光切换系统技术方案

我们描述了一种波分复用(WDM)可重构光开关，该开关包括：一组光束连接阵列，每个光束连接阵列包括光输出阵列并且具有光输入用于接收WDM输入光信号；第一衍射元件，其用于将所述WDM输入光信号解复用成多个解复用的输入光束，并且用于使所述解复用的输入光束沿第一轴空间色散；在所述一组光束连接阵列与所述第一衍射元件之间的第一中继光器件；以及可重构全息阵列，其包括定义子全息图行和列的可重构子全息图2D阵列；其中，所述一组阵列中的所述阵列是沿着与所述第一轴平行的方向空间延伸并且被布置成限定与所述第一轴正交的第二轴的列的至少一维阵列；其中，所述子全息图行沿着所述第一轴对准，并且其中，所述子全息图列沿着所述第二轴对准；其中，多个所述子全息图行对应于所述一组阵列中的多个阵列；并且其中，每个子全息图行被配置为接收从所述一组阵列中的与所述子全息图行对应的所述阵列的光输入所解复用的且具有不同载波波长的解复用输入光束；其中，子全息图行中的每个子全息图能够被重构为使得与所述子全息图行对应的所述阵列的所述WDM输入信号的相应波长信道朝向所述阵列的选定的所述光输出转向；并且其中，每个所述子全息图行被配置为使所述一组光束连接阵列中的相应阵列的解复用输入光束转向。

Optical switching system

We describe a wavelength division multiplexing (WDM) reconfigurable optical switch, which includes a set of beam connection arrays, each beam connection array including an optical output array and a light input for receiving a WDM input light signal; the first diffraction element is used to demultiplexing the WDM input light signal into multiple demultiplexed input light. A beam, and used to make the demultiplexed input beam dispersive along the first axis space; a first medium relay device between the array of beams and the first diffraction element; and a reconfigurable holographic array, which includes a reconfigurable subgroup 2D array that defines a row and a column of a child hologram; among them, a set of arrays. The array in it is a at least one dimension array that extends along the direction space parallel to the first axis and is arranged to limit the second axis of the first axis perpendicular to the first axis, wherein the sub hologram rows are aligned along the first axis, and the sub hologram columns are aligned along the second axes; among them, the said hologram columns are aligned along the second axes; A plurality of subsets of the subsets correspond to a plurality of arrays in the set of arrays; and each of the sub holograms is configured to receive a demultiplexed input beam of different carrier wavelengths which are demultiplexed and reused from the light input of the array corresponding to the sub hologram in the set of arrays. Each of the sub holograms in the interest diagram line can be