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1、(10)申请公布号 CN 103558668 A (43)申请公布日 2014.02.05 CN 103558668 A (21)申请号 201310585336.4 (22)申请日 2013.11.19 G02B 6/35(2006.01) (71)申请人 武汉邮电科学研究院 地址 430074 湖北省武汉市洪山区邮科院路 88 号 (72)发明人 尤全 谢德权 刘子晨 邱英 李淼峰 杨奇 (74)专利代理机构 北京市柳沈律师事务所 11105 代理人 于小宁 (54) 发明名称 波长选择开关和波长选择方法 (57) 摘要 本发明提供了一种波长选择开关和波长选择 方法。所述波长选择开关包括 。
2、： 多个输入端口， 经 由所述多个输入端口分别输入多个光束， 每个光 束包含至少一个预定波长的光信号 ； 至少一个输 出端口 ； 以及波长分离装置， 包括波长分离器件 和微镜组， 所述波长分离器件被配置为从经由所 述多个输入端口中的预定输入端口输入的光束中 分离至少一个光信号， 所述微镜组被配置为调整 所述至少一个光信号的传播方向， 使得所述至少 一个光信号经由所述至少一个输出端口中的预定 输出端口输出。利用上述波长选择开关和波长选 择方法， 可以实现从任意输入端口输入的任意波 长的光信号从任意输出端口输出， 还能够实现从 不同输入端口输入的不同波长的光信号从同一输 出端口输出。 (51)In。
3、t.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 8 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书8页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103558668 A CN 103558668 A 1/2 页 2 1. 一种波长选择开关， 包括 ： 多个输入端口， 经由所述多个输入端口分别输入多个光束， 每个光束包含至少一个预 定波长的光信号 ； 至少一个输出端口 ； 以及 波长分离装置， 包括波长分离器件和微镜组， 所述波长分离器件被配置为从经由所述 多个输入端口中的预定输入端口输入的光束中分离至少一个光信号， 所述微镜组被配置为 调整所述至少一个光。
4、信号的传播方向， 使得所述至少一个光信号经由所述至少一个输出端 口中的预定输出端口输出。 2. 如权利要求 1 所述的波长选择开关， 其中， 所述微镜组包括分别与所述多个输入端 口对应的多个输入侧微镜阵列、 以及与所述至少一个输出端口对应的至少一个输出侧微镜 阵列， 并且与所述预定输入端口对应的输入侧微镜阵列将所述至少一个光信号反射到与所 述预定输出端口对应的输出侧微镜阵列。 3. 如权利要求 2 所述的波长选择开关， 其中， 每个输入侧微镜阵列包括分别与多个不 同波长对应的多个输入侧微镜， 并且所述至少一个光信号入射到与所述预定输入端口对应 的输入侧微镜阵列中、 与所述至少一个光信号的波长对。
5、应的输入侧微镜上。 4. 如权利要求 3 所述的波长选择开关， 其中， 每个输出侧微镜阵列包括分别与多个不 同波长对应的多个输出侧微镜， 并且与所述至少一个光信号的波长对应的输入侧微镜将所 述至少一个光信号反射到与所述预定输出端口对应的输出侧微镜阵列中、 与所述至少一个 光信号的波长对应的输出侧微镜上。 5. 如权利要求 4 所述的波长选择开关， 其中， 所述波长分离器件是衍射光栅。 6. 如权利要求 5 所述的波长选择开关， 其中， 所述波长分离装置还包括 ： 扩束装置， 被配置为分别对所述多个光束进行扩束， 使得扩束后的所述多个光束入射 到波长分离器件上。 7. 如权利要求 6 所述的波长。
6、选择开关， 其中， 所述波长分离装置还包括 ： 会聚装置， 被配置为将从波长分离器件出射的所述至少一个光信号会聚到与该预定输 入端口对应的输入微镜阵列上。 8. 如权利要求 4 所述的波长选择开关， 其中， 通过微机电系统 MEMS 来控制每个输入侧 微镜或每个输出侧微镜。 9. 一种波长选择方法， 由包括多个输入端口、 波长分离装置和至少一个输出端口的波 长选择开关执行， 所述波长分离装置包括波长分离器件和微镜组， 该波长选择方法包括 ： 接收分别经由所述多个输入端口输入的多个光束， 每个光束包含至少一个预定波长的 光信号 ； 利用波长分离器件从经由所述多个输入端口中的预定输入端口输入的光束。
