專(zhuān)利名稱：具有插入波道的自由空間波長(zhǎng)選路系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及光學(xué)系統(tǒng)，尤其是，涉及到具有改善的波道濾波特性和增強(qiáng)性能的動(dòng)態(tài)波長(zhǎng)選路系統(tǒng)。本發(fā)明的實(shí)施例完全適于光學(xué)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。
背景技術(shù)：
在當(dāng)前的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，基本的構(gòu)造單元是一器件，該器件可以將多波長(zhǎng)光學(xué)信號(hào)分離成多重光譜波道并以動(dòng)態(tài)再構(gòu)方式將單個(gè)光譜波道發(fā)送到多重輸出口，同時(shí)表現(xiàn)出理想的波道濾波特性(例如，平緩的波道轉(zhuǎn)換功能和最小的波道串音)。更理想的是，這一器件提供“無(wú)損(hitless)”再構(gòu)(即，當(dāng)波道轉(zhuǎn)換時(shí)，光不被耦合到中間輸出口)，短的再構(gòu)時(shí)間，和波道功率控制能力(例如，耦合到輸出口的光譜波道的光功率大小被控制在預(yù)定的值)。
2001年8月23日提交的、尚未授權(quán)的、共同擁有的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第09/938,426號(hào)在此引入作為參考，其公開(kāi)了一自由空間波長(zhǎng)-分離-選路(WSR)設(shè)備。圖1A描述的是這一WSR設(shè)備的示范性的實(shí)施例100，包括可以是光纖準(zhǔn)直器陣列110的多重輸入/輸出口，所述準(zhǔn)直器陣列110提供了一個(gè)輸入口110-1和多個(gè)110-2到110-N(N≥3)的輸出口；波長(zhǎng)分離器，一種形式是衍射光柵101；集束器，一種形式是聚焦透鏡102；波道微鏡陣列103。WSR設(shè)備100可以進(jìn)一步包括準(zhǔn)直鏡120-1到120-N的陣列120，例如，以輸入口110-1和輸出口110-2到110-N一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。
在工作中，多波長(zhǎng)光學(xué)信號(hào)始于輸入口110-1，通過(guò)輸入準(zhǔn)直鏡120-1可以指向衍射光柵101。衍射光柵101以一定的角度將多波長(zhǎng)光學(xué)信號(hào)分離成多重光譜波道(為說(shuō)明和清晰起見(jiàn)，僅清楚地示出三個(gè)譜波道)。聚焦透鏡102依次將發(fā)散的光譜波道聚焦到相應(yīng)的聚焦斑(focused spot)，射到波道微鏡103上。每一波道微鏡接收唯一的一個(gè)光譜波道。波道微鏡103可單個(gè)控制并可移動(dòng)(例如可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)或可旋轉(zhuǎn))，這樣，依靠反射，光譜波道被定向到選擇的輸出口110-2到110-N上。每一輸出口可以接收任意數(shù)目的反射光譜波道。輸出準(zhǔn)直鏡120-2到120-N可以進(jìn)一步對(duì)反射光束的角度進(jìn)行控制，這樣便于光譜波道耦合到各自的輸出口。1/4波片104可以額外地插在衍射光柵101和波道微鏡103之間，以減輕任何不期望的偏振敏感效應(yīng)。
圖1B描述的是圖1A所示的實(shí)施例的波道微鏡103的近視圖。舉例說(shuō)，波道微鏡103沿x軸(即圖中的水平方向)以一維陣列排列，以便一對(duì)一地接收空間分離的光譜波道的聚焦斑。(如在圖1A的情況下，僅描述了三個(gè)光譜波道，每一個(gè)用會(huì)聚焦束表示)。每一波道微鏡的反射表面位于圖中定義的x-y平面內(nèi)并可以移動(dòng)，例如，關(guān)于x軸轉(zhuǎn)動(dòng)(或偏離)。依靠反射，每一光譜波道相對(duì)于它的入射方向在y方向(例如向下)偏離。之后，圖1A的光束聚焦器102將角度偏離變換成相應(yīng)的空間位移，這樣光譜波道指向期望的輸出口。
這樣，上述WSR設(shè)備的獨(dú)特的特征是每一波道微鏡的運(yùn)動(dòng)可單獨(dú)連續(xù)可控的，這樣可以連續(xù)地調(diào)整它的位置(例如繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)角)。這使每一波道微鏡將它相應(yīng)的光譜波道指向任一多重輸出口。
隨著容量要求的增大，光網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的光譜波道可以逐漸將波道間距變窄，相關(guān)的情形可以是DWDM(密集波分復(fù)用)應(yīng)用，兩相鄰光譜波道之間的頻率間隔在1.3-1.6μm的波長(zhǎng)區(qū)域典型地小于100GHz。相應(yīng)地，圖1A-1B所示的WSR設(shè)備100中的波道微鏡陣列103或許必須配備逐漸變小的溝(即，兩相鄰微鏡之間的間距)，以便適應(yīng)這些應(yīng)用。結(jié)果，圖1A-1B所示的WSR設(shè)備100保持期望的波道濾波和其它性能特性可能會(huì)變得困難。這些窄溝道微鏡陣列的制作也會(huì)是一項(xiàng)艱難的任務(wù)。
用窄波道間隔處理光譜波道的常規(guī)方法是，在將每一組解復(fù)用成單一波長(zhǎng)(并執(zhí)行后繼的選路)之前，將輸入多波長(zhǎng)信號(hào)插到兩(例如，“奇”和“偶”)波長(zhǎng)組之間。例如，美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第6,181,849號(hào)，公開(kāi)了這一方法的實(shí)現(xiàn)，該方法需要與兩套連同開(kāi)關(guān)/選路工具一起的波長(zhǎng)多路復(fù)用/解復(fù)用單元(例如，波導(dǎo)光柵)協(xié)同工作的光學(xué)襯墊。表面上，這是一項(xiàng)昂貴的棘手的工作。
考慮到上述情況，技術(shù)上需要新一代動(dòng)態(tài)波長(zhǎng)選路器件，這些器件特別適用于DWDM或其它窄-波道-間隔光學(xué)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種動(dòng)態(tài)波長(zhǎng)選路設(shè)備，該設(shè)備建立在上述WSR設(shè)備基礎(chǔ)上并進(jìn)一步采用了新穎的波道交插方案，在此稱為“波長(zhǎng)交插選路”(WIR)設(shè)備。在該發(fā)明的WIR設(shè)備中，被衍射光柵分離的光譜波道在射到第一和第二波道微鏡陣列之前，被聚焦到波道交插組件上，在該組件上它們被插入到至少第一和第二(或“奇”和“偶”)波道組中。
