一種采用非規(guī)則間距輸出端口陣列的波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種采用非規(guī)則間距輸出端口陣列的波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)，其特征是，所述輸出端口的排列方式根據(jù)如下方式得出：根據(jù)光束偏轉(zhuǎn)器件的特性計(jì)算對(duì)光波長(zhǎng)信號(hào)的偏轉(zhuǎn)角度，對(duì)LCOS器件，其中λ為光波長(zhǎng)，m為光柵級(jí)次，pi為一個(gè)相位光柵周期中相位單元的個(gè)數(shù)，pi∈{1,2,…,p}，p為L(zhǎng)COS光束偏轉(zhuǎn)方向上相位單元的總個(gè)數(shù)，d0為相位單元的尺寸；綜合考慮輸出端口的個(gè)數(shù)，器件尺寸和性能的要求選擇一組pi值，并得到對(duì)應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角度θi，根據(jù)光學(xué)變換系統(tǒng)的等效焦距f計(jì)算出每個(gè)輸出端口的位置，形成陣列。本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：通過(guò)采用本發(fā)明所用的結(jié)構(gòu)，可以擴(kuò)大輸出端口數(shù)目而不增加波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)的尺寸，同時(shí)大幅減小來(lái)自其它輸出端口的串?dāng)_。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種采用非規(guī)則間距輸出端口陣列的波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種采用非規(guī)則間距輸出端口陣列的波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)，屬于光通信器件
技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量的爆炸式增長(zhǎng)，大容量的業(yè)務(wù)需要靈活地上/下光網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)了光 網(wǎng)絡(luò)中下一代可重構(gòu)光分插復(fù)用器(R0ADM)結(jié)構(gòu)與技術(shù)的發(fā)展。運(yùn)營(yíng)商使用下一代R0ADM不 僅能夠靈活、高效地增加容量，實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)波長(zhǎng)調(diào)度，也能在鏈路或設(shè)備故障的情況下通過(guò) 重新路由提供更高的服務(wù)可靠性?；赪SS器件的R0ADM設(shè)備具備了非常靈活的信道配置特 性，完全解除了前兩代技術(shù)上的局限性，除了可以完成本地業(yè)務(wù)的任意上下路，還可實(shí)現(xiàn)跨 環(huán)的波長(zhǎng)調(diào)度，成了 R0ADM的主流技術(shù)。
[0003] 由于LC0S器件的優(yōu)良特性，目前絕大多數(shù)的廠(chǎng)商采用LC0S技術(shù)來(lái)構(gòu)建波長(zhǎng)選擇開(kāi) 關(guān)。LC0S器件基于光學(xué)相控陣原理，通過(guò)控制LC0S各個(gè)相位單元的相位來(lái)實(shí)現(xiàn)光束的偏轉(zhuǎn)。 如果米用相位光柵的情況下，光束偏轉(zhuǎn)角度9為：
，其中m為光柵級(jí)次，通常m 取1A為光波長(zhǎng)，d為相位光柵的周期，可以寫(xiě)成d = pdQ，其中p為一個(gè)周期中相位單元的個(gè) 數(shù)，do為各個(gè)相位單元的尺寸。
[0004] 由于光波長(zhǎng)A遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于pdo，一般情況下0~V(pdo)，如附圖1所示。按照當(dāng)前的方 法，在LC0S進(jìn)行光束偏轉(zhuǎn)后耦合進(jìn)一個(gè)等間距的光纖陣列。
[0005] 目前的波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)采用等間距光纖陣列，主要存在兩個(gè)問(wèn)題：
[0006] 第一，這種方法在偏轉(zhuǎn)角度很?。磒很大）的情況下所受的負(fù)面影響較小，隨著偏 轉(zhuǎn)角度的增大，相鄰兩個(gè)偏轉(zhuǎn)角度差別增大。例如當(dāng)P很大的時(shí)候，相鄰兩個(gè)偏轉(zhuǎn)角度大小 差別很小，即V(pdo)~V((p-l)d Q)，也就是說(shuō)角度偏轉(zhuǎn)的精度較高，然而當(dāng)P很小的時(shí)候， 上述的關(guān)系不再成立，角度偏轉(zhuǎn)精度較低，周期P與對(duì)應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角度如附圖1所示，可以看 出，隨著周期P的變小，相鄰兩個(gè)偏轉(zhuǎn)角度大小差別很大。