[发明专利]基于光学扩束单元的高端口数波长选择开关及其控制方法

摘要

本发明公开了一种基于光学扩束单元的高端口数波长选择开关及其控制方法。本发明的高端口数波长选择开关包括一维单模光纤阵列、微透镜阵列、偏振调整棱镜、端口光学扩束单元、双胶合光学傅里叶变换透镜、透射式相位衍射光栅、柱面镜、液晶空间光调制器、以及液晶图形加载控制系统；本发明通过在光学系统中增加端口光学扩束单元，有效拓展了一维单模光纤阵列的最大允许宽度，从而彻底消除了液晶空间光调制器的光学指向能力对波长选择开关可容纳光纤端口数量的限制作用，并实现波长选择开关中输出光纤端口数量的大幅提升，实现波长选择开关端口数量的成倍增加；本发明的器件结构简单、易于制作、成本低廉、可以实现输出端口数量的大幅度提升。

主权项

一种基于光学扩束单元的高端口数波长选择开关，其特征在于，所述高端口数波长选择开关包括：一维单模光纤阵列、微透镜阵列、偏振调整棱镜、端口光学扩束单元、双胶合光学傅里叶变换透镜、透射式相位衍射光栅、柱面镜、液晶空间光调制器、以及液晶图形加载控制系统；其中，一维单模光纤阵列包括多个沿y轴一维排列的光纤端口，一维单模光纤阵列的中心为输入光纤端口，除中心以外的其余光纤端口均为输出光纤端口；微透镜阵列包括多个微透镜，每一个微透镜与一维单模光纤阵列中的光纤端口严格对准并一一对应；沿z轴传输的连续的输入光经位于一维单模光纤阵列中心的输入光纤端口输入；经位于微透镜阵列中心的微透镜汇聚后，转变为发散的高斯光束；经偏振调整棱镜将高斯光束的偏振态调整为与液晶空间光调制器的偏振状态一致的线偏振光；通过端口光学扩束单元，由双胶合光学傅里叶变换透镜将高斯光束准直为平行光；再经透射式相位衍射光栅，将平行光中所包含的各种不同波长光在xz平面以不同的角度色散至柱面镜；柱面镜将色散后的不同波长光转变为沿x轴排列的相互平行的平行光束，然后投射至液晶空间光调制器上，不同波长的平行光束投射至液晶空间光调制器的不同像素区域；通过液晶图形加载控制系统在液晶空间光调制器的不同波长所对应的像素区域上加载相位全息光栅，使不同波长的光束产生衍射效应，通过加载不同的相位全息光栅来改变一级衍射光的衍射角；调节了衍射角后的各种不同波长的一级衍射光作为返回光返回柱面镜；互相平行的返回光经柱面镜重新聚焦后，不同波长的光重新汇聚在yz平面上，但在y轴方向上不同波长的光具有不同的角度，从而沿y轴在空间上分开；经透射式相位衍射光栅后，由双胶合光学傅里叶变换透镜变成互相平行的平行光束，不同波长的平行光束沿y轴相互平行排列；经端口光学扩束单元，将相邻距离较近的平行光束扩展为相邻距离较远的平行光束；经过偏振调整棱镜后，由微透镜阵列中相对应的微透镜耦合至一维光纤阵列中对应的输出光纤端口，从而利用在液晶空间光调制器不同的像素区域上加载相位全息光栅来调整返回光的角度，实现对任意波长通道和任意带宽光信号至特定输出光纤端口的方向指派，并且在液晶空间光调制器的指向能力一定的情况下，通过光学扩束单元扩展输出光的空间范围，增加一维单模光纤阵列的输出光纤端口的数量。