具有多個輸入端口和多個輸出端口的緊湊型波長選擇交叉連接裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示一種波長選擇交叉連接WSXC裝置，其具有N個輸入端口和M個輸出端口，且經(jīng)配置以將一或多個載波波長的任何集合從對應輸入端口投送到任何選定輸出端口。在一個實施例中，所述WSXC裝置包含繞射光柵和光束轉(zhuǎn)向裝置，所述繞射光柵和所述光束轉(zhuǎn)向裝置彼此以光學方式耦合且耦合到所述輸入/輸出端口，使得所述載波波長中的每一者在從所述相應輸入端口到指定輸出端口的路線中橫穿所述繞射光柵和所述光束轉(zhuǎn)向裝置兩次或兩次以上。還揭示所述WSXC裝置的各種展開配置。
【專利說明】具有多個輸入端口和多個輸出端口的緊湊型波長選擇交叉連接裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光通信裝備，且更具體來說(但不排外地)涉及波長選擇交叉連接切換器和可重配置光學分插多路復用器。

【背景技術】
[0002]此章節(jié)介紹可有助于促進對本發(fā)明的更好理解的方面。因此，此章節(jié)的陳述就此進行研讀，且不應理解為關于何內(nèi)容在現(xiàn)有技術中或何內(nèi)容不在現(xiàn)有技術中的許可。
[0003]波長選擇交叉連接(WSXC)切換器和可重配置光學分插多路復用器(ROADM)為光學分波多工(WDM)網(wǎng)絡中的重要網(wǎng)絡元件，這是因為所述元件可支持網(wǎng)絡中的動態(tài)布建和自動恢復，且可實施為對信號位速率、調(diào)制格式和傳輸協(xié)議透明。實質(zhì)上相同的物理裝置架構(gòu)可用以實施WSXC切換器和R0ADM，其中主要取決于通過裝置實現(xiàn)的切換程度而將所得物理裝置分類為WSXC切換器或R0ADM。使用WSXC裝置的光學WDM網(wǎng)絡架構(gòu)具有許多吸引人的特征，所述特征有助于加速服務部署，加速網(wǎng)絡中故障點周圍的重新投送，減小服務提供者的資本費用和操作費用，且提供適于未來網(wǎng)絡升級的網(wǎng)絡拓撲。
[0004]常規(guī)WSXC裝置通常包括例如多路分用器、切換器和多路復用器(MUX)的多個個別組成光學裝置，和所述光學裝置之間的眾多光纖連接件。隨著光輸送容量的快速增長，實施適當常規(guī)WSXC裝置所需的組成光學裝置的數(shù)目可為大約一百或一百以上。結(jié)果，常規(guī)WSXC裝置正不利地面臨許多挑戰(zhàn)，例如，占據(jù)面積增加、維護復雜度和成本相對高以及可靠性降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本文中揭示波長選擇交叉連接(WSXC)裝置的各種實施例，所述裝置具有N個輸入端口和M個輸出端口，且經(jīng)配置以將一或多個載波波長的任何集合從對應輸入端口投送到任何選定輸出端口。在一個實施例中，所述WSXC裝置包含繞射光柵和光束轉(zhuǎn)向裝置，所述繞射光柵和所述光束轉(zhuǎn)向裝置彼此以光學方式耦合且耦合到所述輸入/輸出端口，使得所述載波波長中的每一者在從所述相應輸入端口到指定輸出端口的路線中橫穿所述繞射光柵和所述光束轉(zhuǎn)向裝置兩次或兩次以上。還揭示所述WSXC裝置的各種展開配置。所揭示實施例具有優(yōu)于常規(guī)WSXC裝置的某些優(yōu)點，(例如)這是因為所述實施例可使用相對較小數(shù)目個組成裝置組件來實施，具有相對小的占據(jù)面積，具有良好的按比例調(diào)整特性，且實現(xiàn)靈活的波長信道中心和寬度指派。
[0006]根據(jù)一個實施例，提供一種設備，其包括:第一多個端口 ；第二多個端口 ；第一繞射光柵，其插入于所述第一多個端口與所述第二多個端口之間；和第一光束轉(zhuǎn)向裝置，其插入于所述第一多個端口與所述第二多個端口之間。所述第一多個端口中的每一端口經(jīng)配置以接收具有兩個或兩個以上相應WDM分量的相應輸入WDM信號。所述設備經(jīng)配置而以多種方式將所述WDM分量從所述第一多個端口投送到所述第二多個端口，使得所述WDM分量中的每一者橫穿所述第一繞射光柵和所述第一光束轉(zhuǎn)向裝置。所述第一繞射光柵經(jīng)配置以使從所述第一多個端口接收的光在光譜上色散，且將所述光譜色散光導引到所述第一光束轉(zhuǎn)向裝置。所述第一光束轉(zhuǎn)向裝置可配置以使光束個別地轉(zhuǎn)向，從而使所述設備能夠?qū)⑺鯳DM分量中的任一者從所述第一多個端口中的所述相應端口投送到所述第二多個端口中的任一端口，所述光束對應于從所述第一繞射光柵接收的所述光譜色散光的不同波長頻帶。
[0007]在以上設備的一些實施例中，所述第一多個端口和所述第二多個端口共同地具有至少一個端口。
[0008]在以上設備中的任一者的一些實施例中，所述設備進一步包括光學循環(huán)器，所述光學循環(huán)器連接到所述共同端口中的第一者，且經(jīng)配置以分離施加到所述第一共同端口的輸出WDM信號與通過所述第一共同端口接收到的所述輸入WDM信號。
[0009]在以上設備中的任一者的一些實施例中，所述設備具有折迭結(jié)構(gòu)，所述折迭結(jié)構(gòu)使WDM分量橫穿所述第一繞射光柵四次。
[0010]在以上設備中的任一者的一些實施例中，所述折迭結(jié)構(gòu)使所述WDM分量橫穿所述第一光束轉(zhuǎn)向裝置兩次。
[0011]在以上設備中的任一者的一些實施例中，所述設備進一步包括彎曲鏡面，所述彎曲鏡面經(jīng)配置以在所述第一繞射光柵與所述第一光束轉(zhuǎn)向裝置之間導引光，使得所述WDM分量橫穿所述鏡面八次。
[0012]在以上設備中的任一者的一些實施例中，所述第一多個端口中的所述端口布置成二維陣列。
[0013]在以上設備中的任一者的一些實施例中，所述第二多個端口中的所述端口布置成二維陣列。
[0014]在以上設備中的任一者的一些實施例中，所述第一光束轉(zhuǎn)向裝置包括二維像素化MEMS鏡面陣列。
[0015]在以上設備中的任一者的一些實施例中，所述陣列中的至少一個鏡面經(jīng)配置以繞兩個不同軸線傾斜。
[0016]在以上設備中的任一者的一些實施例中，所述第一光束轉(zhuǎn)向裝置包括像素化液晶覆硅微型顯示器。
[0017]在以上設備中的任一者的一些實施例中，所述設備進一步包括:第二繞射光柵，其插入于所述第一多個端口與所述第二多個端口之間；和第二光束轉(zhuǎn)向裝置，其插入于所述第一多個端口與所述第二多個端口之間，其中所述設備經(jīng)進一步配置以將所述WDM分量從所述第一多個端口投送到所述第二多個端口，使得所述WDM分量中的每一者也橫穿所述第二繞射光柵和所述第二光束轉(zhuǎn)向裝置。
[0018]在以上設備中的任一者的一些實施例中，對于所述第二多個端口中的每一端口:所述第二光束轉(zhuǎn)向裝置經(jīng)配置以減小光束間的角度分集，所述光束攜載投送到所述端口的所述WDM分量；且所述第二繞射光柵經(jīng)配置以去除所述光束的光譜色散。
[0019]在以上設備中的任一者的一些實施例中，所述設備具有折迭結(jié)構(gòu)，所述折迭結(jié)構(gòu)使WDM分量橫穿所述第一繞射光柵和所述第二繞射光柵中的每一者兩次。
[0020]在以上設備中的任一者的一些實施例中，所述設備進一步包括:第一彎曲鏡面，其經(jīng)配置以在所述第一繞射光柵與所述第一光束轉(zhuǎn)向裝置之間導引光，使得所述WDM分量橫穿所述第一鏡面四次；和第二彎曲鏡面，其經(jīng)配置以在所述第二繞射光柵與所述第二光束轉(zhuǎn)向裝置之間導引光，使得所述WDM分量橫穿所述第二鏡面四次。
[0021]在以上設備中的任一者的一些實施例中，所述第二繞射光柵具有與所述第一繞射光柵的標稱光譜色散特性不同的標稱光譜色散特性。
[0022]在以上設備中的任一者的一些實施例中，所述設備進一步包括:第三繞射光柵，其插入于所述第一多個端口與所述第二多個端口之間；和第四繞射光柵，其插入于所述第一多個端口與所述第二多個端口之間，其中所述設備經(jīng)進一步配置以將所述WDM分量從所述第一多個端口投送到所述第二多個端口，使得所述WDM分量中的每一者也橫穿所述第三繞射光柵和所述第四繞射光柵。
