一種擴展波長選擇開關端口數(shù)目的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種擴展波長選擇開關端口數(shù)目的方法，其特征是：1)將輸出端口分組；2)在輸入端口和輸出端口之間依次設置有m個偏轉階段，每個偏轉階段均設置有若干個偏轉器件或者同一個偏轉器件不同的偏轉區(qū)塊；3)偏轉階段的個數(shù)以及每個偏轉階段的偏轉器件或偏轉區(qū)塊的個數(shù)根據(jù)相關條件設定；4)設定完畢后，根據(jù)各個光波長信號目標輸出端口的位置，找出偏轉路徑，依次設置偏轉路徑上的偏轉器件或偏轉區(qū)塊對該光波長信號的偏轉角度，使得各個光信號偏轉到目標輸出端口。本發(fā)明所達到的有益效果：有效地突破當前波長選擇開關端口數(shù)目的限制，使得大端口數(shù)目的波長選擇開關成為可能，滿足高速發(fā)展的光通信需求。
【專利說明】
一種擴展波長選擇開關端口數(shù)目的方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種擴展波長選擇開關端口數(shù)目的方法，屬于光通信器件技術領域。
【背景技術】
[0002]人們對寬帶網絡不斷增長的需求給當前通信網絡帶來了巨大的挑戰(zhàn)，可重構光分插復用器(Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer，簡稱R0ADM)逐步用于建立光纖通信網絡節(jié)點，實現(xiàn)不同鏈路間的交叉調度，為網絡運營帶來了開展多種業(yè)務的靈活性，極大地降低了運營成本。ROADM設備的核心器件經過多年的發(fā)展，先后經歷了第一代基于波長阻斷型(Wavelength Blocker，簡稱WB)和第二代平面光波導型(Planar LightwaveCircuit，簡稱PLC)，目前已經發(fā)展到了第三代波長選擇開關型(Wavelength SelectiveSwitch，簡稱WSS)，R0ADM系統(tǒng)進入了一個全新的發(fā)展階段。
[0003]由于受到光束偏轉器件的偏轉角度和光學系統(tǒng)像差的限制，目前IXN型波長選擇開關的端口數(shù)目有限，通常的輸出端口數(shù)目為9個，也有公司推出了 20個輸出端口的產品。按照當前的方法，要進一步增加端口數(shù)目，只能增大器件的尺寸，然而光通信設備對波長選擇開關的尺寸是有嚴格限制的。我國一些研究機構也在積極開發(fā)大端口數(shù)目的波長選擇開關，最近中央民族大學的科研團隊報道了 1X32型的波長選擇開關。武漢郵科院也公開了一個增加端口數(shù)目的技術方案，他們通過采用多級偏轉單元來增大偏轉角度?？傊?，進一步增加端口數(shù)目是一個非常困難的問題。

【發(fā)明內容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種擴展波長選擇開關端口數(shù)目的方法，可以極大地擴展輸出端口數(shù)目而不顯著增加波長選擇開關的尺寸，以應對市場高速發(fā)展的需求。
[0005]為了實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明采用如下的技術方案:
[0006]—種擴展波長選擇開關端口數(shù)目的方法，其特征是:包括如下步驟:
[0007]I)將輸出端口分為η個組，η為大于或等于2的自然數(shù);每組的端口數(shù)量個數(shù)相近，具體地相差不超過a，a依據(jù)經驗值設定；
[0008]2)在輸入端口和輸出端口之間依次設置有m個偏轉階段，每個偏轉階段均設置有若干個偏轉器件或者同一偏轉器件的不同偏轉區(qū)塊;所有的偏轉器件或偏轉區(qū)塊分別記為Aij，其中，i代表第i個偏轉階段，j代表第j個偏轉器件或偏轉區(qū)塊；
