1.本发明涉及光通信技术领域，具体为一种具有通道检测和自动校准功能的波长选择开关。
背景技术：2.波分复用技术的应用和发展可以将更多不同的波长在同一根光纤中进行传输，极大的推动了光通讯系统的通讯容量。
3.光通讯网络多采用环状和拓扑结构实现，roadm可以在光通讯网络不同节点实现光信号的复用和解复用，即对任意端口的任意波长进行灵活配置和调度，提高了光网络调度的灵活性。
4.wss是roadm系统中的核心模块，通过rodam系统中的ocm进行光信号检测的基础上，可以实现任意波长或波长组合在任意通讯端口的光信号切换、衰减或阻断。wss技术原理是基于固定周期衍射光栅和空间光学系统进行通讯波长的空间展开，利用微机械结构mems或者lcos技术实现不同波长光束的偏转，从而实现wss本身的功能。
5.由于基于lcos技术的wss具备可变带宽调制功能，使其在光通讯中应用更为灵活，成为市场的主流，其原理是lcos不同的图形显示为不同的衍射光栅结构，因此可以实现光束的方向偏转，同时，lcos有很多微小像元组成，因此图形可以自由编辑，实现动态栅格调整。
6.光通讯设备的应用环境较为苛刻，要求在较大温度范围内(通常为-5-70
°
c)稳定工作，wss通常采用空间光学结构实现，光程较长且结构复杂，同时光栅及lcos对温度也较为敏感，因此wss本身通常具有温控功能并配合校正算法，通过测量在不同温度时wss的本身性能，形成固定的关系修正在不同温度时对应的波长飘逸，实现稳定的工作。
7.现有专利（cn112596167a）中，当测量的lcos像素位置与波长之间随温度变化的数据重复性较差时，会影响wss波长漂移修正的精度；另外，增加一路光源和一根光纤，在lcos面上单独预留一部分区域，会占用lcos的有效工作面积，降低lcos的利用率；第三个缺点在于，只监控单个波长，利用单个波长的漂移代表整个通讯波段，其之间的非线性关系会降低温度漂移的修正精度；第四个缺点在于，单独光源的功率和波长稳定性会影响波长漂移修正的精度。
8.现有专利（cn102879864）中，通常是在产品出厂的时候进行一次性参数标定，根据此标定曲线进行波长的修正，前提是测试曲线要有很好的重复性，如果重复性较差的情况下，影响波长修正精度；由于温度传感器通常靠近光栅进行放置，光学系统的温度均匀性和一致性的差异会影响该曲线的重复性，对产品本身和温度控制一致性提出了很高的要求；如果产品在使用过程中发现明显的波长偏差，需要将产品从光网络中拆除，进行重新标定，影响光通讯的连续性。
技术实现要素：9.本发明的目的在于提供一种具有通道检测和自动校准功能的波长选择开关，以解决上述背景技术中提出的问题。
10.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有通道检测和自动校准功能的波长选择开关，所述波长选择开关包括光纤阵列、偏振处理器件、准直透镜、成像器件、开关透镜、像差补偿器、色散光栅和lcos组件；所述lcos组件位于光学系统色散方向的焦点上，且水平固定在光学底板上，所述lcos组件包括分光组件、lcos和光功率探测器阵列，其中所述光电探测器阵列与lcos不垂直放置。
11.优选的，所述wss模块中，波长切换处理如下：光纤阵列101为光输入输出端口；光纤出射光束由光纤阵列101输送至偏振处理器件102；偏振处理器件102将光束的自由偏振态转换为同一偏振态；然后再进入准直透镜103，从而对光纤出射光束进行初步准直；然后再进入依次进入成像器件104和开关透镜105，由于成像器件104和开关透镜105分别在色散和开关方向，构成1：1的4f和2f光学系统，完成光束的光学耦合作用；然后再进入像差补偿器件，进一步提高光学系统的耦合效率；然后再进入色散光栅，色散光栅将输入光学系统的光谱按照波长展开到 lcos组件108；此时的lcos组件108形成开关方向的光栅，然后分光组件将光束再进行分光；将比例为95%的光能量入射到lcos，此比例光用于wss模块的波长切换，实现波长的选择功能；将比例为5%的光能量入射到光电探测器阵列，此比例光用于光功率和波长实时测量，监控光功率大小和wss模块的波长漂移量，并反馈给wss模块进行修正。
