Optical wave selective switch device

Abstract

An optical wave selective switch device (100) including a fiber array unit (106) comprising a plurality of input / output ports (206) for sending / receiving laser beam signals having different bandwidths. The device (100) further includes a switching element (104) for steering laser beams in a switching direction to specific output ports of the fiber array unit (106) . The device (100) further includes a dispersing element (108) which disperses laser beam signals which are incident thereon, depending on the wavelength of the laser beam signals.A conical diffraction compensator element (114) is placed adjacent to the dispersing element (108).

Description

OPTICAL WAVE SELECTIVE SWITCH DEVICETECHNICAL FIELD

[0001] The present disclosure relates generally to the field of optical switching devices and more specifically, to an optical wave selective switch device.BACKGROUND

[0002] Wave selective switches (WSS) play a crucial role in optical communication networks by routing optical signals of different wavelengths to desired output ports. Generally, a structure of the WSS includes a switching / steering micro-optics component and a dispersion optics component. Such a structure allows signals from the fiber array to be traced to a liquid crystal on silicon (LCoS) device and separated into different channels based on wavelength.

[0003] Conventional WSS structures often face limitations in terms of size, component count, and performance. While attempts have been made to reduce the size and number of components, such efforts frequently result in compromised performance, such as increased aberrations or decreased efficiency of the dispersive element. Moreover, the conventional WSS structures struggle to effectively cover the C and L bands while accommodating a large number of ports (e.g., ～64 ports) .

[0004] Few recent advancements address some of these drawbacks by utilizing a diffractive optical element (DOE) with an array of physical diffraction elements having predefined spacing and / or curvature. The DOE is designed to spatially separate individual wavelength components, correct for optical aberrations, and apply wavelength-dependent optical focusing. The DOE is complemented by an optical focusing element with properties that modify the wavelength-dependent optical focusing of the DOE. However, several technical problems remain to be overcome in the development of high-performance WSS devices such as parasitic conical diffraction and reduced coupling efficiency at edge ports. Therefore, there exists a technical problem of how to provide a compact wave selective switch that can handle a large number of ports and a wide wavelength range while maintaining high optical performance.

[0005] Therefore, in light of the foregoing discussion, there exists a need to overcome the aforementioned drawbacks associated with the conventional approaches and provide a more compact, efficient, and high-performance wave selective switch.SUMMARY

[0006] The present disclosure provides an optical wave selective switch device. The present disclosure provides a solution to the existing problem of how to provide a compact wave selective switch that can handle a large number of ports and a wide wavelength range while maintaining high optical performance. An aim of the present disclosure is to provide a solution that overcomes at least partially the problems encountered in the prior art and provides the optical wave selective switch device.

[0007] One or more objectives of the present disclosure are achieved by the solutions provided in the enclosed independent claims. Advantageous implementations of the present disclosure are further defined in the dependent claims.

[0008] In one aspect, the present disclosure provides an optical wave selective switch device. The optical wave selective switch device comprises a fiber array unit comprising a plurality of input / output ports for sending / receiving laser beam signals having different bandwidths. The optical wave selective switch device further comprises a switching element for steering laser beams in a switching direction to specific output ports of the fiber array unit. The optical wave selective switch device further comprises a dispersing element which disperses laser beam signals which are incident thereon, depending on the wavelength of the laser beam signals. A conical diffraction compensator element is placed adjacent to the dispersing element.

[0009] The optical wave selective switch device provides a reduction of parasitic conical diffraction, which occurs when steered laser beams return to the dispersing element and are no longer coplanar with the grating vector. The optical wave selective switch device introduces a variable grating vector that changes in space to follow the steered laser beam path, minimizing conical diffraction. The optical wave selective switch device increases the coupling efficiency of edge ports.

[0010] In an implementation form, the conical diffraction compensator element is combined into an integrated element with the dispersing element. By virtue of combining the conical diffraction compensator element with the dispersing element, the device is designed to counteract conical diffraction, into a single diffractive optical element.

