[發明專利]一種基于硅基液晶的波長選擇開關

有效

• 申請號: 201510022874.1
• 申請日: 2015-01-16
• 公開（公告）號: CN104597572B
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發明（設計）人: 羅風光;楊東堂;敬澤安
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G02B6/35
• 分類號: G02B6/35;G02B6/293;G02B6/32
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本發明屬于光通信領域，特別是光交換器件。

背景技術

在光通信網絡中，可重構光分插復用器(ROADM)是波分復用(WDM)系統網絡節點中的重要子系統。ROADM需要相當數量的波長選擇開關(WSS)對上、下游模塊與其他節點相互連接的輸入、輸出端口進行光互連，ROADM未來的發展首先需要波長選擇開關(WSS)的發展，為了更好滿足通信光網絡的組網需求，未來波長選擇開關(WSS)可能會需要更多的端口來支持波長的上下路。

依賴于WDM-ROADM光設備市場的快速增長，Infonetics機構預測從2012到2017年，WSS器件的收入增速可能達到20％。因此，圍繞WSS的光通信技術正在掀起全球范圍內的研究熱潮，世界上很多光通信巨頭都投入大量的人力和物力對波長選擇開關(WSS)進行研究，已經研發出了很多成型的商品。國內外實現WSS的主要技術手段包括微機電系統(MEMS)轉鏡技術、數字微鏡器件(DMD)技術、液晶(LC)技術和硅基液晶(LCOS)技術。2006年，澳大利亞Engana Pty公司的Glenn Baxter等人首先將LCOS技術引進WSS領域，基于硅基液晶(LCOS)的WSS因可選擇的輸出端口多而成為該領域研究的新熱點。

現有基于硅基液晶的波長選擇開關大多是基于一維光束偏轉，單個基于LCOS的1×N波長選擇開關(WSS)端口數量大多不會超過9個切換端口，輸出端口數量受到限制，僅能夠實現1×9的波長選擇功能，無法滿足可重構光網絡日益增長的需求。

發明內容

本發明提供一種基于硅基液晶的波長選擇開關，解決現有基于硅基液晶的波長選擇開關輸出端口數量受到限制的問題。

本發明所提供的一種基于硅基液晶的波長選擇開關，由設置在光路上的輸入單模光纖(SMF)、偏振轉換組件、反射鏡、傅里葉透鏡、衍射光柵、LCOS相位空間光調制器、自聚焦準直透鏡陣列和輸出二維單模光纖陣列構成，其特征在于：

入射的WDM光束經過輸入單模光纖輸入后，通過輸入自聚焦準直透鏡之后變成平行光束，通過偏振轉換組件成為線偏振光，再經過反射鏡反射到傅里葉透鏡，經過傅里葉透鏡聚焦到衍射光柵上，由衍射光柵以不同的角度進行分光，經過傅里葉透鏡聚焦到反射鏡，由反射鏡反射到LCOS相位空間光調制器的液晶面板上，LCOS相位空間光調制器對入射光斑進行相位調制，形成所需的液晶閃耀光柵，實現光束的衍射偏轉，從而控制光束的偏轉方向；

從LCOS相位空間光調制器出射的衍射偏轉光束，經過反射鏡反射后，經過傅里葉透鏡變成平行光束，再次到達衍射光柵處，沿著與第一次入射到衍射光柵的光平行的方向，再次被反射到傅里葉透鏡，經過傅里葉透鏡再次變成平行光到達反射鏡，由反射鏡反射至偏振轉換組件，通過偏振轉換組件恢復原有的偏振態，經過自聚焦準直透鏡陣列被耦合進輸出二維單模光纖陣列80中期望的單模光纖輸出端口，實現不同波長光束的選路功能。

所述的波長選擇開關，其特征在于：

所述自聚焦準直透鏡陣列由K×L個自聚焦準直透鏡構成K行L列的自聚焦準直透鏡矩陣，各行均包括L個自聚焦準直透鏡，1≤K≤385，5≤L≤1999；處于自聚焦準直透鏡陣列中心位置的自聚焦準直透鏡作為輸入自聚焦準直透鏡，K×L個自聚焦準直透鏡均位于同一垂直平面；

所述輸出二維單模光纖陣列為K行L列的單模光纖矩陣，其中一行包括L－1根單模光纖，其余各行均包括L根單模光纖，所述輸入單模光纖插入K行L列的單模光纖矩陣中僅包括L－1根單模光纖的一行，使得輸入單模光纖和輸出二維單模光纖陣列構成K行L列的組合單模光纖矩陣，組合單模光纖矩陣排列方式與所述自聚焦準直透鏡陣列相同，其中每個單模光纖與自聚焦準直透鏡陣列中的每個自聚焦準直透鏡一一對應，所述輸入單模光纖與所述輸入自聚焦準直透鏡對應，每個單模光纖和所述輸入單模光纖端口均位于自聚焦準直透鏡陣列中的自聚焦準直透鏡的同一垂直焦平面上。

所述K、L滿足條件：

K×D≤2Ftan(arcsin(λ/d))，且K/L≤tan(arcsin(λ/d))，

其中，D為輸出二維單模光纖陣列中每個單模光纖纖芯的直徑，F為傅里葉透鏡焦距，λ為入射波長，d為LCOS液晶相位空間光調制器像素尺寸；

所述自聚焦準直透鏡陣列中心位置為其第X行第Y個自聚焦準直透鏡，

當K為奇數時，X＝(K+1)/2，當K為偶數時，X＝K/2或K/2+1；

當L為奇數時，Y＝(L+1)/2，當L為偶數時，Y＝L/2或L/2+1。