波长选择开关和波长选择方法
阅读：1049发布：2020-05-22
专利汇可以提供波长选择开关和波长选择方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种 波长 选择 开关 和波长选择方法。所述波长选择开关包括：多个输入端口，经由所述多个输入端口分别输入多个光束，每个光束包含至少一个预定波长的光 信号 ；至少一个输出端口；以及波长分离装置，包括波长分离器件和微镜组，所述波长分离器件被配置为从经由所述多个输入端口中的预定输入端口输入的光束中分离至少一个 光信号 ，所述微镜组被配置为调整所述至少一个光信号的传播方向，使得所述至少一个光信号经由所述至少一个输出端口中的预定输出端口输出。利用上述波长选择开关和波长选择方法，可以实现从任意输入端口输入的任意波长的光信号从任意输出端口输出，还能够实现从不同输入端口输入的不同波长的光信号从同一输出端口输出。，下面是波长选择开关和波长选择方法专利的具体信息内容。
1.一种波长选择开关，包括：
多个输入端口，经由所述多个输入端口分别输入多个光束，每个光束包含至少一个预定波长的光信号；
至少一个输出端口；以及
波长分离装置，包括波长分离器件和微镜组，所述波长分离器件被配置为从经由所述多个输入端口中的预定输入端口输入的光束中分离至少一个光信号，所述微镜组被配置为调整所述至少一个光信号的传播方向，使得所述至少一个光信号经由所述至少一个输出端口中的预定输出端口输出。
2.如权利要求1所述的波长选择开关，其中，所述微镜组包括分别与所述多个输入端口对应的多个输入侧微镜阵列、以及与所述至少一个输出端口对应的至少一个输出侧微镜阵列，并且与所述预定输入端口对应的输入侧微镜阵列将所述至少一个光信号反射到与所述预定输出端口对应的输出侧微镜阵列。
3.如权利要求2所述的波长选择开关，其中，每个输入侧微镜阵列包括分别与多个不同波长对应的多个输入侧微镜，并且所述至少一个光信号入射到与所述预定输入端口对应的输入侧微镜阵列中、与所述至少一个光信号的波长对应的输入侧微镜上。
4.如权利要求3所述的波长选择开关，其中，每个输出侧微镜阵列包括分别与多个不同波长对应的多个输出侧微镜，并且与所述至少一个光信号的波长对应的输入侧微镜将所述至少一个光信号反射到与所述预定输出端口对应的输出侧微镜阵列中、与所述至少一个光信号的波长对应的输出侧微镜上。
5.如权利要求4所述的波长选择开关，其中，所述波长分离器件是衍射光栅。
6.如权利要求5所述的波长选择开关，其中，所述波长分离装置还包括：
扩束装置，被配置为分别对所述多个光束进行扩束，使得扩束后的所述多个光束入射到波长分离器件上。
7.如权利要求6所述的波长选择开关，其中，所述波长分离装置还包括：
会聚装置，被配置为将从波长分离器件出射的所述至少一个光信号会聚到与该预定输入端口对应的输入微镜阵列上。
8.如权利要求4所述的波长选择开关，其中，通过微机电系统MEMS来控制每个输入侧微镜或每个输出侧微镜。
9.一种波长选择方法，由包括多个输入端口、波长分离装置和至少一个输出端口的波长选择开关执行，所述波长分离装置包括波长分离器件和微镜组，该波长选择方法包括：
接收分别经由所述多个输入端口输入的多个光束，每个光束包含至少一个预定波长的光信号；
利用波长分离器件从经由所述多个输入端口中的预定输入端口输入的光束中分离至少一个光信号；以及
利用微镜组来调整所述至少一个光信号的传播方向，使得所述至少一个光信号经由所述至少一个输出端口中的预定输出端口输出。
10.如权利要求9所述的波长选择方法，其中，所述微镜组包括分别与所述多个输入端口对应的多个输入侧微镜阵列、以及与所述至少一个输出端口对应的至少一个输出侧微镜阵列，并且通过与所述预定输入端口对应的输入侧微镜阵列将所述至少一个光信号反射到与所述预定输出端口对应的输出侧微镜阵列。