在一實(shí)施例中，“加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)”可以進(jìn)一步包含在本發(fā)明的WIR設(shè)備中，調(diào)適它以將來(lái)自波道交插組件的第一和第二波道組分別“中繼”(或映像)到第一和第二波道微鏡陣列上。這確保了波道交插組件和波道微鏡陣列接收聚焦的光束，從而呈現(xiàn)出優(yōu)化波道轉(zhuǎn)換函數(shù)和最小化波道串音的重要優(yōu)越性。第一和第二光束衰減元件陣列可以分別額外插在緊靠該第一和第二波道微鏡陣列的位置，以便單獨(dú)和動(dòng)態(tài)地控制第一和第二波道組的光功率大小。第一和第二光束衰減元件陣列也可以阻斷正在進(jìn)行再構(gòu)的光學(xué)波道，從而便于“無(wú)損”再構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，波道交插組件可以采用本領(lǐng)域公知的光束偏離元件陣列提供(例如，交替排列的類(lèi)棱鏡元件或衍射光柵)，根據(jù)理想的方案將其配置以插入光譜波道。該波道交插組件也可以包括一交替透射和反射元件陣列，其中透射和反射元件分別與第一和第二波道組(或反之)相應(yīng)。如上所述，加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)將插在它的第一焦平面上的第一和第二波道組中繼到位于它的第二焦平面內(nèi)的相應(yīng)的波道微陣列上，以保持兩個(gè)波道組間的空間間隔不變的方式。在這一點(diǎn)上，通過(guò)“加強(qiáng)”諸如本領(lǐng)域公知的兩個(gè)中繼透鏡組件的常規(guī)中繼系統(tǒng)，例如，通過(guò)將兩個(gè)光束偏離元件(例如，棱鏡)插在兩個(gè)中繼透鏡之間，或通過(guò)將一個(gè)(或每個(gè))中繼透鏡分段，可以構(gòu)造一加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)。
上述波道交插方案使得第一或第二陣列中的波道微鏡做成比非交插入系統(tǒng)中的波道微鏡大得多，例如大約是圖1A-1B的實(shí)施例的兩倍。使用這樣的“擴(kuò)大”的波道微鏡帶來(lái)基本上平化波道傳輸函數(shù)和最小化波道串音的明顯優(yōu)點(diǎn)。而且，由此造成的較大的(有效的)波道間隔使組成波道微鏡能以更理想的特性配置，包括(但不限于)更高的諧振頻率、關(guān)于x和y軸的二維轉(zhuǎn)動(dòng)，以及更大的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。在許多應(yīng)用中這些屬性是期望得到的。另外，使用較大的波道微鏡有效地使得光譜波道和相應(yīng)的波道微鏡之間的微小誤調(diào)準(zhǔn)實(shí)際上微不足到，這樣，放寬了公差要求并進(jìn)而使系統(tǒng)不易受環(huán)境效應(yīng)(例如熱效應(yīng)和機(jī)械干擾)的影響。
從下面的附圖及其詳細(xì)說(shuō)明中，將很好地理解本發(fā)明的新穎性的特點(diǎn)，以及本發(fā)明自身。


圖1A-1B示出一波長(zhǎng)分離選路(WSR)設(shè)備的示范性的實(shí)施例；圖2A描述本發(fā)明的波長(zhǎng)選路設(shè)備的一示范性的實(shí)施例，該設(shè)備采用波道交插方案，在此稱為“波長(zhǎng)交插選路”(WIR)設(shè)備；圖2B示出本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)圖2A所示的WIR設(shè)備的第一實(shí)施例；圖2C示出本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)圖2A所示的WIR設(shè)備的第二實(shí)施例；圖2D示出本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)圖2A所示的WIR設(shè)備的第三實(shí)施例；圖3A-3D描述本發(fā)明的波道交插方案的兩個(gè)示范性的實(shí)施例；圖3C-3D示出本發(fā)明的波道交插組件的兩個(gè)示范性的實(shí)施例；圖4示出圖1A的WSR設(shè)備和圖2A的WIR設(shè)備的波道傳遞函數(shù)，特性的兩個(gè)示范性的曲線圖；
圖5描述本發(fā)明的具有波道功率控制能力的WIR設(shè)備的示范性的實(shí)施例；以及圖6A-6B示出本發(fā)明的一WIR設(shè)備的另一實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
作為說(shuō)明本發(fā)明的基本原理的一個(gè)例子，圖2A描述一采用新穎波道交插方案的波長(zhǎng)選路設(shè)備示范性實(shí)施例，在此稱為“波長(zhǎng)交插選路”(WIR)設(shè)備。圖2A的WIR設(shè)備200可以使用圖1A的WSR設(shè)備100的基本結(jié)構(gòu)，并以和圖1A的透視圖相關(guān)的示意圖說(shuō)明。作為例子，該WIR設(shè)備200可以包括一輸入-輸出口陣列210，該陣列可以是提供一輸入口和多個(gè)輸出口的光纖準(zhǔn)直器陣列；一準(zhǔn)直鏡220陣列，該陣列可以和輸入-輸出口陣列210呈一對(duì)一的關(guān)系；一波長(zhǎng)分離器201，其可以是衍射光柵；一光束聚焦器202，其可以是一個(gè)或多個(gè)聚焦透鏡(為清晰起見(jiàn)僅清楚地示出一個(gè)透鏡)；一個(gè)波道交插組件230；一個(gè)“加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)”240；以及一波道微鏡組件203，該組件可以包括第一和第二波道微鏡陣列203A、203B。虛線框203’進(jìn)一步提供了第一和第二波道微鏡陣列203A、203B的前視圖。
在圖2A中，輸入-輸出口陣列210，以及準(zhǔn)直鏡陣列220，可以以和圖1A中描述的關(guān)于光纖準(zhǔn)直器110和準(zhǔn)直鏡陣列120基本類(lèi)似的方式配置。每一波道微鏡陣列203A、203B在操作上以及整體構(gòu)型上也可以基本類(lèi)似于圖1A-1B的波道微鏡陣列103。因此，在涉及到這些元件的確定描述中可以依靠圖1A-1B的實(shí)施例。進(jìn)而，應(yīng)當(dāng)意識(shí)到畫(huà)在圖2A以及下面的圖中的各種各樣的線旨在說(shuō)明各自系統(tǒng)中的光束的傳播，因此，沒(méi)按比例地畫(huà)出。類(lèi)似地，為了說(shuō)明示出的這些圖中的各種各樣的光學(xué)元件并且沒(méi)按比例畫(huà)出。
