WSS模块的LCoS开关面板的优化相位图案的预计算和应用方法
WSS模块的LCoS开关面板的优化相位图案的预计算和应用方法。先进全息图技术预计算将在波长选择开关(WSS)模块的LCoS开关面板上显示的全息图。所述全息图离线生成并且然后存储在所述WSS模块上以供以后检索。所述全息图中的每个全息图与定义参数诸如衰减水平相关联，并所述全息图中的每个全息图被配置为创建所述LCoS开关面板的所述像素的可重配置相位光栅轮廓或图案。每个相位图案选择性地引导来自所述LCoS开关面板的光学通道的期望衍射阶数以便输出到所选择的端口并选择性地引导不期望的衍射阶数远离所述端口并处于期望的衰减水平。在操作期间，所述WSS模块可检索所存储的全息图。内插可确定参数值之间的中间全息图，并可向所述图案添加斜坡函数以考虑转向调整。
发明专利
CN202311085466.1
2023-08-25
CN117631265A
2024-03-01
G02B27/00(2006.01)
II-VI特拉华有限公司
艾伦·A·芬内马;袁海君;维尔弗雷多·C·纳尼塔;奥斯瓦尔德·科雷亚;杰克·R·凯利;托马斯·J·施瓦茨
美国特拉华州
北京集佳知识产权代理有限公司
王伟楠%董娟
美国;US
1.一种用于处理输入波束的设备，所述设备包括： 多个端口，所述多个端口由端口间距隔开，所述端口中的至少一个端口被配置为传输所述输入波束； 色散元件，所述色散元件被布置成与来自所述至少一个端口的所述输入波束光学通信并且被配置为将所述输入波束色散到光学通道中； 开关组件，所述开关组件被布置成与来自所述色散元件的所述光学通道光学通信，所述开关组件是基于液晶的并且具有多个像素，所述像素是可单独寻址的；以及 控制电路，所述控制电路被布置成与所述开关组件操作通信，所述控制电路存储多个全息图，所述全息图中的每个全息图与定义参数相关联，所述全息图中的每个全息图被配置为创建所述开关组件的所述像素的可重配置相位光栅轮廓，所述可重配置相位光栅轮廓中的每个可重配置相位光栅轮廓被配置为相对于所述端口中的一个或多个端口选择性地引导来自所述开关组件的所述光学通道中的一个或多个光学通道的一个或多个衍射波束的一部分，所述控制电路被配置为基于所述定义参数来选择所述全息图中的至少一个全息图并且被配置为基于所述至少一个所选择的全息图来控制所述开关组件。 2.如权利要求1所述的设备，其中所述可重配置相位光栅轮廓中的一个或多个可重配置相位光栅轮廓包括在闪耀相位图案中具有非均匀步长的所述像素的相位值。 3.如权利要求1所述的设备，其中所述端口包括光纤阵列的光纤，所述端口间距是均匀的；其中所述色散元件包括衍射光栅；并且其中所述控制电路包括与存储器可操作通信的一个或多个处理单元。 4.如权利要求1所述的设备，其还包括： 透镜，所述透镜被布置成与所述色散元件光学通信； 偏振光学器件，所述偏振光学器件被布置成与所述端口光学通信；以及 成像反射镜，所述成像反射镜被布置成在所述端口、所述色散元件和所述开关组件之间光学通信。 5.如权利要求1所述的设备，其中所述开关组件包括液晶覆硅(LCoS)开关面板，所述LCoS开关面板具有： 透明层，所述透明层具有透明电极； 硅衬底，所述硅衬底具有用于所述可单独寻址像素的电极；以及 液晶材料，所述液晶材料位于所述透明层与所述硅衬底之间。 6.如权利要求1所述的设备，其中为了相对于所述端口中的所述一个或多个端口选择性地引导来自所述开关组件的所述光学通道中的所述一个或多个光学通道的所述一个或多个衍射波束的所述部分，所述可重配置相位光栅轮廓中的每个可重配置相位光栅轮廓被配置为： 选择性地引导来自所述开关组件的所述一个或多个衍射波束中的至少一阶衍射波束以便输出到所述端口中的所选择的一个或多个端口；以及 选择性地引导来自所述开关组件的所述一个或多个衍射波束中的至少更高阶衍射波束远离所述端口。 7.如权利要求1所述的设备，其中为了相对于所述输出端口中的所述一个或多个端口选择性地引导来自所述开关组件的所述光学通道中的所述一个或多个光学通道的所述一个或多个衍射波束的所述部分，所述可重配置相位光栅轮廓中的每个可重配置相位光栅轮廓被配置为将所述部分衰减到作为所述定义参数的目标衰减水平。 8.如权利要求1所述的设备，其中所述控制电路包括内插模块，所述内插模块被配置为： 选择所述全息图中具有在中间参数值的两侧相关联的所述定义参数的至少两个全息图； 在所述至少两个所选择的全息图之间内插中间全息图；以及 基于所述中间全息图来控制所述开关组件。 9.如权利要求1所述的设备，其中所述定义参数选自由以下项组成的组：所述光学通道的目标衰减水平、所述光学通道的波长范围、所述设备的所述端口的几何对齐、转向梯度以及所述设备的操作温度。 10.如权利要求1所述的设备，其中所述控制电路被配置为： 获得与所述设备相关联的当前参数； 找到存储在存储器中的所述全息图中具有至少与所述当前参数相关联的所述定义参数的至少一个全息图；以及 检索在存储器中找到的所述至少一个全息图。 11.如权利要求10所述的设备，其中所述控制电路包括内插模块，所述内插模块被配置为： 选择所存储的全息图中具有在所述当前参数的两侧相关联的所述定义参数的至少两个全息图； 在所述至少两个所选择的全息图之间内插中间全息图；以及 基于所述中间全息图来控制所述开关组件。 12.如权利要求11所述的设备，其中为了获得所述当前参数，所述控制电路被配置为： 从存储器检索所述当前参数； 从外部输入接收所述当前参数；或 测量所述设备的与所述当前参数相关联的特性。 13.一种用于处理输入波束的波长选择开关，所述波长选择开关包括如权利要求1所述的设备。 14.一种用于处理输入波束的方法，所述方法包括： 从多个端口中的至少一个端口传输所述输入波束，所述端口由端口间距隔开； 用色散元件将所述输入波束色散到光学通道中； 存储多个全息图，所述全息图中的每个全息图与定义参数相关联，所述全息图中的每个全息图被配置为创建开关组件的可单独寻址像素的可重配置相位光栅轮廓； 基于所述定义参数选择所述全息图中的至少一个全息图；以及 通过根据所述至少一个所选择的全息图单独寻址所述开关组件的所述像素来相对于所述端口中的一个或多个端口选择性地引导所述光学通道中的一个或多个光学通道的一个或多个衍射波束的一部分。 15.如权利要求14所述的方法，其中所述可重配置相位光栅轮廓中的一个或多个可重配置相位光栅轮廓包括在闪耀相位图案中具有非均匀步长的所述可单独寻址像素的相位值。 16.如权利要求14所述的方法，其中相对于所述端口中的所述一个或多个端口选择性地引导来自所述开关组件的所述光学通道中的所述一个或多个光学通道的所述一个或多个衍射波束的所述部分包括： 选择性地引导来自所述开关组件的所述一个或多个衍射波束中的至少一阶衍射波束以便输出到所述端口中的所选择的一个或多个端口；以及 选择性地引导来自所述开关组件的所述一个或多个衍射波束中的至少更高阶衍射波束远离所述端口。 17.如权利要求14所述的方法，其中相对于所述输出端口中的所述一个或多个输出端口选择性地引导来自所述开关组件的所述光学通道中的所述一个或多个光学通道的所述一个或多个衍射波束的所述部分包括将所述部分衰减到作为所述定义参数的目标衰减水平。 