[0023]在以上設備中的任一者的一些實施例中,所述第一繞射光柵和所述第三繞射光柵具有相同的標稱光譜色散特性；且所述第二繞射光柵和所述第四繞射光柵具有相同的標稱光譜色散特性。
[0024]在以上設備中的任一者的一些實施例中,所述第一繞射光柵和所述第三繞射光柵的所述標稱光譜色散特性不同于所述第二繞射光柵和所述第四繞射光柵的所述標稱光譜色散特性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]本發(fā)明的各種實施例的其它方面、特征和益處將通過實例從以下詳細描述和隨附圖式變得更顯而易見，其中:
[0026]圖1展示說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的波長選擇交叉連接(WSXC)裝置的代表性功能性的框圖；
[0027]圖2A到2D說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的WSXC裝置；
[0028]圖3A到3B說明根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的WSXC裝置；
[0029]圖4A到4B說明根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的WSXC裝置；
[0030]圖5展示根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的WSXC裝置的框圖；以及
[0031]圖6展示根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的WSXC裝置的框圖。

【具體實施方式】
[0032]圖1展示說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的波長選擇交叉連接(WSXC)裝置的代表性功能性的裝置100的框圖。裝置100具有N個輸入端口 IlO1到IlO1^PM個輸出端口 MO1至Ij 150M,其中N和M為(相同或不同)大于一的整數(shù)。在代表性配置中，輸入端口 I1和輸出端口 150中的每一者具有連接到其的相應光纖(圖1中未明確展示)。在操作中，這些光纖中的每一者經(jīng)配置以輸送相應WDM信號。原則上,所輸送WDM信號中的每一者可具有任意數(shù)目個WDM分量(經(jīng)調(diào)制的載波波長)，其中通過裝置100處置的獨特載波波長的總數(shù)目K與N和/或M無關。
[0033]裝置100展示為具有N個(IXM)波長選擇切換器(WSS) UO1到12(^和M個(IXN)波長選擇切換器(WSS) HO1到140m。波長選擇切換器為可(重)配置光學多路復用器/多路分用器，所述光學多路復用器/多路分用器可經(jīng)配置以在其共同端口與其多個端口中的選定者之間投送K個載波波長的全集或任何選定子集。如本文中所使用，術語“共同端口 ”指位于切換器的具有單一端口的側(cè)處的端口(參見圖1)。術語“多個端口”指位于切換器的具有多個端口的側(cè)處的端口中的任一者(也參見圖1)。例如，在裝置100中，每一波長選擇切換器120i的共同端口連接到對應輸入端口 IlOit5類似地，每一波長選擇切換器HOi的共同端口連接到對應輸出端口 150it)如圖1中所指示，波長選擇切換器UO1到120n的多個端口連接到波長選擇切換器HO1到140m的多個端口。后一連接可(例如)通過具有鏡面和透鏡的從由空間或通過光波導來實施。
[0034]每一波長選擇切換器120經(jīng)配置以作為將光學信號從共同端口投送到各種多個端口的可配置多路分用器而操作。每一波長選擇切換器140經(jīng)配置以作為將光學信號從各種多個端口投送到共同端口的可配置多路復用器而操作。使用波長選擇切換器120和140的投送特性，裝置100能夠?qū)⑷魏屋d波波長或兩個或兩個以上載波波長的任何集合從任何輸入端口 110導引到任何輸出端口 150。裝置100通常使用以操作方式連接以控制波長選擇切換器120和140的投送配置的切換控制器(圖1中未明確展示)。控制器使用適當投送算法(例如)以避免輸出端口 ^(^到150M中的任一者處的信號沖突，其中沖突為具有相同載波波長的兩個不同光學信號同時到達同一輸出端口 150的事件。
[0035]可用以實施裝置100中的波長選擇切換器UO1到12(^和HO1到140M的各種波長選擇切換器揭示于(例如)美國專利第7，283，709號、第7，689，073號和第7，336，867號中，所有前述專利的教示以全文引用的方式并入本文中。
[0036]圖2A到2D說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的WSXC裝置200的結(jié)構(gòu)和操作。更具體來說，圖2A和圖2B分別展示裝置200的示意性側(cè)視圖和俯視圖。圖2A和圖2B也展示在以下解釋裝置200中的光傳播和處理的描述中提及的代表性光線跡線。圖2C和圖2D分別展示可產(chǎn)生于裝置200中平面Pl和P2 (圖2A到2B中所展示)處的光譜色散光的代表性條帶。
[0037]裝置200在圖2A到2B中展示為具有六個輸入端口 21(^到2106( S卩，N = 6)和九個輸出端口 250i到2509( S卩，M = 9)。為了描述清楚且簡潔，參考六個載波波長λ I到λ 6( S卩，K = 6)來解釋裝置200的操作?；谒峁┑拿枋?，所屬領域的技術人員將能夠進行和使用裝置200的具有以下各者的實施例:任何合適數(shù)目個(N個)輸入端口、任何合適數(shù)目個(Μ個)輸出端口和任何合適數(shù)目個(K個)WDM信道。
[0038]裝置200的各種實施例具有類似于WSXC裝置100 (圖1)的功能性的一般功能性。更具體來說，裝置200的輸入端口 210在功能上類似于裝置100的輸入端口 110。裝置200的輸出端口 250在功能上類似于裝置100的輸出端口 150。如將從以下描述清楚的，裝置200的實施例具有優(yōu)于常規(guī)WSXC裝置的某些優(yōu)點，(例如)這是因為所述實施例可使用相對小數(shù)目個組成裝置組件來實施，具有相對小的占據(jù)面積，且具有良好的按比例調(diào)整特性。
[0039]在一個實施例中，輸入端口 211到216中的每一者可為用于連接對應光纖的光纖連接器，光纖連接器經(jīng)配置以將相應光學WDM信號遞送到裝置200。輸出端口 25(^到2509中的每一者可類似地為用于連接對應光纖的光纖連接器，光纖連接器經(jīng)配置以從裝置200接收相應光學WDM信號(例如)以供進一步輸送到外部裝置。
[0040]在替代性實施例中，端口 210和250中的每一者可為用于接收對應(例如，多色)準直光束的孔隙。
[0041]在代表性實施例中，輸入端口 210i到2106布置成沿著Z坐標軸定向的線性陣列。輸出端口 2501到2509類似地布置成沿著Z坐標軸定向的線性陣列。所屬領域的技術人員將理解，可延伸或截斷線性陣列中的每一者以產(chǎn)生裝置200的對應于N古6和/或M古9的各種實施例。
[0042]裝置200包括繞射光柵218a、218b、238a和238b ;光束轉(zhuǎn)向裝置224和234 ;和透鏡214a到214g。繞射光柵218a和218b具有相同的標稱光色散特性。類似地，繞射光柵238a和238b具有相同的標稱光色散特性。取決于特定實施例，繞射光柵218的標稱光譜色散特性可與繞射光柵238的標稱光色散特性相同或不同。在一些實施例中，可省略透鏡214a到214g中的至少一些。替代光學元件(例如,經(jīng)配置而以類似方式重導引各種光束和/或子光束的微型棱鏡或微型透鏡)可取代透鏡214a到214g。
[0043]可使用(i) 二維像素化MEMS鏡面陣列或(ii)液晶覆硅(LCOS)微型顯示器來實施光束轉(zhuǎn)向裝置224和234中的每一者。在MEMS實施中，陣列中MEMS鏡面的定向可以控制方式改變，從而使光的對應反射光束在預期方向上轉(zhuǎn)向。在LCOS實施中，可適當?shù)乜刂仆ㄟ^微型顯示器的個別像素賦予到對應光束上的相移，以在預期光束偏轉(zhuǎn)的方向上產(chǎn)生線性光學相位延遲。在兩個實施方案中，光束轉(zhuǎn)向裝置的不同部分可經(jīng)個別地配置以使在不同相應方向上撞擊裝置的不同光束轉(zhuǎn)向。
[0044]在操作中，繞射光柵218a使其通過透鏡214a從輸入端口 21(^到216中的每一者接收的(多色)光在光譜上色散。沿著Y坐標軸在XY平面中使光在光譜上色散，例如，如通過圖2B中的跡線216的發(fā)散扇形區(qū)所指示。經(jīng)定位以在焦平面中具有繞射光柵218a的透鏡214b使跡線216的發(fā)散光準直，且將所得準直光束220施加到光束轉(zhuǎn)向裝置224，例如，如圖2B中所指示。如果輸入端口 210i接收到白光，那么在表示光束轉(zhuǎn)向裝置224的光束轉(zhuǎn)向表面的平面Pl處，繞射光柵218a產(chǎn)生光的對應條帶226i，其中沿著條帶以類彩虹方式將不同波長投射于不同位置處。圖2C展示標示為2261到2266的六個這些條帶。當裝置200的六個輸入端口 210i到2106中的每一者接收到白光時，條帶226i到2266產(chǎn)生于平面Pl處。每一條帶226的Z坐標對應于發(fā)端輸入端口 210的Z坐標。
[0045]當輸入端口 210i接收到具有多個經(jīng)調(diào)制載波波長的WDM信號時，對應于所述WDM信號的不同經(jīng)調(diào)制載波波長的光被限于條帶226i的不同相應區(qū)域(塊(patch)、波長頻帶)。圖2C中的垂直虛線指示條帶226i到2266中對應于經(jīng)調(diào)制載波波長λ I到λ 6的區(qū)域。如此項技術中所已知的，對應于經(jīng)調(diào)制載波波長的光具有可包含載波波長從身和一或多個調(diào)制旁頻帶的光譜組成。例如，條帶226i的λ I區(qū)域從輸入端口 210i接收載波波長入I和其調(diào)制旁頻帶。條帶226i的λ 2區(qū)域從輸入端口 210i接收載波波長λ 2和其調(diào)制旁頻帶。條帶226J^ λ 3區(qū)域從輸入端口 210i接收載波波長λ 3和其調(diào)制旁頻帶，依此類推。條帶2262的λ I區(qū)域從輸入端口 2102接收載波波長λ I和其調(diào)制旁頻帶。條帶2262的λ 2區(qū)域從輸入端口 2102接收載波波長λ 2和其調(diào)制旁頻帶。條帶2262的λ 3區(qū)域從輸入端口 2102接收載波波長λ 3和其調(diào)制旁頻帶，依此類推。條帶2266的λ I區(qū)域從輸入端口 2106接收載波波長λ I和其調(diào)制旁頻帶。條帶2266的λ 2區(qū)域從輸入端口 2106接收載波波長λ 2和其調(diào)制旁頻帶。條帶2266的λ 3區(qū)域從輸入端口 2106接收載波波長λ 3和其調(diào)制旁頻帶，依此類推。
[0046]裝置200以操作方式連接到或包括投送控制器(圖2中未明確展示)，所述投送控制器經(jīng)配置以適當?shù)乜刂乒馐D(zhuǎn)向裝置224和234。更具體來說，投送控制器經(jīng)由控制信號222來控制光束轉(zhuǎn)向裝置224的配置。投送控制器類似地經(jīng)由控制信號232來控制光束轉(zhuǎn)向裝置234的配置。一般來說，控制信號222和232可使光束轉(zhuǎn)向裝置224和234中的每一者的不同像素化部分采用不同的相應光束轉(zhuǎn)向配置，(例如)以實現(xiàn)光從各種輸入端口210!到2106到各種輸出端口 250i到2509的預期波長選擇投送。
[0047]在代表性實施例中，光束轉(zhuǎn)向裝置224經(jīng)配置以通過改變光束在XZ平面中的傳播方向來使光束轉(zhuǎn)向，例如，如圖2A中的跡線/光束228的扇形部分所指示。為了實施六個輸入端口 210i到2106的線性陣列到九個輸出端口 250i到2509的線性陣列的必要波長選擇映射，可基于控制信號222配置光束轉(zhuǎn)向裝置224的每一像素化部分以產(chǎn)生九個不同(例如，離散)的光束偏轉(zhuǎn)角。后一性質(zhì)使裝置200能夠?qū)碜哉故居趫D2C中的條帶226i到2266的不同塊的光適當?shù)胤植嫉秸故居趫D2D中的條帶236i到2369的不同塊。更具體來說，條帶236i到2369為可形成于裝置200中平面P2處的光條帶，所述平面P2表示光束轉(zhuǎn)向裝置234的光束轉(zhuǎn)向表面。個別條帶236 —般類似于個別條帶226。圖2D中的垂直虛線指示條帶ZSei到2369中對應于WDM信道λ I到λ 6的區(qū)域(塊)。條帶ZSei到2369中通過圖2D的虛線描繪的各種光塊一般類似于條帶226i到2266中的上述光塊(圖2C)。
[0048]為了將來自條帶ZZei (圖2C)的λ I區(qū)域的光導引到條帶ZSei到2369(圖2D)的λ I區(qū)域中的選定者，投送控制器配置光束轉(zhuǎn)向裝置224中對應于條帶226d^ λ I區(qū)域的像素化部分，以采用產(chǎn)生對應的適當光束偏轉(zhuǎn)角的光束轉(zhuǎn)向配置，所述光束偏轉(zhuǎn)角是(例如)選自由九個離散角組成的第一集合。例如，來自第一集合的第一光束偏轉(zhuǎn)角將使來自條帶226!的λ I區(qū)域的光被導引到條帶236i的λ I區(qū)域。來自第一集合的第二光束偏轉(zhuǎn)角將使來自條帶226J^入1區(qū)域的光被導引到條帶2362的λ I區(qū)域，依此類推。來自第一集合的第九光束偏轉(zhuǎn)角將使來自條帶226i的λ I區(qū)域的光被導引到條帶2369的λ I區(qū)域。
[0049]為了將來自條帶2262(圖2C)的λ I區(qū)域的光導引到條帶ZSei到2369(圖2D)的λ I區(qū)域中的選定者，投送控制器配置光束轉(zhuǎn)向裝置224中對應于條帶2262的λ I區(qū)域的像素化部分，以采用產(chǎn)生對應的適當光束偏轉(zhuǎn)角的光束轉(zhuǎn)向配置，所述光束偏轉(zhuǎn)角是(例如)選自由九個離散光束偏轉(zhuǎn)角組成的第二集合。例如，來自第二集合的第一光束偏轉(zhuǎn)角將使來自條帶2262的λ I區(qū)域的光被導引到條帶236i的λ I區(qū)域。來自第二集合的第二光束偏轉(zhuǎn)角將使來自條帶2262的λ I區(qū)域的光被導引到條帶2362的λ I區(qū)域，依此類推。來自第二集合的第九光束偏轉(zhuǎn)角將使來自條帶2262的λ I區(qū)域的光被導引到條帶2369的λ I區(qū)域。
[0050]所屬領域的技術人員將理解，偏轉(zhuǎn)角的第二集合與偏轉(zhuǎn)角的第一集合相差至少一個角度值，其中角度值包含正負號(指示的偏轉(zhuǎn)方向，例如，向上或向下)和角度量值(例如，以度或弧度表達)兩者。
[0051]為了將來自條帶2266(圖2C)的λ I區(qū)域的光導引到條帶236!到2369(圖2D)的λ I區(qū)域中的選定者，投送控制器配置光束轉(zhuǎn)向裝置224中對應于條帶2266的λ I區(qū)域的像素化部分，以采用產(chǎn)生對應的適當光束偏轉(zhuǎn)角的光束轉(zhuǎn)向配置，所述光束偏轉(zhuǎn)角是(例如)選自由九個離散角組成的第六集合。例如，來自第六集合的第一光束偏轉(zhuǎn)角將使來自條帶2266的λ I區(qū)域的光被導引到條帶236i的λ I區(qū)域。來自第六集合的第二光束偏轉(zhuǎn)角將使來自條帶2266的入1區(qū)域的光被導引到條帶2362的λ I區(qū)域，依此類推。來自第六集合的第九光束偏轉(zhuǎn)角將使來自條帶2266的λ I區(qū)域的光被導引到條帶2369的λ I區(qū)域。
[0052]所屬領域的技術人員將理解，偏轉(zhuǎn)角的第六集合一般類似于偏轉(zhuǎn)角的上述第一集合和第二集合中的每一者。偏轉(zhuǎn)角的第六集合也類似于分別對應于條帶2263到2265的偏轉(zhuǎn)角的第三集合、第四集合和第五集合中的每一者，為簡潔起見而省略對偏轉(zhuǎn)角的第三集合、第四集合和第五集合的描述。所屬領域的技術人員應顯而易見，偏轉(zhuǎn)角的第六集合可與偏轉(zhuǎn)角的其它五個集合中的每一者相差至少一個角度值。
[0053]為了避免裝置200的λ I信道中的信號沖突，投送控制器通常配置光束轉(zhuǎn)向裝置224，使得來自兩個不同條帶226的λ I區(qū)域的光被導引到兩個不同相應條帶236的λ I區(qū)域。換句話說，在裝置200的信號投送操作期間的任何時間，不將來自兩個或兩個以上不同條帶226的λ I區(qū)域的光導引到同一條帶236的λ I區(qū)域。
