波长选择开关和调制器的方法和设备的制作方法

专利名称：波长选择开关和调制器的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用空间分布式光的光学元件，更具体的，涉及一 种实现像素化波长选择开关(WSS)和调制器的方法和设备。
技术背景在波分多路复用(WDM)通信中切换和/或衰减所选信道的光学元件 (以下称为波长选择开关，WSS)在构造光学网状网络和可重构光学分插 复用器(ROADM)中是有用的。参考图1,典型的WSS由100示出。WSS 100 以混合平面光波线路(PLC) 120和自由空间光学配置160实现(在之前 参考的美国专利申请号10/930， 382和在2004年8月的Optical MEMS Conference中公开、作者为D. M. Marom and C. R. Doerr的文章"Compact, wavelength—selective 1x2 switch utilizing a planar lightwave stack and a MEMS micromirror array"中描述)。WSS 100包括分散装 置PLC 120,其用于空间分散来自输入光纤115的光学信号(例如WDM 信号)并将分散光通过透镜135投影到空间光调制(SLM)器件140。 SLM 器件140 —般由单独像素的阵列构成，其中每个像素被指定到特定的波 长信道或信道波段并且可以衰减光学信号(对于光学信道阻碍器)或将 光学信号切换到输出光纤(对于WSS)。通常用于这种光学元件的SLM技 术基于液晶或基于微机电系统(MEMS)的微镜。虽然光学信号的每个信道被引导到指定像素，然而，不希望地，信 道的 一些频谱分量可能落在像素边缘，特别是在具有高频谱效率的系统 中。来自边缘的衍射现象可以导致一些有害的作用，例如将光耦合到不 需要的位置。(见2004年1月1日公开，APPLIED OPTICS,第1巻第43 期，作者S-H. Oh an线M. Marom,标题为"Attenuated mechanism effect on filter shape in channelized dynamic spectral equalizers" 的 文章)因此，入射到像素间间隙区域上的频率分量分量的光束表示出对 WSS的光学设计的特殊挑战。此外，当SLM 140是MEMS结构时，每个像素的微镜将具有有限曲率。该曲率将使反射光沿稍微不同的方向反射，这取决于波长的樣t小变化。(见2003年10月在2003 LEOS annual meeting, Tucson, AZ中公开，作者D. M. Marora等人的文章"Effects of mirror curvature in MEMS micromirror based wavelength—selective switches")因此，对于最小可接受的微镜曲率设置精确的限度，这表示 出由于热膨胀不匹配的应力和系数而对金属化镜的挑战。所希望的是改进的WSS设计，其解决落在像素边缘的光和有限的微 镜曲率的问题。发明内容本发明描述一种通过产生没有线性分散在SLM上的光信号来解决与 落在像素边缘的光和有限的微镜曲率相关的技术方案。更确切地，通过 使用具有两个波导阵列作为波长分散装置的PLC,光信号被引导为SLM 上的离散光斑。结果，多波输入信号的每个有限波长段(信道间距或栅 格)形成离散光斑，其更居中地落在SLM器件的指定像素内。示例性地， SLM器件可以是微镜反射器，其反射和/或调制对微镜曲率作用具有减小 灵敏度的所选离散光斑，以及防止光落在微镜边缘或在微镜之间的间隙 间区域中。SLM器件还可以是像素化透射调制器(其调制通过调制器的所 选离散光斑)，以便没有光落在像素边缘或像素之间的间隙间区域内。从 而本发明可以用于构造一种光学设备，其基于离散的信道带宽信号工作， 如在需要信道阻碍器或WSS的DWDM系统中所发现。