波長選擇開關(guān)裝置、用于其的波長切換方法、和通信設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種波長選擇開關(guān)裝置、通信設(shè)備、和波長切換方法。所述波長選擇開關(guān)裝置包括：入射單元，包括多個入射光；出射單元，包括多個出射光；波長分散合成單元，根據(jù)波長在第一軸向上分散和復(fù)用各個入射光；光調(diào)控單元，用于使在第一軸向上分散的各個波長的光在第二軸向上不分散；液晶光束偏轉(zhuǎn)單元，其中的多個像素被劃分為分別與各個波長對應(yīng)的子區(qū)域，通過改變子區(qū)域中的像素的相移特性來對各個波長光進行偏轉(zhuǎn)；反射單元，與所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元平行地設(shè)置；偏轉(zhuǎn)驅(qū)動單元，驅(qū)動各個子區(qū)域中的像素的電極以產(chǎn)生所需的相移特性，從而偏轉(zhuǎn)進入各個子區(qū)域中的光。在根據(jù)本發(fā)明的實施例的技術(shù)方案中，極大地增加了波長選擇開關(guān)裝置的端口數(shù)目。
【專利說明】波長選擇開關(guān)裝置、用于其的波長切換方法、和通信設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及通信【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種波長選擇開關(guān)裝置、包括該波長選擇開關(guān)裝置的通信設(shè)備、和用于該波長選擇開關(guān)裝置的波長切換方法。
【背景技術(shù)】
[0002]智能光網(wǎng)絡(luò)能夠充分挖掘光網(wǎng)絡(luò)的帶寬潛力，直接在光域生成各類新型業(yè)務(wù)，滿足多樣化、個性化的用戶需求，從而其發(fā)展備受矚目。智能光網(wǎng)絡(luò)主要是由一系列具有高度靈活性的系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成。波長選擇開關(guān)(WSS,Wavelength Selective Switch)是智能光網(wǎng)絡(luò)中的重要組成模塊之一，利用該波長選擇開關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)各個波長的光信號的上路、下路和直通。
[0003]現(xiàn)有的波長選擇開關(guān)主要是其中入射單元具有一個入射光端口、出射單元具有N個出射光端口的I XN波長選擇開關(guān)。在利用微機電系統(tǒng)(Micro Electro MechanicalSystem, MEMS)制作的多端口的波長選擇開關(guān)中，不能實現(xiàn)不同輸入端口的不同波長從同一輸出端口輸出，且不同波長的光信號的帶寬是固定的，不能調(diào)節(jié)。
[0004]隨著智能光網(wǎng)絡(luò)向更高維度的網(wǎng)狀系統(tǒng)發(fā)展，現(xiàn)有的波長選擇開關(guān)由于其端口數(shù)目有限，使得智能光網(wǎng)絡(luò)中的波長選擇開關(guān)的數(shù)量大幅增加，網(wǎng)絡(luò)管理也更加復(fù)雜，功耗成本也相應(yīng)增加。因此，期望增加波長選擇開關(guān)中的入射光端口和出射光端口的數(shù)目、并實現(xiàn)各個波長的靈活切換。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本申請?zhí)峁┝艘环N波長選擇開關(guān)裝置、包括該波長選擇開關(guān)裝置的通信設(shè)備、和用于該波長選擇開關(guān)裝置的波長切換方法，其能夠選擇多個入射光端口中的各個波長的光信號并從多個出射光端口中的任一端口輸出，從而增加了波長選擇開關(guān)中的入射光端口和出射光端口的數(shù)目、并實現(xiàn)了各個波長光信號的帶寬的靈活調(diào)節(jié)。
[0006]根據(jù)本申請的第一方面，提供了一種波長選擇開關(guān)裝置，包括:入射單元，其中包括N個入射光，每個入射光是由多個波長的光組成的波分復(fù)用光，N為自然數(shù)；出射單元，包括M個出射光，每個出射光包括一個或多個從各個入射光選擇的波長的光，M為自然數(shù)；波長分散合成單元，用于根據(jù)波長將在第一軸向上分散所述入射單元中的各個入射光，并且根據(jù)波長來復(fù)用在第一軸向上分散的反射光；光調(diào)控單元，在不同于第一軸向的第二軸向上與各個入射光和各個出射光對應(yīng)地設(shè)置，用于使在第一軸向上分散的各個入射光和各個反射光在第二軸向上不分散；液晶光束偏轉(zhuǎn)單元，具有排列在同一平面中的多個像素，所述多個像素被劃分為分別與入射光和出射光中的各個波長