[0009]3)第m個偏轉階段用于將光信號偏轉到輸出端口中，每組輸出端口對應一個偏轉器件或對應同一個偏轉器件上的不同區(qū)塊；
[0010]偏轉階段的個數(shù)以及每個偏轉階段的偏轉器件或偏轉區(qū)塊的個數(shù)根據(jù)以下條件設定:
[0011]i)對于任意偏轉階段s來說，該偏轉階段的任意一個偏轉器件或偏轉區(qū)塊均可以將其從上一個偏轉階段s-Ι接收到的光信號偏轉到偏轉階段s+1中的偏轉器件或偏轉區(qū)塊上;偏轉階段S中偏轉器件或偏轉區(qū)塊的個數(shù)和偏轉階段S-1中的偏轉器件或偏轉區(qū)塊所能偏轉的角度范圍決定了偏轉階段s-Ι所需要的偏轉器件或偏轉區(qū)塊的個數(shù)；
[0012]最后一個偏轉階段，即偏轉階段m中的偏轉器件或偏轉區(qū)塊的偏轉角度范圍決定了輸出端口的分組個數(shù)，每個輸出端口組對應偏轉階段m中的一個偏轉器件或偏轉區(qū)塊，每個偏轉器件或偏轉區(qū)塊能夠將上一個偏轉階段偏轉過來的光波長信號偏轉進對應端口組的各個輸出端口；依次倒推到第一個偏轉階段，即第一偏轉階段所需要的偏轉器件或偏轉區(qū)塊能夠和輸入端口一一對應并將輸入端口過來的光波長信號偏轉到第二偏轉階段中所有的偏轉器件或偏轉區(qū)塊上；
[0013]ii)對于任意偏轉階段s來說，該偏轉階段的任意一個偏轉器件或偏轉區(qū)塊只能對應接受到偏轉階段s-Ι中的一個偏轉器件或偏轉區(qū)塊所偏轉的光信號；
[0014]iii)任意兩個輸出端口所對應的偏轉路徑不存在交叉；
[0015]4)偏轉階段和各個偏轉階段包含的偏轉器件或偏轉區(qū)塊設定完畢后，根據(jù)各個光波長信號所要到達的輸出端口位置，找出偏轉路徑，依次設置偏轉路徑上的各個偏轉器件或偏轉區(qū)塊對該光波長信號的偏轉角度，使得各個光波長信號偏轉到目標輸出端口。
[0016]進一步地，所述偏轉器件采用LCOS，變形鏡，液晶或MEMS等。
[0017]進一步地，相鄰所述的兩個偏轉階段之間設置有光學系統(tǒng);所述光學系統(tǒng)用于將前一階段偏轉器件或偏轉區(qū)塊上的光信號光斑無畸變地偏轉到后一階段的偏轉器件或偏轉區(qū)塊上。
[0018]進一步地，所述輸入端口輸入光束后依次通過包括光束整形，分光元件，透鏡變換組將所有輸入的光波長信號在波長方向依次映射到第一個偏轉階段的偏轉器件或偏轉區(qū)塊上。
[0019]本發(fā)明所達到的有益效果:有效地突破當前波長選擇開關端口數(shù)目的限制，使得大端口數(shù)目的波長選擇開關成為可能，滿足高速發(fā)展的光通信需求。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的原理圖；
[0021 ]圖2是實施例1的第一種情況示意圖；
[0022]圖3是實施例1的第二種情況示意圖；
[0023]圖4是實施例1的第三種情況示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。
[0025]本發(fā)明的原理圖如圖1所示，以輸出端口分為兩組為例進行原理說明，光信號從輸入端口輸入后，經過包括光束整形，由分光元件，例如光柵，把所有的光波長在空間上分開，再經過一個透鏡組后，所有的光波長信號都映射在LCOSl的窗口上。
[0026]相應地，光束偏轉分為兩個階段，第一個階段的光束偏轉由一個LCOS完成，第二階段的光束偏轉可以由同一個LCOS完成，也可以由另外一個或者兩個LCOS完成，分別如圖2，圖3和圖4所示，根據(jù)具體的實施方案，空間布局，總輸出端口數(shù)目和成本綜合考慮。