7、中分离至 少一个光信号 ； 以及 利用微镜组来调整所述至少一个光信号的传播方向， 使得所述至少一个光信号经由所 述至少一个输出端口中的预定输出端口输出。 10. 如权利要求 9 所述的波长选择方法， 其中， 所述微镜组包括分别与所述多个输入端 口对应的多个输入侧微镜阵列、 以及与所述至少一个输出端口对应的至少一个输出侧微镜 阵列， 并且通过与所述预定输入端口对应的输入侧微镜阵列将所述至少一个光信号反射到 权 利 要 求 书 CN 103558668 A 2 2/2 页 3 与所述预定输出端口对应的输出侧微镜阵列。 11. 如权利要求 10 所述的波长选择方法， 其中， 每个输入侧微镜阵列包括分。
8、别与多个 不同波长对应的多个输入侧微镜， 并且所述至少一个光信号入射到与所述预定输入端口对 应的输入侧微镜阵列中、 与所述至少一个光信号的波长对应的输入侧微镜上。 12. 如权利要求 11 所述的波长选择方法， 其中， 每个输出侧微镜阵列包括分别与多个 不同波长对应的多个输出侧微镜， 并且与所述至少一个光信号的波长对应的输入侧微镜将 所述至少一个光信号反射到与所述预定输出端口对应的输出侧微镜阵列中、 与所述至少一 个光信号的波长对应的输出侧微镜上。 13. 如权利要求 12 所述的波长选择方法， 其中， 所述波长分离器件是衍射光栅。 14. 如权利要求 13 所述的波长选择方法， 还包括 ： 。
9、分别对所述多个光束进行扩束， 使得扩束后的所述多个光束入射到波长分离器件上。 15. 如权利要求 14 所述的波长选择方法， 还包括 ： 将从波长分离器件出射的所述至少一个光信号会聚到与该预定输入端口对应的输入 微镜阵列上。 16. 如权利要求 12 所述的波长选择方法， 其中， 通过微机电系统 MEMS 来控制每个输入 侧微镜或每个输出侧微镜。 权 利 要 求 书 CN 103558668 A 3 1/8 页 4 波长选择开关和波长选择方法 技术领域 0001 本公开涉及智能光网络， 并且具体涉及一种可以在智能光网络中使用的波长选择 开关 （Wavelength Selective Swit。
10、ch,WSS） 以及对应的波长选择方法。 背景技术 0002 智能光网络 （例如光通信网络） 的主要由一系列具有高度灵活性的设备构成， 其 中， 可重构光分插复用器 （ROADM） 是智能光网络中的核心功能模块。 传统的ROADM使用1M WSS（M1） ， 并且通过软件配置和自动功率均衡实现网络节点之间的连接， 从而实现波长的 上路、 下路和直通。然而， 由于传统的基于 1M WSS 的 ROADM 端口数目有限， 因此， 随着智 能光网络向更高维度发展， 光网络中的 ROADM 的数量大幅增加， 网络管理也更加复杂， 功耗 成本也相应增加。因此， 增加单个 RODAM 的输入端口和输出端口。
11、数目成为下一代的 ROADM 技术需要解决的关键问题之一。为此， 提出了可在 ROADM 中使用的 NM WSS （N1,M 1） 。 然而， 传统的NM WSS无法实现从不同输入端口输入的不同波长的光信号从同一输出端口 输出。 0003 因此， 需要一种新的波长选择开关和波长选择方法， 其不仅能够实现从任意输入 端口输入的任意波长的光信号从任意输出端口输出， 还能够实现从不同输入端口输入的不 同波长的光信号从同一输出端口输出。 发明内容 0004 考虑到以上问题而提出了本公开。 本公开的一个目的是提供一种波长选择开关和 波长选择方法， 其不仅能够实现从任意输入端口输入的任意波长的光信号从任意。
12、输出端口 输出， 还能够实现从不同输入端口输入的不同波长的光信号从同一输出端口输出。 0005 根据本公开的一个方面， 提供了一种波长选择开关， 包括 ： 多个输入端口， 经由所 述多个输入端口分别输入多个光束， 每个光束包含至少一个预定波长的光信号 ； 至少一个 输出端口 ； 以及波长分离装置， 包括波长分离器件和微镜组， 所述波长分离器件被配置为从 经由所述多个输入端口中的预定输入端口输入的光束中分离至少一个光信号， 所述微镜组 被配置为调整所述至少一个光信号的传播方向， 使得所述至少一个光信号经由所述至少一 个输出端口中的预定输出端口输出。 0006 根据本公开的另一方面， 提供了一种波。
