基于lcos的多端口可变带宽波长选择开关的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光通信领域，具体来讲是一种基于LCOS (Liquid Crystal OnSilicon，娃基液晶)的多端口可变带宽波长选择开关。
【背景技术】
[0002]智能光网络主要是由一系列具有高度灵活性的系统设备构成。其中，TBffSS (Tunable Bandwidth Wavelength Selective Switch，可变带宽波长选择开关)是智能光网络系统中的核心模块，可以通过软件配置实现波长的上、下路和直通，且带宽灵活可调。
[0003]如图1所示，为传统的基于IXN的TBWSSd为输入端口数目，N为输出端口数目)，包括光纤准直器阵列301、偏振转换单元302、X方向第一柱透镜303、X方向第二柱透镜304、衍射光栅305、Y方向柱透镜306、X方向第三柱透镜307、LCOS 308。
[0004]其工作原理如下:光信号从光纤准直器阵列301的输入端口输入，经过偏振转换单元302后成为同一偏振态的光，然后通过X方向第一柱透镜303与X方向第二柱透镜304组成的扩束系统，使得X方向投射在衍射光栅305上的光斑足够大，以增加衍射光栅305的衍射效率；入射光束经过衍射光栅305衍射后，不同波长的光被分开；在X方向，由衍射光栅305出射的角度发散的光束经过X方向第三柱透镜307，准直投射在LCOS 308上，且不同波长的光聚焦在LCOS 308的不同位置。在Y方向，Y方向柱透镜306保证Y方向的光束不会发散。投射到LCOS 308的不同波长光信号与LCOS 308的液晶像素一一对应，通过调节LCOS 308的液晶像素的相位分布，控制不同波长经过LCOS 308反射后的偏转角度，偏转后的光信号经X方向第三柱透镜307、Y方向柱透镜306、衍射光栅305、X方向第二柱透镜304、X方向第一柱透镜303、偏振转换单元302之后，输出到光纤准直器阵列301的输出端口，完成可变带宽波长选择开关的功能。
[0005]但是，随着光通信系统向更高维度的网状系统发展，由于IXN的TBWSS输出端口数目有限，业界目前输出端口数目最多为20个，在需要大量输出端口时，需要采用I个I XNTBWSS和N个IXM TBWSS级联，其中M和N均为TBWSS的出端口，使得整个系统中TBWSS的数量大幅增加，功耗和成本都相应增加。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于LCOS的多端口可变带宽波长选择开关，不采用多个TBWSS级联，增加单个TBWSS的输出端口数目，即满足I个输入端口，NXM个输出端口，降低系统功耗和成本。
[0007]本发明的有益效果在于:通过设置一个I XN的TBWSS器件101、由N个光纤准直阵列组成的光纤准直器阵列组102，且N个Y方向的柱透镜与光纤准直器阵列组102的N个光纤准直器阵列——对应，还与LCOS 109在Y方向的N个区域——对应，因此实现了避免级联，增加单个TBWSS的输出端口数目，减少了系统的元器件，降低系统功耗和成本。
【附图说明】
[0008]图1为现有技术中I XN的TBWSS器件结构示意图；
[0009]图2为本发明实施例多端口的TBWSS结构示意图；
[0010]图3为图2中偏振转换单元原理示意图；
[0011]图4为LCOS光束偏转原理图。
【具体实施方式】
[0012]以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
[0013]如图2所示，基于LCOS的多端口的TBWSS，本实施例中具有I个输入端口，NXM个输出端口。其包括一个IXN的TBWSS器件101、由N个光纤准直阵列组成的光纤准直器阵列组102 (N ^ 2)、偏振转换单元103、X方向第一柱透镜104、X方向第二柱透镜105、光栅106、Y方向柱透镜阵列107、X方向第三柱透镜108和LCOS 109。
[0014]每个光纤准直阵列有一个输入端口和M个输出端口，其中M多2，光信号从TBWSS器件101的输入端口输入，从TBWSS器件101的输出端口输出，TBWSS器件101的N个输出端口与光纤准直器阵列组102的N个光纤准直阵列输入端口分别对应相连，通过控制TBWSS器件101可以输出指定的光信号到光纤准直器阵列组102的任意一个光纤准直器阵列的输入端口。偏振转换单元103用于将光纤准直器阵列组102输出的光信号变为同一偏振态的光，然后通过X方向第一柱透镜104和X方向第二柱透镜105组成的扩束系统，使得X方向投射在光栅106上的光斑足够大，以增加光栅106的衍射效率；本实施例中光栅106为反射光栅，但是在其他实施例中，光栅106还可以为透射光栅。
[0015]入射光束经过光栅106衍射后，不同波长的光已经被分散开。在X方向，由光栅106分开的不同角度的光束经过X方向第三柱透镜108，准直投射在LCOS 109上，而且不同波长的光聚焦在LCOS 109的不同位置上；在Y方向，由光栅106分开的不同角度的光束经过Y方向柱透镜阵列107，保证Y方向的光束不会发散，再经过X方向第三柱透镜准直投射到LCOS 109上。其中，Y方向柱透镜阵列107包含N个Y方向的柱透镜，LCOS 109在Y方向划分为N个区域，N个Y方向的柱透镜与光纤准直器阵列组102的N个光纤准直器阵列——对应，还与LCOS 109在Y方向的N个区域——对应。
[0016]本发明实现光信号从I个输入端口，从NXM个端口输出的方式如下:
[0017]对TBWSS器件101的输出端口进行编号，为1、2、...、N_1、N;
[0018]对光纤准直器阵列组102的输入端口进行编号，为1、2、…、N_1、N;
[0019]对光纤准直器阵列组102的输出端口进行编号，为1_1、1_2、…、1_(M_1)、1_M、2_1、2_2、…、2_(M-1)、2_M、...、N_1、N_2、…、N_(M_1)、N_M ;
[0020]LCOS 109在Y方向被划分成N个区域，编号为1、2、…、N-1、N ;与光纤准直器阵列组102的N个光纤准直器阵列——对应，还与Y方向柱透镜阵列107的N个Y方向柱透镜——对应。
[0021]TBffSS器件101的N个输出端口与光纤准直器阵列组102的N个输入端口对应并相连，若需要把指定的光信号输出到光纤准直器阵列组102的输出端口 N_M，即光纤准直器阵列组102的第N个准直器阵列的第M个输出端口。TBWSS器件101第N个端口输出的光信号与光纤准直器阵列组102的第N个准直阵列的输入端口相连，经过偏振转换单元103、X方向第一柱透镜104、X方向第二柱透镜105、光栅106后，入射到Y方向柱透镜阵列107的第N个Y方向柱透镜，再经过X方向第三柱透镜108，准直投射在LCOS 109在Y方向的第N个区域上。不同波长的光信号在LCOS 109的X方向分布，可以独立控制LCOS 109的X方向的液晶像素，实现不同波长的光信号偏转到光纤准直器阵列组的任意输出端口 ；具体的，通过控制LCOS 109在Y方向的第N个区域液晶像素的相位分布，使光信号偏转到光纤准直器阵列组102的第N_M输出端口。
[0022]偏振转换单元103由YV04晶体加半波片阵列组成，如图3所