波长选择开关的制作方法

专利名称：波长选择开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种波长选择开关。
背景技术：
近年来，波分复用(Wavelength division multiplexing,WDM)技术越来越广泛的被应用于各级光传输网络，其网络拓扑结构也从简单的环形、树形结构，向更为复杂的网状结构演进。同时随着因特网协议(Internet Protocol, IP)网络的迅猛发展,宽带、因特网电视(Internet Protocol Television, IPTV)、下一代网络(Next generation network,NGN)、第三代移动通信技术(3rd-generati0n，3G)等新业务大量应用，网络业务类型也由以时分多路复用(Time divisionmultiplexing, TDM)业务为主的电路交换业务过渡到以IP为主的数据业务。数据业务的快速增长和更为复杂的网络结构要求对网路提供更多的智能化功能，以便在网络拓扑及业务分布发生变化时能够快速响应，实现业务的灵活调度和带宽的有效管理。可重构分插复用器(Reconfigurable Add/Dropmultiplexer, R0ADM)可以配置在不同的网络层面，并通过波长的可配置和可管理的功能来实现整个网络的智能化。目前，构建ROADM节点包括三种主要技术波长阻断(Wavelength blocker, WB)技术，平面光波电路(Planar light circuit, PLC)技术,和波长选择开关(Wavelengthselective switch, WSS)技术。其中，WSS技术因为具有频带宽，色散低，并支持端口与波长无关(colorless，即每一个端口都可以接口任意波长的光信号)和更高的维度(这里的维度指ROADM节点最多可以提供的连接的方向数)，而受到器件生产厂商推崇，成为实现ROADM的主流技术。如图1所不，为一个以微机电系统(Micro Electro Mechanical systems,MEMS)技术为例的IxN WSS结构图。当光从输入端口(即图中所示的光纤阵列中的输入光纤端口)进入WSS,经过WSS中衍射光栅(Diffraction Grating)的衍射作用被分解成若干个子波长，被分解的光被反射镜反射到一个开关引擎(switching engine)上，开关引擎通过控制子波长信号的反射路径，从而使得反射的子波长信号去往不同的出射端口(即图中所示的光纤阵列中的输出光纤端口)。不同子波长信号在相应的出射端口进行汇聚，从而实现了在端口上对于不同波长信号进行的选通功能。从功能上来讲，光栅相当于一个光的复用和解复用器，而开关引擎相当于一个可以进行光路选择的光交换开关.而在构造NXM WSS(N个输入光纤端口，M个输出光纤端口)的过程中，为了实现对于单个输入光纤端口的独立控制，通常需要多个和多层的光交换开关结构，但是在这样的结构上光的反射由于色散等现象的存在并不理想，即有一部分光可能会被反射到不需要的出射端口。在NXM WSS的多层结构中，在相邻层的对应位置上这样的色散最容易形成带内串扰，即将相同波长的光错误地反射到同一个出射端口而形成的串扰。由于无法与正常信号分离(因为串扰信号的波长相同)，会对信号传输造成严重的影响。发明内容
本发明实施例提供了一种波长选择开关,可以在NXM(N个输入光纤端口，M个输 出光纤端口 ；或M个输入光纤端口，N个输出光纤端口)的波长选择开关中抑制串扰。
为此，一方面，本发明实施例提供了一种波长选择开关，包括
至少两个输入光纤端口，用于分别输入来自至少两个输入光纤的光信号；
极性控制单元，用于调整从每个输入光纤端口输入的光信号的极性，使得调整后 的至少两路光信号都成为只具有一种极性的光信号，所述调整后的至少两路光信号的极性 相同；
衍射光栅，用于在所述衍射光栅的至少两个衍射区域对应分解所述调整后的至少 两路光信号，分别获得至少两组具有多个波长的光信号；
反射元件，用于将所述至少两组具有多个波长的光信号分别反射到开关引擎上的 至少两个反射区域；
起偏器，位于所述反射元件与所述开关引擎之间并覆盖所述开关引擎的所述至少 两个反射区域，用于按照所述极性控制单元的极性对通过其的光信号进行过滤；
极性旋转单元，位于所述起偏器与所述开关引擎之间并覆盖所述开关引擎的所述 至少两个反射区域中的第一反射区域而不覆盖与所述第一反射区域相邻的反射区域，用于 将通过其的光信号的极性旋转90度；
所述开关引擎，其中，所述开关引擎至少包含两个反射区域，所述开关引擎的每个 反射区域对入射到该反射区域的光信号进行反射控制将其反射向所述反射元件，使得经过 反射控制后的光信号通过对应的输出光纤端口输出。
另一方面，本发明实施例还提供了另一种波长选择开关，包括
至少两个输入光纤端口，用于分别输入来自至少两个输入光纤的光信号；
极性控制单元，用于调整从每个输入光纤端口输入的所述光信号的极性，使得调 整后的至少两路光信号分别成为具有单一极性的光信号，并且调整后的相邻两路光信号之 间的极性相差90度;
衍射光栅，用于在所述衍射光栅的至少两个衍射区域对应分解所述调整后的至少 两路光信号，分别获得至少两组具有多个波长的光信号；
反射元件，用于将所述至少两组具有多个波长的光信号分别反射到开关引擎上的 至少两个反射区域；
至少两个起偏器，位于所述反射元件与所述开关引擎之间并分别覆盖所述开关引 擎的所述至少两个反射区域，用于分别按照所述极性控制单元调整后的至少两路光信号的 极性，对通过其的光信号进行过滤；
