一种高端口数目波长选择开关制造技术

本发明专利技术涉及一种高端口数目波长选择开关，包括输入光路部分、输出光路部分、光路偏转部分，所述光路偏转部分包括至少两个级联的LCOS芯片，两个相邻的LCOS芯片之间设置光斑变换系统，所述光斑变换系统实现各级联LCOS芯片光斑的一致性；每个所述光斑变换系统包括沿光路顺序设置的三个柱透镜，其中位于光路两端的柱透镜形成双透镜4f系统方式实现分波长平面的光斑变换，位于光路中间的柱透镜实现光切换平面的光斑变换。本发明专利技术通过级联多个LCOS芯片，可为高端口WSS器件的研发提供合适的解决方案。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光通信器件，尤其涉及一种波长选择开关，具体涉及一种高端口数目、频率间隔灵活可调的波长选择开关，本专利技术属于光纤通信领域。
技术介绍
可重构光分插复用器(ReconfigurableOpticalAdd/DropMultiplexer，以下简称ROADM)是智能光网络的关键网络节点，支持任意波长业务的上下或阻断，可通过软件的远程控制，实现通信业务的任意扩展，具有极大的灵活性。波长选择开关(WavelengthSelectiveSwitch，以下简称WSS)是组成ROADM节点的核心光子器件，可实现任意波长向多个方向的任意传输及交换。在光传输交换的网络架构中，WSS的端口数目决定了网络架构的维数，更多的WSS端口数目，可支持更多方向的光信号传输交换。随着ROADM节点的组网结构进一步深入发展，为满足更多方向的光波长交换，业界对网络架构的维数提出了更高的要求，也就要求WSS需朝着更高端口数目的方向发展。实现WSS的技术主要有微光机电系统(Micro-OpticalElectricalMechanicalSystem，以下简称MOEMS)、液晶(LiquidCrystal，以下简称LC)技术和硅基液晶(LiquidCrystalOnSilicon，以下简称LCOS)三种。LC和LCOS技术可满足ROADM系统传输中的灵活频率栅格技术要求，其中，LCOS技术可提供更加精细的频率分辨率，在性能指标上更具优势，支持多个不同速率光信号的混传，已成为实现WSS的主流技术。LCOS技术通过控制光路的位相变化，实现光束的空间偏转，偏转角度直接决定WSS的端口数目。但该驱动技术具有光束偏转的角度极限，也就意味着其有最大的可实现端口数目。目前，基于LCOS技术的WSS最大端口数目为20，这也是目前单个WSS器件的端口数目极限。在需要实现20个以上端口数目时，通常需要将多个WSS器件进行级联，但这种级联的方式会增加ROADM系统的组网结构复杂程度，也会提高系统的整体成本，不能满足ROADM系统快速发展的要求。
技术实现思路
本专利技术克服现有方案存在的技术缺陷，在传统单个LCOS方案WSS的基础上，提出了一种基于多个LCOS芯片级联的方案。在制作更大端口数目WSS器件时，可以通过级联多个LCOS芯片，实现更大的光路旋转角度，从而实现更大的WSS端口数目。同时，需要在各个LCOS芯片之间加入傅里叶透镜变换系统，达到每个LCOS芯片上光斑大小和位置一致的目标，保证WSS的整体性能不劣化，满足系统的指标要求。本专利技术采用如下的技术方案实现：一种高端口数目波长选择开关，包括输入光路部分、输出光路部分、光路偏转部分，所述光路偏转部分包括至少两个级联的LCOS芯片，两个相邻的LCOS芯片之间设置光斑变换系统，所述光斑变换系统实现各级联LCOS芯片光斑的一致性；每个所述光斑变换系统包括沿光路顺序设置的三个柱透镜，其中位于光路两端的柱透镜形成双透镜4f系统方式实现分波长平面的光斑变换，位于光路中间的柱透镜实现光切换平面的光斑变换。所述输入光路部分包括输入装置、第一偏振转换单元、第一光斑整形系统、第一衍射光栅、第一会聚透镜；所述输出光路部分包括第二会聚透镜、第二衍射光栅、第二光斑整形系统、第二偏振转换单元和多端口输出装置；其中，输入装置和多端口输出装置分别用于光信号的输入和输出；第一偏振转换单元和第二偏振转换单元分别用于随机偏振光和线偏振光之间的相互转换；第一光斑整形系统和第二光斑整形系统用于光传输过程中的光斑整形；第一衍射光栅和第二衍射光栅分别用于不同波长光信号在空间的复用和解复用；第一会聚透镜和第二会聚透镜用于不同波长光信号在空间的准直和聚焦；至少两个级联的LCOS芯片中的每一个都用于光波长信号的独立空间切换和衰减；第一光斑变换系统和第二光斑变换系统用于光斑在光切换平面和分波长平面的光斑变换。所述输入光路部分、输出光路部分之间设置有反射镜用于光路的空间折叠。