[0054]所屬領域的技術人員將理解，對在裝置200的λ I信道中的信號投送的上文所提供的描述一般適用于裝置的其它波長信道(其中記號發(fā)生微小改變)。然而，作為實例，下文提供對裝置200的λ 4信道中的信號投送的描述?；趯Ζ?I和λ 4信道的描述，所屬領域的技術人員將能夠構(gòu)建對裝置200的剩余四個波長信道中的任一者中的信號投送的描述。
[0055]為了將來自條帶ZZei (圖2C)的λ 4區(qū)域的光導引到條帶ZSei到2369(圖2D)的λ 4區(qū)域中的選定者，投送控制器配置光束轉(zhuǎn)向裝置224中對應于條帶226i的λ 4區(qū)域的像素化部分，以采用產(chǎn)生對應的適當光束偏轉(zhuǎn)角的光束轉(zhuǎn)向配置，所述光束偏轉(zhuǎn)角是(例如)選自(九個離散)光束偏轉(zhuǎn)角的第一集合。例如，來自第一集合的第一光束偏轉(zhuǎn)角將使來自條帶226j^ λ4區(qū)域的光被導引到條帶236i的λ 4區(qū)域。來自第一集合的第二光束偏轉(zhuǎn)角將使來自條帶226J^入4區(qū)域的光被導引到條帶2362的λ 4區(qū)域，依此類推。來自第一集合的第九光束偏轉(zhuǎn)角將使來自條帶226i的λ 4區(qū)域的光被導引到條帶2369的λ 4區(qū)域。
[0056]為了將來自條帶2262的入4區(qū)域(圖20的光導引到條帶ZSei到2369 (圖2D)的λ 4區(qū)域中的選定者，投送控制器配置光束轉(zhuǎn)向裝置224中對應于條帶2262的λ 4區(qū)域的像素化部分，以采用產(chǎn)生對應的適當光束偏轉(zhuǎn)角的光束轉(zhuǎn)向配置，所述光束偏轉(zhuǎn)角是(例如)選自(九個離散)光束偏轉(zhuǎn)角的第二集合。例如，來自第二集合的第一光束偏轉(zhuǎn)角將使來自條帶2262的λ4區(qū)域的光被導引到條帶236i的λ 4區(qū)域。來自第二集合的第二光束偏轉(zhuǎn)角將使來自條帶2262的入4區(qū)域的光被導引到條帶2362的λ 4區(qū)域，依此類推。來自第二集合的第九光束偏轉(zhuǎn)角將使來自條帶2262的λ 4區(qū)域的光被導引到條帶2369的λ 4區(qū)域。
[0057]為了將來自條帶2266(圖2C)的λ 4區(qū)域的光導引到條帶ZSei到2369(圖2D)的λ 4區(qū)域中的選定者，投送控制器配置光束轉(zhuǎn)向裝置224中對應于條帶2266的λ 4區(qū)域的像素化部分，以采用產(chǎn)生對應的適當光束偏轉(zhuǎn)角的光束轉(zhuǎn)向配置，所述光束偏轉(zhuǎn)角是(例如)選自(九個離散)光束偏轉(zhuǎn)角的第六集合。例如，來自第六集合的第一光束偏轉(zhuǎn)角將使來自條帶2266的λ4區(qū)域的光被導引到條帶236i的λ 4區(qū)域。來自第六集合的第二光束偏轉(zhuǎn)角將使來自條帶2266的入4區(qū)域的光被導引到條帶2362的λ 4區(qū)域，依此類推。來自第六集合的第九光束偏轉(zhuǎn)角將使來自條帶2266的λ 4區(qū)域的光被導引到條帶2369的λ 4區(qū)域。
[0058]為了避免在裝置200的λ 4信道中的信號沖突，投送控制器通常配置光束轉(zhuǎn)向裝置224，使得來自兩個不同條帶226的λ 4區(qū)域的光被導引到兩個不同相應條帶236的λ 4區(qū)域。換句話說，在裝置200的信號投送操作期間的任何時間，不將來自兩個或兩個以上不同條帶226的λ 4區(qū)域的光導引到同一條帶236的λ 4區(qū)域。
[0059]在從光束轉(zhuǎn)向裝置224到光束轉(zhuǎn)向裝置234的路線中，通過光束轉(zhuǎn)向裝置224處理的光橫穿透鏡214c、繞射光柵218b、透鏡214d、繞射光柵238a和透鏡214e，例如，如圖2A到2B中所指示。裝置200的在光束轉(zhuǎn)向裝置224與光束轉(zhuǎn)向裝置234之間的部分提供以下功能:其將通過光束轉(zhuǎn)向裝置224引入的角度傾斜變換成光束轉(zhuǎn)向裝置234上的位置移位，同時實質(zhì)上去除通過光柵218a引入的光譜色散且替代地使用光柵238a引入可能不同量的光譜色散。
[0060]在代表性實施例中，透鏡214c與透鏡214b標稱地相同。透鏡214c用來執(zhí)行至少兩個功能。首先，透鏡214c使通過光束轉(zhuǎn)向裝置224產(chǎn)生的各種偏轉(zhuǎn)光束228在XZ平面中準直(使所述光束228平行)以產(chǎn)生平行光束230的六個集合，其中每一集合對應于條帶2261到2266(圖2C)中的一者。請注意，圖2A僅展示光束230的一個集合，其中為描述清楚起見而省略這些光束的其它集合。其次，透鏡214c使光束230中的每一者在XY平面中聚焦到繞射光柵218b上，例如，如圖2B中所指示。
[0061]繞射光柵218b從光束230中的每一者實質(zhì)上去除XY平面中的光譜色散(波長相依角度分集)以產(chǎn)生光束240，例如，如圖2B中所指示。請注意，光束240中的每一者為準直光束。此外，繞射光柵218b保持上述光束平行度，藉此使同一光束集合內(nèi)的不同光束240彼此平行，例如，如圖2A中所指示。
[0062]透鏡214d使光束240在XZ平面中聚焦到繞射光柵238a上，例如，如圖2A中所指示。通過透鏡214d執(zhí)行的此光聚焦在繞射光柵238a處產(chǎn)生六個虛擬的點狀光源，其中每一點狀光源對應于條帶226i到2266(圖2C)中的相應者且從所述相應者接收光。將點狀光源布置成沿著Z坐標軸定向的線性陣列。然而，請注意，圖2A僅展示標示為SI的一個此種光源，其中為描繪清楚起見而省略剩余五個點狀光源。歸因于通過裝置200的所有上游光學元件執(zhí)行的光處理，點狀光源中的每一者在XZ平面中具有極特別的波長相依角度-發(fā)射特性，例如，如通過圖2A中的光束244所指示。更具體來說，每一點狀光源的波長相依角度-發(fā)射特性體現(xiàn)通過光束轉(zhuǎn)向裝置224賦予到對應條帶226的不同塊上(例如，圖2C中的區(qū)域λ I到λ 6)的光束偏轉(zhuǎn)角的集合。
[0063]繞射光柵238a通過在XY平面中強加額外光譜色散來變更每一點狀光源的波長相依角度-發(fā)射特性，例如，如通過圖2B中的跡線246的發(fā)散扇形區(qū)所指示。
[0064]經(jīng)定位以在焦平面處具有繞射光柵238a的透鏡214e使跡線246的發(fā)散光準直，例如，如圖2B中所指示。透鏡214e也通過使對應于同一點狀光源(例如，展示于圖2A中的點狀光源SI)的光束集合內(nèi)的對應所得光束248彼此平行來變更光束244的傳播方向(圖2A)。圖2A中的光束248指示對應于點狀光源SI的光束集合。為描繪清楚起見而在圖2A中省略其它這些光束集合。然而，請注意，對應于不同點狀光源的光束248彼此一般不平行。當對應于不同點狀光源(例如，點狀光源SI)的各種光束248撞擊到光束轉(zhuǎn)向裝置234上時，所述光束248在所述光束轉(zhuǎn)向裝置的平面P2處共同地產(chǎn)生條帶ZSei到2369(圖2D)。
[0065]條帶236i到2369中的每一者一般從兩個或兩個以上虛擬點狀光源(例如，點狀光源SI)接收光。結(jié)果，對應于條帶236i到2369中的任一者的傳入光束248的每一集合在XZ平面中具有某一角度分集。例如，條帶236i的λ I塊可通過光束248照射，所述光束248在XZ平面中的傳播角度不同于照射條帶236J^ λ 2塊的光束248的傳播角度。類似陳述一般適用于條帶236i的其它塊和/或條帶2362到2369(參見圖2D)中的每一者的各種入i塊。
[0066]投送控制器使用控制信號232來配置光束轉(zhuǎn)向裝置234，以減小(例如，實質(zhì)上去除)對應于同一條帶236的各種光束248的角度分集。例如，光束轉(zhuǎn)向裝置234可經(jīng)配置以使撞擊于其上的各種光束248適當?shù)仄D(zhuǎn)，使得所得偏轉(zhuǎn)光束252平行于XY平面，例如，如圖2A中所指示。因此，光束轉(zhuǎn)向裝置234實質(zhì)上產(chǎn)生九個光片(sheet of light)，每一光片對應于條帶236i到2369中的一者且定向成平行于XY平面。