對應(yīng)的子區(qū)域，用于通過改變子區(qū)域中的像素的相移特性來對從光調(diào)控單元接收的各個波長光或各個波長的反射光進行偏轉(zhuǎn)；反射單元，與所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元平行地設(shè)置，用于將在用于入射光的各個子區(qū)域中被偏轉(zhuǎn)的各個波長光反射到用于出射光的各個子區(qū)域中，以進行偏轉(zhuǎn)；偏轉(zhuǎn)驅(qū)動單元，在所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元中確定要切換的切換波長的入射子區(qū)域和出射子區(qū)域，確定所述入射子區(qū)域的第一相移特性和所述出射子區(qū)域的第二相移特性，并且驅(qū)動所述入射子區(qū)域和所述出射子區(qū)域中的像素的電極以產(chǎn)生所述第一相移特性和第二相移特性。
[0007]根據(jù)本申請的第二方面，提供了一種通信設(shè)備，包括如上所述的波長選擇開關(guān)裝置。
[0008]根據(jù)本申請的第三方面，提供了一種用于波長選擇開關(guān)裝置的波長切換方法，該波長選擇開關(guān)裝置包括:入射單元，其中包括N個入射光，每個入射光是由多個波長的光組成的波分復(fù)用光，N為自然數(shù)；出射單元，包括M個出射光，每個出射光包括一個或多個從各個入射光選擇的波長的光，M為自然數(shù)；波長分散合成單元，用于根據(jù)波長在第一軸向上分散所述入射單元中的各個入射光，并且根據(jù)波長來復(fù)用在第一軸向上分散的反射光；光調(diào)控單元，在不同于第一軸向的第二軸向上與各個入射光和各個出射光對應(yīng)地設(shè)置，用于使在第一軸向上分散的各個入射光和各個反射光在第二軸向上不分散；液晶光束偏轉(zhuǎn)單元，具有排列在同一平面中的多個像素，所述多個像素在第二軸向上被劃分為分別與入射光和出射光對應(yīng)的區(qū)域，每個區(qū)域在第一軸向被劃分為與波長對應(yīng)的多個子區(qū)域，用于通過改變子區(qū)域中的像素的相移特性來對從光調(diào)控單元接收的各個波長光或各個波長的反射光進行偏轉(zhuǎn)；反射單元，與所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元平行地設(shè)置，用于將在用于入射光的各個子區(qū)域中偏轉(zhuǎn)的各個波長光反射到用于出射光的各個子區(qū)域中，以進行偏轉(zhuǎn)，所述波長切換方法包括:在所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元中確定用于所述切換波長的入射子區(qū)域和出射子區(qū)域；確定所述入射子區(qū)域的第一相移特性和所述出射子區(qū)域的第二相移特性；和驅(qū)動所述入射子區(qū)域和所述出射子區(qū)域中的像素的電極以產(chǎn)生所述第一相移特性和第二相移特性。
[0009]在根據(jù)本申請的實施例的上述波長選擇開關(guān)裝置、包括該波長選擇開關(guān)裝置的通信設(shè)備、和用于該波長選擇開關(guān)裝置的波長切換方法中，通過使液晶光束偏轉(zhuǎn)單元與反射單元協(xié)作而在用于入射光和出射光的子區(qū)域中對光進行偏轉(zhuǎn)，能夠從多個出射光端口中的任一端口輸出來自多個入射光端口的任一端口中的各個波長的光信號，從而極大地增加了波長選擇開關(guān)裝置的端口數(shù)目，并能夠靈活地調(diào)節(jié)各個波長的光信號的帶寬。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]為了更清楚地說明本申請實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0011]圖1是示意性圖示了根據(jù)本申請第一實施例的波長選擇開關(guān)裝置的框圖；
[0012]圖2示意性圖示了根據(jù)本申請第一實施例的波長選擇開關(guān)裝置中的液晶光束偏轉(zhuǎn)單元的用于對光進行偏轉(zhuǎn)的子區(qū)域的分布；
[0013]圖3是示意性圖示了根據(jù)本申請第一實施例的波長選擇開關(guān)裝置中的波長切換；
[0014]圖4示意性圖示了根據(jù)本申請第一實施例的波長選擇開關(guān)裝置中的偏轉(zhuǎn)驅(qū)動單元的結(jié)構(gòu)；
[0015]圖5是示意性圖示了根據(jù)本申請第一實施例的波長選擇開關(guān)裝置中的液晶光束偏轉(zhuǎn)單元的相移特性；
[0016]圖6是示意性圖示了根據(jù)本申請第二實施例的波長選擇開關(guān)裝置的框圖；[0017]圖7是圖示了根據(jù)本申請第二實施例的波長選擇開關(guān)裝置中的偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換單元的示意圖；