[0027]如圖2所示，如果第二階段的光束偏轉由第一階段的偏轉器件即LOCSl來完成，則需要將LCOSl分為三個光束偏轉區(qū)塊，其中第一個區(qū)塊由第一偏轉階段使用，第二第三個區(qū)塊分別對應兩個輸出端口組，由第二偏轉階段使用。如果某個光波長信號需要切換到的輸出端口在第一組中，則LCOSI將該波長信號從LCOSl的第一區(qū)塊偏轉到LCOSI的第二區(qū)塊上，同樣的，如果某個光波長信號需要切換到的輸出端口在第二組中，則LCOSl將該波長信號從第一區(qū)塊偏轉到第三區(qū)塊上。
[0028]如圖3所示，如果第二階段的光束偏轉由一個LCOS，S卩IX0S2完成，則需要將該LC0S2窗面分為兩個光束偏轉區(qū)塊，分別對應兩個輸出端口組。如果某個光波長信號需要切換到的輸出端口在第一組中，則LCOSl將該波長信號偏轉到LC0S2與第一組輸出端口對應的偏轉區(qū)塊(如果是兩個LCOS，則偏轉到與第一組輸出端對應的那個LCOS，即LC0S2，如圖4所示)，同樣的情況，如果要把任意光波長信號偏轉到某個第二組輸出端口，LCOSl需要將該信號偏轉到LC0S2與第二組輸出端口對應的偏轉區(qū)塊(如果是兩個LCOS，則偏轉到與第二組輸出端對應的那個LCOS，8卩LC0S3，如圖4所示)。
[0029]第二個階段，各組對應的LCOS區(qū)塊或者對應的LCOS分別將映射過來的各個信號偏轉到各自的目標輸出端口。經過上述兩個階段，整個輸入光信號的切換過程完成。
[0030]對于輸出端口分為η個組，且有m個偏轉階段的情況時，具體的設置方法如下:
[0031]I)將輸出端口分為η個組，η為大于等于2的整數(shù);每組的端口數(shù)量總體上差不多即可，這樣能夠減少各個偏轉階段所使用的偏轉器件的個數(shù)以及偏轉的階段數(shù)量。
[0032]對于每組輸出端口的個數(shù)，主要看所采用的偏轉器件的偏轉角度的大小以及整體器件的大小來決定，如果偏轉角度較大或者器件尺寸較大，就可以多設置輸出端口。
[0033]比如，當總的輸出端口為100個的時候，如果每個偏轉器件的偏轉角度能夠覆蓋到20個輸出端口，那么總的輸出端口可以分成5個端口組，每組包含20個輸出端口，則第m個偏轉階段就需要設置5個偏轉器件或者偏轉區(qū)塊。由于第一偏轉階段只有一個偏轉器件或者一個偏轉區(qū)塊，如果該偏轉器件或者偏轉區(qū)塊可以覆蓋第m個偏轉階段中的這5個偏轉器件，那么m就可以取2，從而形成一個采用兩個偏轉階段的擴展方法。至于需要多少個偏轉器件，如果一個偏轉器件可以容納上述第一階段的一個偏轉區(qū)塊和第二階段的5個偏轉區(qū)塊，并且在光路布局上能夠完成各個偏轉階段所需要的光束偏轉，則整個器件只需要一個偏轉器件(此種情況與圖2的實施例類似)，否則需要設置兩個或者以上的偏轉器件。
[0034]2)在輸入端口和輸出端口之間依次設置有m個偏轉階段，每個偏轉階段均設置有若干個偏轉器件或者偏轉區(qū)塊;所有的偏轉器件或者偏轉區(qū)塊分別記為Au，其中，i代表第i個偏轉階段，j代表第j個偏轉器件/區(qū)塊；
[0035]3)第m個偏轉階段用于將光信號偏轉到輸出端口中，每組端口對應一個偏轉器件或對應同一個偏轉器件上的不同區(qū)塊。
[0036]偏轉階段的個數(shù)以及每個偏轉階段的偏轉器件或偏轉區(qū)塊的個數(shù)根據(jù)以下條件設定:
[0037]i)對于任意偏轉階段s來說，該偏轉階段的任意一個偏轉器件或偏轉區(qū)塊均可以將其從上一個偏轉階段s-Ι接收到的光信號偏轉到偏轉階段s+1中的偏轉器件或偏轉區(qū)塊上，偏轉階段s中偏轉器件或偏轉區(qū)塊的個數(shù)和偏轉階段s-Ι中的偏轉器件或偏轉區(qū)塊所能偏轉的角度范圍決定了偏轉階段s-Ι所需要的偏轉器件或偏轉區(qū)塊的個數(shù)；