所述开关引擎，其中，所述开关引擎至少包含两个反射区域，所述开关引擎的每个 反射区域对入射到该反射区域的光信号进行反射控制将其反射向所述反射元件，使得经过 反射控制后的光信号通过对应的输出光纤端口输出。
另一方面，本发明实施例还提供了一种波长选择开关，包括
N个光纤输入端口，用于对应输入来自N条输入光纤的光信号；
N个I XM/2分光器，其输入端分别与所述N个光纤输入端口连接；每个I XM/2分 光器用于将输入的光信号分成M/2路光信号，其中，N和M为大于等于2的整数；
M/2个具有串扰抑制功能的NX 2波长选择开关，每个所述NX 2波长选择开关的N个输入端口连接所有所述N个分光器的一路输出；其中，所述NX 2波长选择开关为如上所述的任意一种波长选择开关，所述NX 2波长选择开关的光纤输入端口对应如上所述的波长选择开关的光纤输出端口，所述NX 2波长选择开关的光纤输出端口对应如上所述的波长选择开关的光纤输入端口。在本发明实施例中，对不同输入光纤输入的光信号的极性进行控制，来抑制串扰。其中一种控制方式是在波长选择开关中加入了极性控制单元、起偏器和极性旋转单元，极性控制单元将输入光信号调整为具有相同极性的光信号，由于起偏器的极性过滤作用和极性旋转单元的90度极性旋转作用，当开关引擎反射的光信号发生串扰时，其串扰光信号不能两次通过极性旋转单元，使得串扰光信号的极性与起偏器的极性相差90度，因而串扰光信号无法通过起偏器，从而达到抑制串扰光信号的目的；另一种控制方式则是在波长选择开关中加入了极性控制单元、起偏器，极性控制单元将输入不同路光信号调整为具有单一极性且不同路光信号的极性相差90度的光信号，并用具有相应极性的多个起偏器进行过滤，当开关引擎反射的光信号发生串扰时，串扰光信号的极性与其光路上的起偏器的极性相差90度，因而串扰光信号无法通过起偏器，从而达到抑制串扰光信号的目的。并且，由于仅需要增加极性控制单元、起偏器和极性旋转单元，不会显著的增加系统结构的复杂性，同时还可以实现在构造的NXM的波长选择开关中抑制串扰。


为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是现有的以MEMS技术为例的I XN波长选择开关结构示意图；图2是现有的NXM WSS的一种结构示意图；图3是本发明实施例中的波长选择开关的一个具体组成示意图；图4是本发明实施例中的波长选择开关的另一个具体组成示意图；图5是本发明实施例中的极性控制单元的一个具体组成示意图；图6是本发明实施例中的极性控制单元的另一个具体组成示意图；图7是本发明实施例中的具有校准器的2XN波长选择开关的一个具体组成示意图；图8是本发明实施例中的MXN波长选择开关的一个具体组成示意图。
具体实施例方式在现有技术中NX I (N >=2)的波长选择开关中不存在串扰干扰，但是为了应用的需要，需要实现NXM(N>= 2，M>= 2)的波长选择开关。如果通过采用多个NX I波长选择开关的级联来构造NXM的波长选择开关，则可以避免普通MXN的波长选择开关结构带来的串扰影响。如图2所示，为一种通过光分路器和多个NX I波长选择开关来构造NXM(N个输入，M个输出)的波长选择开关的例子，但是在这种构造中，其结构复杂，在光分路器和NX I波长选择开关之间进行了 NXM的完全连接，需要NXM条联接光纤，M个NX I 波长选择开关。由于现在NX I波长选择开关虽然已经商用，但是价格依然昂贵，所以本方 案不仅结构上复杂，而且成本很高。同时由于IXM分路器的使用也大大增加了整个NXM 波长选择开关的插入损耗。
因而，需要提出了另一种实现抑制串扰的NXM的波长选择开关的机构，同时又不 会显著增加的系统的复杂性。为此，本发明实施例中提出了，在现有的NX I波长选择开关 的结构基础上，通过调节光信号的极性来抑制串扰的方案。即，使得不同路的输入光信号在 入射到开关引擎上时具有不同的极性，再通过对开关引擎反射的光信号的极性过滤，就可 以抑制不同路光之间的串扰(虽然，来自另一路光的串扰信号与本路光信号的波长相同， 但是极性不同，因此可以通过极性来抑制串扰)。
由于一般输入或输出的光信号并不是单一极性的信号，为了实现上述通过极性来 抑制串扰的目的，在输入侧，需要预先对光信号的极性进行调整，使得入射到开关引擎的光 信号为单一极性的信号；而在输出侧，则需要将单一极性的光信号还原为非单一极性的信 号。以下通过具体实施例，进一步说明上述技术方案。
如图3所示，为本发明实施例中的波长选择开关，如图3的示例中以具有两个输入 光纤端口为例进行说明,其包括
至少两个输入光纤端口 10、12,用于分别输入来自至少两个输入光纤的光信号。图 示中仅示例了两个输入光纤端口的情况，在本发明的其他实施例中，还可以进一步包括第 三个甚至更多个输入光纤端口。
极性控制单元20，用于调整从输入光纤端口 10、12输入的所述光信号的极性，使 得调整后的至少两路光信号都成为只具有一种极性的光信号。当然，调整后的至少两路光 信号的极性可为不同的极性，也可以为相同的极性；优选的，可设计为将不同路光纤的信号 调整为具有相同极性的信号，以简化系统整体结构。
如，对于来自输入光纤端口 10的光在极性控制单元中首先会被分解成极性正交 的两路子光，然后将其中一路光的极性旋转到另一路光的极性上，使得两路子光具有同样 的极性，形成仅具有一种极性的光信号。当然，根据对输出光信号的需要(如，为了支持极 性复用系统的要求)，当该路光信号被反射后再次经过极性控制单元时，极性控制单元可将 两路子光中的一路极性会被旋转到与另一路的极性垂直的方向上，然后两路子光再合成一 路与入射光极性一致的光。在具体实施例中，对于分解获得的两路子光，该两路子光在光路 上可为两束平行光，且两束平行光之间具有确定的距离，在后续光路中将其作为两束平行 且具有相同极性的光信号进行处理即可；即，两路极性相同子光之间可以依靠其光路空间 上的相对位置来区分。这样，在将两路子光合成为一路具有极性与入射光极性一致的光信 号时，仍然可以还原所述光信号的极性所携带的信息。
