光交换装置、重定向方法、可重构光分插复用器及系统与流程

1.本技术涉及光纤通信领域，尤其涉及一种光交换装置、重定向方法、可重构光分插复用器及系统。


背景技术：

2.可重构光分插复用器(reconfigurable optical add drop multiplexer，roadm)是波分复用(wavelength devision multiplexing，wdm)传输系统和光传送网中的关键节点。roadm通常支持两个或两个以上方向的波长重构。其中，波长选择开关(wavelength selective switch，wss)是构成roadm的重要组件。
3.现有技术所提供的wss的结构可参见图1所示，该wss包括阵列波导光栅(arrayed waveguide grating，awg)组件，该awg组件包括沿y方向层叠设置的多个awg。awg组件中的一个awg101用于将光束解复用以出射多个子波长光束102，该子波长光束102经由透镜103传输至重定向组件104。经由重定向组件104重定向后的多个子波长光束105的传输方向经由透镜103的偏转后，传输至awg组件中的另一个awg106，由该awg106对该多个子波长光束105进行复用后以输出。
4.采用多个awg沿y方向层叠的方式，需要避免层叠的多个awg之间的相互影响，提高了沿y方向对多个awg进行层叠的加工工艺，而且awg的层数越多，对加工工艺的要求越高，从而限制了wss所包括的awg的数量，提高了对awg的数量进行扩充的难度。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种光交换装置、重定向方法、可重构光分插复用器及系统，其用于降低加工难度，以及降低对合分波元件的数量扩充的难度。
6.本技术第一方面提供了一种光交换装置，包括n个合分波元件、波导阵列以及重定向组件；该n为大于或等于2的整数，且该n个合分波元件在同一平面内排列，该波导阵列所包括的多个波导分别与该n个合分波元件耦合，该多个波导靠近该重定向组件的端部呈n层波导结构，其中，同一该合分波元件耦合位于该n层波导结构中的同一层波导，不同的该合分波元件耦合位于该n层波导结构中的不同层波导；该n个合分波元件中的第一合分波元件用于将至少一个光束解复用为多个子波长光束，并将每个该子波长光束传输至该波导阵列所包括的一个第一波导，该多个子波长光束通过多个该第一波导传输至该重定向组件；该重定向组件用于将重定向后的该多个子波长光束传输至该波导阵列所包括的多个第二波导；该多个第二波导用于将该重定向后的多个子波长光束传输至该n个合分波元件所包括的第二合分波元件，该第二合分波元件用于对该重定向后的多个子波长光束复用为至少一个光束，并输出复用后的该至少一个光束。
7.可见，因将用于对光束进行复用和解复用的多个合分波元件在同一平面内排列设置，无需对多个合分波元件进行层叠操作，又因光交换装置无需设置空间光学的体光栅元件，从而降低了光交换装置的整体尺寸，进而降低了对光交换装置进行装配的难度和成本。
该波导阵列一端与多个合分波元件耦合，另一端呈n层波导结构，从而使得波导阵列能够有效地保证将经由重定向组件重定向后的子波长光束传输至合分波元件进行复用，提高了对子光束的传输方向进行重定向后传输至合分波元件的准确性，有效地降低了串扰的情况。在需要光交换装置支持更多光束的复用和解复用的场景下，仅需要在同一平面内增加更多的合分波元件，并在波导阵列中设置与新增加的合分波元件耦合的波导即可实现，降低了增加支持更多光束的复用和解复用的难度，能够适配更多的应用场景。
8.结合本技术第一方面，一种可选地实现方式中，该n个合分波元件与该波导阵列耦合的端部包括m个端口，其中，m与该波导阵列中的波导的数量相等。
9.可见，在该n个合分波元件与该波导阵列耦合的端部所包括的端口的数量，与波导阵列所包括的波导数量相等的情况下，能够有效地保证经由合分波元件解复用后的子波长光束经由波导阵列成功的传输至重定向组件进行重定向，还能够保证经由重定向组件重定向后的子波长光束能够成功的传输至用于进行复用的合分波元件，有效地保证了光交换装置对光信号的传输方向的偏转。
10.结合本技术第一方面，一种可选地实现方式中，该n层波导结构在层叠的n个第一平面内排列，不同层的该波导结构在第二平面内排列，该第一平面垂直于该第二平面。
11.可见，通过层叠的n层波导结构，有效地从而使得波导阵列能够有效地保证将经由重定向组件重定向后的子波长光束传输至合分波元件进行复用，提高了对子光束的传输方向进行重定向后传输至合分波元件的准确性，有效地降低了串扰的情况。
12.结合本技术第一方面，一种可选地实现方式中，该光交换装置还包括位于该波导阵列和该重定向组件之间的透镜组件，该透镜组件用于改变该重定向后的多个子波长光束的传输方向，使得从该透镜组件出射的该重定向后的多个子波长光束入射至该多个第二波导。
13.结合本技术第一方面，一种可选地实现方式中，从该透镜组件出射的该重定向后的多个子波长光束的传输方向与该透镜组件的光轴平行，该多个第二波导靠近该透镜组件的端部与该透镜组件的光轴平行。
14.可见，在光交换装置设置透镜组件的情况下，直接将第二波导靠近该透镜组件的端部设置成与该透镜组件的光轴平行的结构，即可实现从该透镜组件出射的该重定向后的多个子波长光束的传输方向与该第二波导靠近该透镜组件的端部对准的目的，降低了对波导阵列进行制成的难度。
15.结合本技术第一方面，一种可选地实现方式中，该多个第二波导中的任意一个第二波导靠近该重定向组件的端部与该多个第一波导中的任意一个第一波导之间存在夹角，使得从该重定向组件出射的该重定向后的多个子波长光束入射至该多个第二波导。
16.结合本技术第一方面，一种可选地实现方式中，该多个第二波导中的任意一个第二波导靠近该重定向组件的端部与该多个第一波导的任意一个第一波导之间存在第一夹角，从该重定向组件出射的该子波长光束与该重定向组件的法线之间存在第二夹角，该第一夹角与该第二夹角相等。
17.可见，因无需设置透镜组件，有效地减少了光交换装置所包括的器件的数量，进而有效地减少光交换装置的尺寸，降低了装配工艺，降低了成本。
18.结合本技术第一方面，一种可选地实现方式中，该光交换装置还包括位于该波导
阵列和该重定向组件之间的透镜组件，该n层波导结构靠近该透镜组件的端面位于该透镜组件的前焦点平面。
19.结合本技术第一方面，一种可选地实现方式中，该波导阵列所包括的任意相邻的两个波导之间的距离大于或等于第一预设值。
20.可见，在任意相邻的两个波导之间的距离大于或等于第一预设值的情况下，任意相邻的两个波导不会出现交叉或距离过近的情况，有效地避免不同波导之间出现串扰的情况，提高对光信号的传输方向进行偏转的精确性。
21.结合本技术第一方面，一种可选地实现方式中，该多个第一波导位于该n层波导结构中的中间层，或，该多个第一波导位于该n层波导结构中靠近该中间层的任一层。
22.可见，能够降低子波长光束入射该重定向组件的入射角度和子波长光束从该重定向组件出射的出射角度之间的差值，从而有效地减少重定向组件的插损。
23.结合本技术第一方面，一种可选地实现方式中，该多个第一波导中的每个该第一波导的横截面积大于或等于第二预设值，使得该多个第一波导向该重定向组件所传输的该多个子波长光束为准直光束。
24.可见，在该第一波导的横截面积大于或等于第二预设值的情况下，能够有效地减少对光束的传输方向进行偏转过程中的插损，且无需在波导阵列和重定向组件之间设置用于对光束进行准直的透镜，从而减少了光交换装置所包括的器件的数量，降低了成本，降低了装配工艺的难度。
25.结合本技术第一方面，一种可选地实现方式中，该重定向组件包括用于对该多个子波长光束进行重定向的多个重定向区域，该重定向区域用于对该多个子波长光束的传输方向进行偏转，经由该重定向区域重定向后的该多个子波长光束传输至对应的该多个第二波导。
26.本技术第二方面提供了一种重定向方法，应用于光交换装置，
27.该光交换装置包括n个合分波元件、波导阵列以及重定向组件；该n为大于或等于2的整数，且该n个合分波元件在同一平面内排列，该波导阵列所包括的多个波导分别与该n个合分波元件耦合，该多个波导靠近该重定向组件的端部呈n层波导结构，其中，同一该合分波元件耦合位于该n层波导结构中的同一层波导，不同的该合分波元件耦合位于该n层波导结构中的不同层波导；通过该n个合分波元件中的第一合分波元件将至少一个光束解复用为多个子波长光束，并通过该第一合分波元件将每个该子波长光束传输至该波导阵列所包括的一个第一波导；通过多个该第一波导将该多个子波长光束传输至该重定向组件；通过该重定向组件将重定向后的该多个子波长光束传输至该波导阵列所包括的多个第二波导；通过该第二波导将该重定向后的多个子波长光束传输至该n个合分波元件所包括的第二合分波元件；通过该多个第二合分波元件对该重定向后的多个子波长光束复用为至少一个光束，并通过该第二合分波元件输出复用后的该至少一个光束。
28.本方面所示的重定向方法的具体执行过程以及有益效果的说明，请详见第一方面所示，不做赘述。
29.结合本技术第二方面，一种可选地实现方式中，该n个合分波元件与该波导阵列耦合的端部包括m个端口，其中，m与该波导阵列中的波导的数量相等。
30.结合本技术第二方面，一种可选地实现方式中，该n层波导结构在层叠的n个第一
平面内排列，不同层的该波导结构在第二平面内排列，该第一平面垂直于该第二平面。
31.结合本技术第二方面，一种可选地实现方式中，该光交换装置还包括位于该波导阵列和该重定向组件之间的透镜组件，该方法还包括：通过该透镜组件改变该重定向后的多个子波长光束的传输方向，使得从该透镜组件出射的该重定向后的多个子波长光束入射至该多个第二波导。
32.结合本技术第二方面，一种可选地实现方式中，从该透镜组件出射的该重定向后的多个子波长光束的传输方向与该透镜组件的光轴平行，该多个第二波导靠近该透镜组件的端部与该透镜组件的光轴平行。
33.结合本技术第二方面，一种可选地实现方式中，该多个第二波导中的任意一个第二波导靠近该重定向组件的端部与该多个第一波导中的任意一个第一波导之间存在夹角，使得从该重定向组件出射的该重定向后的多个子波长光束入射至该多个第二波导。
34.结合本技术第二方面，一种可选地实现方式中，该多个第二波导中的任意一个第二波导靠近该重定向组件的端部与该多个第一波导的任意一个第一波导之间存在第一夹角，从该重定向组件出射的该子波长光束与该重定向组件的法线之间存在第二夹角，该第一夹角与该第二夹角相等。
35.结合本技术第二方面，一种可选地实现方式中，该光交换装置还包括位于该波导阵列和该重定向组件之间的透镜组件，该n层波导结构靠近该透镜组件的端面位于该透镜组件的前焦点平面。
36.结合本技术第二方面，一种可选地实现方式中，该波导阵列所包括的任意相邻的两个波导之间的距离大于或等于第一预设值。
37.结合本技术第二方面，一种可选地实现方式中，该多个第一波导位于该n层波导结构中的中间层，或，该多个第一波导位于该n层波导结构中靠近该中间层的任一层。
38.结合本技术第二方面，一种可选地实现方式中，该多个第一波导中的每个该第一波导的横截面积大于或等于第二预设值，使得该多个第一波导向该重定向组件所传输的该多个子波长光束为准直光束。
39.结合本技术第二方面，一种可选地实现方式中，该重定向组件包括用于对该多个子波长光束进行重定向的多个重定向区域，该通过该重定向组件将重定向后的该多个子波长光束传输至该波导阵列所包括的多个第二波导包括：通过该重定向区域对该多个子波长光束的传输方向进行偏转，经由该重定向区域重定向后的该多个子波长光束传输至对应的该多个第二波导。
40.本技术第三方面提供了一种可重构光分插复用器，包括多个光交换装置，不同的该光交换装置之间通过光纤连接，该光交换装置如上述第一方面所示，具体不做赘述。
41.本技术第四方面提供了一种光通信网络，包括多个可重构光分插复用器，不同的该可重构光分插复用器之间通过光纤连接，该可重构光分插复用器如上述第三方面所示，具体不做赘述。
附图说明
42.图1为现有技术所提供的波长选择开关的结构示例图；
43.图2为本技术所提供的roadm的一种结构示例图；
44.图3为本技术所提供的光交换装置的一种实施例整体结构示例图；
45.图4为本技术所提供的光交换装置的一种实施例俯视结构示例图；
46.图5为在xy平面作为视图平面的情况下第一n层波导结构的一种侧视图；
47.图6为在xy平面作为视图平面的情况下第一n层波导结构的另一种侧视图；
48.图7为在yz平面作为视图平面的情况下光交换装置的一种侧视图；
49.图8为在xy平面作为视图平面的情况下重定向组件的端面结构示例图；
50.图9为本技术所提供的光交换装置的一种实施例整体结构示例图；
51.图10为在yz平面作为视图平面的情况下光交换装置的另一种侧视图；
52.图11为本技术所提供的重定向方法的一种实施例步骤流程图；
53.图12为本技术所提供的重定向方法的另一种实施例步骤流程图；
54.图13为本技术所提供的光通信网络的结构示意图。
具体实施方式
55.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，本领域技术人员在没有作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。
56.首先结合图2所示对本技术所提供的roadm的结构进行说明，其中，图2为本技术所提供的roadm的一种结构示例图。
57.本实施例对该roadm的具体网络结构不做限定，例如，该roadm可采用链形、环形或网状网等网络结构，图2所示以roadm采用网状网的网络结构为例进行示例性说明。
58.本实施例以该roadm包括八个wss(即wss1、wss2至wss8)为例，该八个wss位于不同的位置，本实施例对roadm所包括的wss的数量以及各wss所位于的位置不做限定。位于不同位置处的wss之间用于对光信号的传输方向进行偏转，以实现对光信号的灵活调度。本实施例所示的位于不同位置可指在n个维度的方向不同，该n为大于或等于1的正整数。
59.以wss1为例，wss1可将光信号传输至该roadm所包括的任一与wss1通过光纤连接的wss，以实现光信号的传输方向在不同维度的方向上的偏转，例如，本实施例所示的roadm中，与该wss1通过光纤连接有wss4、wss6以及wss8，则wss1可将光信号传输至wss4、wss6以及wss8中的任一个wss。本实施例以该wss1通过光纤与wss4、wss6以及wss8连接为例进行示例性说明，不做限定，在其他示例中，该wss1还可与roadm所包括的wss2、wss3、wss5以及wss7中的任意wss通过光纤连接。
60.以下继续以wss1和wss4为例，对光信号的传输方向进行偏转的过程进行说明：
61.沿第一方向201传输的光信号，经由wss1的输入端口输入至wss1，经由wss1对光信号的重定向，经由wss1的输出端口将光信号经由光纤传输至wss4，从wss4的输出端口输出的光信号沿第二方向202进行传输，以实现对该光信号的传输方向由第一方向201交换至第二方向202偏转的目的。
62.以下结合图3和图4所示对本技术所提供的光交换装置的结构进行说明，其中，图3为本技术所提供的光交换装置的一种实施例整体结构示例图，图4为本技术所提供的光交换装置的一种实施例俯视结构示例图。
63.本实施例所示以该光交换装置为一个wss为例，结合图2所示，具体以该光交换装置为wss1为例。本实施例所示的wss300包括n个合分波元件(310、320、330)、波导阵列302以及重定向组件303。
64.本实施例中，以合分波元件为awg，且n个合分波元件(310、320、330)在平面光波导(planar lightwave circuit，plc)芯片301上设置，设置在plc芯片上的n个合分波元件(310、320、330)通过plc实现。且n个合分波元件在同一目标平面内排列为例进行示例性说明，不做限定，在其他示例中，合分波元件还可为埃塞尔光栅(echell grating)，且n个合分波元件在硅光芯片上设置，也使得n个合分波元件在同一目标平面内排列。
65.首先对plc芯片301的结构进行说明：