restructured to turn the corresponding wavelength channel of the WDM input signal of the array corresponding to the sub hologram to turn to the selected light output of the array, and each of the sub holograms is configured to connect the phase of the set of beams to the array. The input beam of the array is converted to the input beam.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光切换系统
本专利技术涉及一种用于切换/路由光信号(特别是波分复用(WDM)信号)的系统以及方法。
技术介绍
普遍期望提高光通讯系统中的开关/路由器的容量。一种方案是采用波分复用信号和波长选择开关(WSS)，其可以在可重构光分插复用器(ROADM)等中采用。另一方案是采用基于偏振的数据编码，并且US7,397,980描述了用于这种信号的切换设备。可以在以下中找到更多的背景现有技术：US7,397,980；US7,664,935；以及M.Okuno和H.Takahashi的“RecentProgressinOpticalSwitchesBasedonPlanarLightwaveCircuitTechnology”，NTT的在IEEEConference中的关于All-OpticalNetworking的论文，WD2-55(2002)。然而，普遍需要对现有技术方案进行改进。
技术实现思路
根据本专利技术，因此提供了一种波分复用(WDM)可重构光开关，该开关包括：一组光束连接阵列，每个光束连接阵列包括光输出阵列并且具有光输入用于接收WDM输入光信号；第一衍射元件，所述第一衍射元件用于将所述WDM输入光信号解复用成多个解复用的输入光束，并且所述第一衍射元件用于使所述解复用的输入光束沿第一轴空间色散；在所述一组光束连接阵列与所述第一衍射元件之间的第一中继光器件；以及可重构全息阵列，其包括定义子全息图行和列的2D可重构子全息图阵列；其中，所述一组阵列中的所述阵列是沿着与所述第一轴平行的方向空间延伸并且被布置在限定与所述第一轴正交的第二轴的列中的至少一维阵列；其中，所述子全息图行沿着所述第一轴对准，并且其中，所述子全息图列沿着所述第二轴对准；其中，多个所述子全息图行对应于所述一组阵列中的多个阵列；并且其中，每个子全息图行被配置为接收从所述一组阵列中的与所述行对应的所述阵列的光输入解复用的不同载波波长的解复用输入光束；其中，子全息图行中的每个子全息图能够被重构为使得与所述子全息图行对应的所述阵列的所述WDM输入信号的相应波长信道朝向所述阵列的选定的所述光输出转向；并且其中，每个所述子全息图行被配置为使所述一组光束连接阵列中的相应阵列的解复用输入光束转向。这样的布置的实施例可以显著增加光开关的数据处理能力。尽管用具有相对小的全息图的2D阵列拼接空间光调制器(SLM)可能会导致输出图像平面中分辨率的损失，但实际上如果输出图像平面中的点的间隔相对较小(亦即，如果在实施例中，光输出相对靠近在一起)则可以有效地维持分辨率。总之，优选(尽管并非必须)包括进一步的措施以降低串扰，并且我们描述了可以减轻串扰的后续技术。在实施例中，光输出阵列是平行于(波长色散的)所述第一轴延伸的至少一维阵列，并且这种类型的系统例如可以在平面或基本上平面的光回路或基板上实现。然而，在优选实施例中，光输出阵列是2D阵列(亦即，输出被布置在二维延伸的区域上方)，并且子全息图中的每个使得解复用光束中的一个在两个维度上朝向波长/阵列的选定的光输出转向。在一些优选实施例中，该开关具有折叠的光学配置，亦即在阵列的输入与输出之间的光路包括反射元件。典型地，这可以通过采用反射型SLM用于可重构全息阵列(例如，LCOS(硅基液晶)SLM)来提供。在这样的布置中，优选地(尽管并非是必须的)，阵列的光输入与阵列的光输出共面，并且形成例如阵列的矩形、正方形或六边形栅格的部分。在其他实施例中，然而，该开关可以是“非折叠的”并且透射型SLM用于该可重构全息阵列。在后一种情况下，可以在全息阵列的输出侧上提供其他衍射元件，并且可以采用其他中继光器件来将输出侧耦合到该开关的光输出。在实施例中，该开关的输入/输出(I/O)平面可以由一组输入/输出端口群集来提供。在实施例中，这些群集的端口可以定义六边形阵列或栅格，其特别便于接口连接到光纤，因此提供紧凑、高密度的光信号处理。广义上而言，每个I/O端口阵列映射到一行可重构倾斜阵列上，每行针对所述一组阵列中的一个阵列执行2D转向。更具体而言，这可以通过使用衍射元件提供沿行的色散来实现，以使得WDM信号的不同波长均被提供给单独的子全息图。