衍射光栅30，用于在所述衍射光栅的至少两个衍射区域对应分解所述调整后的至 少两路光信号，分别获得至少两组具有多个波长的光信号。如，衍射光栅的上半区域分解来 自输入光纤端口 10的光，而衍射光栅的下半区域分解来自输入光纤端口 12的光。当还包 括第三输入光纤端口时，还可包括第三区域，同时第三区域与第二区域相邻，与第一区域不 相邻；而输入第三区域的光信号的极性可与第一区域的光信号的极性相同。
反射元件40，用于将所述至少两组具有多个波长的光信号分别反射到开关引擎上的至少两个反射区域。起偏器50，位于所述反射元件与所述开关引擎之间并覆盖所述开关引擎的所述至少两个反射区域，用于按照所述极性控制单元的极性对通过其的光信号进行过滤。极性旋转单元52，位于所述起偏器与所述开关引擎之间并覆盖所述开关引擎的所述至少两个反射区域中的第一反射区域而不覆盖与所述第一反射区域相邻的反射区域，用于将通过其的光信号的极性旋转90度。其中，该极性旋转单元可采用现有的具有极性旋转功能的光器件，如法拉第旋转镜、四分之一玻片等。在如图3的示例中，该极性旋转单元仅遮挡开关引擎下侧的反射区域。所述开关引擎60，至少包含两个反射区域。开关引擎60的每个反射区域对入射到该反射区域的光信号进行反射控制将其反射向所述反射元件，使得经过反射控制后的光信号通过对应的输出光纤端口输出。其中，所述开关引擎60的至少两个反射区域可为空间上上下或左右相邻的至少两个区域。图中所示仅为两个区域，即图中上下两排的区域。在本发明的其他实施例中当所述波长选择开关还包括第三光纤输入端口，用于输入第三光信号时，所述开关引擎还包括第三区域，用于反射所述第三光信号组。本发明实施例中的开关引擎可以是使用MEMS技术的开关引擎，由一系列微小的反射镜构成的阵列，通过控制微小反射镜的旋转来控制光的反射角度。当然也可以是其他类型的开关引擎，此处不做限制。下面以一个具有两个输入光纤端口(10、12)的波长选择开关(其中，极性旋转单元52仅覆盖开关引擎的第二反射区域)为例，对本发明实施例的波长选择开关中的光路进行简要描述。正常情况下，波长选择开关中的工作光路为(I)、从输入光纤端口 10输入的光信号(为描述方便,将从输入光纤端口 10输入的光信号称之为第一光信号)经过极性控制单元20的处理后入射到衍射光栅30的第一衍射区域，在衍射光栅30的第一衍射区域处(如图3中所示的衍射光栅的上半区域)被分解成一组多个波长的光信号(为描述方便，将该组多个波长的光信号称之为第一组多个波长的光信号)；第一组多个波长光信号射向反射元件40后被反射元件40朝着开关引擎60的第一反射区域的方向反射；由于极性旋转单元52只覆盖了开光引擎60的第二反射区域，而起偏器50覆盖开关引擎60的两个反射区域，第一组多个波长的光信号被反射元件40反射后，只经过起偏器50，不经过极性旋转单元52，然后到达开关引擎60的第一反射区域；开关引擎60的第一反射区域可以对第一组多个波长的光信号中的每个波长的光信号单独进行反射控制(即控制每个波长的光信号的反射方向)，第一组多个波长的光信号中的每个波长的光信号被开关引擎60的第一反射区域反射后再依次经过起偏器50、反射元件40、衍射光栅30、极性控制单兀20后从波长选择开关的相应输出光纤端口输出；(2)、从输入光纤端口 12输入的光信号(为描述方便,将从光纤输入端口 12输入的光信号称之为第二光信号)经过极性控制单元20的处理后入射到衍射光栅30的第二衍射区域，在衍射光栅30的第二衍射区域处(如图3所示的衍射光栅的下半区域)被分解成一组多个波长的光信号(为描述方便，将该组多个波长的光信号称之为第二组多个波长的光信号)；第二组多个波长光信号射向反射元件40后被反射元件40朝着开关引擎60的第二反射区域的方向反射；由于起偏器50覆盖开关引擎60的两个反射区域，而且极性旋转单元52覆盖了开光引擎60的第二反射区域，第二组多个波长的光信号被反射元件40反射 后，经过起偏器50后还会经过极性旋转单元52，然后到达开关引擎60的第二反射区域；开 关引擎60的第二反射区域可以对第二组多个波长的光信号中的每个波长的光信号单独进 行反射控制(即控制每个波长的光信号的反射方向)，第二组多个波长的光信号中的每个 波长的光信号被开关引擎60的第二反射区域反射后再依次经过极性旋转单元52、起偏器 50、反射兀件40、衍射光栅30、极性控制单兀20后从波长选择开关的相应光纤输出端口输 出。
从上述描述的光路中可以看出，正常情况下，第一组多个波长的光信号从反射元 件40向开关引擎60的第一反射区域入射的过程中和从开关引擎60的第一反射区域向反 射元件4入射的过程中都不经过极性旋转单元52，因此，从检偏器50出射到开关引擎60的 第一反射区域的第一组多个波长的光信号的极性，与检偏器50接收到的开关引擎60的第 一反射区域反射的第一组多个波长的光信号的极性是相同的，从而被开关引擎的60的第 一反射区域的第一组多个波长的光信号可以再次通过起偏器50。正常情况下，第二组多个 波长的光信号从反射元件40向开关引擎60的第二反射区域入射的过程中和从开关引擎60 的第二反射区域向反射元件4入射的过程中均需要经过极性旋转单元52，也就是说第二组 多个波长的光信号从起偏器50出射到再次入射到起偏器50的过程中，会两次经过极性旋 转单元52 ;在从起偏器50出射到再次入射到起偏器50的过程中，每经过一次极性旋转单 元52，第二组多个波长的光信号的极性被旋转90度一次，也就是说再次入射到起偏器50的 第二组多个波长的光信号的极性相对于从起偏器50出射的第二组多个波长的光信号的极 性而言被旋转了 O度或者180度；而极性被旋转O度或者180度，则说明光信号的极性未发 生变化，因此，再次入射到起偏器50的第二组多个波长的光信号的极性与从起偏器50出射 的第二组多个波长的光信号的极性相同，上述再次入射到起偏器50的第二组多个波长的 光信号也就可以再次通过起偏器50。