12.优选的，所述分光组件的分光比例可以为其他数值。
13.优选的，所述光电探测器阵列可以为一组，两组或其他数量，其中有一组放置于波长选择开关色散焦面上。
14.优选的，所述分光组件可以为偏振分光或非偏振分光。
15.优选的，所述光电探测器阵列可以为一行或多行探测单元。
16.优选的，所述wss模块的修正处理方式如下：先在产品出厂前进行标定，通过控制wss模块工作温度，使wss模块工作在稳定的状态，然后设置特定的lcos图形，分别选取位于通讯波段的两端和中间，利用覆盖通讯波段的宽谱光源进行wss模块和光电探测器阵列的光谱扫描，得到两者之间的对应关系曲线，作为基准参数进行存储；在wss工作状态下，将光电探测器阵列的光谱曲线，计算后输入到wss模块的波长、功率和带宽信息中，以此获得的信息来代替光纤信号检测模块ocm的功能，并结合光网络交叉对wss模块配置的需求进行lcos图形配置，实现波长开关功能；同时，利用光电探测器阵列得到的光谱中心波长信息与内部存储（出厂前）信息做对比，从而得到输入到wss模块的波长信息偏移量；
最后将此偏移量转化为lcos图形的位置偏移，进行修正波长。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的波长选择开关集成了光纤通讯通道光学信号检测ocm模块，并根据该ocm模块的测量数据修正波长选择开关参数随工作温度漂移量，从而提高模块集成度和波长选择开关的工作稳定性；本发明在波长选择开关内部采用分光方式，利用光电传感器阵列进行整个通讯波段的功率、带宽和波长实时测量，作为波长选择开关中心频率修正的参考，进行中心频率漂移的修正；本发明采用分光方式，利用光电传感器阵列进行整个通讯波段的功率、带宽和波长实时测量，作为波长修正的参考，有两个好处：一是整合ocm功能，将ocm集成到wss模块中，提高集成度和降低成本；二是实时进行整个通讯波段的光谱特性测量，根据测量数据进行lcos面图形的平移和波长的校正，相对对比专利一，好处是不需要增加单独的光源和预留lcos单独区域，提高了lcos的利用率，以及降低了通过功率测量带来的间接误差，提高了波长修正的精度。
18.本发明的优势在于，能够降低对wss温度的精度和一致性的要求，同时监控的是整个光模块的波长漂移，而不是光栅本身，从而降低了wss的光机设计和工艺难度，同时提高了波长修正精度。
附图说明
19.图1为本发明流程结构示意图图2为本发明roadm系统结构示意图图3为本发明wss模块的结构示意图图4为本发明lcos组件的结构示意图图5为本发明实施例一中测试的光谱曲线示意图。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.本发明提供一种技术方案：一种具有通道检测和自动校准功能的波长选择开关，结合图1，在wss内部，将输入到wss的光束进行分束处理，95%的光能量用于wss常规功能，5%的光能量输入到光电探测器阵列，用于实现ocm功能，并根据测量数据进行wss的波长漂移修正。
22.本实施例中，结合图2，可将波长选择开关应用于roadm系统中做光交叉处理，具体的处理方式如下：光纤中的光信号通过信号发送模块tx进入光开关switches，再经过分光模块spiltters和光功率放大模块edfa，然后进入wss，在进入前会将一部分分给光纤信号检测模块ocm，通过光纤信号检测模块ocm对光谱进行扫描，确认光纤中光信号的波长、功率信