子全息图然后可以显示适于波长且适于(解复用的)光束将在其上转向的2D方向的光栅。本领域技术人员将意识到，在实施例中，可以通过在每个n乘m个像素的区域上显示适当的相位图案概念性地将相对高分辨率的SLM划分成子全息图来确定阵列的子全息图。通过这样的方法，子全息图的尺寸/形状可以是灵活的，例如取决于与特定波长信道相关联的带宽或数据率。例如，在C带内，特定的信号可以被分配两倍于通常的数据率和两倍于通常的带宽，在这种情况下，使得与该波长/信道相关联的子全息图可以具有两倍的宽度(沿着行的方向)。以此方式，我们描述的光学配置使得开关能够适于信道上使用的特定数据率。本领域技术人员将意识到，当复用信号通过衍射元件被解复用时，对输入光束的波长信道的调制将产生具有细长形状的光束。解复用光束的横截面因此是细长的，具体地具有沿着上述第一轴的长轴。因此在实施例中，该转向(在优选实施例中，在两个维度上)包括使得这样的解复用输入光束在与该轴平行的方向(以及与该轴正交的方向，取决于选定的光输出所需的特定方向)上偏转。在实施例中，所采用的SLM可以是高分辨率LCOSSLM，例如在每个方向上具有一千至几千像素(或更高)的分辨率。然而，独立子全息图可以是相对较小的，例如在每侧上20至200个像素的范围内大约50x50个像素(在实施例中，在像素数和/或物理尺寸方面，子全息图可以基本上是正方形的)。在实施例中，子全息图像素能够显示64、128或更多的相位级。在本文所描述的系统的优选实施例中，全息图是相位全息图或相息图。在开关的一些实施例中，中继光器件可以包括非远心光器件，以使得来自全息阵列的输出光束在它们朝向输出阵列传播时定义从开关的光轴偏移的方向。因此在光开关的一些实施例中，阵列的光输入定义输入轴，并且被导引朝向阵列的光输出的来自中继光器件的转向输出光束具有从该输入轴偏移的轴(沿着光从光输出传播的方向)。因此，在广义上，在这样的实施例中，输出光束从开关的光轴偏移。可选地，光束连接阵列的光输出于是还可以具有均从光轴偏移的轴，或者例如透镜(微透镜)阵列可以用于耦合(更具体地聚焦)到光栅连接阵列。在后一种情况下，微透镜可以偏移为将输出光束导引为之后基本上平行于光轴。这些技术有助于降低系统中的串扰。在其他实施例中，该开关还可以包括远心放大光器件，用于提供具有增大的相互空间间隔的输出光束。在这样的实施例中，该系统可以具有虚拟输出阵列平面，具体而言提供这一组光束连接阵列的虚拟图像。该远心放大光器件于是可以被提供在该虚拟输出阵列平面和实际光束连接之间。优选地，在这样的布置中，其他透镜或微透镜阵列被提供在放大光器件与光输出阵列之间，以将放大的(因此更加空间分离的)光束耦合(更具体地，聚焦)到输出阵列。在这些和其他实施例中，微透镜阵列还可以包括在光路中(输入/)输出端口(光纤阵列)之前，以补偿不同的光束衍射角(下文的角度在采用到光纤阵列对的输出(该输出端口包括光纤阵列或者由其构成)的情况下，具体而言在光纤轴平行于光轴的情况下，例如如果使用多芯光纤，可以在每个光纤的端部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种波分复用(WDM)可重构光开关，所述开关包括：一组光束连接阵列，每个光束连接阵列包括光输出阵列并且具有光输入以用于接收WDM输入光信号；第一衍射元件，所述第一衍射元件用于将所述WDM输入光信号解复用成多个解复用的输入光束，并且所述第一衍射元件用于使所述解复用的输入光束沿第一轴空间色散；在所述一组光束连接阵列与所述第一衍射元件之间的第一中继光器件；并且可重构全息阵列，所述可重构全息阵列包括定义子全息图行和列的可重构子全息图2D阵列；其中，所述一组阵列中的所述阵列是沿着与所述第一轴平行的方向空间延伸并且被布置成限定与所述第一轴正交的第二轴的列的至少一维阵列；其中，所述子全息图行沿着所述第一轴对准，并且其中，所述子全息图列沿着所述第二轴对准；其中，多个所述子全息图行对应于所述一组阵列中的至少多个阵列；并且其中，每个子全息图行被配置为接收从所述一组阵列中的与所述子全息图行对应的所述阵列的光输入解复用的且具有不同载波波长的一组解复用输入光束；其中，子全息图行中的每个子全息图能够被重构为使得与所述子全息图行对应的所述阵列的所述WDM输入信号的相应波长信道朝向所述阵列的选定的所述光输出转向；并且其中，每个所述子全息图行被配置为使所述一组光束连接阵列中的相应阵列的解复用输入光束转向。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.23 GB 1516862.81.