[发明专利]一种波长选择开关

说明书

技术领域

本发明提供一种波长选择开关(WavelengthSelectiveSwitch，简称WSS)装置，本发明属于光通信领域。

背景技术

波长选择开关具有任意端口波长任意上下的功能，是ROADM系统中的重要光器件。而为了支持更高调制速率、更多网络通道数以及更高的网络灵活性，人们将目光转向了带宽可调的波长选择开关。为了实现带宽可调，众多光器件厂商开始研制基于液晶技术的波长选择开关。

目前基于液晶技术的波长选择开关主要有如下几种实现形式：

基于LCOS(LiquidCrystalOnSilicon)的波长选择开关，Finisar和Santec两家公司均是采用此方案，可参见美国专利申请公开文件US20060067611A1和US20130128215A1。该方案通过加电使得对应区域的像素单元呈现周期性的相位变化，从而产生光栅的衍射特性，通过调节相位周期便可控制光的偏转角度。该方案光路结构简单，只需要一片LCOS芯片即可实现多端口输出。缺点是驱动电路复杂，而且LCOS芯片制造难度大，故而这种芯片获得渠道非常有限，芯片成本也非常高。

液晶单元阵列+双折射楔角片方案的波长选择开关，CoAdna公司即采用此方案，可参见美国专利申请公开文件US20080087378A1。每一层液晶+双折射楔角片可以控制两个光路状态，N层即可获得2N个光路状态，即2N个输出端口。随着输出端口增加，液晶层数也要增加，这将导致液晶部分的封装难度增加，光路的带宽指标也会劣化。

液晶单元阵列+液晶偏振光栅方案的波长选择开关，可参见华为公司的专利申请公开文件CN103703405A，申请公布日2014.04.02。液晶偏振光栅的光配向层经过了相干光束曝光，可以使得不同偏振态的入射光以不同的衍射级次衍射。该方案最多可实现3N个端口输出，但同样需要多层液晶单元叠加。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术方案的不足，提出一种结构简单的波长选择开关装置。

本发明技术方案实现的原理具体如下：各通道光信号的衰减和关断(block)由ECB(电控双折射)液晶单元阵列+检偏器的结构来实现，通过设置该ECB液晶单元的控制电压来调节o、e光分量的相位差，当相位差在0～π范围内变化时，透过检偏器的光强在零衰减和block间变化。各通道光信号在输出端口间的切换由另一片ECB液晶单元阵列来实现，该ECB液晶单元阵列的初始光轴方向设定原则是使得整个加电过程中信号光的偏振态不发生改变，所加电压量只改变通过该ECB液晶单元的信号光的相位，与各个波长通道对应的ECB液晶单元内的液晶像素的相位分布图案呈现透镜特性，通过改变相位图案的透镜中心来实现光线在端口切换方向的角度偏转，从而进行出射端口的选择，相位图案所对应的电压可提前获得，当需要改变相位图案的透镜中心时，则将相位图案中心对应的电压设置到不同的像素单元。

本发明采用的技术方案是：

一种波长选择开关，其特征在于：包括准直输入输出装置、起偏分束装置、扩束装置、分光装置、聚焦装置、衰减液晶单元阵列、切换液晶单元阵列、反射装置；其中，准直输入输出装置用于输入光信号准直；起偏分束装置用于将准直输入输出装置的光转换成线偏光；

扩束装置用于将起偏分束装置的线偏光进行扩束；分光装置用于将经扩束装置扩束的光束分光成按波长分布的单通道光信号；聚焦装置用于将经过分光装置后的通道光信号聚焦到衰减液晶单元阵列以及将各端口光信号平行的回到准直输入输出装置；衰减液晶单元阵列包括第二ECB液晶单元阵列和检偏器，第二ECB液晶单元阵列由对应波长通道的ECB液晶单元组成，衰减液晶单元阵列通过改变通过ECB液晶单元的信号光的o、e光分量的相位差来实现调节各个波长通道光信号的衰减量；切换液晶单元阵列包括第一ECB液晶单元阵列，第一ECB液晶单元阵列由对应波长通道的ECB液晶单元组成，所述ECB液晶单元的端口切换方向划分成多个像素单元，每个像素单元的相位由电压调节，各个波长通道对应的ECB液晶单元内的像素单元的相位组成具有透镜特性的相位分布图案，所述切换液晶单元阵列通过电压调节改变相位图案的透镜中心将通过衰减液晶单元阵列的光线在端口切换方向发生角度偏转；反射装置用于反射切换液晶单元阵列选择的端口光信号至准直输入输出装置对应的端口。

所述切换液晶单元阵列与衰减液晶单元阵列按照对应的通道中心对齐。

所述切换液晶单元阵列中第一ECB液晶单元阵列的初始光轴方向与衰减液晶单元阵列中的检偏器透光轴方向平行。

所述聚焦装置由分光柱透镜和切换柱透镜组成。