專利名稱：一種波長選擇開關(guān)的色差、溫差同時補償裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及波長選擇開關(guān)領(lǐng)域，具體來講是一種波長選擇開關(guān)的色差、溫差同時補償?shù)难b置和方法。
背景技術(shù)：
WSS (Wavelength Selective Switch,波長選擇開關(guān))是近年來發(fā)展迅速的ROADM (Reconfigurable Optical Add and Drop Multiplexer,可重構(gòu)光分插復用器)的子系統(tǒng)技術(shù)。OXC (Optical cross-connect,光交插互連設(shè)備)和 ROADM 作為 WDM (Wavelength Division Multiplexing,波分復用)網(wǎng)絡(luò)中的核心光交換設(shè)備，需要能夠在任一端口對任意波長進行配置，并且容易的實現(xiàn)Gbit/s甚至Tbit/s的傳輸容量。而WSS具有頻帶寬、色散低，具有輸入波長從任意輸出端口輸出的功能，并且基于WSS的R0ADM，可以在所有方向提供波長粒度的信道，遠程可重配置所有直通端口和上下端口，適宜于實現(xiàn)多方向的環(huán)間互聯(lián)和構(gòu)建無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)，是用來實現(xiàn)OXC和ROADM的新一代技術(shù)，采用ROADM進行復用/ 解復用系統(tǒng)，被用在光網(wǎng)絡(luò)的不同地方。相應的WSS通常分布在光網(wǎng)絡(luò)的多個不同節(jié)點上， 因此WSS的工作環(huán)境也是多種多樣，大容量的WSS被廣泛應用的前提就是要能在各種環(huán)境下正常工作。
溫度的變化是環(huán)境的一個重要指標，溫度變化時光學元件的曲率、厚度和間隔都發(fā)生變化，元件基體材料的折射率及所在介質(zhì)的折射率也將發(fā)生變化。透鏡在通訊的紅外波長范圍內(nèi)其材料的折射率溫度變化比可見光更加明顯。此外，在波長選擇開關(guān)的光路設(shè)計中，色差對其性能的影響也非常大。所有這些都需要我們的波長選擇開關(guān)即能適應溫度的變化，又要具有很小的色差。因此同時對WSS的溫差和色差進行補償?shù)脑O(shè)計非常重要。
中國專利CN102608712A公開了一種波長選擇開關(guān)中波長漂移的補償方法及其裝置，其方法是采用熱伸縮量不同的旋轉(zhuǎn)梁與補償塊組合，利用旋轉(zhuǎn)梁和補償塊在同一外部溫度條件下產(chǎn)生不同的伸縮，使組合結(jié)構(gòu)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，進而帶動WSS光學元件轉(zhuǎn)動，達到補償波長漂移。美國專利US8036502B2公開了一種方法，從機械結(jié)構(gòu)設(shè)計和裝配方法上對波長選擇開關(guān)的波長漂移進行補償，該專利通過對光學底板的結(jié)構(gòu)進行特別設(shè)計，并配備相應的減震塊保證光路與MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems,微機電系統(tǒng))芯片間的對準位置不變。另外，光子學報1999 vol. 28, No. 5《衍射光學元件熱穩(wěn)定性的分析》具體分析了折射和衍射光學元件的溫度特性。并且物理學報2008 vol. 57, No. 10《實現(xiàn)復消色差的超常溫混合紅外光學系統(tǒng)》進行了復消色差的折/衍混合光學系統(tǒng)超常溫消熱差設(shè)計。 然而在波長選擇開關(guān)的系統(tǒng)設(shè)計中極少有相關(guān)利用折衍復合透鏡來進行消色差、消熱差的相關(guān)專利和文獻。
在波長選擇開關(guān)的設(shè)計中，無論是最初的被動機械補償技術(shù)，還是后來的主動熱傳感補償技術(shù)，都有其很大的不足之處——機械式補償技術(shù)體積大，模塊的封裝有一定難度；熱傳感補償需要額外的電源，電路系統(tǒng)可靠性降低。而且加入了這些外補償裝置，波長選擇開關(guān)的體積必然會大大增加。這和市場對光通信器件的小型化，集成化的要求是背道而馳的，不利于WSS的發(fā)展，并且消色差和溫差的折衍系統(tǒng)理論并沒有在WSS上得到應用， 也并沒有發(fā)現(xiàn)對其小型化的器件設(shè)計。發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種波長選擇開關(guān)的色差、 溫差同時補償裝置和方法，實現(xiàn)主動式的補償WSS的溫差和色差，并且由于折衍混合使用， 減少了材料的使用，縮小了 WSS的體積。