息，然后通过wss根据光谱信息和调度配置需求进行波长的切换，然后再经过光功率放大模块edfa和分光模块spiltters，再由光开关switches进入信号接收模块rx。
23.其中，所述wss模块包括光纤阵列101、偏振处理器件102、准直透镜103、成像器件104、开关透镜105、像差补偿器106、色散光栅107和lcos组件108；结合图3和图4，所述lcos组件108位于光学系统色散方向的焦点上，因为此处在色散方向上光斑直径较小，通常为10-30um，方便较小的带宽通道切换，所述lcos组件108包括分光组件301、lcos302和光功率探测器阵列303，为了使wss光学结构紧凑和提高稳定性，通常将lcos302水平固定在光学底板上，利用反射镜将光束折转入射到lcos上，由于光功率探测器阵列303同样放置在wss光学系统色散焦点上，因此光功率探测器阵列的单元大小和单元数量在光谱展开的方向与lcos对应，以便于与lcos进行参数匹配，提高监控效果，同时，为了降低光电探测器阵列对wss信号的影响，光电探测器阵列303与lcos302不垂直放置，以避免光电探测器阵列表面的反射光进入wss模块的端口；上述的，wss模块中，波长切换处理如下：光纤阵列101为光输入输出端口；光纤出射光束由光纤阵列101输送至偏振处理器件102；偏振处理器件102将光束的自由偏振态转换为同一偏振态；然后再进入准直透镜103，从而对光纤出射光束进行初步准直；然后再进入依次进入成像器件104和开关透镜105，由于成像器件104和开关透镜105分别在色散和开关方向，构成1：1的4f和2f光学系统，完成光束的光学耦合作用；然后再进入像差补偿器件，进一步提高光学系统的耦合效率；然后再进入色散光栅，色散光栅将输入光学系统的光谱按照波长展开到 lcos组件108；此时的lcos组件108形成开关方向的光栅，然后分光组件将光束再进行分光；将比例为95%的光能量入射到lcos，此比例光用于wss模块的波长切换，实现波长的选择功能；将比例为5%的光能量入射到光电探测器阵列，此比例光用于光功率和波长实时测量，监控光功率大小和wss模块的波长漂移量，并反馈给wss模块进行修正。
24.上述的，wss模块的修正处理方式如下：在产品出厂前的标定，首先控制wss工作温度，使wss工作在稳定的状态，然后设置特定的lcos图形，例如设置对应50ghz带宽的三个图形，分别位于通讯波段的两端和中间，最后利用覆盖通讯波段的宽谱光源进行wss和光电探测器阵列的光谱扫描，得到两者之间的对应关系曲线，作为基准参数进行存储；在wss工作状态下，将光电探测器阵列的光谱曲线，计算输入到wss的波长、功率和带宽信息，以此获得的信息用于代替ocm功能，并结合光网络交叉对wss配置的需求进行lcos图形配置，实现波长开关功能，同时，利用光电探测器阵列得到的光谱中心波长信息与内部存储（出厂前）信息做对比，得到输入到wss的波长信息偏移量，将此偏移量转化为lcos图形的位置偏移，进行修正波长。
25.本实施例中，再向wss中输入两个波长信号为例，并结合测试的光谱曲线图5，做详
细的介绍：首先通过测试谱线的拟合处理计算，可以得到输入波长的峰值频率，即信号的中心频率，带宽和光能量等，此数据可以代替ocm功能，将测试的数据反馈到lcos，并根据wss波长和切换端口的配置需求进行lcos的图形设置，完成wss功能。
26.同时，将测试到的光谱信息与wss初始配置信息进行对比，可以得到波长漂移数据，利用该漂移数据进行lcos图形的平移，从而达到修正波长漂移的作用。
27.由于光电探测器阵列303同样放置在wss光谱色散方向的光学焦点上，同时与lcos接收到的光学参数相同，因此可以直接进行波长信息的测量和对比修正，无需通过测量温度信息，间接进行修正，提高了波长漂移修正的精度，同时降低了温度测量和光学系统的稳定性对波长漂移修正精度的影响。
28.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