一种波分复用(WDM)可重构光开关，所述开关包括：一组光束连接阵列，每个光束连接阵列包括光输出阵列并且具有光输入以用于接收WDM输入光信号；第一衍射元件，所述第一衍射元件用于将所述WDM输入光信号解复用成多个解复用的输入光束，并且所述第一衍射元件用于使所述解复用的输入光束沿第一轴空间色散；在所述一组光束连接阵列与所述第一衍射元件之间的第一中继光器件；并且可重构全息阵列，所述可重构全息阵列包括定义子全息图行和列的可重构子全息图2D阵列；其中，所述一组阵列中的所述阵列是沿着与所述第一轴平行的方向空间延伸并且被布置成限定与所述第一轴正交的第二轴的列的至少一维阵列；其中，所述子全息图行沿着所述第一轴对准，并且其中，所述子全息图列沿着所述第二轴对准；其中，多个所述子全息图行对应于所述一组阵列中的至少多个阵列；并且其中，每个子全息图行被配置为接收从所述一组阵列中的与所述子全息图行对应的所述阵列的光输入解复用的且具有不同载波波长的一组解复用输入光束；其中，子全息图行中的每个子全息图能够被重构为使得与所述子全息图行对应的所述阵列的所述WDM输入信号的相应波长信道朝向所述阵列的选定的所述光输出转向；并且其中，每个所述子全息图行被配置为使所述一组光束连接阵列中的相应阵列的解复用输入光束转向。2.根据权利要求1所述的WDM可重构光开关，其中所述光输出阵列是2D阵列，并且其中，子全息图行中的每个子全息图能够被重构为使得所述WDM输入的波长信道在两个维度上朝向所述选定的光输出转向。3.根据权利要求1或2所述的WDM可重构光开关，其中每个所述光输出阵列的光输入与所述光输出中的至少一些光输出基本共面，并且其中，所述可重构全息阵列具有用于折叠在每个所述阵列的光输入和输出之间的光路的相关反射器。4.根据权利要求1、2或3所述的WDM可重构光开关，其中所述第一中继光器件包括非远心光器件；其中每个所述阵列的光输入定义所述阵列的输入轴；并且其中从所述第一中继光器件去往所述阵列的光输出的输出光束具有与所述输入轴偏离的轴。5.根据权利要求1、2或3所述的WDM可重构光开关，在所述第一中继光器件与所述一组输出光束连接阵列之间具有虚拟光输出阵列平面；并且包括在所述虚拟光输出阵列平面与所述光束连接中的至少一些光束连接所定义的平面之间的远心放大光器件。6.根据前述权利要求中任一项所述的WDM可重构光开关，其中每个阵列的光输出处于正方形或六边形栅格中。7.根据前述权利要求中任一项所述的WDM可重构光开关，其中每个所述阵列的光输入定义所述阵列的输入轴，并且其中，所述输入轴相对于所述可重构全息阵列的光轴倾斜以使得从所述可重构全息阵列反射的零级光束避免重新进入所述光输入。8.根据权利要求7所述的WDM可重构光开关，其中所述光输入从所述阵列的中心偏离，并且其中，所述零级光束进入未使用的所述光输出。9.根据前述权利要求中任一项所述的WDM可重构光开关，其中对所述解复用输入光束的调制使得所述光束沿着所述第一轴变细长，并且其中，在两个维度上转向包括使得所述解复用输入光束沿着与所述第一轴平行的方向偏转。10.根据前述权利要求中任一项所述的WDM可重构光开关，其中所述子全息图行中的多个子全息图取决于沿着所述子全息图行色散的所述解复用输入光束的带宽而是可控的。11.根据前述权利要求中任一项所述的WDM可重构光开关，其中所述可重构全息阵列包括空间光调制器(SLM)，所述开关还包括耦合到所述SLM的驱动器，所述驱动器具有控制数据输入以利用所述子全息图控制驱动所述SLM使得所述解复用输入光束从所述一组阵列中的每个阵列的光输入转向到所述阵列的选定的所述光输出。12.一种WDM可重构光路由器，所述WDM可重构光路由器包括根据权利要求1至11中任一项所述的WDM可重构光开关，并且还包括：第二组光束连接阵列，每个光束连接阵列具有用于提供WDM输出光信号的光输出并且包括光输入阵列；其中，所述第二组阵列的每个光输入光耦合到所述开关的所述一组阵列的光输出；第二衍射元件，所述第二衍射元件使来自所述第二组阵列的输入光束沿着第三轴空间色散；在所述第二组光束连接阵列与所述第二衍射元件之间的第二中继光器件；第二可重构全息阵列，所述第二可重构全息阵列包括定义第二子全息图行和列的可重构子全息图阵列；其中，所述第二子全息图行沿着所述第三轴对准，并且其中每个第二子全息图行被配置为从所述第二组阵列中的一个阵列接收所述色散的输入光束；并且其中，所述第二子全息图行中的每个子全息图能够被重构为使得相应的输入光束朝向所述第二组阵列中的与所述第二子全息图行相对应的阵列的光输出转向。13.根据权利要求12所述的WDM可重构光开路由器，包括一个或多个驱动器，所述一个或多个驱动器用于控制串联的所述可重构全息阵列和所述第二可重构全息阵列，以将选定的波长信道从所述开关的选定的光输入路由到所述第二组阵列的选定的光输出。14.一种可重构光开关，所述开关包括：一组光束连接阵列，每个光束连接阵列具有用于提供WDM输出光信号的光输出并且包括光输入阵列，每个光输入用于接收不同中心波长的输入光束；第一衍射元件，所述第一衍...

【专利技术属性】
技术研发人员：布莱恩·罗伯逊，初大平，杨海宁，彼特·约翰·威尔金森，
申请(专利权)人：ROADMap系统有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB