用于波长选择开关的校准系统的制作方法

本申请是序号为61/947,991、2014年3月4日提交的、名称为“用于波长选择开关的校准系统”的美国临时申请的非临时申请。序号为61/947,991的美国临时申请的全部公开内容通过引用结合于本文。

技术领域

本发明涉及光学切换设备，并且尤其涉及用于波长选择开关的校准系统。尽管将在此特别参照该应用来描述一些实施例，但将理解的是，本发明并不限于这样的使用领域，并且可适用于更宽泛的情境。

背景技术：

遍及说明书对背景技术的任何讨论决不应当被看作是承认这样的技术是广泛已知的或者形成本领域中的一般公知常识的部分。

已经基于高度稳定的光学串开发了基于硅上液晶（LCOS）的波长选择开关（WSS）。在推动最小化WSS部件（单槽应用）的高度（轮廓）方面，存在对于降低部件的稳定性和热屏蔽的要求。

先前已知的途径向光学系统中引入了光学倒置以在温度和机械偏差上维持所要求的稳定性。然而，这些途径尚不能够被扩展到更高功能性设备，诸如双重设备或高端口计数设备。

一种建议的途径是着眼于使用LCOS设备的对光进行重新调整和导引的能力来克服对准方面的改变。然而，这是有问题的，因为它改变了LCOS的图像，引起诸如以下的问题：

可能被不良控制的对于端口隔离的瞬时改变。

在确保校准方面的困难是跨越所有操作条件有效的。

在切换和衰减图像的次序方面的显著变化作为对准改变而发生，因此不受控制的次序可能作为端口隔离问题而出现。

技术实现要素：

本发明以其优选形式的目标是提供一种用于波长选择开关的改进或替代的校准系统。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于波长选择开关的校准系统，所述开关被适配用于使用可重配置空间光调制器设备来沿着以阵列布置的输入和输出端口之间的相应轨道动态地切换光学射束，所述系统包括：

监视器，用于通过波长选择开关的至少一部分将光学监视器射束投射到空间光调制器上并且检测从空间光调制器设备反射的监视器射束，以及作为响应提供校准信号；以及

响应于所述校准信号的主动校正单元，其用于向所述轨道中的一个或多个施加校正。

优选地，相同的校正被同时施加到相应轨道中的每个。所述校正优选包括光学射束在输出端口处的预定义空间偏移。光学射束的空间偏移优选处于切换维度上，所述切换维度是由空间光调制器设备进行切换的方向。

波长选择开关优选包括波长色散元件，其用于在色散维度上将光学射束进行空间色散，并且其中所述光学射束的空间偏移处于所述色散维度上。

所述主动校正单元优选提供对射束切换模块的控制，所述射束切换模块包括：

以多个预定义角度可倾斜的电学可控反射镜；以及

光功率元件，其具有焦距f并且被放置在离阵列和反射镜两者的距离f处以将轨道的角度校正转换成阵列的维度上的对应空间偏移。

所述主动校正单元优选地包括用于空间光调制器的控件，以用于选择性地修改背景斜率图像，同时维持当前的切换状态。

所述波长色散元件优选是棱栅并且所述主动校正单元包括用于控制所述棱栅的温度的温度控制器。

所述监视器射束优选从所述阵列中的第一监视器端口被投射并且在所述阵列中的第二监视器端口中被接收。所述第一和第二监视器端口优选是相同的端口。所述监视器射束优选被投射到所述空间光调制器的预定区域上。

所述监视器优选包括：

光源，用于将所述监视器射束引导到所述预定区域上；

控制器，用于电学控制所述预定区域内的单元以相对于切换轨道沿着监视轨道选择性地引导所述监视器射束；以及

检测器，用于检测沿着所述监视轨道引导的射束的光功率。

所述光源优选产生具有预定波长的监视器射束。所述光源优选是波长锁定激光器。所述光源优选包括可调谐元件，其用于选择性地定义所述监视器射束的预定波长，所述可调谐元件优选是法布里-珀罗标准具。

所述控制器优选被适配为：

跨越所述预定区域内的单元的至少一个子集应用第一和第二斜坡导引图像以将处于相应的第一和第二角度的光学监视器射束反射到所述检测器；以及

在由所述检测器检测到处于所述第一和第二角度的所述光学监视器射束的光功率水平时，基于所述光功率水平中的差异来产生所述监视器射束。

所述预定区域优选位于所述空间光调制器的外围区域中。所述空间光调制器优选是LCOS设备。

所述主动校正单元优选向所述一个或多个轨道施加校正，同时维持所述空间光调制器中的恒定切换状态。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于波长选择开关的校准方法，所述开关被适配用于使用可重配置空间光调制器设备来沿着以阵列布置的输入和输出端口之间的相应轨道动态地切换光学射束，所述方法包括：

通过所述波长选择开关的至少一部分将光学监视器射束投射到所述空间光调制器上；

检测从所述空间光调制器设备反射的监视器射束，并且作为响应，提供校准信号；以及

响应于所述校准信号，向所述轨道中的一个或多个施加校正，同时维持所述空间光调制器中的恒定切换状态。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于波长选择开关的监视器设备，所述开关被适配用于使用可重配置液晶空间光调制器设备来沿着以阵列布置的输入和输出端口之间的相应轨道动态地切换光学射束，所述监视器包括：

监视器，用于监视所述光学射束中的一个或多个光学射束的预定特性；以及

响应于所述监视器的主动反馈控制器，用于同时校正以下中的多于一个：射束对准、波长位置和液晶光学闪烁。

根据本发明的第四方面，提供了一种用于波长选择开关的监视方法，所述开关被适配用于使用可重配置液晶空间光调制器设备来沿着以阵列布置的输入和输出端口之间的相应轨道动态地切换光学射束，所述方法包括：

监视所述光学射束中的一个或多个光学射束的预定特性；以及

响应于所述监视，同时校正以下中的多于一个：射束对准、波长位置和液晶光学闪烁。

根据本发明的第五方面，提供了一种光学系统，包括：

一个或多个输入端口，用于将输入光学射束投射到所述系统中；

空间光调制器，包括多个单元，每个单元在多个预定义状态之一下独立地可电学驱动，用于连同其他单元一起，将所述光学射束衍射成至少零衍射级和更高的衍射级并且沿着预定轨道选择性地导引所述衍射级；

监视器，用于检测一个或多个衍射级的轨道；以及

一个或多个输出端口，用于接收预定的衍射级。

所述空间光调制器优选响应于由所述监视器发出的监视器信号以便对于另一光学射束的衍射级来选择性调整第一光学射束的一个或多个衍射级的轨道。

所述空间光调制器优选响应于由所述监视器发出的监视器信号以便在一个或多个输出端口处并置（collocate）针对多于一个光学射束的衍射级。

根据本发明的第六方面，提供了一种光纤座架，包括：

底座，具有二维上表面；以及

布置于所述底座的所述上表面中的多个V形沟槽，每个V形沟槽被适配用于接纳光纤，所述沟槽在第一维度上被间隔开并且在垂直于所述第一维度的第二维度上彼此平行地延伸；

其中所述沟槽在第一维度上绕着中心轴对称布置并且在第一维度上在预定光纤对之间的间隔是不同的。

所述沟槽的第一子集优选在第一维度上被间隔开第一距离，并且所述沟槽的第二子集在第二维度上被间隔开第二距离。所述第一距离优选是250µm。所述第二距离优选是375µm。

所述光纤座架优选包括用于接纳多达二十条光纤的二十个沟槽。所述中心轴优选位于距最近的相邻光纤500µm。

根据本发明的第七方面，提供了一种用于监视像素化光学定相阵列结构的操作的校准系统，所述系统包括：

第一激光器，用于将参考信号投射到所述像素化光学定相阵列结构的一部分上，

传感器，用于监视从其返回的参考信号，

控制系统，用于基于所感测的返回信号调整相位模式的位置。

所述像素化光学定相阵列结构优选形成光学系统的部分，所述光学系统具有一系列输入/输出端口、光学色散设备和光功率元件，以及其中来自所述输入/输出端口的输入信号通过所述光学色散设备和光功率元件中的每个进行投射。

所述光信号优选遵循相对于所述输入信号的经过所述光学元件的路径。

所述输入信号优选在第一区域中入射到所述像素化光学定相阵列结构上以及所述参考信号在与所述第一区域分离的第二区域中入射到所述像素化光学定相阵列上。所述第一激光器优选是可调谐的。

附图说明

现在将参照附图仅作为示例来描述本公开的优选实施例，在附图中：

图1是根据本发明的实施例的WSS的示意性透视图；

图2是图1的WSS的示意性功能示图，其示出了WSS内的校准系统和其他部件之间的通信；

图3是图1和图2的WSS内的校准系统的监视器设备的示意性功能示图；

图4是图1的WSS的射束切换模块的示意性平面图；

图5图示了用于校准图1和图2的WSS中的光学射束的方法中的步骤的过程流程；

图6图示了用于校准光学射束的由图1和图2的WSS所执行的步骤的过程流程；

图7是描述了图6的步骤之间的高级别流程的状态转变示图；

图8图示了图6的初始化过程的过程流程；

图9图示了图6的MEMS反射镜对准过程的过程流程；

图10图示了图6的LCOS波长参考过程的过程流程；以及

图11是用于在预定阵列中维持多个光纤的光纤V-沟槽阵列的示意性前视图。

具体实施方式

系统概览

本发明的优选实施例已经被开发用于在双源波长选择开关（WSS）设备中使用。将参照图1最初描述结合了两个独立光源的示例性WSS设备。然而，将领会的是，本文所描述的实施例可适用于其他类型的WSS设备，诸如单源设备，以及甚至在一些情况下，可适用于其他类型的光学开关。

最初参照图1，WSS设备1包括光纤的阵列3，该光纤的阵列3包括输入光纤（公共端口）和输出光纤（分插（add/drop）端口）两者，所述输入光纤（公共端口）用于投射指示波分复用光信号的输入光学射束5，所述输出光纤（分插端口）用于接收指示各个波长通道的输出光学射束7。将阵列3划分成从两个不同的独立光源（源A和源B）发起射束的光纤。阵列3中的光纤的末端被安装在光纤V-沟槽阵列9中并且通过与光纤末端相对布置的微透镜阵列11的对应微透镜来投射相应的光学射束。阵列11的微透镜是圆柱形或球形的或者是在轮廓上圆柱形和球形的一系列组合，并且起作用来限定从阵列3的光纤出现的最初发散的射束的射束腰部。在其他WSS设备中，取决于特定应用来使用输入和输出光纤端口的不同组合。

WSS 1的前端13包括用于对来自两个源的输入光学射束进行预处理（包括偏振控制和射束对准）的各种部件。衍射棱栅15在色散平面（图1中的x-y平面）内将各个波长通道与输入光学射束空间分离。硅上可重配置液晶（LCOS）空间光调制器17包括可单独电学驱动的像素或单元19的二维阵列，并且被配置为单独处理波长通道以在输入和输出光纤之间沿着切换平面（图1的x-z平面）内的相应轨道动态地切换通道。曲面反射镜21和透镜23以与Frisken的美国专利7,092,599中所描述的方式相类似的方式遍及WSS 1提供对射束的适当聚焦和准直，该美国专利的名称为“Wavelength Manipulation System and Method”并且转让给Finisar公司。

参照图2，WSS 1包括锁定校准系统25，其用于对于光纤动态地调整光学轨道的对准，以校正由于热和机械不稳定性所引起的光学未对准。

参考图1和图2两者，锁定校准系统25包括监视器27，其用于通过WSS 1将光学监视器射束29投射到LCOS 17上并且用于检测从LCOS 17反射的监视器射束29。监视器射束29从阵列3中的或与阵列3邻近的第一监视器光纤31被投射并且在从LCOS 17反射时在相同的光纤处被接收。在另一个实施例中，监视器射束29从第一光纤被投射并且在与第一光纤分离的第二光纤处被接收。响应于所接收到的监视器射束，监视器27将校准信号33提供给主动校正单元35。响应于所接收到的校准信号33，单元35计算对于在切换平面和色散平面之一或两者中的轨道中的一个或多个轨道的适当校正。通过将校正信号传输到WSS 1内的一个或多个光学元件同时维持LCOS 17中的预定义切换状态来施加该校正。预定义切换状态涉及预定义LCOS导引图像或函数，其由LCOS的区域内的单元的状态所定义以将光学射束从一个光纤导引到另一个特定光纤。校正可以施加于的一个或多个元件包括棱栅15、LCOS17和位于前端13内的可电学控制的微机电反射镜（MEMS）。MEMS反射镜在以下被详细描述。

参照图3，监视器27包括以波长锁定分布式反馈激光器39的形式的光源，其用于将监视器射束29引导到LCOS 17的预定参考区域41上。参考区域41优选位于LCOS 17的外围区域中，以便避免通常发生在中心区域中的对波长通道的路由切换的干扰。在另一实施例中，参考区域41对应于LCOS 17上的未使用通道区域。参考区域41涵盖了多个液晶单元19并且在形状和大小上类似于LCOS 17上的其他波长通道。然而，在其他实施例中，参考区域41相比其他波长通道区域是更小或更大的。由激光器39所发射的射束29遵循与正被切换的波长通道光学上类似的路径，但是在参考区域41中入射到LCOS 17上。

在其他实施例中，使用包括可调谐半导体激光器的其他类型的激光器。仍参照图3，监视器27还包括控制器43，其用于电学控制参考区域41内的单元以沿着相对于切换轨道的监视轨道选择性地引导监视器射束29并且将监视器射束29引导回到监视器光纤31。包括至少一个光电二极管的检测器45检测沿着监视轨道引导的监视器射束29的光功率，并且将此光功率数据馈送回到控制器43。

激光器39产生具有由以法布里-珀罗标准具的形式的波长辨别元件（未示出）所定义的预定参考波长的射束29。

再次参照图2，锁定校准系统26包括LCOS控制线47，其用于从主动校正单元35向LCOS 17提供第一反馈控制信号。第一反馈控制信号选择性地修改向LCOS 17的单元19应用的背景斜率图像，同时维持当前的LCOS切换状态。例如，对于简单的斜坡函数，在切换维度中重置点中的每个的位置保持固定，同时允许在相位强度方面从顶部到底部的变化。对于情境，如果图像可以被看作灰度级图像，屏幕的从顶部到底部的暗到亮或亮到暗渐变将针对特定区域而被添加，同时总体图像结构保持不变。对于相位图像，这允许对光束导引的非常小的变化，而不在射束耦合或任何端口隔离项中产生不连续性。

锁定校准系统25还包括温度控制线49，其用于将第二反馈控制信号从主动校正单元35发送到用于棱栅15的温度控制器（未示出）。第二控制信号选择性地控制棱栅15的温度，这确定了在色散平面中心的通道波长。

锁定校准系统25还包括切换反馈控制线51，其用于从主动校正单元35提供反馈给置于前端13内的射束切换模块53。如图4中所图示的，模块53包括可电学控制的MEMS 55，其是在切换平面（图4中的x-z平面）中以多个预定义角度可电子倾斜的，以与Frisken 的PCT申请公开WO/2014/015129中所描述的方式类似的方式引导光学射束，该PCT申请公开的名称为“Polarization Diverse Wavelength Selective Switch”并且被转让给Finisar公司。在示例性实施例中，MEMS 55是由Precisely Microtechnology公司制造的1mm直径反射镜LV VOA MEMS芯片。

切换模块53还包括以具有焦距f的球面透镜57的形式的光功率元件。透镜57被定位在距微透镜阵列11和MEMS 55两者距离f处，以将射束切换轨道的角度校正转换成切换维度上的对应空间偏移。MEMS 55的电子控制提供LCOS独立对准调整以使WSS 1的对称轴在切换平面中关于法线位置居中。MEMS 55的电子控制通过控制线51从主动校正单元53提供，如图2中所示。

再次参照图2，WSS 1包括处理器58，其用于执行以上校准过程的步骤。在其他实施例中，由外部计算机（未示出）无线地或通过通信线缆控制处理器。现在参照图5，图示了用于校准WSS 1中的光学射束的方法59的主要步骤。在步骤61处，处理器58控制激光器39来通过WSS 1投射光学监视器射束29并且将光学监视器射束29投射到LCOS 17的参考区域41上。基于参考区域41内的编程状态，射束29沿预定监视器轨道从LCOS 17反射。在步骤63处，从LCOS 17反射的监视器射束29被检测器45所检测。响应于所检测到的信号，在步骤65处，监视器27将校准信号提供给主动校正单元35。响应于接收校准信号，在步骤67处，单元35通过给LCOS 17、棱栅15和MEMS 55中的一个或多个的对应控制信号来向切换轨道中的一个或多个施加校正。

在一个实施例中，主动校正单元35被配置成在切换平面和色散平面两者中调整波长通道对准，以及降低LCOS 17中所经历的光闪烁水平。

在过程级，方法59的一般过程如方法69（如图6中图示的）那样被执行。在步骤71处，执行初始化过程。在步骤73处，执行MEMS反射镜对准过程，其将MEMS 55设置到最优倾斜角度，以便最大化监视器射束29的检测功率。在步骤75处，执行波长参考过程。在可选步骤77处，执行棱栅温度控制过程。通常仅在如果在LCOS校准后在色散平面中需要附加调整的情况下执行步骤77。

参照图7，图示了描述以上所描述的阶段之间的高级别流程的示例性状态转变示图。在重置功率循环或主重置发生之后，执行初始化阶段（步骤71）。如果失去反射镜对准，则再次执行该初始化过程。如果软重置发生，则不需要初始化过程。

用于初始化、MEMS反射镜对准和LCOS波长参考步骤的示例性子例程在以下被概述。

初始化过程的概览

初始化阶段具有以下目标：

确定执行MEMS反射镜对准和LCOS波长参考的所有后续操作所需的用于激光器39的最小光输出功率。

执行MEMS反射镜角度的线性扫描以确定使反射光最大化的初始最优驱动电压（以及对应的最优倾斜角度）。

表征和归一化针对法布里-珀罗标准具的透射峰的功率读数。

表征和归一化针对MEMS反射镜反馈的功率读数。

为了实现这些目标，执行图8的初始化过程79。在步骤81处，DFB激光器39的驱动电流被调整为产生预定阈值输出光功率并且锁定激光器驱动电流。作为示例，在该步骤中，输出功率可以被设置为大约1mW的初始功率输出。在步骤83处，改变DFB激光器39的温度以调谐激光器频率，从而跨越法布里-珀罗标准具的共振峰之一进行扫描。在步骤85处，分配LCOS 17中的带外参考区域41以用作激光器光的频率中的通带。这里，带外意指与WSS 1中正被切换的波长通道的频率分离的频率范围。参考区域41的通带处于激光器频率的中心并且在激光器频率的每侧上延伸预定的带宽。在步骤87处，利用多个驱动电压来驱动MEMS 55以在各种角度下倾斜反射镜。在此过程期间，检测激光器39的反射光功率以在各种MEMS反射镜角度下校准最大和最小功率。将反射镜角度最初设置在检测到最大光功率的角度下。在步骤89处，改变LCOS 17的参考区域41内的各种单元的驱动电压，并且测量激光器39的反射光功率以校准参考区域。可以应用特定的衰减水平以产生期望的功率水平。

在过程79的各种步骤处，如果DFB激光器39的输出功率被确定为过低或过高，则相应地增大或减小输出功率。

MEMS反射镜对准的概览

MEMS 55的倾斜角度控制射束在切换维度上的位置。由MEMS 55提供的角度校正转化为对于输出端口处的每个波长通道光学射束的同时空间偏移。MEMS 55的主要目标是补偿影响WSS 1的光学设计的热改变。

控制器43执行控制算法，该控制算法用于选择性地调整MEMS 55在切换维度上的角度，使得由检测器45所感测的射束29的功率被最大化。这对应于最优地校正了WSS 1的光学器件中的热变化的反射镜角度。通过控制器43执行如图9中所图示的迭代非线性优化过程91来做出对最优反射镜角度的确定。在另一个实施例中，执行迭代自适应控制过程来确定最优反射镜角度。

在初始步骤93处，通过以第一驱动电压（V）驱动MEMS 55来将MEMS 55设置为切换平面中的初始倾斜角度。该初始倾斜角度典型地是在初始化过程79的步骤87期间设置的角度。反射镜角度和所需电压之间的关系是非线性的并且被预先确定为使得反射镜角度通过查找表与驱动电压相关。然后将监视器射束29通过棱栅15从激光器39投射到MEMS 55上，并且从LCOS 17反射回到检测器。在步骤95处，在检测器45处检测监视器射束29的光功率（P）。随着反射镜角度偏离最优角度，由检测器45检测到的光功率（P）非线性地跌落。在步骤97处，控制器43将当前驱动电压（V_t）与先前驱动电压（V_t-1）相比较并且将当前光功率（P_t）与先前光功率（P_t-1）相比较。功率和驱动电压的这种比较产生了四种可能的后果，其通过决定是否进行以下操作来进展：（a）增大驱动电压，（b）减小驱动电压或者（c）将当前驱动电压定义为产生最优倾斜角度的驱动电压。