圖2A的WIR設(shè)備200的基本操作可以如下。一多波長(zhǎng)光學(xué)信號(hào)始于輸入-輸出口陣列210的輸入口，該信號(hào)可以通過(guò)準(zhǔn)直鏡陣列220中的輸入準(zhǔn)直鏡定向到衍射光柵201上。該衍射光柵201按照波長(zhǎng)以一定的角度將多波長(zhǎng)光學(xué)信號(hào)分離成多光譜波道(這里“波長(zhǎng)-分離方向”基本位于圖的平面內(nèi))。光束聚焦器202依次將散開(kāi)的光譜波道聚焦成相應(yīng)的聚焦斑，射向波道插入組件230。波道插入組件230可以將入射的光譜波道分別插入到第一和第二波道組，例如，包括“奇”和“偶”光譜波道。舉例來(lái)說(shuō)，第一波道組可以偏離圖平面而第二波道可以偏入圖平面。該第一和第二波道組可以基本上被加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)240“中繼”(或映像)到第一和第二波道微鏡陣列203A、203B。每一波道微鏡對(duì)應(yīng)唯一的光譜波道。如圖1A-1B的實(shí)施例，波道微鏡單個(gè)可控并且可移動(dòng)(例如繞軸轉(zhuǎn)動(dòng))，這樣，依靠反射，光譜波道被定向到選定的輸入-輸出口陣列210的輸出口(這里“口分離方向”基本上垂直于圖平面)。準(zhǔn)直鏡陣列220的輸出準(zhǔn)直鏡可以進(jìn)一步提供反射光束的角度控制，因此便于光譜波道耦合入各自的輸出口。
在圖2A的WIR設(shè)備200中，波道交插組件230可以位于加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)240的物平面內(nèi)，該物平面正好也是光束聚焦器202的后焦面。(衍射光柵201可以置于光束聚焦器202的前焦面內(nèi))。波道微鏡組件203可以位于加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)240的像平面內(nèi)。進(jìn)而，調(diào)整加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)240以保持它們的第一和第二焦面的空間距離不變的方式，將第一和第二波道組中繼到它們各自的波道微鏡陣列。結(jié)果，波道交插組件230和波道微鏡組件203都接收到聚焦的光束。這提供了優(yōu)化波道轉(zhuǎn)換功能和將波道串音最小化的重要優(yōu)點(diǎn)。下面的描述闡明了波道交插組件230和加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)240的多個(gè)示范性的實(shí)施例。
圖2B給出圖2A的WIR設(shè)備200可以如何運(yùn)行的第一實(shí)施例200A，以和圖2A的定視圖相關(guān)的側(cè)視圖。在圖2A和2B中同樣的元件用同樣的數(shù)字標(biāo)注。為了說(shuō)明和清晰起見(jiàn)，輸入-輸出口210連同圖2A的準(zhǔn)直鏡陣列220沒(méi)有在圖2B中明確給出(在下面的圖2C-2D的情況也這樣)。波長(zhǎng)分離方向基本和圖2B的平面垂直。
在圖2B的實(shí)施例中，波道交插組件230A可以用“棱鏡罩”配置，其包括類(lèi)似棱鏡的元件陣列，以交替的方式排列。虛框231提供了棱鏡罩230A的前視圖，作為例子。棱鏡罩230A可以如此配置在圖2B的圖平面內(nèi)將“奇”光譜波道偏向上，同時(shí)將“偶”光譜波道偏向下。這產(chǎn)生了基本上垂直于波長(zhǎng)分離方向的波道交錯(cuò)方向。加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)240A可以用第一中繼透鏡241結(jié)合第二(或“頂”)和第三(或“底”)中繼透鏡242、243的形式，這里頂和底中繼透鏡242、243可以基本相同。(需要意識(shí)到的是，頂和底中繼透鏡242、243可以用分段透鏡交替提供。)這樣，第一和第二波道組被頂和底中繼透鏡242、243再聚焦在空間上分離的位置，例如，分別射到第一和第二波道微鏡陣列203A、203B上。
第一和第二波道微鏡陣列203A、203B可以將第一和第二波道組向后分別反射到頂和底中繼透鏡242、243上。加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)240依次將反射的光譜波道定向到波道交插組件230A中的它們相應(yīng)的棱鏡元件上(像在向前的路徑上)。這樣，波道交插組件230A可以有效地“解開(kāi)”在向前的路徑上它通過(guò)光譜波道所傳送的內(nèi)容。籍此，從光束聚焦器一出現(xiàn)，反射的光譜波道就以和它們?cè)谙蚯暗穆窂缴蠌墓鈻?01衍射的基本相同的方式(在波長(zhǎng)分離方向)回到了衍射光柵201。盡管，返回路徑上的光譜波道被置于口分離方向以便耦合到不同的輸出口，如上關(guān)于圖1A-1B的描述。換句話說(shuō)，不將其置于口分離方向上，返回路徑上的光譜波道可以基本“回溯”到它們各自的波道微鏡組件203和衍射光柵201之間的路徑，在考慮波長(zhǎng)分離的情況下。這使得衍射光柵201能有效地“消除”散射，它在向前的路徑中加到光譜波道上并且按照它們的目的輸出口將這些光譜波道復(fù)用，因此確保了光譜波道進(jìn)入到各自輸出口的最佳耦合并且能將系統(tǒng)的插入損耗最小化。
圖2C以關(guān)于圖2A的頂透視圖示出了圖2A的WIR 200可以如何實(shí)行的第二實(shí)施例200B。在圖2A和2C中相同的元件用同樣的數(shù)字標(biāo)記。如在圖2A的情況中，波長(zhǎng)分離方向基本位于圖2C的圖平面內(nèi)。在這一實(shí)施例中，波道交插組件230B也可以由包括一棱鏡陣列的棱鏡罩提供。作為例子，棱鏡罩230B可以如此配置使“奇”和“偶”光譜波道在大體沿波分離的方向上被交替插入。加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)240B可以包括一第一(或“頂”)和第二(或“底”)棱鏡247、248形式的“雙棱鏡”，插在第一和第二中繼透鏡245、246之間。例如，棱鏡罩230B可以將第一和第二波道組分別定向到第一和第二棱鏡247、248。進(jìn)而，可以調(diào)整第一和第二棱鏡247、248連同第一和第二中繼棱鏡245、246來(lái)使第一和第二波道組將進(jìn)一步被置于基本垂直于分離方向的方向，例如，以第一波道組指向圖平面，第二波道組背離圖平面(或反之)。這樣，第一和第二波道組分別射到第一和第二波道微鏡陣列203A、203B。
