[發(fā)明專利]基于可調(diào)諧微環(huán)諧振器的波長(zhǎng)選擇光開(kāi)關(guān)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410583485.1
• 申請(qǐng)日: 2014-10-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104317005A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張磊;楊林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號(hào): G02B6/35
• 分類號(hào): G02B6/35;G02F1/01
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于可調(diào)諧微環(huán)諧振器的波長(zhǎng)選擇光開(kāi)關(guān)。

背景技術(shù)

波分復(fù)用(WDM，Wavelength-Division?Multiplexing)光纖通信系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)代高速寬帶通信網(wǎng)的基礎(chǔ)平臺(tái)。作為光纖通信系統(tǒng)的核心設(shè)備，可重構(gòu)光分插復(fù)用器(ROADM，Reconfigurable?Optical?Add-Drop?Multiplexer)的使用給網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)帶來(lái)了更多業(yè)務(wù)開(kāi)展的便利和運(yùn)營(yíng)成本的降低。ROADM在光域以波長(zhǎng)為單位對(duì)信號(hào)進(jìn)行分插與復(fù)用，因其透明性、靈活性和可擴(kuò)展性，它越來(lái)越受到網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的青睞。

ROADM設(shè)備的核心器件經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，先后經(jīng)過(guò)了波長(zhǎng)阻塞器(WB，Wavelength?Blocker)、平面光波導(dǎo)ROADM(PLC-ROADM，Planar?LightwaveCircuit?ROADM)兩代技術(shù)的發(fā)展。隨著波長(zhǎng)選擇光開(kāi)關(guān)(WSS，Wavelength?Selective?Switch)的出現(xiàn)，ROADM系統(tǒng)進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展階段。

理想的可重構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)是能以任何頻率間隔在任何方向上下(或直通)任何波長(zhǎng)。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，要求下一代ROADM具有以下特性：波長(zhǎng)無(wú)關(guān)性(Colorless)：各端口可承載任意波長(zhǎng)；方向無(wú)關(guān)性(Directionless)：任意波長(zhǎng)可以以任意方向?qū)崿F(xiàn)上下以及直通等功能；無(wú)沖突(Contentionless)：在任意方向上實(shí)現(xiàn)任意波長(zhǎng)的上下或直通；靈活柵格(Gridless)：波長(zhǎng)間隔靈活可調(diào)。這些特征一般被合稱為CDCG。

波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)(WSS)是實(shí)現(xiàn)具有CDCG特征的下一代ROADM的關(guān)鍵單元，它得到了國(guó)內(nèi)外光通信行業(yè)的高度重視，不少?gòu)S家從2010年就開(kāi)展了相關(guān)研究。美國(guó)JDSU最早進(jìn)行了相關(guān)研究，2012年已開(kāi)始商用。美國(guó)Finisar，Oclaro，Coadna等公司也開(kāi)展了相關(guān)研究，推出了基于液晶技術(shù)或者M(jìn)EMS技術(shù)的下一代ROADM用WSS器件。

在2006年，澳大利亞Engana?Pty公司S.Frisken等人申請(qǐng)了基于硅基液晶的無(wú)柵格波長(zhǎng)選擇光開(kāi)關(guān)專利“Wavelength?selective?reconfigurable?optical?cross-connect”(US?7,787,720)。他們提出用棱柵對(duì)信道內(nèi)的光束進(jìn)行衍射，并用硅基液晶對(duì)衍射開(kāi)的光斑進(jìn)行角度調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了端口數(shù)2×4、分辨率約為1nm的波長(zhǎng)選擇光開(kāi)關(guān)。在2007年的國(guó)際光纖通信會(huì)議(OFC2007)上，S.Frisken對(duì)基于硅基液晶的波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)的最新進(jìn)展做了總結(jié)，指出基于硅基液晶(LCoS，Liquid?Crystal?on?Silicon)的波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)有著較小的插入損耗和較好的濾波特性，并能對(duì)各個(gè)信道中的任意波長(zhǎng)進(jìn)行幅度和相位調(diào)節(jié)。

美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室于2004年申請(qǐng)了名為“1×N?wavelength?selective?switch”的專利(US?7,689,073)，隨后在2012年的國(guó)際光纖通信會(huì)議(OFC2012)上，貝爾實(shí)驗(yàn)室的研究人員提出了雙調(diào)節(jié)折疊式的基于硅基液晶的波長(zhǎng)選擇光開(kāi)關(guān)，他們利用反射鏡等器件讓光束兩次經(jīng)過(guò)LCoS，從而增大了偏轉(zhuǎn)角并解決了波長(zhǎng)混疊的問(wèn)題。

日本富士通公司和NTT公司分別于2005年和2007年申請(qǐng)了利用微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)選擇光開(kāi)關(guān)的專利“Wavelength?selective?MEMS?switch”(European?Patent?Applicati?on?EP?1701580)、“MEMS?mirror?and?wavelength?selection?switch”(Japanese?Patent?JP2008292951)。它們都是采用MEMS代替了液晶，分光仍是由光柵實(shí)現(xiàn)。

由于上述已公開(kāi)的波長(zhǎng)選擇光開(kāi)關(guān)均采用了體光柵、液晶或微機(jī)電系統(tǒng)，以及透鏡組成的光學(xué)系統(tǒng)，它們體積大，成本高，穩(wěn)定性差，調(diào)節(jié)與控制困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于可調(diào)諧微環(huán)諧振器的波長(zhǎng)選擇光開(kāi)關(guān)，可以用來(lái)解決既有的波長(zhǎng)選擇光開(kāi)關(guān)體積大，成本高，穩(wěn)定性差，調(diào)節(jié)與控制困難等問(wèn)題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

輸入光波導(dǎo)(1101)，其具有一個(gè)輸入端(1102)和一個(gè)輸出端(1103)；

M個(gè)與輸入光波導(dǎo)(1101)在同一個(gè)平面內(nèi)且平行排列的第一光波導(dǎo)(1111、1121、……、11M1)：