[0018]圖8是示意性圖示了根據(jù)本申請實施例的用于波長選擇開關(guān)裝置的波長切換方法的流程圖；[0019]圖9是示意性圖示了根據(jù)本申請實施例的所述波長切換方法中的確定相移特性的步驟的流程圖。
【具體實施方式】
[0020]下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖,對本申請實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。
[0021]在本申請中，當(dāng)描述到特定部件位于第一部件和第二部件之間時，在該特定部件與第一部件或第二部件之間可以存在居間部件，也可以不存在居間部件；當(dāng)描述到特定部件連接其它部件時，該特定部件可以與所述其它部件直接連接而不具有居間部件、也可以不與所述其它部件直接連接而具有居間部件。
[0022]圖1是示意性圖示了根據(jù)本申請第一實施例的波長選擇開關(guān)裝置100的框圖。該波長選擇開關(guān)裝置100能夠選擇多個入射光端口中的各個波長的光信號并從多個出射光端口中的任一端口輸出，極大地增加了波長選擇開關(guān)中的入射光端口和出射光端口的數(shù)目。
[0023]在圖1中的波長選擇開關(guān)裝置100包括:入射單元101，其中包括N個入射光，每個入射光是由多個波長的光組成的波分復(fù)用光，N為自然數(shù)；出射單元102，包括M個出射光，每個出射光包括一個或多個從各個入射光選擇的波長的光，M為自然數(shù)；波長分散合成單元103，用于根據(jù)波長在第一軸向上分散所述入射單元中的各個入射光，并且根據(jù)波長來復(fù)用在第一軸向上分散的反射光；光調(diào)控單元104，在不同于第一軸向的第二軸向上與各個入射光和各個出射光對應(yīng)地設(shè)置，用于使在第一軸向上分散的各個入射光和各個反射光在第二軸向上不分散；液晶光束偏轉(zhuǎn)單元105，具有排列在同一平面中的多個像素，所述多個像素被劃分為分別與入射光和出射光中的各個波長對應(yīng)的子區(qū)域，用于通過改變子區(qū)域中的像素的相移特性來對從光調(diào)控單元接收的各個波長光或各個波長的反射光進行偏轉(zhuǎn)；反射單元106，與所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元105平行地設(shè)置，用于將在用于入射光的各個子區(qū)域中偏轉(zhuǎn)的各個波長光反射到用于出射光的各個子區(qū)域中，以進行偏轉(zhuǎn)；偏轉(zhuǎn)驅(qū)動單元107，在所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元105中確定要切換的切換波長的入射子區(qū)域和出射子區(qū)域，確定所述入射子區(qū)域的第一相移特性和所述出射子區(qū)域的第二相移特性，并且驅(qū)動所述入射子區(qū)域和所述出射子區(qū)域中的像素的電極以產(chǎn)生所述第一相移特性和第二相移特性。
[0024]所述入射單元101如圖1所示包括3個入射光(即N = 3)，每個入射光是由多個波長(例如λ?、λ2、λ 3……等)的光組成的波分復(fù)用光、也可以是一個波長的光。所述入射光的數(shù)目可根據(jù)需要來所需來適當(dāng)設(shè)置，其例如還可以是為8個、16個、32個等。每個入射光中的被波分復(fù)用的波長的數(shù)目可以根據(jù)具體應(yīng)用來適當(dāng)?shù)卦O(shè)置，并且各個入射光中的被波分復(fù)用的波長的數(shù)目可以不同。通常，由一根光纖提供一個入射光，根據(jù)波長選擇開關(guān)裝置所在的網(wǎng)絡(luò)中的位置的不同，各個入射光還可能來自其它的網(wǎng)絡(luò)器件。每個入射光相應(yīng)地具有一個入射端口。換言之，存在與N個入射光分別對應(yīng)的N個入射端口。下文中，以包括波長入λ 1、λ 2、λ 3的入射光INl為例進行說明。在該入射單元101中可以包括準(zhǔn)直器陣列，從而準(zhǔn)直地入射所述N個入射光。
[0025]所述出射單元102如圖1所示包括4個出射光(即M = 4)，每個出射光中的光可以是單個波長的光，也可以是由多個波長的光組成的波分復(fù)用光。每個出射光中的各個波長的光是從各個入射光中選擇的各個波長的光。各個入射光中所包含的波長的數(shù)目可以不同。一個出射光通常被輸出到一根光纖，也可以被傳送到網(wǎng)絡(luò)中的其它器件。每個出射光相應(yīng)地具有一個出射端口，從而存在與M個出射光分別對應(yīng)的M個出射端口。在該出射單元102中也可以包括準(zhǔn)直器陣列，從而準(zhǔn)直地出射所述M個入射光。如后面將詳細描述的，可以利用液晶光束偏轉(zhuǎn)單元105和反射單元106來改變選擇任一入射光中的任一波長的傳輸方向，并將其從任一出射光的端口中輸出，從而實現(xiàn)光路的上路、下路、直通等。