在实际的应用过程中，开关引擎60的第一反射区域和/或第二反射区域在进行反 射控制时，由于控制失误或者其它原因，导致第一组多个波长的光信号中的部分波长的光 信号被错误地反射向了极性旋转单元52和/或者第二组多个波长的光信号中的部分波长 的光信号被错误地反射后没有经过极性旋转单元52直接入射到了起偏器50。由于这种错 误地反射，导致入射到起偏器50的第一部分(为了描述的方便，将检偏器50中覆盖开关引 擎60的第一反射区域的部分称之为第一部分)的光信号中既包含第一组多个波长的光信 号也包含有第二组多个波长的光信号中的部分波长的光信号，和/或入射到起偏器50的第 二部分(为了描述的方便，将起偏器50中覆盖开关引擎60的第二反射区域的部分称之为 第二部分)的光信号中既包含第二组多个波长的光信号也包含有第一组多个波长的光信 号中的部分波长的光信号，这种现象称之为串扰。在本发明实施例中，由于入射到起偏器50 第一部分的第二组多个波长的光信号中的部分波长光信号从起偏器50出射到再次入射到 起偏器50中的过程中，只经过了一次极性旋转单元52，因此，第二组多个波长的光信号中 的该部分波长的光信号的极性只被旋转了 90度，也就是说入射到起偏器50第一部分的第 二组多个波长的光信号中的该部分波长光信号的极性与其从起偏器50出射到开关引擎60 时的极性相互垂直(或者称之为正交)。同样的道理，入射到起偏器50第二部分的第一组 多个波长的光信号中的部分波长光信号的极性与其从起偏器50出射到开关引擎60时的极性也相互垂直(或者称之为正交)。而起偏器50不允许极性与起偏器50的极性相互垂直的光信号通过，允许极性与起偏器50的极性相同的光信号完全通过，因此，在本发明实施例中，从起偏器50的第一部分向反射元件方向出射的光信号中也就只包含了第一组多个波长的光信号，从起偏器50的第二部分向反射元件方向出射的光信号中也就只包含了第二组多个波长的光信号，也即串扰得到了抑制。在本发明的其他实施例中还可以不具有极性旋转单元，如图4所示，在本例中通过极性控制单元控制输出光信号的极性，使得入射到起偏器的不同路的光信号调整为具有不同极性的信号，如对于两路光纤，调整为极性相差90度的信号，则由于通过不同路光信号的起偏器的极性不同，当发生串扰时，可实现极性过滤。即该波长选择开关包括至少两个输入光纤端口 10、12，用于分别输入来自至少两个输入光纤的光信号；极性控制单元22，用于调整从输入光纤端口 10、12输入的所述光信号的极性，使得调整后的至少两路光信号分别成为具有单一极性的光信号，并且调整后的相邻两路路光信号之间的极性相差90度；衍射光栅30，用于在所述衍射光栅的至少两个衍射区域对应分解所述调整后的至少两路光信号，分别获得至少两组具有多个波长的光信号；反射元件40，用于将所述至少两组具有多个波长的光信号分别反射到开关引擎上的至少两个反射区域；至少两个起偏器500、502，位于所述反射元件与所述开关引擎之间并分别覆盖所述开关引擎的所述至少两个反射区域，用于分别按照所述极性控制单元调整后的至少两路光信号的极性，对通过其的光信号进行过滤；所述开关引擎60，其中，所述开关引擎至少包含两个反射区域，所述开关引擎的每个反射区域对入射到该反射区域的光信号进行反射控制将其反射向所述反射元件，使得经过反射控制后的光信号通过对应的输出光纤端口输出。在本例中，对于输入光纤为两路的情况，在极性控制单元，即对输入的不同路光信号的极性进行不同的控制，使得输出光均为单一极性的光，但同时不同路的输出光的极性依次相差90度。同时对应不同路光信号的起偏器则其极性与极性控制单元输出的该路光的极性相同，同时该路光经过反射引擎反射后的光信号仍然通过相同的起偏器。当反射引擎反射的光信号发生串扰时，由于串扰光信号的极性与起偏器极性不同，则无法通过该极性，从而被过滤。下面以一个具有两个输入光纤端口(10、12)，且具有两个起偏器(分别为起偏器500、起偏器502，且两个起偏器各自允许完全通过的光信号的极性相差90度)的波长选择开关为例，对本发明实施例的波长选择开关中的光路进行简要描述。正常情况下，波长选择开关中的工作光路为(I)、从光纤输入端口 10输入的光信号(为描述方便,将从输入光纤端口 10输入的光信号称之为第一光信号)经过极性控制单元22的处理后变为具有第一极性的光信号入射到衍射光栅30的第一衍射区域，在衍射光栅30的第一衍射区域处被分解成一组多个波长的光信号(为描述方便，将该组多个波长的光信号称之为第一组多个波长的光信号)；第一组多个波长的光信号射向反射元件40后被反射元件40朝着开关引擎60的第一反射区域的方向反射；而起偏器500覆盖开关引擎60的第一反射区域，第一组多个波长的光信号被反射元件40反射后，只经过起偏器500 (只有极性为第一极性的光信号可以完全通过该起偏器)，不经过起偏器502，然后到达开关引擎60的第一反射区域；开关引擎60的第一反射区域可以对第一组多个波长的光信号中的每个波长的光信号单独进行反射控制(即控制每个波长的光信号的反射方向)，第一组多个波长的光信号中的每个波长的光信号被开关引擎60的第一反射区域反射后再依次经过起偏器500、反射元件40、衍射光栅30、极性控制单兀20后从波长选择开关的相应光纤输出端口输出；(2)、从光纤输入端口 