一種多播交換光開關的製作方法

2023-10-20 18:49:47 1

一種多播交換光開關的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種多播交換光開關，包括M個輸入埠組成的輸入埠裝置、N個輸出埠組成的輸出埠裝置、衍射分光元件、光學聚焦元件、1×N反射陣列器件，輸入埠排列方向為Y軸方向，輸出埠排列方向為X軸方向；光學聚焦元件包括第一聚焦透鏡和第二聚焦透鏡，兩聚焦透鏡的像方焦平面相互重合；第一聚焦透鏡將沿Y軸方向分布的來自各輸入埠具有相同衍射級次的子信號光束聚焦，第二聚焦透鏡將同一輸入埠的不同衍射級次的子信號光束在X軸方向各自聚焦；1×N反射陣列器件設置於光學聚焦元件的焦平面上，其各反射單元處於信號光各衍射級次的聚焦處，反射任意輸入埠的子光束至任意輸出埠；本發明裝置具有結構緊湊、組裝簡單、成本低廉的特點。
【專利說明】一種多播交換光開關
[0001]

【技術領域】
[0002] 本發明涉及一種光開關，尤其涉及一種具有多播交換功能的光開關，本發明屬於 光纖通信領域。
[0003]

【背景技術】
[0004] 多播交換光開關是一種波長無關的光器件，它能夠將一路輸入信號光信號分成多 路輸出光信號傳輸至不同的埠。作為下一代可重構光分插復用（R0ADM)系統中的核心器 件之一，多播交換光開關和波長選擇光開關配合使用，可以滿足R0ADM系統無顏色性、無方 向性、無競爭性的功能要求，對於增加網絡建設的靈活性、降低成本都具有非常重要的。
[0005] 目前主要商用的多播交換開關實現方式主要是拼接方式與集成方式。使用平面光 波導線路（PLC :Planar Lightwave Circuit)分路器和光開關拼接方式的多播交換光開 關，分路器和光開關之間的埠需要使用大量的光纖對光路進行連接，隨著埠數的增加， 裝配難度和體積都會變大；使用PLC集成分路器和開關的集成方式多播交換光開關，技術 難度較大，對設備的要求較高，又由於PLC開關自身控制原理，會造成較大的功耗。
[0006]


【發明內容】

[0007] 本發明的目的克服現有技術存在的技術缺陷，提供一種結構緊湊、組裝簡單、成本 低廉的多播交換光開關裝置。
[0008] 本發明技術方案是： 一種多播交換光開關，包括Μ個輸入埠組成的輸入埠裝置、N個輸出埠組成的輸 出埠裝置、衍射分光元件、光學聚焦元件、1ΧΝ反射陣列器件，輸入埠排列方向為Υ軸 方向，輸出埠排列方向為X軸方向；衍射分光兀件將輸入埠的每一束輸入信號衍射到 至少Ν個方向進入光學聚焦元件；光學聚焦元件包括第一聚焦透鏡和第二聚焦透鏡，兩聚 焦透鏡的像方焦平面相互重合；第一聚焦透鏡將沿Υ軸方向分布的來自各輸入埠具有相 同衍射級次的子信號光束聚焦，第二聚焦透鏡將同一輸入埠的不同衍射級次的子信號光 束在X軸方向各自聚焦；1ΧΝ反射陣列器件設置於光學聚焦元件的焦平面上，其各反射單 元處於信號光各衍射級次的聚焦處，反射任意輸入埠的子光束至任意輸出埠。
[0009] 所述輸入埠、輸出埠採用光纖陣列，光纖陣列輸出後端設置有微透鏡陣列進 行光準直。
[0010] 所述輸入埠、輸出埠採用準直器陣列，準直器陣列的準直器後設置有第一微 型擴束透鏡、第五微型擴束透鏡，所述第一微型擴束透鏡、第五微型擴束透鏡均為X方向柱 透鏡，其中第一微型擴束透鏡的焦距f 3小於第五微型擴束透鏡的聚焦f4，準直器陣列的準 直器設置於第一微型擴束透鏡的前焦平面處，第一微型擴束透鏡的像方焦平面與第五微型 擴束透鏡的物方焦平面重合。