[0067]透鏡214f、繞射光柵238b和透鏡214g起作用以將通過光束轉(zhuǎn)向裝置234產(chǎn)生的九個光片中的每一者耦合到輸出端口 250i到2509中的相應者中，例如，如圖2A到2B中所展示。透鏡214f與透鏡214e標稱地相同且用來使通過光束轉(zhuǎn)向裝置234產(chǎn)生的光片聚焦到繞射光柵238b上，例如，如通過圖2A中的會聚光束254且通過圖2B中的跡線256的會聚扇形區(qū)所指示。繞射光柵238b用來去除XY平面中的光譜色散，藉此將跡線256的會聚扇形區(qū)中的每一者轉(zhuǎn)換成光束258中的對應者，例如，如圖2A和圖2B中所指示。透鏡214g使光束258在XZ平面中準直，且使得所得準直光束260中的每一者實質(zhì)上平行于X坐標軸。后者特性使光束260中的每一者能夠以相對低的損失而耦合到輸出端口 250i到2509中的對應者中，例如，如在圖2A中所指示。
[0068]在代表性實施例中，選擇透鏡214a到214g的類型和焦距，以便使裝置200能夠?qū)⑤斎攵丝?21(^到2106的孔隙恰當?shù)爻上竦捷敵龆丝?25(^到2509的孔隙上。可基于中繼成像和/或傅立葉光學的相關原理來設定裝置200中的各種透鏡、繞射光柵和光束轉(zhuǎn)向裝置的相對位置。例如，透鏡214a和214b可經(jīng)配置以使輸入端口 21(^到2106的孔隙成像到平面Pl上。透鏡214c和214d可經(jīng)配置以使平面Pl成像到繞射光柵238a的繞射表面上。透鏡214d和214e可經(jīng)配置以使平面P2成像到繞射光柵218b的繞射表面上。透鏡214f和214g可經(jīng)配置以使輸出端口 2501到2509的孔隙成像到平面P2上?？蓪⒗@射光柵218和238中的每一者定位于對應透鏡214的傅立葉平面處。額外中繼光學器件(圖2A到2B中未明確展示)可用以(例如)使裝置200的不同區(qū)段彼此在光學上匹配。
[0069]圖3A到3B說明根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的WSXC裝置300的結(jié)構(gòu)和操作。更具體來說，圖3A展示用于裝置300中的輸出端口的二維陣列304的正視圖。圖3B展示可在裝置300中平面P2處產(chǎn)生的光譜色散光的代表性條帶(也參見圖2A到2B)。
[0070]盡管裝置300的結(jié)構(gòu)極類似于如圖2A和圖2B中展示的裝置200的結(jié)構(gòu)，但存在某些差別，下文描述所述差別中的一些。類似于裝置200的操作，參考六個載波波長λ I到入6(即，1( = 6)解釋裝置300的操作。所屬領域的技術人員將了解，在替代性實施例中，裝置300可經(jīng)設計以具有任何合適數(shù)目個(N個)輸入端口、任何合適數(shù)目個(Μ個)輸出端口和任何合適數(shù)目個(K個)WDM信道。
[0071]裝置200與300之間的一個差別在于，裝置300具有展示于圖3Α中的形成二維(矩形)陣列304的二十七個輸出端口 350jk( BP, M = 27)，其中j = 1、2、……、9且k =
1、2、3?；叵氲剑b置200具有九個輸出端口 25(^到2509的線性陣列。在裝置300中，替代輸出端口 250的所述線性陣列(也參見圖2A到2B)而使用陣列304。
[0072]另一差別在于，在裝置300中，光束轉(zhuǎn)向裝置224和234中的每一者經(jīng)配置以不僅提供XZ平面(如上文參考裝置200所描述)中的光束轉(zhuǎn)向，而且提供XY平面中的光束轉(zhuǎn)向。實施于裝置300中的此類型的光束轉(zhuǎn)向可被稱作二維轉(zhuǎn)向，所述二維轉(zhuǎn)向應與實施于裝置200中的一維轉(zhuǎn)向形成對比。所屬領域的技術人員將了解，通過二維轉(zhuǎn)向，可將任何光束偏轉(zhuǎn)分解成一對偏轉(zhuǎn)角且通過所述對偏轉(zhuǎn)角特性化(例如，類似于用于極坐標系統(tǒng)中以使球體上的點的坐標特性化的一對角)。在光束轉(zhuǎn)向裝置的MEMS實施中，可通過經(jīng)配置以繞兩個不同軸線傾斜的鏡面來實現(xiàn)二維光束轉(zhuǎn)向。
[0073]又一差別在于，在裝置300中，繞射光柵238a和238b中的每一者具有光色散特性，所述光色散特性使光束轉(zhuǎn)向裝置234的光束轉(zhuǎn)向表面能夠在無重迭的情況下將色散光的至少三個條帶336容納于單一列中，例如，如圖3B中所展示。請注意，條帶336j，k(其中j = 1、2、……、9且k = 1、2、3)中的每一者包含對應于裝置的所有六個WDM信道的光塊，如通過垂直虛線和載波波長標記λ I到λ 6所指示。
[0074]為了實施六個輸入端口 210i到2106的線性陣列到二十七個輸出端口 350^的矩形陣列304的必要波長選擇映射，可基于控制信號222配置光束轉(zhuǎn)向裝置224的每一像素化部分以產(chǎn)生二十七個不同(二維)光束偏轉(zhuǎn)角。如上文已指示，每一此偏轉(zhuǎn)角可通過一對角度值特性化，其中第一角度值量化光束相對于第一傾斜軸線的偏轉(zhuǎn)，且第二角度值量化光束相對于第二傾斜軸線的偏轉(zhuǎn)，所述第二傾斜軸線(例如)正交于第一傾斜軸線。對于一些對，第一角度值或第二角度值可為零。光束轉(zhuǎn)向裝置224的此配置使裝置300能夠?qū)碜詶l帶226i到2266 (展示于圖2C中)的不同塊的光分布到條帶3361;1到3369，3 (展示于圖3B中)的不同塊中。
[0075]例如，為了將來自條帶ZZei (圖2C)的λ I區(qū)域的光導引到條帶3361;1到3369，3 (圖3Β)的λ I區(qū)域中的選定者，投送控制器配置光束轉(zhuǎn)向裝置224中對應于條帶226i的λ I區(qū)域的像素化部分，以采用產(chǎn)生對應的適當(二維)光束偏轉(zhuǎn)角的光束轉(zhuǎn)向配置，所述光束偏轉(zhuǎn)角是(例如)選自由二十七個這些角組成的第一集合，其中由角度值的對應對來表示每一角，如上文所解釋。更具體來說，來自第一集合的第一光束偏轉(zhuǎn)角將使從條帶226i的λ I區(qū)域的光被導引到條帶3361;1的λ I區(qū)域。來自第一集合的第二光束偏轉(zhuǎn)角將使來自條帶226i的λ I區(qū)域的光被導引到條帶3362，2的λ I區(qū)域，依此類推。來自第一集合的第二十七光束偏轉(zhuǎn)角將使來自條帶226i的λ I區(qū)域的光被導引到條帶3369，3的λ I區(qū)域。
[0076]為了將來自條帶2262 (圖2C)的λ I區(qū)域的光導引到條帶3361;1到3369，3(圖3Β)的λ I區(qū)域中的選定者，投送控制器配置光束轉(zhuǎn)向裝置224中對應于條帶2262的λ?區(qū)域的像素化部分，以采用產(chǎn)生對應的適當光束偏轉(zhuǎn)角的光束轉(zhuǎn)向配置，所述光束偏轉(zhuǎn)角是(例如)選自由二十七個光束偏轉(zhuǎn)角組成的第二集合，其中通過角度值的對應對來表示每一角，如上文所解釋。更具體來說，來自第二集合的第一光束偏轉(zhuǎn)角將使來自條帶2262的λ I區(qū)域的光被導引到條帶3361;1的λ I區(qū)域。來自第二集合的第二光束偏轉(zhuǎn)角將使來自條帶2262的λ I區(qū)域的光被導引到條帶3362:1的λ I區(qū)域，依此類推。來自第二集合的第二十七光束偏轉(zhuǎn)角將使來自條帶2262的λ I區(qū)域的光被導引到條帶3369，3的λ I區(qū)域。
[0077]所屬領域的技術人員將理解，偏轉(zhuǎn)角的第二集合與偏轉(zhuǎn)角的第一集合相差至少一個角度值。
[0078]為了將來自條帶2266(圖2C)的λ I區(qū)域的光導引到條帶3361;1到3369’3(圖3Β)的λ I區(qū)域中的選定者，投送控制器配置光束轉(zhuǎn)向裝置224中對應于條帶2266的λ I區(qū)域的像素化部分，以采用產(chǎn)生對應的適當(二維)光束偏轉(zhuǎn)角的光束轉(zhuǎn)向配置，所述光束偏轉(zhuǎn)角是(例如)選自由二十七個光束偏轉(zhuǎn)角組成的第六集合，其中通過角度值的對應對來表示每一角，如上文所解釋。更具體來說，來自第六集合的第一光束偏轉(zhuǎn)角將使來自條帶2266的λ I區(qū)域的光被導引到條帶336Μ的λ I區(qū)域。來自第六集合的第二光束偏轉(zhuǎn)角將使來自條帶2266的λ I區(qū)域的光被導引到條帶3362?1的λ I區(qū)域，依此類推。來自第六集合的第二十七光束偏轉(zhuǎn)角將使來自條帶2266的λ I區(qū)域的光被導引到條帶3369，3的λ I區(qū)域。
