本發(fā)明涉及光纖通訊技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種波段選擇開關(guān)。

背景技術(shù)：

隨著波分系統(tǒng)的發(fā)展，對系統(tǒng)的靈活性要求也越來越高，波長選擇光開關(guān)具有任意端口任意波長上下的功能，給光網(wǎng)絡(luò)的靈活組網(wǎng)提供了必要的技術(shù)平臺，隨著光交換智能網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，特別是當(dāng)前大量光交換網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)或即將下沉到城域網(wǎng)，獲得了大量的應(yīng)用。

作為光傳送網(wǎng)的核心設(shè)備，roadm（reconfigurableopticaladd-dropmultiplexer，簡稱roadm）的使用給網(wǎng)絡(luò)的運營帶來了更多業(yè)務(wù)開展的便利和營運成本的降低。首先，roadm的使用支持波長級業(yè)務(wù)開展的需要。面對大客戶提供的波長級業(yè)務(wù)，使用roadm節(jié)點設(shè)備，只需通過網(wǎng)管系統(tǒng)進行遠端配置即可，極大地方方便了這種新類型業(yè)務(wù)的開展，提高了對客戶新需求的反應(yīng)速度。其次，roadm的使用便于進行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，降低運營費用。對于突發(fā)和難以預(yù)測的業(yè)務(wù)，roadm通過提供節(jié)點的重構(gòu)能力，使得dwdm（densewavelengthdivisionmultiplexing，簡稱dwdm）網(wǎng)絡(luò)也可以方便的重構(gòu)，因此對網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的要求就可以大大降低，而且應(yīng)對突發(fā)情況的能力也大大增強，使整個我拿過來的效率有很大的提升。另外，roadm的使用便于維護和降低維護成本。采用roadm，絕大多數(shù)日常維護操作包括增開業(yè)務(wù)及進行線路調(diào)整等，可通過網(wǎng)管進行，不需要人工操作，可極大提高工作效率，降低維護成本。wss作為roadm的新一代產(chǎn)品，使得光層在波長級實現(xiàn)了完全自動化。

中國專利cn1831574a，公開一種波長選擇開關(guān)。所提供的波長選擇開關(guān)包括基于衍射光柵分光部分，可動反射鏡部分，可動反射鏡驅(qū)動部分，反射光監(jiān)測部分。該波長選擇開關(guān)輸入端口的wdm(wavelengthdivisionmultiplexing，簡稱wdm)光信號被分光部分分成單獨的波長信道，并且沿不同方向進行的波長信道被相應(yīng)反射鏡反射。各可動反射鏡的反射面角度被設(shè)定為待射入的波長信道的輸出地址中所設(shè)定的輸出端口的位置相對應(yīng)。到達目標(biāo)輸出端口的各波長信道的部分被設(shè)置在輸出端口端面上的反射部反射，并且反射光沿著先前的光路相反的方向向下進行，并返回至輸入端口。該波長選擇開關(guān)還具備反射光監(jiān)測功能。該專利通過反射鏡的旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)光路切換選擇的功能，沒有衰減和無干擾切換（hitless）功能。

如圖2所示，一種典型的基于光柵和液晶技術(shù)實現(xiàn)的波長選擇開關(guān)。包括光纖準(zhǔn)直器陣列，衍射光柵，光學(xué)透鏡，反射鏡陣列。1/4波片，入射光信號經(jīng)過衍射光柵分光后，光信號被分成為單獨的波長信道光信號，離散的通道光信號傳輸至二維反射鏡陣列，二維反射鏡陣列通過一個方向的旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)信號的偏轉(zhuǎn)即波長選擇開關(guān)功能，通過另一方向的旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)每通道信號的衰減功能。該專利通過二維反射鏡的方向的旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)光路切換選擇功能，另一方向的旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)每通道的衰減和無干擾切換histless功能。

綜上可見，已有的wss具備以下兩個特點：1.基于衍射光柵設(shè)計，2.基于多通道多波長。由于衍射光柵有其特有的色散特性，偏振特性，衍射特性，溫度特性，導(dǎo)致基于光柵的光學(xué)系統(tǒng)，過于復(fù)雜，特別是為了回避美國一兩家公司的基礎(chǔ)專利壁壘，導(dǎo)致wss的設(shè)計和制作工藝難度相當(dāng)大，目前僅國外少數(shù)公司可以提供，而且成品率很低。這就使得基于衍射光柵的波長選擇開關(guān)僅有少數(shù)幾家歐美公司可以提供，而且出于技術(shù)和工藝難度，使得波長選擇開關(guān)的成本高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種波段選擇開關(guān)，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、隔離度高、插入損耗低、偏振相關(guān)損耗低，無干擾切換等優(yōu)點。

