CN104297858A - 一种多播交换光开关 - Google Patents

一种多播交换光开关 Download PDF

Info

Publication number
CN104297858A
CN104297858A CN201410606115.5A CN201410606115A CN104297858A CN 104297858 A CN104297858 A CN 104297858A CN 201410606115 A CN201410606115 A CN 201410606115A CN 104297858 A CN104297858 A CN 104297858A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lens
input port
output port
miniature
catoptron
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410606115.5A
Other languages
English (en)
Inventor
胡强高
孙莉萍
张博
胡蕾蕾
杨柳
张玉安
梁飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Accelink Technologies Co Ltd
Original Assignee
Accelink Technologies Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Accelink Technologies Co Ltd filed Critical Accelink Technologies Co Ltd
Priority to CN201410606115.5A priority Critical patent/CN104297858A/zh
Priority to PCT/CN2014/094188 priority patent/WO2016065708A1/zh
Priority to US15/523,206 priority patent/US10048445B2/en
Publication of CN104297858A publication Critical patent/CN104297858A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/351—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements
    • G02B6/3512—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being reflective, e.g. mirror
    • G02B6/3518—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being reflective, e.g. mirror the reflective optical element being an intrinsic part of a MEMS device, i.e. fabricated together with the MEMS device
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/351—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements
    • G02B6/3512—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being reflective, e.g. mirror
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29304—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating
    • G02B6/29305—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating as bulk element, i.e. free space arrangement external to a light guide
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/34—Optical coupling means utilising prism or grating
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/354—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types
    • G02B6/3544—2D constellations, i.e. with switching elements and switched beams located in a plane
    • G02B6/3546—NxM switch, i.e. a regular array of switches elements of matrix type constellation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/354—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types
    • G02B6/3554—3D constellations, i.e. with switching elements and switched beams located in a volume
    • G02B6/3556—NxM switch, i.e. regular arrays of switches elements of matrix type constellation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Use Of Switch Circuits For Exchanges And Methods Of Control Of Multiplex Exchanges (AREA)

Abstract

本发明公开了一种多播交换光开关，包括M个输入端口组成的输入端口装置、N个输出端口组成的输出端口装置、衍射分光元件、光学聚焦元件、1×N反射阵列器件，输入端口排列方向为Y轴方向，输出端口排列方向为X轴方向；光学聚焦元件包括第一聚焦透镜和第二聚焦透镜，两聚焦透镜的像方焦平面相互重合；第一聚焦透镜将沿Y轴方向分布的来自各输入端口具有相同衍射级次的子信号光束聚焦，第二聚焦透镜将同一输入端口的不同衍射级次的子信号光束在X轴方向各自聚焦；1×N反射阵列器件设置于光学聚焦元件的焦平面上，其各反射单元处于信号光各衍射级次的聚焦处，反射任意输入端口的子光束至任意输出端口；本发明装置具有结构紧凑、组装简单、成本低廉的特点。

Description

一种多播交换光开关
  
技术领域
本发明涉及一种光开关，尤其涉及一种具有多播交换功能的光开关，本发明属于光纤通信领域。 
  
背景技术
多播交换光开关是一种波长无关的光器件，它能够将一路输入信号光信号分成多路输出光信号传输至不同的端口。作为下一代可重构光分插复用（ROADM）***中的核心器件之一，多播交换光开关和波长选择光开关配合使用，可以满足ROADM***无颜色性、无方向性、无竞争性的功能要求，对于增加网络建设的灵活性、降低成本都具有非常重要的。 
目前主要商用的多播交换开关实现方式主要是拼接方式与集成方式。使用平面光波导线路(PLC :Planar Lightwave Circuit)分路器和光开关拼接方式的多播交换光开关，分路器和光开关之间的端口需要使用大量的光纤对光路进行连接，随着端口数的增加，装配难度和体积都会变大；使用PLC集成分路器和开关的集成方式多播交换光开关，技术难度较大，对设备的要求较高，又由于PLC开关自身控制原理，会造成较大的功耗。 
  