在圖2C的實(shí)施例中，理想的是，第一和第二波道微鏡陣列203A、203B被配置成依靠反射，第一和第二波道組被分別向后定向到第一和第二棱鏡247、248上。這使得反射的光譜波道基本“回溯”它們各自的路徑并以和它們?cè)谙蚯暗穆窂缴蠌墓鈻?01上被衍射基本相同的方式(在波分離方向)接近衍射光柵201，如圖2B的情況。為實(shí)現(xiàn)這些，每一波道微鏡可以是雙軸可移動(dòng)的(例如，圍繞兩個(gè)正交軸轉(zhuǎn)動(dòng))。另外，波道微鏡可以每一個(gè)是單軸轉(zhuǎn)動(dòng)，但額外以一預(yù)定的(“偏”)角傾斜，有效地使反射的光譜波道基本回溯到它們各自的路徑在返回的路徑上。
需要理解的是，通過(guò)沿波分離方向(諸如在圖2C的實(shí)施例中)交替插入光譜波道，相應(yīng)加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)中的中繼透鏡(例如，第一和第二中繼透鏡245、246)不必(例如，和圖2B的實(shí)施例中的第一中繼透鏡241)一樣大。進(jìn)而，因?yàn)榈谝缓偷诙ǖ牢㈢R陣列每一個(gè)包括多個(gè)波道微鏡(對(duì)應(yīng)每一波道組中的光譜波道)，將波道微鏡陣列放置在基本垂直于波長(zhǎng)分離的方向會(huì)是有益的。圖2C的棱鏡罩230B和加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)240B被設(shè)計(jì)，以達(dá)到這一目標(biāo)。進(jìn)而將會(huì)意識(shí)到圖2C中加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)240B中的第一和第二棱鏡247、248可以用本技術(shù)中熟知的其它類(lèi)型的光束偏轉(zhuǎn)元件代替，只要將替代元件以基本等同的方式執(zhí)行即可。
圖2D為對(duì)應(yīng)于圖2A的頂視圖的側(cè)視圖，示出可以如何執(zhí)行圖2A的WIR200的第三實(shí)施例200C。在圖2A和2D中，同樣的元件用同樣的數(shù)字標(biāo)記。如圖2B的情況，波長(zhǎng)分離方向基本垂直于圖平面。在這一實(shí)施例中，波道交插組件230C可以包括一交替透射和反射元件陣列，例如，將其調(diào)適成讓“奇”光譜波道通過(guò)而反射“偶”光譜波道。波道交插組件230C可以進(jìn)一步包括一光束反射器231(例如，一鏡子)，用以再定向“偶”光譜波道以便第一和第二波道組相繼平行傳播。這樣，造成的波道交插方向基本垂直于波長(zhǎng)分離方向，如圖2B的情況。
在圖2D中，加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)240C可以是第一、第二、第三和第四中繼透鏡249、250、251、252的形式。(需要意識(shí)到的是，第一和第三249、251或第二和第四中繼透鏡250、252，可以交替由分段透鏡提供。)第一和第二中繼透鏡249、250有效地構(gòu)成一“常規(guī)”中繼系統(tǒng)(例如，本領(lǐng)域熟知的兩個(gè)中繼透鏡的組件)，用做將第一波道組中繼到第一波道微鏡陣列203A上。類(lèi)似地，第三和第四中繼透鏡251、252有效地構(gòu)成另一“常規(guī)”中繼系統(tǒng)，將第二波道組中繼到第二波道微鏡陣列203B上。在返回的路徑上，反射的光譜波道基本上通過(guò)交插光學(xué)元件“回嗍”到它們各自的光學(xué)路徑上，并以和它們?cè)谙蚯暗穆窂街袕墓鈻?01衍射的基本相同的方式(在波長(zhǎng)分離方向)返回到衍射光柵201，這樣使插入損耗達(dá)到最小化。(需要意識(shí)到的是，光束反射器231不必在圖2D的實(shí)施例中。如果在給定的用途中期望這樣，相應(yīng)地，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將知道如何安排加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)240C以及第一和第二波道微鏡陣列203A、203B)。
如上所述，調(diào)適本發(fā)明中的“加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)”，以保持兩個(gè)波道組之間的空間距離不變的方式，使其將交插在它的物平面上的第一和第二波道組中繼(或映像)到位于它的像平面上的兩個(gè)分離的波道微鏡陣列。在這一點(diǎn)上，通過(guò)“加強(qiáng)”諸如兩個(gè)中繼透鏡的組件的常規(guī)的中繼系統(tǒng)，例如，通過(guò)在兩個(gè)中繼透鏡間插入兩個(gè)(透射和/或反射)光束偏離元件，或通過(guò)將一個(gè)(或每一個(gè))中繼透鏡分割成兩個(gè)，可以再構(gòu)加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)，如圖2B、2C、2D所描述的那樣。需要意識(shí)到的是，根據(jù)本發(fā)明上述加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)240A、240B、240C僅提供許多加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)實(shí)施例的幾個(gè)?？偠灾?，從本發(fā)明的教導(dǎo)中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將知道如何執(zhí)行適當(dāng)加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)，以最好地適合給定的用途。
圖3A-3B描述了說(shuō)明在一波道分離組件上波道如何交錯(cuò)的本發(fā)明的兩個(gè)示范性的實(shí)施例。在圖3A中，波長(zhǎng)分離可以基本沿x-軸進(jìn)行。波道交插可以這樣，使得主光線偏離基本垂直于x-軸并且進(jìn)而駐留在平行于y-z平面的平面內(nèi)。作為例子，帶箭頭的線301可以表示和光譜波道λi相關(guān)的主光線，這里角θxz表示主光線301對(duì)x-z平面的角度偏離。圖2B和2D的實(shí)施例屬于這一構(gòu)型。在圖3B中，波長(zhǎng)分離同樣基本沿x-軸進(jìn)行，而波道交插可以這樣，使得主光線偏離基本平行于x-軸，進(jìn)而駐留在x-z平面。通過(guò)例子，帶箭頭的線303可以表示和光譜波道λj相關(guān)的主光線，這里角θyz表示主光線對(duì)y-z平面(或任意平行于y-z平面的平面)的角度偏離。圖2C的實(shí)施例屬于這一構(gòu)型。
圖3C描述了由棱鏡元件陣列形成的棱鏡罩330A的側(cè)視圖，可以以上述和圖3A相關(guān)的的方式調(diào)適來(lái)實(shí)現(xiàn)波道交插。配置棱鏡罩330A，使得組成元件和入射光譜波道呈一對(duì)一的關(guān)系，以便賦予每一光譜波道一預(yù)定的偏離。作為例子，如圖3C所示，可以以交替方式排列棱鏡罩330A的棱鏡組成元件，這樣“奇”光譜波道偏出圖平面而“偶”光譜波道偏入圖平面(或反之亦然)。這使波道交插方向(例如，沿指向圖平面外的的y-軸)基本垂直于波長(zhǎng)分離方向(例如，沿x-軸)，像和圖3A相關(guān)的方向。例如，可以使用棱鏡罩330A以體現(xiàn)圖2B的波道交插組件230A。只要以基本等同的方式配置組成元件，使其能夠交插光譜波道，將會(huì)意識(shí)到棱鏡罩330A可以二中取一地包括本領(lǐng)域公知的其它棱鏡類(lèi)型或光束偏離元件。
圖3D描述了由類(lèi)棱鏡元件陣列形成的棱鏡罩330B的側(cè)視圖，可以以上述和圖3B相關(guān)的方式調(diào)適來(lái)實(shí)現(xiàn)波道交插。同樣地，棱鏡罩330B可以是和入射光譜波道呈一對(duì)一的關(guān)系，如圖所示。在這一實(shí)施例中，可以將棱鏡罩330B配置成使“奇”光譜波道在x的正方向偏離，而“偶”光譜波道在圖平面內(nèi)在x的負(fù)方向偏離。這使波道交插方向基本沿波長(zhǎng)分離方向(例如，沿x軸)，例如，以上述和圖3B相關(guān)的方式。這樣，例如可以使用棱鏡罩330B體現(xiàn)圖2C的波道交插組件230B。
常規(guī)地，棱鏡罩330B由本領(lǐng)域公知的透明光柵(例如，用玻璃或硅制成)，它的“凹槽周期”d是光束聚焦器202的被焦面內(nèi)兩相鄰光譜波道的間隔的兩倍(在圖3D中未明確示出)。只要將組成元件以基本等同的方式配置以交插光譜波道，它另外可以包括本領(lǐng)域公知的陣列衍射棱鏡，全息棱鏡，或其它類(lèi)型的光束偏離元件。
一般地，本發(fā)明的波道交插組件可以涉及到任意裝置，該裝置能將多個(gè)光譜波道分離成至少兩個(gè)空間上放置的波道組，例如，以和圖3A或3B相關(guān)的上述方式。雖然前面的實(shí)施例涉及到多譜(或波長(zhǎng))波道被分離成第一和第二(或“奇”和“偶”)波道組的情形，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到本發(fā)明的原理也可以擴(kuò)展到期望將光譜波道分離成多于兩個(gè)波道組的應(yīng)用中，例如，在每一波道組中可以提供進(jìn)一步擴(kuò)大的波道間隔。這可以通過(guò)執(zhí)行適當(dāng)?shù)摹安ǖ婪蛛x”組件(例如，使每一M(M＜N)光譜波道將在M個(gè)不同方向偏離的棱鏡罩)，連同圖2A的實(shí)施例中相應(yīng)的加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)(例如，以類(lèi)似于圖2B的加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)240方式配置的一緊接著M分離中繼透鏡的大中繼透鏡)完成?？蛇x擇地，在圖2A中，上述多個(gè)波道交插組件(以及相應(yīng)的加強(qiáng)的中繼系統(tǒng))可以串聯(lián)，這樣產(chǎn)生每一個(gè)都具有較大波道間隔的多個(gè)波道組。從本發(fā)明的教義，本領(lǐng)域的技術(shù)人員也能知道如何設(shè)計(jì)本發(fā)明的波長(zhǎng)選路設(shè)備的波道分離方案，以達(dá)到與給定的應(yīng)用最好的適應(yīng)。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到上述波道交插方案允許第一和第二陣列203A、203B的任一個(gè)中的波道微鏡制得更大(例如，將近圖1A-1B中的兩倍大)。使用這樣的“擴(kuò)大的”波道微鏡帶來(lái)充分平化波道轉(zhuǎn)換函數(shù)且將波道串音最小化的明顯的優(yōu)點(diǎn)。作為例子，圖4示出了波道轉(zhuǎn)換函數(shù)的兩個(gè)示范性的曲線。第一曲線410示出具有相當(dāng)大的內(nèi)波道“槽口”特征的三個(gè)示范性的波道轉(zhuǎn)換函數(shù)，該“槽口”可以是圖1A的WSR設(shè)備所獨(dú)有的特征。相反地，第二曲線420顯示的波道轉(zhuǎn)換函數(shù)表現(xiàn)出極淺的內(nèi)波道“槽口”，該“槽口”可以是圖2A的WIR設(shè)備所獨(dú)有的特征。(需要注意的是，第二曲線420示出的淺的內(nèi)波道“槽口”可以產(chǎn)生自采用的波道分離組件中的相鄰元件之間的明顯輪廓)。在一些應(yīng)用中，理想的是這樣的幾乎“小-槽口”波道轉(zhuǎn)換函數(shù)。而且，因而產(chǎn)生的較大的(有效的)波道間隔可以允許組成波道微鏡將以更理想的特征配置，包括(但不限于)更高的共振頻率，關(guān)于兩正交軸的雙軸旋轉(zhuǎn)，以及更大的樞軸角。這些屬性在許多應(yīng)用中是期望得到的。例如，雙軸旋轉(zhuǎn)能力提供了執(zhí)行“無(wú)損”再構(gòu)的可能性，通過(guò)首先操縱波長(zhǎng)遠(yuǎn)離輸出準(zhǔn)直器，然后操縱波長(zhǎng)在平行于準(zhǔn)直器陣列的方向上下浮動(dòng)到鄰近期望的輸出口區(qū)域的一位置，最后操縱波長(zhǎng)回到準(zhǔn)直器陣列以便將波長(zhǎng)波道光耦合到適當(dāng)?shù)妮敵龉饫w。
在期望動(dòng)態(tài)控制耦合到輸出口的光譜波道的光功率大小的應(yīng)用中，光束衰減組件可以進(jìn)一步執(zhí)行在本發(fā)明的WIR設(shè)備中，如圖5所示。作為例子，圖5的WIR設(shè)備500可以利用在圖2A的實(shí)施例中使用的大量的元件以及由這些元件組成的結(jié)構(gòu)，如用同樣的數(shù)字所標(biāo)明的這些元件所表示。另外，光束衰減組件550可以設(shè)置在加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)240和波道微組件203之間，例如，緊靠波道微鏡組件203。光束衰減組件550可以包括第一和第二束衰減元件陣列550A、550B，這些元件可以是本領(lǐng)域公知的基于液晶的可變光學(xué)衰減器(在此稱為“LC-像素”)。虛線框550’分別進(jìn)一步提供了第一和第二光束衰減陣列550A、550B的前視圖。這樣，在分別射到第一和第二波道微鏡陣列203A、203B(在向前的路徑上)之前，第一和第二波道組與第一和第二光束衰減陣列550A、550B相關(guān)聯(lián)因而被第一和第二光束衰減陣列550A、550B所操縱。