11.如权利要求10所述的波长选择方法，其中，每个输入侧微镜阵列包括分别与多个不同波长对应的多个输入侧微镜，并且所述至少一个光信号入射到与所述预定输入端口对应的输入侧微镜阵列中、与所述至少一个光信号的波长对应的输入侧微镜上。
12.如权利要求11所述的波长选择方法，其中，每个输出侧微镜阵列包括分别与多个不同波长对应的多个输出侧微镜，并且与所述至少一个光信号的波长对应的输入侧微镜将所述至少一个光信号反射到与所述预定输出端口对应的输出侧微镜阵列中、与所述至少一个光信号的波长对应的输出侧微镜上。
13.如权利要求12所述的波长选择方法，其中，所述波长分离器件是衍射光栅。
14.如权利要求13所述的波长选择方法，还包括：
分别对所述多个光束进行扩束，使得扩束后的所述多个光束入射到波长分离器件上。
15.如权利要求14所述的波长选择方法，还包括：
将从波长分离器件出射的所述至少一个光信号会聚到与该预定输入端口对应的输入微镜阵列上。
16.如权利要求12所述的波长选择方法，其中，通过微机电系统MEMS来控制每个输入侧微镜或每个输出侧微镜。
波长选择开关和波长选择方法
技术领域
[0001] 本公开涉及智能光网络，并且具体涉及一种可以在智能光网络中使用的波长选择开关（Wavelength Selective Switch,WSS）以及对应的波长选择方法。
背景技术
[0002] 智能光网络（例如光通信网络）的主要由一系列具有高度灵活性的设备构成，其中，可重构光分插复用器（ROADM）是智能光网络中的核心功能模块。传统的ROADM使用1×M WSS（M>1），并且通过软件配置和自动功率均衡实现网络节点之间的连接，从而实现波长的上路、下路和直通。然而，由于传统的基于1×M WSS的ROADM端口数目有限，因此，随着智能光网络向更高维度发展，光网络中的ROADM的数量大幅增加，网络管理也更加复杂，功耗成本也相应增加。因此，增加单个RODAM的输入端口和输出端口数目成为下一代的ROADM技术需要解决的关键问题之一。为此，提出了可在ROADM中使用的N×M WSS（N>1,M≥1）。然而，传统的N×M WSS无法实现从不同输入端口输入的不同波长的光信号从同一输出端口输出。
[0003] 因此，需要一种新的波长选择开关和波长选择方法，其不仅能够实现从任意输入端口输入的任意波长的光信号从任意输出端口输出，还能够实现从不同输入端口输入的不同波长的光信号从同一输出端口输出。发明内容
[0004] 考虑到以上问题而提出了本公开。本公开的一个目的是提供一种波长选择开关和波长选择方法，其不仅能够实现从任意输入端口输入的任意波长的光信号从任意输出端口输出，还能够实现从不同输入端口输入的不同波长的光信号从同一输出端口输出。
[0005] 根据本公开的一个方面，提供了一种波长选择开关，包括：多个输入端口，经由所述多个输入端口分别输入多个光束，每个光束包含至少一个预定波长的光信号；至少一个输出端口；以及波长分离装置，包括波长分离器件和微镜组，所述波长分离器件被配置为从经由所述多个输入端口中的预定输入端口输入的光束中分离至少一个光信号，所述微镜组被配置为调整所述至少一个光信号的传播方向，使得所述至少一个光信号经由所述至少一个输出端口中的预定输出端口输出。
[0006] 根据本公开的另一方面，提供了一种波长选择方法，该波长选择方法由包括多个输入端口、波长分离装置和至少一个输出端口的波长选择开关执行，所述波长分离装置包括波长分离器件和微镜组，该波长选择方法包括：接收分别经由所述多个输入端口输入的多个光束，每个光束包含至少一个预定波长的光信号；利用波长分离器件从经由所述多个输入端口中的预定输入端口输入的光束中分离至少一个光信号；以及利用微镜组来调整所述至少一个光信号的传播方向，使得所述至少一个光信号经由所述至少一个输出端口中的预定输出端口输出。
