一种基于PLZT薄膜阵列的波长选择装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于PLZT薄膜阵列的波长选择装置及方法，其装置包括光束输入组件、偏振分束器、柱透镜组件、衍射光栅组件、PLZT薄膜阵列和光束输出组件，所述衍射光栅组件间隔设置在所述柱透镜组件的一侧，所述光束输入组件、偏振分束器、PLZT薄膜阵列和光束输出组件间隔设置在所述柱透镜组件的另一侧，且所述光束输入组件和光束输出组件均位于所述偏振分束器远离所述柱透镜组件一侧。本发明专利技术通过采用PLZT薄膜阵列来实现不同波长光信号从对应的输出端口输出，PLZT薄膜材料由于具有高的电光系数和高的光学透过率，响应时间短、插入损耗小，简化光路的同时降低成本，还具有工作电压低、速度快、以及热稳定性好等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光通信
，尤其涉及一种基于PLZT薄膜阵列的波长选择装置及方法。
技术介绍
近年来，波分复用(WavelengthdivisionMultiplexing,WDM)技术越来越广泛地应用于各级光传输网络，可重构光分插复用器(ReconfigurableAdd/Dropmultiplexer,ROADM)作为WDM网络中的核心光交换设备，能够在任一端口对任意波长进行配置。而波长选择开关(WSS)作为第三代ROADM系统的核心器件，在功能多样性和稳定性上更胜一筹，正逐步得到广泛的应用。目前波长选择开关的实现技术可分为三种：(1)利用微电机械系统(MEMS)的WSS；(2)利用液晶技术(LC)的WSS；(3)利用硅基液晶技术(LCOS)的WSS。MEMS技术端口数可扩展性好，但由于是基于平面反射镜的机械运动，因此维持系统性能稳定性比较难，功耗较大，响应时间长；LC成本低，系统复杂度低，系统性能可靠，但插损较大，消光比不够高，响应时间长；LCOS通带特性较好，但光路校准比较难，器件性能不够稳定，受温度影响较大。以上几种技术各有优势，但也都存在明显的不足。随着光纤通信的发展，庞大的信息处理量、越来越多的网络节点，必将要求ROADM系统朝着响应时间短、插损小、功耗小、稳定性好的方向发展。因此，需要一种新的波长选择开关，其不仅能够以简单的结构实现波长选择，同时在较短的时间内响应且降低波长选择开关带来的插入损耗。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于PLZT薄膜阵列的波长选择装置及方法，不仅能够实现从任意输入端口输入的任意波长的光信号从任意输出端口输出，还能够实现从不同输入端口输入的不同波长的光信号从同一输出端口输出，同时具有较快的响应时间和较低的插入损耗。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：依据本专利技术的一个方面，提供了一种基于PLZT薄膜阵列的波长选择装置，包括光束输入组件、偏振分束器、柱透镜组件、衍射光栅组件、PLZT薄膜阵列和光束输出组件，所述衍射光栅组件间隔设置在所述柱透镜组件的一侧，所述光束输入组件、偏振分束器、PLZT薄膜阵列和光束输出组件间隔设置在所述柱透镜组件的另一侧，且所述光束输入组件和光束输出组件均位于所述偏振分束器远离所述柱透镜组件一侧。由不同波长的光信号形成的光束从所述光束输入组件沿着Z轴方向入射后依次穿过所述偏振分束器、柱透镜组件后达到所述衍射光栅组件，并经过所述衍射光栅组件衍射后穿过所述柱透镜组件到达所述PLZT薄膜阵列，光束经过所述PLZT薄膜阵列衍射后分离出至少一路特定波长的光线，且特定波长的光线穿过所述柱透镜组件后到达所述射光栅组件，并经过所述衍射光栅组件衍射后依次穿过所述柱透镜组件和偏振分束器，并从所述光束输出组件输出。