将光信号传输至调制器2；通过调制器2调节光信号的偏转方向，以使得光信号向除调制器1之外的方向反射。
1604、若光交换引擎处于第二工作状态，通过调制器1调节光信号的偏转方向并将光信号传输至调制器2；通过调制器1调节被调制器2反射的光信号的偏转方向，以使得光信号向端口组件中第二输出端口传输。
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 (29)

1.一种光交换引擎，其特征在于，所述光交换引擎包括第一调制器和第二调制器，来自端口组件中输入端口的目标光信号传输至所述光交换引擎；
所述第一调制器用于接收所述目标光信号；
若所述光交换引擎处于第一工作状态，所述第一调制器用于将所述目标光信号传输至所述第二调制器，所述第二调制器用于调节所述目标光信号的偏转方向，以使得所述目标光信号向所述端口组件中第一输出端口传输；
若所述光交换引擎处于切换状态，所述第一调制器用于对所述目标光信号进行调制，以使得所述目标光信号向除所述端口组件之外的其他方向传输；
若所述光交换引擎处于第二工作状态，所述第一调制器用于将所述目标光信号传输至所述第二调制器，所述第二调制器用于调节所述目标光信号的偏转方向，以使得所述目标光信号向所述端口组件中第二输出端口传输。
2.根据权利要求1所述的光交换引擎，其特征在于，所述目标光信号具有第一偏振态；
若所述光交换引擎处于所述切换状态，所述第一调制器具体用于将所述目标光信号调节为第二偏振态，并将具有所述第二偏振态的目标光信号传输至所述第二调制器，其中，所述第一偏振态与所述第二偏振态相互正交，具有所述第二偏振态的目标光信号经过所述第二调制器向除所述端口组件之外的其他方向传输。
3.根据权利要求2所述的光交换引擎，其特征在于，若所述光交换引擎处于所述第一工作状态，所述第一调制器还用于将所述目标光信号调节为第三偏振态，并将具有所述第三偏振态的目标光信号传输至所述第二调制器，所述第一偏振态与所述第三偏振态不同；所述第二调制器用于调节具有所述第三偏振态的部分目标光信号的偏转方向，以使得具有所述第三偏振态的部分目标光信号向所述第一输出端口传输；
若所述光交换引擎处于所述第二工作状态，所述第一调制器还用于将所述目标光信号调节为第三偏振态，并将具有所述第三偏振态的目标光信号传输至所述第二调制器，所述第二调制器用于调节具有所述第三偏振态的部分目标光信号的偏转方向，以使得具有所述第三偏振态的部分目标光信号向所述第二输出端口传输。
4.根据权利要求2或3所述的光交换引擎，其特征在于，所述第一调制器包括玻璃基板、像素化电极基板、第一液晶层、第一取向层和第二取向层，所述第一液晶层位于所述第一取向层与所述第二取向层之间，所述第一取向层位于所述像素化电极基板与所述第一液晶层之间，所述第二取向层位于所述玻璃基板与所述第一液晶层之间；所述第二调制器包括玻璃基板、硅基背板、第二液晶层、第三取向层和第四取向层，所述第二液晶层位于所述第三取向层与所述第四取向层之间，所述第三取向层位于所述玻璃基板与所述第二液晶层之间，所述第四取向层位于所述硅基背板与所述第二液晶层之间；所述玻璃基板的正反表面都设置有氧化铟锡ITO。
5.根据权利要求1所述的光交换引擎，其特征在于，若所述光交换引擎处于所述切换状态，所述第一调制器具体用于调节所述目标光信号的偏转方向，以使得所述目标光信号向除所述第二调制器之外的方向传输。
6.根据权利要求5所述的光交换引擎，其特征在于，若所述光交换引擎处于所述第一工作状态或所述第二工作状态，所述第一调制器还用于通过调节所述目标光信号的偏转方向以衰减传输至所述第二调制器的目标光信号。
7.根据权利要求5或6所述的光交换引擎，其特征在于，所述第一调制器为微机电系统MEMS微镜、数字微镜器件DMD或液晶器件，所述第二调制器为MEMS微镜、DMD或液晶器件。
8.一种光交换引擎，其特征在于，所述光交换引擎包括第一调制器和第二调制器，来自端口组件中输入端口的目标光信号传输至所述光交换引擎，所述目标光信号具有第一偏振态；
所述第一调制器用于接收所述第一偏振态的目标光信号，并将所述第一偏振态的目标光信号传输至第二调制器，其中，所述第一调制器用于调节具有第一偏振态的目标光信号的偏转方向，或者，所述第一调制器用于调节经过所述第二调制器后具有第二偏振态的目标光信号的偏转方向，所述第一偏振态与所述第二偏振态相互正交；