[0007] 在根据本公开上述方面的波长选择开关和波长选择方法中，使用波长分离器件来从经由各个输入端口输入的光束中分离至少一个光信号，然后使用微镜阵列来调整光信号的传播方向。这样，通过调整微镜阵列，可以实现从任意输入端口输入的任意波长的光信号从任意输出端口输出，还能够实现从不同输入端口输入的不同波长的光信号从同一输出端口输出。而且，在根据本公开上述方面的波长选择开关和波长选择方法中，光路简洁，切换方法简单，因此可广泛应用于各种光网络，例如光通信网络、光传感网络等。附图说明
[0008] 通过结合附图对本发明的实施例进行详细描述，本发明的上述和其它目的、特征、优点将会变得更加清楚，其中：
[0009] 图1是根据本发明实施例的波长选择开关的示意性结构框图。
[0010] 图2A是示意性地示出根据本发明实施例的波长选择开关的示例实现方式的图。
[0011] 图2B是示意性地示出在图2A中建立的三维坐标系的y轴和z轴的图。
[0012] 图2C是示意性地示出图2A所示的柱透镜102和聚焦透镜103形成的扩束装置的图。
[0013] 图3是示意性地示出了图2A所示的微镜组的结构的图。
[0014] 图4示意性地示出了图2A所示的波长选择开关的等效光路图。
[0015] 图5是示出根据本发明实施例的波长选择方法的流程图。
具体实施方式
[0016] 下面，将参照附图来描述根据本发明实施例的波长选择开关和波长选择方法。在附图中，相同的参考标号自始至终表示相同的元件。
[0017] 首先，参照图1来描述根据本公开的实施例的波长选择开关。
[0018] 如图1所示，波长选择开关10包括N个输入端口11-1、11-2、...、11-N（以下可统称为11），波长分离装置12，以及M个输出端口13-1、13-2、...、13-M（以下可统称为13），其中N为大于1的整数，M为大于或等于1的整数。
[0019] 多个光束可以分别经由所述N个输入端口11输入到波长选择开关10中。每个光束可以包含一个光信号或者可以包含多个不同波长的光信号，并且经由不同输入端口输入的光束所包含的光信号的波长可以相同或不同。这里所述的光信号可以是携带信息的光或者不携带信息的单波长光。在每个光束包含多个光信号的情况下，该光束可以是通过波分复用（WDM）技术、粗波分复用（CWDM）技术或者密集波分复用（DWDM）技术等将所述多个光信号复用在一起而形成的光束。各个光信号的波长可以是国际电信联盟（ITU）规定的波长。具体地，各个光信号的波长可以是在WDM、CWDM或DWDM光通信系统中常用的波长，例如在
1530纳米至1565纳米范围内的波长或者其他波长。
1530纳米至1565纳米范围内的波长或者其他波长。
[0020] 波长分离装置12包括波长分离器件和微镜组（未示出）。波长分离器件可以从经由所述N个输入端口11中的预定输入端口输入的光束中分离至少一个光信号，所述微镜组可以调整所分离的所述至少一个光信号的传播方向，使得所述至少一个光信号经由所述M个输出端口13中的预定输出端口输出。所述预定输入端口可以是所述N个输入端口中的任意一个输入端口，或者可以是根据需要选择的某个输入端口，所述预定输出端口可以是所述M个输出端口中的任意一个输出端口，或者可以是根据需要选择的某个输出端口。
[0021] 图1所示的波长选择开关可以具有多种实现方式，下面将描述该波长选择开关的一种示例性实现方式。在该示例实现方式中，为便于描述和图示，假设N为3，M为3，即，该波长选择开关具有3个输入端口和3个输入端口，但是应当认识到，N和M可以是根据实际需要选择的其他数值。
