波长选择开关和调制器的方法和设备技术

一种操纵光束传播通过光学设备的设备和方法，该光学设备包括平面光波线路（ＰＬＣ）和自由空间光学单元。耦合到ＰＬＣ的多波光学信号传播通过第一（２２２）和第二（２３０）波导阵列路由器，以在ＰＬＣ的边缘面处产生相控阵列输出。在边缘面处的相控阵列输出通过透镜（１３５）进行空间傅立叶变换，以产生对于输入光学信号的每个信道具有离散光斑的频谱分解图像，该离散光斑耦合到像素化光学接收单元（１４０）。由组合的第一和第二波导阵列路由器提供的分散具有阶梯的形状。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种利用空间分布式光的光学元件，更具体的，涉及一 种实现像素化波长选择开关(WSS)和调制器的方法和设备。技术背景在波分多路复用(WDM)通信中切换和/或衰减所选信道的光学元件 (以下称为波长选择开关，WSS)在构造光学网状网络和可重构光学分插 复用器(ROADM)中是有用的。参考图1,典型的WSS由100示出。WSS 100 以混合平面光波线路(PLC) 120和自由空间光学配置160实现(在之前 参考的美国专利申请号10/930， 382和在2004年8月的Optical MEMS Conference中公开、作者为D. M. Marom and C. R. Doerr的文章"Compact, wavelength—selective 1x2 switch utilizing a planar lightwave stack and a MEMS micromirror array"中描述)。WSS 100包括分散装 置PLC 120,其用于空间分散来自输入光纤115的光学信号(例如WDM 信号)并将分散光通过透镜135投影到空间光调制(SLM)器件140。 SLM 器件140 —般由单独像素的阵列构成，其中每个像素被指定到特定的波 长信道或信道波段并且可以衰减光学信号(对于光学信道阻碍器)或将 光学信号切换到输出光纤(对于WSS)。通常用于这种光学元件的SLM技 术基于液晶或基于微机电系统(MEMS)的微镜。虽然光学信号的每个信道被引导到指定像素，然而，不希望地，信 道的 一些频谱分量可能落在像素边缘，特别是在具有高频谱效率的系统 中。来自边缘的衍射现象可以导致一些有害的作用，例如将光耦合到不 需要的位置。(见2004年1月1日公开，APPLIED OPTICS,第1巻第43 期，作者S-H. Oh an线M. Marom,标题为"Attenuated mechanism effect on filter shape in channelized dynamic spectral equalizers" 的 文章)因此，入射到像素间间隙区域上的频率分量分量的光束表示出对 WSS的光学设计的特殊挑战。此外，当SLM 140是MEMS结构时，每个像素的微镜将具有有限曲率。该曲率将使反射光沿稍微不同的方向反射，这取决于波长的樣t小变化。(见2003年10月在2003 LEOS annual meeting, Tucson, AZ中公开，作者D. M. Marora等人的文章"Effects of mirror curvature in MEMS micromirror based wavelength—selective switches")因此，对于最小可接受的微镜曲率设置精确的限度，这表示 出由于热膨胀不匹配的应力和系数而对金属化镜的挑战。所希望的是改进的WSS设计，其解决落在像素边缘的光和有限的微 镜曲率的问题。
技术实现思路
本专利技术描述一种通过产生没有线性分散在SLM上的光信号来解决与 落在像素边缘的光和有限的微镜曲率相关的技术方案。更确切地，通过 使用具有两个波导阵列作为波长分散装置的PLC,光信号被引导为SLM 上的离散光斑。结果，多波输入信号的每个有限波长段(信道间距或栅 格)形成离散光斑，其更居中地落在SLM器件的指定像素内。示例性地， SLM器件可以是微镜反射器，其反射和/或调制对微镜曲率作用具有减小 灵敏度的所选离散光斑，以及防止光落在微镜边缘或在微镜之间的间隙 间区域中。SLM器件还可以是像素化透射调制器(其调制通过调制器的所 选离散光斑)，以便没有光落在像素边缘或像素之间的间隙间区域内。从 而本专利技术可以用于构造一种光学设备，其基于离散的信道带宽信号工作， 如在需要信道阻碍器或WSS的DWDM系统中所发现。