【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光通信，特别是涉及一种波长选择开关及可重构光分插复用器。
技术介绍
1、wss(wavelength selective switch，波长选择开关)是近年来发展迅速的roadm(reconfigurable optical add-drop multiplexer，可重构光分插复用器)子系统技术。oxc(optical cross-connect，光交插连接)设备和roadm作为wdm(wavelength divisionmultiplexing，波分复用)网络中的核心光交换设备，能够在任意端口对任意波长进行配置，实现超大传输容量信息的传输与交换。波长选择开关(wss)正是通过重新配置不同端口、波长的传输与交换，在光层实现大容量信息路由的功能。
2、然而基于现有光学系统的wss由于其功能器件自身体积及光路设计尺寸限制，难以实现更多端口更大复用维度的集成化设计。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的是提供一种波长选择开关及可重构光分插复用器，旨在提高波长选择开关的性能、减小波长选择开关的体积。
2、为实现上述目的，本专利技术提出的一种波长选择开关，包括光纤阵列、光纤准直器阵列功能组件、偏振分离功能组件、偏振旋转功能组件、曲面反射镜功能组件、柱透镜功能组件、棱栅功能组件、以及控制引擎；其中，所述光纤准直器阵列功能组件、所述偏振分离功能组件、所述偏振旋转功能组件、所述曲面反射镜功能组件、所述柱透镜功能组件、所述棱栅功能组件的至少其中之一包括超表
3、可选地，所述光纤准直器阵列功能组件包括第一超表面结构，所述第一超表面结构包括第一衬底、以及布设于所述第一衬底的第一电介质微结构阵列，所述第一超表面结构用以对自所述光纤阵列输入的光束进行准直。
4、可选地，所述偏振分离功能组件包括第二超表面结构，所述第二超表面结构包括第二衬底、以及布设于所述第二衬底的第二电介质微结构阵列，所述第二超表面结构用以对经所述光纤准直器阵列功能组件准直后的光束进行偏振分离。
5、可选地，所述偏振旋转功能组件包括第三超表面结构和辅助光学结构，所述第三超表面结构包括第三衬底、以及布设于所述第三衬底的第一金属微结构阵列，所述第三超表面结构用以对经所述偏振分离功能组件分离后的两束光束中的其中之一进行偏振旋转，所述辅助光学结构用以供另一光束穿过，所述辅助光学结构和所述第三超表面结构的光程相同。
6、可选地，所述光纤准直器阵列功能组件和所述偏振分离功能组件包括公共超表面结构，所述公共超表面结构包括第一公共衬底、布设于所述第一公共衬底的一侧的第一电介质微结构阵列、以及布设于所述第一公共衬底的另一侧的第二电介质微结构阵列，所述公共超表面结构用以对自所述光纤阵列输入的光束进行准直和偏振分离。
7、可选地，所述曲面反射镜功能组件包括叠设的金属反射层和第四超表面结构，所述第四超表面结构包括第四衬底、以及在背离所述金属反射层的方向上布设于所述第四衬底的第三介电质微结构阵列，以使得所述曲面反射镜功能组件在所述棱栅功能组件的色散方向上具有光焦度。
8、可选地，所述柱透镜功能组件包括第五超表面结构，所述第五超表面结构包括第五衬底、以及布设于所述第五衬底的第四介电质微结构阵列，以使得所述柱透镜功能组件在所述波长选择开关的高度方向上具有光焦度。
9、可选地，所述棱栅功能组件包括三角透射棱镜以及设于所述三角透射棱镜的一个面上的第六超表面结构，所述第六超表面结构包括第六衬底、以及布设于所述第六衬底的第五介电质微结构阵列，以使得所述棱栅功能组件能够将自所述柱透镜功能组件入射的光束沿色散方向发散成多个单波长光信号，并使所述多个单波长信号沿不同方向在同一水平面返回所述柱透镜功能组件以及所述曲面反射镜功能组件，且在所述曲面反射镜功能组件的再次反射下聚焦于同一焦平面。
10、可选地，所述控制引擎包括微机电系统mems或者硅基液晶lcos。
11、本专利技术还提供一种可重构光分插复用器，所述重构光分插复用器包括如上所述的波长选择开关。
12、本专利技术的技术方案中，所述波长选择开关包括光纤阵列、光纤准直器阵列功能组件、偏振分离功能组件、偏振旋转功能组件、曲面反射镜功能组件、柱透镜功能组件、棱栅功能组件、以及控制引擎；其中，所述光纤准直器阵列功能组件、所述偏振分离功能组件、所述偏振旋转功能组件、所述曲面反射镜功能组件、所述柱透镜功能组件、所述棱栅功能组件的至少其中之一包括超表面结构，所述超表面结构包括衬底、以及布设于所述衬底的金属或电介质微结构阵列，相对于现有光学功能器件，包含超表面结构的功能组件体积较小、光学性能更好，能够优化光路，减少光路设计所需的空间尺寸，有利于实现所述波长选择开关更多端口更大复用维度的集成化设计，从而提高波长选择开关的性能、减小波长选择开关的体积。