在圖5的實(shí)施例中，第一和第二光束衰減陣列550A、550B可以運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)單個(gè)和動(dòng)態(tài)地衰減相應(yīng)的光譜波道，以便控制耦合到輸出口的光譜波道的光功率大小在期望的值(例如，等于預(yù)定的值)。第一和第二光束衰減陣列550A、550B可以進(jìn)一步用做“阻擋”正在進(jìn)行再構(gòu)的光譜波道，這樣便于“無(wú)損”再構(gòu)。在光網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，這樣的波道功率控制和無(wú)損再構(gòu)能力會(huì)是非常期望的。而且，因?yàn)榈谝缓偷诙馐p陣列550A、550B中的組成LC-像素同樣可以做得很大，作為上述的波道交插方案的結(jié)果，圖5中波道微鏡組件203和光束衰減組件550間的排列不會(huì)對(duì)波道濾波特性產(chǎn)生相反的影響。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到光束衰減組件550另外可以包括基于MEMS的模板/衰減元件(shuttering/attenuation elements)，或本領(lǐng)域公知的其它類(lèi)型的電-光模板/衰減元件，代替LC-像素。而且，通過(guò)將液晶材料(連同相關(guān)的控制電路)沉積到波道交插組件230(例如，圖3C或3D的棱鏡罩)上，也可以將波道交插組件230和光束衰減組件的功能性結(jié)合起來(lái)。從本發(fā)明的教義，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將知道對(duì)一給定的應(yīng)用，在本發(fā)明的一WIR設(shè)備中如何設(shè)計(jì)一合適的光束衰減/模板裝置。
進(jìn)一步將意識(shí)到使用上述較大的波道微鏡(連同較大的LC-像素)能有效地給出光譜波道和相應(yīng)的光譜微鏡(或LC像素)之間的實(shí)用上不合理的輕微的錯(cuò)排。這樣放松了公差要求且進(jìn)一步使該系統(tǒng)免受環(huán)境效應(yīng)(諸如熱效應(yīng)和機(jī)械干擾)的影響。
可以存在期望第一和第二波道微鏡陣列緊靠波道交插組件的應(yīng)用，而不包括加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)。(例如，這一構(gòu)型可以占用較小的設(shè)備覆蓋區(qū)。)圖6A示出屬于這一情形的WIR設(shè)備的本發(fā)明另一實(shí)施例。作為例子，WIR設(shè)備600可以構(gòu)造在大量圖2D的實(shí)施例中使用的元件之上并共用這些元件，如用同樣的數(shù)字鑒別的那些元件所指示的那樣。如圖2D的情形，可以調(diào)適波道交插組件630，允許“奇”光譜波道通過(guò)，而后射到波道微鏡的第一陣列603A上，而將“偶”光譜波道反射到波道微鏡的第二陣列603B上。虛線框605、606分別進(jìn)一步提供了波道微鏡的第一和第二陣列603A、603B的前視圖。WIR設(shè)備600的剩余操作可以基本上類(lèi)似于和圖2D的實(shí)施例相關(guān)的上述操作。
在圖6A中，波道交插組件630可以包括一交互透射及反射元件陣列，例如，透射及反射元件可以分別對(duì)應(yīng)于“奇”“偶”光譜波道。作為例子，圖6B給出了可以如何排列波道交插組件630以及波道微鏡陣列630A、630B的一示范性的實(shí)施例。波道交插組件630可以包括一具有交替的“孔”(用于透射)和反射表面(用陰影區(qū)域標(biāo)記)的“波道罩”631?？梢园巡ǖ勒?31放置在相對(duì)于第一或第二波道微鏡陣列603A、603B的位置。為方便校準(zhǔn)，波道罩631連同第一或第二波道微鏡陣列603A、603B可以安放在裝置器632上。
另外，波道罩631可以置于本領(lǐng)域公知的第一和第二直角棱鏡(例如，由硅或玻璃制成)的斜表面之間。第一或第二波道微鏡陣列603A、603B可以分別安放在第一和第二棱鏡的兩側(cè)“面”上，這些棱鏡以90度定向，例如，以圖6B描述的方式。這一校準(zhǔn)有助于“縮短”圖6A中的波道交插組件和各個(gè)波道微鏡之間的光學(xué)路徑。
在本發(fā)明中，波長(zhǎng)分離器201通?？梢允且?guī)定的衍射光柵、全息衍射光柵、階梯光柵、彎曲的衍射光柵、透射光柵、散射光柵或其它本領(lǐng)域公知的波長(zhǎng)分離器件。光束聚焦器202可以是單一透鏡、一透鏡組件或其它本領(lǐng)域公知的光束聚焦器件。波道微鏡203可以是硅微加工鏡、反射帶(或隔膜)或本領(lǐng)域公知的其它類(lèi)型的自動(dòng)調(diào)準(zhǔn)鏡。每一波道微鏡可以關(guān)于一個(gè)或兩個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。準(zhǔn)直鏡220也可以是硅微加工鏡，或本領(lǐng)域公知的其它類(lèi)型的光束偏離器件，每一個(gè)都關(guān)于一個(gè)或兩個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。將會(huì)意識(shí)到上述波道微鏡可以用本領(lǐng)域公知的其它類(lèi)型的光束操縱(例如，基于電-光的光束操縱)元件代替，這些元件能動(dòng)態(tài)地以基本等同的方式操縱光譜波道。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)意識(shí)到，通過(guò)上述示范性的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的基本原理進(jìn)行了說(shuō)明。在此可以以等同的方式設(shè)計(jì)出各種各樣的裝置和方法來(lái)執(zhí)行指定的功能。而且，在此可以在不脫離本發(fā)明的原理和范圍的情況下，做出各種各樣的變化、替代和交替。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)該由下面的權(quán)利要求及其它們的法律等同物確定。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包括a)用于多波長(zhǎng)光學(xué)信號(hào)的一輸入口，以及多個(gè)輸出口；b)波長(zhǎng)分離器，將所述多波長(zhǎng)光學(xué)信號(hào)按波長(zhǎng)分離成多光譜波道；c)光束聚焦器，聚焦所述的光譜波道；d)波道交插組件，將所述光譜波道插到至少第一和第二波道組之間；以及e)至少第一和第二波道微鏡陣列，分別和所述的至少第一和第二波道組對(duì)應(yīng)，使得每一波道微鏡接收唯一的所述光譜波道，所述波道微鏡可單個(gè)控制以將所述光譜波道定向到所選擇的所述輸出口。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述的光束聚焦器將所述的光譜波道聚焦成所述波道交插組件上的相應(yīng)的光譜斑，其中所述設(shè)備進(jìn)一步包括一加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)，調(diào)適所述加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)以將來(lái)自所述波道交插組件的所述至少第一和第二波道組分別中繼到所述至少第一和第二波道微鏡陣列。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)包括第一、第二以及第三中繼透鏡，配置它們使得所述第二和第三中繼透鏡分別對(duì)應(yīng)于所述第一和第二波道組。