[0011] 所述第一聚焦透鏡為Y方向柱面透鏡，第二聚焦透鏡為X方向柱面透鏡。
[0012] 所述光纖陣列的每個輸入埠、輸出埠均配置有一個Y向微型柱透鏡、一個X向 微型柱透鏡，輸入埠、輸出埠位於對應的Y向微型柱透鏡、X向微型柱透鏡的前焦平面 處，X向微型柱透鏡焦距大於Y向微型柱透鏡的焦距f 2。
[0013] 所述衍射分光元件可以為反射式光柵元件或透射式光柵元件。
[0014] 所述1XN反射陣列器件為MEMS反射鏡陣列，每一個反射鏡可分別繞其第一旋轉 軸線、第二旋轉軸線旋轉進行切換，第一旋轉軸線與X軸平行，第二旋轉軸線與Y軸平行。
[0015] 所述第一輸入埠、第二輸入埠分別串接有第一隔離器、第二隔離器。
[0016] 本發明的優點是： 本發明裝置具有結構緊湊、組裝簡單、成本低廉的特點。
[0017]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1 (a)為本發明的多播交換光開關第一實施例示意圖； 圖1 (b)為本發明的多播交換光開關第一實施例俯視圖； 圖1 (c)為本發明的多播交換光開關第一實施例側視圖； 圖2為本發明的多播交換光開關第二實施例示意圖； 圖3為本發明第一實施例一種輸出埠選擇方式； 圖4為在圖1 (c)基礎上加入光隔離器的多播交換光開關側視圖； 圖5 (a)為本發明第一實施例調節MEMS繞第二旋轉軸至無輸出狀態示意圖； 圖5 (b)為本發明第一實施例調節MEMS繞第一旋轉軸至無輸出狀態示意圖； 圖6 (a)為輸入信號直接切換及無損切換光斑移動示意圖； 圖6 (b)為輸出埠直接切換及無損切換光斑移動示意圖； 圖7為帶有隔離器的多播交換光開關進行輸入信號無損切換光斑移動示意圖； 圖廣圖5中入射光束以實線表示，反射光束以虛線表示。
[0019] 其中： 101 :第一輸入埠； 102 :第二輸入埠； 103 :第三輸入埠； 111:第一輸出埠； 112:第二輸出埠； 113:第三輸出埠； 114:第四輸出埠； 115 :第五輸出埠； 116 :第六輸出埠； 201 :第一 Y向微型準直柱透鏡； 202 :第二Y向微型準直柱透鏡； 211 :第三Y向微型準直柱透鏡； 212 :第四Y向微型準直柱透鏡； 221 :第一微型擴束透鏡； 222 :第二微型擴束透鏡 231 :第三微型擴束透鏡； 232 :第四微型擴束透鏡； 301 :第一 X向微型準直柱透鏡； 302 :第二X向微型準直柱透鏡； 311 :第三X向微型準直柱透鏡； 312 :第四X向微型準直柱透鏡； 321 :第五微型擴束透鏡； 322 :第六微型擴束透鏡； 331 :第七微型擴束透鏡； 332 :第八微型擴束透鏡； 400 :透射式衍射分光兀件； 401 :反射式衍射分光兀件； 501 :第一聚焦透鏡； 502 :第二聚焦透鏡； 601 :第一反射鏡； 602 :第二反射鏡； 611 :反射鏡601的第二旋轉軸線；612 :反射鏡602的第二旋轉軸線； 620 :反射鏡第一旋轉軸線； 701 :第一光隔離器； 702 :第二光隔離器； 801 :第一輸入信號分量； 802 :第二輸入信號分量； 803 :第三輸入信號分量；