18.如权利要求14所述的方法，其中基于所述定义参数选择所述全息图中的至少一个全息图包括： 选择所述全息图中具有在中间值的两侧相关联的所述定义参数的至少两个全息图； 在至少两个所选择的全息图之间内插中间全息图；以及 基于所述中间全息图来控制所述开关组件。 19.如权利要求14所述的方法，其中基于所述定义参数选择所述全息图中的至少一个全息图包括： 获得当前参数； 找到存储在存储器中的所述全息图中具有至少与所述当前参数相关联的所述定义参数的至少一个全息图；以及 检索在存储器中找到的所述至少一个全息图。 20.如权利要求19所述的方法，其中找到存储在存储器中的所述全息图中具有至少与所述当前参数相关联的所述定义参数的至少一个全息图包括找到所述全息图中具有在所述当前参数的两侧相关联的所述定义参数的至少两个全息图，所述方法还包括： 在所述至少两个所选择的全息图之间内插中间全息图；以及 基于所述中间全息图来控制所述开关组件。 21.如权利要求20所述的方法，其中获得所述当前参数包括： 从存储器检索所述当前参数； 从外部输入接收所述当前参数； 测量与所述当前参数相关联的值。 22.一种将模块配置为处理输入波束的方法，所述方法包括： 对所述模块的多个端口和开关组件进行建模，所述开关组件被布置成与光学通道光学通信，所述开关组件是基于液晶的并且具有多个像素，所述像素是可单独寻址的； 确定用于操作所述开关组件的多个全息图，所述全息图中的每个全息图与定义参数相关联，并且每个全息图被配置为通过以下方式来创建所述像素的可重配置相位光栅轮廓：用所述可重配置相位光栅轮廓迭代地模拟来自所述开关组件的所述光学通道的衍射、将所述模拟衍射中的每个模拟衍射与所述定义参数处的目标性能进行比较并基于所述比较调整所述像素的所述可重配置相位光栅轮廓；以及 将所述多个所确定的全息图以及与其相关联的所述定义参数存储为所述模块能够访问的数据。 23.如权利要求22所述的方法，其中所确定的全息图的所述可重配置相位光栅轮廓中的一个或多个可重配置相位光栅轮廓包括在闪耀相位图案中具有非均匀步长的所述像素的相位值。 24.如权利要求22所述的方法，所述方法包括将所述模块配置为基于所述定义参数选择所述能够访问的数据中的所存储的全息图中的给定一个全息图。 25.如权利要求22所述的方法，其中用所述可重配置相位光栅轮廓模拟来自所述开关组件的所述光学通道的所述衍射包括在所述模拟中模糊所述可重配置相位光栅轮廓的阶跃图案。 26.如权利要求22所述的方法，其中基于所述比较调整所述像素的所述可重配置相位光栅轮廓包括调整所述像素的所述可重配置相位光栅轮廓以： 选择性地引导来自所述开关组件的所述衍射中的至少一阶衍射以便输出到所述端口中的所选择的一个或多个端口；以及 选择性地引导来自所述开关组件的所述衍射中的至少更高阶衍射远离所述端口。 27.如权利要求22所述的方法，其中基于所述比较调整所述像素的所述可重配置相位光栅轮廓包括调整所述像素的所述可重配置相位光栅轮廓以将所述衍射的部分衰减到作为所述定义参数的目标衰减水平。 28.如权利要求22所述的方法，其中确定所述多个全息图包括： 选择所述全息图中具有在中间值的两侧相关联的所述定义参数的至少两个全息图； 在至少两个所选择的全息图之间内插中间全息图； 将所述中间全息图的所述模拟衍射与所述中间处的目标性能进行比较；以及 基于所述比较接受所述至少两个全息图以供存储。