12输入的光信号(为描述方便,将从光纤输入端口 12输入的光信号称之为第二光信号)经过极性控制单元22的处理后转换为具有第二极性(与第一极性相差90度)的光信号入射到衍射光栅30的第二衍射区域,在衍射光栅30的第二衍射区域处被分解成一组多个波长的光信号(为描述方便，将该组多个波长的光信号称之为第二组多个波长的光信号)；第二组多个波长的光信号射向反射元件40后被反射元件40朝着开关引擎60的第二反射区域的方向反射；起偏器502 (只有极性为第二极性的光信号可以完全通过该起偏器)仅覆盖开关引擎60的第二反射区域，第二组多个波长的光信号被反射元件40反射后，经过起偏器502后到达开关引擎60的第二反射区域；开关引擎60的第二反射区域可以对第二组多个波长的光信号中的每个波长的光信号单独进行反射控制(即控制每个波长的光信号的反射方向)，第二组多个波长的光信号中的每个波长的光信号被开关引擎60的第二反射区域反射后再依次经过起偏器502、反射元件40、衍射光栅30、极性控制单兀20后从波长选择开关的相应光纤输出端口输出。从上述描述的光路中可以看出，正常情况下，第一组多个波长的光信号从反射元件40向开关引擎60的第一反射区域入射的过程中和从开关引擎60的第一反射区域向反射元件4入射的过程中，从检偏器50出射到开关引擎60的第一反射区域的第一组多个波长的光信号的极性，与起偏器500接收到的开关引擎60的第一反射区域反射的第一组多个波长的光信号的极性均为第一极性，从而被开关引擎的60的第一反射区域的第一组多个波长的光信号可以再次通过起偏器500。正常情况下，第二组多个波长的光信号从反射元件40向开关引擎60的第二反射区域入射的过程中和从开关引擎60的第二反射区域向反射元件4入射的过程中，从检偏器50出射到开关引擎60的第二反射区域的第二组多个波长的光信号的极性，与起偏器502接收到的开关引擎60的第二反射区域反射的第二组多个波长的光信号的极性均为第二极性，从而被开关引擎的60的第二反射区域的第二组多个波长的光信号可以再次通过起偏器502。在实际的应用过程中，开关引擎60的第一反射区域和/或第二反射区域在进行反射控制时，由于控制失误或者其它原因，导致第一组多个波长的光信号中的部分波长的光信号被错误地反射向了起偏器502和/或者第二组多个波长的光信号中的部分波长的光信号被错误地反射向起偏器500。由于这种错误地反射，导致入射到起偏器500的光信号中既包含第一组多个波长的光信号也包含有第二组多个波长的光信号中的部分波长的光信号，和/或入射到起偏器502的光信号中既包含第二组多个波长的光信号也包含有第一组多个波长的光信号中的部分波长的光信号，这种现象称之为串扰。在本发明实施例中，由于入射到起偏器500的第二组多个波长的光信号的极性为第二极性，而起偏器500仅允许第一极性的光信号完全通过，与第一极性正交的第二极性的光信号则正好无法完全通过。同样的道理，入射到起偏器502的第一组多个波长的光信号的极性为第一极性，而起偏器502仅允许第二极性的光信号完全通过，与第二极性正交的第一极性的光信号则正好无法完全通过。也即串扰得到了抑制。
对于上述的图3和图4的示例中，当还包括更多输入光纤端口时，开关引擎和衍射光栅则相应的包括对应数目的反射区域和衍射区间；同时，每个反射区域只与其前后两个区域相邻，而与其他区域都不详邻，呈多行或多列形式；也可以同样的设置衍射区间，且衍射光栅的衍射区域也与开关引擎的反射区域的布置一致；而相应的，在具有极性旋转单元的实施例中，该极性旋转单元仅覆盖开关引擎的单数区域或双数区域，即呈间隔覆盖形式。
S卩，对于图3的实施例中，所述开关引擎的反射区域包括空间上相邻的第一反射区域、第二反射区域........第2x或(2x+l)反射区域，X为大于等于I的自然数；所述极性旋转单元包括不连续的多个极性旋转器，所述多个极性旋转器依次覆盖所述开关引擎的第一反射区域、第三反射区域........第2x+l反射区域，或第二反射区域........第2x反射区域。
而对于如图4的示例中，衍射光栅的衍射区域、开关引擎的反射区域的与前述实施例布置相同；其与图3的区别在于，不具有极性旋转单元，而是由极性控制单元进行极性旋转，且具有多个极性依次相差90度的起偏器单元也对应衍射区域布置。
还需要说明的是，在上述实施例中的衍射区域和反射区域的具体形状，并不至于图示中示例，图中仅为示意性质，在具体实施例中也可以由其他合适的形状。同时，图示中的各器件的形状，如起偏器、极性旋转单元等，也仅为示意性质，并不以此限定本发明实施例中的各器件的具体形状。
如图5所示，对于图3的实施例中，极性控制单元20可包括极性分解模块200，用于将输入的光信号分解为第一极性信号和第二极性信号，所述第一极性信号的极性与所述第二极性信号的极性正交；第一极性旋转模块202，用于将所述第一极性信号的极性旋转 90度使其极性与所述第二极性信号的极性相同，并将旋转后的信号与第二极性信号合成获得仅具有第二极性的光信号；其中，可称所述第二极性信号的极性为所述极性控制单元的极性。
如图6所示，则是对应图4的实施例中，极性控制单元22可包括极性分解模块 200,用于将输入的至少两路光信号分别分解为第一极性信号和第二极性信号,所述第一极性信号的极性与所述第二极性信号的极性正交；第二极性旋转模块203，用于将对应于相邻两路光信号中第一路光信号的第一极性信号的极性旋转90度使其极性与对应于该第一路光信号的第二极性信号的极性相同，并将旋转后的信号与对应于该第一路光信号的第二极性信号合成获得仅具有第二极 性的一路光信号；并还用于将对应于上述相邻两路光信号中的第二路光信号的第二极性信号的极性旋转90度使其极性与对应于该第二路光信号的第一极性信号的极性相同，并将旋转后的信号与第一极性信号合成获得仅具有第一极性的另一路光信号。