[0026]對于來自所述入射單元101中的各個入射光，波長分散合成單元103用于根據(jù)波長在第一軸向上分散各個入射光，即將每個入射光中的各個波長在第一軸向上進行空間分散，從而能夠單獨地控制每個波長的光。假設(shè)光的傳輸方向為Z軸、并且相互垂直的X軸和Y軸定義了與Z軸垂直的面，所述第一軸向可以是所述X軸和Y軸中的任一個，在其它的坐標(biāo)系統(tǒng)中所述第一軸向也可以是按照其它方式定義的方向。下文中，以所述第一軸向是X軸為例進行描述。具體地，所述波長分散合成單元103可以將包括波長入λ 1、λ 2、λ n的入射光INl在第一軸向(例如，X軸方向)上分散為三個波長λ 1、λ 2、λ n的光。
[0027]對于要輸出到出射單元102中的各個波長的反射光，所述波長分散合成單元103可以根據(jù)波長來復(fù)用在第一軸向上分散的反射光，即將第一軸向上的多個波長的光復(fù)用為一個出射光，并提供給出射單元中的相應(yīng)出射端口。所述波長分散合成單元103針對各個波長的反射光的作用與針對各個入射光的作用相反。
[0028]如圖1所示，所述波長分散合成單元103可以是透射式衍射光柵，但并不限于此，其還可以是反射式衍射光柵，也可以是波分復(fù)用解復(fù)用器件。可以使用任何能夠?qū)崿F(xiàn)不同波長光在第一軸向上的復(fù)用和解復(fù)用(或分散)的其它器件來作為該波長分散合成單元103，其具體實現(xiàn)不構(gòu)成限制。
[0029]所述光調(diào)控單元104用于使在第一軸向上分散的各個入射光和各個反射光在第二軸向上不分散。由于入射單元101具有多個入射光，每個入射光中的多個波長經(jīng)由所述波長分散合成單元103而在第一軸向上分散。為了使不同入射光中的各個波長不相互影響，所以在空間上區(qū)分各個入射光，使得不同的入射光占據(jù)第二軸向上的不同位置。類似地，所述光調(diào)控單元104也使得要傳送到出射單元102的各個出射光占據(jù)第二軸向上的不同位置，不在第二軸向上分散。該第二軸向可以是與X軸垂直的Y軸、或者是能夠在空間上與第一軸向區(qū)分的其它軸向。下文中，以第二軸向是Y軸為例進行描述。
[0030]在第二軸向上與各個入射光和各個出射光對應(yīng)地設(shè)置所述光調(diào)控單元104，從而區(qū)分各個入射光和各個出射光。如圖1所示，入射單元101的各個入射光和出射單元102的各個出射光在Y軸方向上排列，相應(yīng)地，所述光調(diào)控單元104可以控制各個入射光和各個出射光在Y軸方向上不分散，即將其限制在Y軸的不同位置上，從而使得N個入射光和M個出射光中的不同波長不相互影響。
[0031]作為示例，所述光調(diào)控單元104可以是圖1所示的柱透鏡陣列，該柱透鏡陣列包括多個Y軸向上的柱透鏡，該Y軸向上的各個柱透鏡在Y軸向上分別與各個入射光和各個出射光對應(yīng)。當(dāng)各個入射光和各個出射光的位置改變時，所述光調(diào)控單元104中的各個柱透鏡的位置也相應(yīng)地改變。此外，取決于入射光或出射光的諸如波長分布等的特點，還可以采取其它的器件來在第二軸向上控制各個入射光和各個出射光。所述光調(diào)控單元104的具體實現(xiàn)方式不構(gòu)成對本申請的限制。
[0032]要注意，所述波長分散合成單元103和所述光調(diào)控單元104的位置是可以互換的。也就是說，當(dāng)需要時，可以使入射光先傳送到所述光調(diào)控單元104，然后再傳送所述波長分散合成單元103，而后傳輸?shù)揭壕Ч馐D(zhuǎn)單元105。
[0033] 所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元105具有排列在同一平面中的多個像素，所述多個像素被劃分為分別與入射光和出射光中的各個波長對應(yīng)的子區(qū)域，用于通過改變子區(qū)域中的像素的相移特性來對從光調(diào)控單元接收的各個波長光或各個波長的反射光進行偏轉(zhuǎn)。所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元105可基于硅基液晶或藍相液晶(BPLC，Blue Phase Liquid Crystal)來制作，其中的每個像素的相位可調(diào)，通過構(gòu)造各個像素的相移特性，使得入射到各個子區(qū)域的像素中的光被偏轉(zhuǎn)，從而改變各個波長的光的傳輸方向。該液晶光束偏轉(zhuǎn)單兀105可等效為偏轉(zhuǎn)角可控的衍射光柵。
[0034]所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元105中的各個子區(qū)域可如下地劃分，將所述液晶光束偏轉(zhuǎn)
單元105中的多個像素在第二軸向上劃分為分別與各個入射光和各個出射光--對應(yīng)的