发明内容
本发明的目的克服现有技术存在的技术缺陷，提供一种结构紧凑、组装简单、成本低廉的多播交换光开关装置。 
本发明技术方案是: 
一种多播交换光开关，包括M个输入端口组成的输入端口装置、N个输出端口组成的输出端口装置、衍射分光元件、光学聚焦元件、1×N反射阵列器件，输入端口排列方向为Y轴方向，输出端口排列方向为X轴方向；衍射分光元件将输入端口的每一束输入信号衍射到至少N个方向进入光学聚焦元件；光学聚焦元件包括第一聚焦透镜和第二聚焦透镜，两聚焦透镜的像方焦平面相互重合；第一聚焦透镜将沿Y轴方向分布的来自各输入端口具有相同衍射级次的子信号光束聚焦，第二聚焦透镜将同一输入端口的不同衍射级次的子信号光束在X轴方向各自聚焦；1×N反射阵列器件设置于光学聚焦元件的焦平面上，其各反射单元处于信号光各衍射级次的聚焦处，反射任意输入端口的子光束至任意输出端口。
所述输入端口、输出端口采用光纤阵列，光纤阵列输出后端设置有微透镜阵列进行光准直。 
所述输入端口、输出端口采用准直器阵列，准直器阵列的准直器后设置有第一微型扩束透镜、第五微型扩束透镜，所述第一微型扩束透镜、第五微型扩束透镜均为X方向柱透镜，其中第一微型扩束透镜的焦距f3小于第五微型扩束透镜的聚焦f4，准直器阵列的准直器设置于第一微型扩束透镜的前焦平面处，第一微型扩束透镜的像方焦平面与第五微型扩束透镜的物方焦平面重合。 
所述第一聚焦透镜为Y方向柱面透镜，第二聚焦透镜为X方向柱面透镜。 
所述光纤阵列的每个输入端口、输出端口均配置有一个Y向微型柱透镜、一个X向微型柱透镜，输入端口、输出端口位于对应的Y向微型柱透镜、X向微型柱透镜的前焦平面处，X向微型柱透镜焦距f1大于Y向微型柱透镜的焦距f2。 
所述衍射分光元件可以为反射式光栅元件或透射式光栅元件。 
所述1×N反射阵列器件为MEMS反射镜阵列，每一个反射镜可分别绕其第一旋转轴线、第二旋转轴线旋转进行切换，第一旋转轴线与X轴平行，第二旋转轴线与Y轴平行。 
所述第一输入端口、第二输入端口分别串接有第一隔离器、第二隔离器。 
本发明的优点是： 
本发明装置具有结构紧凑、组装简单、成本低廉的特点。
  