在比较相继的功率测量结果时，如果当前光功率被确定为比先前光功率更大（P_t-P_t-1 > 0），则在步骤99处，反射镜被确定为在朝向最优倾斜角度的方向上被倾斜。如果当前光功率被确定为比先前光功率更小（P_t-P_t-1 < 0），则在步骤99处，反射镜被确定为在远离最优倾斜角度的方向上被倾斜。

如果电压被确定为已经从先前步骤增大（V_t-V_t-1 > 0）并且功率已经增大，则在步骤101处，电压再次被增大以进展为更接近产生最优倾斜角度的驱动电压。类似地，如果电压被确定为已经从先前步骤减小(V_t-V_t-1 < 0) ，但功率已经增大，则在步骤101处，电压被再次减小。如果电压被确定为已经从先前步骤增大，但功率已经减小，则在步骤103处，电压被降低。最后，如果电压被确定为已经从先前步骤减小并且功率已经减小，则在步骤103处，电压被增大。电压增大或减小来应用每次迭代的量与相继的功率测量结果中的差异的幅值成比例。即，功率中的大差异将导致驱动电压中的较大增大或减小。类似地，功率中的小差异将导致驱动电压中的较小增大或减小。

当达到最优倾斜角度时，过程91在步骤105处结束。最优倾斜角度被指定为产生等于或大于预定义阈值的光功率（将光学损耗考虑在内）的倾斜角度。例如，针对最优功率的阈值可以是1.0mW。因此，如果检测到1.1mW的光功率，则过程91被终止并且当前的倾斜角度被定义为最优倾斜角度。直到所检测的功率达到最优功率为止，步骤95至103被迭代地重复。在替代实施例中，当所测量的功率水平在特定驱动电压的任一侧针对电压而下降时，最优倾斜角度被确定。

随着在WSS 1的正常操作期间对MEMS 55的控制发生，以最大化控制器稳定性为目的来执行倾斜控制。为了降低机械动态特性以及允许用于振荡设置的时间，过程91优选以离散时间而不是连续时间来执行。尽管这种控制算法提供了直接的耦合优化，但精确对准锁定也能够在不需要使MEMS抖动的情况下被实现。为了实现监视器射束的非最优对准，在所需对准的任一侧上的LCOS图像被改变并且针对这些情况中的每种情况而测量功率。当针对每个未对准而平衡功率时，WSS设备的其余部分然后处于正确的对准。

LCOS校准的概览

每个空间分离的波长通道在单元19的特定区域处入射到LCOS 17上。在LCOS 17处，将每个通道在切换平面中高度地延长了透镜23的光焦度。相应地，分配给对应通道的每个特定区域被类似地延长，从而具有在切换维度（图1中的x维度）上延伸的大量的单元19。在WSS 1的普通操作期间，每个通道区域的单元是利用沿着该区域的长度的导引图像而被驱动的，以便在预定的输入和输出光纤之间在切换维度上导引波长通道。

尽管有可能用切换平面中的另外的校准图像来覆盖这些导引图像，但这对算法添加了复杂性。通过使用以上描述的过程来调谐MEMS 55，极大地降低了对于为LCOS 17提供切换平面中的校准的需求。相反，使用LCOS 17的校准可以被集中于色散平面，同时维持切换平面中的标准导引模式。

通过对LCOS 像素19的适当校准（以及对棱栅15的温度控制），锁定校准系统25还提供了色散平面中的校正的通道位置控制。为了实现这种补偿，激光器39被用作参考来确定WSS的使用寿命期间的波长到像素的映射。这种波长到像素映射然后被光学算法用来校准LCOS中所提取的图像以动态补偿波长漂移。

现在参照图10，图示了用于确定LCOS校准图像的过程105。当在从图9的过程91确定的最优倾斜角度下锁定MEMS 55时，过程105发生。使用LCOS校准图像的主要目的是补偿WSS 1的光学器件中的热梯度和引起针对标称ITU电网的波长漂移误差的老化效应。通过基于已知参考信号（来自激光器39的监视器射束29）动态调整LCOS单元状态来补偿这些误差。

在步骤107处，执行校准过程。这包括以下子步骤：

调谐激光器39的频率以跨越法布里-珀罗标准具的透射峰之一进行扫描，以及将在检测器45处检测到的功率归一化到0%到100%的公共标度。这校准了与激光器输出功率和其他光学分量中的不稳定性有关的变化。

将激光器频率调谐到法布里-珀罗标准具分布中峰值的跌落（roll-off），在那里找到最大功率灵敏度。

从所检测的功率读数确定激光器光的频率并且测量法布里-珀罗标准具的当前温度。

将参考区域41的单元设置为0dB衰减。监视并记录由PD3检测的功率。这是100%的功率，其可以在波长参考阶段（升限）期间被检测到。这校准掉与PD3和激光器输出功率的老化有关的变化。