本發(fā)明采用以下方案實現(xiàn)：一種波段選擇開關(guān)，包括依次設(shè)置的由第一準(zhǔn)直器、第二準(zhǔn)直器、第三準(zhǔn)直器、第四準(zhǔn)直器構(gòu)成的四通道準(zhǔn)直器陣列，玻璃基片，由第一濾片、第二濾片、第三濾片、第四濾片構(gòu)成的四通道濾片陣列，由第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡構(gòu)成的四通道透鏡陣列，由第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、第四反射鏡構(gòu)成的四通道反射鏡陣列；來自任一準(zhǔn)直器的光束，內(nèi)含全部四個波長或部分波長，經(jīng)過所述四通道濾片陣列后，在相應(yīng)的濾片位置出射相應(yīng)波長的準(zhǔn)直光束，再經(jīng)過相應(yīng)透鏡匯聚在相應(yīng)通道的反射鏡上；按反射鏡不同的角度位置，反射回光路，重新經(jīng)過透鏡、濾片，進入原本入射的準(zhǔn)直器或者其它三個準(zhǔn)直器中的一個。由于以上模塊依次進行設(shè)置，則第一、二、三、四準(zhǔn)直器豎直并排放置于器件一端，濾片陣列、透鏡陣列和反射鏡陣列水平并排放置于器件另一端。

進一步地，所述四通道準(zhǔn)直器陣列，用以發(fā)射和接收平行光束，每個通道均雙向傳輸四個波長或者四組波長；所述玻璃基片與四通道濾片陣列，用以分解和合成四個波長的平行光束，平行光束從公共端進入四個端口為分解過程，平行光束從四個端口進入公共端為合成過程；所述四通道濾片陣列有一定的高度，所述四通道透鏡陣列的不同準(zhǔn)直器對應(yīng)的光束層，分布在所述四通道濾片陣列的不同高度或空間位置。

進一步地，所述四通道反射鏡陣列的每個反射鏡，位于所述四通道透鏡陣列的相應(yīng)通道透鏡的焦平面上；其中，每個反射鏡均能夠旋轉(zhuǎn)，反射鏡在某幾個確定的位置，對應(yīng)不同通道的反射關(guān)系，用以把不同通道的光反射去不同的通道。

進一步地，所述每個反射鏡的轉(zhuǎn)動方向設(shè)置為一維或二維；當(dāng)反射鏡進行二維旋轉(zhuǎn)時，反射鏡在第二維方向的旋轉(zhuǎn)，不同的旋轉(zhuǎn)角度對應(yīng)不同的衰減量；在通道切換時，先旋轉(zhuǎn)第二維方向使衰減量最大，再旋轉(zhuǎn)第一維方向到通道切換位置，再旋轉(zhuǎn)第二維方向到衰減最小或者衰減合適的位置，實現(xiàn)無交叉串?dāng)_的通道切換。

特別地，不同通道的光可以反射回原通道，也可以反射去別的通道，都要兩次經(jīng)過相應(yīng)通道的濾片陣列，所以相應(yīng)的通道隔離度可以翻倍，也就是說對濾片隔離度的要求可以減半；也就是說可以降低濾片隔離度要求，增加濾片入射角，從而實現(xiàn)在較短的光路上實現(xiàn)多通道光束在空間上的分開。另外，當(dāng)選用的透鏡焦距比較長時，反射鏡只需要改變很小的角度，就可以在兩個通道間切換。例如，在空間豎直方向上，相鄰兩個通道可以分開較大的距離，就減少了準(zhǔn)直器陣列的設(shè)計和工藝難度。

進一步地，構(gòu)成所述四通道準(zhǔn)直器陣列的準(zhǔn)直器個數(shù)根據(jù)需求進行增減，從而構(gòu)成不同輸入端口數(shù)與輸出端口數(shù)的波段選擇開關(guān)。