13、长选择方法， 该波长选择方法由包括多个 输入端口、 波长分离装置和至少一个输出端口的波长选择开关执行， 所述波长分离装置包 括波长分离器件和微镜组， 该波长选择方法包括 ： 接收分别经由所述多个输入端口输入的 多个光束， 每个光束包含至少一个预定波长的光信号 ； 利用波长分离器件从经由所述多个 输入端口中的预定输入端口输入的光束中分离至少一个光信号 ； 以及利用微镜组来调整所 述至少一个光信号的传播方向， 使得所述至少一个光信号经由所述至少一个输出端口中的 预定输出端口输出。 0007 在根据本公开上述方面的波长选择开关和波长选择方法中， 使用波长分离器件来 说 明 书 CN 10355866。
14、8 A 4 2/8 页 5 从经由各个输入端口输入的光束中分离至少一个光信号， 然后使用微镜阵列来调整光信号 的传播方向。 这样， 通过调整微镜阵列， 可以实现从任意输入端口输入的任意波长的光信号 从任意输出端口输出， 还能够实现从不同输入端口输入的不同波长的光信号从同一输出端 口输出。而且， 在根据本公开上述方面的波长选择开关和波长选择方法中， 光路简洁， 切换 方法简单， 因此可广泛应用于各种光网络， 例如光通信网络、 光传感网络等。 附图说明 0008 通过结合附图对本发明的实施例进行详细描述， 本发明的上述和其它目的、 特征、 优点将会变得更加清楚， 其中 ： 0009 图 1 是根据。
15、本发明实施例的波长选择开关的示意性结构框图。 0010 图 2A 是示意性地示出根据本发明实施例的波长选择开关的示例实现方式的图。 0011 图 2B 是示意性地示出在图 2A 中建立的三维坐标系的 y 轴和 z 轴的图。 0012 图 2C 是示意性地示出图 2A 所示的柱透镜 102 和聚焦透镜 103 形成的扩束装置的 图。 0013 图 3 是示意性地示出了图 2A 所示的微镜组的结构的图。 0014 图 4 示意性地示出了图 2A 所示的波长选择开关的等效光路图。 0015 图 5 是示出根据本发明实施例的波长选择方法的流程图。 具体实施方式 0016 下面， 将参照附图来描述根据本。
16、发明实施例的波长选择开关和波长选择方法。在 附图中， 相同的参考标号自始至终表示相同的元件。 0017 首先， 参照图 1 来描述根据本公开的实施例的波长选择开关。 0018 如图 1 所示， 波长选择开关 10 包括 N 个输入端口 11-1、 11-2、 .、 11-N （以下可统 称为 11） ， 波长分离装置 12， 以及 M 个输出端口 13-1、 13-2、 .、 13-M（以下可统称为 13） ， 其中 N 为大于 1 的整数， M 为大于或等于 1 的整数。 0019 多个光束可以分别经由所述 N 个输入端口 11 输入到波长选择开关 10 中。每个光 束可以包含一个光信号或者。
17、可以包含多个不同波长的光信号， 并且经由不同输入端口输入 的光束所包含的光信号的波长可以相同或不同。 这里所述的光信号可以是携带信息的光或 者不携带信息的单波长光。在每个光束包含多个光信号的情况下， 该光束可以是通过波分 复用 （WDM） 技术、 粗波分复用 （CWDM） 技术或者密集波分复用 （DWDM） 技术等将所述多个光信 号复用在一起而形成的光束。各个光信号的波长可以是国际电信联盟 （ITU） 规定的波长。 具体地， 各个光信号的波长可以是在 WDM、 CWDM 或 DWDM 光通信系统中常用的波长， 例如在 1530 纳米至 1565 纳米范围内的波长或者其他波长。 0020 波长分。
18、离装置12包括波长分离器件和微镜组 （未示出） 。 波长分离器件可以从经由 所述N个输入端口11中的预定输入端口输入的光束中分离至少一个光信号， 所述微镜组可 以调整所分离的所述至少一个光信号的传播方向， 使得所述至少一个光信号经由所述 M 个 输出端口13中的预定输出端口输出。 所述预定输入端口可以是所述N个输入端口中的任意 一个输入端口， 或者可以是根据需要选择的某个输入端口， 所述预定输出端口可以是所述 M 个输出端口中的任意一个输出端口， 或者可以是根据需要选择的某个输出端口。 说 明 书 CN 103558668 A 5 3/8 页 6 0021 图 1 所示的波长选择开关可以具有多。
