作者：深圳大學(xué) 宋軍博士
一、技術(shù)背景：
    本文我將以波長(zhǎng)選擇開(kāi)光（WSS）為核心，做一個(gè)技術(shù)專(zhuān)題，為大家系統(tǒng)的回顧一下WSS技術(shù)產(chǎn)生的原因，發(fā)展的現(xiàn)狀和實(shí)現(xiàn)方式。既然以WSS為題，首先我們必須明白什么是WSS。用最簡(jiǎn)單的語(yǔ)言描述，WSS可以表述為用以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)可重構(gòu)光加/減復(fù)用（ROADM）的新一代技術(shù)，具有網(wǎng)狀架構(gòu)，能支持任意端口波長(zhǎng)任意上下行的功能。
    既然WSS是新一代的ROADM技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式，我們先來(lái)回顧一下ROADM的發(fā)展歷程。從ROADM概念首次被提出，到商用化，再到新一代的WSS技術(shù)，整個(gè)歷程可以很好的用圖1描述。

                            圖1 ROADM技術(shù)發(fā)展歷程
   波分復(fù)用是當(dāng)前最常見(jiàn)的光層組網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)不同波長(zhǎng)復(fù)用后在一根光纖中傳輸，很容易實(shí)現(xiàn)Gbit/s甚至Tbit/s的傳輸容量，但是當(dāng)前的波分復(fù)用系統(tǒng)，其本質(zhì)上還是一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)的線路系統(tǒng)，大多數(shù)的光層組網(wǎng)只能通過(guò)終端站(TM)實(shí)現(xiàn)的光線路系統(tǒng)構(gòu)建。ROADM概念被提出的初衷，就是要增強(qiáng)波分復(fù)用的靈活性，以實(shí)現(xiàn)不同節(jié)點(diǎn)信息間的交叉調(diào)度。圖1中從1998年到2001年前后，是ROADM概念初步成型的階段。圖中所示的基于光交叉連接器（OXC）和光-電-光（O E O） 再生器的結(jié)構(gòu)，以及隨后出現(xiàn)的基于環(huán)行器的結(jié)構(gòu)和基于復(fù)用器- 開(kāi)關(guān)矩陣- 解復(fù)用器（DSM）的結(jié)構(gòu)是最初的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ�。但這些系統(tǒng)使用分立元件構(gòu)成，插入損耗大，性能不夠穩(wěn)定，運(yùn)營(yíng)成本也較高。因此，這些技術(shù)只在ROADM概念形成的初期被研究和實(shí)驗(yàn)，但并沒(méi)有真正走入商業(yè)化。
    首次商業(yè)化，也是被認(rèn)為是ROADM第一代技術(shù)的是波長(zhǎng)阻斷器（WB）技術(shù)。其工作原理如圖2所示。該技術(shù)通過(guò)使用功分器把全部波長(zhǎng)的信號(hào)都按功率分為兩束，一束經(jīng)過(guò)WB模塊，傳輸至下一個(gè)ROADM網(wǎng)絡(luò)單元。另一束則傳到下行支路。WB模塊的作用是將需要下行的波長(zhǎng)阻斷。WB模塊最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)是使用解復(fù)用器-可變光衰減器（VOA）-復(fù)用器結(jié)構(gòu)，即解復(fù)用后每個(gè)波長(zhǎng)都接一個(gè)可程控的VOA，根據(jù)需要將已下行的波長(zhǎng)衰減掉。剩余的波長(zhǎng)在經(jīng)波分復(fù)用器復(fù)用后傳輸?shù)较乱粋�(gè)網(wǎng)絡(luò)元。圖2所示的支路里，需下行的波長(zhǎng)經(jīng)解復(fù)用器分開(kāi)，并使用光性能監(jiān)控（OPM）來(lái)保證下行不同波長(zhǎng)功率的均衡性。