66.该plc芯片301上设置n个awg。具体地，具体地，本实施例所示的plc芯片301上包括一个或多个第一awg，还包括一个或多个第二awg。其中，该第一awg用于将光信号输入至wss300，则该第一awg背离该重定向组件303的端部所包括的端口为用于输入光信号的输入端口，该第一awg朝向该重定向组件303的端部所包括的端口为用于将光信号向重定向组件303传输的输出端口。该第二awg用于将wss300已完成传输方向偏转的光信号从wss300中输出，则该第二awg朝向该重定向组件303的端部所包括的端口为输入端口，而该第二awg背离该重定向组件303的端部所包括的端部为输出端口。awg上的光路可以是双向的，例如，第一awg的输入端口也可以为输出端口，第一awg的输出端口也可以为输入端口。
67.本实施例对n的具体取值不做限定，只要n为大于或等于2的整数，且保证该plc芯片301上设置至少一个第一awg以及至少一个第二awg即可。例如图3所示本实施例以该wss300包括3个awg为例。若以图4所示为例，则该wss300包括6个awg。
68.本实施例所示的n个awg用于实现a*b的wss的功能，其中，a是指用于将光信号输入至wss的所有第一awg所包括的输入端口的数量，而b是指用于将光信号从wss输出的所有第二awg所包括的输出端口的数量。本实施例对a以及b的具体数量不做限定，只要a以及b分别为大于或等于1的正整数即可。若以图3所示为例，则a的数量为1个，能够实现将一个光束输入至wss300的目的，b的数量为2个，能够实现将两个传输方向偏转后的光束从wss300中输出的目的。
69.其次，对n个awg的设置方式进行说明：
70.本实施例所示的wss300位于三维坐标系内，该三维坐标系包括相互垂直的x轴、y轴以及z轴。该三维坐标系具有三个平面，即同时沿x轴方向和y轴方向延伸的xy平面、同时沿y轴方向和z轴方向延伸的yz平面，以及同时沿x轴方向和z轴方向延伸的xz平面。
71.本实施例所示的plc芯片301位于目标平面内，从而使得该plc芯片301所包括的3个awg能够在同一该目标平面内排列，本实施例对多个awg在该目标平面内的排列方式不做限定，例如，多个awg可在目标平面内沿同一方向并行排列。本实施例对该目标平面的具体位置不做限定，只要wss300所包括的所有awg在该目标平面内排列即可。例如，该目标平面为xz平面，又如，该目标平面为与该xz平面平行的任一平面，又如，该目标平面为与该xz平面之间存在一定夹角的平面，本实施例对该夹角的具体大小不做限定，例如，该夹角可为大于0度且小于90度的任一角度。又如，该目标平面为yz平面或与该yz平面平行的任一平面，又如，该目标平面为与该yz平面之间存在一定夹角的平面，该夹角也可为大于0度且小于90度的任一角度。
72.本实施例以该目标平面为xz平面或与xz平面平行的平面为例进行示例性说明。可见，在本实施例中，多个awg在目标平面中，沿x轴方向并列排列。
73.为更好的理解，以下对x轴方向、y轴方向以及z轴方向进行说明：
74.本实施例所示的该x轴方向也可称之为波长方向或色散方向，y轴方向也可称之为端口方向或交换方向，以该光交换装置所包括的不同的器件为参照进行具体定义：
75.定义1
76.以用于将光信号输入至wss300内的第一awg310为基准，该第一awg310的输入端口(图中未示出)用于接收来自波导312的光束，该第一awg310用于将该光束进行解复用以形成多个子波长光束，如形成具有波长λ1的子光束，具有波长λ2的子光束，依次类推，形成具有波长λ4的子光束，本示例对第一awg310包括四个输出端口为例进行示例，即该第一awg310将来自波导312的光束解复用成四个具有不同波长的子波长光束，即λ1、λ2、λ3以及λ4互不相同。该4个子波长光束分别通过与该第一awg310的4个输出端口耦合的4个波导313进行传输。该x轴方向为与第一awg的输出端口耦合的波导313的排列方向或该第一awg310所包括的多个输出端口的排列方向。该z轴方向为波导312所传输的光束的传输方向，y轴方向为分别与x轴方向和z轴方向垂直的方向。
77.需明确的是，本实施例以该第一awg310接收一个光束为例进行示例性说明，在其他示例中，该第一awg310也可通过两个或两个以上的输入端口接收两个或两个以上的多个光束。
78.定义2
79.以重定向组件303为基准，该z轴方向为波导312所传输的光束的传输方向，x方向为从同一awg(如第一awg310)解复用而成的多个子波长光信号在该重定向组件303上所形成的光斑的排列方向，y轴方向为分别与x轴方向和z轴方向垂直的方向。若该重定向组件303为硅基液晶(liquid crystal on silicon，lcos)芯片，则该重定向组件303加载相位光栅产生衍射光光束在yz平面内向波导阵列302传输。若该重定向组件303为液晶(liquid crystal)阵列芯片或者微机电系统(micro electro mechanical system，mems)，则所产生的偏转光束在yz平面内向波导阵列302传输。
80.以下对第一awg310解复用而成的多个子波长光束如何向重定向组件303进行传输的过程进行说明：
81.本实施例所示的波导阵列302用于将来自第一awg310的多个子波长光束传输至重定向组件303，以实现对各子波长光束的传输方向的偏转，以下基于上述所示的三维坐标系，对本实施例所提供的波导阵列302的具体结构进行说明：
82.该波导阵列302所包括的多个波导分别与该n个awg耦合，具体地，本实施例对波导阵列302所包括的波导的数量不做限定，只要波导阵列302与awg耦合的第一端部所包括的波导的数量，与wss所包括的所有awg与波导阵列302耦合的端部所包括的端口数相等即可。如本实施例所示的该第一端部包括m个波导，则wss所包括的所有awg与波导阵列302耦合的端部也包括m个端口。