[0022] 如图2A所示，波长选择开关100包括输入准直器阵列101、柱透镜102、聚焦透镜103、衍射光栅104、微镜组105、以及输出准直器阵列106。输入准直器阵列101对应于参照图1描述的波长选择开关10的输入端口11。柱透镜102、聚焦透镜103、衍射光栅104、微镜组105对应于参照图1描述的波长分离装置12。输出准直器阵列106对应于参照图1描述的输出端口13。
[0023] 输入准直器阵列101包括N（＝3）个输入准直器，经由每个输入准直器可以输入一个光束，如上所述，该光束可以包含一个光信号或者多个具有不同波长的光信号。输出准直器阵列106包括M（＝3）个输出准直器，经由每个输出准直器可以输出一个光束或光信号。输入准直器阵列101中的各个输入准直器和输出准直器阵列106中的各个输出准直器可以沿某个方向以相等或不相等的间隔平行排列。在图2A所示的示例中，各个输入准直器排列在一侧，各个输出准直器排列在另一侧。在另一实施例中，各个输入准直器和各个输出准直器可以交错排列。
[0024] 为了便于描述，在图2A中建立三维坐标系。具体地，可以将输入准直器阵列101中的各个输入准直器和输出准直器阵列106中的各个输出准直器排列的方向定义为y方向（即，各个准直器沿y方向平行排列），并且可以将垂直于y方向的、从输入准直器阵列101中的各个输入准直器出射的光束（平行光束）的传播方向定义为z方向，如图2A和图2B所示。相应地，可以将垂直于y轴和z轴形成的y-z平面的两个方向中的任一个定义为x方向。应当注意，在图2A所示的示例中，如下文所述，入射到衍射光栅104的光束（具体地，光束包含的各个光信号）在衍射光栅104处发生衍射，使得所述光束（具体地，各个光信号）的传播方向发生改变，在这种情况下，在从衍射光栅104到微镜组105的光路中，可以将光束或某个光信号的传播方向定义为z轴，并且相应地旋转上述坐标系。应当认识到，由于该坐标系的建立只是为了说明本公开的实施例的目的，而不影响各个组件的实际布置，因此该坐标系随着光束或光信号的传播方向的旋转不会影响本公开的实施例的实现。
[0025] 柱透镜102为x方向的柱透镜。即，对于沿z方向穿过柱透镜102的光束，柱透镜102在y-z平面内的横截面为平面柱体，而在x-z平面内的横截面为凸透镜，并且光轴沿z方向延伸。因此，在本实现方式中，当光束穿过柱透镜102时，该光束在y方向保持不变。
[0026] 聚焦透镜103可以是双面凸透镜，并且光轴沿z方向延伸。聚焦透镜103和柱透镜102形成x方向的扩束装置。具体地，如图2C所示，假设柱透镜102的焦距为f（0 x-z平面内），聚焦透镜103的焦距为f1，可以布置聚焦透镜103和柱透镜102，使得它们之间的距离为f0+f1，这样，当光束沿z方向穿过柱透镜102和聚焦透镜103时，该光束中的每个光信号在x方向被扩束。
[0027] 衍射光栅104是反射式衍射光栅。布置该衍射光栅104，使得当光束入射到衍射光栅104上时，将在x-z平面内发生衍射，而在y方向上发生平面镜反射。可以使用本领域公知的反射式衍射光栅来充当衍射光栅104。
[0028] 具体地，根据衍射原理，对于在x-z平面内（或在x方向上）以入射角α1入射到衍射光栅104上的波长为λ的光信号（其包含在光束中），其衍射满足下式：
[0029] nλ=d(sinα1+sinβ1) （1）
