[發明專利]波長選擇開關及切換方法

有效

• 申請號: 201210189700.0
• 申請日: 2012-06-08
• 公開（公告）號: CN102707387A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 尤全;劉子晨;謝德權;邱英;程燕
• 申請（專利權）人: 武漢郵電科學研究院
• 主分類號: G02B6/293
• 分類號: G02B6/293;G02B6/35;G02B26/08
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務所(普通合伙) 11221
• 代理人: 魏殿紳;龐炳良

技術領域

本發明涉及光器件，具體涉及波長選擇開關及切換方法。

背景技術

波分復用（Wavelength?Division?Multiplexing，簡稱WDM）是當前最常見的光層組網技術，通過把不同波長復用在一根光纖中傳輸，很容易實現Gbit/s甚至Tbit/s的傳輸容量。可重構光分叉復用器作為WDM網絡中的核心光交換設備，能夠在任一端口對任意波長進行配置。波長選擇開關（Wavelength?Selective?Switch，簡稱WSS）具有輸入波長從任意輸出端口輸出的功能，是實現動態可重構光分插復用器的常用技術。

中國專利CN102226848A公開了一種波長選擇開關結構（申請號：201110149547.4），該專利以準直器陣列中的一個作為輸入端口，其它作為輸出端口，輸入的WDM光束經擴束棱鏡組變換為橢圓光束，之后不同波長的光束被偏振無關的透射式相位光柵衍射為不同偏角，經聚焦透鏡聚焦，入射在MEMS（Micro-Electro-Mechanical?Systems，微機電系統）微鏡陣列上的不同微鏡上，各個微鏡單獨控制每個波長的反射方向，再次經過聚焦透鏡、偏振無關的透射式相位光柵、擴束棱鏡組，輸出到準直器陣列中的目標輸出端口。但是，該專利沒有無干擾切換和功率均衡功能。

基于雙軸MEMS的WSS可以實現無干擾切換和功率均衡，但是做無干擾切換時會出現“兔耳”現象，影響通信質量。美國專利US7352927B2公布了一種減小了鏡邊沿衍射效應的光分插復用器結構，通過對微鏡邊沿的適當修改，通過對輸入/輸出端口進行修改以允許通過微鏡繞切換軸旋轉來進行衰減，通過使用微鏡繞衰減軸和切換軸兩者的旋轉來達到需要的衰減水平，通過在焦平面或裝置外部插入孔來減小傳輸到任何或全部輸出端口的微鏡邊沿衍射的大小，或者通過用來把多信道光信號分離成分量光譜光束的衍射光柵對角頻率適當的濾波，可以減小衍射對通帶的影響。通過使用繞切換和衰減軸的同時旋轉來相對于和恒定衰減等值線相切的軸抖動微鏡，可以得到峰值耦合。但是，該專利的占空比會比較小，會減小信道通帶寬度，而且鋸齒狀的微鏡邊緣需要很高的制作工藝。

中國專利CN201194034公開了一種具有無干擾切換的波長選擇開關（申請號：200820074020.3），在聚焦透鏡的另一側設置有衰減反射單元陣列，衰減反射單元陣列是由多個通道衰減反射單元組成，衰減反射單元包括有相互連接的透射式MEMS衰減器和一維MEMS反射鏡，其中，透射式MEMS衰減器位于一維MEMS反射鏡的前端，透射式MEMS衰減器和一維MEMS反射鏡的中心軸對齊重合，有效地利用一維反射鏡陣列和透射式MEMS光衰減器芯片的組合，實現光路切換和衰減、無干擾切換的功能，提高了填充因子，提高了波長選擇開關的工作帶寬，但是，該專利的制作工藝要求很高。

綜上所述，現有的波長選擇開關制作工藝要求高，無干擾切換和功率均衡能力較差，從而影響了通信質量。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是解決波長選擇開關制作工藝要求高，無干擾切換和功率均衡能力較差的問題。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是提供一種波長選擇開關，包括4端口環形器、光束整形器、體光柵、X軸方向柱透鏡、第一MEMS、第二MEMS、準直器陣列和球透鏡，所述準直器陣列具有一個輸入端口和多個輸出端口，WDM光信號從4端口環形器的端口1輸入，由端口2輸出后經光束整形器、體光柵和X方向柱透鏡整形、分波、聚焦后進入第一MEMS，第一MEMS中與WDM光信號中的相應信道對應的微鏡偏轉后，所有信道的光信號反射回X方向柱透鏡、體光柵和光束整形器后合成一束，從4端口環形器的端口2輸入，然后從4端口環形器的端口3輸出，并從準直器陣列的輸入端口進入準直器陣列，經準直器陣列校準后再次經光束整形器、體光柵和球透鏡進入第二MEMS，第二MEMS對相應信道的光信號根據所需切換端口的需要進行相應的偏轉后輸出，再經球透鏡、體光柵和光束整形器進入準直器陣列，并從相應的輸出端口輸出。

在上述波長選擇開關中，所述第一MEMS中的所有微鏡的偏轉角都為正。

本發明還提供了一種上述波長選擇開關的切換方法，通過對第一、第二MEMS中與WDM光信號中的信道λ_i對應的微鏡i、j進行相應的偏轉將WDM光信號切換到相應的輸出端口，并實現對信道λ_i的衰減；

所述將WDM光信號切換到相應的輸出端口的步驟如下：