若所述光交换引擎处于第一工作状态，所述第二调制器用于将所述第一偏振态的目标光信号调节为第二偏振态，以使得具有所述第二偏振态的目标光信号经过所述第一调制器向所述端口组件中第一输出端口传输；
若所述光交换引擎处于切换状态，所述第二调制器用于反射所述第一偏振态的目标光信号，以使得所述第一偏振态的目标光信号经过所述第一调制器向除所述端口组件之外的其他方向传输；
若所述光交换引擎处于第二工作状态，所述第二调制器用于将所述第一偏振态的目标光信号调节为第二偏振态，以使得具有所述第二偏振态的目标光信号经过所述第一调制器向所述端口组件中第二输出端口传输。
9.根据权利要求8所述的光交换引擎，其特征在于，若所述光交换引擎处于所述第一工作状态，所述第一调制器用于调节所述第一偏振态的目标光信号的偏转方向并将所述第一偏振态的目标光信号传输至所述第二调制器；
若所述光交换引擎处于所述切换状态，所述第一调制器用于调节所述第一偏振态的目标光信号的偏转方向并将所述第一偏振态的目标光信号传输至所述第二调制器；所述第一调制器还用于调节被所述第二调制器反射的所述第一偏振态的目标光信号的偏转方向，以使得所述第一偏振态的目标光信号向除所述端口组件之外的其他方向传输；
若所述光交换引擎处于所述第二工作状态，所述第一调制器用于调节所述第一偏振态的目标光信号的偏转方向并将所述第一偏振态的目标光信号传输至所述第二调制器。
10.根据权利要求9所述的光交换引擎，其特征在于，若所述光交换引擎处于所述第一工作状态，所述第二调制器用于将所述第一偏振态的目标光信号调节为第三偏振态并将具有所述第三偏振态的目标光信号传输至所述第一调制器，所述第一偏振态与所述第三偏振态不同；所述第一调制器还用于调节具有所述第三偏振态的部分目标光信号的偏转方向，以使得具有所述第三偏振态的部分目标光信号向除所述第一输出端口之外的其他方向传输；
若所述光交换引擎处于所述第二工作状态，所述第二调制器用于将所述第一偏振态的目标光信号调节为第三偏振态并将具有所述第三偏振态的目标光信号传输至所述第一调制器，所述第一调制器还用于调节具有所述第三偏振态的部分目标光信号的偏转方向，以使得具有所述第三偏振态的部分目标光信号向除所述第二输出端口之外的其他方向传输。
11.根据权利要求8所述的光交换引擎，其特征在于，若所述光交换引擎处于所述第一工作状态，所述第一调制器用于调节具有所述第二偏振态的目标光信号的偏转方向，以使得具有所述第二偏振态的目标光信号向所述第一输出端口传输；
若所述光交换引擎处于所述第二工作状态，所述第一调制器用于调节具有所述第二偏振态的目标光信号的偏转方向，以使得具有所述第二偏振态的目标光信号向所述第二输出端口传输。
12.根据权利要求11所述的光交换引擎，其特征在于，若所述光交换引擎处于所述第一工作状态，所述第二调制器用于将所述第一偏振态的目标光信号调节为第三偏振态并将具有所述第三偏振态的目标光信号传输至所述第一调制器，所述第一偏振态与所述第三偏振态不同；所述第一调制器用于调节具有所述第三偏振态的部分目标光信号的偏转方向，以使得具有所述第三偏振态的部分目标光信号向所述第一输出端口传输；
若所述光交换引擎处于所述第二工作状态，所述第二调制器用于将所述第一偏振态的目标光信号调节为第三偏振态并将具有所述第三偏振态的目标光信号传输至所述第一调制器；所述第一调制器用于调节具有所述第三偏振态的部分目标光信号的偏转方向，以使得具有所述第三偏振态的部分目标光信号向所述第二输出端口传输。
13.一种波长选择开关WSS，其特征在于，包括：端口组件、色散装置和如权利要求1至12中任一项所述光交换引擎，其中，所述端口组件包括输入端口、第一输出端口和第二输出端口；
所述色散装置用于将所述输入端口输入的合波光信号分解为多个子波长光信号，并将所述多个子波长光信号传输至所述光交换引擎，其中，所述光交换引擎接收的目标光信号为多个子波长光信号中的至少一个子波长光信号。
14.根据权利要求13所述的WSS，其特征在于，所述WSS还包括偏振组件；
所述偏振组件用于对来自所述输入端口的所述合波光信号进行偏振处理，以使得所述合波光信号中每个子波长光信号具有偏振态。
15.根据权利要求13或14所述的WSS，其特征在于，所述WSS还包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜位于所述端口组件与所述色散装置之间，所述第二透镜位于所述色散装置与所述光交换引擎之间；