更具体地，我们的发明指向一种接收多波输入光学信号的光学设备， 包括第一平面光波线路(PLC),包括 输入/输出波导，耦合到输入/输出波导的第 一 波导阵列，该第 一 波导阵列具有至少两 个波导以及具有等于输入光学信号的信道或信道波段间距的自由频镨范 围，该第一波导阵列将第一色散引入输入光学信号，耦合到第一波导阵列的第二波导阵列，该第二波导阵列具有在PLC 的边缘面处终止的多个波导以及具有等于输入光学信号的所有信道的自 由频谱范围，其中该第二波导阵列产生第二色散到输入光学信号中，该 第二色散添加到第 一 色散中；相邻于PLC的透镜；和相邻于透镜的光学接收单元；其中PLC的边缘面和光学接收单元分别定位在透镜的前焦平面和后 焦平面，以便输入光学信号通过PLC传播以在PLC的边缘面处产生相控 阵列输出，相控阵列输出通过透镜进行空间傅立叶变换以产生频谱分解 图像，其对于输入光学信号的每个信道或信道波段具有离散光斑，该光 斑耦合到光学接收单元。根据本发明，我们还描述了一种操作光开关的方法，包括以下步骤 (1 )将多波光信号接收到波长选择开关的波导中；(2)将光束耦合到第 一波导阵列中，该第一波导阵列具有等于多波光信号的信道间距的自由 频谱范围并将第一色散引入到多波光信号中；(3)将来自第一波导阵列 的光束耦合到第二波导阵列，其具有等于多波光信号的所有信道的自由 频谱范围并将第二色散引入到多波光信号中，该第二色散添加到第一 色 散中，该第二波导阵列在边缘面处终止并产生相控阵列输出；和(4)利 用一个或多个透镜进行空间傅立叶变换相控阵列输出，以产生对于多波 光信号的每个波长分量具有离散光斑的频谱分解图像。


本发明的其它方面，特征和优点将从下面的详细描述、所附权利要 求和所附附图中变得更显而易见，在附图中图1A是现有技术WSS的说明，该WSS工作为信道阻碍器，其利用PLC 和具有SLM的自由空间光学系统的混合构形实现。图IB示出了利用图1A的现有技术WSS得到的SLM上的线性分散光 学信号。图2A是利用两个波导阵列的本发明WSS布置的说明。 图2B示出了利用图2A的本发明WSS布置得到的SLM像素上的分散 离散光斑。图3A和3B说明了多个本发明WSS以PLC的层叠布置的实施例的側视图。图4是利用多个PLC的平面布置的本发明WSS的可替换实施例的说明。图5A至5C示出了本发明WSS中利用的附加波导阵列的可替换实施例。图6A和6B分别示出了 SLM上的光位置与图1A的现有技术WSS的波长和图2A的本发明WSS布置的波长的关系曲线。
具体实施方式
图1A所示是现有技术实施例的WSS100,其以混合的平面光波线路 (PLC) 120和自由空间光学配置160实现。这种WSS IOO作用为波长路 由器，如在之前参考的美国专利申请号1 0/930， 382中描述，该申请在此 结合作为参考。由输入光纤106接收的光学输入信号105(例如WDM信号) 耦合到光学循环器110并横越它，然后经由光纤115耦合到分散装置PLC 120。 PLC 120由波导122,耦合器(例如星形耦合器)124,和波导阵列 126构成。光学信号经由耦合器124分配在波导阵列126中的所有波导上。 波导阵列126中的波导逐渐增长，以便在它们的输出处，在PLC 120的 边缘面130处，每个波导引入不同的延迟。因此，从PLC 120的边缘面 130辐射的光具有唯一的相控阵列关系，其有助于分散光的频率分量。自 由空间光学配置160包括透镜135和反射器器件140。透镜135优选定位 成寸吏边纟彖面130定位在透镜135的前焦平面处(在焦距F处)，SLM 140 定位在其后焦平面处。透镜135进行空间傅立叶变换，以便在其后焦平 面处光线性分散并入射到SLM140上。SLM 140由离散像素阵列构成，每 个可以单独控制并设置为调制落在其上的光。SLM 140可以利用MEMS微 镜或基于液晶的调制器。