                       圖2 WB-ROADM原理示意圖
   目前WB技術(shù)很成熟、具有低成本，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，模塊化程度好，預(yù)留升級(jí)端口時(shí)可支持靈活擴(kuò)展升級(jí)功能等優(yōu)勢(shì)，適合用于LH和ULH系統(tǒng)，支持廣播業(yè)務(wù)（采用分功率的理念）。但是WB技術(shù)迫使運(yùn)營(yíng)商一次性購(gòu)買(mǎi)多個(gè)波長(zhǎng)。另外,這種結(jié)構(gòu)需要采用外部濾波器進(jìn)行波長(zhǎng)下路,如果采用固定濾波器,則無(wú)法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)重構(gòu)上、下路波長(zhǎng),只能重構(gòu)直通波長(zhǎng)，不易過(guò)渡至光交叉互連（OXC）。

                        圖3  PLC-ROADM原理示意圖
   圖3所示第二代ROADM是基于平面光集成（PLC）的技術(shù)。實(shí)際上它是圖1中2000年前后出現(xiàn)的DSM-ROADM技術(shù)的發(fā)展和延續(xù)。通過(guò)集成波導(dǎo)技術(shù)，將解復(fù)用器（通常是AWG）、1X2光開(kāi)關(guān)、VOA、復(fù)用器等集成在一塊芯片上，規(guī)模化生產(chǎn)后能有效降低成本。因此PLC技術(shù)是成本相對(duì)最低的ROADM實(shí)現(xiàn)方案。由于使用了1X2或2X2的光開(kāi)光，因此具有二維自由度。但PLC-ROADM和WB-ROADM很多方面還是很類(lèi)似的，兩種方案上、下路端口都與波長(zhǎng)相關(guān)，無(wú)法重構(gòu)上、下路波長(zhǎng)。
    應(yīng)運(yùn)而生的第三代ROADM技術(shù)就是本文的核心WSS。如圖4所示，和WB相比，WSS最大的特點(diǎn)是不再需要WB模塊，每個(gè)波長(zhǎng)都可以被獨(dú)立的交換。如圖4所示，多端口的WSS模塊能獨(dú)立的將任意波長(zhǎng)分配到任意路徑。因此基于WSS的網(wǎng)絡(luò)具有多個(gè)自由度，不再像WB或PLC那樣需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)互連架構(gòu)做預(yù)先設(shè)定。

                        圖4 WSS-ROADM原理示意圖

                       圖5  WSS模塊功能示意圖
    如圖5所示，每個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)被獨(dú)立可編程控制，根據(jù)實(shí)際需要，或者被傳送到Express端口或者到下行支路端口。然后Express端口將混合新的上行信號(hào)一起傳送到ROADM輸出模塊。和WB技術(shù)一樣，在系統(tǒng)末端也使用OPM來(lái)保證多波長(zhǎng)信號(hào)的功率均衡性。
二、 WSS-ROADM系統(tǒng)構(gòu)成：

                      圖6 2自由度WSS-ROADM示意圖
     圖6所示的基于WSS技術(shù)的ROADM系統(tǒng)分別由一個(gè)1×N和一個(gè)N×1的WSS模塊構(gòu)成。其中1×N 的WSS能夠?qū)⑤斎攵丝诘牟ǚ謴?fù)用信號(hào)中的任意波長(zhǎng)組合輸出到任意輸出端口上；相反，N×1 型WSS可以將任意一個(gè)輸入端口的光信號(hào)選擇任意波長(zhǎng)組合與其他輸入端口的波長(zhǎng)組合合并后輸出。這種結(jié)構(gòu)的ROADM 設(shè)備在上下行端口都具有波長(zhǎng)無(wú)關(guān)的特征，任意下行端口可以實(shí)現(xiàn)任意波長(zhǎng)信號(hào)下行，在上行端口上行任意波長(zhǎng)信號(hào)。注意圖6所示結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)流都是東西方向的，因此有兩個(gè)自由度。但注意到在這種結(jié)構(gòu)中，WSS 的輸出端口除直通端口外其余的端口只選擇單波長(zhǎng)輸出。因此一個(gè)2-自由度的ROADM是很容易升級(jí)到最多N-1個(gè)自由度的，如圖7所示。