大區(qū)域，每個大區(qū)域在第一軸向被劃分為與波長對應(yīng)的各個子區(qū)域。圖2示意性圖示了波長選擇開關(guān)裝置100中的液晶光束偏轉(zhuǎn)單元105的用于對光進行偏轉(zhuǎn)的子區(qū)域的分布。如圖2所示，向第二軸向(Y軸)上將多個像素劃分為分別與各個入射光和各個出射光一一對應(yīng)的大區(qū)域，其中大區(qū)域Tn是用于入射光INn的大區(qū)域(1≤η≤N)，大區(qū)域Tm是用于出射光Om的大區(qū)域(1≤m≤Μ)。在大區(qū)域Tn中，根據(jù)入射光INn中的波長數(shù)目來設(shè)置多個子區(qū)域，例如圖2中的對應(yīng)于波長的子區(qū)域Snj、對應(yīng)于波長λ I的子區(qū)域Snl、等等；在大區(qū)域Tm中，根據(jù)出射光Om中的波長數(shù)目來設(shè)置多個子區(qū)域，例如圖2中的對應(yīng)于波長λ j的子區(qū)域Smj、對應(yīng)于波長λ I的子區(qū)域Sml等等。圖2中的子區(qū)域的劃分僅僅是示意性的，根據(jù)入射端口和出射端口的位置或各個端口中的波長的不同，還會有其它的劃分方式。
[0035]所述反射單元106與所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元105平行地設(shè)置，用于將在用于入射光的各個子區(qū)域中偏轉(zhuǎn)的各個波長光反射到用于出射光的各個子區(qū)域中，以進行偏轉(zhuǎn)。各個入射光在被傳輸至該反射單兀106后被反射,從而成為要傳輸?shù)匠錾鋯呜?02的反射光。該所述反射單元106例如可以是平面鏡子、反射棱鏡等，任何能夠?qū)崿F(xiàn)光反射的器件都可以用作反射單元。下面結(jié)合圖3描述入射光的特定波長的光在液晶光束偏轉(zhuǎn)單元105中的偏轉(zhuǎn)和在反射單元106中的反射。
[0036]圖3是示意性圖示了根據(jù)本申請第一實施例的波長選擇開關(guān)裝置100中的波長切換。圖3中示出了液晶光束偏轉(zhuǎn)單元105和反射單元106在第二軸向(Y軸)上的視圖。以從光調(diào)控單兀104輸出的波長λ j為例,假設(shè)該波長λ j與第二軸向垂直地(α ρΟ)入射到所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元105的子區(qū)域Snj，在該子區(qū)域Snj中被以角度P1偏轉(zhuǎn)，從而入射到反射單元106而被反射,反射產(chǎn)生的反射光以入射角α 2被傳輸?shù)揭壕Ч馐D(zhuǎn)單元105的用于出射光Om的子區(qū)域Snj，在子區(qū)域Snj中反射的波長λ j被偏轉(zhuǎn)，并且與第二軸向垂直地(β2=0)輸出并傳送到出射單元102。在圖3中，為了圖示清楚而使Ci1=O,在目前的使用技術(shù)中，該入射角\通常小于±6°，并優(yōu)選地控制為小于±4°。通過控制子區(qū)域中的像素的相位特性來控制所述偏轉(zhuǎn)角P1，該偏轉(zhuǎn)角P1越小，對光的偏轉(zhuǎn)效率越高，所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元中的子區(qū)域Snj所在的大區(qū)域Tn與用于出射光的子區(qū)域Smj所在的大區(qū)域Tm之間的距離會降低；該偏轉(zhuǎn)角β I越大,對光的偏轉(zhuǎn)效率越低,大區(qū)域Tn與大區(qū)域Tm之間的距離L2會增加。因此，所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元中的各個大區(qū)域之間的距離可以基于該液晶光束偏轉(zhuǎn)單元的光偏轉(zhuǎn)效率來設(shè)計。
[0037]所述偏轉(zhuǎn)驅(qū)動單元107用于驅(qū)動所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元105來實現(xiàn)各個子區(qū)域中的光偏轉(zhuǎn)。對于要切換的切換波長λ j，偏轉(zhuǎn)驅(qū)動單元107首先在所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元中確定該切換波長的入射子區(qū)域和出射子區(qū)域，確定所述入射子區(qū)域的第一相移特性和所述出射子區(qū)域的第二相移特性，并且驅(qū)動所述入射子區(qū)域和所述出射子區(qū)域中的像素的電極以產(chǎn)生所述第一相移特性和第二相移特性。