PLC 120的相控阵列关系和通过透镜135的空间 傅立叶变换使得光学输入信号105的每个波长信道或信道波段的光束能 够被引导到SLM 140上的不同像素。图1A说明了来自特定波长的入射光 束141被引导到其相关像素140. 7。入射光束141由SLM 140调制以形成 反射光束142,其通过透镜135向后行进，耦合到PLC120中，然后在光 纤115上出射，其中循环器IIO将输出光引导到光纤150。在通过WSS 100后光学输入信号105的所有波长形成SLM 140上的 线性分散光学信号。参考图1B，线性色散导致输入信号105 (例如宽频 带WDM信号)表现为SLM140上的线性分散连续光束160。由于输入信号 105的每个波长一般被调制，因此每个调制的波长产生多个椭圓形高斯光 束模式光斑，其表示不同强度(功率级)和带宽的频i普分量，可能包括 载波波长频谱分量和来自多个调制产品的每个的频谱分量。图1B所示是 调制波长A3的5个示例性频谱分量的光束模式光斑， 一个光斑163.3 表示载波波长人3，光斑163. 2和163. l表示逐渐更高频率(较低波长) 频谱分量，光斑163. 4和163. 5表示逐渐更低频率(更高波长)频谱分量(注意如果不调制波长人3，那么仅存在形成光斑163. 3的连续波(载 波)信号)。这仅是为了示例的目的，也意识到一些传输格式例如双二进 制没有载波。示出调制波长入3的5个示例性频谱分量的光束斑落在SLM 140的像素140. 3上，载波频谱分量在像素140. 3中居中。频谱分量光斑 163. 5-163. 1在频率上增加(从右至左)并具有不同的强度(未示出)， 并且可以在间隙164中以及相邻像素140. 2或140. 4上重叠。输入信号 的所有调制波长入l-入N的所有频谱分量的组合一起形成连续线性分散 光束160。如所注意，调制波长人3 (和其它波长)的一些频谱分量可能 同时落在两个相邻的像素上。当这发生时，入射到像素边缘上的具有特 定频率分量的光束将显示衍射。该衍射现象可以导致一些有害的作用， 例如将反射光耦合到不需要的位置。这对于实际的调制器元件和其与该 衍射光的相互作用同样具有重要性(见之前参考的APPLIED OPTICS文 章)。因此，入射到像素间间隙区域上的频谱分量的光束表示出对WSS的 光学设计的特殊挑战。此外，当SLM 140是MEMS结构时，每个像素的微 镜一般将具有有限的曲率。该曲率将使反射光沿稍微不同的方向反射， 这取决于波长(见之前参考的LEOS文章)。因此，对于最小可接受的微 镜曲率设置精确的限度，这表示出由于热膨胀不匹配的应力和系数而对 金属化镜的挑战。参考图2A，我们简要描述本发明的光学设备，其中输入多波信号的 光不像现有技术那样线性分散，而是分散到SLM 140上的离散光斑。每 个光斑包含来自多波信号的一个信道的光。我们的光学设备包括附加的 波导阵列222,以将光耦合到混合波导阵列230 (图1A的PLC 120)。附 加的波导阵列222中的波导(两个或多个)具有不同的长度，长度差设 置自由频谱范围(输入多波信号的信道间距)，其将在SLM 140上的分散 光中每个离散点处设置带宽。输入波导阵列222在222和124之间的连 接点处产生空间模式，移动其位置作为频率的函数。移动输入空间模式 (由输入波导阵列230产生)与线性色散(由混合波导阵列230引起) 一起的相互作用导致分散到SLM 140上的离散光斑中的光信号。图6A和 6B分别示出了 SLM 140上的光位置与图1A的现有技术WSS的波长和图 2A的本发明WSS布置的波长的关系曲线。通过我们的光学设备所得到的 分散到离散光斑中的光很好地将它本身赋予使用具有有限像素的SLM的 光学系统。由于光不是线性和连续地分散，因此光远离像素边缘。将信号信道的所有频谱频率分量到中心定位在一个像素上的一个离散斑的有 效"聚焦"减轻了现有技术中像素镜曲率和/或具有入射到像素间间隙上 的光的问题。因此，根据本发明，我们的WSS 200在图1A的WSS IOO的设计上有 所改进。