【具體實施方式】
[0020] 下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述； 圖1(a)為MXN多播交換開關裝置第一實施例的概念示意圖。如圖所示，為了便於 說明，在圖1的實施例中M=2, N=2。在實踐中，Μ和N可以根據需求選擇其它的數值，比如 4，12，17等等。該裝置包含由Μ個輸入埠組成的輸入埠裝置，即第一輸入埠 101~ 第二輸入埠 1〇2，Μ大於等於1 ;Ν個輸出埠組成的輸出埠裝置，即第一輸出埠 111~ 第二輸出埠 112, Ν大於等於1。圖中的第一輸入埠 10第二輸入102、第一輸出埠 111~第二輸出埠 112為光纖陣列。由於從光纖陣列出射的信號光為發散光，需要利用微 透鏡陣列進行準直。圖中，來自第一輸入埠 1〇1~第二輸入埠 102的發散光分別通過第 一 Υ向微型柱透鏡201~第二Υ向微型柱透鏡202,第一 X向微型柱透鏡301~第二X向微型 柱透鏡302進行準直；出射準直光通過第三X向微型柱透鏡311~第四X向微型柱透鏡312， 第三Υ向微型柱透鏡21廣第四212與第一輸出埠 Ilf第二輸出埠 112的光纖陣列耦 合。在本發明的其它實施例中，輸入埠、輸出埠可以為準直器陣列、波導等本【技術領域】 已知的光耦合元件，當輸入、輸出信號光為準直光時則無需再次利用微透鏡進行準直。
[0021] 為便於說明，定義如圖1所示X-Y-Z三維坐標系。其中，光線傳輸方向為Z軸方向， 第一輸入埠 1〇1~第二輸入埠 102排列方向為Y軸方向，第一輸出埠 111~第二輸出 埠 112排列方向為X軸方向。
[0022] 如前所述，本圖中第一輸入埠 101~第二輸入埠 102、第一輸出埠 111~第二 輸出埠 112為光纖陣列，且每個輸入埠、輸出埠均配置有一個Y向微型柱透鏡、一個 X向微型柱透鏡，輸入埠、輸出埠位於對應的Y向微型柱透鏡、X向微型柱透鏡的前焦平 面處，X向微型柱透鏡焦距大於Y向微型柱透鏡的焦距f 2，以將入射的發散光準直後耦 合進入系統，或是將出射準直光聚焦至輸出光纖端面。以第一輸入埠 101為例，輸入埠 101位於第一 Y向微型柱透鏡201、第一 X向微型柱透鏡301的前焦平面處。並且第一 X向 微型柱透鏡301焦距&大於第一 Y向微型柱透鏡201的焦距f2。來自第一輸入埠 101的 發散信號光依次經過第一 Y向微型柱透鏡201、第一 X向微型柱透鏡301準直，得到的準直 光束在X方向的半徑大於Y方向。
[0023] 信號光經擴束後入射至衍射元件可增加幹涉級次，提高解析度。當輸入、輸出信號 光為準直光時，可用透鏡、直方稜鏡等光學器件對光束擴束，而無需微型透鏡系列進行光束 準直。本發明的圖2給出以光纖準直器作為輸入、輸出埠的實施例示意圖。
[0024] 衍射分光兀件400為透射式光柵兀件，它可以將入射信號光束分離成若干子信號 光束，各子信號光束的傳輸方向由光柵方程確定，且各子信號光束的強度近似相等。並且由 於衍射分光元件400的刻線距離較大，同一級次中各波長信號色散分離的角度遠小於相鄰 衍射級次的子信號光束之間的夾角。例如對於周期d=0. 1_的衍射分光元件，假定入射角 度為Odeg，對于波長為1550nm的信號光，相鄰級次的信號角度約為0. 89deg，而對於含有波 長為1525~1570的信號光，其色散分離的角度僅為0.026deg。因此，各子信號光束可以保留 輸入信號的全部頻率信息。
