实现波长选择开关功能的装置的制作方法

本发明涉及光学通信领域，具体涉及一种实现波长选择开关功能的装置。

背景技术：

核心光网络所承载的业务量以及路由器所需的单通道的接口速率，都在以每年30％～60％的惊人的速度增长。降低成本和提高能源效率，是目前光纤传输和光网络技术满足不断增长业务需求的方式。然而，光通讯正在接近单模光纤的基本频谱效率极限，并且在固定频率网格上常规wdm(wavelengthdivisionmultiplexing)网络的增长能力是非常有限的。虽然多比特/符号调制格式具有商业可用性，加上相干光接收和偏振分复用，其可获得高达20tb/s的光纤链路容量。但由于光克尔效应造成的非线性失真等，使得容量和频谱效率的进一步提高非常具有挑战性。需要找到新的光网络解决方案来解决这一问题。

wdm—roadm方案是目前比较流行的解决方案。可重构光分插复用器(reconfigurationopticaladd/dropmultiplexer，roadm)是智能光网络节点的主要实现技术，roadm技术提供的节点远端控制重构能力，可以实现节点的智能的波长级别的调节。采用离散化器件是当前roadm节点中的一种常用的实现形式，其主要核心器件是波长选择开关(wavelengthselectiveswitchwss)。如何低成本的实现wss的多端口(multiport)，是业界关心的重点。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种实现波长选择开关功能的装置，其结构简单、成本低，且能实现2×n端口(即2个端口进，n个端口出)的波长选择开关的功能。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种实现波长选择开关功能的装置，包括：

准直器阵列，其上设有多个输出端口和两个输入端口：第一输入端口和第二输入端口；

偏振处理单元，其用于将经所述第一输入端口和第二输入端口输入的两个信号光变成一个入射s偏振光和一个入射p偏振光；

光路处理单元，其包括间隔设置的反射镜和偏振分光棱镜pbs，所述反射镜和偏振分光棱镜被设置为：使所述入射s偏振光从所述反射镜和偏振分光棱镜之间穿过，且使所述入射p偏振光透射穿过所述pbs；

空间光透镜单元，其用于将所述入射s偏振光和入射p偏振光沿竖直方向分别汇聚在一个同时响应s偏振光和p偏振光的切换芯片上；以及

所述切换芯片用于处理汇聚在所述切换芯片上的所述入射s偏振光和入射p偏振光，得到反射s偏振光和反射p偏振光，并将所述反射s偏振光和反射p偏振光，依次经由所述空间光透镜单元、光路处理单元和偏振处理单元传输至所述准直器阵列上的任意两个输出端口上。

在上述技术方案的基础上，所述偏振处理单元包括偏振分光晶体，所述偏振分光晶体分为第一处理区域和第二处理区域，所述第一处理区域和第二处理区域上均设有至少一个第一半波片，所述第一处理区域和第一半波片用于将一个信号光变成一个入射s偏振光，所述第二处理区域和第一半波片用于将一个信号光变成一个入射p偏振光。

在上述技术方案的基础上，所述偏振处理单元包括两个间隔设置的偏振分光晶体：第一偏振分光晶体和第二偏振分光晶体，所述第一偏振分光晶体和第二偏振分光晶体上均设有至少一个第一半波片，所述第一偏振分光晶体和第一半波片用于将一个信号光变成一个入射s偏振光，所述第二偏振分光晶体和第一半波片用于将一个信号光变成一个入射p偏振光。