这通过在混合波导阵列230之前添加另一波长分散装置、波导 阵列222来实现。所添加的波导阵列222作用为波长路由器，以沿相同 和相反的方向将调制波长信号的较低和较高频率频谱分量同时移动(或 分散)到混合波导阵列230中产生的线性色散。从而，所添加的波导阵 列222将第一色散引入到光信号，其然后被混合波导阵列230线性分散。 组合的两次色散的结果产生离散的光斑，其包括由波长信道的多个频率 频谱分量产生的所有光。即，来自波长信道的较低和较高频率频谱分量 的每个的光斑不具有净色散(即它们不随频率改变位置)，因此，它们几 乎精确地与波长载体的光斑重合。这对于每个波长产生一个组合的离散 光斑(图2B的260. 3 ),其被"聚焦"并更居中地落在指定的微镜像素内。 因此，SLM 140的微镜像素的微镜曲率作用很大地减小，没有光落在像素 边缘上或在像素之间的间隙间区域中。应当注意，SLM140还可以实现为像素化透射调制器(调制通过调制 器的所选择离散光斑)，以便没有光落在像素边缘上或在像素之间的间隙 间区域中。在这种布置中，来自调制器的调制输出信号在图2A的SLM 140 的像素140. 1-140. N的右侧上得到。继续参考图2A,我们更详细描述新颖的WSS 200的示例性实施例工 作。PLC 220连接到输入/输出光纤115,用于接收输入多波光学信号和 输出光学信号。输入光学信号耦合到波导阵列222,示例性示出为由两个 波导构成的Mach-Zehnder干涉仪(MZI )。如参考图5所讨论的那样，波 导阵列222可以利用其它类型的利用两个或多个波导的波长路由布置来 实现。波导阵列222中的一个波导长于另一个，长度差与自由频谱范围 有关，该范围设置分散光中每个离散光斑的带宽(例如图2B的260 )。为 了示例的目的，假定输入多波光学信号是具有N个信道的WDM信号。在 波导阵列222的输出处，具有2x2耦合器，其中来自两个波导的光发生 干涉，相长和相消取决于空间位置和时间频率，以便相长部分在每个频 率移位空间移动不变的空间移位量。从而，对于调制的波长人3信道，相 长的干涉部分产生光斑251,其随渐增频率从入3信道波段252的较低频率端移动到波带253的较高频率端，波长人3的中心频率位于波带的中 心。移动相长部分的光斑251,或空间模式被引入到混合波导阵列230 的耦合器124。如之前参考图1A所描述的那样，将混合波导阵列230设 计为随频率将线性色散提供到所接收的光学信号。然而，由于耦合器124 的输入处的空间模式251作为频率的函数移位，因此该移位的成比例复 制品加在混合波导阵列230产生的线性色散上。通过匹配混合波导阵列 230的线性色散(每频率偏移的空间移位量)和所添加波导阵列222的输 入模式移位的成比例复制品(再次，在自由频谱范围带宽内每频率偏移 的移位量)，我们基本上可以"抵消，， 一个信道或信道波段的线性色散， 以便所得到的投影在SLM 140的像素上的光斑对于波导阵列222的自由 频谱范围带宽内的所有频率在空间上保持固定。因此，波导阵列222的 色散基本上取消了波导阵列126产生的线性色散，并导致对于多波输入 信号的每个波长信道的离散光斑。由于波导阵列222的自由频谱范围(信 道间距)比波导阵列126的自由频谱范围(等于或大于N波长信道波段 宽)小得多，因此入射在SLM 140上的光不显示图1B的线性色散图案160， 而显示为离散光斑序列或模式，示出为图2B的260. 1-260. N。从而，例 如入3对于其多个频谱分量不显示色散图案，如图1B的163.1-163.5所 示，而是多个频谱分量所有都空间位于一个离散光斑内，如图2B的260. 3 所示。离散光斑对于输入光学信号的N个波长信道A 1- v N的每个形成。 从而，当我们横跨波长频谱移动时，在转移到下一个调制波长信道入2之 前，每个离散光斑例如260， 1将包含它们各自的调制波长信道即入1的所 有频谱分量光斑。