附图说明
图1（a）为本发明的多播交换光开关第一实施例示意图； 
图1（b）为本发明的多播交换光开关第一实施例俯视图；
图1（c）为本发明的多播交换光开关第一实施例侧视图；
图2为本发明的多播交换光开关第二实施例示意图；
图3为本发明第一实施例一种输出端口选择方式；
图4为在图1（c）基础上加入光隔离器的多播交换光开关侧视图；
图5（a）为本发明第一实施例调节MEMS绕第二旋转轴至无输出状态示意图；
图5（b）为本发明第一实施例调节MEMS绕第一旋转轴至无输出状态示意图；
图6（a）为输入信号直接切换及无损切换光斑移动示意图；
图6（b）为输出端口直接切换及无损切换光斑移动示意图；
图7为 带有隔离器的多播交换光开关进行输入信号无损切换光斑移动示意图；
图1~图5中入射光束以实线表示，反射光束以虚线表示。
其中： 
101：第一输入端口；                   102：第二输入端口；
103：第三输入端口；
111：第一输出端口；                       112：第二输出端口；
113：第三输出端口；                       114：第四输出端口；
115：第五输出端口；                       116：第六输出端口；
201：第一Y向微型准直柱透镜；    202：第二Y向微型准直柱透镜；
211：第三Y向微型准直柱透镜；    212：第四Y向微型准直柱透镜；
221：第一微型扩束透镜；                222：第二微型扩束透镜
231：第三微型扩束透镜；                232：第四微型扩束透镜；
301：第一X向微型准直柱透镜；    302：第二X向微型准直柱透镜；
311：第三X向微型准直柱透镜；    312：第四X向微型准直柱透镜；
321：第五微型扩束透镜；                322：第六微型扩束透镜；
331：第七微型扩束透镜；                332：第八微型扩束透镜；
400：透射式衍射分光元件；            401：反射式衍射分光元件；
501：第一聚焦透镜；                       502：第二聚焦透镜；
601：第一反射镜；                           602：第二反射镜；
611：反射镜601的第二旋转轴线； 612：反射镜602的第二旋转轴线；
620：反射镜第一旋转轴线；
701：第一光隔离器；                       702：第二光隔离器；
801：第一输入信号分量；                     802：第二输入信号分量；
803：第三输入信号分量；
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述； 
图1(a)为 多播交换开关装置第一实施例的概念示意图。如图所示，为了便于说明，在图1的实施例中M=2，N=2。在实践中，M和N可以根据需求选择其它的数值，比如4，12，17等等。该装置包含由M个输入端口组成的输入端口装置 ,即第一输入端口101~第二输入端口102，M大于等于1；N个输出端口组成的输出端口装置，即第一输出端口111~第二输出端口112，N大于等于1。图中的第一输入端口101~第二输入102、第一输出端口111~第二输出端口112为光纤阵列。由于从光纤阵列出射的信号光为发散光，需要利用微透镜阵列进行准直。图中，来自第一输入端口101~第二输入端口102的发散光分别通过第一Y向微型柱透镜201~第二Y向微型柱透镜202，第一X向微型柱透镜301~第二X向微型柱透镜302进行准直；出射准直光通过第三X向微型柱透镜311~第四X向微型柱透镜312，第三Y向微型柱透镜211~第四212与第一输出端口111~第二输出端口112的光纤阵列耦合。在本发明的其它实施例中，输入端口、输出端口可以为准直器阵列、波导等本技术领域已知的光耦合元件，当输入、输出信号光为准直光时则无需再次利用微透镜进行准直。
为便于说明，定义如图1所示X-Y-Z三维坐标系。其中，光线传输方向为Z轴方向，第一输入端口101~第二输入端口102排列方向为Y轴方向，第一输出端口111~第二输出端口112排列方向为X轴方向。 
如前所述，本图中第一输入端口101~第二输入端口102、第一输出端口111~第二输出端口112为光纤阵列，且每个输入端口、输出端口均配置有一个Y向微型柱透镜、一个X向微型柱透镜，输入端口、输出端口位于对应的Y向微型柱透镜、X向微型柱透镜的前焦平面处，X向微型柱透镜焦距f1大于Y向微型柱透镜的焦距f2，以将入射的发散光准直后耦合进入***，或是将出射准直光聚焦至输出光纤端面。以第一输入端口101为例，输入端口101位于第一Y向微型柱透镜201、第一X向微型柱透镜301的前焦平面处。并且第一X向微型柱透镜301焦距f1大于第一Y向微型柱透镜201的焦距f2。来自第一输入端口101的发散信号光依次经过第一Y向微型柱透镜201、第一X向微型柱透镜301准直，得到的准直光束在X方向的半径大于Y方向。 
信号光经扩束后入射至衍射元件可增加干涉级次，提高分辨率。当输入、输出信号光为准直光时，可用透镜、直方棱镜等光学器件对光束扩束，而无需微型透镜系列进行光束准直。本发明的图2给出以光纤准直器作为输入、输出端口的实施例示意图。 
衍射分光元件400为透射式光栅元件，它可以将入射信号光束分离成若干子信号光束，各子信号光束的传输方向由光栅方程确定，且各子信号光束的强度近似相等。并且由于衍射分光元件400的刻线距离较大，同一级次中各波长信号色散分离的角度远小于相邻衍射级次的子信号光束之间的夹角。例如对于周期d=0.1mm的衍射分光元件，假定入射角度为0deg，对于波长为1550nm的信号光，相邻级次的信号角度约为0.89deg，而对于含有波长为1525~1570的信号光，其色散分离的角度仅为0.026deg。因此，各子信号光束可以保留输入信号的全部频率信息。 