19、种实现方式， 下面将描述该波长选择开关的 一种示例性实现方式。在该示例实现方式中， 为便于描述和图示， 假设 N 为 3， M 为 3， 即， 该 波长选择开关具有 3 个输入端口和 3 个输入端口， 但是应当认识到， N 和 M 可以是根据实际 需要选择的其他数值。 0022 如图 2A 所示， 波长选择开关 100 包括输入准直器阵列 101、 柱透镜 102、 聚焦透镜 103、 衍射光栅 104、 微镜组 105、 以及输出准直器阵列 106。输入准直器阵列 101 对应于参 照图 1 描述的波长选择开关 10 的输入端口 11。柱透镜 102、 聚焦透镜 103、 衍射光栅 104、。
20、 微镜组 105 对应于参照图 1 描述的波长分离装置 12。输出准直器阵列 106 对应于参照图 1 描述的输出端口 13。 0023 输入准直器阵列 101 包括 N（ 3） 个输入准直器， 经由每个输入准直器可以输入 一个光束， 如上所述， 该光束可以包含一个光信号或者多个具有不同波长的光信号。 输出准 直器阵列 106 包括 M（ 3） 个输出准直器， 经由每个输出准直器可以输出一个光束或光信 号。输入准直器阵列 101 中的各个输入准直器和输出准直器阵列 106 中的各个输出准直器 可以沿某个方向以相等或不相等的间隔平行排列。在图 2A 所示的示例中， 各个输入准直器 排列在一侧， 。
21、各个输出准直器排列在另一侧。 在另一实施例中， 各个输入准直器和各个输出 准直器可以交错排列。 0024 为了便于描述， 在图 2A 中建立三维坐标系。具体地， 可以将输入准直器阵列 101 中的各个输入准直器和输出准直器阵列106中的各个输出准直器排列的方向定义为y方向 （即， 各个准直器沿 y 方向平行排列） ， 并且可以将垂直于 y 方向的、 从输入准直器阵列 101 中的各个输入准直器出射的光束 （平行光束） 的传播方向定义为 z 方向， 如图 2A 和图 2B 所 示。相应地， 可以将垂直于 y 轴和 z 轴形成的 y-z 平面的两个方向中的任一个定义为 x 方 向。应当注意， 在图。
22、 2A 所示的示例中， 如下文所述， 入射到衍射光栅 104 的光束 （具体地， 光 束包含的各个光信号） 在衍射光栅 104 处发生衍射， 使得所述光束 （具体地， 各个光信号） 的 传播方向发生改变， 在这种情况下， 在从衍射光栅 104 到微镜组 105 的光路中， 可以将光束 或某个光信号的传播方向定义为 z 轴， 并且相应地旋转上述坐标系。应当认识到， 由于该坐 标系的建立只是为了说明本公开的实施例的目的， 而不影响各个组件的实际布置， 因此该 坐标系随着光束或光信号的传播方向的旋转不会影响本公开的实施例的实现。 0025 柱透镜 102 为 x 方向的柱透镜。即， 对于沿 z 方向。
23、穿过柱透镜 102 的光束， 柱透镜 102 在 y-z 平面内的横截面为平面柱体， 而在 x-z 平面内的横截面为凸透镜， 并且光轴沿 z 方向延伸。因此， 在本实现方式中， 当光束穿过柱透镜 102 时， 该光束在 y 方向保持不变。 0026 聚焦透镜 103 可以是双面凸透镜， 并且光轴沿 z 方向延伸。聚焦透镜 103 和柱透 镜 102 形成 x 方向的扩束装置。具体地， 如图 2C 所示， 假设柱透镜 102 的焦距为 f0（x-z 平 面内） ， 聚焦透镜 103 的焦距为 f1， 可以布置聚焦透镜 103 和柱透镜 102， 使得它们之间的距 离为 f0+f1， 这样， 当光。
24、束沿 z 方向穿过柱透镜 102 和聚焦透镜 103 时， 该光束中的每个光信 号在 x 方向被扩束。 0027 衍射光栅104是反射式衍射光栅。 布置该衍射光栅104， 使得当光束入射到衍射光 栅 104 上时， 将在 x-z 平面内发生衍射， 而在 y 方向上发生平面镜反射。可以使用本领域公 知的反射式衍射光栅来充当衍射光栅 104。 0028 具体地， 根据衍射原理， 对于在 x-z 平面内 （或在 x 方向上） 以入射角 1入射到衍 说 明 书 CN 103558668 A 6 4/8 页 7 射光栅 104 上的波长为 的光信号 （其包含在光束中） ， 其衍射满足下式 ： 0029 。