技术特征：1.一种具有通道检测和自动校准功能的波长选择开关，其特征在于：所述波长选择开关包括光纤阵列101、偏振处理器件102、准直透镜103、成像器件104、开关透镜105、像差补偿器106、色散光栅107和lcos组件108；所述lcos组件108位于光学系统色散方向的焦点上，且水平固定在光学底板上，所述lcos组件108包括分光组件301、lcos302和光功率探测器阵列303，其中所述光电探测器阵列303与lcos302不垂直放置。2.根据权利要求1所述的一种具有通道检测和自动校准功能的波长选择开关，其特征在于，波长切换处理如下：光纤阵列101为光输入输出端口；光纤出射光束由光纤阵列101输送至偏振处理器件102；偏振处理器件102将光束的自由偏振态转换为同一偏振态；然后再进入准直透镜103，从而对光纤出射光束进行初步准直；然后再进入依次进入成像器件104和开关透镜105，由于成像器件104和开关透镜105分别在色散和开关方向，构成1：1的4f和2f光学系统，完成光束的光学耦合作用；然后再进入像差补偿器件，进一步提高光学系统的耦合效率；然后再进入色散光栅，色散光栅将输入光学系统的光谱按照波长展开到 lcos组件108；此时的lcos组件108的分光组件将光束进行分光；将比例为95%的光能量入射到lcos，此比例光用于wss模块的波长切换，实现波长的选择功能；将比例为5%的光能量入射到光电探测器阵列，此比例光用于光功率和波长实时测量，监控光功率大小和波长漂移量，并反馈给wss模块进行修正。3.根据权利要求2所述的一种具有通道检测和自动校准功能的波长选择开关，其特征在于：所述分光组件的分光比例可以为其他数值。4.根据权利要求2所述的一种具有通道检测和自动校准功能的波长选择开关，其特征在于：所述光电探测器阵列可以为一组，两组或其他数量，其中有一组放置于波长选择开关色散焦面上。5.根据权利要求2所述的一种具有通道检测和自动校准功能的波长选择开关，其特征在于：所述分光组件可以为偏振分光或非偏振分光。6.根据权利要求2所述的一种具有通道检测和自动校准功能的波长选择开关，其特征在于：所述光电探测器阵列可以为一行或多行探测单元。7.根据权利要求2所述的一种具有通道检测和自动校准功能的波长选择开关，其特征在于：所述wss模块的修正处理方式如下：先在产品出厂前进行标定，通过控制wss模块工作温度，使wss模块工作在稳定的状态，然后设置特定的lcos图形，分别选取位于通讯波段的两端和中间，利用覆盖通讯波段的宽谱光源进行wss模块和光电探测器阵列的光谱扫描，得到两者之间的对应关系曲线，作为基准参数进行存储；在wss工作状态下，将光电探测器阵列的光谱曲线，计算后输入到wss模块的波长、功率和带宽信息中，以此获得的信息来代替光纤信号检测模块ocm的功能，并结合光网络交叉对
wss模块配置的需求进行lcos图形配置，实现波长开关功能；同时，利用光电探测器阵列得到的光谱中心波长信息与内部存储（出厂前）信息做对比，从而得到输入到wss模块的波长信息偏移量；最后将此偏移量转化为lcos图形的位置偏移，进行修正波长。
技术总结本发明公开了一种具有通道检测和自动校准功能的波长选择开关，所述波长选择开关集成了光纤通讯通道光学信号检测OCM模块，并根据该OCM模块的测量数据修正波长选择开关参数随工作温度漂移量，从而提高模块集成度和波长选择开关的工作稳定性；本发明在波长选择开关内部采用分光方式，利用光电传感器阵列进行整个通讯波段的功率、带宽和波长实时测量，作为波长选择开关中心频率修正的参考，进行中心频率漂移的修正。漂移的修正。漂移的修正。
技术研发人员：杜聚友 许明 王保东 王继宏 穆安容 卢义鑫
受保护的技术使用者：安徽共芯光子科技有限公司
技术研发日：2022.07.11
技术公布日：2022/11/1