将参考区域41的单元设置到阻挡模式（最大衰减）并且监视和记录所检测的功率。该子步骤确定了0%的所检测的功率或噪声基底。这校准了与激光器输出功率的老化有关的变化。

在步骤109处，在色散平面中修改参考区域41内的液晶单元的状态以便创建有效光谱陷波滤波器，以及在检测器45处检测所接收的功率。陷波滤波器带宽处于激光器频率的中心。在示例性实施例中，陷波滤波器具有大约25GHz的带宽，并且上部12.5GHz相对于下部12.5GHz被给予180°相移。

在步骤111处，由参考区域41的单元所创建的陷波滤波器的中心频率以预定义增量被修改，直到所检测的功率被最小化为止。这表示了陷波滤波器的中心频率与激光器的中心频率重合的位置。在示例性实施例中，陷波滤波器中心频率以0.1GHz的增量被修改。在步骤113处，陷波滤波器的中心频率被记录并且激光器光的已知中心频率被用来确定用于针对标称ITU电网为WSS校正任意波长配准误差的校正。在步骤115处，该校正被施加到LCOS的与其他波长通道相对应的区域。这包括跨越波长通道修改液晶单元的状态，同时仍维持正确的切换状态以便将通道切换到预定义的输出光纤。在一些情况下，对于不同波长需要不同的校正。这些可以通过在不同的校准循环内改变激光器39的频率来计算。

在一个实施例中，为LCOS 17执行单独的校准过程，以便降低LCOS 17上经历的光学闪烁。光学闪烁被检测为所检测的监视器射束29的功率中的波纹并且是更容易被由LCOS 17产生的某些相位图像所检测到的。作为示例，通过将斜坡图像函数应用于具有大于2π相位变化的参考区域41，所检测的监视器射束对于功率波纹是敏感的。通过迭代调整施加到LCOS 17的公共电压，直到波纹被最小化为止，可以大幅降低光学闪烁。

监视器27的使用能够使对于在以下方面的单独使用是时间复用的：确定MEMS反射镜角度以在切换平面中进行校准，针对色散平面中的控制校准LCOS 17，以及检测和降低光学抖动。

更高级模式抑制

在通过WSS 1动态路由光学射束方面，施加到LCOS 17的导引函数固有地还通过光学系统耦合高于零级的衍射级。如果这些更高级未被显著抑制，则它们能够耦合到附近的光纤并且引起以串扰形式的光学干扰。对串扰贡献最多的两个特定的更高衍射级是-1衍射级和+2衍射级。通过在LCOS 17上施加某些衰减模式，有可能鲁棒地在大范围的操作条件上有效地抑制-1级。然而，对+2级的抑制是更加困难的，这主要是由于不希望的双通（double pass）级的存在，该双通级对于诸如LCOS 17的顶部玻璃厚度之类的光学要素是相位敏感的。对由以上描述的锁定校准系统所提供的射束位置的紧密控制提供了用于允许对+2衍射级方式的更大抑制的解决方案。

参照图11，图示了用于维持多大20个光纤（例如119）的光纤v-沟槽阵列117的示意性前视图。绕着中心轴121布置光纤。当LCOS 17在切换平面中不提供导引时，轴121被定义为输入和输出光纤之间的光学轨道的对称点。由MEMS 55的倾斜角度来控制轴121的位置。

V-沟槽阵列117包括下部安装部分123，其具有用于接纳光纤的多个间隔开的v形沟槽125。V-沟槽阵列117还包括上部箝位部分127，其用于将光纤牢固地接合在它们相应的v形沟槽中。安装部分123和箝位部分127是选择性地、可释放地可接合的，以便将光纤固定在它们相应的沟槽中。

大多数光纤被均等间隔开250µm。然而，在轴121的每侧上的任意光纤对127和129被间隔开375µm。在其他实施例中，使用其他光纤间隔。绕着轴121并且在距轴121 500µm的距离处开始，将光纤布置在阵列中。这种特定的光纤布置确保了：在使用锁定校准系统25的适当射束控制的情况下，引导到分插端口的波长通道的+2衍射级在相应的光纤之间下降并且并不显著地对串扰有贡献。

锁定校准系统25能够通过将背景斜坡函数应用于与特定波长通道相对应的LCOS 17的单元来针对那些特定通道监视和调整衍射级在切换平面中的相对位置。结合当前切换状态来应用该斜坡函数以便将校正或校准应用于光学射束轨道。通过使用MEMS 55和LCOS 17的合适的校准，锁定校准系统25能够针对各种波长通道并置各种衍射级，使得不希望的级入射在光纤端口之间。

结论

将领会的是，本发明的实施例提供了一种用于波长选择开关的校准系统。

本发明提供了一种技术，其用于动态调整WSS设备的光学串内的光学射束的对准以补偿对于射束的偏差和变化。该补偿是在WSS的操作期间通过对波长到像素映射的动态校准来提供的。为了实现这种补偿，波长参考激光器被用于找到在WSS的使用寿命期间的波长到像素的映射。这种波长到像素映射然后被光学算法用来校准LCOS中所提取的图像以动态补偿波长漂移。在一些实施例中，通道配准误差被包含为小于大约1.5 GHz。在双源类型WSS设备的情况下，所描述的校准技术还可以计及两个源之间的不完善性。

光纤阵列对称和所描述的校准技术的组合提供了控制所有衍射级的位置，以及尤其是确保了没有直接耦合去往+2衍射级，该+2衍射级在存在不希望的低级别反射的情况下受到有害效应的影响。