25、n=d(sin1+sin1) （1） 0030 其中， n 为衍射级数， d 为衍射光栅 104 的光栅常数。由于入射光的能量主要集中 于一级衍射光， 因此可以只考虑一级衍射光， 即 n=1。根据上式 （1） 可知， 衍射角 1取决于 光信号的入射角 1和波长 。对于经由同一个输入端口输入的光束中的两个或更多光信 号， 由于它们具有相同的入射角和不同的波长， 因此， 可以通过该衍射将它们在 x 方向上彼 此分开。换言之， 衍射光栅 104 成为波长分离器件， 其可以在 x 方向上将经由同一个输入端 口输入的光束中的不同波长的光信号彼此分离开。另一方面， 由于经由不同输入端口输入 的两个或更多光。
26、束在不同的 y 方向位置处入射到衍射光栅 104， 因此这些光束将在衍射光 栅 104 的不同的 y 方向上位置处发生 x-z 平面内的衍射， 使得这些光束可以彼此分离开。 0031 微镜组 105 包括与各个输入端口对应的输入侧微镜阵列 1051 和与各个输出端口 对应的输出侧微镜阵列 1052。在本示例中， 由于波长选择开关 100 具有 N 3 个输入端口 和 M 3 个输出端口， 因此， 微镜组 105 包括分别与 3 个输入端口对应的 3 个输入侧微镜阵 列 1051-1、 1051-2 和 1051-3（以下可统称为 1051） 以及分别与 3 个输出端口对应的 3 个输 出侧微镜。
27、阵列 1052-1、 1052-2 和 1052-3（以下可统称为 1052） ， 如图 3 所示。 0032 下面参照图 3 来更详细地描述微镜组 105 的结构。图 3 示出了微镜组 105 的立体 图、 侧视图、 俯视图和展开正视图， 所述展开正视图是将输入侧微镜阵列 1051 所在的平面 与输出侧微镜阵列 1052 所在的平面展开为一个平面时获得的正视图。如图 3 所示， 各个输 入侧微镜阵列 1051 和各个输出侧微镜阵列 1052 分别可以沿 y 方向平行排列。各个输入侧 微镜阵列 1051 被布置为使得经由各个输入端口输出的光束能够入射到与该输入端口对应 的输入侧微镜阵列1051。
28、上。 此外， 输入侧微镜阵列1051所在的平面与输出侧微镜阵列1052 所在的平面以一定的夹角 （例如45度） 相对布置， 使得所述多个输入侧微镜阵列中与预定的 输入端口对应的输入侧微镜阵列可以将入射到该阵列的光束 （具体地， 该光束中的光信号） 反射到所述多个输出侧微镜阵列中的任意一个输出侧微镜阵列 （或者与预定输出端口对应 的输出侧微镜阵列） 上。 0033 如图 3 所示， 各个输入侧微镜阵列可以具有相同的结构。具体地， 每个输入侧微镜 阵列可以包括多个微镜， 这些微镜可以沿 x 方向排列， 并且每个微镜对应一个波长。由于通 过衍射光栅 104 的衍射， 经由同一个输入端口输入的光束中的。
29、不同波长的光信号在 x 方向 上彼此分开， 因此， 可以布置与该输入端口对应的输入侧微镜阵列中的多个微镜， 使得从衍 射光栅 104 衍射到该输入侧微镜阵列的不同波长的光信号入射到与该光信号的波长对应 的不同微镜上。作为示例， 波长为 1的光信号可以入射到每个输入侧微镜阵列最左侧的 微镜 T1上， 波长为 2的光信号可以入射到每个输入侧微镜阵列左侧第二个微镜 T2上， 波 长为 3的光信号可以入射到每个输入侧微镜阵列左侧第三个微镜 T3上， 依次类推。可以 通过微机电系统 （MEMS） 来控制输入侧微镜阵列中的每个微镜， 即， 可以通过 MEMS 来改变每 个微镜的方位， 从而改变入射到该微镜。
30、上的光信号的反射方向。 当然， 也可以利用其他驱动 机构 （例如压电驱动器） 来控制每个微镜。 0034 输出侧微镜阵列可以具有输入侧微镜阵列具有相同的结构。具体地， 每个输出侧 微镜阵列也可以包括多个微镜， 这些微镜可以沿 x 方向排列， 并且每个微镜对应一个波长。 这样， 可以通过改变输入侧微镜阵列中的每个微镜的方位， 使得从该微镜反射的光束根据 说 明 书 CN 103558668 A 7 5/8 页 8 其波长而入射到预定的或任意一个输出侧微镜阵列中与该波长对应的微镜上。作为示例， 可以使波长为1的光信号入射到输出侧微镜阵列最左侧的微镜T1上， 可以使波长为2的 光信号入射到输出侧微镜。
