[发明专利]基于MEMS微镜阵列和可变形镜的可编程WSS及实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及光通信领域的波长选择开关，具体是涉及一种基于MEMS微镜阵列和可变形镜的可编程WSS及实现方法。

背景技术

随着通信业务，包括以话音、数据和视频图像等多媒体业务的逐年发展，特别是数据和视频传输的业务量迅速增长，用户对光网络的传输容量、速率、距离和传输质量的要求不断提高，而运营商对光网络构建的灵活性，以及对光网络的建设和运行维护费用的降低尤为关注。

为了满足IP（Internet Protocol，网际协议）网络的需求，基础承载网的建设逐渐采用一种以ROADM（Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer，可重构光分插复用器）为代表的光层重构技术。ROADM系统的出现使得WDM（Wavelength Division Multiplexing，波分复用）设备组网从简单的点对点拓扑过渡到环网拓扑、两环相交拓扑以及更复杂的组网结构，最终将实现网状拓扑。具有动态配置能力的ROADM是光网络“智能”实现的重要基础。ROADM不仅能够像传统OADM（Optical Add-Drop Multiplexer，光分插复用器）那样，可以从多波长线路信号中提取特定波长到本地以及将本地波长插入到线路中去，而且这些操作完全可以通过软件配置实现，为分布式控制操作奠定基础。

目前，ROADM系统常见的有三种技术：WB（Wavelength Blocker，波长阻断器）、PLC（Planar Lightwave Circuits，平面光波导）、WSS（Wavelength Selective Switch，波长选择开关），最好的是第三种：基于WSS的ROADM系统。波长选择开关采用自由空间光交换，可以支持更高的端口数（Degree，维数），WSS型ROADM逐渐成为下一代多维ROADM的首选技术。

目前，波长选择开关的核心技术是SLM（Spatial Light Modulator，空间光调制器）技术，主要有：LC（Liquid Crystal，液晶）技术、LCoS（Liquid Crystal on Silicon，硅基液晶）技术以及MEMS（Micro Electro Mechanical Systems，微电子机械系统）技术。

基于LC技术的WSS的核心是液晶，通过液晶控制偏振态，用偏振分束棱镜使相互垂直的线偏振光在传播方向上分开，从而实现两个出射通道的选择，形成1×2的WSS。

基于LCoS技术的WSS是在一片硅基底上制作许多个液晶单元，每个液晶单元都有一个电子控制单元控制，控制从每个液晶单元反射光的相位，从而控制反射光的方向，使反射光输出到指定通道，一次实现1×N的WSS。

基于MEMS技术的WSS的核心就是一组MEMS微型反射镜，通过旋转微型反射镜可以将任意波长的光无串扰地倒换到指定的输出端口，实现1×N的WSS的功能。

上述三种技术各自均有优缺点：液晶技术虽然比较简单，但是要实现多维的WSS必须叠加多层液晶和棱镜，容易造成通道间的串扰，消光比较差；LCoS技术虽然能够精确控制各通道的相位和幅度，但是插入损耗较大，而且各通道之间的串扰及带宽都受到最小像素的限制；MEMS技术的插入损耗较低，能够精确选择指定通道，但是不能控制其相位。

另外，随着光纤通信系统中传输速率的提高和信号传输带宽的增加，色散问题日益显著。色散补偿技术在高速传输系统及下一代智能光网络中具有决定性作用。因此在已有的技术基础上，研究如何实现结构简单、性能优越、成本相对较低的可编程波长选择开关对于推动ROADM组网和实际工程应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种基于MEMS微镜阵列和可变形镜的可编程WSS及实现方法，能够同时控制指定通道的相位和幅度，实现波长的动态配置，在不额外增加设备的基础上，还能进行自动的功率均衡和色散补偿，简化ROADM系统的结构，有效降低系统成本，提高传输质量。