离散的分散光斑260. 1-260. N的每个序列入射到SLM 140的连续像素140. 1-140. N上，如图2B所示。这导致每个像素仅包含 单个光束斑260，与图1B的现有技术布置的连续线性分散光160相反。 由于已知引起有害效果的像素边缘作用将减轻，因此这是有利的。此外， 这消除了有限的像素曲率的作用，其一般导致时间分散和信道通带限制。 应当注意，如果SLM是反射调制器，那么通过SLM 140的像素的单 个光束斑260的调制反射通过透镜135向后行进，通过PLC 220向后耦 合(经由波导阵列126，自由空间区域124,和波导阵列222 )并在光纤 115上出射。如果SLM作为开关工作，那么单个光束斑260的反射没有被 SLM 140的^f象素调制，而是以与上面所述相同的方式通过透镜135向后4亍 进。如果以透射模式工作的像素化调制器用作元件140(而不是SLM140)，根据本发明的一个实施例， 一些wss结构可以层叠在一起以形成波长选择lxK开关，其在其输入端口 320处接收多路复用WDM信号并将单 独的波长信道分配到K输出端口的任何一个。图3所示是包括层叠的PLC 301-304和自由空间光学配置310的示例性开关300的侧^L图。PLC 301-304以彼此完全对准的方式层叠。自由空间光学配置310对着所有 PLC的相控阵列输出。类似的层叠WSS结构已经在之前参考的美国专利申 请号10/930， 382中公开。这里，PLC 301-304每个的实现和工作与图2A 的PLC 220相同。如果第一PLC301包括循环器IIO，那么示例性的开关 300是1 x 4开关，其中第一PLC 301工作为1 x 4开关的输入单元(经由 输入端口 320 )和输出单元之一(经由输出端口 321 )。其它PLC 302-304 的每个经由输出端口 322 - 324工作为lx4开关300的输出单元。如杲第一PLC 301不包括循环器110,那么示例性的开关为1 x 3开 关，其中第一 PLC 301利用输入端口 320仅仅作为输入单元工作，PLC 303-304利用输出端口 322 - 324作为输出单元工作。当工作为1 x 3或1 x 4开关时，PLC 301-304的每个可以任选地包括 连接到每个PLC的圓柱准直透镜311，以最小化MEMS微镜的垂直模式高 度。图3所示是入射光束路径312和反射光束路径313,用于经由SLM140 的特定像素314将输入WDM信号的特定波长切换到输出PLC 303。到SLM 140的控制信号控制像素切换(通过像素的旋转)。如果开关300是1 x4 开关(循环器110在PLC 301的输入处)，那么PLC 303表示开关的第三 输出，而如果开关300是1 x 3开关，那么PLC 303表示开关的第二输出。 以类似方式，WDM输入信号的其它波长可以通过它们相关的SLM 140的像 素来切换到相同的PLC 303或其它PLC之一。如前所述，PLC 301上的输 入波导阵列222使得PLC 301和自由空间光学配置310能够在像素上形 成离散光斑260,因此使得光束反射对于像素微镜曲率不敏感。以之前所 述的类似方式，在开关300中，通过SLM 140的像素的单个光束斑260 的反射通过透镜135向后行进到所选的PLC，然后通过该PLC向后传#{经 由波导阵列126,自由空间区域124,和波导阵列222 ),最后在输出端口 处出射。参考图4，我们描述本发明的另一个实施例，其中WSS 400包括多个 共面的PLC 401和402。自由空间光学配置310对着PLC 401和402的各自的相控阵列输出430和440。在该示例性实施例中，WSS 400示出为 1 x 2开关，其中PLC 401具有连接在其前面的循环器110,因此它工作 为输入单元(经由端口 403 )和输出单元(经由输出端口 410), PLC402 是具有输出端口 420的第二输出单元。