经X方向扩束的准直信号光入射至衍射分光元件400上，得到若干束在空间分离的子信号光束。本概念图中的衍射分光元件将入射光能量近似等强度的衍射至两个方向。在实践中，可以根据实际需要的输出端口数来选择适宜的衍射分光元件，衍射分光元件的分光数目应大于等于所需的输出端口数目。如上所述，输入信号光经过衍射分光元件400分光后，每一路输入信号光将被分成N个方向的子信号光束，共得到束子信号光。 
光学聚焦器件包括第一聚焦透镜501，第二聚焦透镜502。第一聚焦透镜501为Y方向柱面透镜，第二聚焦透镜502为X方向柱面透镜，两聚焦透镜的像方焦平面相互重合，衍射分光元件400位于第二聚焦透镜502的物方焦平面上。第一聚焦透镜501将沿Y方向分布的来自各输入端口具有相同衍射级次的子信号光束聚焦，同时，第二聚焦透镜502将同一输入端口的不同衍射级次的子信号光束在X方向各自聚焦。于是，经衍射分光元件400分束得到的束子信号光经光学聚焦器件后，将在其像方焦平面形成沿X方向排列的1×N光斑。 
考虑到由衍射分光元件引入的色散效应，每个光斑内各波长的信号光将存在微小的错位。根据上文中周期d=0.1mm的衍射分光元件计算得到的角度，若第二聚焦透镜502的焦距为100mm，则同一光斑内各波长最大的错位距离约为0.045mm，与之相对的，相邻衍射级次光斑的距离约为1.55mm。 
反射阵列器件为1×N线性MEMS反射镜阵列，各MEMS反射镜分别位于上述N个聚焦光斑处。每一个反射镜均可以分别绕两条轴线旋转进行切换。如图中MEMS反射镜阵列中反射镜第一旋转轴线620与X轴平行，各自的反射镜，即反射镜601的第二旋转轴线611、反射镜602的第二旋转轴线612与Y轴平行。MEMS反射镜绕反射镜第一旋转轴线620旋转，可以选择任意一路输入信号耦合至输出端口；MEMS反射镜绕反射镜601的第二旋转轴线611、反射镜602的第二旋转轴线612旋转，可以选择任意一个输出端口输出。 
经MEMS反射镜反射的光信号，逆向依次经过光学聚焦器件、衍射分光元件，并通过微型柱透镜耦合至输出端口。总而言之，前向传输光路和后向反射光路在X、Y方向上相互错开，而Z方向经历的光学元件是完全一致的。后向光路逆向经过衍射分光元件400，由色散效应而分离的各波长信号将重新汇聚，并由输出端口接收。 
图1（b）为本发明多播交换开关装置第一实施例的俯视图，其中第一输入端口101~第二输入端口102，微型柱透镜阵列包括第一Y向微型准直柱透镜201~第二Y向微型准直柱透镜202、第一X向微型准直柱透镜301~第二X向微型准直柱透镜302的排列方向与示意图所在平面相互垂直。图中来自第一输入端口101~第二输入端口102的输入发散光经微型柱透镜第一Y向201~第二Y向202、第一X向微型准直柱透镜301~第二X向微型准直柱透镜302准直后入射至衍射分光元件400，被衍射至上、下两个方向，两个衍射方向的子光束强度近似相等。衍射分光元件400位于第二聚焦透镜502的物方焦平面上，MEMS反射阵列位于第二聚焦透镜502的像方焦平面上。第二聚焦透镜502将输入信号的各衍射级次的信号光各自聚焦至其像方焦平面处，MEMS反射阵列的各反射单元位于各光束聚焦处。如图第一反射镜601处于下方衍射光束聚焦处，第二反射镜602处于上方衍射光束的聚焦处。经反射镜反射的子光束将再次返回光学聚焦器件，并以与各自对应的入射衍射分量的平行的角度回到衍射分光元件400。如图所示，经第一反射镜601反射的子信号光，逆向经过光学聚焦器件后，与下方衍射光束平行；同理，经第二反射镜602反射的子信号光逆向经过光学聚焦器件后，与上方衍射光束平行。反射光束逆向经过衍射分光元件400后，将与入射光束平行，并通过微透镜重新聚焦至各输出端口。 
通过控制MEMS反射镜绕各自与Y轴平行的反射镜601的第二旋转轴线611~反射镜602的第二旋转轴线612旋转，可以选择任意的输出端口输出。如图1（b）控制MEMS反射镜旋转合适的角度，可以使得由第一反射镜601反射的子信号由第一输出端口111输出，由第二反射镜602反射的子信号由第二输出端口112输出。图3示意在本发明的第一实施例中，全部反射镜都耦合至同一个输出端口111的情形，此时MEMS反射阵列被控制绕各自的反射镜601的第二旋转轴线611~反射镜602的第二旋转轴线612旋转至相互平行的状态，第二输出端口112无信号输出。 
MEMS反射镜绕与X轴平行的反射镜第一旋转轴线620旋转，可选择任意一路输入端口的子信号光与输出端口耦合。如图1（c）本发明多播交换开关装置第一实施例的侧视图所示，MEMS反射镜的第一反射镜601~第二反射镜602可独立绕反射镜第一旋转轴线620旋转，选择来自第一输入端口101或第二输入端口102的任意某一路信号耦合至第一输出端口111~第二输出端口112。 
注意到当控制MEMS反射镜绕反射镜第一旋转轴线620旋转以选择输入信号时，很可能使得其它未被选择的反射光耦合至某些输入端口。如图1（c）中，当选择第一输入端口101的信号光耦合至输出端口时，来自第二输入端口102的反射光将反射回第二输入端口本身。 
为克服上述情形导致的方向性问题，一种可行的方法是在器件的输入端口加入光隔离器。光隔离器并不属于本发明多播交换开关装置的范畴，通常利用熔接的方法与本装置的输入端口连接。本发明图4示意串联光隔离器的多播交换光开关，第一输入端口101、第二输入端口102分别串接有第一隔离器701、第二隔离器702。此时，第二光隔离器702可以阻断第二输入端口102耦合回第二输入端口102的反射光。 
图2为本发明的多播交换光开关的第二实施例示意图。图中输入端口、输出端口仍以图1实施例序号标明，然而注意此时输入、输出端口示意为准直器阵列。以第一输入端口101为例，第一微型扩束透镜221、第五微型扩束透镜321均为X方向柱透镜，其中第一微型扩束透镜221的焦距f3小于第五微型扩束透镜321的聚焦f4。输入准直器阵列中的准直器第一输入端口101设置于第一微型扩束透镜221的前焦平面处, 第一微型扩束透镜221的像方焦平面与透镜第五微型扩束透镜321的物方焦平面重合。来自第一输入端口101的准直信号光依次经过上述的第一微型扩束透镜221、第五微型扩束透镜321可以得到X方向扩束的准直信号光。本例中衍射分光元件401为反射式光栅元件。图2的第二实施例器件位置关系及光束传播原理与第一实施例相同，此处不再复述。 