[0030] 其中，n为衍射级数，d为衍射光栅104的光栅常数。由于入射光的能量主要集中于一级衍射光，因此可以只考虑一级衍射光，即n=1。根据上式（1）可知，衍射角β1取决于光信号的入射角α1和波长λ。对于经由同一个输入端口输入的光束中的两个或更多光信号，由于它们具有相同的入射角和不同的波长，因此，可以通过该衍射将它们在x方向上彼此分开。换言之，衍射光栅104成为波长分离器件，其可以在x方向上将经由同一个输入端口输入的光束中的不同波长的光信号彼此分离开。另一方面，由于经由不同输入端口输入的两个或更多光束在不同的y方向位置处入射到衍射光栅104，因此这些光束将在衍射光栅104的不同的y方向上位置处发生x-z平面内的衍射，使得这些光束可以彼此分离开。
[0031] 微镜组105包括与各个输入端口对应的输入侧微镜阵列1051和与各个输出端口对应的输出侧微镜阵列1052。在本示例中，由于波长选择开关100具有N＝3个输入端口和M＝3个输出端口，因此，微镜组105包括分别与3个输入端口对应的3个输入侧微镜阵列1051-1、1051-2和1051-3（以下可统称为1051）以及分别与3个输出端口对应的3个输出侧微镜阵列1052-1、1052-2和1052-3（以下可统称为1052），如图3所示。
[0032] 下面参照图3来更详细地描述微镜组105的结构。图3示出了微镜组105的立体图、侧视图、俯视图和展开正视图，所述展开正视图是将输入侧微镜阵列1051所在的平面与输出侧微镜阵列1052所在的平面展开为一个平面时获得的正视图。如图3所示，各个输入侧微镜阵列1051和各个输出侧微镜阵列1052分别可以沿y方向平行排列。各个输入侧微镜阵列1051被布置为使得经由各个输入端口输出的光束能够入射到与该输入端口对应的输入侧微镜阵列1051上。此外，输入侧微镜阵列1051所在的平面与输出侧微镜阵列1052所在的平面以一定的夹角（例如45度）相对布置，使得所述多个输入侧微镜阵列中与预定的输入端口对应的输入侧微镜阵列可以将入射到该阵列的光束（具体地，该光束中的光信号）反射到所述多个输出侧微镜阵列中的任意一个输出侧微镜阵列（或者与预定输出端口对应的输出侧微镜阵列）上。
[0033] 如图3所示，各个输入侧微镜阵列可以具有相同的结构。具体地，每个输入侧微镜阵列可以包括多个微镜，这些微镜可以沿x方向排列，并且每个微镜对应一个波长。由于通过衍射光栅104的衍射，经由同一个输入端口输入的光束中的不同波长的光信号在x方向上彼此分开，因此，可以布置与该输入端口对应的输入侧微镜阵列中的多个微镜，使得从衍射光栅104衍射到该输入侧微镜阵列的不同波长的光信号入射到与该光信号的波长对应的不同微镜上。作为示例，波长为λ1的光信号可以入射到每个输入侧微镜阵列最左侧的微镜T1上，波长为λ2的光信号可以入射到每个输入侧微镜阵列左侧第二个微镜T2上，波长为λ3的光信号可以入射到每个输入侧微镜阵列左侧第三个微镜T3上，依次类推。可以通过微机电系统（MEMS）来控制输入侧微镜阵列中的每个微镜，即，可以通过MEMS来改变每个微镜的方位，从而改变入射到该微镜上的光信号的反射方向。当然，也可以利用其他驱动机构（例如压电驱动器）来控制每个微镜。
[0034] 输出侧微镜阵列可以具有输入侧微镜阵列具有相同的结构。具体地，每个输出侧微镜阵列也可以包括多个微镜，这些微镜可以沿x方向排列，并且每个微镜对应一个波长。这样，可以通过改变输入侧微镜阵列中的每个微镜的方位，使得从该微镜反射的光束根据其波长而入射到预定的或任意一个输出侧微镜阵列中与该波长对应的微镜上。作为示例，可以使波长为λ1的光信号入射到输出侧微镜阵列最左侧的微镜T1上，可以使波长为λ2的光信号入射到输出侧微镜阵列左侧第二个微镜T2上，可以使波长为λ3的光信号可以入射到输出侧微镜阵列左侧第三个微镜T3上，依次类推。同样，可以通过MEMS或其他驱动机构来控制输出侧微镜阵列中的每个微镜，以改变每个微镜的方位，从而改变入射到该微镜上的光信号的反射方向，使得该光信号最终经由预定的输出端口输出。