進一步地，所述四通道濾片陣列、四通道透鏡陣列以及四通道反射鏡陣列的通道數(shù)均根據(jù)需求進行增減，從而構(gòu)成不同波長數(shù)或者不同波長組數(shù)的波段選擇開關(guān)。

進一步地，所述四通道準(zhǔn)直器陣列中的每個準(zhǔn)直器采用光纖芯徑擴束的小光斑長工作距離設(shè)計，或采用透鏡組設(shè)計進行光斑和工作距離變換。

進一步地，所述四通道透鏡陣列中的透鏡組采用復(fù)合透鏡設(shè)計，用以滿足不同的光斑大小、通道間距、反射鏡旋轉(zhuǎn)角度。

進一步地，在所述四通道準(zhǔn)直器陣列的準(zhǔn)直器的光纖端口上放置環(huán)行器，用以實現(xiàn)多一個端口輸出。

進一步地，所述四通道透鏡陣列和所述四通道反射鏡陣列，替換為液晶功能陣列，同樣用以實現(xiàn)通道切換和衰減功能。并且，低通道數(shù)的液晶單元，同樣有結(jié)構(gòu)簡單和低成本的優(yōu)勢。

進一步地，用以分合光的四通道濾片陣列，可以靠玻璃基片進行反射、透射及定位固定，也可以靠反射鏡和濾片構(gòu)成反射和透射及定位固定；反射鏡和濾片構(gòu)成的濾片陣列，可以增大反射角，增大光束分開的距離。另外，用大入射角濾片實現(xiàn)分合光，用零度入射角濾片實現(xiàn)隔離度，鍍膜難度降低，增加濾片的入射角來加大光束分開距離。

特別地，濾片和濾片組結(jié)構(gòu)，是比現(xiàn)有基于光柵的通用方案，在較少波長數(shù)和/或波長組數(shù)的情況下，更容易設(shè)計和工藝處理的。光柵有較大的色散，有偏振相關(guān)特性需要單偏振入射，有明顯的溫度特性需要溫度補償設(shè)計，由于光柵衍射效應(yīng)而必然有較大的損耗。這些光柵方案上的弱點，反襯濾片方案的優(yōu)勢，在通道數(shù)少的情況下，該設(shè)計有非常明確的優(yōu)勢。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：所述波段選擇開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單，體積小，無色散，隔離度高，插入損耗低，偏振相關(guān)損耗低。

附圖說明

圖1為反射鏡陣列單元示意圖。

圖2一種典型的基于衍射光柵的波長選擇開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明中波段選擇開關(guān)的光路俯視圖。

圖4為本發(fā)明中波段選擇開關(guān)的光路側(cè)視圖。

圖5為本發(fā)明中反射鏡旋轉(zhuǎn)示意圖。

圖6為本發(fā)明中基于反射鏡和濾片組的波長分合光示意圖。

圖7為別本發(fā)明中波段選擇開關(guān)的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步說明。

本實施例提供一種波段選擇開關(guān)，如圖7所示，包括第一準(zhǔn)直器11、第二準(zhǔn)直器12、第三準(zhǔn)直器13、第四準(zhǔn)直器14構(gòu)成的四通道準(zhǔn)直器陣列1，玻璃基片20和第一濾片21、第二濾片22、第三濾片23、第四濾片24夠成的四通道濾片陣列2，第一透鏡31、第二透鏡32、第三透鏡33、第四透鏡34構(gòu)成的四通道透鏡陣列3，第一反射鏡41、第二反射鏡42、第三反射鏡43、第四反射鏡44構(gòu)成的四通道反射鏡陣列4。

在本實施例中，如圖3所示，是波段選擇開關(guān)的光路俯視圖，以圖面的第一準(zhǔn)直器11為例，來自第一準(zhǔn)直器11的光束，內(nèi)含全部四個波長或部分波長，經(jīng)過玻璃基片20，依次在第一濾片21、第二濾片22、第三濾片23、第四濾片24夠成的四通道濾片陣列2濾片陣列上，發(fā)生反射和透射，在第一濾片21、第二濾片22、第三濾片23、第四濾片24相應(yīng)位置出射相應(yīng)波長的準(zhǔn)直光束：第一波長211、第二波長221、第三波長231、第四波長241；再經(jīng)過第一透鏡31、第二透鏡32、第三透鏡33、第四透鏡34匯聚在第一反射鏡41、第二反射鏡42、第三反射鏡43、第四反射鏡44上。