[0025] 經X方向擴束的準直信號光入射至衍射分光元件400上，得到若干束在空間分離 的子信號光束。本概念圖中的衍射分光元件將入射光能量近似等強度的衍射至兩個方向。 在實踐中，可以根據實際需要的輸出埠數來選擇適宜的衍射分光元件，衍射分光元件的 分光數目應大於等於所需的輸出埠數目。如上所述，輸入信號光經過衍射分光元件400 分光後，每一路輸入信號光將被分成N個方向的子信號光束，共得到Μ +?< N束子信號光。
[0026] 光學聚焦器件包括第一聚焦透鏡501，第二聚焦透鏡502。第一聚焦透鏡501為Υ 方向柱面透鏡，第二聚焦透鏡502為X方向柱面透鏡，兩聚焦透鏡的像方焦平面相互重合， 衍射分光元件400位於第二聚焦透鏡502的物方焦平面上。第一聚焦透鏡501將沿Υ方向 分布的來自各輸入埠具有相同衍射級次的子信號光束聚焦，同時，第二聚焦透鏡502將 同一輸入埠的不同衍射級次的子信號光束在X方向各自聚焦。於是，經衍射分光兀件400 分束得到的Μ X Ν束子信號光經光學聚焦器件後，將在其像方焦平面形成沿X方向排列的 1ΧΝ光斑。
[0027] 考慮到由衍射分光元件引入的色散效應，每個光斑內各波長的信號光將存在微小 的錯位。根據上文中周期d=0. 1mm的衍射分光元件計算得到的角度，若第二聚焦透鏡502 的焦距為100mm，則同一光斑內各波長最大的錯位距離約為0· 045mm，與之相對的，相鄰衍 射級次光斑的距離約為1. 55mm。
[0028] 反射陣列器件為1 X N線性MEMS反射鏡陣列，各MEMS反射鏡分別位於上述N個聚 焦光斑處。每一個反射鏡均可以分別繞兩條軸線旋轉進行切換。如圖中MEMS反射鏡陣列 中反射鏡第一旋轉軸線620與X軸平行，各自的反射鏡，即反射鏡601的第二旋轉軸線611、 反射鏡602的第二旋轉軸線612與Y軸平行。MEMS反射鏡繞反射鏡第一旋轉軸線620旋 轉，可以選擇任意一路輸入信號f禹合至輸出埠；MEMS反射鏡繞反射鏡601的第二旋轉軸 線611、反射鏡602的第二旋轉軸線612旋轉，可以選擇任意一個輸出埠輸出。
[0029] 經MEMS反射鏡反射的光信號，逆向依次經過光學聚焦器件、衍射分光元件，並通 過微型柱透鏡f禹合至輸出埠。總而言之，前向傳輸光路和後向反射光路在X、Y方向上相 互錯開，而Z方向經歷的光學元件是完全一致的。後向光路逆向經過衍射分光元件400,由 色散效應而分離的各波長信號將重新匯聚，並由輸出埠接收。
[0030] 圖1 (b)為本發明Μ X Μ多播交換開關裝置第一實施例的俯視圖，其中第一輸入 埠 101~第二輸入埠 102,微型柱透鏡陣列包括第一 Υ向微型準直柱透鏡201~第二Υ向 微型準直柱透鏡202、第一 X向微型準直柱透鏡301~第二X向微型準直柱透鏡302的排列 方向與不意圖所在平面相互垂直。圖中來自第一輸入埠 101~第二輸入埠 102的輸入 發散光經微型柱透鏡第一 Y向201~第二Y向202、第一 X向微型準直柱透鏡301~第二X向 微型準直柱透鏡302準直後入射至衍射分光元件400,被衍射至上、下兩個方向，兩個衍射 方向的子光束強度近似相等。衍射分光元件400位於第二聚焦透鏡502的物方焦平面上， MEMS反射陣列位於第二聚焦透鏡502的像方焦平面上。