由于波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)采取了等間距 的光纖陣列，當(dāng)LC0S偏轉(zhuǎn)角度稍大的時(shí)候，靠近邊緣的光纖（即需要較大偏轉(zhuǎn)角度)位置與 從LC0S偏轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)的光信號(hào)位置之間很難完全匹配(兩個(gè)位置之間有一個(gè)小的偏移，這個(gè)位 置偏移無(wú)法通過(guò)調(diào)整偏轉(zhuǎn)角度來(lái)修正），光纖無(wú)法正常接收來(lái)自L(fǎng)C0S偏轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)的光信號(hào)，因 此，LC0S的偏轉(zhuǎn)角度必須限制在很小的范圍內(nèi)，以達(dá)到足夠的光束偏轉(zhuǎn)精度。換句話(huà)說(shuō)，對(duì) 某個(gè)輸出端口來(lái)說(shuō)，由于LC0S的偏轉(zhuǎn)角度是離散的，LC0S可能不存在一個(gè)合適的偏轉(zhuǎn)角度， 即輸出端口位置位于LC0S所能提供的兩個(gè)相鄰偏轉(zhuǎn)角度的中間。當(dāng)前波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)對(duì)大輸 出端口數(shù)目提出了要求，要進(jìn)一步增加端口數(shù)目，只能增大器件的尺寸，然而光通信設(shè)備對(duì) 波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)的尺寸是有限制的。適當(dāng)?shù)卦龃笃D(zhuǎn)角度是一種有效的解決方法，然而增大 偏轉(zhuǎn)角度后LC0S提供的相鄰兩個(gè)偏轉(zhuǎn)角度差別較大，光束偏轉(zhuǎn)精度急劇降低。
[0007] 第二，由于LC0S的偏轉(zhuǎn)是基于相位光柵的原理，在偏轉(zhuǎn)光束時(shí)會(huì)產(chǎn)生與偏轉(zhuǎn)角度 對(duì)稱(chēng)的多個(gè)級(jí)次，如附圖2所示。也就是說(shuō)，如果LC0S將某個(gè)光波長(zhǎng)信號(hào)偏轉(zhuǎn)某個(gè)角度&則 在近似-f，±2f等方向上產(chǎn)生柵瓣，這些偏轉(zhuǎn)角度通過(guò)光學(xué)變換系統(tǒng)映射到輸出端口后， 該波長(zhǎng)的光信號(hào)除了耦合進(jìn)入目標(biāo)輸出端口，其柵瓣也會(huì)耦合進(jìn)與該輸出端口相鄰的幾個(gè) 端口，形成串?dāng)_。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種采用非規(guī)則間距光纖端口陣 列的波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)，可以擴(kuò)大輸出端口數(shù)目而不增加波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)的尺寸，同時(shí)大幅減小 來(lái)自其它輸出端口的串?dāng)_。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0010] -種采用非規(guī)則間距輸出端口陣列的波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)，其特征是，輸出端口采用非 等間距的光纖陣列或波導(dǎo)陣列或準(zhǔn)直器陣列等;所述輸出端口的排列方式根據(jù)如下方式得 出:根據(jù)光束偏轉(zhuǎn)器件的特性計(jì)算對(duì)光波長(zhǎng)信號(hào)的偏轉(zhuǎn)角度，對(duì)LC0S器件：
其中x為光波長(zhǎng)，m為光柵級(jí)次，Pi為一個(gè)相位光柵周期中相位單元的個(gè)數(shù)，piG {1，2，一，p}， p為L(zhǎng)C0S光束偏轉(zhuǎn)方向上相位單元的總個(gè)數(shù)，do為各個(gè)相位單元的尺寸；
[0011] 綜合考慮輸出端口的個(gè)數(shù)，器件尺寸和性能要求選擇一組仍值丨仍值的個(gè)數(shù)與輸出 端口個(gè)數(shù)一致），并得到各自對(duì)應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角度9 1;根據(jù)光學(xué)變換系統(tǒng)的等效焦距f?計(jì)算出每 個(gè)輸出端口的位置，形成陣列。
[0012]進(jìn)一步地，所述光柵級(jí)次m取1。
[0013] 進(jìn)一步地，所述輸入端口和輸出端口位于同一個(gè)光纖(或者光纖準(zhǔn)直器)陣列中， 或者位于在不同的光纖(或者光纖準(zhǔn)直器)陣列中。
[0014] 本發(fā)明所達(dá)到的有益效果:通過(guò)采用本發(fā)明所用的方法，可以擴(kuò)大輸出端口數(shù)目 而不增加波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)的尺寸，同時(shí)大幅減小來(lái)自其它輸出端口的串?dāng)_。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1是光束偏轉(zhuǎn)角度與相位光柵周期的關(guān)系的示意圖；