由以上描述的主动反馈锁定校准系统所提供的更精确的稳定性允许缓和波长选择开关的结构上的热和机械的稳定性要求。在一些实施例中，仅LCOS设备是受温度控制的，并且使用锁定校准系统来主动地补偿来自其余光学元件的偏差。通过缓和WSS的温度控制，安装基板的厚度可以被大幅降低。这固有地降低了封装设备的总体轮廓并且降低了材料成本。

尽管相对于特定的WSS设备1进行讨论，但将领会的是，锁定校准系统25还可适用于其他类型的WSS。

解释

遍及本说明书，术语“元件”的使用意在意指单个单一部件或者被组合来执行具体功能或目的的部件的集合。

遍及本说明书，术语“正交”的使用被用来指代当以琼斯向量格式或以笛卡尔坐标系进行表达时在取向上的90°差异。类似地，对90°旋转的引用被解释为意指旋转成正交状态。

除非另行明确陈述，如根据以下讨论显而易见的，所领会的是，遍及说明书，利用诸如“处理”、“计算”、“换算”、“确定”、“分析”等等之类的术语的讨论指代了计算机或计算系统或者类似的电子计算设备的动作和/或过程，其将表示为物理（诸如电子）量的数据操纵和/或变换成类似地表示为物理量的其他数据。

以类似的方式，术语“处理器”可以指代处理例如来自寄存器和/或存储器的电子数据以将该电子数据变换成其他电子数据（例如其可以被存储在寄存器和/或存储器中）的任何设备或设备的部分。“计算机”或“计算机器”或“计算平台”可以包括一个或多个处理器。

本文所描述的方法和过程在一个实施例中是由一个或多个处理器可实行的，该一个或多个处理器接受包含指令的集合的计算机可读（也称为机器可读）代码，该指令在被所述处理器中的一个或多个执行时，实施本文所描述的方法中的至少一个。能够执行指定要被采取的动作的指令的集合（顺序的或以其他方式）的任何处理器被包括在内。因此，一个示例是包括一个或多个处理器的典型处理系统。每个处理器可以包括CPU、图形处理单元和可编程DSP单元中的一个或多个。处理系统进一步可以包括存储器子系统，其包括主RAM和/或静态RAM、和/或ROM。可以包括总线子系统以便在部件之间进行通信。处理系统进一步可以是具有由网络耦合的处理器的分布式处理系统。如果处理系统需要显示器，这样的显示器可以被包括在内，例如液晶显示器（LCD）或阴极射线管（CRT）显示器。如果需要人工数据录入，则处理系统还包括输入设备，诸如以下中的一个或多个：诸如键盘之类的字母数字输入单元、诸如鼠标之类的定点控制设备，等等。如本文所使用的定期存储器单元（如果根据上下文是清楚的并且除非另行明确陈述的话）还涵盖诸如磁盘驱动单元之类的储存系统。处理系统在一些配置中可以包括声音输出设备和网络接口设备。存储器子系统因此包括计算机可读载体介质，其承载包括指令集合的计算机可读代码（例如，软件），所述指令在被一个或多个处理器执行时促使执行本文所描述的方法中的一个或多个。注意到，当方法包括若干要素（例如若干步骤）时，除非具体陈述，否则不暗示这些要素的次序。软件可以驻留在硬盘中或者也可以在其被计算机系统的执行期间完全或至少部分地驻留在RAM内和/或处理器内。因此，存储器和处理器也构成了承载计算机可读代码的计算机可读载体介质。

此外，计算机可读载体介质可以形成计算机程度产品或者被包括在计算机程序产品中。

在替代实施例中，一个或多个处理器操作为独立设备或者可以在联网的部署中被连接（例如联网）到其他（多个）处理器，该一个或多个处理器可以在服务器-用户网络环境中以服务器或用户机器的资格进行操作，或者操作为对等或分布式网络环境中的对等端机器。一个或多个处理器可以形成个人计算机（PC）、平板PC、机顶盒（STB）、个人数字助理（PDA）、蜂窝电话、网络电器、网络路由器、交换机或桥、或者能够执行指定要由机器采取的动作的指令的集合（顺序的或以其他方式）的任何机器。

注意到，尽管示图仅示出了承载计算机可读代码的单个处理器，但本领域技术人员将理解的是，以上所描述的部件中的许多都被包括在内，但并未被明确示出或描述，以免使发明性方面晦涩。例如，尽管仅图示了单个机器，但术语“机器”还应当被看作包括单独或联合执行指令的集合（或多个集合）以实行本文所讨论的方法中的任何一个或多个方法的机器的任何集合。

因此，本文所描述的方法中的每个方法的一个实施例是以计算机可读载体介质的形式，该计算机可读载体介质承载指令集合，例如，计算机程序，其用于在一个或多个处理器上执行，该一个或多个处理器例如是作为网络服务器布置的部分的一个或多个处理器。因此，如本领域技术人员将领会的是，本发明的实施例可以被体现为方法、诸如专用装置之类的装置、诸如数据处理系统之类的装置、或者计算机可读载体介质（例如，计算机程序产品）。计算机可读载体介质承载计算机可读代码，该计算机可读代码包括指令的集合，该指令当在一个或多个处理器上被执行时，促使一个或多个处理器实现方法。相应地，本发明的方面可以采取以下的形式：方法、完全硬件实施例、完全软件实施例或者将软件和硬件方面进行组合的实施例。此外，本发明可以采取载体介质（例如计算机可读储存介质上的计算机程序产品）的形式，该载体介质承载了体现于介质中的计算机可读程序代码。