[0079]所屬領域的技術人員將理解，偏轉(zhuǎn)角的第六集合一般類似于上述偏轉(zhuǎn)角的第一集合和第二集合中的每一者。偏轉(zhuǎn)角的第六集合也類似于偏轉(zhuǎn)角的第三集合、第四集合和第五集合中的每一者，為簡潔起見而省略對偏轉(zhuǎn)角的第三集合、第四集合和第五集合的描述。所屬領域的技術人員應顯而易見，偏轉(zhuǎn)角的第六集合可與偏轉(zhuǎn)角的其它五個集合中的每一者相差至少一個角度值。
[0080]為了避免裝置300的λ I信道中的信號沖突，投送控制器通常配置光束轉(zhuǎn)向裝置224，使得來自兩個不同條帶226的λ I區(qū)域的光被導引到兩個不同相應條帶336的λ I區(qū)域。換句話說，在裝置300的信號投送操作期間的任何時間，不將來自兩個或兩個以上不同條帶326的λ I區(qū)域的光導引到同一條帶236的λ I區(qū)域。
[0081]所屬領域的技術人員將理解，上文所提供的對裝置300的λ I信道中的信號投送的描述一般適用于裝置的其它波長信道(其中記號有微小改變)。上文已提供修改對裝置200的λ I信道中的信號投送的描述以獲得對裝置200的λ 4信道中的信號投送的描述的實例。所屬領域的技術人員將能夠?qū)㈩愃泼枋鲂薷脑瓌t應用于對裝置300的λ I信道中的信號投送的上文所提供的描述，從而導出對所述裝置的其它五個波長信道中的每一者的信號投送的描述。
[0082]裝置200和300的操作的一個額外差別在于，裝置300中的透鏡214f和214g以及繞射格柵238b起作用以將條帶3361;1到3369，3(圖3B)的二維陣列成像到輸出端口 350〃到3509，3 (圖3A)的二維陣列304的孔隙上，使得每一條帶336」，k成像到對應輸出端口 350&上。回想到，在裝置200中，透鏡214f和214g以及繞射光柵238b起作用以將條帶236丨到2369(圖2D)的線性陣列成像到輸出端口 250!到2509(圖2A到2B)的線性陣列的孔隙上。
[0083]圖4A到4B說明根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的WSXC裝置400的結(jié)構(gòu)和操作。更具體來說，圖4A展示用于裝置400中的輸入端口的二維陣列402的正視圖。圖4B展示可在裝置400中平面Pl處產(chǎn)生的光譜色散光的代表性條帶(也參見圖2A到2B)。
[0084]裝置400為裝置300的另一修改，其中由形成圖4A中展示的二維陣列402的十個輸入端口 41(^(即，N = 10)替換輸入端口 2%到2106(參見圖2A到2B)的線性陣列，其中1 = 1、2、……、5且m=l、2。一個額外修改為，在裝置400中，繞射格柵218a和218b中的每一者具有光色散特性，所述光色散特性使光束轉(zhuǎn)向裝置224的光束轉(zhuǎn)向表面能夠在無重迭的情況下將色散光的至少兩個條帶426容納于單一列中，例如，如圖4B中所展示。請注意，條帶426^(其中I = 1、2、……、5且m= 1、2)中的每一者包含對應于裝置400的所有六個WDM信道的光塊，如通過垂直虛線和載波波長標記λ?到λ 6所指示。
[0085]類似于裝置300中的光束轉(zhuǎn)向裝置224和234，裝置400中的光束轉(zhuǎn)向裝置224和234經(jīng)配置以通過在XZ平面和XY平面兩者中改變光束的傳播方向的能力來執(zhí)行二維光束轉(zhuǎn)向。所實施的光束轉(zhuǎn)向使裝置400能夠在每塊基礎上將來自條帶426^(圖4B)中的任一者的光導引到條帶336j，k(圖3B)中的任一者。此處未給出實施于裝置400中的光束轉(zhuǎn)向的詳細描述，這是因為所屬領域的技術人員將易于理解，光束轉(zhuǎn)向基于實施于裝置200和300中的光束轉(zhuǎn)向的以上所提供的描述。
[0086]應注意到，展示于圖2A到2B中的裝置200的結(jié)構(gòu)一般可經(jīng)修改以產(chǎn)生具有任何所要數(shù)目N個輸入端口和任何所要數(shù)目M個輸出端口的WSXC裝置。所得WSXC裝置中的輸入端口和輸出端口兩者可經(jīng)布置以形成具有任何所要形狀和定向的相應一維或二維陣列。此WSXC裝置的設計和工程可通過遵守以下示范性準則而以相對直接方式來實現(xiàn)。
[0087]WSXC裝置之前區(qū)段經(jīng)配置以將輸入端口(例如，圖2A到2B的輸入端口 210或圖4A的輸入端口 410)的孔隙成像到光束轉(zhuǎn)向裝置224的光束轉(zhuǎn)向表面(例如，圖2A到2B中的Pl)上，所述前區(qū)段(例如)包括透鏡214a、繞射光柵218a和透鏡214b。在透鏡214a和214b的焦平面處存在繞射光柵218a，此做法使形成于平面Pl處的個別輸入端口的圖像在平行于Y坐標軸的方向上光譜色散。選擇繞射光柵218a的光譜色散特性，使得不同輸入端口的光譜色散圖像彼此在平面Pl中不重迭。
[0088]WSXC裝置之后區(qū)段類似于前區(qū)段而配置以將輸出端口(例如，圖2A到2B的輸出端口 250或圖3A的輸出端口 350)的孔隙成像到光束轉(zhuǎn)向裝置234的光束轉(zhuǎn)向表面(例如，圖2A到2B中的P2)上，所述后區(qū)段(例如)包括透鏡214g、繞射光柵238b和透鏡214f。然而，前區(qū)段與后區(qū)段之間的一個配置差別在于，在操作中，光在相反方向上行進穿過所述兩者。更具體來說，在前區(qū)段中，光從端口朝向圖像平面(圖2A到2B中的Pl)行進。相比之下，在后區(qū)段中，光從圖像平面(圖2A到2B中的P2)行進到端口。
[0089]WSXC裝置的中間區(qū)段經(jīng)配置以將形成于平面Pl處的輸入端口的光譜色散圖像成像到平面P2處的輸出端口的虛擬光譜色散圖像上，所述中間區(qū)段(例如)包括透鏡214c、繞射光柵218b、透鏡214d、繞射格柵238a和透鏡214e。如上文已指示，通過光束轉(zhuǎn)向裝置224實施的光束轉(zhuǎn)向用來在每塊基礎上以(重)配置形式將來自形成于平面Pl處的輸入端口的光譜色散圖像中的每一者的光導引到平面P2處的輸出端口的虛擬光譜色散圖像中的相應指定者。通過光束轉(zhuǎn)向裝置234實施的光束轉(zhuǎn)向用來實質(zhì)上去除平面P2處的虛擬光譜色散的輸出端口圖像中的每一者處的角度光束分集，藉此使WSXC裝置之后區(qū)段能夠?qū)⒌竭_平面P2中的虛擬輸出端口圖像中的每一者的光適當?shù)伛詈系捷敵龆丝诘南鄳咧?，角度光束分集是通過光束轉(zhuǎn)向裝置224所執(zhí)行的光束轉(zhuǎn)向引起。
[0090]投送控制器可使用控制信號222適當?shù)乜刂乒馐D(zhuǎn)向裝置224的光束轉(zhuǎn)向配置，以避免平面P2處的信號沖突。投送控制器可進一步使用控制信號232適當?shù)乜刂乒馐D(zhuǎn)向裝置234的光束轉(zhuǎn)向配置，以實現(xiàn)上述角度光束分集的實質(zhì)去除。投送控制器也操作以確保以下情況:當需要改變裝置的投送配置時，一致地改變光束轉(zhuǎn)向裝置224和234的光束轉(zhuǎn)向配置以保持WSXC裝置的適當操作。
[0091]圖5展示根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的WSXC裝置500的框圖。裝置500 —般類似于裝置200 (圖2A到2B)，其中兩個裝置的功能上類似的元件由后兩個數(shù)字相同的數(shù)字標記來標示。然而，裝置200與500之間的一個差別在于，裝置500表示折迭配置。如本文中所使用，術語“折迭配置”指如下光學布局:光沿著其在裝置的輸入端口與裝置的輸出端口之間采用的光學路徑可橫穿一些光學元件兩次或兩次以上。如本文中所使用，術語“橫穿”應理解為涵蓋至少兩種不同類型的事件，一類型為期間光穿過或透過光學組件的事件，且另一類型為期間光通過光學組件反射或偏轉(zhuǎn)的事件。展示于圖5中的各種光跡線說明光在裝置500中在輸入端口陣列502中的輸入端口中的一者與輸出端口陣列504中的輸出端口中的一者之間采用的代表性光學路徑。對這些跡線的檢驗揭露裝置500具有折迭配置，(例如)這是因為繞射光柵518和538中的每一者被橫穿兩次。使用折迭配置可為有利的，(例如)這是因為可使用較少光學組件來實施對應物理裝置且結(jié)果，所述裝置相較于使用對應展開配置的裝置更為緊湊和/或成本更低廉。
