具有集成的信道监测器的波长选择开关的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]光纤通信系统通常使用波分复用(WDM)，其是一种用于使用光纤以携带许多光谱分离的独立光学信道的技术。在波长范围内，该光学信道集中在分开的信道波长，其在密集波分复用WDM(WDM)系统中通常间隔开25、50、100或者200GHz。由光学信道携带的信息内容在有限的波段上传播，其通常比信道之间的间隔更窄。
[0002]光学信道监测越来越多地由光纤系统的电信运营商以及多业务运营商使用。随着光学网络上的通信量的增加，网络的监测和管理正变成越来越重要的问题。为了监测网络，必须确定和分析在网络中特定点处的复合信号的光谱特性。随后这一信息可被用来优化网络的性能。光学信道监测对于使用可重新配置并且可自我管理的光纤网络的现代光学网络是特别重要的。
[0003]例如，可重新配置的光分插复用器(ROADMs)和光交叉连接设备需要光学信道监测器，当波长信道沿着网络被传输时上述设备用来操作单独的波长信道。ROADM允许动态地并且可重新配置地选择波长信道，其将沿着网络在中间节点处被插入或者分支。在ROADM
中，例如，光学信道监测器能够提供输入信道的库存以及输出信道的库存并且提供信道功率信息至可变光衰减器(VOA)控制电子设备，以使插入信道的功率能够用穿过信道进行补m
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[0004]—种类型的光学信道监测器使用波长选择开关(WSS)，其是一种被配置为在每个波长信道基底上执行光交换的开关，并且通常能够在输入光纤处将任何波长信道切换至任何期望的输出光纤。因此，IXN WSS能够将沿着输入光纤传播的WDM输入信号的任何波长信道切换至耦接到WSS的N个输出光纤中的任何一个。
[0005]美国专利公开号2010/0046944显示了一种并入WSS中的光学信道监测器。这是通过使用在IxN WSS中可用的Ixl开关的功能来实现。特别地，Ixl开关的输出端与光电二极管端接。这样，能够测量任何单独的信道的功率。
[0006]尽管当光交换技术足够快时，使用IxlWSS以形成OCM是有用的，而当使用不具有相对快速的响应时间的开关时，这一技术是不适宜的。特别地，光交换时间、光电二极管建立时间以及被监测的信道数目确定了 OCM回路速度，即监测每个信道一次所需要的时间。对于许多应用，OCM需要小于I秒并且理想地小于0.1秒的回路速度。因此，开关和光电二极管建立时间需要足够快以查询多个信道，其在数量上可以接近甚至超过100。为了实现
0.2秒钟的回路速度，在光电二极管I毫秒的建立时间以及100个信道的情况下，光交换时间也必须是I毫秒。尽管对于某些技术例如数字微镜装置(DMD)这是可行的，但是对于其它技术例如液晶以及硅基液晶(LCoS)技术其是不实用的。
【发明内容】
[0007]根据本发明的一个方面，提供一种光学装置。该光学装置包括光学端口阵列、色散元件、聚焦元件、光路转换系统、多个光电检测器以及控制器。该光学端口阵列具有用于接收光束的至少第一光学输入端和第二光学输入端，和与开关功能相关的至少第一多个光学输出端，以及与信道监测功能相关的第二多个光学输出端。色散元件从光学输入端接收光束并且将该光束空间地分离成多个波长成分。聚焦元件聚焦该多个波长成分。光路转换系统接收多个波长成分并且选择性地引导每个波长成分至规定的一个光学端口。多个光电检测器每个与第二多个光学输出端中的一个光学输出端相连并且从那里接收波长成分。控制器使光路转换系统同时将多个波长成分中的每个引导至第二多个光学输出端的不同的一个光学输出端。
【附图说明】
[0008]图1示出了包括集成信道监测器的波长选择开关(WSS)的一个示例的功能框图。
[0009]图2示出了序列的一个示例，该序列可被用于与具有一连串N(其中N等于或者大于2)个其每个具有5个输出端口的WSS和具有从N个输出端口接收光线的N个光电二极管的OCM有关的装置。
[0010]图3A和3B分别是可以和本发明的实施例一起使用的简化光学装置例如自由空间开关的一个不例的俯视图和侧视图。
[0011]图4是可以和本发明的实施例一起使用的简化光学装置例如自由空间开关的可替换示例的侧视图。
【具体实施方式】
[0012]图1示出了包括集成信道监测器的波长选择开关(WSS) 100的一个示例的功能框图。如所示，三个不同的功能元件被描绘为:两个Ixn WSS，该Ixn WSS由WSS 110和120表示；以及光学信道监测器130(0CM)。然而，应当指出的是，如下所述，可将不同的功能并入单个物理开关装置。
[0013]WSS 110 包括输入端口 112 以及输出端口 114丨、1142、1143、1144和 114 5( “114”)。开关结构116将输入端口 112光学地耦接到输出端口 114，以使在输入端口 112处接收的光学信号能够在开关控制器140的控制下被选择性地引导至输出端口 114中的一个。类似地，WSS 120 包括输入端口 122 以及输出端口 124n 1242U243U244iP 1124 5( “124”)。开关结构126将输入端口 122光学地耦接至输出端口 124，以使在输入端口 122处接收的光学信号能够在开关控制器140的控制下被选择性地引导至输出端口 124中的一个。
[0014]除了 OCM 130每个输出端口与光电检测器例如光电二极管端接之外，OCM 130与WSS 120和130类似。具体地，OCM 130包括输入端口 132和输出端口 13七、1342、1343、1344以及1345( “134”)。开关结构136将输入端口 132光学地耦接至输出端口 134，以使在输入端口 132处接收的光学信号能够在开关控制器140的控制下被选择性地引导至输出端口134中的一个。光电二极管150^150^150^1504以及150 5分别从光学输出端134 n 1342,1343、1344以及134 5接收光线。
[0015]应当注意的是，尽管WSS 110和120以及0CM130被描绘成具有五个输出端口，更一般地，可以使用任何数量的输出端口，并且这一数量在三个功能元件中可以相同或者不同。也就是，WSS 110, WSS 120以及OCM 130可具有相同数量或者不同数量的输出端口。
[0016]因为OCM具有多个输出端口，其每个装备有光电二极管，多信道能够被同时监测，从而增加了 OCM回路速度。例如，借助仅I个光电二极管，100信道测量将采用100个顺序采样，使切换和建立的时间在每个采样之间。例如，如果使用具有20个光电二极管的lx20WSS，那么每个光电二极管能够几乎同时地采样，使20个信道被并联地检测。这将把回路时间从与传统布置所需要的时间相比减少到其二十分之一。这样，0.2s的回路时间和Ims的建立时间能够支持39ms的切换时间。这样的切换时间实际的用于基于液晶的切换技术。
[0017]单独的信道可以同时被发送至0CM130用于以各种各样不同的方式监测。图2示出序列的一个示例，该序列可被用于与具有一连串N(其中N等于或者大于2)个其每个具有5个输出端口的WSS和具有从N个输出端口接收光线的N个光电二极管的OCM有关的装置。如所示，信道波长1、2、3、4以及5被顺序发送至第一 WSS的五个输出端。波长6、7、8、9以及10被顺序发送至第二 WSS的五个输出端。对于每个WSS这一过程会继续，使最终的波长N、N+l、N+2、N+3、N+4以及N+5被顺序发送至第N个WSS的五个输出端。
[0018]因为OCM具有N个输出，来自N个WSS中的每个的一个信道能够被同时监测。例如，利用这种布置，信道或者波长1、6、11、16...Ν能够被