[发明专利]基于体折射率光栅的可重构光分插复用器件

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种可重构光分插复用器件的方法和器件结构。

二、背景技术

近年来，社会对信息的需求使得电信运营商必须提供越来越大的数据带宽以满足不断扩展的业务需求。为了增加带宽节约成本，密集波分复用器(DWDM)的引入可以让多路数据流在同一根光纤上传输，乃至可以使数据带宽上升到几百Gbps甚至Tbps。然而在节点处的光电转换却会带来器件的复杂性及管理维护成本的增加。为降低这些带宽成本，全光网络元件和技术已经被用来解决昂贵的光-电-光转换的瓶颈，使得网络更加简单高效，甚至可以将智能的IP层直接架构在智能的光层之上，通过统一的控制平面在所有层面上(分组，通道，波长，波带，光纤等)实现最高效率的光纤带宽资源调度。。

随着IP网与传送网同步发展并逐渐融合，引入光/电层控制平面，提高网络业务动态智能调度、业务保护恢复和新业务提供的能力，然后向着更大颗粒度和分组化智能的方向发展是目前的一个技术发展途径。这就使得光学元件如：光分插复用(OADM)，光交叉连接设备(OXC)、保护开关和光学衰减器等起着越来越重要的作用。可是，多数现有的光学设备是不可重新配置的。举例来说，传统的光分插复用只能上载或下载特定数据信道，而发展中的智能光网络要求对于任意的信道都可以实现路由、互连和衰减。

图1为一个可重构光分插复用器(ROADM)的示意图。如图，一组N信道的DWDM信号从A点传输到一光分插复用网络节点，管理者可以任意选择其中M个信道将其下载到B点，并且还可以将这些信道处理后由C点重新上载，与未下载的N-M个信道合波后一起传至D点。图1中就是通道2和7依据网络的要求而被下载和上载。一般来讲，RODAM还有信道监测和调节功能，以保证D点处各波长信道具有一致的信号强度。

为了实现以上的能够对不同波长信道灵活控制的RODAM设备，需要一个光波长色散元件(举例来说，一个衍射光栅)和一组开关或衰减器阵列。到目前为止，已经有一些不同的波长选择和光功率调节方案。这些方法大概能分为几类，包括：机械、微机械、电光、液晶和磁光开关等。其中，引入机械位移的技术方案具有实现相对简单的优点但机械位移也引起了人们对其可靠性的担心。热光开关也有耗能较高的不足。而电光、液晶和磁光开关不引入机械位移，具有可靠的光学性能，非常适用于现行的高速光学通信。例如，J.S.Patel et.al.(US 5414540)就提出过一种基于液晶的频率选择光学开关，其原理如图2所示。相似的设计已经在PurePath^TM波长选择复用开关中被应用。

图2是现有技术的典型设计示意图，一个体反射光栅首先被用来衍射一组包含许多波长成分的DWDM光学信号，使其在空间按波长分开。然后，通过一个液晶偏振调节器阵列，进一步控制衍射光的偏振状态。每一个波长信道刚好对应着一个液晶单元以便对不同信道独立调控。在液晶偏转调节器的前后，各有一个偏振分光元件(举例来说，偏振片或一个双折射晶体)，如果通过偏振调节器阵列后的光与偏转分光元件允许透过的偏振方向不一致，该信道的光就会被偏转或阻隔。这样，这些信道就不会传到输出端口。从而产生出对不同信道进行选择性调制。

对于J.S.Patel et. al.的发明，波长色散元件(如光栅)和偏振分光元件(如偏振片)是这个系统中两个关键的功能部分。利用光栅使不同波长信道在空间分开，接着利用偏振分光元件阻隔不需要的信道。然而，这样的设计还是过于复杂，还是有进一步改进的办法。

三、发明内容

本发明目的是：提出一种基于体折射率光栅的可重构光分插复用器件的设置方法，将光波长色散元件和偏振分光元件结合起来，即将两种功能融合在一个特殊设计的光学元件：体折射率光栅(或体相位光栅)中，从而使这种波长阻隔或开关系统更加简单、经济、高效。