同樣，來自第二準(zhǔn)直器12、第三準(zhǔn)直器13、第四準(zhǔn)直器14的光束，也將各自的4個光束，分別匯聚在第一反射鏡41、第二反射鏡42、第三反射鏡43、第四反射鏡44上。

在本實施例中，如圖4所示，是波段選擇開關(guān)的光路側(cè)視圖，以圖面的第一濾片21，第一透鏡31和第一反射鏡41為例，來自第一準(zhǔn)直器11的第一波長211、第二準(zhǔn)直器12的第二波長212、第三準(zhǔn)直器13的第三波長213、第四準(zhǔn)直器14的的第四波長214，經(jīng)過第一透鏡31匯聚到第一透鏡31的焦點上。第一反射鏡41的通道切換旋轉(zhuǎn)軸就在第一透鏡31的焦點上。

在本實施例中，如圖5所示，是反射鏡旋轉(zhuǎn)示意圖，通過旋轉(zhuǎn)到不同的角度位置，經(jīng)過反射，第一波長211可以切換到第二波長212，也可以切換到第三波長213，也可以切換到第四波長214。同樣，第二波長212也可以切換到第三波長213，也可以切換到第四波長214；第三波長213也可以切換到第四波長214。圖中實線反射鏡4的位置，第一波長211可以反射到第四波長214，第二波長212可以反射到第三波長213；圖中虛線反射鏡4的位置，第一波長211可以反射到第二波長212；類似地，在該旋轉(zhuǎn)軸方向，還有第一波長211反射到第三波長213的位置。

經(jīng)過反射后的波長，重新回到第一透鏡31，再到第一濾片21，再經(jīng)過基片20，重新回到第一準(zhǔn)直器11、第二準(zhǔn)直器12、第三準(zhǔn)直器13、第四準(zhǔn)直器14中的一個，完成通道切換。

在本實施例中，如圖1所示，是當(dāng)采用的是二維旋轉(zhuǎn)的反射鏡，第一波長211從第二波長212切換到第四波長214的過程中，先旋轉(zhuǎn)第二維到衰減最大，再旋轉(zhuǎn)第一維到第一波長211切換到第四波長214的位置，最后再把旋轉(zhuǎn)第二維到衰減合適的位置，從而實現(xiàn)無通道串?dāng)_的切換。同理，對應(yīng)其它三組的四個波長，也可以在四個通道切換和無通道串?dāng)_的切換，同時實現(xiàn)有無衰減。

對于2個到160個波長中，若干個相鄰波長為一組的情況，只需要把濾片鍍成相應(yīng)波長組透過的通帶濾片就可以。為降低鍍膜難度，可以采用相鄰波長組之間，間隔一個波長或者兩個波長，或者三個波長，甚至更多個波長的方式，比如常用的8s1（8個波長間隔1個波長），8s2（8個波長間隔2個波長），8s3（8個波長間隔3個波長）。

在實際大角度濾片（指大入射角的濾片，比如常用的10°，11°，13°，13.5°等入射角）獲得高隔離度有難度的情況下，還可以采用大角度濾片實現(xiàn)分合光，增加零度入射角濾片獲得高隔離度的方式，使得實際的解決方案變得簡單。

在本實施例中，如圖6所示，是基于反射鏡和濾片組的波長分合光示意圖。分波時，光束從左入射，對應(yīng)第一濾片21透射的四個波長211，212，213，214從第一濾片21透射；其它波長反射，在反射鏡5上再反射，然后在第二濾片22透射四個波長221，222，223，224；其它波長反射，在反射鏡5上再反射，然后在第三濾片23透射四個波長231，232，233，234；其它波長反射，在反射鏡5上再反射，然后在第四濾片24透射四個波長241，242，243，244。合波時，各個波長光束從右邊入射（從反射鏡反射回的光束），同樣透射過相應(yīng)通道的濾片2，在反射鏡5上反射，在其它通道濾片2上反射，最后合成為一束，從左邊出射。

在本實施例中，如圖6所示，圖中虛線位置是同樣濾片入射角的情況下，玻璃基片20所在的位置，可以看出總體長度有明顯縮短。這是因為對應(yīng)同樣入射角的濾片，在空氣中的入射角答應(yīng)玻璃基片中的入射角，相應(yīng)地在同樣側(cè)向分開距離的情況下，縱向距離就縮短了。

上列較佳實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。