 圖7 多自由度WSS-ROADM結(jié)構(gòu)示意圖（a基于WSS模塊； b基于分束器下行和WSS模塊上行； c基于WSS下行和合束器上行結(jié)構(gòu)）

                      圖8 典型WSS-ROADM應(yīng)用實(shí)例
    如圖7（a）所示，在N個(gè)WSS服務(wù)端口中，一個(gè)被專(zhuān)用于本地信號(hào)上下行服務(wù)，而其余N-1個(gè)被用于在N-1個(gè)ROADM模塊間的網(wǎng)絡(luò)交叉互連。圖7（b）和（c）是為了降低成本，減少開(kāi)關(guān)數(shù)目而對(duì)圖（a）做的一種簡(jiǎn)化。圖（a）中上下行的服務(wù)是通過(guò)一對(duì)WSS實(shí)現(xiàn)的，而（b）和（c）則使用一個(gè)WSS和一個(gè)分束器（或合束器）的組合，這樣的方案更加簡(jiǎn)單，成本更低，性能上卻保持了和（a）方案相同的靈活性，都能實(shí)現(xiàn)N-1個(gè)自由度的可重構(gòu)加減互連。我們可以把（a）和（b/c）看做WSS-ROADM的兩種基本互連方案。
    這樣看來(lái)是否（b）或（c）相比方案（a）就更具優(yōu)勢(shì)了呢？其實(shí)不然，兩種方案其實(shí)互有優(yōu)劣，需根據(jù)實(shí)際情況做出綜合選擇。由于使用了分束器或合束器而相應(yīng)產(chǎn)生的額外損耗也明顯大于（a）方案，因此（b）和（c）還必須使用EDFA來(lái)對(duì)信號(hào)再放大。另外，方案（a）使用了一對(duì)互為反向的WSS，因此除了低損耗外，還保持了非常好的端口間信號(hào)隔離度，因此系統(tǒng)串?dāng)_非常小。但是，方案（a）和圖2所示的WB-ROADM相比，已不具備廣播式服務(wù)能力。但方案（b）或（c）由于使用了功分器，則和WB-ROADM一樣也兼具了廣播式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力。
    為了更形象化的描述WSS-ROADM的工作模式，給出了圖8所示的示意圖。如圖所示，WSS模塊能提供C/DWDM網(wǎng)絡(luò)環(huán)和城域骨干網(wǎng)DWDM環(huán)間信號(hào)的任意交叉互連。注意圖8中WSS模塊是三個(gè)環(huán)的相切處，右邊顯示了放大的工作模式圖，這和圖7（a）所示的原理是一致的。
    事實(shí)上，我們可以在圖7基礎(chǔ)上進(jìn)一步增加波長(zhǎng)交叉互連的能力。即結(jié)合使用WSS和功分器技術(shù)。讓系統(tǒng)兼具點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的交叉互連能力，以及廣播式服務(wù)能力。類(lèi)似圖7，仍使用1X N的WSS模塊實(shí)現(xiàn)互連，而分束器（或合束器）的分束比（或合束比）為1：m（或m：1）。那么作為WSS-ROADM系統(tǒng)將具有m*(N-1)個(gè)自由度。這時(shí)候，對(duì)照?qǐng)D7（a）的結(jié)構(gòu)進(jìn)行擴(kuò)展，則將需要(m+m2)*（N-1）個(gè)WSS模塊。而使用類(lèi)似圖7（b）和（c）的方案，由于使用分束器或合束器來(lái)取代上行或下行互連功能，也就是說(shuō)將有m*(N-1)個(gè)WSS模塊將被分束器或合束器來(lái)取代，這時(shí)候系統(tǒng)共需要m2*(N-1)個(gè)WSS模塊。這是WSS用于可重構(gòu)加減互連最具普遍意義的系統(tǒng)模型。
     對(duì)WSS-ROADM，接入損耗和節(jié)點(diǎn)間的串?dāng)_是系統(tǒng)的兩個(gè)基本參數(shù)。當(dāng)采用普遍系統(tǒng)模型時(shí)，我們可以將類(lèi)似圖7（a）、（b）和（c）三種模式下的接入損耗和串?dāng)_理論大小列于表1：

