使用角度复用光学器件的波长切换系统技术方案

光开关可以包括适应两个或更多个光学端口的准直器元件。这增加了开关可以容纳的端口个数，而不必增加开关内的其他光学部件的尺寸。分离的偏转器可以用来适应来自两个不同端口组的光信号。在一些实施例中，可以通过使用重新导引光学器件来完成两组之间的信号的交叉耦合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】光开关可以包括适应两个或更多个光学端口的准直器元件。这增加了开关可以容纳的端口个数，而不必增加开关内的其他光学部件的尺寸。分离的偏转器可以用来适应来自两个不同端口组的光信号。在一些实施例中，可以通过使用重新导引光学器件来完成两组之间的信号的交叉耦合。【专利说明】使用角度复用光学器件的波长切换系统
本专利技术的实施例涉及一种采用角度复用光学器件的光开关系统。
技术介绍
随着对于因特网带宽需求的实质上增长，因特网通信量要求已经变得完全不可预测。适应于这种挑战，许多网络已经演进为在环形和网格网络中的节点处使用可重新配置光上下路模块(ROADM)。这些网络要求使用波长切换系统。可以通过使用这些网络动态地路由从点A到点B的通信量。为了使能路由灵活性，这些系统采用许多可使用的波长和信道。当需要时，可以响应于增加的带宽要求来配置新的信道，或者替代地，可以响应于网络的一部分的拥塞或中断来使信道下路。响应于这些增长的需求的WSS的演进包含两个基本体系结构:有色WSS和无色WSS。有色WSS将特定的波长切换到相关联的输出光纤。使用阵列波导光栅(AWG)作为波长复用/解复用元件来研究有色WSS。有色WSS的缺点是不能提供灵活性，因为需要固定或特定的波长用于切换过程的发生，即使可调激光器是普遍可用的。由于波长和具体输出光纤之间的物理关联性，波长是固定的。这限制了有色WSS用作上下路模块的能力，因为需要固定或特定的波长以便执行上下路功能。使用有色WSS产生了不灵活的ROADM和网络。当安装WSS时实现波长提供或路由确定，这是手动的而不是动态的操作。另一方面，假设可调激光器与WSS相连，有色WSS提供了动态地选择任意波长传输的自由度。然而，每一个可调激光器只可以经由WSS的一个信道传输数据。如果从一个阶段需要更多的波长，需要将更多可调激光器与WSS相连。为了将更多的可调激光器与WSS相连，需要更多的WSS端口。为此原因，需要让WSS具有较高的端口数，或者需要光学结构配置为使用现有个数的端口传输更多个数的多信道光信号。在光开关领域，需要可以在保持波长切换系统的主要设计方面的同时增加波长切换系统的灵活性的光开关结构。本专利技术的实施例起因于这样的场景。【专利附图】【附图说明】图1A是说明了根据现有技术的波长切换系统的示例的示意性顶视图。图1B是说明了根据现有技术的波长切换系统的示例的示意性截面图。图2A是说明了光学设计的基本原理的示意图。图2B是说明了光学设计的另一个基本原理的示意图。图3A是说明了根据本专利技术实施例的采用角度复用的波长切换系统的示例的示意性顶视图。图3B是说明了根据本专利技术实施例的采用角度复用的波长切换系统的示例的示意性截面图。图4A是说明了根据本专利技术实施例的配置用于角度复用的输入端口的示意性侧视图。图4B是说明了根据本专利技术实施例的配置用于角度复用的输入端口的示意性轴向图。图4C是说明了根据本专利技术实施例的配置用于角度复用的端口阵列的示意性侧视图。图4D是说明了根据本专利技术实施例的配置用于角度复用的端口阵列的示意性轴向图。图5A是说明了根据本专利技术实施例的采用角度复用和角度交换的波长切换系统的示意性顶视图。图5B是说明了根据本专利技术实施例的采用角度复用和角度交换的波长切换系统的示意性截面图。图5C是说明了根据本专利技术另一个实施例的采用角度复用和角度交换的波长切换系统的示意性截面图。图6A是说明了根据本专利技术实施例的采用角度复用和角度交换的光纤开关的示意性顶视图。图6B是说明了根据本专利技术实施例的采用角度复用和角度交换的光纤开关的示意性截面图。【具体实施方式】本专利技术的实施例利用了一种光学结构，所述光学结构可以在保持主要设计方面的同时，增加波长切换系统的灵活性。介绍为了说明本专利技术的波长选择性开关(WSS)结构的优势，理解传统WSS的细节是有用的。图1A-B说明了根据现有技术的波长切换系统(WSS)的示例。图1A说明了 WSS的顶视图，而图1B说明了 WSS的截面图。WSS100包括光纤准直器阵列103、一组中继光学器件105、波长分离器107、聚焦光学器件109和信道偏转元件阵列111。