本发明的多播交换光开关装置中，输入端口之间或输出端口之间可以根据光斑尺寸预留一定的间距，可使得在某些情形下，通过控制MEMS反射镜分别绕反射镜第一旋转轴线、反射镜601的第二旋转轴线、反射镜602的第二旋转轴线旋转，反射光线处于两相邻端口之间，达到“无输出”的状态。图5（a）、5（b）示意在本发明第一实施例中，俯视方向及侧视方向无输出的情形。 
图5（a）中，反射光束与入射光束在X-Z平面内重合，在Y方向错开一定的距离，在此方向并无输出端口接收出射信号，达到无输出状态。当然，也可以通过调整第一反射镜601绕反射镜601的第二旋转轴线611逆时针旋转，可使得反射光束从第一输出端口111下方出射；同理，第二反射镜602绕反射镜602的第二旋转轴线612顺时针旋转，可使得反射光束从第二输出端口112上方出射，达到无输出状态。 
图5（b）中，第一反射镜601~第二反射镜602绕反射镜第一旋转轴线620旋转，可使得第一输入端口的反射光从第二输入端口与输出端口之间出射，第二输入端口的反射光从第一输入端口与第二输入端口之间出射，达到无输出状态。 
在调节MEMS反射镜进行切换时，通常要求无损切换。例如当需要将某输出端口的信号从信号M1切换至信号M2时，要求过程中不能经历其它信号。若直接控制MEMS反射镜绕反射镜第一旋转轴线调节，输出端口将经历从信号M1至信号M2的所有信号。 
输入、输出端口之间预留达到无输出状态的间距，可实现无损切换。当需要调节MEMS反射镜绕反射镜第一旋转轴线旋转，使输入信号从M1切换至M2，此时可首先控制此MEMS反射镜绕其各自反射镜的轴线旋转至无输出状态，然后控制MEMS反射镜绕反射镜第一旋转轴线进行信号切换，最后控制MEMS反射镜绕其各自反射镜的轴线回到原端口。 
图6（a）示意3×4多播交换开关对输入信号直接切换及无损切换时光斑的移动过程。如图6（a）所示，其中第一输入端口101~第三输入端口103为输入端口阵列，第一输出端口111~第四输出端口114为输出端口阵列，第一输入信号分量801~第三输入信号分量803对应于第一输入端口101~第三输入端口103的信号光在输出端口111的同级次衍射分量。初始时，来自第一输入端口101的第一信号分量801被第一输出端口111输出，若需切换来自第三输入端口103的第三输入信号分量803，直接调节上述级次的衍射分量对应的MEMS反射镜绕其反射镜第一旋转轴线切换时，来自第二输入端口102的第二信号分量802将先于第三输入信号分量803经过第一输出端口111，如图中实线路径所示。而对于无损伤切换过程，首先调节MEMS反射镜绕反射镜第二旋转轴线旋转，使得第一信号分量801~第三信号分理803在X方向位于输出端口之间，达到无输出状态。然后调节MEMS反射镜绕反射镜第一旋转轴线旋转，使得第三输入信号分量803与第一输出端口111在X方向共轴，最后调节MEMS反射镜绕反射镜第二旋转轴线旋转，使得第三输入信号分量803与第一输出端口111重合，如图中虚线路径所示。 
当需要调节MEMS反射镜绕反射镜第二旋转轴线旋转，使输出端口从N1切换至N2。同理，若直接控制MEMS反射镜绕反射镜第二旋转轴线调节，输出信号将经历N1至N2的所有端口。此时，可以首先控制MEMS反射镜绕反射镜第一旋转轴线旋转至无输出状态，然后控制MEMS反射镜绕反射镜第二旋转轴线进行输出端口切换，最后控制MEMS反射镜绕反射镜第一旋转轴线选择原信号。 
图6（b）示意3×4多播交换开关对输出端口直接切换及无损切换时光斑的移动过程。第一输入端口的第一信号分量801从第一输出端口111切换至第三输出端口113，实线路径为直接切换过程，此时，第一输入信号分量801将首先经过第二输出端口112，之后才能到达第三输出端口113。虚线路径为无损伤切换过程，首先调节MEMS反射镜绕反射镜第一旋转轴线旋转，使得第一输入信号分量801在Y方向位于输出端口与输入端口之间，达到无输出状态。然后调节MEMS反射镜绕反射镜第二旋转轴线旋转，使得第一输入信号分量801与第三输出端口113在Y方向共轴，最后调节MEMS反射镜绕反射镜第一旋转轴线旋转，使得第一输入信号分量801与第三输出端口113重合。 
在本发明的其它实施例中，每个输入端口配置有光隔离器。光隔离器通常利用熔接的方式与本装置的输入端口连接，如图4所示第一隔离器701、第二隔离器702分别串接于第一输入端口101、第二输入端口102处。对于在输入端口配置有光隔离器的多播交换光开关，为实现无损切换，仅需在Y方向预留达到“无输出”的间距，而在X方向可以紧凑的排列达到更小的器件体积。 
当需要调节MEMS反射镜绕反射镜第二旋转轴线旋转使输出端口从N1切换至N2，无损切换过程与图6（b）虚线路径所示相同，此处不再复述。当需要调节MEMS反射镜绕反射镜第一旋转轴线旋转，使输入信号从M1切换至M2，由于此时在X方向排列紧凑，无法通过调节MEMS反射镜绕反射镜第二旋转轴线达到“无输出”状态。下面根据图7说明在输入端口配置有光隔离器，且X方向输出端口排列紧凑的多播交换光开关无损调节过程。 
图7以3×6多播交换开关为例进行说明，初始时，来自第一输入端口101的第一信号分量801由第二输出端口112输出，若需将第二输出端口112的信号光由第一信号分量801切换至第三信号分量803。可先调节MEMS反射镜绕反射镜第一旋转轴线旋转至无输出状态，再绕第二旋转轴旋转至信号光第一信号分量801~第三信号分量803与第一输入端口101~第三输入端口103在Y方向共轴。此时再调节MEMS反射镜绕反射镜第一旋转轴线，选择第三信号分量803光至离X轴最近的无光位置，此时光隔离器可阻断调节过程中耦合至第一输出端口101~第三输出端口103的反向信号光801~803。然后调节MEMS反射镜绕反射镜第二旋转轴线旋转使得第三输入信号分量803与第二输出端口112在Y方向共轴，最后微调MEMS反射镜绕反射镜第一旋转轴线旋转，使得信号第三输入信号分量803与第二输出端口112重合，完成无损切换过程。 
应当注意在示意图6~图7中无损切换的路径并不是唯一的。 
本发明的多播交换光开关能够将任意输入端口的信号光传播至任意的输出端口；任意输出端口可以接受来自任意输入端口的信号光。 
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。 