4.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)包括第一、第二中繼透鏡，以及光學(xué)上插在所述第一和第二中繼透鏡之間的第一和第二光束偏離元件，配置它們使得所述第一和第二光束偏離元件分別對(duì)應(yīng)于所述第一和第二波道組。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述第一和第二光束偏離元件中的任一個(gè)都包括一棱鏡。
6.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)包括第一、第二、第三和第四中繼透鏡，配置它們使得所述第一和第二中繼透鏡對(duì)應(yīng)于所述第一波道組，使得所述第三和第四中繼透鏡對(duì)應(yīng)于所述第二波道組。
7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述波道交插組件包括光束偏離元件陣列，所述陣列和所述光譜波道一對(duì)一地交替排列。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述光束偏離元件陣列采用衍射光柵。
9.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述光束偏離元件陣列包括一棱鏡陣列。
10.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述光束偏離元件陣列用液晶材料和相關(guān)的控制電路沉積，以動(dòng)態(tài)地控制所述光譜波道的光功率的大小。
11.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述波道交插組件包括一交替的透射及反射元件陣列，配置它們使得所述第一波道組穿過(guò)并反射所述第二波道組。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述波道交插組件進(jìn)一步包括一光束偏離器，用于再偏轉(zhuǎn)所述第二波道組以使所述第一和第二波道組平行傳播。
13.權(quán)利要求1所述的設(shè)備進(jìn)一步包括第一和第二光束衰減元件陣列，分別緊靠所述第一和第二波道微鏡陣列，其中所述第一和第二光束衰減元件陣列分別動(dòng)態(tài)控制所述第一和第二波道組的光功率大小。
14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述第一和第二光束衰減元件陣列的任一個(gè)都包括基于液晶的可變光學(xué)衰減器。
15.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中每一波道微鏡關(guān)于繞至少一個(gè)軸連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
16.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述光束聚焦器包括一個(gè)或多個(gè)透鏡。
17.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述波長(zhǎng)分離器包括一選自該組的元件，該組包括規(guī)定的衍射光柵、全息衍射光柵、階梯光柵、曲線衍射光柵以及發(fā)散棱鏡。
18.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述輸入口和所述多個(gè)輸出口包括一光纖準(zhǔn)直器陣列。
19.權(quán)利要求1所述的設(shè)備進(jìn)一步包括一準(zhǔn)直鏡，光學(xué)上插在連同所述輸出口的所述輸入口和所述波長(zhǎng)分離器之間，用于調(diào)整來(lái)自所述輸入口的所述多波長(zhǎng)光學(xué)信號(hào)的校直以及將所述反射光譜波道定向到所述輸出口。
20.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中每一準(zhǔn)直鏡繞至少一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)。
21.該設(shè)備，包括a)光纖準(zhǔn)直器陣列，提供一多波長(zhǎng)光學(xué)信號(hào)的輸入口和多個(gè)輸出口；b)波長(zhǎng)分離器，將所述多波長(zhǎng)光學(xué)信號(hào)依據(jù)波長(zhǎng)分離成多個(gè)光譜波道；c)光束聚焦器；d)波道交插組件；e)加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)；以及f)第一和第二波道微鏡陣列；其中所述光束聚焦器將所述的光譜波道聚焦成所述波道交插組件的相應(yīng)的光譜斑，其中所述波道交插組件將所述光譜波道插在第一和第二波道組之間，其中調(diào)試所述加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)以將來(lái)自所述波道交插組件的第一和第二波道組分別中繼到所述第一和第二波道微鏡陣列，這樣每一波道微鏡接收所述光譜波道中唯一的一個(gè)，其中所述波道微鏡可單個(gè)控制以將所述光譜波道定向到選定的所述輸出口。
22.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中所述波道交插組件包括一光束偏離元件陣列，和所述光譜波道一對(duì)一地交替排列。
23.如權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中所述光束偏離元件陣列采用衍射光柵。
24.如權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中所述光束偏離元件陣列包括一棱鏡陣列。
