[发明专利]波长选择开关及其温漂补偿方法

说明书

本发明提供一种波长选择开关及其温漂补偿方法。其中，光照单元提供的参考光和信号光经输入输出单元进入光学转换单元，以形成参考衍射光和信号衍射光传输至控制单元。调节参考衍射光分布在控制单元上对应的各像素的位相，能够改变参考衍射光位相光栅图形参数，以补偿参考衍射光的插损。并根据参考光插损补偿后的位相光栅图形参数的修正量，获得各信号衍射光的位相移量，以补偿各信号衍射光的插损。因此，本发明中参考光与信号光均经过波长选择开关的内部光学元件，并以补偿后的参考衍射光的插损为基准，对各信号衍射光的插损进行补偿，补偿精度高，无需为恒温状态，不仅降低功耗，提高工作稳定性，还降低制备成本以及缩小器件体积。

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，特别涉及一种波长选择开关及其温漂补偿方法。

背景技术

波分复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）是当前最常见的光层组网技术，通过把不同波长复用在一根光纤中传输，很容易实现以吉比特每秒（Gbit/s）甚至以太比特每秒（Tbit/s）为传输单位的传输容量。光交换互连设备(Optical cross-connector，OXC)和可重构光分叉复用器(Reconfigurable Optical Add-DropMultiplexe, ROADM) 作为WDM网络中的核心光交换设备，能够在任一端口对任意波长进行配置。

波长选择开关(Wavelength Selective Switch, WSS)是用来实现OXC和ROADM 的核心器件，具有输入波长从任意输出端口输出的功能。波长选择开关主要有硅基液晶技术(Liquid Crystal on Silicon, LCOS)、微电子机械系统(Micro Electro-MechanicalSystems，MEMS)和液晶技术（Li quid Crystal, LC）。其中，基于LCOS技术的波长选择开关的工作原理是:利用衍射光栅将不同波长的光束进行光谱展开到LCOS表面不同区域，并通过调制LCOS形成的位相衍射光栅来控制光束的传输方向，使固定波长的光束输出到指定通讯端口，从而实现l×N 波长选择功能。基于MEMS 技术的波长选择开关的工作原理是：利用衍射光栅将不同波长的光束进行光谱展开到MEMS不同区域的微型反射镜上，并通过旋转微型反射镜，可以将任意波长的光无串扰地传输到指定的输出端口，从而实现l×N 波长选择功能。基于MEMS 技术的波长选择开关的插入损耗（简称“插损”）较低，但不能适应通讯通道带宽的灵活应用。基于LC技术的波长选择开关的工作原理是：利用n（其中2n=N）片单片液晶的叠加，改变光束方向，实现1×N 的波长选择功能。基于LC技术的波长选择开关在实现1×N 的波长选择功能时，需要叠加的单片液晶数量较多（数量为n，2n=N），并且由于其中的单片液晶存在制造误差的原因，该波长选择开关的每个输出端口需要单独调整。因此，在工艺实现上比较困难，输出端口扩展难度较大。相较于LC技术和MEMS技术，基于 LCOS 技术的波长选择开关具有灵活适应通讯带宽的特点，成为WSS技术的主流。

光网络分为广域网、城域网和接入网，其中广域网为全互连结构，节点采用OXC连接；城域网和接入网为双向光纤环网结构，采用ROADM 进行复用/解复用。波长选择开关通常分布在光网络的多个不同节点的机房中，机房的温度会随环境的温度变化而变化，故波长选择开关需要在较大温度范围内均能稳定可靠地工作。而波长选择开关中的光学元件通常采用玻璃元件，这些光学元件会随着环境温度的改变而改变。例如，高温或低温导致光学元件热胀冷缩，进而使其光学特性发生变化，或者是由于光学元件与光学底板用胶粘接，环境温度的变化导致光学底板发生变形，进而影响光学器件的相对位置。此外，光栅温度的变化，会导致光栅线数有所变化，从而引起出射光束角度变化。因此，环境温度带来的影响，会导致各个波长的光束偏离原来的出射端口位置，从而影响波长选择开关插损的稳定性，插损变化太大会导致波长选择开关无法正常工作。