Claims (8)

1.一种多播交换光开关，其特征在于：包括M个输入端口组成的输入端口装置、N个输出端口组成的输出端口装置、衍射分光元件、光学聚焦元件、1×N反射阵列器件，输入端口排列方向为Y轴方向，输出端口排列方向为X轴方向；衍射分光元件将输入端口的每一束输入信号衍射到至少N个方向进入光学聚焦元件；光学聚焦元件包括第一聚焦透镜（501）和第二聚焦透镜（502），两聚焦透镜的像方焦平面相互重合；第一聚焦透镜（501）将沿Y轴方向分布的来自各输入端口具有相同衍射级次的子信号光束聚焦，第二聚焦透镜（502）将同一输入端口的不同衍射级次的子信号光束在X轴方向各自聚焦；1×N反射阵列器件设置于光学聚焦元件的焦平面上，其各反射单元处于信号光各衍射级次的聚焦处，反射任意输入端口的子光束至任意输出端口。
2.根据权利要求1所述的一种多播交换光开关，其特征在于：所述输入端口、输出端口采用光纤阵列，光纤阵列输出后端设置有微透镜阵列进行光准直。
3.根据权利要求1所述的一种多播交换光开关，其特征在于：所述输入端口、输出端口采用准直器阵列，准直器阵列的准直器后设置有第一微型扩束透镜（221）、第五微型扩束透镜（321），所述第一微型扩束透镜（221）、第五微型扩束透镜（321）均为X方向柱透镜，其中第一微型扩束透镜（221）的焦距f3小于第五微型扩束透镜（321）的聚焦f4，准直器阵列的准直器设置于第一微型扩束透镜（221）的前焦平面处，第一微型扩束透镜（221）的像方焦平面与第五微型扩束透镜（321）的物方焦平面重合。
4.根据权利要求1所述的一种多播交换光开关，其特征在于：所述第一聚焦透镜（501）为Y方向柱面透镜，第二聚焦透镜（502）为X方向柱面透镜。
5.根据权利要求2所述的一种多播交换光开关，其特征在于：所述光纤阵列的每个输入端口、输出端口均配置有一个Y向微型柱透镜、一个X向微型柱透镜，输入端口、输出端口位于对应的Y向微型柱透镜、X向微型柱透镜的前焦平面处，X向微型柱透镜焦距f1大于Y向微型柱透镜的焦距f2。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种多播交换光开关，其特征在于：所述衍射分光元件可以为反射式光栅元件或透射式光栅元件。
7.根据权利要求1或2或3所述的一种多播交换光开关，其特征在于：所述1×N反射阵列器件为MEMS反射镜阵列，每一个反射镜可分别绕其第一旋转轴线、第二旋转轴线旋转进行切换，第一旋转轴线与X轴平行，第二旋转轴线与Y轴平行。
8.根据权利要求1或2或3所述的一种多播交换光开关，其特征在于：所述第一输入端口（101）、第二输入端口（102）分别串接有第一隔离器（701）、第二隔离器（702）。
CN201410606115.5A 2014-10-31 2014-10-31 一种多播交换光开关 Pending CN104297858A (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410606115.5A CN104297858A (zh) 2014-10-31 2014-10-31 一种多播交换光开关
PCT/CN2014/094188 WO2016065708A1 (zh) 2014-10-31 2014-12-18 一种多播交换光开关
US15/523,206 US10048445B2 (en) 2014-10-31 2014-12-18 Multicast exchange optical switch