83.本实施例以波导阵列302所包括的波导的数量与wss所包括的所有awg与波导阵列302耦合的端部所包括的端口数相等为例进行示例性说明，在其他示例中，该波导阵列302所包括的波导的数量也可大于wss所包括的所有awg与波导阵列302耦合的端部所包括的端
口数，以便于后续在wss中增加awg时，减少对波导阵列302的改动。
84.可选地，如图3所示，本实施例所示的波导阵列302的第一端部所包括的多个波导在上述所示的目标平面内排列，由上述所示可知，多个awg也在该目标平面内排列，从而有效地保证第一端部所包括的多个波导能够分别与n个awg耦合，有效地提高了波导阵列302所包括的波导与awg耦合的结构的稳固。
85.需明确的是，本实施例对第一端部的具体结构不做限定，在其他示例中，该第一端部所包括的多个波导还可位于与目标平面不同的任意平面内，只要该第一端部所包括的多个波导分别与n个awg耦合即可。
86.该波导阵列302朝向重定向组件303的第二端部呈n层波导结构。本实施例中，在wss300包括透镜组件的情况下与该wss300未包括透镜组件的情况下，该n层波导结构有所区别，为更好的区分，如下在wss300包括透镜组件的情况下，该第二端部呈第一n层波导结构，在wss300不包括透镜组件的情况下，该第二端部呈第二n层波导结构为例进行说明：
87.以下以该wss300包括该透镜组件为例进行示例性说明：
88.首先对透镜组件的位置进行说明：
89.如图3所示，本实施例所示的透镜组件304位于该波导阵列302和该重定向组件303之间，具体地，该波导阵列302所包括的各个波导朝向该重定向组件303的端面位于该透镜组件304的前焦点平面，沿z轴方向，该重定向组件303与该透镜组件304之间的距离等于该透镜组件304的焦距。本实施例对该透镜组件304所包括的透镜的数量不做限定，即该透镜组件304可包括一个或多个透镜，本实施例以该透镜组件304包括一个透镜为例进行示例性说明。
90.需明确的是，本实施例对波导阵列302和透镜组件304之间的位置关系的说明为可选地示例，不做限定，只要透镜组件304能够将波导阵列302的第一波导所传输的子波长光束传输至重定向组件303即可。
91.具体地，本实施例所示的该透镜组件304为平凸透镜，即该透镜组件304朝向该重定向组件303的侧面呈凸透镜结构，而该透镜组件304朝向波导阵列302的侧面呈平面透镜结构。需明确的是，本实施例对透镜组件304的说明为可选地示例，不做限定。
92.其次，对第一n层波导结构进行说明：
93.该第一n层波导结构所包括的波导的层数为n，且本实施例所示的第一n层波导结构所包括的层数和wss300所包括的awg的数量相等，进而通过该第一n层波导结构实现n个awg与重定向组件303之间的光信号的传输。具体地，同一awg耦合位于该第一n层波导结构中的同一层波导，不同的awg耦合位于该第一n层波导结构中的不同层波导。
94.例如结合图3、图5和图7所示为例，其中，图5为在xy平面作为视图平面的情况下该第一n层波导结构的侧视图。图7为在yz平面作为视图平面的情况下该wss的侧视图。由图3所示可知，该wss300包括三个awg，则如图7所示，该波导阵列302的第二端部包括三层波导结构，每一层波导结构包括多个波导。
95.例如，该三层波导结构中的第二层波导结构501与图3所示的第一awg310耦合，即第二层波导结构501所包括的多个第一波导与第一awg310的输出端口耦合。本实施例以波导阵列所包括的多个波导中，与该第一awg310耦合的波导作为第一波导，具体例如，该第一awg包括四个输出端口，与该四个端口耦合的四个第一波导在以xy平面为视图平面的情况
下，该四个第一波导靠近重定向组件303的横截面如图5所示的第二层波导结构501所示。
96.如图7所示，以yz平面作为视图平面的情况下，该第二端部所包括的n层波导结构在n个第一平面内排列，本示例以n等于3为例，其中，该第一平面与xz平面平行。而不同层的波导结构在第二平面内排列，该第二平面为xy平面，即本实施例所示的第一平面与该第二平面垂直。
97.以下继续对第二端部的耦合关系进行说明：
98.图5所示的第一层波导结构502所包括的多个第二波导与图3所示的第二awg320耦合，第三层波导结构503所包括的多个第二波导与图3所示的第二awg330耦合。本实施例对各awg耦合至波导阵列302的第二端部的具体哪层波导结构不做限定，只要不同的awg耦合不同层的波导即可。
99.结合图3和图5所示，以第二端部所包括用于耦合不同awg的不同层波导，在以xy平面为视图平面内，沿y轴方向排列为例，即用于耦合不同awg的不同层波导，对应y轴不同的坐标，同一层波导对应x轴不同的坐标。需明确的是，图5所示为对第二端部的排列的可选说明，不做限定，还例如图6所示，在以xy平面为视图平面内，第二端部内用于耦合不同awg的不同层波导沿x轴方向排列为例，即该第二端部所包括的第一层波导601、第二层波导602以及第三层波导603分别用于耦合图3所示的三个不同的awg，且图6所示中，用于耦合不同awg的不同层波导，对应x轴不同的坐标，同一层波导对应y轴不同的坐标。需明确的是，在第二端部内用于耦合不同awg的不同层波导沿x轴方向排列的情况下，y轴方向称之为波长方向或色散方向，x轴方向称之为端口方向或交换方向。