第二聚焦透鏡502將輸入信號的各 衍射級次的信號光各自聚焦至其像方焦平面處，MEMS反射陣列的各反射單元位於各光束聚 焦處。如圖第一反射鏡601處於下方衍射光束聚焦處，第二反射鏡602處於上方衍射光束 的聚焦處。經反射鏡反射的子光束將再次返回光學聚焦器件，並以與各自對應的入射衍射 分量的平行的角度回到衍射分光元件400。如圖所示，經第一反射鏡601反射的子信號光， 逆向經過光學聚焦器件後，與下方衍射光束平行；同理，經第二反射鏡602反射的子信號光 逆向經過光學聚焦器件後，與上方衍射光束平行。反射光束逆向經過衍射分光元件400後， 將與入射光束平行，並通過微透鏡重新聚焦至各輸出埠。
[0031] 通過控制MEMS反射鏡繞各自與Υ軸平行的反射鏡601的第二旋轉軸線611~反射 鏡602的第二旋轉軸線612旋轉，可以選擇任意的輸出埠輸出。如圖1 (b)控制MEMS反 射鏡旋轉合適的角度，可以使得由第一反射鏡601反射的子信號由第一輸出埠 111輸出， 由第二反射鏡602反射的子信號由第二輸出埠 112輸出。圖3不意在本發明的第一實施 例中，全部反射鏡都耦合至同一個輸出埠 111的情形，此時MEMS反射陣列被控制繞各自 的反射鏡601的第二旋轉軸線611~反射鏡602的第二旋轉軸線612旋轉至相互平行的狀 態，第二輸出埠 112無信號輸出。
[0032] MEMS反射鏡繞與X軸平行的反射鏡第一旋轉軸線620旋轉，可選擇任意一路輸入 埠的子信號光與輸出埠耦合。如圖1 (c)本發明MX N多播交換開關裝置第一實施例 的側視圖所示，MEMS反射鏡的第一反射鏡601~第二反射鏡602可獨立繞反射鏡第一旋轉 軸線620旋轉，選擇來自第一輸入埠 101或第二輸入埠 102的任意某一路信號稱合至 第一輸出埠 111~第二輸出埠 112。
[0033] 注意到當控制MEMS反射鏡繞反射鏡第一旋轉軸線620旋轉以選擇輸入信號時，很 可能使得其它未被選擇的反射光耦合至某些輸入埠。如圖1 (c)中，當選擇第一輸入端 口 101的信號光稱合至輸出埠時，來自第二輸入埠 102的反射光將反射回第二輸入端 口本身。
[0034] 為克服上述情形導致的方向性問題，一種可行的方法是在器件的輸入埠加入光 隔離器。光隔離器並不屬於本發明多播交換開關裝置的範疇，通常利用熔接的方法與本裝 置的輸入埠連接。本發明圖4示意串聯光隔離器的多播交換光開關，第一輸入埠 101、 第二輸入埠 102分別串接有第一隔離器701、第二隔離器702。此時，第二光隔離器702 可以阻斷第二輸入埠 102耦合回第二輸入埠 102的反射光。
[0035] 圖2為本發明的多播交換光開關的第二實施例示意圖。圖中輸入埠、輸出埠 仍以圖1實施例序號標明，然而注意此時輸入、輸出埠示意為準直器陣列。以第一輸入端 口 101為例，第一微型擴束透鏡221、第五微型擴束透鏡321均為X方向柱透鏡，其中第一 微型擴束透鏡221的焦距f3小於第五微型擴束透鏡321的聚焦f 4。輸入準直器陣列中的 準直器第一輸入埠 101設置於第一微型擴束透鏡221的前焦平面處，第一微型擴束透 鏡221的像方焦平面與透鏡第五微型擴束透鏡321的物方焦平面重合。來自第一輸入埠 101的準直信號光依次經過上述的第一微型擴束透鏡221、第五微型擴束透鏡321可以得到 X方向擴束的準直信號光。本例中衍射分光元件401為反射式光柵元件。圖2的第二實施 例器件位置關係及光束傳播原理與第一實施例相同，此處不再複述。