[0038]圖4示意性圖示了根據(jù)本申請第一實施例的波長選擇開關(guān)裝置100中的偏轉(zhuǎn)驅(qū)動單元107的結(jié)構(gòu)。如圖4所示，所述偏轉(zhuǎn)驅(qū)動單元107可包括:子區(qū)域確定部件410，用于基于所述切換波長所在的入射光和要切換到的出射光來在所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元中確定要切換的切換波長的入射子區(qū)域和出射子區(qū)域；相移計算單元420，基于所述入射子區(qū)域和所述出射子區(qū)域之間的位置關(guān)系、所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元與所述反射單元之間的位置關(guān)系來確定所述入射子區(qū)域的偏轉(zhuǎn)角P1和所述出射子區(qū)域的入射角α2，基于所述偏轉(zhuǎn)角
和入射角α 2來確定所述入射子區(qū)域的第一相移特性M1和出射子區(qū)域的第二相移特性M2 ；驅(qū)動部件430，用于根據(jù)第一相移特性乂向所述入射子區(qū)域中的像素施加第一電壓，根據(jù)第二相移特性M2向所述出射子區(qū)域中的像素施加第二電壓，以驅(qū)動使所述切換波長被偏轉(zhuǎn)。
[0039]以切 換波長λ j為例，所述子區(qū)域確定部件410可以接收切換指令來確定所述切換波長λ j所在的入射光INn和要切換到的出射光0m，基于所述切換波長所在的入射光INn和要切換到的出射光Om來在所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元105中確定該切換波長的入射子區(qū)域Snj和出射子區(qū)域Smj。
[0040]所述相移計算單元420根據(jù)如下的公式I來確定所述入射子區(qū)域的偏轉(zhuǎn)角β !:
【權(quán)利要求】
1.一種波長選擇開關(guān)裝置，包括: 入射單元，包括N個入射光，每個入射光是由多個波長的光組成的波分復(fù)用光，N為自然數(shù)； 出射單元，包括M個出射光，每個出射光包括一個或多個從各個入射光選擇的波長的光，M為自然數(shù)； 波長分散合成單元，用于根據(jù)波長將在第一軸向上分散所述入射單元中的各個入射光，并且根據(jù)波長來復(fù)用在第一軸向上分散的反射光； 光調(diào)控單元，在不同于第一軸向的第二軸向上與各個入射光和各個出射光對應(yīng)地設(shè)置，用于使在第一軸向上分散的各個入射光和各個反射光在第二軸向上不分散； 液晶光束偏轉(zhuǎn)單元，具有排列在同一平面中的多個像素，所述多個像素被劃分為分別與入射光和出射光中的各個波長對應(yīng)的子區(qū)域，用于通過改變子區(qū)域中的像素的相移特性來對從光調(diào)控單元接收的各個波長光或各個波長的反射光進行偏轉(zhuǎn)； 反射單元，與所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元平行地設(shè)置，用于將在用于入射光的各個子區(qū)域中被偏轉(zhuǎn)的各個波長光反射到用于出射光的各個子區(qū)域中，以進行偏轉(zhuǎn)； 偏轉(zhuǎn)驅(qū)動單元，在所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元中確定要切換的切換波長的入射子區(qū)域和出射子區(qū)域，確定所述入射子區(qū)域的第一相移特性和所述出射子區(qū)域的第二相移特性，并且驅(qū)動所述入射子區(qū)域和所述出射子區(qū)域中的像素的電極以產(chǎn)生所述第一相移特性和第二相移特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的波長選擇開關(guān)裝置，其中，所述光調(diào)控單元是包括多個第二軸向上的柱透鏡的柱透鏡陣列，所述第二軸向上的各個柱透鏡在第二軸向上分別與各個入射光和各個出射光對應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的波長選擇開關(guān)裝置，其中，所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元是基于硅基液晶制作的元件，所述波長選擇開關(guān)裝置還包括: 偏振轉(zhuǎn)換單元，位于所述入射單元和所述波長分散合成單元之間，用于將入射單元中的各個入射光轉(zhuǎn)換為能夠由所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元偏轉(zhuǎn)的偏振態(tài)的光，并且將來自波長分散合成單元的各個具有單一偏振態(tài)的反射光轉(zhuǎn)換為具有兩個垂直的偏振分量的反射光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的波長選擇開關(guān)裝置，其中，所述波長分散合成單元是透射式衍射光柵和反射式衍射光柵之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的波長選擇開關(guān)裝置，還包括: 第一聚光單元，位于所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元和所述反射單元之間，用于在第一軸向上聚集在所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元和所述反射單元之間傳送的各個波長的光。