[0092]在操作中，陣列502的輸入端口將相應WDM信號導引到彎曲鏡面514a。鏡面514a將WDM信號重新導引到繞射格柵518。繞射格柵518使接收到的WDM信號在光譜上色散，且將色散信號導引回到鏡面514a，鏡面514a進一步將色散信號導引到光束轉(zhuǎn)向裝置524。受由投送控制器(圖5中未明確展示)產(chǎn)生的控制信號522控制的光束轉(zhuǎn)向裝置524使具有不同載波波長的各種光束適當?shù)仄D(zhuǎn)，且將各種偏轉(zhuǎn)光束導引回到鏡面514a，鏡面514a接著將這些光束重新導引到繞射光柵518。繞射光柵518通過去除光譜色散而使光束部分地準直，且將所得準直信號導引回到鏡面514a，鏡面514a經(jīng)由透鏡570進一步將準直信號導引到鏡面514b。
[0093]在第一遍次，繞射光柵518執(zhí)行類似于通過裝置200中的繞射光柵218a執(zhí)行的光學功能的光學功能。在第二遍次，繞射光柵518執(zhí)行類似于通過裝置200中的繞射光柵218b執(zhí)行的光學功能的光學功能。在第一遍次、第二遍次和第三遍次，鏡面514a執(zhí)行類似于分別通過裝置200中的透鏡214a、透鏡214b和透鏡214c執(zhí)行的光學功能的光學功能。共同地，鏡面514a的第四遍次、透鏡570和鏡面514b的第一遍次實施類似于通過裝置200中的透鏡214d執(zhí)行的光學功能的光學功能。
[0094]鏡面514b將從鏡面514a接收到的信號重新導引到繞射光柵538。繞射光柵538使接收到的信號在光譜上色散，且將色散信號導引回到鏡面514b，鏡面514b進一步將色散信號導引到光束轉(zhuǎn)向裝置534。受由投送控制器產(chǎn)生的控制信號532控制的光束轉(zhuǎn)向裝置534使具有不同載波波長的各種光束適當?shù)仄D(zhuǎn)，且將各種偏轉(zhuǎn)光束導引回到鏡面514b，鏡面514b接著將這些光束重新導引到繞射光柵538。繞射光柵538通過去除光譜色散而使光束部分地準直，且將所得準直信號導引回到鏡面514b，鏡面514b進一步將準直信號導引到輸出端口陣列504。
[0095]在第一遍次，繞射光柵538執(zhí)行類似于通過裝置200中的繞射光柵238a執(zhí)行的光學功能的光學功能。在第二遍次，繞射光柵538執(zhí)行類似于通過裝置200中的繞射光柵238b執(zhí)行的光學功能的光學功能。在第二遍次、第三遍次和第四遍次，鏡面514b執(zhí)行類似于分別通過裝置200中的透鏡214e、透鏡214f和透鏡214g執(zhí)行的光學功能的光學功能。
[0096]圖6展示根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的WSXC裝置600的框圖。裝置600表示裝置500 (圖5)的進一步折迭。更具體來說，通過以下步驟來實現(xiàn)折迭:(i)使用彎曲鏡面670而非透鏡570，(ii)去除裝置的一區(qū)段，和(iii)使用端口的單一陣列603作為輸入端口和輸出端口兩者，其中使用光學循環(huán)器680來執(zhí)行傳入光學信號與傳出光學信號的分離。
[0097]在操作中，陣列603的作為輸入端口操作的端口將待處理的WDM信號導引到彎曲鏡面614。鏡面614將WDM信號重新導引到繞射光柵618。繞射光柵618使接收到的WDM信號在光譜上色散，且將色散信號導引回到鏡面614，鏡面614進一步將色散信號導引到光束轉(zhuǎn)向裝置624。受由投送控制器(圖6中未明確展示)產(chǎn)生的控制信號622控制的光束轉(zhuǎn)向裝置624使具有不同載波波長的各種光束適當?shù)仄D(zhuǎn)，且將各種偏轉(zhuǎn)光束導引回到鏡面614，鏡面614接著將這些光束重新導引到繞射光柵618。繞射光柵618通過去除光譜色散而使光束部分地準直，且將所得準直信號導引回到鏡面614，鏡面614進一步將準直信號導引到鏡面670。
[0098]鏡面670將準直信號傳回到鏡面614，鏡面614接著將準直信號重新導引到繞射光柵618。繞射光柵618使接收到的信號在光譜上色散，且將色散信號導引回到鏡面614，鏡面614進一步將色散信號導引到光束轉(zhuǎn)向裝置624。光束轉(zhuǎn)向裝置624使具有不同載波波長的各種光束適當?shù)仄D(zhuǎn)，且將各種偏轉(zhuǎn)光束導引回到鏡面614，鏡面614接著將這些光束重新導引到繞射光柵618。繞射光柵618通過去除光譜色散而使光束部分地準直，且將所得準直信號導引回到鏡面614，鏡面614進一步將準直信號導引到端口陣列603。
[0099]在第一遍次、第二遍次、第三遍次和第四遍次，繞射光柵618執(zhí)行類似于分別通過裝置200中的繞射光柵218a、218b、238a和238b執(zhí)行的光學功能的光學功能。在第一遍次、第二遍次、第三遍次、第六遍次、第七遍次和第八遍次，鏡面614執(zhí)行類似于分別通過裝置200中的透鏡214a、214b、214c、214e、214f和214g執(zhí)行的光學功能的光學功能。共同地，鏡面670以及鏡面614的第四遍次和第五遍次實施類似于通過裝置200中的透鏡214d執(zhí)行的光學功能的光學功能。
[0100]出于輸入和輸出目的兩者，使共同準直信號導引到端口陣列603，此做法實現(xiàn)各種端口的靈活重新布置和重新指派，從而改變M和/或N的有效操作值。
[0101]在一個實施例中，可使用光學元件的組合集合來實施由光學循環(huán)器680和由準直件和任何偏光分集光學器件執(zhí)行的功能。
[0102]在一個實施例中，可使用平面波導電路來實施各種端口陣列，此情形實現(xiàn)額外功能性(例如，用于功率監(jiān)視的光學分接器)的實施。
[0103]雖然已參考說明性實施例描述了本發(fā)明，但并不希望在限制性意義上理解此描述。
[0104]盡管本發(fā)明中描述的各種實施例使M>N，但本發(fā)明并不限于此。從所提供的描述，所屬領域的技術人員將理解到產(chǎn)生和使用滿足如下情況的WSXC裝置的方式:M〈N或M = N。這些裝置也可經(jīng)配置以實施M = I的有效值，其中第二轉(zhuǎn)向級進行操作以確保光在切換器的重配置期間不會透射到輸出端口。此外，第二光束轉(zhuǎn)向級傾向于改進端口之間的隔離，藉此減小串擾。
[0105]在裝置500(圖5)的替代實施例中，可用彎曲鏡面替換透鏡570，條件為適當?shù)刂囟ㄎ患?514b,534,538 和 504。
[0106]在一些實施例中，使用例如液晶覆硅顯示器技術的像素化陣列允許任意的波長信道間隔和任意的信道通帶寬度。此特征可(例如)通過引入適當光束轉(zhuǎn)向來達成。另外，此特征準許用于廣播、保護或監(jiān)視功能的功率分裂。通過對像素型樣的修改，此特征也實現(xiàn)信道內(nèi)和信道間等化和色散補償。
[0107]在一些實施例中，偏光分集光學器件可用以允許在系統(tǒng)中使用偏光相依光學兀件。
[0108]熟習本發(fā)明所屬領域者顯而易見的所描述實施例的各種修改以及本發(fā)明的其它實施例被視為在本發(fā)明的如以下權(quán)利要求書中所表達的原理和范圍內(nèi)。
[0109]出于本說明書的目的，MEMS裝置為具有適合于相對于彼此移動的兩個或兩個以上部分的裝置，其中運動是基于任何合適的相互作用或相互作用組合(例如，機械、熱、磁性、光學和/或化學相互作用)。使用微制造或較小型制造技術(包含納米制造技術)來制造MEMS裝置，所述制造技術可包含(但未必限于):(1)從組裝技術，其使用(例如)從組裝單層、對所要化學物質(zhì)具有高親和性的化學涂層，以及懸空化學鍵的產(chǎn)生和飽和；和(2)晶圓/材料處理技術，其使用(例如)材料的光刻、化學氣相沉積、圖案化和選擇性蝕刻，以及表面的處理、塑形、電鍍和紋理化。MEMS裝置中的某些元件的比例/大小可使得準許展現(xiàn)量子效應。MEMS裝置的實例包含(不限于)NEMS (納米機電系統(tǒng))裝置、MOEMS (微光機電系統(tǒng))裝置、微型機器、微型系統(tǒng)，和使用微型系統(tǒng)技術或微型系統(tǒng)集成生產(chǎn)的裝置。