所述第一透镜用于对来自所述输入端口的所述合波光信号进行汇聚；
所述第二透镜用于对来自所述色散装置的每路子波长光信号进行准直。
16.一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和所述第二WSS为如权利要求13至15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。
17.一种光传输系统，其特征在于，所述光传输系统包括多个如权利要求16所述的ROADM，每相邻两个ROADM之间通过光纤连接。
18.一种光交换方法，所述方法应用于光交换引擎，其特征在于，所述光交换引擎包括第一调制器和第二调制器，来自端口组件中输入端口的目标光信号传输至所述光交换引擎；所述方法包括：
通过所述第一调制器接收所述目标光信号；
若所述光交换引擎处于第一工作状态，通过所述第一调制器将所述目标光信号传输至所述第二调制器，通过所述第二调制器调节所述目标光信号的偏转方向，以使得所述目标光信号向所述端口组件中第一输出端口传输；
若所述光交换引擎处于切换状态，通过所述第一调制器对所述目标光信号进行调制，以使得所述目标光信号向除所述端口组件之外的其他方向传输；
若所述光交换引擎处于第二工作状态，通过所述第一调制器将所述目标光信号传输至所述第二调制器，通过所述第二调制器调节所述目标光信号的偏转方向，以使得所述目标光信号向所述端口组件中第二输出端口传输。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述目标光信号具有第一偏振态，通过所述第一调制器对所述目标光信号进行调制包括：
通过所述第一调制器将所述目标光信号调节为第二偏振态，并将具有所述第二偏振态的目标光信号传输至所述第二调制器，其中，所述第一偏振态与所述第二偏振态相互正交，具有所述第二偏振态的目标光信号经过所述第二调制器向除所述端口组件之外的其他方向传输。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述光交换引擎处于所述第一工作状态，通过所述第一调制器将所述目标光信号调节为第三偏振态，并将具有所述第三偏振态的目标光信号传输至所述第二调制器，所述第一偏振态与所述第三偏振态不同；通过所述第二调制器调节具有所述第三偏振态的部分目标光信号的偏转方向，以使得具有所述第三偏振态的部分目标光信号向所述第一输出端口传输；
若所述光交换引擎处于所述第二工作状态，通过所述第一调制器将所述目标光信号调节为第三偏振态，并将具有所述第三偏振态的目标光信号传输至所述第二调制器，通过所述第二调制器调节具有所述第三偏振态的部分目标光信号的偏转方向，以使得具有所述第三偏振态的部分目标光信号向所述第二输出端口传输。
21.根据权利要求19或20所述的方法，其特征在于，所述第一调制器包括玻璃基板、像素化电极基板、第一液晶层、第一取向层和第二取向层，所述第一液晶层位于所述第一取向层与所述第二取向层之间，所述第一取向层位于所述像素化电极基板与所述第一液晶层之间，所述第二取向层位于所述玻璃基板与所述第一液晶层之间；所述第二调制器包括玻璃基板、硅基背板、第二液晶层、第三取向层和第四取向层，所述第二液晶层位于所述第三取向层与所述第四取向层之间，所述第三取向层位于所述玻璃基板与所述第二液晶层之间，所述第四取向层位于所述硅基背板与所述第二液晶层之间；所述玻璃基板的正反表面都设置有氧化铟锡ITO。
22.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，通过所述第一调制器对所述目标光信号进行调制包括：
通过所述第一调制器调节所述目标光信号的偏转方向，以使得所述目标光信号向除所述第二调制器之外的方向传输。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述光交换引擎处于所述第一工作状态或所述第二工作状态，通过所述第一调制器调节所述目标光信号的偏转方向以衰减传输至所述第二调制器的目标光信号。
24.根据权利要求22或23所述的方法，其特征在于，所述第一调制器为微机电系统MEMS微镜、数字微镜器件DMD或液晶器件，所述第二调制器为MEMS微镜、DMD或液晶器件。