                      表1 WSS-ROADM接入損耗和串?dāng)_理論結(jié)果比較
三、WSS技術(shù)實(shí)現(xiàn)：
    這一部分里，我將為大家總結(jié)一下WSS模塊最常用的實(shí)現(xiàn)方式，并評(píng)述各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)。
1.基于微機(jī)電（MEMs）技術(shù)的WSS模塊：
    WSS模塊的技術(shù)方案有許多，其中最普遍的是使用解復(fù)用器和MEMs微反射鏡的組合。最早的基于MEMs的WSS模塊于1999年由Ford提出，當(dāng)時(shí)他們使用的是數(shù)字式MEMs鏡，因此能實(shí)現(xiàn)1X2的互連。后來(lái)的研究拓展了該技術(shù)，采用陣列式模擬MEMs，可實(shí)現(xiàn)更高自由度的互連，如圖9所示：

            圖9  使用解復(fù)用器和MEMS鏡組合的WSS模塊
圖9所示技術(shù)方案是WSS模塊受關(guān)注最多的方案之一。它包括解復(fù)用器、1X N的MEMs光開(kāi)關(guān)和波長(zhǎng)再?gòu)?fù)用功能。輸入光纖端口的波分復(fù)用信號(hào)經(jīng)過(guò)光柵實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)分離，然后聚焦于透鏡焦平面上。單軸反射鏡組安放于焦平面，每一個(gè)透鏡對(duì)應(yīng)一個(gè)波長(zhǎng)。通過(guò)調(diào)整反射鏡角度，將對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)光信號(hào)反射到特定輸出光纖。這種方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，輸出光纖耦合功率直接依賴于MEMs鏡角度控制的精確性。因此該方案保持MEMs微鏡長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性和可重復(fù)性是最關(guān)鍵的問(wèn)題。目前已經(jīng)有報(bào)導(dǎo)，材料介質(zhì)層的殘余電荷會(huì)導(dǎo)致MEMs鏡累計(jì)靜電荷，導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性惡化。

                      圖10 面陣式MEMs基WSS模塊示意圖
    注意到圖9中MEMs鏡是單軸的，因此只能實(shí)現(xiàn)直線的光束掃描。如果我們MEMS鏡改成兩軸向掃描，同時(shí)使用二維準(zhǔn)直器陣列，那么我們也很容易將圖9的節(jié)點(diǎn)互連數(shù)擴(kuò)展到N2。如圖10所示。最普遍的實(shí)現(xiàn)方式之一是采用4f成像系統(tǒng)，使用兩個(gè)正交的單向掃描來(lái)構(gòu)造系統(tǒng)。但是要設(shè)計(jì)和制作兩維WSS難度相當(dāng)大，所以這種方案只限于科研院校研究，還無(wú)法實(shí)用。此方面一項(xiàng)很出色的研究來(lái)自臺(tái)灣大學(xué)的蔡睿哲博士，發(fā)表了一系列高水平的研究論文。他們細(xì)節(jié)給出了二維掃描陣列的設(shè)計(jì)方法和實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)交換時(shí)間小于700μs，但輸入光纖-輸出光纖的接入損耗相當(dāng)大，在6-18 dB左右，尚顯過(guò)大。
    目前基于MEMs的WSS已有產(chǎn)品，圖11是康寧用于WSS的一維線性微鏡陣列圖片。