[0110]在一些實施例中，可通過以下方式實施波束轉(zhuǎn)向:使用相控陣列元件(例如，液晶覆硅微型顯示器)，或通過微機械移相器的陣列，或通過使用半導體(例如，GaAs)的電光移相器的陣列。
[0111]除非另外明確地陳述，否則每一數(shù)值和范圍應解譯為近似的，如同詞語“約”或“大約”在值或范圍之前一樣。
[0112]將進一步理解，在不偏離如在以下權(quán)利要求書中表達的本發(fā)明范圍的情況下，所屬領域的技術人員可進行多個部分在細節(jié)、材料和布置上的各種改變，已描述和說明所述部分以便解釋本發(fā)明的性質(zhì)。
[0113]在權(quán)利要求書中使用圖號和/或圖參考標記(如果存在)，此做法希望識別所主張標的物的一或多個可能實施例以便促進對權(quán)利要求書的解譯。不應將此使用解釋為必定將那些請求項的范圍限于在對應諸圖中展示的實施例。
[0114]盡管以使用對應標記的特定順序來敘述以下方法請求項中的元素(如果存在)，但除非請求項敘述另外暗示用于實施那些元素中的一些或全部的特定順序，否則那些元素未必希望限于以所述特定順序來實施。
[0115]本文中對“一個實施例”或“一實施例”的提及意謂，結(jié)合所述實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可包含于本發(fā)明的至少一個實施例中。片語“在一個實施例中”在說明書中各處的出現(xiàn)未必皆指同一實施例，也非意謂單獨或替代實施例必要地與其它實施例相互排斥。相同情形適用于術語“實施方案”。
[0116]也出于此描述的目的，術語“I禹合(couple、coupling、coupled) ”、“連接(connect、connecting或connected) ”指此項技術中已知或以后開發(fā)的任何方式，其允許在兩個或兩個以上元件之間傳送能量，且盡管不需要插入一或多個額外元件，但預期到此做法。相反，術語“直接耦合”、“直接連接”等暗示不存在這些額外元件。
[0117]描述和圖式僅說明本發(fā)明的原理。因此將了解，所屬領域的技術人員將能夠設計各種布置，盡管本文中未明確描述或展示，但所述布置體現(xiàn)本發(fā)明的原理且包含于本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。此外，本文中所敘述的所有實例主要明確地希望僅用于教學目的，以幫助讀者理解本發(fā)明的原理和由
【發(fā)明者】所促成的概念，從而促進此項技術，且所述實例應理解為不限于這些特定敘述的實例和條件。此外，本文中敘述本發(fā)明的原理、方面和實施例以及本發(fā)明的特定實例的所有陳述希望涵蓋本發(fā)明的等效內(nèi)容。
[0118]所屬領域的技術人員應了解，本文中的任何框圖表示體現(xiàn)本發(fā)明的原理的說明性電路和/或裝置的概念圖。
【權(quán)利要求】
1.一種設備，其包括: 第一多個端口； 第二多個端口； 第一繞射光柵，其插入于所述第一多個端口與所述第二多個端口之間；以及 第一光束轉(zhuǎn)向裝置，其插入于所述第一多個端口與所述第二多個端口之間，其中: 所述第一多個端口中的每一端口經(jīng)配置以接收具有兩個或兩個以上相應WDM分量的相應輸入WDM信號； 所述設備經(jīng)配置而以各種方式將所述WDM分量從所述第一多個端口投送到所述第二多個端口，使得所述WDM分量中的每一者橫穿所述第一繞射光柵和所述第一光束轉(zhuǎn)向裝置； 所述第一繞射光柵經(jīng)配置以使從所述第一多個端口接收的光在光譜上色散，且將光譜色散光導引到所述第一光束轉(zhuǎn)向裝置；且 所述第一光束轉(zhuǎn)向裝置可配置以使對應于從所述第一繞射光柵接收的所述光譜色散光的不同波長頻帶的光束個別地轉(zhuǎn)向，從而使所述設備能夠?qū)⑺鯳DM分量中的任一者從所述第一多個端口中的所述相應端口投送到所述第二多個端口中的任一端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備， 其中所述第一多個端口和所述第二多個端口至少具有一個共同端口 ；且進一步包括光學循環(huán)器，所述光學循環(huán)器連接到所述共同端口中的第一者且經(jīng)配置以分離施加到所述第一共同端口的輸出WDM信號與通過所述第一共同端口接收到的所述輸入WDM信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備， 其中所述設備具有折迭結(jié)構(gòu)，所述折迭結(jié)構(gòu)使WDM分量橫穿所述第一繞射光柵四次；其中所述折迭結(jié)構(gòu)使所述WDM分量橫穿所述第一光束轉(zhuǎn)向裝置兩次；且進一步包括彎曲鏡面，所述彎曲鏡面經(jīng)配置以在所述第一繞射光柵與所述第一光束轉(zhuǎn)向裝置之間導引光，使得所述WDM分量橫穿所述鏡面八次。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備，其中: 所述第一多個端口中的所述端口布置成二維陣列；且 所述第二多個端口中的所述端口布置成二維陣列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備，其中: 所述第一光束轉(zhuǎn)向裝置包括二維像素化MEMS鏡面陣列；且 所述陣列中的至少一個鏡面經(jīng)配置以繞兩個不同軸線傾斜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備，其進一步包括: 第二繞射光柵，其插入于所述第一多個端口與所述第二多個端口之間；以及第二光束轉(zhuǎn)向裝置，其插入于所述第一多個端口與所述第二多個端口之間，其中所述設備經(jīng)進一步配置以將所述WDM分量從所述第一多個端口投送到所述第二多個端口，使得所述WDM分量中的每一者也橫穿所述第二繞射光柵和所述第二光束轉(zhuǎn)向裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設備，其中對于所述第二多個端口中的每一端口: 所述第二光束轉(zhuǎn)向裝置經(jīng)配置以減小光束間的角度分集，所述光束攜載投送到所述端口的所述WDM分量；且 所述第二繞射光柵經(jīng)配置以去除所述光束的光譜色散。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設備， 其中所述設備具有折迭結(jié)構(gòu)，所述折迭結(jié)構(gòu)使WDM分量橫穿所述第一繞射光柵和所述第二繞射光柵中的每一者兩次；且其進一步包括: 第一彎曲鏡面，其經(jīng)配置以在所述第一繞射光柵與所述第一光束轉(zhuǎn)向裝置之間導引光，使得所述WDM分量橫穿所述第一鏡面四次；以及 第二彎曲鏡面，其經(jīng)配置以在所述第二繞射光柵與所述第二光束轉(zhuǎn)向裝置之間導引光，使得所述WDM分量橫穿所述第二鏡面四次。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設備，其進一步包括: 第三繞射光柵，其插入于所述第一多個端口與所述第二多個端口之間；以及第四繞射光柵，其插入于所述第一多個端口與所述第二多個端口之間，其中所述設備經(jīng)進一步配置以將所述WDM分量從所述第一多個端口投送到所述第二多個端口，使得所述WDM分量中的每一者也橫穿所述第三繞射光柵和所述第四繞射光柵。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設備，其中: 所述第一繞射光柵與所述第三繞射光柵具有相同的標稱光譜色散特性；且 所述第二繞射光柵與所述第四繞射光柵具有相同的標稱光譜色散特性。
【文檔編號】G02F1/31GK104169792SQ201380009770
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2013年2月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月17日
【發(fā)明者】戴維·T·尼爾森, 羅蘭·里夫 申請人:阿爾卡特朗訊