25.一种光交换方法，所述方法应用于光交换引擎，其特征在于，所述光交换引擎包括第一调制器和第二调制器，来自端口组件中输入端口的目标光信号传输至所述光交换引擎，所述目标光信号具有第一偏振态；所述方法包括：
通过所述第一调制器接收所述第一偏振态的目标光信号，并将所述第一偏振态的目标光信号传输至第二调制器，其中，所述第一调制器用于调节具有第一偏振态的目标光信号的偏转方向，或者，所述第一调制器用于调节经过所述第二调制器后具有第二偏振态的目标光信号的偏转方向，所述第一偏振态与所述第二偏振态相互正交；
若所述光交换引擎处于第一工作状态，通过所述第二调制器将所述第一偏振态的目标光信号调节为第二偏振态，以使得具有所述第二偏振态的目标光信号经过所述第一调制器向所述端口组件中第一输出端口传输；
若所述光交换引擎处于切换状态，通过所述第二调制器反射所述第一偏振态的目标光信号，以使得所述第一偏振态的目标光信号经过所述第一调制器向除所述端口组件之外的其他方向传输；
若所述光交换引擎处于第二工作状态，通过所述第二调制器将所述第一偏振态的目标光信号调节为第二偏振态，以使得具有所述第二偏振态的目标光信号经过所述第一调制器向所述端口组件中第二输出端口传输。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述光交换引擎处于所述第一工作状态，通过所述第一调制器调节所述第一偏振态的目标光信号的偏转方向并将所述第一偏振态的目标光信号传输至所述第二调制器；
若所述光交换引擎处于所述切换状态，通过所述第一调制器调节所述第一偏振态的目标光信号的偏转方向并将所述第一偏振态的目标光信号传输至所述第二调制器；通过所述第一调制器调节被所述第二调制器反射的所述第一偏振态的目标光信号的偏转方向，以使得所述第一偏振态的目标光信号向除所述端口组件之外的其他方向传输；
若所述光交换引擎处于所述第二工作状态，通过所述第一调制器用于调节所述第一偏振态的目标光信号的偏转方向并将所述第一偏振态的目标光信号传输至所述第二调制器。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述光交换引擎处于所述第一工作状态，通过所述第二调制器将所述第一偏振态的目标光信号调节为第三偏振态并将具有所述第三偏振态的目标光信号传输至所述第一调制器，所述第一偏振态与所述第三偏振态不同；通过所述第一调制器调节具有所述第三偏振态的部分目标光信号的偏转方向，以使得具有所述第三偏振态的部分目标光信号向除所述第一输出端口之外的其他方向传输；
若所述光交换引擎处于所述第二工作状态，通过所述第二调制器将所述第一偏振态的目标光信号调节为第三偏振态并将具有所述第三偏振态的目标光信号传输至所述第一调制器，通过所述第一调制器调节具有所述第三偏振态的部分目标光信号的偏转方向，以使得具有所述第三偏振态的部分目标光信号向除所述第二输出端口之外的其他方向传输。
28.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述光交换引擎处于所述第一工作状态，通过所述第一调制器调节具有所述第二偏振态的目标光信号的偏转方向，以使得具有所述第二偏振态的目标光信号向所述第一输出端口传输；
若所述光交换引擎处于所述第二工作状态，通过所述第一调制器调节具有所述第二偏振态的目标光信号的偏转方向，以使得具有所述第二偏振态的目标光信号向所述第二输出端口传输。
29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述光交换引擎处于所述第一工作状态，通过所述第二调制器将所述第一偏振态的目标光信号调节为第三偏振态并将具有所述第三偏振态的目标光信号传输至所述第一调制器，所述第一偏振态与所述第三偏振态不同；通过所述第一调制器调节具有所述第三偏振态的部分目标光信号的偏转方向，以使得具有所述第三偏振态的部分目标光信号向所述第一输出端口传输；
若所述光交换引擎处于所述第二工作状态，通过所述第二调制器将所述第一偏振态的目标光信号调节为第三偏振态并将具有所述第三偏振态的目标光信号传输至所述第一调制器；通过所述第一调制器调节具有所述第三偏振态的部分目标光信号的偏转方向，以使得具有所述第三偏振态的部分目标光信号向所述第二输出端口传输。
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