[0036] 本發明的多播交換光開關裝置中，輸入埠之間或輸出埠之間可以根據光斑尺 寸預留一定的間距，可使得在某些情形下，通過控制MEMS反射鏡分別繞反射鏡第一旋轉軸 線、反射鏡601的第二旋轉軸線、反射鏡602的第二旋轉軸線旋轉，反射光線處於兩相鄰端 口之間，達到"無輸出"的狀態。圖5 (a)、5 (b)示意在本發明第一實施例中，俯視方向及 側視方向無輸出的情形。
[0037] 圖5 (a)中，反射光束與入射光束在X-Z平面內重合，在Y方向錯開一定的距離， 在此方向並無輸出埠接收出射信號，達到無輸出狀態。當然，也可以通過調整第一反射鏡 601繞反射鏡601的第二旋轉軸線611逆時針旋轉，可使得反射光束從第一輸出埠 111下 方出射；同理，第二反射鏡602繞反射鏡602的第二旋轉軸線612順時針旋轉，可使得反射 光束從第二輸出埠 112上方出射，達到無輸出狀態。
[0038] 圖5 (b)中，第一反射鏡601~第二反射鏡602繞反射鏡第一旋轉軸線620旋轉， 可使得第一輸入埠的反射光從第二輸入埠與輸出埠之間出射，第二輸入埠的反射 光從第一輸入埠與第二輸入埠之間出射，達到無輸出狀態。
[0039] 在調節MEMS反射鏡進行切換時，通常要求無損切換。例如當需要將某輸出埠的 信號從信號A切換至信號M 2時，要求過程中不能經歷其它信號。若直接控制MEMS反射鏡 繞反射鏡第一旋轉軸線調節，輸出埠將經歷從信號札至信號M 2的所有信號。
[0040] 輸入、輸出埠之間預留達到無輸出狀態的間距，可實現無損切換。當需要調節 MEMS反射鏡繞反射鏡第一旋轉軸線旋轉，使輸入信號從Mi切換至M2，此時可首先控制此 MEMS反射鏡繞其各自反射鏡的軸線旋轉至無輸出狀態，然後控制MEMS反射鏡繞反射鏡第 一旋轉軸線進行信號切換，最後控制MEMS反射鏡繞其各自反射鏡的軸線回到原埠。
[0041] 圖6(a)示意3X4多播交換開關對輸入信號直接切換及無損切換時光斑的移動過 程。如圖6 (a)所不，其中第一輸入埠 101?第三輸入埠 103為輸入埠陣列，第一輸 出埠 111?第四輸出埠 114為輸出埠陣列，第一輸入信號分量801?第三輸入信號分 量803對應於第一輸入埠 10廣第三輸入埠 103的信號光在輸出埠 111的同級次衍 射分量。初始時，來自第一輸入埠 101的第一信號分量801被第一輸出埠 111輸出，若 需切換來自第三輸入埠 103的第三輸入信號分量803,直接調節上述級次的衍射分量對 應的MEMS反射鏡繞其反射鏡第一旋轉軸線切換時，來自第二輸入埠 102的第二信號分量 802將先於第三輸入信號分量803經過第一輸出埠 111，如圖中實線路徑所示。而對於無 損傷切換過程，首先調節MEMS反射鏡繞反射鏡第二旋轉軸線旋轉，使得第一信號分量801~ 第三信號分理803在X方向位於輸出埠之間，達到無輸出狀態。然後調節MEMS反射鏡繞 反射鏡第一旋轉軸線旋轉，使得第三輸入信號分量803與第一輸出埠 111在X方向共軸， 最後調節MEMS反射鏡繞反射鏡第二旋轉軸線旋轉，使得第三輸入信號分量803與第一輸出 埠 111重合，如圖中虛線路徑所示。