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410606115.5A CN104297858A (zh) 2014-10-31 2014-10-31 一种多播交换光开关

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104297858A true CN104297858A (zh) 2015-01-21

Family

ID=52317659

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410606115.5A Pending CN104297858A (zh) 2014-10-31 2014-10-31 一种多播交换光开关

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10048445B2 (zh)
CN (1) CN104297858A (zh)
WO (1) WO2016065708A1 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105891965A (zh) * 2016-05-10 2016-08-24 许德蛟 大容量光纤开关装置及程控交换方法
CN107861267A (zh) * 2017-10-27 2018-03-30 武汉光迅科技股份有限公司 一种分光比可调的多播交换光开关及方法
WO2020107861A1 (zh) * 2018-11-26 2020-06-04 华为技术有限公司 一种基于LCoS的波长选择开关
CN111290084A (zh) * 2020-03-31 2020-06-16 武汉光谷信息光电子创新中心有限公司 多播交换光开关
CN113740971A (zh) * 2020-05-30 2021-12-03 华为技术有限公司 光交换装置、重定向方法、可重构光分插复用器及***

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9998252B2 (en) * 2014-02-21 2018-06-12 Dicon Fiberoptics, Inc. Apparatus and manufacturing method for an integrated multicast switch, for use in reconfigurable optical add-drop networks
CN113625462B (zh) * 2021-09-13 2023-01-06 江西欧迈斯微电子有限公司 衍射光学元件、投射模组及电子设备
GB202206315D0 (en) * 2022-04-29 2022-06-15 Huber Suhner Polatis Ltd Optical switch utilising gap optics