本专利技术的一种基于PLZT薄膜阵列的波长选择装置，通过采用PLZT薄膜阵列来实现不同波长光信号从对应的输出端口输出，PLZT薄膜材料由于具有高的电光系数和高的光学透过率，因此基于PLZT薄膜阵列的波长选择开关响应时间短、插入损耗小，简化光路的同时降低成本，还具有工作电压低、速度快、以及热稳定性好等优点。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：进一步：所述光束输入组件包括至少一个输入端口，所述光束输出组件包括至少一个输出端口。上述进一步方案的有益效果是：通过设置多个输入端口和多个输出端口可以从任意输入端口输入的任意波长的光信号从任意输出端口输出，还可以从不同输入端口输入的不同波长的光信号从同一输出端口输出，灵活设置，使用起来非常方便。进一步：所述柱透镜组件包括Y轴柱透镜和X轴柱透镜，所述X轴柱透镜设置在所述Y轴柱透镜与所述衍射光栅组件之间，且从所述光束输入组件入射的光线依次经过所述Y轴柱透镜和X轴柱透镜后到达所述衍射光栅组件，再经过所述衍射光栅组件衍射后依次穿过所述X轴柱透镜和Y轴柱透镜后达到所述PLZT薄膜阵列。上述进一步方案的有益效果是：通过所述Y轴柱透镜和X轴柱透镜可以对从所述光束输入组件入射的光束经过所述偏振分束器转化为线偏振光束后分别进行Y向扩束处理和X向扩束处理，以便线偏正光束到达所述衍射光栅后在所述衍射光栅上的光斑足够大，从而提高衍射效率。进一步：所述Y轴柱透镜的数量为两个，所述X轴柱透镜的数量为一个，且两个所述Y轴柱透镜均位于所述X轴柱透镜远离所述衍射光栅组件的一侧，且从所述光束输入组件入射的光束依次经过其中一个所述Y轴柱透镜与X轴柱透镜后到达所述衍射光栅组件，再经过所述衍射光栅组件衍射后依次穿过所述X轴柱透镜和另一个Y轴柱透镜后达到所述PLZT薄膜阵列。上述进一步方案的有益效果是：通过上述方式可以使得入射至所述衍射光栅组件的线偏振光束和从所述衍射光栅组件出射的线偏振光束分别通过两个所述Y轴柱透镜先扩束后聚束，方便在所述衍射光栅上的光斑足够大，从而提高衍射效率，由于所述X轴柱透镜更靠近所述衍射光栅组件，入射至所述衍射光栅的线偏正光束和从所述衍射光栅出射的线偏振光束比较接近，可以使用同一个X轴柱透镜。进一步：所述PLZT薄膜阵列包括多个阵列设置的格点单元，每行/列格点单元均施加有相等的电压，且相邻两行/列格点单元之间的电压差相等。上述进一步方案的有益效果是：通过在所述PLZT薄膜阵列上的格点单元上施加电压可以改变其相位排列，使得光束达到所述PLZT薄膜阵列后产生偏转角并分离出特定波长的光信号。依据本专利技术的另一个方面，提供了一种基于PLZT薄膜阵列的波长选择方法，包括如下步骤：步骤1：将由不同波长的光信号形成的光束从光束输入组件入射后，经过偏振分束器处理，形成线偏正光束并穿过柱透镜组件后传播至衍射光栅组件；步骤2：所述偏振光经过所述衍射光栅组件衍射后穿过所述柱透镜组件到达PLZT薄膜阵列；步骤3：经过衍射后的线偏正光束经过所述PLZT薄膜阵列调制后分离出至少一路特定波长的光线，且特定波长的光线反向依次穿过所述柱透镜组件、衍射光栅组件、柱透镜组件和偏振分束器，并从光束输出组件输出。本专利技术的一种基于PLZT薄膜阵列的波长选择方法，通过所述衍射光栅组件将不同波长的先偏振光进行分离，并通过控制所述PLZT薄膜阵列上格点单元的相位排序从而控制特定波长的线偏正光从所述光束输出组件输出，实现了波长的选择，在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：进一步：所述步骤1中，形成线偏正光束后，所述线偏正光束还经过柱透镜组件进行扩束处理；所述步骤2中，所述偏振光经过所述衍射光栅组件衍射后经过所述柱透镜组件进行聚束处理。进一步：所述步骤1中，所述柱透镜组件包括Y轴柱透镜和X轴柱透镜，所述线偏正光束依次经过所述Y轴柱透镜和X轴柱透镜进行Y向扩束和X向扩束并到达所述衍射光栅组件；所述步骤2中，所述偏振光经过所述衍射光栅组件衍射后依次经过所述X轴柱透镜和Y轴柱透镜进行X向聚束和Y向聚束并到达所述PLZT薄膜阵列。