用于管理波长选择开关中各端口之间的分集和隔离的光学装置制造方法及图纸

一种光学设备包括光学端口阵列、光学装置、色散元件、聚焦元件和可编程光相位调制器。光学端口阵列具有至少一个光学输入端口，用于接收光束，以及多个光学输出端口。光学装置允许输入端口和每个输出端口之间的光耦合，并阻止多个光学输出端口中的任意一个和任意其他光学输出端口之间的光耦合。色散元件在来自输入端口的光束穿过光学装置后接收该光束并在空间上将该光束分隔为多个波长分量。聚焦元件将多个波长分量聚焦。可编程光相位调制器接收聚焦的多个波长分量并操纵波长分量至选择的一个光学输出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于管理波长选择开关中各端口之间的分集和隔离的光学装置
技术介绍
在光通信网络中，具有各波长(即通道)处的多个光通道的光信号通常通过一定长度的光纤从一个位置传递至另一位置。光交叉连接模块允许光信号从一根光纤切换至另一根光纤。波长选择光交叉连接、或波长选择开关(WSS)允许可重构的波长依赖切换，也就是说，它允许一定波长的通道从第一光纤切换至第二光纤，而使得其他波长通道在第一光纤中传播，或它允许一定波长的通道切换至第三光纤。基于波长选择光开关的光学网络架构由于自动地生成或重新路由各个波长通道的光路的能力而具有许多有吸引力的特征。它加速了服务部署，加速了光网络故障点附近的重新路由，并减少了针对服务提供者来说的资金和运营花费，以及产生了有未来保证的网络拓扑。波长选择开关会在它们的各个输入和输出端口之间呈现不期望的光耦合。
技术实现思路
根据本文中所讨论的主题的一个方面，提供了一种光学设备，其包括光学端口阵列、光学装置、色散元件、聚焦元件和可编程光相位调制器。光学端口阵列具有至少一个光学输入端口，用于接收光束，以及多个光学输出端口。光学装置允许所述至少一个光学输入端口和每个光学输出端口之间的光耦合，并阻止任意一个光学输出端口和任意其他光学输出端口之间的光耦合。色散元件在来自所述至少一个光学输入的光束穿过光学装置后接收该光束并在空间上将该光束分隔为多个波长分量。聚焦元件将多个波长分量聚焦。可编程光相位调制器接收聚焦的多个波长分量。调制器构造为操纵波长分量至选择的一个光学输出。根据本文中所讨论的主题的另一个方面，所述光学装置构造为通过区分穿过它的光能量的不同偏振状态来选择性地允许和阻止所选择端口之间的光耦合。特别地，在一些实施方式中，光学装置还构造为接收以任意偏振状态的光束并以预定偏振状态将该光束提供至色散元件。在一个特定实施方式中，光学装置包括至少一个走离晶体，用于将从光学端口阵列中任意端口接收的光束在空间上分离为分别以第一和第二偏振状态布置的第一和第二光学分量。光学装置还包括第一复合半波片，用于布置第一光学分量为第二偏振状态，以及可选地，偏振镜，用于传递第二偏振状态而非第一偏振状态的光能量。光学装置的该实施方式还包括法拉第旋转器和第二复合半波片，法拉第旋转器和第二复合半波片将从光学输入端口接收的、经由偏振镜的空间上分离的光束旋转至第一偏振状态以及将从多个光学输出端口接收的空间上分离的光束旋转为第二正交偏振状态。附图说明图1-3图解地示意了光学装置的横剖面图，其可被结合例如到波长选择开关中，用于光束在各端口的不同端口之间切换。图4示出了图1-3中所示的光学装置的可替代实施例。图5A和图5B分别是可以和本专利技术各实施方式结合使用的简化光学设备诸如自由空间WSS的一个示例的顶视图和侧视图。具体实施方式如下所详细描述的，提供了一种光学装置，其将一组光学端口直接耦合至不同组的光学端口以使得每组中光学端口不光耦合至其自身组中的任意其他光学端口。该装置可集成到光学设备诸如光开关中以实现各端口之间的低阶光耦合。图1图解地示意了光学装置100的横剖面图，其可例如被结合到波长选择开关中，用于解决分集(在光束从一个输入端口行进至另一输入端口时发生的光损耗)和隔离(在光束从一个输出端口行进至输入端口时发生的光损耗)问题。四个光学端口10、20、30和40被示出因此在该示例中，光学设备100可并入的波长选择开关是1*3开关。图1中所示出的光学装置100将允许空间光调制器在Com端口10与任意光学端口20、30和40之间引导光束。更一般而言，可利用任意数量n的光学端口来提供1*n开关功能，光学装置100包括走离晶体50、第一复合半波片60、偏振镜70、法拉第旋转器80和第二复合半波片90，它们全部如所示地光耦合用于处理通过用作为Com(公共)端口的光学端口10接收的光束，并选择性地引导至任意光学端口20、30和40。在图1中，示出了随着光束穿过各个光学元件传播，光束的两个正交状态或分量。一个偏振分量(例如，垂直或v分量)由垂直箭头指示，以及另一偏振分量(例如，水平或h分量)由圆点指示。将参照前进或顺流方向(即，正z方向)上传播的光束的偏振分量来描述走离晶体50的走离方向和由半波片和法拉第旋转器引起的旋转方向。由Com端口10接收的光束在前进方向上传播并进入走离晶体50，走离晶体将光束分为在空间上关于彼此位移的两个正交偏振光束，在图1的该示例中，该空间位移是在x方向上。光束离开走离晶体50并进入复合半波片60，复合半波片60具有区域62、64、66和68，它们具有它们的光轴被布置为将入射光束的偏振旋转90°。