[发明专利]一种基于硅基液晶的波长选择开关

摘要

一种基于硅基液晶的波长选择开关，属于光交换器件，解决现有基于硅基液晶的波长选择开关输出端口数量受到限制的问题。本发明由设置在光路上的输入单模光纤、偏振转换组件、反射镜、傅里叶透镜、衍射光栅、硅基液晶相位空间光调制器、自聚焦准直透镜阵列和输出二维单模光纤阵列构成。本发明对需要交换的光束利用硅基液晶相位空间光调制器实现二维偏转，使波长选择开关输出光纤阵列的光束由一维向二维转化，能够大幅度增加波长选择开关输出端口的数量，与现有基于LCOS的波长选择开关相比，端口数量至少能够增加K倍，且具有体积小，控制灵活、方便的特点，从而能够提高整个光交叉互连网络的灵活性，可满足大规模光交叉互连网络的需求。

主权项

一种基于硅基液晶的波长选择开关，由设置在光路上的输入单模光纤(10)、偏振转换组件(20)、反射镜(30)、傅里叶透镜(40)、衍射光栅(50)、LCOS相位空间光调制器(60)、自聚焦准直透镜阵列(70)和输出二维单模光纤阵列(80)构成；入射的WDM光束经过输入单模光纤(10)输入后，通过输入自聚焦准直透镜之后变成平行光束，通过偏振转换组件(20)成为线偏振光，再经过反射镜(30)反射到傅里叶透镜(40)，经过傅里叶透镜(40)聚焦到衍射光栅(50)上，由衍射光栅(50)以不同的角度进行分光，经过傅里叶透镜(40)聚焦到反射镜(30)，由反射镜(30)反射到LCOS相位空间光调制器(60)的液晶面板上，LCOS相位空间光调制器(60)对入射光斑进行相位调制，形成所需的液晶闪耀光栅，实现光束的衍射偏转，从而控制光束的偏转方向；从LCOS相位空间光调制器(60)出射的衍射偏转光束，经过反射镜(30)反射后，经过傅里叶透镜(40)变成平行光束，再次到达衍射光栅(50)处，沿着与第一次入射到衍射光栅的光平行的方向，再次被反射到傅里叶透镜(40)，经过傅里叶透镜再次变成平行光到达反射镜(30)，由反射镜(30)反射至偏振转换组件(20)，通过偏振转换组件(20)恢复原有的偏振态，经过自聚焦准直透镜阵列(70)被耦合进输出二维单模光纤阵列(80)中期望的单模光纤输出端口，实现不同波长光束的选路功能；所述自聚焦准直透镜阵列(70)由K×L个自聚焦准直透镜构成K行L列的自聚焦准直透镜矩阵，各行均包括L个自聚焦准直透镜，1≤K≤385，5≤L≤1999；处于自聚焦准直透镜阵列中心位置的自聚焦准直透镜作为输入自聚焦准直透镜(71)，K×L个自聚焦准直透镜均位于同一垂直平面；所述输出二维单模光纤阵列(80)为K行L列的单模光纤矩阵，其中一行包括L－1根单模光纤，其余各行均包括L根单模光纤，所述输入单模光纤(10)插入K行L列的单模光纤矩阵中仅包括L－1根单模光纤的一行，使得输入单模光纤(10)和输出二维单模光纤阵列(80)构成K行L列的组合单模光纤矩阵，组合单模光纤矩阵排列方式与所述自聚焦准直透镜阵列(70)相同，其中每个单模光纤与自聚焦准直透镜阵列(70)中的每个自聚焦准直透镜一一对应，所述输入单模光纤(10)与所述输入自聚焦准直透镜(71)对应，每个单模光纤和所述输入单模光纤(10)端口均位于自聚焦准直透镜阵列中的自聚焦准直透镜的同一垂直焦平面上；其特征在于：所述K、L满足条件：K×D≤2Ftan(arcsin(λ/d))，且K/L≤tan(arcsin(λ/d))，其中，D为输出二维单模光纤阵列中每个单模光纤纤芯的直径，F为傅里叶透镜焦距，λ为入射波长，d为LCOS液晶相位空间光调制器像素尺寸；所述自聚焦准直透镜阵列中心位置为其第X行第Y个自聚焦准直透镜，当K为奇数时，X＝(K+1)/2，当K为偶数时，X＝K/2或K/2+1；当L为奇数时，Y＝(L+1)/2，当L为偶数时，Y＝L/2或L/2+1。