100.本实施例对该波导阵列302中，位于第一端部和第二端部之间的波导的结构不做限定，只要位于第一端部和第二端部之间的波导，能够将第一端部所包括的各个波导分别耦合至第二端部所包括的各个波导即可。
101.可选地，该波导阵列302所包括的m个波导中，任意相邻的两个波导之间的距离大于或等于第一预设值，本实施例对该第一预设值的具体大小不做限定，只要任意相邻的两个波导之间的距离大于或等于第一预设值的情况下，任意相邻的两个波导不会出现交叉或距离过近的情况，有效地避免不同波导之间出现串扰的情况，提高对光信号的传输方向进行偏转的精确性。例如，若波导的材质为二氧化硅，则该第一预设值为15微米(um)，若波导的材质为聚合物(polymer)，则该第一预设值为10um。
102.本实施例中，通过该第一波导向重定向组件303传输的子波长光束的传输方向与该透镜组件304的光轴对准，从而使得该透镜组件304不会改变从该第一波导所出射的子波长光束的传输方向，以图7所示的为例，从第一波导所出射的子波长光束701经由透镜组件304传输至重定向组件303。
103.可选地，本实施例以该第一波导向重定向组件303传输的子波长光束的传输方向与该透镜组件304的光轴对准为例进行示例性说明，不做限定，在其他示例中，该第一波导向重定向组件303传输的子波长光束的传输方向与该透镜组件304的光轴之间也可存在夹角，从而使得该透镜组件304改变从该第一波导所出射的子波长光束的传输方向，只要该透镜组件304能够将第一波导所传输的子波长光束传输至重定向组件303上即可。
104.以下结合图8所示对本实施例所示的重定向组件303进行说明，其中，图8所示为以xy平面作为视图平面的情况下，该重定向组件303朝向波导阵列302的端面结构示例图。本
实施例以重定向组件为lcos为例进行示例性说明。
105.该重定向组件303朝向波导阵列302的端面包括多个重定向区域，本实施例对各重定向区域所包括的像素点(pixel)的数量不做限定。本实施例所示的重定向区域的数量与待进行传输方向偏转的子波长光束的数量相等，结合图3所示的示例，在第一awg310向重定向组件303传输四个子波长光束的情况下，该重定向组件303包括有四个重定向区域(如图8所示的重定向区域801、802、803以及804)。为对各子波长光束的传输方向进行偏转，则可对重定向区域加载电压，由于重定向组件303的双折射效应，具有不同电压的重定向区域对应不同的相位延迟量，所以只需改变重定向区域所加载的电压，即可控制该重定向区域对子波长光束偏转传输方向后，从该重定向区域进行出射的出射角度，具有不同出射角度的子波长光束能够传输至不同的第二awg。本实施例所示的出射角度是指，在以yz平面为视图平面的情况下，子波长光束从重定向组件303出射的出射角度。
106.例如，通过对重定向区域801和重定向区域802加载电压，使得分别经由重定向区域801和重定向区域802重定向后，传输方向发生偏转的重定向后的子波长光束向第二awg320传输。又如，通过对重定向区域803和重定向区域804加载电压，使得分别经由重定向区域803和重定向区域804重定向后，传输方向发生偏转的重定向后的子波长光束向第二awg330传输。需明确的是，本实施例对接收重定向后的子波长光束的第二awg的说明为可选地示例，不做限定，例如，重定向组件303还可将所有重定向后的子波长光束均向第二awg320传输，又如，重定向组件303还可将所有重定向后的子波长光束均向第二awg330传输等。
107.可选地，为减少对光束的传输方向进行偏转过程中的插损，则本实施例所示的该第一波导的横截面积大于或等于第二预设值，使得该第一波导向该重定向组件303所传输的子波长光束为准直光束，进而有效地提高了子波长光束照射在重定向组件303的重定向区域内所形成的光斑的大小，进而有效地减少了插损。而且在第一波导的横截面积大于或等于第二预设值的情况下，该wss3000内无需在第一波导和重定向组件303之间设置用于对光束进行准直的透镜，从而减少了wss所包括的器件的数量，降低了成本，降低了装配工艺的难度。本实施例对该第二预设值的大小不做限定，例如，该第第二预设值为40，具体地，该第一波导沿y轴方向的长度大于或等于2um，该第一波导沿x方向的长度大于或等于20um，则该第一波导的横截面积大于或等于40平方微米(μm2)。
108.由上述所示可知，与同一第一awg310耦合的多个第一波导，在波导阵列302的第二端部中位于同一层，可选地，本实施例所示的与第一awg310耦合的该多个第一波导在n层波导结构中位于中间层，或与第一awg310耦合的该多个第一波导在n层波导结构中位于靠近该中间层的任一层。
109.以图3和图5所示的示例中，在wss300包括3个awg的情况下，与该第一awg310耦合的多个第一波导在3层波导结构中位于第二层(即图5所示的501)。以图4所示的示例中，在wss包括6个awg的情况下，与该第一awg310耦合的多个第一波导在6层波导结构中的第3层或第4层。
110.以yz平面为视图平面，在与同一第一awg耦合的多个第一波导，位于n层波导结构中的中间层或靠近该中间层的任一层的情况下，能够降低子波长光束入射该重定向组件303的入射角度和子波长光束从该重定向组件304出射的出射角度之间的差值，从而有效地
减少重定向组件的插损。
111.以下对子波长光束经由重定向组件303对传输方向进行偏转后，传输至第二awg的过程进行说明：