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1.一种波长选择开关，其特征在于，包括光纤阵列、光纤准直器阵列功能组件、偏振分离功能组件、偏振旋转功能组件、曲面反射镜功能组件、柱透镜功能组件、棱栅功能组件、以及控制引擎；
2.如权利要求1所述的波长选择开关，其特征在于，所述光纤准直器阵列功能组件包括第一超表面结构，所述第一超表面结构包括第一衬底、以及布设于所述第一衬底的第一电介质微结构阵列，所述第一超表面结构用以对自所述光纤阵列输入的光束进行准直。
3.如权利要求1所述的波长选择开关，其特征在于，所述偏振分离功能组件包括第二超表面结构，所述第二超表面结构包括第二衬底、以及布设于所述第二衬底的第二电介质微结构阵列，所述第二超表面结构用以对经所述光纤准直器阵列功能组件准直后的光束进行偏振分离。
4.如权利要求1所述的波长选择开关，其特征在于，所述偏振旋转功能组件包括第三超表面结构和辅助光学结构，所述第三超表面结构包括第三衬底、以及布设于所述第三衬底的第一金属微结构阵列，所述第三超表面结构用以对经所述偏振分离功能组件分离后的两束光束中的其中之一进行偏振旋转，所述辅助光学结构用以供另一光束穿过，所述
5.如权利要求1所述的波长选择开关，其特征在于，所述光纤准直器阵列功能组件和所述偏振分离功能组件包括公共超表面结构，所述公共超表面结构包括第一公共衬底、布设于所述第一公共衬底的一侧的第一电介质微结构阵列、以及布设于所述第一公共衬底的另一侧的第二电介质微结构阵列，所述公共超表面结构用以对自所述光纤阵列输入的光束进行准直和偏振分离。
6.如权利要求1所述的波长选择开关，其特征在于，所述曲面反射镜功能组件包括叠设的金属反射层和第四超表面结构，所述第四超表面结构包括第四衬底、以及在背离所述金属反射层的方向上布设于所述第四衬底的第三介电质微结构阵列，以使得所述曲面反射镜功能组件在所述棱栅功能组件的色散方向上具有光焦度。
7.如权利要求1所述的波长选择开关，其特征在于，所述柱透镜功能组件包括第五超表面结构，所述第五超表面结构包括第五衬底、以及布设于所述第五衬底的第四介电质微结构阵列，以使得所述柱透镜功能组件在所述波长选择开关的高度方向上具有光焦度。
8.如权利要求1所述的波长选择开关，其特征在于，所述棱栅功能组件包括三角透射棱镜以及设于所述三角透射棱镜的一个面上的第六超表面结构，所述第六超表面结构包括第六衬底、以及布设于所述第六衬底的第五介电质微结构阵列，以使得所述棱栅功能组件能够将自所述柱透镜功能组件入射的光束沿色散方向发散成多个单波长光信号，并使所述多个单波长信号沿不同方向在同一水平面返回所述柱透镜功能组件以及所述曲面反射镜功能组件，且在所述曲面反射镜功能组件的再次反射下聚焦于同一焦平面。
9.如权利要求1所述的波长选择开关，其特征在于，所述控制引擎包括微机电系统MEMS或者硅基液晶LCOS。
10.一种可重构光分插复用器，其特征在于，所述重构光分插复用器包括如权利要求1至9任意一项所述的波长选择开关。
...【技术特征摘要】
1.一种波长选择开关，其特征在于，包括光纤阵列、光纤准直器阵列功能组件、偏振分离功能组件、偏振旋转功能组件、曲面反射镜功能组件、柱透镜功能组件、棱栅功能组件、以及控制引擎；
2.如权利要求1所述的波长选择开关，其特征在于，所述光纤准直器阵列功能组件包括第一超表面结构，所述第一超表面结构包括第一衬底、以及布设于所述第一衬底的第一电介质微结构阵列，所述第一超表面结构用以对自所述光纤阵列输入的光束进行准直。
3.如权利要求1所述的波长选择开关，其特征在于，所述偏振分离功能组件包括第二超表面结构，所述第二超表面结构包括第二衬底、以及布设于所述第二衬底的第二电介质微结构阵列，所述第二超表面结构用以对经所述光纤准直器阵列功能组件准直后的光束进行偏振分离。
4.如权利要求1所述的波长选择开关，其特征在于，所述偏振旋转功能组件包括第三超表面结构和辅助光学结构，所述第三超表面结构包括第三衬底、以及布设于所述第三衬底的第一金属微结构阵列，所述第三超表面结构用以对经所述偏振分离功能组件分离后的两束光束中的其中之一进行偏振旋转，所述辅助光学结构用以供另一光束穿过，所述辅助光学结构和所述第三超表面结构的光程相同。
5.如权利要求1所述的波长选择开关，其特征在于，所述光纤准直器阵列功能组件和所述偏振分离功能组件包括公共超表面结构，所述公共超表面结构包括第一公共衬底、布设于所述第一公共衬底的一侧的第一电介质微结构阵列、以及布设于所述第一公共衬底的另一侧的第二电介质微结构阵列，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘子晨，岳夫永，王利，贺志学，王磊，余少华，
申请(专利权)人：鹏城实验室，
类型：发明
国别省市：
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