每个所述光斑变换系统的位于光路两端的柱透镜形成第一光斑变换系统，位于光路中间的柱透镜形成第二光斑变换系统；所述光斑变换系统进一步包括有反射镜，所述反射镜设置于所述第一光斑变换系统和所述第二光斑变换系统之间。与所述光斑变换系统的输入端和输出端相连接的LCOS芯片分别位于所述光斑变换系统的双透镜4f系统的前焦面和后焦面。与所述光斑变换系统的输入端和输出端相连接的LCOS芯片分别位于第二光斑变换系统的焦平面。所述输入装置采用单个输入准直器。所述多端口输出装置采用输出阵列准直器。本专利技术具有以下优点和技术效果：本专利技术解决了传统的基于单个LCOS芯片转角不足的问题。因为单个LCOS芯片的转角限制，现有WSS器件的最大输出端口数目为20左右，如果要实现48个、96个端口，或者更高的端口数目，现有技术方案无法实现。本专利技术通过级联多个LCOS芯片，巧妙地解决了这个问题，可为高端口WSS器件的研发提供合适的解决方案。附图说明图1为传统1×N(N≤20)WSS的光学原理结构图——光切换平面；图2为传统1×N(N≤20)WSS的光学原理结构图——分波长平面；图3为LCOS芯片控制光束偏转时的像元位相分布；图4为本专利技术用于实现高端口数目的第一种实施例WSS光路结构图；图5为本专利技术用于级联LCOS芯片之间光斑变换的原理图——光切换平面；图6为本专利技术用于级联LCOS芯片之间光斑变换的原理图——分波长平面；图7为本专利技术不同级联LCOS芯片上的光斑大小分布示意图；图8为本专利技术用于实现高端口数目的多个LCOS芯片级联原理图；图9为本专利技术光斑变换系统光路示意图；图10为本专利技术用于实现高端口数目的第二种实施例WSS光路结构图；其中：1：阵列准直器输入部分；2：阵列准直器输出部分；3：第一偏振转换单元；4：光斑整形系统；5：衍射光栅；6：会聚透镜；7：LCOS芯片；8：单个输入准直器；9：第一偏振转换单元(输入部分)；10：第一光斑整形系统(输入部分)；11：第一衍射光栅(输入部分)；12：第一会聚透镜(输入部分)；13：第一级联LCOS芯片；14：第一光斑变换系统(分波长平面)；15：第二光斑变换系统(光切换平面)；16：反射镜；17：第二级联LCOS芯片；18：第二会聚透镜(输出部分)；19：第二衍射光栅(输出部分)；20：第二光斑整形系统(输出部分)；21：第二偏振转换单元(输出部分)；22：输出阵列准直器；23：级联第一光斑变换系统(分波长平面)；24本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高端口数目波长选择开关，包括输入光路部分、输出光路部分、光路偏转部分，其特征在于：所述光路偏转部分包括至少两个级联的LCOS芯片，两个相邻的LCOS芯片之间设置光斑变换系统，所述光斑变换系统实现各级联LCOS芯片光斑的一致性；每个所述光斑变换系统包括沿光路顺序设置的三个柱透镜，其中位于光路两端的柱透镜形成双透镜4f系统方式实现分波长平面的光斑变换，位于光路中间的柱透镜实现光切换平面的光斑变换。

【技术特征摘要】
1.一种高端口数目波长选择开关，包括输入光路部分、输出光路部分、光路偏转部分，
其特征在于：所述光路偏转部分包括至少两个级联的LCOS芯片，两个相邻的LCOS芯片之间
设置光斑变换系统，所述光斑变换系统实现各级联LCOS芯片光斑的一致性；每个所述光斑
变换系统包括沿光路顺序设置的三个柱透镜，其中位于光路两端的柱透镜形成双透镜4f系
统方式实现分波长平面的光斑变换，位于光路中间的柱透镜实现光切换平面的光斑变换。
2.根据权利要求1所述的一种高端口数目波长选择开关，其特征在于：所述输入光路部
分包括输入装置、第一偏振转换单元(9)、第一光斑整形系统(10)、第一衍射光栅(11)、第一
会聚透镜(12)；所述输出光路部分包括第二会聚透镜(18)、第二衍射光栅(19)、第二光斑整
形系统(20)、第二偏振转换单元(21)和多端口输出装置；其中，输入装置和多端口输出装置
分别用于光信号的输入和输出；第一偏振转换单元(9)和第二偏振转换单元(21)分别用于
随机偏振光和线偏振光之间的相互转换；第一光斑整形系统(10)和第二光斑整形系统(20)
用于光传输过程中的光斑整形；第一衍射光栅(11)和第二衍射光栅(19)分别用于不同波长
光信号在空间的复用和解复用；第一会聚透镜(12)和第二会聚透镜(18)用于不同波长光信
号在空间的准直和聚焦；至少两个级联的LCOS芯片中的每一个都用于光波长信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁志林，杨睿，杨柳，宋丽丹，郭金平，王凡，唐丽红，马雨虹，
申请(专利权)人：武汉光迅科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42