CN202177723U - 一种波长选择开关结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种波长选择开关结构，包括输入输出系统、色散光学元件、开关返回系统和可调反射镜；该输入输出系统包括至少一个输入端口和多个输出端口按第一方向排列；色散光学元件将所述输入端口射出的含有多个波长信道的波分复用光根据其波长按与所述第一方向垂直的第二方向分开；其开关返回系统包括多个开关回路，该开关回路由直角反射棱镜与步进电机或继电器带动的光学平行平片组成，各开关回路位于所述多波长信道光路的输出端口中。该结构采用价格低廉的步进电机或继电器配合平行平片和直角反射棱镜灵活控制各通道信号，替代原用的昂贵的MEMS或液晶，控制更简单，成本也大幅降低。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤通讯光无源器件领域，尤其涉及一种波长选择开关结构。
背景技术
波分复用是当前最常见的光层组网技术，通过不同波长复用后在一根光纤中传输，很容易实现Gbit/s甚至Tbit/s的传输容量，但是当前的波分复用系统，其本质上还是一个点到点的线路系统，大多数的光层组网只能通过终端站（TM）实现的光线路系统构建。ROADM概念被提出的初衷，就是要增强波分复用的灵活性，以实现不同节点信息间的交叉调度。
ROADM的发展：1.基于光交叉连接器（OXC）和光-电-光（OEO）再生器的结构；2.基于环行器的结构和基于复用器-开关矩阵-解复用器（DSM）的结构；3.商业化，第一代技术的是波长阻断器（WB）技术，无法实现动态重构上、下路波长，只能重构直通波长，不易过渡至光交叉互连（OXC）。
第二代ROADM是基于平面光集成（PLC）的技术。2000年前后出现的DSM-ROADM技术的发展和延续，通过集成波导技术，将解复用器（通常是AWG）、1×2光开关、VOA、复用器等集成在一块芯片上，规模化生产后能有效降低成本，因此PLC技术是成本相对较低的ROADM实现方案。由于使用了1×2或2×2的光开关，因此具有二维自由度。但PLC-ROADM和WB-ROADM很多方面还是很类似的，两种方案上、下路端口都与波长相关，无法重构上、下路波长。
应运而生的第三代ROADM技术就是WSS结构。WSS结构每个波长都可以被独立的交换，多端口的WSS模块能独立的将任意波长分配到任意路径。因此基于WSS结构的网络具有多个自由度，不再像WB或PLC那样需要对网络互连架构做预先设定。
WSS模块的技术方案有许多，其中最普遍的是使用光栅和MEMS微反射镜的组合，其它还有基于光栅和液晶的反感、基于PLC微共振环和MEMS的方案等等。这些方案不仅成本高昂，且难于控制，使WSS模块的价格一直居高不下。
发明内容
为克服上述问题，本实用新型提出一种成本低、结构相对简单的波长选择开关结构。
为达到上述目的，本实用新型所提出的技术方案为：一种波长选择开关结构，包括输入输出系统、色散光学元件和开关返回系统，其特征在于：还包括加大光信号间隔的可调反射镜；所述输入输出系统包括至少一个输入端口和多个输出端口按第一方向排列；所述色散光学元件将所述输入端口射出的含有多个波长信道的波分复用光根据其波长按与所述第一方向垂直的第二方向分开；所述开关返回系统包括多个开关回路，该开关回路由直角反射棱镜与步进电机或继电器带动的光学平行平片组成，各开关回路位于所述多波长信道光路的输出端口中。
进一步的，所述波分复用光的信道数目与开关回路数目一致。
进一步的，所述色散光学元件为光栅或者多波长滤波片。
进一步的，所述光栅为反射光栅或者体光栅；所述多波长滤波片为波分复用滤波膜片。
进一步的，所述光学平行平片为折射率大于空气且能透射所述光的光学平片，如硅片等。
进一步的，该波长选择开关结构还可以包括光束扩束柱面透镜组和缩束柱面透镜组。
进一步的，该波长选择开关结构也可以包括一直角棱镜和聚焦透镜。
进一步的，所述开关回路还包括一球关节结构，所述直角反射棱镜粘结于该球关节结构上。
进一步的，所述开关回路还可以由步进电机、直角反射棱镜和继电器带动的平行平片组成；所述继电器位于步进电机前。
本实用新型的有益效果：本实用新型的一种波长选择开关结构，采用价格低廉的步进电机或继电器配合平行平片和直角反射棱镜灵活控制各通道信号，替代原用的昂贵的MEMS或液晶，控制更简单，成本也大幅降低。
附图说明
图1为本实用新型的波长选择开关结构实施例1；
图2为本实用新型的波长选择开关结构实施例2；
图3为本实用新型的波长选择开关结构实施例3；
图4为本实用新型的开关回路实施例1；
图5为本实用新型的开关回路实施例2；
图6为本实用新型的开关回路实施例3。
标号说明：101准直器阵列；102衍射光栅；103开关返回系统；104反射镜；105扩束柱面透镜组；106缩束柱面透镜组；201准直器阵列；202波分复用滤波模块；203开关返回系统；204反射镜；301准直器阵列；302直角棱镜；303聚焦透镜；304波分复用滤波片；305反射镜；306开关返回系统；401,402继电器；403平行平片；404直角反射棱镜；405球关节结构；501步进电机；502平行平片；503直角反射棱镜；601步进电机；602平行平片；603直角反射棱镜；604继电器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型做进一步说明。