                      圖11 線性陣列MEMs微鏡實(shí)物圖

2.基于PLC技術(shù)的WSS模塊：
    前面提到的MEMs技術(shù)用于WSS模塊，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)靈活，容易實(shí)現(xiàn)，由于采用空間光學(xué)器件，甚至可以向二維面陣擴(kuò)展互連數(shù)目。對(duì)WSS模塊，另一個(gè)很受關(guān)注的實(shí)現(xiàn)方案是PLC技術(shù)。由于全部元件被集成在一塊芯片上，且是平面結(jié)構(gòu)，自然就不能像前面MEMs那樣二維擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)N2數(shù)目的擴(kuò)容。但是，由于全部元件被集成在一塊芯片上，因此可靠性明顯增強(qiáng)，不存在前面提到，由于靜電累計(jì)造成的性能惡化。并且MEMs基的WSS元件最大性能缺點(diǎn)是損耗大，而基于PLC的元件通常具有損耗低的優(yōu)勢(shì)。
    PLC元件用于WSS模塊，有許多實(shí)現(xiàn)方式。最常見(jiàn)也是最簡(jiǎn)單的是基于微環(huán)形共振器的結(jié)構(gòu)。如圖12所示，為使用硅基二氧化硅結(jié)構(gòu)制作的1X 2微環(huán)形共振WSS模塊結(jié)構(gòu)圖。其原理是直線波導(dǎo)中傳輸多波長(zhǎng)信號(hào)，與其非�？拷�的環(huán)形波導(dǎo)半徑恰好能與某個(gè)特定波長(zhǎng)共振時(shí)，該波長(zhǎng)將沿環(huán)形回路傳播，再共振耦合到相鄰的通道輸出。注意，圖中共振換附近使用了Cr加熱頭，通過(guò)外加電流變化，可以控制芯片溫度，利用熱光效應(yīng)使共振條件發(fā)生變化。因此共振濾波的波長(zhǎng)是可以隨著外加電流大小實(shí)時(shí)可調(diào)的。因此該結(jié)構(gòu)具備和MEMs一樣的實(shí)時(shí)可調(diào)性能，符合WSS概念的初衷。使用微共振環(huán)的WSS開(kāi)關(guān)時(shí)間大致在100多微秒左右，比MEMs開(kāi)關(guān)速度要高很多。目前這種技術(shù)波長(zhǎng)共振調(diào)諧范圍大概在十幾到二十幾個(gè)納米左右。

                       圖12 基于微共振環(huán)的WSS模塊

                       圖13 N X N的微共振環(huán)WSS模塊示意圖
    類(lèi)似的，我們也可以通過(guò)將這些微共振環(huán)級(jí)聯(lián)構(gòu)造成N個(gè)輸入端，N個(gè)輸出端的面陣式WSS模塊。圖13所示是Tokyo Inst. Tech.基于此原理設(shè)計(jì)的WSS工作原理圖。之所以很多研究都使用微共振環(huán)，主要是因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)是基于共振原理，因此具有非常高的品質(zhì)因數(shù)，圖13所示的模塊實(shí)際測(cè)試顯示，消光比高達(dá)39.0到46.6dB，帶間串?dāng)_大致維持在19.3-24.5dB左右。

                       圖14 1X2微共振環(huán)光開(kāi)光用于WSS實(shí)際結(jié)構(gòu)圖
    Nortel網(wǎng)絡(luò)的研究者已經(jīng)對(duì)微共振環(huán)WSS用于實(shí)際接入網(wǎng)的性能做了測(cè)試。他們使用圖14所示的1X2開(kāi)光。注意圖中比例尺單位為微米。整個(gè)芯片大小在200X200 μm2左右。測(cè)試使用10Gbit/s的NRZ信號(hào)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)微共振環(huán)可調(diào)交換后，調(diào)制信號(hào)幾乎沒(méi)有任何變化，誤碼率維持在10-12以下。該測(cè)試ON和OFF態(tài)消光比比前面例子要低，只有12dB左右，但帶間串?dāng)_類(lèi)似，也在20dB左右。該測(cè)試在2005年開(kāi)展，是PLC特別是微共振環(huán)結(jié)構(gòu)可有效用于WSS的最早也是最具說(shuō)服力的結(jié)果之一。