[0016] 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中第二個(gè)弊端的示意圖；
[0017]圖3是本發(fā)明的原理不意圖；
[0018]圖4是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明 的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0020] 本方法的輸出端口的排列方式根據(jù)如下方式得出：
[0021 ]根據(jù)光束偏轉(zhuǎn)器件的特性計(jì)算L C 0 S器件對(duì)光波長(zhǎng)信號(hào)的偏轉(zhuǎn)角度， ，其中A為光波長(zhǎng)，m為光柵級(jí)次，pi為一個(gè)相位光柵周期中相位單元的個(gè)數(shù)， PiG {1，2，"_，p}，p為L(zhǎng)C0S光束偏轉(zhuǎn)方向上相位單元的總個(gè)數(shù)，do為各個(gè)相位單元的尺寸。實(shí) 際使用時(shí)，如果不是LCOS器件，而是采用其他類(lèi)型的偏轉(zhuǎn)器件，其原理與上述內(nèi)容相同，只 是所采用的偏轉(zhuǎn)角度的計(jì)算公式需要進(jìn)行調(diào)整，對(duì)應(yīng)于所采用的偏轉(zhuǎn)器件。
[0022]綜合考慮輸出端口的個(gè)數(shù)，器件尺寸和性能要求選擇一組口:值化:值的個(gè)數(shù)與輸出 端口個(gè)數(shù)一致），并得到各自對(duì)應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角度91;根據(jù)光學(xué)變換系統(tǒng)的等效焦距f?計(jì)算出每 個(gè)輸出端口的位置，形成陣列。
[0023]本發(fā)明在輸出端口采用非規(guī)則間距的光纖(或者光纖準(zhǔn)直器)陣列，解決三個(gè)方面 的問(wèn)題：
[0024]第一，在LC0S偏轉(zhuǎn)角度稍大的情況下，相鄰偏轉(zhuǎn)角度大小差異顯著產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)輸 出光束指向精度差，偏轉(zhuǎn)的輸出光斑與輸出光纖之間存在位置偏差，這一點(diǎn)根據(jù)圖1以及上 述偏轉(zhuǎn)角度的公式也可以得出?，F(xiàn)有技術(shù)中如果采用的相位光柵周期P很小，會(huì)直接導(dǎo)致輸 出光束與輸出光纖的位置偏差很大，從而一部分輸出光纖端口無(wú)法接收到光波長(zhǎng)信號(hào)，或 者可以接收部分信號(hào)但是插損很大，極大地浪費(fèi)了資源。而本發(fā)明采用與LC0S對(duì)各個(gè)目標(biāo) 輸出端口所用的偏轉(zhuǎn)角度一一對(duì)應(yīng)的非等間距光纖陣列，能夠極大化地節(jié)省資源。
[0025]第二，通過(guò)采用非等間距的光纖陣列，減小LC0S光束偏轉(zhuǎn)時(shí)柵瓣對(duì)其它輸出端口 所帶來(lái)的串?dāng)_。串?dāng)_的原由在【背景技術(shù)】中有相關(guān)介紹。而本發(fā)明由于輸出端口都是根據(jù)輸 出光束一一對(duì)應(yīng)設(shè)置的，并且采用了非等間距的陣列，因此在近似_@，±2似等方向上產(chǎn)生 柵瓣是可以避免耦合到其它輸出端口的。
[0026] 第三，可以有效地突破當(dāng)前波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)端口數(shù)目的限制，使得大端口數(shù)目的波 長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)成為可能，提高端口的利用率，提高使用效率，降低生產(chǎn)成本。
[0027] 如圖3所示是本發(fā)明的原理圖，其中，光波長(zhǎng)信號(hào)從同一個(gè)光纖陣列輸入，然而光 波長(zhǎng)信號(hào)也可以從不同的光纖陣列進(jìn)入，不影響本發(fā)明的效果。光波長(zhǎng)信號(hào)經(jīng)過(guò)光束整形， 光柵衍射和透鏡組聚焦后，各個(gè)波長(zhǎng)依次在LC0S窗口上展開(kāi)。
[0028] 假設(shè)輸出端口數(shù)量為N，在LC0S所能提供的所有偏轉(zhuǎn)角度中，挑選N個(gè)角度，挑選的 原則主要有:第一，優(yōu)化端口之間的串?dāng)_;第二，N個(gè)LC0S的偏轉(zhuǎn)角度都不會(huì)受到器件中透鏡 系統(tǒng)的限制，也就是說(shuō)，所選的N個(gè)偏轉(zhuǎn)角度所對(duì)應(yīng)的光束經(jīng)過(guò)透鏡系統(tǒng)時(shí)均可實(shí)現(xiàn)相同程 度的聚焦。除此之外，挑選LC0S的N個(gè)偏轉(zhuǎn)角度還可能需要考慮更多的因素，例如成本因素 等等，或者在諸多考慮因素之間達(dá)到一種平衡，這需要由器件的實(shí)際要求來(lái)確定。
[0029] 挑選出N個(gè)偏轉(zhuǎn)角度后，需要根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)的參數(shù)以及上述排列方式來(lái)確定與N個(gè) 偏轉(zhuǎn)角度一一對(duì)應(yīng)的輸出端口之間的間距。