在本领域中已知利用沿与空间分 散相同的方向对准的多个PLC 401和402构造WSS导致引起衍射的像素 边缘作用，该衍射随后可以耦合到相邻的信道中。如前所讨论，通过在 耦合器124的输入处放置波导阵列222,通过PLC 401的来自每个波长信 道的多个频谱分量的光可以被限制到SLM 140的MEMS微镜像素的中心处 的单个离散光斑，因此，光仅被反射到所需端口，而不会到达其它端口。 以之前所述的类似方式，在WSS 400中，通过SLM 140的像素的单个光 束斑260的反射通过透镜135向后行进到所选PLC( 401或402 ),然后通 过该PLC向后传播(经由波导阵列126,自由空间区域124,和波导阵列 222 ),最后在输出端口 (410或402 )处出射。参考图5A至5C,我们描述波导阵列222的多种实现。在图5A中， 波导阵列222示出为波长路由器501,其示例性包括光学耦合器510，波 导臂511， 512,和90度耦合器502。如所示，波长路由器501形成 Mach-Zehnder干涉仪(MZI ) 501 (其较长的臂在上方)，其通过90度耦 合器502耦合到自由空间区域124。任选地，MZI 501可以在两个臂的任 一个中包括光学相位调节器503,以便使MZI 501与混合波导阵列230 进行波长对准。在图5B中，波导阵列222包括通过180度耦合器503耦 合的MZI 501 (其较长的臂在底部)，可调节移相器504,和连接到自由 空间区域124的90度耦合器505。这种布置在美国专利US 6， 728， 446 中描述，该文献在此结合作为参考。在图5C中，波导阵列222利用波导 光栅路由器形成，该路由器包括第一自由空间区域507,其通过多个逐渐 增长的臂508 (在上方逐渐增长的臂)连接到第二自由空间区域509，该 第二自由空间区域连接到自由空间区域12 4 。根据本发明，我们描述了一种操作光开关的方法，包括以下步骤 (1 )将多波光信号接收到波长选择开关的波导中；(2 )将光束耦合到第 一波导阵列中，该第一波导阵列具有等于多波光信号的信道间距的自由 频谱范围并将第一色散引入到多波光信号中；(3)将来自第一波导阵列 的光束耦合到第二波导阵列，其具有等于多波光信号的所有信道的自由 频谱范围并将第二色散引入到多波光信号中，该第二色散添加到第一 色散中，该第二波导阵列在边缘面处终止并产生相控阵列输出；和(4)利 用 一个或多个透镜空间傅立叶变换相控阵列输出，以产生对于多波光信 号的每个波长信道具有离散光斑的频谱分解图像。本领域技术人员可以理解，可以对上述实施例进行改变，只要不偏 离本发明的宽的发明概念。例如，每个PLC可以包括耦合到多个波导阵 列的多个输入/输出波导，如图4所示，以显著增加光开关的端口数，同 时不显著增加开关的复杂性。同样，可以理解，透镜的多种组合可以用 于空间傅立叶变换来自PLC的波导阵列的相控阵列输出。此外，微机电 系统(MEMS)微镜的单个线性阵列可以用作反射器器件，以反射和引导 通过透镜产生的频谱分解图像的一个或多个所选的频谱分量。此外，可 以理解附加的元件可以添加到一个或多个PLC中以允许光学切换设备对 于通过该设备传播的光束进行更多操作。这些操作的一些例子包括但是 不限于实现多光纤的单信道或信道波段多路复用器/多路分解器，色散和 /或偏振模式色散补偿，和在平面光波线路领域中已知的其它操作。因此，可以理解，本发明不限于公开的特定实施例，而是打算覆盖 所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的变形。
权利要求