112.结合图3所示，经由该重定向组件303重定向后的子波长光束306(即图3所示的虚线箭头所示)传输至透镜组件304，该透镜组件304朝向该重定向组件303的端部呈凸透镜结构，则该透镜组件304能够改变该重定向后的多个子波长光束306的传输方向，使得从该透镜组件304出射的该重定向后的多个子波长光束的传输方向与第二波导靠近该透镜组件304的端部对准，有效地保证从该透镜组件304出射的多个子波长光束入射至多个第二波导，其中，第二波导为波导阵列302所包括的，用于与第二awg耦合的波导。
113.为更好的理解，继续结合图7和图8所示的示例，在经由重定向区域801重定向后的子波长光束702用于向第二awg320传输，则经过透镜组件304改变传输方向后所出射的子波长光束703与第一层波导结构502所包括的一个第二波导对准，进而使得该第二波导能够将子波长光束703传输至第二awg320。又如，经由重定向区域803重定向后的子波长光束704用于向第二awg330传输，则经过透镜组件304改变传输方向后所出射的子波长光束705与第三层波导结构503所包括的一个第二波导对准，进而使得该第二波导能够将子波长光束705传输至第二awg330。
114.为实现从透镜组件304出射的子波长光束能够成功的传输至第二波导，则本实施例所示的从该透镜组件304出射的该重定向后的多个子波长光束(如图7所示的子波长光束703、子波长光束705)的传输方向与该透镜组件304的光轴平行，波导阵列302所包括的第二波导靠近该透镜组件304的端部与该透镜组件的光轴平行，进而有效的保证在xy平面作为视图平面的情况下，从该透镜组件304出射的该重定向后的多个子波长光束能够与波导阵列302所包括的多个第二波导分别对准，进而有效地保证第二波导能够成功的向第二awg传输从该透镜组件304出射的该重定向后的多个子波长光束。
115.继续参见图3和图4所示，与第二awg320耦合的多个第二波导，用于将重定向后的多个子波长光束传输至该第二awg320，该第二awg320用于对所接收到的多个子波长光束复用为至少一个光束，并输出复用后的该至少一个光束。本实施例以第二awg320将多个子波长光束复用为一个光束为例，则第二awg320即可通过与输出端口耦合的输出波导321输出该光束。可选地，该输出波导321为该第二awg320的一部分，还可选地，该输出波导321也可为独立的波导，用于与第二awg320的输出端口耦合。对wss所包括的其他第二awg输出光束的说明，可参见该第二awg320所示，具体不做赘述。
116.采用本实施例所示的光交换装置，因将用于对光束进行复用和解复用的多个合分波元件在同一目标平面内排列设置，无需对多个合分波元件进行层叠操作，又因本实施例所示的光交换装置无需设置空间光学的体光栅元件，从而降低了光交换装置的整体尺寸，进而降低了对光交换装置进行装配的难度和成本。
117.本实施例所示的波导阵列一端与多个合分波元件耦合，另一端呈n层波导结构，从而使得波导阵列能够有效地保证将经由重定向组件重定向后的子波长光束传输至合分波元件进行复用，提高了对子光束的传输方向进行重定向后传输至合分波元件的准确性，有效地降低了串扰的情况。
118.在需要光交换装置支持更多光束的复用和解复用的场景下，仅需要在同一目标平
面内增加更多的合分波元件，并在波导阵列中设置与新增加的合分波元件耦合的波导即可实现，降低了增加支持更多光束的复用和解复用的难度，能够适配更多的应用场景。
119.以下结合图9所示对本实施例所提供的不包括透镜组件的wss900进行说明，其中，图9为本技术所提供的wss的另一种实施例整体机构示例图：
120.本实施例所示的plc芯片301、重定向组件303的具体说明，请详见上述实施例所示，具体不做赘述。本实施例所示的波导阵列901的第一端部的结构的说明，可参加图3所示，具体不做赘述。以下对本实施例所示的波导阵列901的呈第二n层波导结构的第二端部的结构进行说明；
121.该波导阵列901包括与第一awg310耦合的第一波导和与第二awg(320或330)耦合的第二波导，对第一awg和第二awg的具体说明，请详见图3所示的实施例，具体不做赘述。对第一波导的说明请详见图3所示的实施例，具体不做赘述。
122.本实施例所示的用于与第二awg耦合的各第二波导靠近该重定向组件303的端部与该第一波导之间存在夹角，为更好的理解，以下结合图10所示进行说明，其中，图10为在yz平面作为视图平面的情况下该wss的侧视图。
123.由图10所示可知，本实施例以第一波导1001靠近重定向组件303的端部与重定向组件303的法线平行，以使第一波导1001能够将子波长光束传输至重定向组件303所包括的重定向区域中，对该重定向区域的具体说明，请详见图8所示，具体不做赘述。
124.以如何将子波长光束传输至第二awg320为例进行说明，在wss900未设置透镜组件的情况下，则使得wss900没有器件改变从重定向组件303出射的子波长光束的传输方向，为使得第二波导能够成功的将子波长光束传输至第二awg320，则在以yz平面作为视图平面的情况下，本实施例所示的第二波导1002靠近该重定向组件303的端部与该第一波导1001之间存在夹角θ，本实施例对θ的具体大小不做限定，只要使得从该重定向组件303出射的重定向后的子波长光束1003的传输方向与该第二波导1002靠近该重定向组件303的端部对准即可，该第二波导1002即可将子波长光束1003传输至第二awg320。