                      圖15 基于AWG元件的WSS模塊
     使用PLC元件制作WSS模塊，除了微共振環(huán)還有其他一些方法，其中最有代表性的是基于陣列波導(dǎo)光柵（AWG）結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方式。如圖15所示的結(jié)構(gòu)是NTT的建議的WSS方案。圖示1X4的WSS是由4個(gè)AWG和熱光相位漂移結(jié)構(gòu)組成的。顯然和前面的微共振環(huán)一樣，是通過(guò)熱光效應(yīng)改變相位變化，進(jìn)而改變不同波長(zhǎng)的路由路徑�？雌饋�(lái)圖示結(jié)構(gòu)會(huì)比微共振環(huán)復(fù)雜很多，尺寸也龐大很多。比較有優(yōu)勢(shì)的地方是該結(jié)構(gòu)損耗很小，經(jīng)測(cè)試只有平均2.7dB的損耗。
3.基于液晶的WSS：
    除了MEMS和PLC，目前另一類(lèi)使用較廣泛的WSS實(shí)現(xiàn)方式是基于液晶技術(shù)。這種方案很簡(jiǎn)單，就像空間光調(diào)制器的原理一樣，通過(guò)將不同波長(zhǎng)的光照射在不同的像素上，進(jìn)而控制相應(yīng)像素液晶取向，調(diào)節(jié)光的偏振態(tài)改變，再使用檢偏器就能控制輸出光的強(qiáng)度。在這方面最突出的研究成果來(lái)自澳大利亞Optium公司的研究者，他們使用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖16所示，

                      圖16 基于LCOS的WSS工作原理圖

                      圖17 LCOS用于WSS相位改變選路原理示意圖
    從圖16可以看到，系統(tǒng)工作原理和圖9所示MEMs-WSS是非常接近的。系統(tǒng)都是通過(guò)輸入光纖后，再經(jīng)過(guò)一光柵基的波分復(fù)用器，將各個(gè)波長(zhǎng)按空間不同位置解復(fù)用開(kāi)。所不同的是波長(zhǎng)選擇單元，圖9是靠獨(dú)立的控制反射鏡角度來(lái)實(shí)時(shí)改變某個(gè)波長(zhǎng)的行進(jìn)方向，以實(shí)現(xiàn)任意波長(zhǎng)任意路徑的上下行。而圖16控制光的行進(jìn)是靠相位變化。液晶的空間光調(diào)制器可以根據(jù)需要改變某個(gè)波長(zhǎng)的相位，注意圖16中所有光束路線是可逆的。比如所有光波長(zhǎng)從圖中第一跟光纖輸入，通過(guò)空間相位調(diào)制（SLM），其他N-1個(gè)波長(zhǎng)改變相位相同，反射回去重新復(fù)用后從第二根光纖輸出。而需要下行的相位可以改變不一樣，則可從第三根光纖輸出，相應(yīng)信號(hào)可以傳到下行支路。為了更好的理解這個(gè)過(guò)程，給出了圖17的示意圖，注意這里簡(jiǎn)化了波分復(fù)用等元件。
    之所以這種WSS實(shí)現(xiàn)方式近來(lái)廣受關(guān)注，主要是因?yàn)樵摲桨胳`活性相當(dāng)高。我們看到MEMs反射鏡只改變光的傳播方向，而圖16的SLM是通過(guò)相位改變來(lái)調(diào)節(jié)光路。在相位改變改變光方向的同時(shí)，還可以通過(guò)相位調(diào)節(jié)來(lái)矯正色散。Optium公司的研究者已經(jīng)嘗試對(duì)80Gb/s的高速信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了最多60ps/nm的色散補(bǔ)償。此外除了補(bǔ)償色散，我們知道靠調(diào)相還可以做很多事情，比如用于脈沖整形等等。因此圖16-17所示方案是具有無(wú)限衍生功能的WSS，相信未來(lái)會(huì)受到更多的關(guān)注。
我們會(huì)發(fā)現(xiàn)圖16中的SLM使用的是二維LCOS陣列。LCOS是硅基液晶的英文字母縮寫(xiě)。LCOS是近來(lái)研究比較火的液晶顯示技術(shù)之一。有興趣的朋友可以自己查閱相關(guān)材料，由于和本文無(wú)關(guān)，我就不詳細(xì)描述了。
    除了LCOS，理論上任何SLM都可以用于WSS。法國(guó)的研究者提供了一個(gè)思路很有參考價(jià)值，如圖18所示。