在上述技术方案的基础上，所述第一处理区域上设有一个所述第一半波片，所述第二处理区域上设有8个等间距间隔设置的所述第一半波片。

在上述技术方案的基础上，所述第一偏振分光晶体上设有一个所述第一半波片，所述第二偏振分光晶体上设有8个等间距间隔设置的所述第一半波片。

在上述技术方案的基础上，所述偏振分光晶体为格兰棱镜。

在上述技术方案的基础上，所述切换芯片为硅基液晶lcos，且所述lcos在所述入射s偏振光或入射p偏振光的汇聚处设有第二半波片。

在上述技术方案的基础上，所述切换芯片为微机电系统mems。

在上述技术方案的基础上，所述空间光透镜单元包括两组沿竖直方向设置的切换透镜。

在上述技术方案的基础上，所述反射镜为三角反射镜。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的实现波长选择开关功能的装置与现有的1×n端口波长选择开关光路不同之处在于空间光透镜单元有两组切换透镜，故可以实现入射s偏振光和入射p偏振光上下聚焦在切换芯片5不同位置上。其中返回的反射s偏振光经过反射镜后，从偏振分光棱镜的上方竖直进入，之后被反射成水平方向的光束。而返回的反射p偏振光再次水平透射偏振分光棱镜。反射s偏振光和反射p偏振光经过偏振处理单元后，变回入射光的偏振态，再返回进入准直器阵列1的任意两个输出端口。从而便实现了2×n端口的波长选择开关的功能，而且和现有技术中实现波长选择功能的方式相比，本发明结构简单、成本低。

附图说明

图1为本发明实施例中实现波长选择开关功能的装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中偏振处理单元的结构示意图。

图中：1-准直器阵列，2-偏振处理单元，21-偏振分光晶体，22-第一半波片，3-光路处理单元，31-反射镜，32-偏振分光棱镜pbs，4-空间光透镜单元，5-切换芯片，6-第二半波片。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本申请中，当描述到特定部件位于第一部件和第二部件之间时，在该特定部件与第一部件或第二部件之间可以存在居间部件，也可以不存在居间部件；当描述到特定部件连接其它部件时，该特定部件可以与其它部件直接连接而不具有居间部件、也可以不与其它部件直接连接而具有居间部件。

参见图1所示，图1是实现波长选择开关功能的装置的示意图，其包括准直器阵列1、偏振处理单元2、光路处理单元3、空间光透镜单元4和切换芯片5。

其中，准直器阵列1上设有多个输出端口和两个输入端口：第一输入端口和第二输入端口。

偏振处理单元2用于将经第一输入端口和第二输入端口输入的两个信号光变成一个入射s偏振光和一个入射p偏振光。

具体而言，偏振处理单元2包括偏振分光晶体21，偏振分光晶体21分为第一处理区域和第二处理区域，第一处理区域和第二处理区域上均设有至少一个第一半波片22，第一处理区域和第一半波片22用于将一个信号光变成一个入射s偏振光，第二处理区域和第一半波片22用于将一个信号光变成一个入射p偏振光。

在一些替选实现中，第一处理区域上设有一个第一半波片22，第二处理区域上设有8个等间距间隔设置的第一半波片22。其中第一处理区域上的第一半波片22与第二处理区域上的第一半波片22之间的距离较大，第二处理区域上的第一半波片22则按照预设的间隔距离等间距间隔设置。

参考图2所示，由于任意偏振态入射光都可以表示为s和p分量的矢量和，在图2中以虚线代表s偏振光，以实线代表p偏振光。以图2左侧上方的信号光为例，偏振分光晶体21将入射的信号光，按照不同偏振状态进行光束分离。其p分量在经过偏振分光晶体21后，在第一半波片22的作用下变为s偏振光，而其s分量不做处理。即经过偏振分光晶体21和第一半波片22后，光斑大小变成之前的两倍，偏振变成同一种偏振。这样就将该信号光变成了一个入射s偏振光。同理可知，对于图2左侧下方的信号光，经过偏振分光晶体21和第一半波片22后，就将该信号光变成了一个入射p偏振光。

作为一种可选的实施方式，偏振处理单元包括两个间隔设置的偏振分光晶体：第一偏振分光晶体和第二偏振分光晶体，即将偏振处理单元设计成两个独立的单元。第一偏振分光晶体和第二偏振分光晶体上均设有至少一个第一半波片22，第一偏振分光晶体和第一半波片22用于将一个信号光变成一个入射s偏振光，第二偏振分光晶体和第一半波片22用于将一个信号光变成一个入射p偏振光。