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070077003A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-05 Fujitsu Limited Wavelength selective optical switch, and optical device provided with spectrscopic function
US20070104418A1 (en) * 2002-06-12 2007-05-10 Mcguire James P Jr Wavelength selective optical switch
CN102608710A (zh) * 2012-04-20 2012-07-25 武汉邮电科学研究院 基于lcos的波长选择开关及降低端口间串扰的方法
CN103543497A (zh) * 2013-11-05 2014-01-29 武汉邮电科学研究院 波长选择开关装置、用于其的波长切换方法、和通信设备
CN103558667A (zh) * 2013-11-19 2014-02-05 武汉光迅科技股份有限公司 一种基于自由空间传输的多播交换光开关
CN103969748A (zh) * 2013-01-30 2014-08-06 福州高意通讯有限公司 一种基于dlp的波长选择开关

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9002160B2 (en) * 2011-07-28 2015-04-07 Jds Uniphase Corporation Optical switch having a multirow waveguide array

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070104418A1 (en) * 2002-06-12 2007-05-10 Mcguire James P Jr Wavelength selective optical switch
US20070077003A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-05 Fujitsu Limited Wavelength selective optical switch, and optical device provided with spectrscopic function
CN102608710A (zh) * 2012-04-20 2012-07-25 武汉邮电科学研究院 基于lcos的波长选择开关及降低端口间串扰的方法
CN103969748A (zh) * 2013-01-30 2014-08-06 福州高意通讯有限公司 一种基于dlp的波长选择开关
CN103543497A (zh) * 2013-11-05 2014-01-29 武汉邮电科学研究院 波长选择开关装置、用于其的波长切换方法、和通信设备
CN103558667A (zh) * 2013-11-19 2014-02-05 武汉光迅科技股份有限公司 一种基于自由空间传输的多播交换光开关

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105891965A (zh) * 2016-05-10 2016-08-24 许德蛟 大容量光纤开关装置及程控交换方法
WO2017193608A1 (zh) * 2016-05-10 2017-11-16 许德蛟 大容量光纤开关装置及程控交换方法
US10634850B2 (en) 2016-05-10 2020-04-28 Dejiao XU Large-capacity optical fiber switch device and the program-controlled exchange method
CN107861267A (zh) * 2017-10-27 2018-03-30 武汉光迅科技股份有限公司 一种分光比可调的多播交换光开关及方法
WO2020107861A1 (zh) * 2018-11-26 2020-06-04 华为技术有限公司 一种基于LCoS的波长选择开关
US11307354B2 (en) 2018-11-26 2022-04-19 Huawei Technologies Co., Ltd. Wavelength selective switch based on LCoS
CN111290084A (zh) * 2020-03-31 2020-06-16 武汉光谷信息光电子创新中心有限公司 多播交换光开关
CN113740971A (zh) * 2020-05-30 2021-12-03 华为技术有限公司 光交换装置、重定向方法、可重构光分插复用器及***

Also Published As

Publication number Publication date
US10048445B2 (en) 2018-08-14
WO2016065708A1 (zh) 2016-05-06
US20170315300A1 (en) 2017-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104297858A (zh) 一种多播交换光开关
CN103246015B (zh) 多播光学开关
CN103827714B (zh) 使用角度复用光学器件的波长切换***
CN103748511B (zh) 光开关
CN104254797B (zh) 多播光学开关
US10495819B2 (en) Optical arrangement for managing diversity and isolation between ports in a wavelength selective switch
CN103558667B (zh) 一种基于自由空间传输的多播交换光开关
CN103969745B (zh) 一种基于dlp的带宽可调平顶型光学滤波器
CN102226848A (zh) 一种波长选择开关结构
CN105739026B (zh) 一种高端口数目波长选择开关
CN103185970A (zh) 平移偏振光、控制光信号、选择波长的光路由方法和装置
CN108169858A (zh) 一种多波长选择开关
CN104024898A (zh) 多信道光信号监测设备及方法
CN102707387B (zh) 波长选择开关及切换方法
CN103969748A (zh) 一种基于dlp的波长选择开关
CN108897102B (zh) 一种双波长选择开关
CN104020526B (zh) 一种支持偏振复用的光纤模式复用及解复用装置
JP5651904B2 (ja) Ｎ×ｎ波長選択スイッチ
WO2016174876A1 (ja) 光信号処理装置
Yan et al. 8× 128 adWSS for CDC ROADM
KR101832874B1 (ko) 광 교차연결 장치
US11506884B2 (en) MEMS optical circuit switch
Diaz Proof of feasibility of a free-space optical cross-connect system using digital mems

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150121

RJ01 Rejection of invention patent application after publication