[0042] 當需要調節MEMS反射鏡繞反射鏡第二旋轉軸線旋轉，使輸出埠從&切換至N2。 同理，若直接控制MEMS反射鏡繞反射鏡第二旋轉軸線調節，輸出信號將經歷&至N 2的所有 埠。此時，可以首先控制MEMS反射鏡繞反射鏡第一旋轉軸線旋轉至無輸出狀態，然後控 制MEMS反射鏡繞反射鏡第二旋轉軸線進行輸出埠切換，最後控制MEMS反射鏡繞反射鏡 第一旋轉軸線選擇原信號。
[0043] 圖6 (b)示意3X4多播交換開關對輸出埠直接切換及無損切換時光斑的移動 過程。第一輸入埠的第一信號分量801從第一輸出埠 111切換至第三輸出埠 113， 實線路徑為直接切換過程，此時，第一輸入信號分量801將首先經過第二輸出埠 112,之 後才能到達第三輸出埠 113。虛線路徑為無損傷切換過程，首先調節MEMS反射鏡繞反射 鏡第一旋轉軸線旋轉，使得第一輸入信號分量801在Y方向位於輸出埠與輸入埠之間， 達到無輸出狀態。然後調節MEMS反射鏡繞反射鏡第二旋轉軸線旋轉，使得第一輸入信號分 量801與第三輸出埠 113在Y方向共軸，最後調節MEMS反射鏡繞反射鏡第一旋轉軸線旋 轉，使得第一輸入信號分量801與第三輸出埠 113重合。
[0044] 在本發明的其它實施例中，每個輸入埠配置有光隔離器。光隔離器通常利用熔 接的方式與本裝置的輸入埠連接，如圖4所示第一隔離器701、第二隔離器702分別串接 於第一輸入埠 101、第二輸入埠 102處。對於在輸入埠配置有光隔離器的多播交換光 開關，為實現無損切換，僅需在Y方向預留達到"無輸出"的間距，而在X方向可以緊湊的排 列達到更小的器件體積。
[0045] 當需要調節MEMS反射鏡繞反射鏡第二旋轉軸線旋轉使輸出埠從&切換至N2， 無損切換過程與圖6 (b)虛線路徑所示相同，此處不再複述。當需要調節MEMS反射鏡繞反 射鏡第一旋轉軸線旋轉，使輸入信號從A切換至M2，由於此時在X方向排列緊湊，無法通過 調節MEMS反射鏡繞反射鏡第二旋轉軸線達到"無輸出"狀態。下面根據圖7說明在輸入端 口配置有光隔離器，且X方向輸出埠排列緊湊的多播交換光開關無損調節過程。
[0046] 圖7以3X6多播交換開關為例進行說明，初始時，來自第一輸入埠 101的第一 信號分量801由第二輸出埠 112輸出，若需將第二輸出埠 112的信號光由第一信號分 量801切換至第三信號分量803。可先調節MEMS反射鏡繞反射鏡第一旋轉軸線旋轉至無輸 出狀態，再繞第二旋轉軸旋轉至信號光第一信號分量80f第三信號分量803與第一輸入端 口 10廣第三輸入埠 103在Y方向共軸。此時再調節MEMS反射鏡繞反射鏡第一旋轉軸線， 選擇第三信號分量803光至離X軸最近的無光位置，此時光隔離器可阻斷調節過程中耦合 至第一輸出埠 1〇廣第三輸出埠 103的反向信號光80廣803。然後調節MEMS反射鏡繞 反射鏡第二旋轉軸線旋轉使得第三輸入信號分量803與第二輸出埠 112在Y方向共軸， 最後微調MEMS反射鏡繞反射鏡第一旋轉軸線旋轉，使得信號第三輸入信號分量803與第二 輸出埠 112重合，完成無損切換過程。
[0047] 應當注意在示意圖6~圖7中無損切換的路徑並不是唯一的。
[0048] 本發明的多播交換光開關能夠將任意輸入埠的信號光傳播至任意的輸出埠； 任意輸出埠可以接受來自任意輸入埠的信號光。
