[发明专利]一种基于自由空间传输的多播交换光开关

说明书

技术领域

本发明涉及一种光开关，尤其涉及一种具有多播交换功能的光开关，本发明属于光纤通信领域。

背景技术

多播交换光开关是一种波长无关的光器件，它能够将一路输入信号光信号分成多路输出光信号传输至不同的端口。作为下一代可重构光分插复用（ROADM reconfigurable optical add-drop multiplexer）系统中的核心器件之一，多播交换光开关和波长选择光开关配合使用，可以满足ROADM系统无颜色性、无方向性、无竞争性的功能要求，对于增加网络建设的灵活性、降低成本都具有非常重要的意义。

多播交换光开关目前有三种实现方式，分别是拼接方式、集成方式和自由空间方式。使用平面光波线路(PLC Planar Lightwave Circuit)分路器和光开关拼接方式的多播交换光开关，分路器和光开关之间的端口需要使用大量的光纤对光路进行连接，随着端口数的增加，装配难度和体积都会变大；使用PLC集成分路器和开关的集成方式多播交换光开关，技术难度较大，对设备的要求较高，又由于PLC开关自身控制原理，会造成较大的功耗；在美国专利US2013/0202297中提及了两种自由空间的方案，方案一是使用PLC分路器加反射镜或者阵列制作的自由空间型多播交换光开关，需要利用大量的透镜对PLC分路器的光斑进行变换，调试难度和成本很高；方案二是使用具有不同反射率的反射镜组成的镜的阵列来实现分路器的功能，由于每个反射镜的反射率都不一样，导致装配复杂度和成本比方案一更高。并且在该专利的光路中并未明确解决干扰的问题，当多个端口输入时，会存在输入端口被反射光干扰的现象。

发明内容

本发明的目的克服现有技术存在的技术缺陷，提供一种结构紧凑的具有多播交换功能的光开关。

本发明实现原理具体如下：本发明多播交换光开关装置包括M个输入端口、一套产生MxN光束的分光装置、一套光程补偿装置、一套光斑变换装置、一套光斑的反射装置以及N个输出端口。输入端口与输出端口通常为光纤阵列准直器。分光装置由50：50的分光器件和多个反射镜组成，通过合理的选择器件的尺寸和摆放的位置，可以将任意一束输入信号光分解成N束子信号光束，得到MxN束矩阵式分布的信号光束。分光装置可以设计成一体化结构，同时对M束输入信号光进行分光。光斑变换装置由透镜组成，将MxN束矩阵式分布的平行光束汇聚成1xN的平行光斑，每一个光斑均由所有M束输入信号光的一束子信号光束聚焦而成。反射装置为1xN MEMES反射镜阵列,各反射镜都是独立且可调节的，通过它将输入信号光束的子信号光束选择输出至N个输出端口。

本发明的技术方案是：

一种基于自由空间传输的多播交换光开关，包括依次排列的1xM输入准直器阵列、分光装置、光程补偿装置、光斑变换装置、1xN输出准直器阵列、反射镜阵列，1xN输出准直器阵列同反射镜阵列相对应，所述分光装置设置有使1xM输入准直器阵列的输入信号光经过n（n≥2）次分光分束而产生N=2ⁿ束子信号光的分光面和反射面；所述光程补偿装置补偿分光装置产生的MXN个子信号光束间的光程差；所述光斑变换装置将MxN个子信号光束聚焦成1xN个光斑射于反射镜阵列上。

所述分光装置分光面为50:50偏振无关的分光器件，所述反射面为设置于分光器件两则的反射镜。

所述分光器件采用分光膜或者分光片。

所述分光装置是异形分光棱镜，其包括起分光面作用的分光面和起反射面作用的边缘面。

所述光斑变换装置包括依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜，所述第一透镜、第三透镜为x方向柱透镜，第二透镜为y方向柱透镜。

所述光程补偿装置由一组玻璃块组成，每个玻璃块对应设置于各子信号光束光路中，玻璃块的长度为ΔL_i为第i束子信号光束与光程最长的子信号光束的光程差，n₁为玻璃块的折射率。

反射镜阵列是1xN两维MEMES反射镜阵列。

所述反射镜阵列前面设置有防干扰装置，防干扰装置由焦点后移器件、第五反射镜和遮挡板组成；所述第五反射镜设置于焦点后移器件后端将光线汇聚点的位置反射到光路未设置焦点后移器件时的焦平面上，且将反射镜阵列也置于该汇聚点上，遮挡板设置于光斑变换装置和反射镜阵列之间。

所述遮挡板采用反光或者不透光材质的平板。

所述焦点后移器件是玻璃平板。

本发明具有如下优点：