[0030] 本發(fā)明所述的方法可以用于任何結(jié)構(gòu)，任何形式以及任何輸入輸出端口數(shù)目的 波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)，只要采用了端口之間間距不相等的陣列光纖（或者光纖準(zhǔn)直器或者波導(dǎo) 等），即適應(yīng)于本發(fā)明。
[0031 ]具體實(shí)施例如圖4所示，光信號(hào)從輸入端口輸入后，經(jīng)過(guò)光束整形，由分光元件，例 如光柵，把所有的光波長(zhǎng)在空間上分開(kāi)，再經(jīng)過(guò)一個(gè)透鏡組后，所有的光波長(zhǎng)信號(hào)都映射在 LC0S的窗口上。
[0032]仍然取LC0S的相位控制單元大小為lOym，光波長(zhǎng)為A=1.55wii。光束偏轉(zhuǎn)單元的相 位光柵周期可以選為:P = 50,30,18,13,10，8,6,5,對(duì)應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角度分別是：0 = 0.178°， 0.296°，0.493°，0.683°，0.888°，1.110°，1.480°，1.776°。
[0033]顯然這些光柵周期對(duì)應(yīng)的光束偏轉(zhuǎn)角度之間是差距較大，如果采用等間距的端口 陣列，對(duì)于不同的相位光柵周期，其接受端口的位置會(huì)相差很大，好幾個(gè)端口都無(wú)法正常接 收到從光束偏轉(zhuǎn)單元偏轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)的光信號(hào)，這種端口陣列的利用率就會(huì)很低。在這種情況下， 根據(jù)所選擇的相位光柵周期選擇對(duì)應(yīng)的非等間距的端口陣列，就不會(huì)出現(xiàn)這樣的問(wèn)題。同 時(shí)，由于各個(gè)偏轉(zhuǎn)角度之間差距較大，可以很好地避免串?dāng)_發(fā)生。
[0034] 在本發(fā)明中，輸出光纖端口陣列間距是根據(jù)光束偏轉(zhuǎn)元件所能做的偏轉(zhuǎn)角度來(lái)設(shè) 置的，偏轉(zhuǎn)單元的相位光柵周期已經(jīng)事先選定，因而經(jīng)光束偏轉(zhuǎn)耦合到目標(biāo)輸出端口不會(huì) 受光束偏轉(zhuǎn)角度的精度限制，每個(gè)光信號(hào)都能通過(guò)光束偏轉(zhuǎn)元件偏轉(zhuǎn)某個(gè)角度后精確地到 達(dá)并高效耦合到輸出端口，同時(shí)，輸出端口間距的選擇可以大大減小來(lái)自其它端口的信號(hào) 串?dāng)_。而且，本發(fā)明中光束偏轉(zhuǎn)元件可以進(jìn)行大角度的光束偏轉(zhuǎn)，從而在不增加器件尺寸的 情況下大大增大輸出端口數(shù)目。
[0035] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形 也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種采用非規(guī)則間距輸出端口陣列的波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)，其特征是，輸出端口采用非等 間距的光纖陣列或波導(dǎo)陣列或準(zhǔn)直器陣列；所述輸出端口的排列方式根據(jù)如下方式得出： 根據(jù)光束偏轉(zhuǎn)器件的特性計(jì)算LCOS器件對(duì)光波長(zhǎng)信號(hào)的偏轉(zhuǎn)角度， ，其 中X為光波長(zhǎng)，m為光柵級(jí)次，pi為一個(gè)相位光柵周期中相位單元的個(gè)數(shù)，piG {1,2，^_，p}，p 為L(zhǎng)COS光束偏轉(zhuǎn)方向上相位單元的總個(gè)數(shù)，do為各個(gè)相位單元的尺寸； 根據(jù)輸出端口的個(gè)數(shù)、器件尺寸和性能要求選擇一組Pl值，Pl值的個(gè)數(shù)與輸出端口個(gè)數(shù) 一致，得到對(duì)應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角度91;根據(jù)光學(xué)變換系統(tǒng)的等效焦距f計(jì)算出每個(gè)輸出端口的位 置，形成陣列。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用非規(guī)則間距輸出端口陣列的波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)，其特征 是，所述光柵級(jí)次m取1。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用非規(guī)則間距輸出端口陣列的波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)，其特征 是，所述輸入端口和輸出端口位于同一個(gè)光纖或光纖準(zhǔn)直器陣列中，或者位于在不同的光 纖或光纖準(zhǔn)直器陣列中。
【文檔編號(hào)】G02B6/293GK106054319SQ201610562422
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月18日
【發(fā)明人】肖峰
【申請(qǐng)人】貝耐特光學(xué)科技（昆山）有限公司