[发明专利]减少MEMS微镜边缘衍射的方法

说明书

本申请是2005年4月11日递交的美国专利申请11/104,143的部分接续案，并要求其优先权，这里将其整个公布文件引用在此作为参考。

本申请是2005年12月22日递交的美国专利申请11/317,450的部分接续案，并要求其优先权，这里将其整个公布文件引用为参考文献。

技术领域

本申请涉及用于波分复用(WDM)光网络的光通信系统以及方法，更具体地涉及具有用于切换和管理多信道光信号中的单个光谱信道功率的优化光性能的波长选择开关系统以及方法。

背景技术

多信道光信号典型地包括多个光谱信道，每个具有独立的中心波长和相关的带宽。相邻信道的中心波长按照预定的波长或频率间隔间隔开，并且可以波分复用多个光谱信道来形成光网络的组合多信道信号。每个光谱信道能够负载分开并且独立的信息。在光网络中不同的位置或节点，使用例如可重构光上下路复用器(ROADM)从组合多信道光信号下路或上路一个或多个光谱信道。在属于同一受让人的美国专利Nos.6,549,699，6,625,346，6,661,948，6,687,431，和6,760,511中公布了可重构光上下路结构，这里将其整个公布文件引用在此作为参考。

光切换节点可以包括一个或更多配置成上路(ADD)和/或下路(DROP)模块的波长选择开关(WSS)。参考专利公布了波长选择开关装置以及方法，包括用于光信号输入输出端口的光纤耦合准直仪阵列，例如衍射光栅、光束聚焦器的波长分离器(wavelength separator)以及给每个光谱信道一个微镜的信道微镜阵列。在工作中，把来自输入端口的组合多波长光信号(这里也称为“多信道光信号”)提供给波长分离器。波长分离器在空间上把自由空间的多波长光信号分离或解复用成组分光谱信道的角谱，而光束聚焦器把光谱信道聚焦到对应的每个信道微镜上。

放置信道微镜以使得每个信道微镜接收一个所分配的分离光谱信道光束。微镜是单独可控的并且是连续枢轴的(或可旋转的)，以便把光谱信道光束反射到选择的输出端口中。这使得每个信道微镜能够把其对应的光谱信道导入任何可能的输出端口，并且从而把光谱信道切换到任何需要的输出端口。每个输出端口接收零个、一个、或多个反射的和这样导入的光谱信道。用把信道切换到不同输出端口来把光谱信道选择性地从多信道信号中下路，并且来把新的输入信道选择性地上路或和原有信道组合来形成不同的多波长组合信号。

因为一些原因，还需要监测和控制多波长光信号中单个光谱信道的功率。这包括完全阻断包括在特定光谱信道中的功率。控制信道功率的一个原因是提供“无损伤”切换来最小化在重配信道微镜来把输入光谱信道光束导入(“切换”)到需要的输出端口中期间的不需要的串扰。在重配期间，信道微镜重导输入光谱信道光束，使其穿过，也就是“损伤”中间端口，把不需要的光耦合进中间端口并且引起串扰。因此，需要在切换期间完全阻断或者充分地衰减光束功率，以避免不需要的光耦合。监测和控制信道光功率的另一个用途是提供到某预定水平的信道衰减。

上述美国专利公布了功率管理和无损伤切换的一个方法，采用例如液晶像素阵列的空间光调制器来衰减或完全阻断在光谱信道中包含的功率。液晶阵列中的每个像素和光谱信道之一相关联，并且在液晶阵列的位置上创建分离焦平面，使得对应于每个信道的谱斑落到其相关的像素上。因为施加到像素的电压控制像素的通光性，通过施加正确的电压可以使像素较不透明或甚至对光完全不透明，从而衰减或完全阻断经过那个像素的光谱信道功率。然而，该方法的缺点是需要额外的元件，包括用于创建在液晶阵列上的焦平面的棱镜阵列、液晶阵列本身以及用于控制液晶阵列的电子器件。除了由于这些额外元件的新增成本之外，还需要更多物理空间来容纳这些元件，增加了系统的整个尺寸和复杂度。

美国专利号6,549,699公布了光谱信道功率管理的另一个方法，其中控制信道微镜绕其切换轴(平行于信道微镜阵列的轴)的旋转来改变反射光谱信道光束相对于其指定输出端口的空间位置。因为耦合到输出端口的光谱信道功率量是耦合效率的函数，通过以预定角度旋转信道微镜来把光束对于输出端口去耦合从而以对应于所需输出功率水平的量进行衰减，来得到所需功率水平。