[發明專利]具有橢圓光束的自由空間多路傳送切換器

在審

• 申請號: 201711372265.4
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108205174A
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: P.科爾伯恩
• 申請（專利權）人: 朗美通經營有限責任公司
• 主分類號: G02B6/293
• 分類號: G02B6/293
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 程馳

1.一種自由空間多路傳送切換器(MCS)，包括：

輸入端口陣列，其包括用于發射光束的輸入端口；

輸出端口陣列，其包括N(N>1)個輸出端口；

分束器，其光學地設置在所述輸入端口陣列和所述輸出端口陣列之間，所述分束器將所述光束在分離方向上分離為至少N個部分；

偏轉器陣列，其光學地設置在所述分束器和所述輸出端口陣列之間，

所述偏轉器陣列包括沿陣列方向排列的N個偏轉器，

所述N個偏轉器中的每一個偏轉器具有基本上垂直于所述分離方向的切換方向，并且，

所述N個偏轉器中的每一個具有有效區域，所述有效區域在所述陣列方向中具有一尺寸，該尺寸匹配入射在其上的所述N個部分中的一部分在陣列方向中的尺寸；

第一光束成形光學器件以及第二光束成形光學器件，所述第一光束成形光學器件光學地設置在所述輸入端口陣列和所述分束器之間，所述第二光束成形光學器件光學地設置在所述輸出端口陣列和所述偏轉器陣列之間，

所述第一光束成形光學器件成形所述光束，并在所述分束器處形成第一橢圓光斑，

所述第一橢圓光斑的長軸基本上垂直于所述切換方向；以及

角度偏移(ATO)元件，其光學地設置在所述分束器和所述偏轉器陣列之間，

其中，所述分束器和所述偏轉器陣列各自被布置，以使得所述角度偏移元件將來自所述分束器的光束的至少N個部分中的每一部分引導至所述N個偏轉器中的不同偏轉器，

在所述偏轉器處，所述至少N個部分的每一部分具有第二橢圓光斑，所述第二橢圓光斑具有基本上平行于所述切換方向的長軸。

2.根據權利要求1所述的自由空間多路傳送切換器，其中，所述第一橢圓光斑的長軸的長度至少比所述第一橢圓光斑的短軸的長度大四倍，并且，所述第二橢圓光斑的長軸的長度至少比所述第二橢圓光斑的短軸的長度大四倍。

3.根據權利要求1所述的自由空間多路傳送切換器，其中，所述分束器是衍射分束器。

4.根據權利要求1所述的自由空間多路傳送切換器，其中，N大于或等于16。

5.根據權利要求1所述的自由空間多路傳送切換器，其中，所述自由空間多路傳送切換器包括至少16個輸入端口或至少16個輸出端口。

6.根據權利要求1所述的自由空間多路傳送切換器，其中，所述角度偏移元件包括凸透鏡、梯度折射率透鏡、或凹面鏡中的一個。

7.根據權利要求1所述的自由空間多路傳送切換器，其中，所述角度偏移元件包括至少一個球面透鏡或非球面透鏡。

8.根據權利要求1所述的自由空間多路傳送切換器，其中，所述角度偏移元件具有一焦距，該焦距基本上等于所述第一橢圓光斑的長軸的瑞利長度乘以所述第一橢圓光斑的短軸的瑞利長度之積的平方根。

9.根據權利要求1所述的自由空間多路傳送切換器，其中，所述第一光束成形光學器件和所述第二光束成形光學器件中的每一個包括：

柱面透鏡；

柱面反射鏡；或

第一和第二變形棱鏡。

10.根據權利要求1所述的自由空間多路傳送切換器，其中，所述偏轉器陣列包括一維傾斜微機電系統(MEMS)微型反射鏡的一維(1D)陣列、一維切換液晶相元件的一維陣列、或液晶偏振轉動元件和偏振分離元件的一維陣列中的一種。

11.根據權利要求1所述的自由空間多路傳送切換器，其中，所述N個偏轉器的每一個偏轉器是一維的傾斜微機電系統(MEMS)微型反射鏡，所述偏轉器的在所述切換方向的尺寸大于在所述陣列方向的尺寸。

12.根據權利要求11所述的自由空間多路傳送切換器，其中，每一個微機電系統微型反射鏡在所述陣列方向上的尺寸是在所述第二橢圓光斑的短軸的1/e²強度半徑的2.4至4.0倍之間。