[0035] 下面将参照图4来详细描述利用波长选择开关100执行波长选择的过程。图4示出了图2A所示的波长选择开关的等效光路图。作为示例，假设分别经由输入端口101-1和101-2输入两个光束，其中经由输入端口101-1输入的光束包含3个波长（假设为λ1、λ2和λ3）的光信号，经由输入端口101-2输入的光束包含两个波长（假设为λ4和λ5）的光信号，并且，假设作为波长选择的目标，需要使波长为λ1的光信号从输出端口106-3输出，使波长为λ2的光信号从输出端口106-2输出，使波长为λ3的光信号从输出端口106-1输出。应当注意，在图2A所示的衍射光栅104是反射式衍射光栅的情况下，尽管入射到衍射光栅104的光束和从衍射光栅104出射的光束位于衍射光栅104的同一侧，但是在图4中，为了便于说明，将入射到衍射光栅104上的光束和从衍射光栅104出射的光束等效为位于衍射光栅104的两侧。
[0036] 如上所述，假设柱透镜102在x-z平面内的焦距为f0，聚焦透镜103的焦距为f1。布置柱透镜102、聚焦透镜103和衍射光栅104，使得它们之间的距离满足图4所示的关系，即，柱透镜102和聚焦透镜103之间的距离为f0+f1，聚焦透镜103与衍射光栅104之间的距离为f1。此外，布置微镜组105，使其与聚焦透镜104之间的距离也大致等于f1。这里所述的距离是指光路上的距离。
[0037] 分别经由输入端口101-1和101-2输入的两个光束沿z方向平行入射到柱透镜102上。如上所述，柱透镜102和聚焦透镜103在x-z平面内形成望远镜式扩束装置。这样，可以在x方向上扩大入射到柱透镜102上的每个光束（具体地，光束中包含的每个光信号）的光斑（或横截面面积），使得提高该光束（具体地，光束中包含的每个光信号）在衍射光栅104处的衍射效率。在y-z平面内，经由输入端口101-1和101-2输入的两个光束被会聚到衍射光栅104上。
[0038] 经过衍射光栅104处的衍射，在y-z平面内，经由输入端口101-1输入的光束入射到与该输入端口对应的微镜阵列1051-1上，经由输入端口101-2输入的光束入射到与该输入端口对应的微镜阵列1051-2上。此外，如上所述，在x-z平面内，经由输入端口101-1输入的光束中包含的波长为λ1、λ2和λ3的光信号被分开，并且分别入射到图3所示的微镜阵列1051-1中的三个微镜上，经由输入端口101-2输入的光束中包含的两个光信号在衍射之后入射到图3所示的微镜阵列1051-2中与其波长对应的微镜上。
[0039] 根据波长选择的目标，可以改变经由输入端口101-1输入的光束中包含的波长为λ1、λ2和λ3的光信号入射到的各个微镜的方位，以控制各个光信号出射的输出端口。具体地，由于需要使波长为λ1的光信号从输出端口106-3出射，因此可以改变微镜T1的方位，使其将波长为λ1的光信号反射到与输出端口106-3对应的输出侧微镜阵列1052-3上与波长λ1对应的微镜上。为了使波长为λ2的光信号从输出端口106-2出射，可以改变微镜T2的方位，使其将波长为λ2的光信号反射到与输出端口106-2对应的输出侧微镜阵列1052-2与波长λ2对应的微镜上。为了使波长为λ3的光信号从输出端口106-1出射，可以改变微镜T3的方位，使其将波长为λ3的光信号反射到与输出端口106-1对应的输出侧微镜阵列1052-1上与波长λ3对应的微镜上。
[0040] 输出侧微镜阵列1052-3上与波长λ1对应的微镜对波长λ1的光信号进行反射，并且可以调整该微镜的方位，使得该微镜反射的波长λ1的光信号与聚焦透镜103的光轴平行地出射。输出侧微镜阵列1052-2上与波长λ2对应的微镜对波长λ2的光信号进行反射，并且可以调整该微镜的方位，使得该微镜反射的波长λ2的光信号与聚焦透镜103的光轴平行地出射。输出侧微镜阵列1052-1上与波长λ3对应的微镜对波长λ3的光信号进行反射，并且可以调整该微镜的方位，使得该微镜反射的波长λ3的光信号与聚焦透镜103的光轴平行地出射。