[0038]最后一個偏轉階段，即偏轉階段m中的偏轉器件或偏轉區(qū)塊的偏轉能力決定了輸出端口的分組個數(shù)，每個輸出端口組對應偏轉階段m中的一個偏轉器件或偏轉區(qū)塊，每個偏轉器件或偏轉區(qū)塊能夠將上一個偏轉階段偏轉過來的光波長信號偏轉進對應端口組的各個輸出端口；這樣倒推回去，直到第一個偏轉階段，即第一偏轉階段所需要的偏轉器件或偏轉區(qū)塊能夠和輸入端口一一對應并將輸入端口過來的光波長信號偏轉到第二偏轉階段中所有的偏轉器件或偏轉區(qū)塊；
[0039]ii)對于任意偏轉階段s來說，該偏轉階段的任意一個偏轉器件或偏轉區(qū)塊只能對應接受到偏轉階段s-Ι中的一個偏轉器件或偏轉區(qū)塊所偏轉的光信號；
[0040]iii)任意兩個輸出端口所對應的偏轉路徑不存在交叉；
[0041]以上三個條件就使得從任意一個輸出端口輸入的光波長信號偏轉到任意一個輸出端口，其偏轉路徑都是唯一的。對于同一個偏轉階段的所有偏轉器件來說，所對應的上一個偏轉階段的偏轉器件的個數(shù)應該盡可能地少，也就是盡量最大化地利用每一階段偏轉器件或偏轉區(qū)塊的偏轉角度，這樣能夠降低偏轉器件或偏轉區(qū)塊的個數(shù)，降低成本，同時提高整個器件的性能，例如降低差損，提高通帶性能。
[0042]4)偏轉階段以及各個偏轉階段的偏轉器件或偏轉區(qū)塊均設定完畢后，根據(jù)各個光波長信號所要的輸出端口位置，找出唯一的偏轉路徑，依次設置偏轉路徑上的各個偏轉器件或偏轉區(qū)塊對該光波長信號的位置，使得各個光波長信號偏轉到各自的目標輸出端口。
[0043]下面結合實施例進行進一步地具體說明:
[0044]實施例1:最為簡單的情況，以兩個偏轉階段、兩組輸出端口為例來說明，S卩m= n =
2。第一偏轉階段的偏轉器件或偏轉區(qū)塊為Au，第二偏轉階段的偏轉器件或偏轉區(qū)塊為A21和A22，A21只負責把光波長信號切換到任意的第一組輸出端口，A22只負責把光波長信號切換到任意的第二組輸出端口。
[0045]在進行實際使用時，從輸入端口輸入的光束通過包括光束整形，解復用和透鏡變換將所有光波長信號在波長方向依次映射到第一階段偏轉器件或偏轉區(qū)塊An上。
[0046]映射到A11的任意光波長信號，如果需要切換到第一組的輸出端口，則偏轉器件或偏轉區(qū)塊A11將該信號偏轉到偏轉器件或偏轉區(qū)塊A21，同樣地，如果需要將任何光波長信號切換到第二組輸出端口，則偏轉器件或偏轉區(qū)塊Au將該信號偏轉到偏轉器件或偏轉區(qū)塊A22 上。
[0047]An，A21，A22所在的偏轉器件可以是不同類型的偏轉器件，使用的偏轉機理也可以各不相同。
[0048]對于第二偏轉階段來說，兩組輸出端口可以對應一個偏轉器件上的不同區(qū)塊，如圖2圖3所示，也可以各自對應一個偏轉器件，如圖4所示。因此本實施例可以有三種方式實施，如圖2和3和4。
[0049]圖2中第一第二偏轉階段采用了同一個偏轉器件。該偏轉器件被分為三個區(qū)塊，分別是第一偏轉階段的A11偏轉區(qū)塊和第二偏轉階段與兩個輸出端口組對應的A21，A22兩個偏轉區(qū)塊，第二偏轉階段的兩個偏轉區(qū)塊A21，A22負責將從第一階段A11偏轉區(qū)塊偏轉過來的光波長信號偏轉到各自的目標輸出端口。
[0050]圖3中第二偏轉階段采用了一個偏轉器件LC0S2。偏轉器件LC0S2被分為兩個區(qū)塊，分別對應兩個輸出端口組，每個偏轉區(qū)塊負責將從第一階段偏轉過來的光波長信號偏轉到各自的目標輸出端口。
[0051]圖4中第二偏轉階段采用了兩個偏轉器件LC0S2和LC0S3，每個偏轉器件負責將從第一階段偏轉過來的光波長信號偏轉到各自的目標輸出端口。
[0052]實施例2:以三個偏轉階段、四組輸出端口為例來說明，S卩m= 3，η = 4。
[0053]此時，第一偏轉階段的偏轉器件為Au，第三偏轉階段的偏轉器件為A31、A32、A33和A34，A3i只負責把光波長信號切換到任意的第i組輸出端口，i = I，2，3，4。