本实用新型的一种波长选择开关结构，将从光纤准直器阵列的输入光纤射出的波分复用光通过色散光学元件根据其波长分开，再在透射光信号中引入反射镜使各光信号间隔加大，采用开关返回系统使透射光在不同高度沿原方向返回，形成1×N的WSS。其中开关返回系统包括多个开关回路，该开关回路采用价格低廉的步进电机或者继电器带动平行平片，配合直角反射棱镜灵活控制各通道信号。
如图1所示为本实用新型的波长选择开关结构实施例1，基于体光栅的波长选择开关，包括用作输入输出系统的光纤准直器阵列101，光束扩束柱面透镜组105，缩束柱镜透镜组106，作为散射光学元件的衍射光栅102，用于进一步通道空间分离的反射镜104，用作光信号通道选择的开关返回系统103。准直器阵列101共M个准直器，其中一个作为光纤输入端，另外M-1个作为输出端。当输入端口输入的波分复用光通过扩束柱面透镜组105照射在衍射光栅102上，使包含波长信道ch1至chN的波分复用光根据它们的波长而沿着不同角度的方向被分离，各波长的光经过缩束柱面透镜组106再被各通道对应的反射镜104进一步分离，进入开关返回系统103。
如图2所示为本实用新型的波长选择开关结构实施例2，基于波分复用滤波膜片的波长选择开关，包括用作输入输出系统的光纤准直器阵列201，波分复用滤波模块202，用于进一步通道空间分离的反射镜204，用作光通道选择的开关返回系统203。其中，波分复用滤波模块202两侧贴有M-1个波分复用滤波膜片，不同的滤波膜片允许不同信道的光通过，从而将输入的波分复用光根据他们的波长分开，各波长的光再被各通道对应的反射镜204进一步分离，进入开关返回系统203。
如图3所示为本实用新型的波长选择开关结构实施例3，基于波分复用滤波片的波长选择开关，包括用作输入输出系统的光纤准直器阵列301，直角棱镜302，聚焦透镜303，波分复用滤波片304，用于进一步通道空间分离的反射镜305，用作光通道选择的开关返回系统306。从聚焦透镜303射出的波分复用光以不同的入射角进入波分复用滤波片304，波分复用滤波片304对于不同的入射角其透射波长不同，从而将原波分复用光根据其波长分离开来。通过控制直角棱镜302的离轴量、聚焦透镜303的焦距以及直角棱镜302、聚焦透镜303和波分复用滤波片304之间的间隔，可以使不同信道的光分离。各波长的光再被各通道对应的反射镜305进一步分离，进入开关返回系统306。
开关返回系统将分离的各通道信号根据需要返回到各输出端，个通道由各自的开关回路控制。如图为开关回路的实施例1，由继电器401,402转动平行平片403与直角反射棱镜404配合组成，直角反射棱镜404设置于一球关节结构405上，更易于调节安装。优选的，该平行平片402选用一定厚度的硅片，通过两个继电器401,402控制平行平片403是否插入光路中，使光路在垂直方向上发生偏移。如，1.继电器401和继电器402都不工作，没有硅片插入光路；2.继电器401工作，继电器402不工作，只要继电器401上的硅片插入光路；3.继电器402工作，继电器401不工作，只要继电器402上的硅片插入光路；4.继电器401和继电器402都工作，二者上的两硅片都插入光路。如继电器402上的硅片厚度是继电器401上的硅片厚度的两倍，按上面四种组合，每一通道的光就能任意分配到4个输出端，最终实现1×4的WSS。
如图5为开关回路的另一实施例，由步进电机501转动平行平片502，与直角反射棱镜503配合组成。优选的，平行平片502选用一定厚度的硅片，通过步进电机501转动不同角度，使光沿不同的角度入射到硅片上以产生不同的偏移。如步进电机501可以实现9°和18°转动，这样就能实现3种组合，最终实现1×3的WSS。
如图6为开关回路的又一实施例，其在步进电机601前加入一个带动平行平片602的继电器604，与直角反射棱镜603配合组成。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上对本实用新型做出的各种变化，均为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种波长选择开关结构，包括输入输出系统、色散光学元件和开关返回系统，其特征在于：还包括加大光信号间隔的可调反射镜；所述输入输出系统包括至少一个输入端口和多个输出端口按第一方向排列；所述色散光学元件将所述输入端口射出的含有多个波长信道的波分复用光根据其波长按与所述第一方向垂直的第二方向分开；所述开关返回系统包括多个开关回路，该开关回路由直角反射棱镜与步进电机或继电器带动的光学平行平片组成，各开关回路位于所述多波长信道光路的输出端口中。
2.如权利要求1所述的一种波长选择开关结构，其特征在于：所述波分复用光的信道数目与开关回路数目一致。
3.如权利要求1所述的一种波长选择开关结构，其特征在于：所述色散光学元件为光栅或者多波长滤波片。
4.如权利要求3所述的一种波长选择开关结构，其特征在于：所述光栅为反射光栅或者体光栅；所述多波长滤波片为波分复用滤波膜片。
5.如权利要求1所述的一种波长选择开关结构，其特征在于：所述光学平行平片为硅片。
6.如权利要求1所述的一种波长选择开关结构，其特征在于：还包括光束扩束柱面透镜组和缩束柱面透镜组。
7.如权利要求1所述的一种波长选择开关结构，其特征在于：还包括一直角棱镜和聚焦透镜。
8.如权利要求1所述的一种波长选择开关结构，其特征在于：所述开关回路还包括一球关节结构，所述直角反射棱镜粘结于该球关节结构上。
9.如权利要求1所述的一种波长选择开关结构，其特征在于：所述开关回路还可以由步进电机、直角反射棱镜和继电器带动的平行平片组成；所述继电器位于步进电机前。
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