[0041] 根据光路对称原理，从输出侧微镜阵列1052-3出射的波长λ1的光信号将穿过聚焦透镜103，在衍射光栅104处发生衍射和反射，再次穿过聚焦透镜103，然后穿过柱透镜102，并且从与输出侧微镜阵列1052-3对应的输出端口106-3出射。类似地，从输出侧微镜阵列1052-2出射的波长λ2的光信号将从与输出侧微镜阵列1052-2对应的输出端口106-2出射，并且从输出侧微镜阵列1052-1出射的波长λ3的光信号将从与输出侧微镜阵列1052-1对应的输出端口106-1出射。这样，通过波长选择开关100，可以将经由输入端口
101-1输入的光束中包含三个波长的光信号分离出来，并且经由各自的输出端口输出，从而实现波长的选择。
101-1输入的光束中包含三个波长的光信号分离出来，并且经由各自的输出端口输出，从而实现波长的选择。
[0042] 对于经由输入端口101-2输入的光束，可以类似地通过波长选择开关100从该光束中分离出波长为λ4的光信号和波长为λ5的光信号（图4中未示出），并且使该光信号从预定输出端口输出。所述预定输出端口可以是从所述多个输出端口中选择的任意一个输出端口。所述预定输出端口也可以是与经由输入端口101-1输入的光束中的某个光信号相同的输出端口。例如，可以改变与输入端口101-2对应的输入侧微镜阵列1051-2中与波长λ4对应的微镜的方位，使得该微镜将波长为λ4的光信号反射到与输出端口106-3对应的输出侧微镜阵列1052-3中与波长为λ4对应的微镜上，然后，可以改变输出侧微镜阵列1052-3中与波长为λ4对应的微镜的方位，使得该微镜将波长为λ4的光信号反射为经由输出端口106-3输出。这样，可以使得来自不同输入端口的不同波长的光信号从同一个输出端口输出。
[0043] 可以看到，根据本公开的实施例的波长选择开关可以实现从任意输入端口输入的任意波长的光信号从任意输出端口输出。而且，由于设置了与每个输入端口对应的微镜阵列和与每个输出端口对应的微镜阵列，并且在每个微镜阵列上设置了与不同波长对应的、可独立调整的微镜，因此根据本公开的实施例的波长选择开关还能够实现从不同输入端口输入的不同波长的光信号从同一输出端口输出。此外，上述波长选择开关光路简洁，切换方法简单，因而可以广泛地应用于各种光网络中。
[0044] 应当认识到，上面描述的波长选择开关仅仅是示例性的，本领域技术人员可以对其做出各种改变，而不背离本发明的范围。例如，尽管在上文中使用衍射光栅104作为波长分离器件以便在x方向分离不同波长的光信号，但这不是限制性的，也可以使用其他类型的波长分离器件来实现这一分离。在使用衍射光栅作为波长分离器件的情况下，也可以是透射式衍射光栅来代替上文所述的反射式衍射光栅，在这种情况下，可以对图2A所示的波长选择开关略作修改。具体地，在使用反射式衍射光栅的情况下，将一个聚焦透镜103和微镜组105布置在衍射光栅同一侧，并且使光信号连续两次穿过该聚焦透镜。在使用透射式衍射光栅的情况下，可以在衍射光栅104的与聚焦透镜103相对的一侧增加一个聚焦透镜，并且将微镜组105设置该聚焦透镜之后，使得从衍射光栅104出射的光信号依次经过该聚焦透镜和透镜组，从而实现波长选择，在这种情况下，图4可以视为该波长选择开关的结构图。此外，尽管在上文中以特定的方式建立了三维坐标系，但是应当认识到，这不是限制性的，也可以以其他方式建立三维坐标系，例如，可以旋转上文所述的三维坐标系，使其各个坐标轴互换。应当注意的是，如本领域公知的，对于不同波长的光，同一个凸透镜的焦距会发生变化，但是由于这一变化比较小（尤其是在WDM系统的常用波长范围内），在本发明的实施例中可以忽略这一变化。