在本实施例中的各模块，在具体实现时，可采用具有相应功能的光学器件，如极性分解模块可采用极性光束分解器实现，同时基于光的可逆性，其也可以实现极性合成模块的功能；同样的，极性旋转模块也可以采取实现前述的极性旋转单元的功能的光学器件实现。
同时，极性控制单元20或极性控制单元22还可包括极性合成模块(图中未示)，用于将所述开关引擎反射后输入到所述极性控制单元的光信号分别转变为非单一极性的 光信号，并通过所述输出光纤端口输出。
当然，如果输入的光信号即为单一极性信号，则上述的极性控制单元可不包括极 性分解模块和第一极性旋转模块(或第二极性旋转模块)，而该极性控制单元只需起到极 性过滤的作用即可。如果输出的光信号不需要为非单一极性信号，则本例中的极性控制单 元可不包括极性合成模块。
同时，为了进一步保证信号的准确输出，本发明实施例(如，图3和图4所示的实 施例)中的波长选择开关还可包括校准器22 ;所述校准器22位于输出光纤端口与所述极 性控制单元之间，用于将所述开关引擎反射后的光信号校准后对应输出到所述输出光纤端 口。如图7所示，贝Ij是如图3所示的实施例的基础上还包括校准器22的一种示例。
应当可以理解的是，上述的波长选择开关可以是2输入N输出(当具有两个光纤 输入端口时)，由于光路可逆原理，上述波长选择开关也可以逆向使用，即正向使用时的输 入端口作为逆向使用时的输出端口，正向使用时的输出端口作为逆向使用时的输入端口， 波长选择开关的结构不会发生变化。
如图7所示,为本发明实施例中的2XN WSS的一个具体结构示意图。该WSS包括 两个输入光纤端口(10和12)，N个光纤输出端口(图中仅示例部分)，校准器，极性控制单 元，衍射光栅，反射镜，串扰抑制单元(包含一个起偏器，一个极性旋转单元)，具有两个独 立区域的开关引擎。
输入光首先进入极性控制单元，在极性控制单元中来源于不同输入光纤的光被分 解成极性正交的两种极性，然后其中的一种极性被旋转到另一种极性上，使输出的光仅具 有一种极性，且使得该极性的光信号为可以完全通过后续光路上的起偏器的光信号。例如， 来自输入光纤I的光在极性控制单元中首先会被分解成极性正交的两路子光，然后将其中 一路光的极性旋转到另一路光的极性上，使得两路子光具有同样的极性(这样的处理主要 是因为现有的极性复用传输系统使得一个光上通常有两种极性的信号，而本方案的处理是 根据单个极性来进行的)，在以后光路处理中这两路子光被视作一个整体来进行处理，直到 光被反射后再次经过极性控制单元，这时两路子光中的一路极性会被旋转到与另一路极性 相差90度的极性上，然后两路子光再合成一路具有两种极性的光(为了支持极性复用系统 的要求)。特别的，两路极性相同的子光的区分是依靠它们之间的相对位置实现的。
然后来自不同输入光纤端口的光被同一个衍射光栅的不同区域分解。在本例中， 衍射光栅的上半区域分解来自输入光纤端口 10的光，而衍射光栅的下半区域分解了来自 输入光纤端口 12的光。若还有从输入光纤端口 13输入的光,则相应的衍射光栅分为上、中、 下三个区域即可；当还有更多路输入光信号时，则衍射光栅进一步分为多行状(或多列状) 的区域。
被分解后的光被反射镜反射到极性抑制单元上，这个极性抑制单元由一个起偏器 和一个极性旋转单元组成。来自输入光纤端口 10的光被反射到极性抑制单元中的起偏器 的上半部分，来自输入光纤端口 12的光反射到极性抑制单元中的起偏器的下半部分。而起 偏器的功能是仅能够允许具有特定极性的光完全通过，而完全阻止与该特定极性相正交的 极性的光。
通过选择合适的起偏器，使得极性控制单元输出到衍射光栅的具有单一极性的光信号刚好可以完全通过该起偏器。起偏器覆盖整个开关引擎的输入光和输出光光路，而起偏器后放置的极性旋转单元仅覆盖起偏器的下半区域和开关引擎的下半区域。来源于两个输入光纤端口的入射光第一次经过起偏器时，由于在前端的极性控制单元已经对光的极性进行了调整，使其正好是起偏器的通过极性，光可以毫无困难的通过。来自输入光纤端口10的信号通过起偏器上半部分后直接被开关引擎上半部分反射，并反射回起偏器的上半部分而不会经过仅覆盖起偏器和开关引擎下半区域的极性旋转单元，反射光再一次通过起偏器，由于源于输入光纤端口 10的信号仅在起偏器和开关引擎的上半部分处理，所以并不经过极性旋转单元，即光的极性不被改变，所以反射光可以通过起偏器出射。而来自输入光纤端口 12的信号通过起偏器下半部分后，首先被极性旋转单元改变极性(极性被旋转90度，与起偏器的极性垂直，使得这个极性不能通过起偏器)，然后入射光被开关引擎的下半部分反射，反射光再一次经过极性旋转单元，极性被再次旋转90度，两次旋转的结果使得反射光的极性恢复到起偏器的通过极性上，反射光可以通过起偏器的下半部分。而串扰光则是来自输入光纤端口 10的光在开关引擎中被错误地反射到下半区域的光路(这时光在入射到开关引擎前没有经过极性旋转单元，反射的时候经过一次极性旋转单元)，或者来自输入光纤端口 12的光在开关引擎中被错误地被反射到上半区域的光路上(这时光在入射到开关引擎前经过一次极性旋转单元，而在反射后不会经过极性旋转单元)；由于这样的光只经过极性旋转器一次，极性仅被旋转90度，使得该光信号的极性刚好与极性控制单元输出到衍射光栅的光信号的极性相差90度，所以在反射到起偏器时完全不能通过，而被过滤掉，即达到抑制串扰的目的。