在一些替选实现中，第一偏振分光晶体上设有一个第一半波片22，第二偏振分光晶体上设有8个等间距间隔设置的第一半波片22。其中第一偏振分光晶体上的第一半波片22与第一偏振分光晶体上的第一半波片22之间的距离较大，第二偏振分光晶体上的第一半波片22则按照预设的间隔距离等间距间隔设置。

优选的，在上述实施方式中的偏振分光晶体为格兰棱镜。

光路处理单元3包括间隔设置的反射镜31和偏振分光棱镜32，反射镜31和偏振分光棱镜32被设置为：使入射s偏振光从反射镜31和偏振分光棱镜32之间穿过，且使入射p偏振光透射穿过偏振分光棱镜32。

在一些替选实现中，反射镜31为三角反射镜，利用该三角反射镜的斜边来进行反射。优选的，反射镜31为直角三角反射镜。

空间光透镜单元4其用于将入射s偏振光和入射p偏振光沿竖直方向分别汇聚在一个同时响应s偏振光和p偏振光的切换芯片上5。

具体而言，本实施例中的空间光透镜单元4包括两组沿竖直方向设置的切换透镜。从而最终使得入射s偏振光和入射p偏振光在切换芯片5上沿竖直方向分别汇聚。

切换芯片5用于处理汇聚在切换芯片5上的入射s偏振光和入射p偏振光，得到反射s偏振光和反射p偏振光，并将反射s偏振光和反射p偏振光，依次经由空间光透镜单元、光路处理单元和偏振处理单元传输至准直器阵列上的任意两个输出端口上。

为了实现同时响应s偏振光和p偏振光，切换芯片5为硅基液晶lcos(liquidcrystalonsilicon，硅基液晶)，且lcos在入射s偏振光或入射p偏振光的汇聚处设有第二半波片。或者切换芯片为微机电系统mems(microelectromechanicalsystem，微机电系统)。

下面对本发明中的实现波长选择开关功能的装置的光路和原理进行说明：

信号光从准直器阵列1的上下两个不同的输入端口分别进入，经所设计的偏振处理单元2的传输之后，处于上方的输入端口的信号光变成入射s偏振光、处于下方的输入端口的信号光变成入射p偏振光，其中s偏振光从偏振分光棱镜(polarizationbeamsplitter，pbs)32和反射镜31的中间缝隙穿过，另外一路p偏振光直接透射穿过偏振分光棱镜32。经过空间光透镜单元4的传输，因为空间光透镜单元4在竖直方向上有两组切换透镜，最终使得这入射s偏振光和入射p偏振光在切换芯片5上沿竖直方向分别汇聚，而在切换芯片5水平方向上，两路光分别按不同波长分别汇聚不同水平的位置，以便切换芯片5切换波长和端口时使用。在切换芯片5上半部分放置了一个第二半波片6，这样可以使只响应一种偏振的某些切换芯片(比如lcos)也可以对另外一种偏振的光响应，并且处理后的光信号在返回时又穿过半波片107，其偏振又变回。最后，经过切换芯片5处理后的两组入射光，分别沿空间光透镜单元4的上下两组聚焦系统返回，与现有的1×n端口波长选择开关光路不同之处在于空间光透镜单元4有两组切换透镜，故可以实现入射s偏振光和入射p偏振光上下聚焦在切换芯片5不同位置上。其中返回的反射s偏振光经过反射镜31后，从偏振分光棱镜32的上方竖直进入，之后被反射成水平方向的光束。而返回的反射p偏振光再次水平透射偏振分光棱镜32。反射s偏振光和反射p偏振光经过偏振处理单元2后，变回入射光的偏振态，再返回进入准直器阵列1的任意两个输出端口。从而便实现了2×n端口的波长选择开关的功能，而且和现有技术中实现波长选择功能的方式相比，本发明结构简单、成本低。

本发明不局限于上述实施方式，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之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。