更具体地，我们的专利技术指向一种接收多波输入光学信号的光学设备， 包括第一平面光波线路(PLC),包括 输入/输出波导，耦合到输入/输出波导的第 一 波导阵列，该第 一 波导阵列具有至少两 个波导以及具有等于输入光学信号的信道或信道波段间距的自由频镨范 围，该第一波导阵列将第一色散引入输入光学信号，耦合到第一波导阵列的第二波导阵列，该第二波导阵列具有在PLC 的边缘面处终止的多个波导以及具有等于输入光学信号的所有信道的自 由频谱范围，其中该第二波导阵列产生第二色散到输入光学信号中，该 第二色散添加到第 一 色散中；相邻于PLC的透镜；和相邻于透镜的光学接收单元；其中PLC的边缘面和光学接收单元分别定位在透镜的前焦平面和后 焦平面，以便输入光学信号通过PLC传播以在PLC的边缘面处产生相控 阵列输出，相控阵列输出通过透镜进行空间傅立叶变换以产生频谱分解 图像，其对于输入光学信号的每个信道或信道波段具有离散光斑，该光 斑耦合到光学接收单元。根据本专利技术，我们还描述了一种操作光开关的方法，包括以下步骤 (1 )将多波光信号接收到波长选择开关的波导中；(2)将光束耦合到第 一波导阵列中，该第一波导阵列具有等于多波光信号的信道间距的自由 频谱范围并将第一色散引入到多波光信号中；(3)将来自第一波导阵列 的光束耦合到第二波导阵列，其具有等于多波光信号的所有信道的自由 频谱范围并将第二色散引入到多波光信号中，该第二色散添加到第一 色 散中，该第二波导阵列在边缘面处终止并产生相控阵列输出；和(4)利 用一个或多个透镜进行空间傅立叶变换相控阵列输出，以产生对于多波 光信号的每个波长分量具有离散光斑的频谱分解图像。附图说明本专利技术的其它方面，特征和优点将从下面的详细描述、所附权利要 求和所附附图中变得更显而易见，在附图中图1A是现有技术WSS的说明，该WSS工作为信道阻碍器，其利用PLC 和具有SLM的自由空间光学系统的混合构形实现。图IB示出了利用图1A的现有技术WSS得到的SLM上的线性分散光 学信号。图2A是利用两个波导阵列的本专利技术WSS布置的说明。 图2B示出了利用图2A的本专利技术WSS布置得到的SLM像素上的分散 离散光斑。图3A和3B说明了多个本专利技术WSS以PLC的层叠布置的实施例的側视图。图4是利用多个PLC的平面布置的本专利技术WSS的可替换实施例的说明。图5A至5C示出了本专利技术WSS中利用的附加波导阵列的可替换实施例。图6A和6B分别示出了 SLM上的光位置与图1A的现有技术WSS的波长和图2A的本专利技术WSS布置的波长的关系曲线。具体实施方式图1A所示是现有技术实施例的WSS100,其以混合的平面光波线路 (PLC) 120和自由空间光学配置160实现。这种WSS IOO作用为波长路 由器，如在之前参考的美国专利申请号1 0/930， 382中描述，该申请在此 结合作为参考。由输入光纤106接收的光学输入信号105(例如WDM信号) 耦合到光学循环器110并横越它，然后经由光纤115耦合到分散装置PLC 120。 PLC 120由波导122,耦合器(例如星形耦合器)124,和波导阵列 126构成。光学信号经由耦合器124分配在波导阵列126中的所有波导上。 波导阵列126中的波导逐渐增长，以便在它们的输出处，在PLC 120的 边缘面130处，每个波导引入不同的延迟。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接收多波输入光学信号的光学设备，包括：第一平面光波线路（ＰＬＣ），包括：输入／输出波导，耦合到输入／输出波导的第一波导阵列，该第一波导阵列具有至少两个波导以及具有等于输入光学信号的信道间距的自由频谱范围，该第一波导阵列将第一色散引入输入光学信号，耦合到第一波导阵列的第二波导阵列，该第二波导阵列具有在ＰＬＣ的边缘面处终止的多个波导以及具有等于输入光学信号的所有信道的自由频谱范围，其中该第二波导阵列产生第二色散到输入光学信号中，该第二色散添加到第一色散中；相邻于ＰＬＣ的透镜；和相邻于透镜的光学接收单元；其中ＰＬＣ的边缘面和光学接收单元分别定位在透镜的前焦平面和后焦平面，以使得输入光学信号通过ＰＬＣ传播以在ＰＬＣ的边缘面处产生相控阵列输出，该相控阵列输出通过透镜进行空间傅立叶变换以产生频谱分解图像，其对于输入光学信号的每个信道或信道波段具有离散或稍微离散的光斑，该光斑耦合到光学接收单元。

【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：CR德尔，DM马罗姆，
申请(专利权)人：卢森特技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[]