开关引擎分成上下两个独立的区域，分别对来源于输入光纤端口 I和输入光纤端口 2的光进行反射控制。当然，若还有输入光纤端口 3输入的光，则相应的开关引擎分为上、中、下三个区域；同时，极性旋转单元仅覆盖上中下三个区域中的中间区域(或上下区域)。当还有更多路输入光信号时，则开关引擎进一步分为多行状(或多列状)的区域，极性旋转单元则隔行覆盖一个区域。本发明实施例中的极性改变主要是针对光通过极性旋转单元后，极性发生的90度变化而言，而通过起偏器，开关引擎后光的极性是不会发生变化的。对于来自输入光纤端口 10的光而言，它在经过反射镜反射到起偏器后，经过的器件包括衍射光栅的上半部分，起偏器的上半部分，开关引擎的上半部分，而没有经过会改变极性的极性旋转单元，所以极性没有改变。而源于输入光纤端口 12的光由于会两次经过极性旋转单元，它的极性改变180度，就是没变，也可以再次通过起偏器。但是对于串扰光，(从上半光路串到下半光路或者从下半光路传到上半光路)，只会经过一次极性旋转单元，极性改变90度，所以不能通过起偏器，这就达到了抑制串扰的目的。当然，从上述实施例中可以理解，输入光信号路数越多，则衍射光栅和开关引擎等划分的区域也就越多，相应的串扰抑制性能则相对下降。如图8所示，则为本发明实施例中的另一种波长选择开关，其包括N个光纤输入端口，用于对应输入来自N条输入光纤的光信号#个1XM/2分光器,其输入端分别与所述N个光纤输入端口连接，用于将通过N个光纤输入端口输入的N个光信号分别分为M/2路光信号，其中，N和M为大于等于2的整数;M/2个具有串扰抑制功能的NX 2波长选择开关，每个所述NX 2波长选择开关的输入连接所有所述N个分光器的一路输出。
其中，所述NX 2波长选择开关为逆向使用的前文实施例中的(如，图3、图4或图7等所示)波长选择开关，所述NX2波长选择开关的光纤输入端口对应前文实施例中的波长选择开关的光纤输出端口，所述NX 2波长选择开关的光纤输出端口对应前文实施例中的波长选择开关的两个光纤输入端口。例如，将图7所示的2XN波长选择开关逆向使用就成了本实施例中的NX 2波长选择开关，S卩，图7所示的2XN波长选择开关中的两个输入光纤端口在本实施例中作为两个输出光纤端口，图7所不的2XN波长选择开关中的N个输出光纤端口在本实施例中作为N个输入光纤端口。S卩，可对本发明实施例中的波长选择开关进行组合，复合成多输入多输出的波长选择开关；如图8的不例中，N个椭圆代表N个分光器,其功能是一个输入信号分成完全相同的M/2份。2XN WSS可以逆向使用，既可以将2作为输入端口，N作为输出端口，也可以将N作为输入端口，2作为输出端口。NXM WSS的工作原理是可以将任意一个输入端口的任意一个波长信号输出到任意一个输出端口上。而由上述实施例中的i XN(用在本例中i = 2) WSS和分光器构造的结构可以达到和NXM WSS相同的效果。首先，每一路的信号通过分路器可以到达每一个NX 2WSS，这个WSS可以选择N个输入端口中的任意一个输入端口的任意一个波长送达到2个输入端口中的任一个输出端口。通过M/2组这样结构的组合就可以实现与NXM WSS等效的功能。即将任意一个输入端口的任意一个波长信号输出到任意一个输出端口上。相比于现有技术中使用NX I WSS构造NXM WSS的方法，本实施例只需要M/2个NX 2的WSS模块来实现NXM WSS，模块数相对于现有技术中减少50%，互联的光纤数为NX (M/2)，也减少了 50%。当然，i还可以选择为大于等于2的数，用NXi WSS来构造NXM WSS，则只需要M/i个NXi的WSS模块来实现NXM WSS，模块数仅为现有技术中的模块数的Ι/i个，互联的光纤数为NX (M/i)，也仅为现有技术中的1/i。通过上述描述可知 ，在本发明实施例中，在单个WSS结构的基础上实现了 iXNWSS的结构(i为大于或等于2的自然数)，并对多路光实现了独立的控制。通过极性控制单元和起偏器(或还包括极性旋转单元)控制入射到开关引擎不同区域光的极性，并使反射的光根据其极性的不同，受限在各自的反射通路通过，从而减少了来源于不同输入光纤的光之间的相互带内串扰。通过本发明实施例构造更多端口数的NXM WSS相对于使用IXN WSS来构造，模块数相对减少，互联的光纤数为NX (M/i)，也减少了。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory, ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory, RAM)等。以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种波长选择开关，其特征在于，所述波长选择开关包括 至少两个输入光纤端口，用于分别输入来自至少两个输入光纤的光信号； 极性控制单元，用于调整从每个输入光纤端口输入的光信号的极性，使得调整后的至少两路光信号都成为只具有一种极性的光信号，且所述调整后的至少两路光信号的极性相同； 衍射光栅，用于在所述衍射光栅的至少两个衍射区域对应分解所述调整后的至少两路光信号，分别获得至少两组具有多个波长的光信号； 反射元件，用于将所述至少两组具有多个波长的光信号分别反射到开关引擎上的至少两个反射区域； 起偏器，位于所述反射元件与所述开关引擎之间并覆盖所述开关引擎的所述至少两个反射区域，用于按照所述极性控制单元的极性对通过其的光信号进行过滤； 极性旋转单元，位于所述起偏器与所述开关引擎之间并覆盖所述开关引擎的所述至少两个反射区域中的第一反射区域而不覆盖与所述第一反射区域相邻的反射区域，用于将通过其的光信号的极性旋转90度； 所述开关引擎，其中，所述开关引擎至少包含两个反射区域，所述开关引擎的每个反射区域对入射到该反射区域的光信号进行反射控制将其反射向所述反射元件，使得经过反射控制后的光信号通过对应的输出光纤端口输出。