WSS100配置为接收一个或多个信道的光信号101，并且将这些组成信道导引至它们相应的输出端口 106。通过将各种波长复用成单一的高速度信号来产生每一个多信道光信号101。光纤准直器阵列103包括多个输入端口 104和输出端口 106。每一个输入端口 104配置为接收单一的多信道光信号101，并且将多信道光信号101导引至一组中继光学器件105。为了说明的目的，只有单一的多信道光信号101将通过WSS101，但是重要的是应该注意，WSS100可以配置为依赖于可用的输入和输出端口的个数来同时重新导引几个多信道光信号。中继光学器件105配置为将多信道光信号101转换为光谱束，并且将所述光谱束导引至波长分离器107。中继光学器件105可以使用变形扩束器来实现。波长分离器107配置为将与多信道光信号101相对应的光谱束分离到其组成光谱信道(即，波长)，并且将这些光谱信道传递至一组聚焦光学器件109。作为示例而不是作为限制，波长分离器107可以用干涉滤波器、偏振滤波器、阵列波导光栅、棱镜等实现。聚焦光学器件109可以配置为接收单独的光谱信道，并且将它们导引至信道偏转元件的阵列111。依赖于WSSlOO的结构，将每一个光谱信道导引至相应的信道偏转元件113。依赖于所包含开关的本性，阵列111中的每一个信道偏转元件113可以定位用于将不同的光谱信道导引至不同的输出端口 106。重要的是应该注意，如果将不同光谱信道的偏转元件113设置为按照那样的方式执行，可以将两个不同光谱信道导引至相同的输出端口106。信道偏转兀件113可以用微机电系统(MEMS)反射镜、双稳态液晶、UV固化光学介质、光致折射全息光栅等来实现。应该注意的是图1A至图1B中所示类型的开关中的信道个数依赖于准直器阵列103中的端口的个数。如这里所使用的，术语“端口”指的是配置用于将光信号耦合入或耦合出光开关的光路。在传统结构的WSS中，例如在图1A-1B中所述的WSS中，每个准直器存在一个端口，例如一个光路。因此,增加图1A-1B中所示类型的开关中的端口个数要求增加阵列中准直器的个数。这进而要求准直器阵列103、中继光学器件105、波长分离器107的尺寸和偏转元件111的角度范围的增加。在描述本专利技术的任意实施例之前，必须阐述光学设计的一些基本原理。如图2所示，在两个焦点之间，透镜203用于执行角度空间和前后焦平面处的位置之间执行傅里叶变换。为了更好的说明这一概念，请参考图2A和2B。在图2A中，来自透镜203左侧的两个平行射线将通过透镜右侧上的焦平面201’处的相同的点。类似地，在图2B中，来自透镜左侧上的焦平面201处的相同点的两个射线将沿相同的方向在透镜的右侧上传播，与它们的初始角度方向无关。因此，为了执行光学切换，给定的光学设计必须将其光学部件与其相关联的空间相匹配。在图1A-1B中，通过波长分离器将多信道光信号分散为不同角度的组成信道(即波长)。因此，所述信道将在不同位置处与聚焦光学器件相遇，所述聚焦光学器件然后将所述信道导引至不同的偏转元件。偏转元件将沿不同的位置朝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波长切换系统，用于具有不同波长的光谱信道的多信道光信号的动态切换，包括：a)用于具有所述光谱信道中的一个或多个光谱信道的光信号的多个准直器元件，每一个准直器元件具有用于光学端口的两个或更多个分离的光路，且配置为一次接收和发射两个或更多个相应的独立光信号，从而每一个准直器元件提供两个或更多个光学端口，从而多个端口包括两个或更多个相应的不同光学端口组；b)波长分离器，配置为将来自所述多个端口中的给定端口的多信道光信号分离为相应组的组成光谱信道；c)中继光学器件，光学地耦合在所述多个准直器元件和波长分离器之间，其中所述中继光学器件配置为将源自给定准直器中的不同端口的光信号按照不同的角度导引至波长分离器上的公共点；以及d)两个或更多个独立的信道偏转元件阵列，光学地耦合至所述波长分离器，其中每一个信道偏转元件阵列配置为将与所述两个或更多个光信号当中源自所述两个或更多个不同的光学端口组的给定组中的给定端口的光信号相对应的一组光谱信道选择性地导引至该给定光学端口组中的不同的一个或多个选择的端口。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨龙，杰弗里·埃尔里奇，马西莫·马帝内里，
申请(专利权)人：卡佩拉光子学公司，
类型：发明
国别省市：美国;US