為達到以上目的，本發(fā)明提供一種波長選擇開關(guān)的色差、溫差同時補償裝置，包括光纖準直器陣列，用于將輸入光信號準直成平行光；折衍混合透鏡組合，包括至少兩個折衍混合透鏡，均用于將平行光折射、衍射后沿不同方向擴束；分光光柵，用于將光束分為單通道光信號，并經(jīng)過相應折衍混合透鏡匯聚到開關(guān)芯片；開關(guān)芯片，用于進行切光及轉(zhuǎn)換，被切換后的光沿反方向反射到光纖準直器陣列中。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述每個折衍混合透鏡均包括折射透鏡和衍射透鏡。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述折衍混合透鏡組合還包括設(shè)于其外部的殼體。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述開關(guān)芯片為基于光路與微機電系統(tǒng)原理的波長選擇開關(guān)，通過調(diào)整該波長選擇開關(guān)的微鏡位置進行光的切換。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述開關(guān)芯片為基于娃基液晶原理的波長選擇開關(guān)， 通過調(diào)整該波長選擇開關(guān)的液晶相位進行光的切換。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述每個折衍混合透鏡的衍射面方向一致。
本發(fā)明還提供一種波長選擇開關(guān)的色差、溫差同時補償?shù)姆椒?，包括如下?驟S1.在波長選擇開關(guān)光學系統(tǒng)中，實現(xiàn)
權(quán)利要求
1.一種波長選擇開關(guān)的色差、溫差同時補償裝置，其特征在于，包括光纖準直器陣列，用于將輸入光信號準直成平行光；折衍混合透鏡組合，包括至少兩個折衍混合透鏡，均用于將平行光折射、衍射后沿不同方向擴束；分光光柵，用于將光束分為單通道光信號，并經(jīng)過相應折衍混合透鏡匯聚到開關(guān)芯片;開關(guān)芯片，用于進行切光及轉(zhuǎn)換，被切換后的光沿反方向反射到光纖準直器陣列中。
2.如權(quán)利要求1所述的波長選擇開關(guān)的色差、溫差同時補償裝置，其特征在于所述每個折衍混合透鏡均包括折射透鏡和衍射透鏡。
3.如權(quán)利要求2所述的波長選擇開關(guān)的色差、溫差同時補償裝置，其特征在于所述折衍混合透鏡組合還包括設(shè)于其外部的殼體。
4.如權(quán)利要求3所述的波長選擇開關(guān)的色差、溫差同時補償裝置，其特征在于所述開關(guān)芯片為基于光路與微機電系統(tǒng)原理的波長選擇開關(guān)，通過調(diào)整該波長選擇開關(guān)的微鏡位置進行光的切換。
5.如權(quán)利要求3所述的波長選擇開關(guān)的色差、溫差同時補償裝置，其特征在于所述開關(guān)芯片為基于硅基液晶原理的波長選擇開關(guān)，通過調(diào)整該波長選擇開關(guān)的液晶相位進行光的切換。
6.如權(quán)利要求3所述的波長選擇開關(guān)的色差、溫差同時補償裝置，其特征在于所述每個折衍混合透鏡的衍射面方向一致。
7.一種基于權(quán)利要求1中波長選擇開關(guān)的色差、溫差同時補償?shù)姆椒?，其特征在于，包括如下步驟 S1.在波長選擇開關(guān)光學系統(tǒng)中，實現(xiàn)
8.如權(quán)利要求7所述的波長選擇開關(guān)的色差、溫差同時補償?shù)姆椒?，其特征在于所?S2中消色差，要求每個折衍混合透鏡中的折射透鏡和衍射透鏡均滿足公式
9.如權(quán)利要求7所述的波長選擇開關(guān)的色差、溫差同時補償?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟谒雒總€折衍混合透鏡的材料為硼冕玻璃、硫化鋅、硒化鋅、硅或鍺。
10.如權(quán)利要求9所述的波長選擇開關(guān)的色差、溫差同時補償?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟谒稣垩芑旌贤哥R由硅和鍺組成，而其衍射面鍍在鍺透鏡的后表面上。
全文摘要
一種波長選擇開關(guān)的色差、溫差同時補償裝置和方法，涉及波長選擇開關(guān)領(lǐng)域，包括光纖準直器陣列，用于將輸入光信號準直成平行光；折衍混合透鏡組合，包括至少兩個折衍混合透鏡，均用于將平行光折射、衍射后沿不同方向擴束；分光光柵，用于將光束分為單通道光信號，并經(jīng)過相應折衍混合透鏡匯聚到開關(guān)芯片；開關(guān)芯片，用于進行切光及轉(zhuǎn)換，被切換后的光沿反方向反射到光纖準直器陣列中。本發(fā)明實現(xiàn)主動式的補償WSS的溫差和色差，并且由于折衍混合使用，減少了材料的使用，縮小了WSS的體積。
文檔編號G02B6/293GK102981219SQ20121052376
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者劉子晨, 謝德權(quán), 尤全, 程燕, 楊鑄 申請人:武漢郵電科學研究院