复合半波片60的其他区域不会改变入射光束的偏振状态。半波片区域62、64、66和68沿由光学端口40、30、20和10分别限定的光路定位。半波片区域68定位以接收通过Com端口10行进的光束的h-偏振分量。由于复合半波片60，来自Com端口10的光束都处于相同偏振状态(即v-偏振状态)。光束离开复合半波片60并进入光偏振镜70，然而光偏振镜70仅通过垂直偏振光。因此，仅来自Com端口10的两个空间上位移的光束分量将穿过偏振镜70。在离开光偏振镜70后，来自Com端口10的两个垂直偏振光束进入法拉第旋转器80。在光束以如所示的顺流方向行进时，法拉第旋转器80将光束的偏振状态以顺时针方向旋转45°。法拉第旋转器80后面的第二复合半波片90包括第一半波片区域92，其接收来自Com端口10的两个空间位移光束。第二半波片90还包括第二半波片区域94，其沿光学端口40、30和20限定的光路定位。对于在相同方向上行进的两个光束，第二半波片区域94布置以与第一半波片区域92相反的方向来旋转光束的偏振状态。接收来自法拉第旋转器80光束的第一半波片区域92还以顺时针方向旋转光束另一45°以使得它们都以h偏振状态离开第一半波片区域92。如所示，法拉第旋转器80和第一半波片区域92的净效应是在输入光束是垂直偏振状态时输出以水平偏振状态的光束，以及在输入光束是水平偏振状态时输出以垂直偏振状态的光束。也就是说，法拉第旋转器80和第一半波片92一起将一个偏振状态的光束的偏振旋转至其正交偏振状态。此外，光束穿过法拉第旋转器80和第一半波片区域92的顺序可与图1中所示的相反。在离开第一半波片区域92后，光束被直接引导进一步顺流穿过各个其他光学部件并经历空间光调制器(图1中未示出)的光处理。空间光调制器选择性地引导光束的各个波长分量至光学端口20、30和40中的所选择端口。结合空间光调制器和图1中所示的光学装置的波长选择开关的一个示例将在下文中结合图5A和5B来呈现。图1中所示的光学装置100将允许空间光调制器在Com端口10和任意光学端口20、30和40之间引导光束。然而，光学装置100也将阻止来自任意光学端口20、30和40的光束被引导至任意光学端口20、30和40(例如，来自光学端口20的光束将被阻止到达光学端口30或光学端口40)。继续图1的示例，在离开第二复合半波片90并由SLM重新引导后，来自Com端口10的、由SLM引导至光学端口40的光束在逆流方向上行进时将首先穿过第二复合半波片90的第二半波片区域94和法拉第旋转器80。第二半波片区域94和法拉第旋转器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学设备，其包括：光学端口阵列，其具有至少一个光学输入端口，用于接收光束，和多个光学输出端口；光学装置，其允许所述至少一个光学输入端口和每个光学输出端口之间的光耦合，并阻止任意一个光学输出端口和任意其他光学输出端口之间的光耦合；色散元件，其在来自所述至少一个光学输入的光束穿过光学装置后接收该光束并在空间上将该光束分隔为多个波长分量；聚焦元件，其将多个波长分量聚焦；以及可编程光相位调制器，其用于接收聚焦的多个波长分量，调制器构造为操纵波长分量至选择的一个光学输出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.03 US 14/636,4791.一种光学设备，其包括：光学端口阵列，其具有至少一个光学输入端口，用于接收光束，和多个光学输出端口；光学装置，其允许所述至少一个光学输入端口和每个光学输出端口之间的光耦合，并阻止任意一个光学输出端口和任意其他光学输出端口之间的光耦合；色散元件，其在来自所述至少一个光学输入的光束穿过光学装置后接收该光束并在空间上将该光束分隔为多个波长分量；聚焦元件，其将多个波长分量聚焦；以及可编程光相位调制器，其用于接收聚焦的多个波长分量，调制器构造为操纵波长分量至选择的一个光学输出。2.权利要求1所述的光学设备，其特征在于，所述光学装置构造为通过区分穿过它的光能量的不同偏置状态来选择性地允许和阻止所选择端口之间的光耦合。3.权利要求1所述的光学设备，其特征在于，所述光学装置包括：至少一个走离晶体，用于将从光学端口阵列中任意端口接收的光束在空间上分离为分别以第一和第二偏振状态布置的第一和第二光学分量；第一复合半波片，用于布置第一光学分量为第二偏振状态；偏振镜，用于传递第二偏振状态而非第一偏振状态的光能量；法拉第旋转器和第二复合半波片，所述法拉第旋转器和第二复合半波片将从光学输入端口接收的、经由偏振镜的空间上分离的光束旋转至第一偏振状态以及将从多个光学输出端口接收的空间上分离的光束旋转为第二正交偏振状态。4.权利要求1所述的光学设备，其特征在于，所述光学装置包括：至少一个走离晶体，用于将从光学端口阵列中任意端口...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰斐逊·L·瓦格纳，卡尔·E·斯克里奇，石川隆明，
申请(专利权)人：尼斯迪卡有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US