31、阵列左侧第二个微镜 T2上， 可以使波长为 3的光信号可以入射 到输出侧微镜阵列左侧第三个微镜 T3上， 依次类推。同样， 可以通过 MEMS 或其他驱动机构 来控制输出侧微镜阵列中的每个微镜， 以改变每个微镜的方位， 从而改变入射到该微镜上 的光信号的反射方向， 使得该光信号最终经由预定的输出端口输出。 0035 下面将参照图 4 来详细描述利用波长选择开关 100 执行波长选择的过程。图 4 示 出了图 2A 所示的波长选择开关的等效光路图。作为示例， 假设分别经由输入端口 101-1 和 101-2 输入两个光束， 其中经由输入端口 101-1 输入的光束包含 3 个波长 （假设为 1、。
32、 2 和 3） 的光信号， 经由输入端口 101-2 输入的光束包含两个波长 （假设为 4和 5） 的光 信号， 并且， 假设作为波长选择的目标， 需要使波长为 1的光信号从输出端口 106-3 输出， 使波长为 2的光信号从输出端口 106-2 输出， 使波长为 3的光信号从输出端口 106-1 输 出。应当注意， 在图 2A 所示的衍射光栅 104 是反射式衍射光栅的情况下， 尽管入射到衍射 光栅 104 的光束和从衍射光栅 104 出射的光束位于衍射光栅 104 的同一侧， 但是在图 4 中， 为了便于说明， 将入射到衍射光栅 104 上的光束和从衍射光栅 104 出射的光束等效为位于 。
33、衍射光栅 104 的两侧。 0036 如上所述， 假设柱透镜 102 在 x-z 平面内的焦距为 f0， 聚焦透镜 103 的焦距为 f1。 布置柱透镜 102、 聚焦透镜 103 和衍射光栅 104， 使得它们之间的距离满足图 4 所示的关系， 即， 柱透镜 102 和聚焦透镜 103 之间的距离为 f0+f1， 聚焦透镜 103 与衍射光栅 104 之间的 距离为 f1。此外， 布置微镜组 105， 使其与聚焦透镜 104 之间的距离也大致等于 f1。这里所 述的距离是指光路上的距离。 0037 分别经由输入端口 101-1 和 101-2 输入的两个光束沿 z 方向平行入射到柱透镜 10。
34、2 上。如上所述， 柱透镜 102 和聚焦透镜 103 在 x-z 平面内形成望远镜式扩束装置。这 样， 可以在 x 方向上扩大入射到柱透镜 102 上的每个光束 （具体地， 光束中包含的每个光信 号） 的光斑 （或横截面面积） ， 使得提高该光束 （具体地， 光束中包含的每个光信号） 在衍射光 栅 104 处的衍射效率。在 y-z 平面内， 经由输入端口 101-1 和 101-2 输入的两个光束被会 聚到衍射光栅 104 上。 0038 经过衍射光栅 104 处的衍射， 在 y-z 平面内， 经由输入端口 101-1 输入的光束入射 到与该输入端口对应的微镜阵列1051-1上， 经由输入端。
35、口101-2输入的光束入射到与该输 入端口对应的微镜阵列 1051-2 上。此外， 如上所述， 在 x-z 平面内， 经由输入端口 101-1 输 入的光束中包含的波长为 1、 2和 3的光信号被分开， 并且分别入射到图 3 所示的微镜 阵列1051-1中的三个微镜上， 经由输入端口101-2输入的光束中包含的两个光信号在衍射 之后入射到图 3 所示的微镜阵列 1051-2 中与其波长对应的微镜上。 0039 根据波长选择的目标， 可以改变经由输入端口 101-1 输入的光束中包含的波长为 1、 2和 3的光信号入射到的各个微镜的方位， 以控制各个光信号出射的输出端口。具 体地， 由于需要使波。
36、长为 1的光信号从输出端口 106-3 出射， 因此可以改变微镜 T1的方 位， 使其将波长为 1的光信号反射到与输出端口 106-3 对应的输出侧微镜阵列 1052-3 上 与波长 1对应的微镜上。为了使波长为 2的光信号从输出端口 106-2 出射， 可以改变微 镜 T2的方位， 使其将波长为 2的光信号反射到与输出端口 106-2 对应的输出侧微镜阵列 说 明 书 CN 103558668 A 8 6/8 页 9 1052-2 与波长 2对应的微镜上。为了使波长为 3的光信号从输出端口 106-1 出射， 可 以改变微镜 T3的方位， 使其将波长为 3的光信号反射到与输出端口 106-1。
37、 对应的输出侧 微镜阵列 1052-1 上与波长 3对应的微镜上。 0040 输出侧微镜阵列 1052-3 上与波长 1对应的微镜对波长 1的光信号进行反射， 并且可以调整该微镜的方位， 使得该微镜反射的波长 1的光信号与聚焦透镜 103 的光轴 平行地出射。输出侧微镜阵列 1052-2 上与波长 2对应的微镜对波长 2的光信号进行反 射， 并且可以调整该微镜的方位， 使得该微镜反射的波长 2的光信号与聚焦透镜 103 的光 轴平行地出射。输出侧微镜阵列 1052-1 上与波长 3对应的微镜对波长 3的光信号进行 反射， 并且可以调整该微镜的方位， 使得该微镜反射的波长 3的光信号与聚焦透镜 。