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的波長選擇開關(guān)裝置，還包括: 擴束單元，位于所述入射單元和所述波長分散合成單元之間，用于對所述入射單元中的各個入射光進行擴束，從而在第一軸向上增加各個入射光在入射到所述波長分散合成單兀時的光斑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的波長選擇開關(guān)裝置，其中，所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元中的多個像素在第二軸向上被劃分為分別與各個入射光和各個出射光--對應(yīng)的大區(qū)域，每個大區(qū)域在第一軸向被劃分為與波長對應(yīng)的各個子區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的波長選擇開關(guān)裝置，其中，所述偏轉(zhuǎn)驅(qū)動單元包括:子區(qū)域確定部件，用于基于所述切換波長所在的入射光和要切換到的出射光來在所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元中確定要切換的切換波長的入射子區(qū)域和出射子區(qū)域； 相移計算單元，基于所述入射子區(qū)域和所述出射子區(qū)域之間的位置關(guān)系、所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元與所述反射單元之間的位置關(guān)系來確定所述入射子區(qū)域的偏轉(zhuǎn)角β !和所述出射子區(qū)域的入射角α2，基于所述偏轉(zhuǎn)角^和入射角Ci2來確定所述入射子區(qū)域的第一相移特性M1和出射子區(qū)域的第二相移特性M2 ； 驅(qū)動部件，用于根據(jù)第一相移特性M1向所述入射子區(qū)域中的像素施加第一電壓，根據(jù)第二相移特性M2向所述出射子區(qū)域中的像素施加第二電壓，以驅(qū)動使所述切換波長被偏轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的波長選擇開關(guān)裝置，其中，所述相移計算單元根據(jù)如下的公式來確定所述入射子區(qū)域的偏轉(zhuǎn)角β 1:
10.根據(jù)權(quán)利要求8的波長選擇開關(guān)裝置，其中，所述相移計算單元根據(jù)如下的公式來確定第一相移特性M1和第二相移特性M2

11.根據(jù)權(quán)利要求1的波長選擇開關(guān)裝置，還包括: 第二聚光單元，位于所述光調(diào)控單元和所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元之間，用于在第一軸向上聚集在所述光調(diào)控單元和所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元之間傳送的各個波長的光。
12.根據(jù)權(quán)利要求7的波長選擇開關(guān)裝置，其中，所述第二聚光單元被設(shè)置為使得入射光中的各個波長的光與第二軸向垂直地入射到所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元，并且所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元中的用于出射光的各個子區(qū)域被驅(qū)動為使得各個波長的出射光與第二軸向垂直地從所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元出射。
13.根據(jù)權(quán)利要求7的波長選擇開關(guān)裝置，其中，所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元中的各個大區(qū)域之間的距離以及該液晶光束偏轉(zhuǎn)單元與所述反射單元之間的距離是基于該液晶光束偏轉(zhuǎn)單元的光偏轉(zhuǎn)效率來設(shè)計的。
14.一種通信設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求1 一 13中任一項所述的波長選擇開關(guān)裝置。