[0054]此時，第二偏轉階段的偏轉器件的個數(shù)需要根據(jù)實際使用的時候偏轉器件的偏轉角度來決定，例如選擇2個記為A2JPA22，其中A21對應偏轉到A3JPA32，A22對應偏轉到A33和
A34。
[0055]通過本發(fā)明的方法，就可以實現(xiàn)大量的輸出端口，使得大端口數(shù)目的波長選擇開關成為可能，滿足高速發(fā)展的光通信需求。
[0056]以上所述僅是本發(fā)明的幾個實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種擴展波長選擇開關端口數(shù)目的方法，其特征是: 1)將輸出端口分為η個組，η為大于或等于2的自然數(shù);每組的端口數(shù)量個數(shù)相差不超過a，a依據(jù)經驗值設定； 2)在輸入端口和輸出端口之間依次設置有m個偏轉階段，每個偏轉階段均設置有若干個偏轉器件或者同一偏轉器件的不同偏轉區(qū)塊;所有的偏轉器件或偏轉區(qū)塊分別記為Alj,其中，i代表第i個偏轉階段，j代表第j個偏轉器件或偏轉區(qū)塊； 3)第m個偏轉階段用于將光信號偏轉到輸出端口中，每組輸出端口對應一個偏轉器件或對應同一個偏轉器件上的不同區(qū)塊； 偏轉階段的個數(shù)以及每個偏轉階段的偏轉器件或偏轉區(qū)塊的個數(shù)根據(jù)以下條件設定: i)對于任意偏轉階段s來說，該偏轉階段的任意一個偏轉器件或偏轉區(qū)塊均可以將其從上一個偏轉階段s-1接收到的光信號偏轉到偏轉階段s+1中的偏轉器件或偏轉區(qū)塊上;偏轉階段s中偏轉器件或偏轉區(qū)塊的個數(shù)和偏轉階段s-Ι中的偏轉器件或偏轉區(qū)塊所能偏轉的角度范圍決定了偏轉階段s-Ι所需要的偏轉器件或偏轉區(qū)塊的個數(shù)； 最后一個偏轉階段，即偏轉階段m中的偏轉器件或偏轉區(qū)塊的偏轉角度范圍決定了輸出端口的分組個數(shù)，每個輸出端口組對應偏轉階段m中的一個偏轉器件或偏轉區(qū)塊，每個偏轉器件或偏轉區(qū)塊能夠將上一個偏轉階段偏轉過來的光波長信號偏轉進對應端口組的各個輸出端口；依次倒推到第一個偏轉階段，即第一偏轉階段所需要的偏轉器件或偏轉區(qū)塊能夠和輸入端口一一對應并將輸入端口過來的光波長信號偏轉到第二偏轉階段中所有的偏轉器件或偏轉區(qū)塊上； ii)對于任意偏轉階段s來說，該偏轉階段的任意一個偏轉器件或偏轉區(qū)塊只能對應接受到偏轉階段s-Ι中的一個偏轉器件或偏轉區(qū)塊所偏轉的光信號； iii)任意兩個輸出端口所對應的偏轉路徑不存在交叉； 4)偏轉階段和各個偏轉階段包含的偏轉器件或偏轉區(qū)塊設定完畢后，根據(jù)各個光波長信號所要到達的輸出端口位置，找出偏轉路徑，依次設置偏轉路徑上的各個偏轉器件或偏轉區(qū)塊對該光波長信號的偏轉角度，使得各個光波長信號偏轉到目標輸出端口。2.根據(jù)權利要求1所述的擴展波長選擇開關端口數(shù)目的方法，其特征是，所述偏轉器件采用LCOS，變形鏡，液晶或MEMS。3.根據(jù)權利要求1所述的擴展波長選擇開關端口數(shù)目的方法，其特征是，相鄰所述的兩個偏轉階段之間設置有光學系統(tǒng);所述光學系統(tǒng)用于將前一階段偏轉器件或偏轉區(qū)塊上的光信號光斑無畸變地偏轉到后一階段的偏轉器件或偏轉區(qū)塊上。4.根據(jù)權利要求3所述的擴展波長選擇開關端口數(shù)目的方法，其特征是，所述輸入端口輸入光束后依次通過包括光束整形，分光元件，透鏡變換組將所有輸入的光波長信號在波長方向依次映射到第一個偏轉階段的偏轉器件或偏轉區(qū)塊上。
【文檔編號】G02B6/35GK106054322SQ201610562991
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月18日
【發(fā)明人】肖峰
【申請人】貝耐特光學科技（昆山）有限公司