125.在以yz平面作为视图平面的情况下，可见，本实施例所示第二n层波导结构在层叠的n的第一平面内排列，本实施例中，不同的第一平面之间可存在一定的夹角。不同层的波导结构在第二平面内排列，该第二平面为xy平面，而本实施例所示的第一平面与第二平面之间可存在任意锐角或钝角结构，或者，该第一平面与该第二平面垂直。
126.本实施例对如何实现从该重定向组件303出射的子波长光束1003的传输方向与该第二波导1002靠近该重定向组件303的端部对准的不做限定，只要该子波长光束1003能够成功的传输至该第二波导1002中即可。例如，为实现对准，则本实施例所示的该第二波导1002靠近该重定向组件303的端部与该第一波导1001之间存在第一夹角，从该重定向组件303出射的该子波长光束1003与该重定向组件303的法线之间存在第二夹角，本实施例所示的该第一夹角与该第二夹角相等，均为θ，进而有效地保证了子波长光束能够成功地传输至第二awg320。
127.第二awg320接收到多个子波长光束后，即可对多个子波长光束进行复用以输出光束，具体复用过程以及输出光束的过程，请详见上述实施例所示，具体不做赘述。
128.采用本实施例所示的光交换装置，因无需设置透镜组件，有效地减少了光交换装置所包括的器件的数量，进而有效地减少光交换装置的尺寸，降低了装配工艺，降低了成
本。
129.基于上述图3、图4、图7所示，以光交换装置包括透镜组件的说明，以下结合图11所示对重定向方法的一种执行过程进行说明：
130.步骤1101、光交换装置通过第一合分波元件将至少一个光束解复用为多个子波长光束。
131.步骤1102、光交换装置通过第一合分波元件将每个子波长光束传输至波导阵列所包括的一个第一波导。
132.步骤1103、光交换装置通过多个第一波导将多个子波长光束传输至重定向组件。
133.本实施例所示的步骤1101至步骤1103，具体如何通过第一合分波元件将子波长光束传输至重定向组件的过程，请详见上述图3、图4、图7所示的实施例所示，具体不做赘述。
134.步骤1104、光交换装置通过透镜组件改变重定向后的多个子波长光束的传输方向以传输至多个第二波导。
135.对透镜组件改变子波长光束的传输方向的具体说明，请详见上述图3、图4、图7所示的实施例所示，具体不做赘述。
136.步骤1105、光交换装置通过多个第二波导将重定向后的多个子波长光束传输至第二合分波元件。
137.步骤1106、光交换装置通过第二合分波元件对重定向后的多个子波长光束复用为至少一个光束。
138.步骤1107、光交换装置通过第二合分波元件输出复用后的至少一个光束。
139.对重定向后的子波长光束如何传输至第二合分波元件的过程，请详见上述图3、图4、图7所示的实施例所示，具体不做赘述。
140.本实施例所示的有益效果的说明，请详见上述图3、图4、图7所示的实施例所示，具体不做赘述。
141.基于上述图9和图10所示，以光交换装置包不括透镜组件的说明，以下结合图12所示对重定向方法的另一种执行过程进行说明：
142.步骤1201、光交换装置通过第一合分波元件将至少一个光束解复用为多个子波长光束。
143.步骤1202、光交换装置通过第一合分波元件将每个子波长光束传输至波导阵列所包括的一个第一波导。
144.步骤1203、光交换装置通过多个第一波导将多个子波长光束传输至重定向组件。
145.本实施例所示的步骤1201至步骤1203的过程，请详见图11所示的步骤1101至步骤1103所示，具体不做赘述。
146.步骤1204、光交换装置通过该重定向组件将重定向后的该多个子波长光束传输至该波导阵列所包括的多个第二波导。
147.对透镜组件改变子波长光束的传输方向的具体说明，请详见上述图9和图10所示的实施例所示，具体不做赘述。
148.步骤1205、光交换装置通过多个第二波导将重定向后的多个子波长光束传输至第二合分波元件。
149.步骤1206、光交换装置通过第二合分波元件对重定向后的多个子波长光束复用为
至少一个光束。
150.步骤1207、光交换装置通过第二合分波元件输出复用后的至少一个光束。
151.本实施例所示的步骤1205至步骤1207的过程，请详见图11所示的步骤1105至步骤1107所示，不做赘述。
152.本实施例所示的有益效果的说明，请详见上述图9和图10所示的实施例所示，具体不做赘述。
153.本技术还提供了一种如图2所示的roadm，具体说明请详见上述图2所示，不做赘述。
154.本技术还提供了一种光通信网络，以下结合图13所示对本技术所提供的光通信网络1300的结构进行说明：
155.该光通信网络1300包括多个roadm，如图13所示的roadm1301、roadm1302、roadm1303、roadm1304以及roadm1305，需明确的是，本实施例对光通信网络1300所包括的roadm的数量的说明为可选地示例，不做限定。
156.该光通信网络1300还包括连接在两个roadm之间的光纤，以roadm1301和roadm1305为例，该光通信网络1300还包括连接在roadm1301和roadm1305之间的光纤1306，本实施例对光通信网络1300所包括的多个roadm之间的连接关系不做限定。对各roadm的具体说明，请详见上述图2所示，具体不做赘述。
157.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。
158.以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。