38、103 的 光轴平行地出射。 0041 根据光路对称原理， 从输出侧微镜阵列 1052-3 出射的波长 1的光信号将穿过 聚焦透镜 103， 在衍射光栅 104 处发生衍射和反射， 再次穿过聚焦透镜 103， 然后穿过柱透 镜 102， 并且从与输出侧微镜阵列 1052-3 对应的输出端口 106-3 出射。类似地， 从输出侧 微镜阵列 1052-2 出射的波长 2的光信号将从与输出侧微镜阵列 1052-2 对应的输出端口 106-2 出射， 并且从输出侧微镜阵列 1052-1 出射的波长 3的光信号将从与输出侧微镜阵 列1052-1对应的输出端口106-1出射。 这样， 通过波长选择开关10。
39、0， 可以将经由输入端口 101-1 输入的光束中包含三个波长的光信号分离出来， 并且经由各自的输出端口输出， 从而 实现波长的选择。 0042 对于经由输入端口 101-2 输入的光束， 可以类似地通过波长选择开关 100 从该光 束中分离出波长为 4的光信号和波长为 5的光信号 （图 4 中未示出） ， 并且使该光信号 从预定输出端口输出。 所述预定输出端口可以是从所述多个输出端口中选择的任意一个输 出端口。所述预定输出端口也可以是与经由输入端口 101-1 输入的光束中的某个光信号相 同的输出端口。例如， 可以改变与输入端口 101-2 对应的输入侧微镜阵列 1051-2 中与波 长4对。
40、应的微镜的方位， 使得该微镜将波长为4的光信号反射到与输出端口106-3对应 的输出侧微镜阵列 1052-3 中与波长为 4对应的微镜上， 然后， 可以改变输出侧微镜阵列 1052-3 中与波长为 4对应的微镜的方位， 使得该微镜将波长为 4的光信号反射为经由 输出端口 106-3 输出。这样， 可以使得来自不同输入端口的不同波长的光信号从同一个输 出端口输出。 0043 可以看到， 根据本公开的实施例的波长选择开关可以实现从任意输入端口输入的 任意波长的光信号从任意输出端口输出。而且， 由于设置了与每个输入端口对应的微镜阵 列和与每个输出端口对应的微镜阵列， 并且在每个微镜阵列上设置了与不同。
41、波长对应的、 可独立调整的微镜， 因此根据本公开的实施例的波长选择开关还能够实现从不同输入端口 输入的不同波长的光信号从同一输出端口输出。 此外， 上述波长选择开关光路简洁， 切换方 法简单， 因而可以广泛地应用于各种光网络中。 0044 应当认识到， 上面描述的波长选择开关仅仅是示例性的， 本领域技术人员可以对 其做出各种改变， 而不背离本发明的范围。例如， 尽管在上文中使用衍射光栅 104 作为波长 分离器件以便在 x 方向分离不同波长的光信号， 但这不是限制性的， 也可以使用其他类型 的波长分离器件来实现这一分离。在使用衍射光栅作为波长分离器件的情况下， 也可以是 透射式衍射光栅来代替上。
42、文所述的反射式衍射光栅， 在这种情况下， 可以对图 2A 所示的波 说 明 书 CN 103558668 A 9 7/8 页 10 长选择开关略作修改。具体地， 在使用反射式衍射光栅的情况下， 将一个聚焦透镜 103 和微 镜组 105 布置在衍射光栅同一侧， 并且使光信号连续两次穿过该聚焦透镜。在使用透射式 衍射光栅的情况下， 可以在衍射光栅104的与聚焦透镜103相对的一侧增加一个聚焦透镜， 并且将微镜组 105 设置该聚焦透镜之后， 使得从衍射光栅 104 出射的光信号依次经过该聚 焦透镜和透镜组， 从而实现波长选择， 在这种情况下， 图 4 可以视为该波长选择开关的结构 图。此外， 尽。
43、管在上文中以特定的方式建立了三维坐标系， 但是应当认识到， 这不是限制性 的， 也可以以其他方式建立三维坐标系， 例如， 可以旋转上文所述的三维坐标系， 使其各个 坐标轴互换。应当注意的是， 如本领域公知的， 对于不同波长的光， 同一个凸透镜的焦距会 发生变化， 但是由于这一变化比较小 （尤其是在WDM系统的常用波长范围内） ， 在本发明的实 施例中可以忽略这一变化。 0045 下面描述根据本发明实施例的波长选择方法。图 5 示出了根据本公开的实施例的 波长选择方法的流程图。该方法可以由图 1 或图 2 所示的波长选择开关执行。由于该方法 的各种细节已经在描述根据本公开的实施例的波长选择开关时。