15.一種用于波長選擇開關(guān)裝置的波長切換方法，該波長選擇開關(guān)裝置包括:入射單元，其中包括N個入射光，每個入射光是由多個波長的光組成的波分復(fù)用光，N為自然數(shù)；出射單元，包括M個出射光，每個出射光包括一個或多個從各個入射光選擇的波長的光，M為自然數(shù)；波長分散合成單元，用于根據(jù)波長將在第一軸向上分散所述入射單元中的各個入射光，并且根據(jù)波長來復(fù)用在第一軸向上分散的反射光；光調(diào)控單元，在不同于第一軸向的第二軸向上與各個入射光和各個出射光對應(yīng)地設(shè)置，用于使在第一軸向上分散的各個入射光和各個反射光在第二軸向上不分散；液晶光束偏轉(zhuǎn)單兀，具有排列在同一平面中的多個像素，所述多個像素在第二軸向上被劃分為分別與入射光和出射光對應(yīng)的區(qū)域，每個區(qū)域在第一軸向被劃分為與波長對應(yīng)的多個子區(qū)域，用于通過改變子區(qū)域中的像素的相移特性來對從光調(diào)控單元接收的各個波長光或各個波長的反射光進行偏轉(zhuǎn)；反射單元，與所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元平行地設(shè)置，用于將在用于入射光的各個子區(qū)域中被偏轉(zhuǎn)的各個波長光反射到用于出射光的各個子區(qū)域中，以進行偏轉(zhuǎn)，所述波長切換方法包括: 在所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元中確定用于所述切換波長的入射子區(qū)域和出射子區(qū)域； 確定所述入射子區(qū)域的第一相移特性和所述出射子區(qū)域的第二相移特性；和 驅(qū)動所述入射子區(qū)域和所述出射子區(qū)域中的像素的電極以產(chǎn)生所述第一相移特性和第二相移特性。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的波長切換方法，其中，所述確定所述入射子區(qū)域的第一相移特性和所述出射子區(qū)域的第二相移特性包括: 基于所述入射子區(qū)域和所述出射子區(qū)域之間的位置關(guān)系、所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元與所述反射單元之間的位置關(guān)系來確定所述入射子區(qū)域的偏轉(zhuǎn)角; 基于所述入射子區(qū)域的偏轉(zhuǎn)角β !和所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元與所述反射單元之間的位置關(guān)系來確定所述出射子區(qū)域的入射角α2; 基于所述偏轉(zhuǎn)角^和入射角α2來確定所述入射子區(qū)域的第一相移特性M1和出射子區(qū)域的第二相移特性Μ2。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的波長 切換方法，其中，所述入射子區(qū)域的偏轉(zhuǎn)角P1是根據(jù)如下的公式來確定的:
18.根據(jù)權(quán)利要求16的波長切換方法，其中，所述第一相移特性M1和第二相移特性M2是根據(jù)如下的公式來分別確定的
η λ =M1Cl (sin a j+sin ^1) η λ =M2d (sin α 2+sin β 2) 其中，η是在所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元被等效為衍射光柵的情況中的衍射級次，所述Ci1是所述切換波長在入射子區(qū)域的入射角，所述β 2是所述切換波長在出射子區(qū)域的偏轉(zhuǎn)角，入是所述切換波長，d是所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元中的像素的大小。
19.根據(jù)權(quán)利要求15的波長切換方法，其中，所述波長選擇開關(guān)裝置還包括第二聚光單元，位于所述光調(diào)控單元和所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元之間，用于在第一軸向上聚集在所述光調(diào)控單元和所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元之間傳送的各個波長的光，該第二聚光單元被設(shè)置為使得入射光中的各個波長的光與第二軸向垂直地入射到所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元， 所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元中的用于出射光的各個子區(qū)域被驅(qū)動為使得各個波長的出射光與第二軸向垂直地從所述液晶光束偏轉(zhuǎn)單元出射。
【文檔編號】G02B6/32GK103543497SQ201310539900
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】謝德權(quán), 尤全, 劉子晨, 邱英, 李淼峰, 楊奇 申請人:武漢郵電科學(xué)研究院