1.一种接收多波输入光学信号的光学设备，包括第一平面光波线路(PLC)，包括输入/输出波导，耦合到输入/输出波导的第一波导阵列，该第一波导阵列具有至少两个波导以及具有等于输入光学信号的信道间距的自由频谱范围，该第一波导阵列将第一色散引入输入光学信号，耦合到第一波导阵列的第二波导阵列，该第二波导阵列具有在PLC的边缘面处终止的多个波导以及具有等于输入光学信号的所有信道的自由频谱范围，其中该第二波导阵列产生第二色散到输入光学信号中，该第二色散添加到第一色散中；相邻于PLC的透镜；和相邻于透镜的光学接收单元；其中PLC的边缘面和光学接收单元分别定位在透镜的前焦平面和后焦平面，以使得输入光学信号通过PLC传播以在PLC的边缘面处产生相控阵列输出，该相控阵列输出通过透镜进行空间傅立叶变换以产生频谱分解图像，其对于输入光学信号的每个信道或信道波段具有离散或稍微离散的光斑，该光斑耦合到光学接收单元。
2. 根据权利要求1所述的设备，其中光学接收单元是反射器器件， 其包括选择性反射一个或多个离散光斑的倾斜微镜阵列。
3. 根据权利要求1所述的设备，其中光学接收单元是液晶调制器阵 列，用于调制所选一个或多个离散光斑的反射。
4. 根据权利要求1所述的设备，其中光学输出单元是像素化调制器， 用于调制所选一个或多个离散光斑通过调制器的透射。
5. 根据权利要求1所述的设备，其中第一波导阵列是Mach-Zehender 干涉仪。
6. 根据权利要求1所述的设备，其中第一波导阵列是波导光栅路由器。
7. 根据权利要求2所述的光学切换设备，进一步包括 至少一个附加PLC,其与第一PLC以层叠配置被布置；每个附加PLC包括输入/输出波导和耦合到输入/输出波导的第 一波导阵列，第 一波导 阵列具有至少两个波导并具有等于信道间距的自由频谱范围，第一波导阵列耦合到第二波导阵列，该第二波导阵列具有在PLC的边缘面处终止 的多个波导并具有等于输入光学信号的多个信道的带宽的自由频谱范 围，其中反射器器件是选择性反射输入光学信号的 一个或多个离散光斑 的倾斜微镜阵列，用于通过第一 PLC直到至少一个附加PLC之一提供输 入光学信号的波长选择切换。
8. 根据权利要求1所述的光学切换设备，进一步包括 至少一个附加PLC,其与第一PLC以并排平面配置被布置；每个附加PLC包括输入/输出波导和耦合到输入/输出波导的第一波导阵列，第一波 导阵列具有至少两个波导并具有等于信道间距的自由频谱范围，第 一波 导阵列耦合到第二波导阵列，该第二波导阵列具有在PLC的边缘面处终 止的多个波导并具有等于或大于输入光学信号的所有信道的带宽的自由 频谱范围，其中反射器器件是选择性反射输入光学信号的所选一个或多个离散 光斑的倾斜微镜阵列，用于通过第一 PLC直到至少一个附加PLC之一提 供输入光学信号的波长选择切换。
9. 一种光学切换的方法，包括以下步骤将多波光信号接收到波长选择开关的波导中；将光束耦合到第 一 波导阵列中，该第 一波导阵列具有等于多波光信 号的信道间距的自由频谱范围并将第一色散引入到多波光信号中；将来自第 一波导阵列的光束耦合到第二波导阵列，该第二波导阵列 具有等于或大于多波光信号的所有信道的自由频谱范围并将第二色散引 入到该多波光信号中，该第二色散周期抵消第一色散，该第二波导阵列 在边缘面处终止并产生相控阵列输出；和利用 一 个或多个透镜进行空间傅立叶变换相控阵列输出，以产生对 于多波光信号的每个信道具有离散光斑的频谱分解图像。
全文摘要
一种操纵光束传播通过光学设备的设备和方法，该光学设备包括平面光波线路(PLC)和自由空间光学单元。耦合到PLC的多波光学信号传播通过第一(222)和第二(230)波导阵列路由器，以在PLC的边缘面处产生相控阵列输出。在边缘面处的相控阵列输出通过透镜(135)进行空间傅立叶变换，以产生对于输入光学信号的每个信道具有离散光斑的频谱分解图像，该离散光斑耦合到像素化光学接收单元(140)。由组合的第一和第二波导阵列路由器提供的分散具有阶梯的形状。
文档编号G02B6/293GK101283303SQ200680036988
公开日2008年10月8日 申请日期2006年10月5日 优先权日2005年10月6日
发明者C·R·德尔, D·M·马罗姆 申请人:卢森特技术有限公司