[0049] 以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並 不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員 來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保 護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1. 一種多播交換光開關，其特徵在於：包括Μ個輸入埠組成的輸入埠裝置、N個輸 出埠組成的輸出埠裝置、衍射分光元件、光學聚焦元件、1XN反射陣列器件，輸入埠 排列方向為Y軸方向，輸出埠排列方向為X軸方向；衍射分光兀件將輸入埠的每一束輸 入信號衍射到至少N個方向進入光學聚焦元件；光學聚焦元件包括第一聚焦透鏡（501)和 第二聚焦透鏡（502)，兩聚焦透鏡的像方焦平面相互重合；第一聚焦透鏡（501)將沿Y軸方 向分布的來自各輸入埠具有相同衍射級次的子信號光束聚焦，第二聚焦透鏡（502)將同 一輸入埠的不同衍射級次的子信號光束在X軸方向各自聚焦；1XN反射陣列器件設置於 光學聚焦元件的焦平面上，其各反射單元處於信號光各衍射級次的聚焦處，反射任意輸入 埠的子光束至任意輸出埠。
2. 根據權利要求1所述的一種多播交換光開關，其特徵在於：所述輸入埠、輸出埠 採用光纖陣列，光纖陣列輸出後端設置有微透鏡陣列進行光準直。
3. 根據權利要求1所述的一種多播交換光開關，其特徵在於：所述輸入埠、輸出埠 採用準直器陣列，準直器陣列的準直器後設置有第一微型擴束透鏡（221)、第五微型擴束透 鏡（321)，所述第一微型擴束透鏡（221)、第五微型擴束透鏡（321)均為X方向柱透鏡，其中 第一微型擴束透鏡（221)的焦距f3小於第五微型擴束透鏡（321)的聚焦f4,準直器陣列的 準直器設置於第一微型擴束透鏡（221)的前焦平面處，第一微型擴束透鏡（221)的像方焦 平面與第五微型擴束透鏡（321)的物方焦平面重合。
4. 根據權利要求1所述的一種多播交換光開關，其特徵在於：所述第一聚焦透鏡（501) 為Y方向柱面透鏡，第二聚焦透鏡（502)為X方向柱面透鏡。
5. 根據權利要求2所述的一種多播交換光開關，其特徵在於：所述光纖陣列的每個輸 入埠、輸出埠均配置有一個Y向微型柱透鏡、一個X向微型柱透鏡，輸入埠、輸出埠 位於對應的Y向微型柱透鏡、X向微型柱透鏡的前焦平面處，X向微型柱透鏡焦距大於Y 向微型柱透鏡的焦距f2。
6. 根據權利要求1或2或3所述的一種多播交換光開關，其特徵在於：所述衍射分光 元件可以為反射式光柵元件或透射式光柵元件。
7. 根據權利要求1或2或3所述的一種多播交換光開關，其特徵在於：所述1 XN反射 陣列器件為MEMS反射鏡陣列，每一個反射鏡可分別繞其第一旋轉軸線、第二旋轉軸線旋轉 進行切換，第一旋轉軸線與X軸平行，第二旋轉軸線與Y軸平行。
8. 根據權利要求1或2或3所述的一種多播交換光開關，其特徵在於：所述第一輸入 埠（101)、第二輸入埠（102)分別串接有第一隔離器（701)、第二隔離器（702)。
【文檔編號】G02B6/35GK104297858SQ201410606115
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月31日 優先權日:2014年10月31日
【發明者】胡強高, 孫莉萍, 張博, 胡蕾蕾, 楊柳, 張玉安, 梁飛 申請人:武漢光迅科技股份有限公司