软件可以进一步经由网络接口设备通过网络来被传输或接收。尽管载体介质在示例性实施例中被示为是单个介质，但是术语“载体介质”应当被看作包括存储了一个或多个指令集合的单个介质或多个介质（例如，集中式或分布式数据库，和/或相关联的高速缓存和服务器）。术语“载体介质”还应当被看作包括能够存储、编码或承载指令集合的任何介质，该指令用于被处理器中的一个或多个来执行并且促使一个或多个处理器实行本发明的方法中的任何一个或多个。载体介质可以采取许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质以及传输介质。非易失性介质包括例如光盘、磁盘以及磁光盘。易失性介质包括动态存储器，诸如主存储器。传输介质包括同轴电缆、铜线以及光纤，其包括包含总线子系统的线路。传输介质还可以采取声波或光波（诸如在无线电波和红外数据通信期间产生的那些）的形式。例如，术语“载体介质”应当相应地被看作包括但不限于固态存储器、以光和磁介质体现的计算机产品；承担由至少一个处理器或者一个或多个处理器可检测的传播信号的介质；以及承担由一个或多个处理器中的至少一个处理器可检测的传播信号并且表示指令集合的网络中的传输介质。

将理解的是，所讨论的方法的步骤由执行存储在储存装置中的指令（计算机可读代码）的处理（即，计算机）系统的适当的处理器（或多个处理器）在一个实施例中实行。还将理解的是，本发明不限于任何特定的实现方式或编程技术并且本发明可以使用用于实现本文所描述的功能的任何适当技术来实现。本发明不限于任何特定编程语言或操作系统。

遍及本说明书对“一个实施例”、“一些实施例”或“实施例”的引用意指结合该实施例所描述的特定特征、结构或特性被包括在本公开的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在实施例中”遍及本说明书在各种地方的出现不一定都指的是相同的实施例。此外，特定特征、结构或特性可以在一个或多个实施例中如将对于本领域普通技术人员根据本公开显而易见那样，以任何合适方式进行组合。

如在本文中所使用的，除非另有指定，使用序数形容词“第一”、“第二”、“第三”等来描述共同的对象，仅仅指示正在被参照的相同对象的不同实例，而不是意图暗示如此描述的对象必须在时间上、空间上、成队列地或以任何其他方式处于给定的顺序。

在以下权利要求以及本文的描述中，术语“包括”、“由……组成”或者“其包括”中的任何一个是开放式术语，其意指包括随后的至少一个元件/特征，但不排除其他的。因此，术语“包括”在被用于权利要求中时不应当被解释为限于其后所列出的装置或元件或步骤。例如，设备包括A和B的表达的范围不应当限于仅由A和B构成的设备。如本文所使用的术语“包含”或者“其包含”或者“其包含了”中的任何一个也是开放式术语，其也意指包含随后的至少一个元件/特征，但不排除其他的。因此，包含与包括是同义的并且意指包括。

应当领会的是，在本公开的示例性实施例的以上描述中，本公开的各种特征有时出于使本公开流畅以及辅助对各种发明性方面中的一个或多个的理解的目的而在单个实施例、附图或其描述中被分组在一起。然而，本公开的这种方法不被解释为反映了下述意图：权利要求需要比每个权利要求中明确记载的更多特征。而是，如所附权利要求所反映的，发明性方面在于少于单个前述公开实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求在此被明确结合到具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为本公开的单独实施例。

此外，尽管本文所描述的一些实施例包括了被包括在其他实施例中的一些而非其他特征，不同实施例的特征的组合意图处于本公开的范围内，并且形成不同的实施例，如本领域技术人员将理解的。例如，在所附权利要求中，所要求保护的实施例中的任意实施例可以以任意组合来被使用。

在本文提供的描述中，阐述了许多特定细节。然而，应当理解的是，本公开的实施例可以在没有这些特定细节的情况下被实践。在其他的实例中，公知的方法、结构和技术尚未被详细地示出，以免使本公开的理解晦涩。

类似地，要注意的是，术语“耦合”在被用于权利要求中时，应当被理解为不限于仅直接连接。术语“耦合”和“连接”连同它们的派生词可以被使用。应当理解的是，这些术语不旨在作为彼此的同义词。因此，设备A耦合到设备B的表达的范围不应当限于其中设备A的输出被直接连接到设备B的输入的设备或系统。其意指在A的输出和B的输入之间存在路径，其可以是包括其他设备或装置的路径。“耦合的”可以意指两个或更多元件处于直接的物理、电学或光学接触，或者两个或更多元件未处于彼此直接接触，但是仍彼此协作或交互。

因此，尽管已经描述了本认为是本公开的优选实施例的内容，但本领域技术人员将认识到，可以对其进行其他或进一步的修改而不背离本公开的精神，并且意图要求保护落入本公开的范围内的所有这种改变和修改。例如，以上给出的任何公式仅表示可以使用的过程。可以从框图添加或删除功能并且可以在功能块之间交换操作。可以在本公开的范围内对所描述的方法添加或删除步骤。