上述进一步方案的有益效果是：通过上述方式可以对从所述光束输入组件入射的光束经过所述偏振分束器转化为线偏振光束后分别进行Y向扩束处理和X向扩束处理，以便线偏正光束到达所述衍射光栅后在所述衍射光栅上的光斑足够大，从而提高衍射效率。进一步：所述步骤3中，通所述PLZT薄膜阵列包括多个阵列设置的格点单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于PLZT薄膜阵列的波长选择装置，其特征在于:包括光束输入组件(1)、偏振分束器(2)、柱透镜组件、衍射光栅组件(4)、PLZT薄膜阵列(5)和光束输出组件(6)，所述衍射光栅组件(4)间隔设置在所述柱透镜组件的一侧，所述光束输入组件(1)、偏振分束器(2)、PLZT薄膜阵列(5)和光束输出组件(6)间隔设置在所述柱透镜组件的另一侧，且所述光束输入组件(1)和光束输出组件(6)均位于所述偏振分束器(2)远离所述柱透镜组件一侧；由不同波长的光信号形成的光束从所述光束输入组件(1)沿着Z轴方向入射后依次穿过所述偏振分束器(2)、柱透镜组件后达到所述衍射光栅组件(4)，并经过所述衍射光栅组件(4)衍射后穿过所述柱透镜组件到达所述PLZT薄膜阵列(5)，光束经过所述PLZT薄膜阵列(5)衍射后分离出至少一路特定波长的光线，且特定波长的光线穿过所述柱透镜组件后到达所述射光栅组件(4)，并经过所述衍射光栅组件(4)衍射后依次穿过所述柱透镜组件和偏振分束器(2)，并从所述光束输出组件(6)输出。

【技术特征摘要】
1.一种基于PLZT薄膜阵列的波长选择装置，其特征在于:包括光束输入组件(1)、偏振分束器(2)、柱透镜组件、衍射光栅组件(4)、PLZT薄膜阵列(5)和光束输出组件(6)，所述衍射光栅组件(4)间隔设置在所述柱透镜组件的一侧，所述光束输入组件(1)、偏振分束器(2)、PLZT薄膜阵列(5)和光束输出组件(6)间隔设置在所述柱透镜组件的另一侧，且所述光束输入组件(1)和光束输出组件(6)均位于所述偏振分束器(2)远离所述柱透镜组件一侧；由不同波长的光信号形成的光束从所述光束输入组件(1)沿着Z轴方向入射后依次穿过所述偏振分束器(2)、柱透镜组件后达到所述衍射光栅组件(4)，并经过所述衍射光栅组件(4)衍射后穿过所述柱透镜组件到达所述PLZT薄膜阵列(5)，光束经过所述PLZT薄膜阵列(5)衍射后分离出至少一路特定波长的光线，且特定波长的光线穿过所述柱透镜组件后到达所述射光栅组件(4)，并经过所述衍射光栅组件(4)衍射后依次穿过所述柱透镜组件和偏振分束器(2)，并从所述光束输出组件(6)输出。2.根据权利要求1所述一种基于PLZT薄膜阵列的波长选择装置，其特征在于:所述光束输入组件(1)包括至少一个输入端口，所述光束输出组件(6)包括至少一个输出端口。3.根据权利要求1所述一种基于PLZT薄膜阵列的波长选择装置，其特征在于:所述柱透镜组件包括Y轴柱透镜(31)和X轴柱透镜(32)，所述X轴柱透镜(32)设置在所述Y轴柱透镜(31)与所述衍射光栅组件(4)之间，且从所述光束输入组件(1)入射的光线依次经过所述Y轴柱透镜(31)和X轴柱透镜(32)后到达所述衍射光栅组件(4)，再经过所述衍射光栅组件(4)衍射后依次穿过所述X轴柱透镜(32)和Y轴柱透镜(31)后达到所述PLZT薄膜阵列(5)。4.根据权利要求3所述一种基于PLZT薄膜阵列的波长选择装置，其特征在于:所述Y轴柱透镜(31)的数量为两个，所述X轴柱透镜(32)的数量为一个，且两个所述Y轴柱透镜(31)均位于所述X轴柱透镜(31)远离所述衍射光栅组件(4)的一侧，且从所述光束输入组件(1)入射的光束依次经过其中一个所述Y轴柱透镜(31a)与X轴柱透镜(32)后到达所述衍射光栅组件(4)，再经过所述衍射光栅组件(4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐建梅，龙廉骏，黄灿，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42