                      圖18 基于液晶光柵的WSS原理示意圖

                      圖19 液晶光柵基WSS實(shí)物圖
    圖18和圖16相比緊湊了很多。因?yàn)樵摲桨钢苯釉谝壕�上使用全息技術(shù)制作數(shù)字光柵。因此該方案中的液晶板將波分復(fù)用系統(tǒng)與空間光調(diào)制系統(tǒng)合二為一了。系統(tǒng)一下子緊湊了很多。但相位調(diào)控要求卻也高了很多。系統(tǒng)容錯(cuò)率降低。圖19是采用圖18原理實(shí)際制得的WSS模塊照片。圖中S為SLM液晶光柵調(diào)相模塊，L為凸透鏡，F(xiàn)為輸入輸出光纖陣列。和圖9一樣，由于使用空間光器件，盡管該方案相比圖16已經(jīng)緊湊了很多，但整體模塊仍比基于PLC的WSS要大幾個(gè)數(shù)量級(jí)。但是液晶調(diào)相具有無(wú)限的功能擴(kuò)展能力。
4.其他WSS技術(shù)：
    除了上面介紹的技術(shù)，還有許多方案可以用于WSS。因?yàn)槲覀冎�道光學(xué)原理非常多，干涉、衍射、雙折射、電光、磁光、聲光、熱光等等，任意光學(xué)效應(yīng)的排列組合都可以誕生新的應(yīng)用。因此光學(xué)器件相比電子元件具有的鮮明特點(diǎn)就是同一功能可以有多種原理實(shí)現(xiàn)方案。關(guān)于WSS，前面三種是受關(guān)注最多，也可以說(shuō)是主流的技術(shù)方案。當(dāng)然其他方法也有很多。這里我就不多說(shuō)了，只舉一例，如圖20所示。該方案是上海光機(jī)所的研究者提出的。該模塊是通過(guò)光纖光柵（FBG）和光纖環(huán)形鏡構(gòu)成的。模塊里的PZT是壓電陶瓷，可看到光經(jīng)光柵沿兩個(gè)相反方向傳輸，在3dB耦合器處順時(shí)針與逆時(shí)針光相遇會(huì)發(fā)生干涉，最后光是從OUTPUT端輸出還是從圖中的THROUGH端輸出，取決于兩個(gè)路徑間的光程差。而PZT的作用就是調(diào)相，進(jìn)而改變其中一個(gè)回路光的光程差，來(lái)實(shí)現(xiàn)光在兩個(gè)路徑間的實(shí)時(shí)切換選擇。
    以上是我對(duì)WSS技術(shù)的一個(gè)總結(jié)回顧。希望能讓光纖在線對(duì)此感興趣的朋友初步對(duì)WSS的發(fā)展有個(gè)了解。