[发明专利]光信道监控器

说明书

技术领域

本发明涉及在光传输系统中的信号监控。尤其是，本发明提供用于监控波分复用(WDM)信号的各个波长信道的光信道监控器。

尽管此处描述的一些实施例特别参考上述应用，但是应该意识到本发明并不限于这样的使用领域，而是可以在更广泛的情形中应用。

背景技术

整个说明书的背景技术的任何讨论决不应被考虑成对这种技术广为人知或形成本领域公知常识的一部分的认可。

光信道监控器用于在光通信中监控在整个网络上各波长信道的各种特性。在波分复用(WDM)系统中，具有不同波长的多个信道作为单个组合信号传输。然而，存在会基于与波长相关的方式而影响光束的各种光学现象。这些影响包括色散以及在光学材料中的与波长相关的损失。因此，当每个信道传播经过光学系统时监控每个信道的特性是有益的。

传统光信道监控器可以提供输入信道和输出信道的清单，一些装置可以报告每个信道的功率和峰中心波长。一些光信道监控器包括衍射光栅，用于从WDM信号在空间上分离各个波长信道。常规的信道监控器使用成像系统，所述成像系统具有控制透镜以在特定焦点处对光束成像。尽管这些系统在设计上比较简单，但是控制透镜必须具有大的焦距以便提供良好的光谱性能。因为整个系统的标度尺寸大致与焦距成比例，所以装备有成像系统的光信道监控器一般尺寸较大。在标度尺寸是重要的考虑因素的光学系统中，这经常是不利的。

标题为“High-Resolution Spectrally Adjustable Filter”的美国公开专利申请2009/0303562(Koeppen等人)公开了一种光信道监控器，其包括可倾斜的反射器(例如MEMS反射镜)和用于角分离各波长信道的衍射光栅。该装置装备有非成像系统，在所述非成像系统中光束在整个系统中始终保持基本准直而不聚焦到一点。Koeppen等人提供了标度尺寸更小的装置，因为对光学元件的定位没有焦距方面的限制。然而，这种非成像系统明显提高了设计的复杂性，尤其是在使用多个输入/输出时。此外，在该布置中，衍射光栅和可倾斜反射器的尺寸与系统中的输入和输出的数量成正比。

发明内容

本发明的目的，在其优选形式下，是提供一种改进的光信道监控器。

按照本发明的第一方面，提供一种光信道监控器，包括：

设置在第一维度中的多个输入端口，每个输入端口适合传输包括多个单独的波长信道的光束；

光焦度元件，用于准直每个光束并在所述第一维度上角会聚所述光束到焦平面；

波长色散元件，用于在第二维度上在空间上分离每个光束的波长信道；

可选择性运动的空间操纵元件，用于选择性地将每个光束在第一维度上以预定角度引导到波长色散元件上；及

多个输出端口，用于接收和输出每个光束的至少一个预定的在空间上分离的波长信道，以用于检测每个预定信道的一个或更多个特性；

其中输入端口和波长色散元件设置在光焦度元件的对应焦平面处或大致邻近所述对应焦平面处，从而每个光束的预定波长信道被同时耦合到预定的输出端口。

波长色散元件优选为反射棱栅。棱栅优选相对于空间操纵元件定向成使得波长色散元件的被第二维度上的光束照射的表面面积在空间操纵元件运动时保持基本不变。

空间操纵元件优选设置在光焦度元件的会聚聚焦路径中的位置，在该位置处，光束的空间分离被减小。至少输出端口的子集优选包括光学探测器和光学狭缝。

空间操纵元件优选能够被选择性地旋转以选择性地在第二维度上经过输出端口扫描波长信道。更优选地，空间操纵元件被以预定频率驱动以在第二维度上周期性地扫描每个信道。优选地，空间操纵元件能够被选择性地旋转以选择性地将波长信道耦合到在第一维度上的期望的输出端口。空间操纵元件优选为微机电(MEMS)反射镜。

光信道监控器优选包括光学接收器，其耦合到每个输出端口以接收预定的波长信道并检测该信道的一个或更多个预定特性。

每个输入端口优选包括各自的微透镜，用于减小发散和增大每个入射光束的径向宽度。

根据本发明的第二方面，提供一种监控光信道的方法，包括下述步骤：

接收在空间上设置在第一维度上的多个光束，每个光束包括多个单独的波长信道；

准直每个光束并在第一维度上将所述光束角会聚到焦平面；

选择性地将每个光束在第一维度中以预定角度引导；

在第二维度中将每个光束的波长信道在空间上分离；及