25.如權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中所述光束偏離元件陣列用液晶材料及相關(guān)的控制電路沉積以便動(dòng)態(tài)控制所述光譜波道的光功率大小。
26.如權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中所述加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)包括第一、第二和第三中繼透鏡，將這樣的所述第二和第三中繼透鏡配置成分別相應(yīng)于所述第一和第二波道組。
27.如權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中所述加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)包括第一和第二中繼透鏡，以及光學(xué)上插在所述第一和第二中繼透鏡之間的第一和第二光束偏離元件，配置它們使所述第一和第二光束偏離元件分別相應(yīng)于所述第一和第二信道組。
28.如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中所述第一和第二光束偏離元件中的任一個(gè)都包括一棱鏡。
29.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中所述波道交插組件包括一交替透射和反射元件陣列，配置它們使得所述第一波道組穿過(guò)且能反射第二波道組。
30.如權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其中所述加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)包括第一、第二、第三和第四中繼透鏡，配置它們使得所述第一和第二中繼透鏡相應(yīng)于所述第一波道組，所述第三和第四中繼透鏡相應(yīng)于所述第二波道組。
31.如權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其中所述波道交插組件進(jìn)一步包括一光束反射器，用于再偏離所述第二波道組以便使所述第一和第二波道組平行傳播。
32.權(quán)利要求21所述的設(shè)備進(jìn)一步包括第一和第二光束衰減元件陣列，分別緊鄰所述第一和第二波道微鏡陣列，其中所述第一和第二光束衰減元件陣列分別動(dòng)態(tài)地控制所述第一和第二波道組的光功率大小。
33.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中所述第一和第二光束衰減元件陣列中的任一個(gè)都包括基于液晶的可變光學(xué)衰減器。
34.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中每個(gè)波道微鏡繞至少一個(gè)軸連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
35.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中所述波長(zhǎng)散射器包括一個(gè)選自該組的元件，該組包括控制衍射光柵、全息衍射光柵、階梯光柵、彎曲衍射光柵以及散射棱鏡。
36.權(quán)利要求21所述的設(shè)備進(jìn)一步包括一準(zhǔn)直鏡陣列，光學(xué)上插在所述光纖準(zhǔn)直器陣列和所述波長(zhǎng)散射器之間，用于調(diào)整來(lái)自所述輸入口的多波長(zhǎng)光學(xué)信號(hào)的準(zhǔn)直以及將所述反射光譜信道定向到所述輸出口。
37.如權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其中每個(gè)準(zhǔn)直鏡繞至少一個(gè)軸可旋轉(zhuǎn)。
38.一種自動(dòng)波長(zhǎng)選路的方法，包括接收來(lái)自輸入口的多波長(zhǎng)光學(xué)信號(hào)；將所述多波長(zhǎng)光學(xué)信號(hào)按照波長(zhǎng)分離成多個(gè)光譜波道；將所述光譜波道交插在至少第一和第二波道組之間；將所述至少第一和第二波道組定向到至少第一和第二光束操縱元件上，這樣每一光束操縱元件接收所述光譜波道中唯一的一個(gè)；以及控制所述光束操縱元件以便將所述光譜波道定向到多個(gè)輸出口。
39.權(quán)利要求38所述的方法進(jìn)一步包括將所述至少第一和第二波道組分別中繼到所述至少第一和第二光束操縱元件陣列。
40.權(quán)利要求38所述的方法進(jìn)一步包括動(dòng)態(tài)控制耦合到所述輸出口的光譜波道的光功率大小。
41.權(quán)利要求38所述的方法進(jìn)一步包括在所述交插步驟之前將所述光譜波道聚焦成相應(yīng)的聚焦斑。
42.如權(quán)利要求38所述的方法，其中所述光束操縱元件包括微鏡，其中所述控制步驟包括單個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)所述微鏡，以便將所述光譜波道定向到所述多個(gè)輸出口。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其中對(duì)所述微鏡進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。
全文摘要
一種新穎的波長(zhǎng)選路設(shè)備，該設(shè)備使用一衍射光柵(201)將來(lái)自輸入口(210)的多波長(zhǎng)光學(xué)波道分離成多光譜波道；使用一波道交插組件(230)(例如，棱鏡陣列)將光譜波道插入到兩波道組；使用“加強(qiáng)的中繼系統(tǒng)”(240)將交插的波道組分別中繼到波道微鏡的兩分離陣列(203A、203B)。這些波道微鏡可單一控制并可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)以將光譜波道反射到多個(gè)輸出口(210)。該發(fā)明的波長(zhǎng)選路設(shè)備可以逐波道地為光譜波道選定路線并將任一光譜波道耦合到任一輸出口(210)。而且，該波道－交插方案有效地“擴(kuò)大”了波道間隔，這樣允許每一陣列的波道微鏡能做得更大且更可靠，因此極大地改善了波道濾波特性并確保了更強(qiáng)的性能。
文檔編號(hào)H04J14/02GK1774656SQ02816950
公開(kāi)日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2002年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月29日
發(fā)明者卡爾·阿諾德·波爾斯, 馬蘇德·曼蘇里普, 杰弗里·P·王爾德 申請(qǐng)人:卡培拉福托里克有限公司