44、提及， 因此在这里仅对所述 方法进行简单的描述。 0046 如图5所示， 在步骤S501中， 接收分别经由所述多个输入端口输入的多个光束， 每 个光束包含至少一个预定波长的光信号。 0047 如上文所述， 经由不同输入端口输入的光束所包含的光信号的波长可以相同或不 同。在每个光束包含多个光信号的情况下， 该光束可以是通过各种波分复用技术将所述多 个光信号复用在一起而形成的光束。 而且， 各个光信号的波长可以是国际电信联盟 （ITU） 规 定的波长。 这里所述的预定波长的光信号实际上可以是根据需要从任意一个光束中选择的 任意波长的光信号。 0048 接下来， 在步骤 S502 中， 利用波长分离。
45、器件从经由所述多个输入端口中的预定输 入端口输入的光束中分离至少一个光信号。 0049 如上文所述， 所述波长分离器件可以是衍射光栅， 例如反射式衍射光栅或透射式 衍射光栅， 在这种情况下， 可以按照在上文中参照图 4 描述的方式通过衍射来分离所述光 信号。 而且， 在衍射之前， 还可以利用上文所述的扩束装置分别对经由所述多个多个光束进 行扩束， 使得扩束后的所述多个光束入射到衍射光栅上， 从而提高衍射效率。此外， 可以利 用聚焦透镜将从波长分离器件出射的所述至少一个光信号会聚到与该预定输入端口对应 的输入微镜阵列上。 0050 然后， 在步骤 S503 中， 利用微镜组来调整所述至少一个光信。
46、号的传播方向， 使得 所述至少一个光信号经由所述至少一个输出端口中的预定输出端口输出。 0051 如上文所述， 所述微镜组可以包括分别与所述多个输入端口对应的多个输入侧微 镜阵列、 以及与所述至少一个输出端口对应的至少一个输出侧微镜阵列， 并且可以通过与 所述预定输入端口对应的输入侧微镜阵列将所述至少一个光信号反射到与所述预定输出 端口对应的输出侧微镜阵列。具体地， 每个输入侧微镜阵列可以包括分别与多个不同波长 对应的多个输入侧微镜， 每个输入侧微镜的方位可例如通过 MEMS 独立调整。可以使所述至 少一个光信号入射到与所述预定输入端口对应的输入侧微镜阵列中、 与所述至少一个光信 号的波长对应。
47、的输入侧微镜上。此外， 每个输出侧微镜阵列可以包括分别与多个不同波长 对应的多个输出侧微镜， 每个输出侧微镜的方位可例如通过 MEMS 独立调整。可以调整与所 说 明 书 CN 103558668 A 10 8/8 页 11 述至少一个光信号的波长对应的输入侧微镜的方位， 使得该微镜将所述至少一个光信号反 射到与所述预定输出端口对应的输出侧微镜阵列中、 与所述至少一个光信号的波长对应的 输出侧微镜上。 然后， 可以调整该输出侧微镜的方位， 使得所述至少一个光信号从所述预定 输出端口出射。 0052 这样， 利用上述波长选择方法， 可以从经由各个输入端口输入到波长选择开关中 的多个光束中分离出至。
48、少一个光信号， 并且使该光信号从预定输出端口输出， 这意味着可 以实现来自任意一个输入端口的光信号从任意一个输出端口出射。 此外， 如上文所述， 通过 该方法， 可以从经由不同输入端口输入的光束中分别分离不同波长的光信号， 并且使所述 不同波长的光信号从同一个输出端口输出， 从而实现更灵活的波长选择。 0053 在上文中， 在光通信网络的背景下描述了根据本公开的实施例的波长选择开关和 波长选择方法， 但这不是限制性的， 所述波长选择开关和波长选择方法也可以应用于其他 类型的光网络， 例如光传感网络等。 0054 尽管已经示出和描述了本发明的示例实施例， 本领域技术人员应当理解， 在不背 离权利要求及其等价物中限定的本发明的范围和精神的情况下， 可以对这些示例实施例做 出各种形式和细节上的变化。 说 明 书 CN 103558668 A 11 1/3 页 12 图 1 图 2A 图 2B 图 2C 说 明 书 附 图 CN 103558668 A 12 2/3 页 13 图 3 说 明 书 附 图 CN 103558668 A 13 3/3 页 14 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103558668 A 14 。