[0045] 下面描述根据本发明实施例的波长选择方法。图5示出了根据本公开的实施例的波长选择方法的流程图。该方法可以由图1或图2所示的波长选择开关执行。由于该方法的各种细节已经在描述根据本公开的实施例的波长选择开关时提及，因此在这里仅对所述方法进行简单的描述。
[0046] 如图5所示，在步骤S501中，接收分别经由所述多个输入端口输入的多个光束，每个光束包含至少一个预定波长的光信号。
[0047] 如上文所述，经由不同输入端口输入的光束所包含的光信号的波长可以相同或不同。在每个光束包含多个光信号的情况下，该光束可以是通过各种波分复用技术将所述多个光信号复用在一起而形成的光束。而且，各个光信号的波长可以是国际电信联盟（ITU）规定的波长。这里所述的预定波长的光信号实际上可以是根据需要从任意一个光束中选择的任意波长的光信号。
[0048] 接下来，在步骤S502中，利用波长分离器件从经由所述多个输入端口中的预定输入端口输入的光束中分离至少一个光信号。
[0049] 如上文所述，所述波长分离器件可以是衍射光栅，例如反射式衍射光栅或透射式衍射光栅，在这种情况下，可以按照在上文中参照图4描述的方式通过衍射来分离所述光信号。而且，在衍射之前，还可以利用上文所述的扩束装置分别对经由所述多个多个光束进行扩束，使得扩束后的所述多个光束入射到衍射光栅上，从而提高衍射效率。此外，可以利用聚焦透镜将从波长分离器件出射的所述至少一个光信号会聚到与该预定输入端口对应的输入微镜阵列上。
[0050] 然后，在步骤S503中，利用微镜组来调整所述至少一个光信号的传播方向，使得所述至少一个光信号经由所述至少一个输出端口中的预定输出端口输出。
[0051] 如上文所述，所述微镜组可以包括分别与所述多个输入端口对应的多个输入侧微镜阵列、以及与所述至少一个输出端口对应的至少一个输出侧微镜阵列，并且可以通过与所述预定输入端口对应的输入侧微镜阵列将所述至少一个光信号反射到与所述预定输出端口对应的输出侧微镜阵列。具体地，每个输入侧微镜阵列可以包括分别与多个不同波长对应的多个输入侧微镜，每个输入侧微镜的方位可例如通过MEMS独立调整。可以使所述至少一个光信号入射到与所述预定输入端口对应的输入侧微镜阵列中、与所述至少一个光信号的波长对应的输入侧微镜上。此外，每个输出侧微镜阵列可以包括分别与多个不同波长对应的多个输出侧微镜，每个输出侧微镜的方位可例如通过MEMS独立调整。可以调整与所述至少一个光信号的波长对应的输入侧微镜的方位，使得该微镜将所述至少一个光信号反射到与所述预定输出端口对应的输出侧微镜阵列中、与所述至少一个光信号的波长对应的输出侧微镜上。然后，可以调整该输出侧微镜的方位，使得所述至少一个光信号从所述预定输出端口出射。
[0052] 这样，利用上述波长选择方法，可以从经由各个输入端口输入到波长选择开关中的多个光束中分离出至少一个光信号，并且使该光信号从预定输出端口输出，这意味着可以实现来自任意一个输入端口的光信号从任意一个输出端口出射。此外，如上文所述，通过该方法，可以从经由不同输入端口输入的光束中分别分离不同波长的光信号，并且使所述不同波长的光信号从同一个输出端口输出，从而实现更灵活的波长选择。
[0053] 在上文中，在光通信网络的背景下描述了根据本公开的实施例的波长选择开关和波长选择方法，但这不是限制性的，所述波长选择开关和波长选择方法也可以应用于其他类型的光网络，例如光传感网络等。
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