2.如权利要求1所述的波长选择开关，其特征在于，所述极性控制单元包括 极性分解模块，用于将输入的光信号分解为第一极性信号和第二极性信号，所述第一极性信号的极性与所述第二极性信号的极性正交； 第一极性旋转模块，用于将所述第一极性信号的极性旋转90度使其极性与所述第二极性信号的极性相同，并将旋转后的信号与第二极性信号合成获得仅具有第二极性的光信号; 其中，称所述第二极性信号的极性为所述极性控制单元的极性。
3.如权利要求2所述的波长选择开关，其特征在于，所述极性控制单元还包括 极性合成模块，用于将所述开关引擎反射后输入到所述极性控制单元的光信号分别转变为非单一极性的光信号，并通过所述输出光纤端口输出。
4.如权利要求1至3中任一项所述的波长选择开关，其特征在于，所述波长选择开关还包括校准器； 所述校准器位于所述输出光纤端口与所述极性控制单元之间，用于将所述开关引擎反射后的光信号校准后对应输入到到相应的输出光纤端口。
5.如权利要求1至4中任一项所述的波长选择开关，其特征在于，所述开关引擎的至少两个反射区域包括为空间上上下或左右相邻的至少两个区域。
6.如权利要求5所述的波长选择开关，其特征在于，所述开关引擎的反射区域包括空间上相邻的第一反射区域、第二反射区域........第2x或(2x+l)反射区域，X为大于等于I的自然数； 所述极性旋转单元包括不连续的多个极性旋转器，所述多个极性旋转器依次覆盖所述开关引擎的第一反射区域、第三反射区域........第2x+l反射区域，或第二反射区域、......、第2x反射区域。
7.一种波长选择开关，其特征在于，所述波长选择开关包括至少两个输入光纤端口，用于分别输入来自至少两个输入光纤的光信号；极性控制单元，用于调整从每个输入光纤端口输入的所述光信号的极性，使得调整后的至少两路光信号分别成为具有单一极性的光信号，并且调整后的相邻两路光信号之间的极性相差90度；衍射光栅，用于在所述衍射光栅的至少两个衍射区域对应分解所述调整后的至少两路光信号，分别获得至少两组具有多个波长的光信号；反射元件，用于将所述至少两组具有多个波长的光信号分别反射到开关引擎上的至少两个反射区域；至少两个起偏器，位于所述反射元件与所述开关引擎之间并分别覆盖所述开关引擎的所述至少两个反射区域，用于分别按照所述极性控制单元调整后的至少两路光信号的极性，对通过其的光信号进行过滤；所述开关引擎，其中，所述开关引擎至少包含两个反射区域，所述开关引擎的每个反射区域对入射到该反射区域的光信号进行反射控制将其反射向所述反射元件，使得经过反射控制后的光信号通过对应的输出光纤端口输出。
8.如权利要求7所述的波长选择开关，其特征在于，所述极性控制单元包括极性分解模块，用于将输入的至少两路光信号分别分解为第一极性信号和第二极性信号，所述第一极性信号的极性与所述第二极性信号的极性正交；第二极性旋转模块，用于将对应于相邻两路光信号中第一路光信号的第一极性信号的极性旋转90度使其极性与对应于所述第一路光信号的第二极性信号的极性相同，并将旋转后的信号与对应于所述第一路光信号的第二极性信号合成获得仅具有第二极性的一路光信号；并还用于将对应于所述相邻两路光信号中第二路光信号的第二极性信号的极性旋转90度使其极性与对应于所述第二路光信号的第一极性信号的极性相同，并将旋转后的信号与对应于所述第二路光信号的第一极性信号合成获得仅具有第一极性的一路光信号。
9.如权利要求8所述的波长选择开关，其特征在于，所述极性控制单元还包括极性合成模块，用于将所述开关引擎反射后输入到所述极性控制单元的光信号分别转变为非单一极性的光信号，并通过所述输出光纤端口输出。
10.如权利要求7至9中任一项所述的波长选择开关，其特征在于，所述波长选择开关还包括校准器；所述校准器位于所述输出光纤端口与所述极性控制单元之间，用于将所述开关引擎反射后的光信号校准后对应输入到到相应的所述输出光纤端口。
11.一种波长选择开关，其特征在于，所述波长选择开关包括N个光纤输入端口，用于对应输入来自N条输入光纤的光信号；N个1XM/2分光器，其输入端分别与所述N个光纤输入端口连接；每个1XM/2分光器用于将输入的光信号分成M/2路光信号，其中，N和M为大于等于2的整数；M/2个具有串扰抑制功能的NX 2波长选择开关，每个所述NX 2波长选择开关的N个输入端口连接所有所述N个分光器的一路输出；其中，所述NX 2波长选择开关为如权利要求1至10所述的任意一种波长选择开关，所述NX2波长选择开关的光纤输入端口对应如权利要求1至10中的波长选择开关的光纤输出端·口，所述NX 2波长选择开关的光纤输出端口对应如权利要求1至10中的波长选择开关的光纤输入端口。
全文摘要
本发明实施例提供了一种波长选择开关，其在现有的1×N波长选择开关的结构基础上，通过调节光信号的极性来抑制串扰的方案。使得不同路的输入光信号在入射到开关引擎上时具有不同的极性，再通过对开关引擎反射的光信号的极性过滤，就可以抑制不同路光之间的串扰。可以实现在M×N(N个输入光纤端口，M个输出光纤端口；或M个输入光纤端口，N个输出光纤端口，其中M和N均为大于等于2的自然数)的波长选择开关中抑制串扰干扰。
文档编号G02B6/293GK103069320SQ201280001313
公开日2013年4月24日 申请日期2012年6月12日 优先权日2012年6月12日
发明者刘宁 申请人:华为技术有限公司