[0011] In another implementation form, the conical diffraction compensator element is formed on a front surface of the dispersing element as a freeform surface. By placing the conical diffraction compensator element on the front surface of the dispersing element, the conical diffraction compensator element corrects the beam paths before they interact with the dispersing function of the dispersing element. Such an arrangement allows for independent optimization of the compensator and dispersing functions, providing greater flexibility in the optical design of the device.

[0012] In yet another implementation form, the conical diffraction compensator element is formed on a front plane surface of the dispersing element as a diffractive structure with a helicoid phase. The diffractive structure modifies the wavefront of incoming laser beams to counteract the effects of the conical diffraction. By implementing the conical diffraction compensator element as the diffractive structure, the diffractive structure can be fabricated using standard lithographic techniques, potentially reducing manufacturing costs.

[0013] In another implementation form, the dispersing element and the conical diffraction compensator element is formed as a diffractive structure on a one plane surface as a sum of helicoid and grating phase distributions. By combining the conical diffraction compensator element and the dispersing element into a single diffractive structure, the device achieves both wavelength dispersion and conical diffraction compensation in a compact, cost-effective design. Such a configuration simplifies manufacturing and alignment, as only one optical element needs to be fabricated and positioned.

[0014] In yet another implementation form, the dispersing element is a grism element. In such an implementation, the utilization of a grism element (i.e., grating-prism) as the dispersive element provides high dispersion efficiency and compactness.

[0015] In another further implementation form, the main optics assembly, the switching element and the dispersing element are arranged such that laser beams diffracted at the dispersing element are passed through the main optics assembly and are focused on the switching element in separable channel slots. Such a configuration of the switching element and the dispersing element ensures that the laser beams are accurately and efficiently focused onto specific areas of the switching element.

[0016] In yet another further implementation form, a polarization beam splitter is located between the main optics assembly and the switching element, which focuses laser beams with different polarization into different channel slots. By locating the polarization beam splitter between the main optics assembly and the switching element allows for simultaneous operation with two orthogonal polarizations, increasing the overall capacity of the optical wave selective switch device.

[0017] In another implementation form, the main optics assembly comprises at least 5 cylindrical lenses. The utilization of the main optics assembly with at least 5 cylindrical lenses in the main optics assembly provides the necessary optical power and aberration correction for high-performance operation across a wide wavelength range.

[0018] In yet another implementation form, the dispersing element has a diffraction grating on a back side. By having the diffraction grating on the back side of the dispersive element enables an efficient coupling of the diffracted beams back into the main optics assembly, improving overall efficiency of the optical wave selective switch device.

[0019] In another implementation form, the diffraction grating is formed on a freeform surface of the dispersing element. Such a configuration of the device combines the dispersive function of the diffraction grating with the conical diffraction compensation of the freeform surface. By integrating the dispersive function and the conical diffraction compensation onto a single surface, the device minimizes conical diffraction for the steered laser beams across a wide range of wavelengths and port positions.

[0020] In another implementation form, the main optics assembly is structured so as to deliver laser beam signals from the fiber array unit to the dispersing element, and also to focus laser beam signals from the dispersing element to the switching element. Beneficially, the dual functionality of the main optics assembly simplifies the overall design, reduces the number of components, and improves alignment and efficiency of the optical wave selective switch device.

[0021] In yet another implementation form, the at least 5 cylindrical lenses are made of different glasses. By using different glasses for the cylindrical lenses helps in correcting chromatic aberrations and improving coupling efficiency across the wide wavelength range.

[0022] In yet another implementation form, the lenses are arranged perpendicular to and on the optical axis. The arrangement of the lenses perpendicular to the optical axis minimizes aberrations and improves overall optical performance of the optical wave selective switch device.

[0023] In another implementation form, a micro-optics block is located between the fiber array unit and the main optics assembly including a Wollaston prism, a microlens arrays, a polarization beam combiner and an optical element. Beneficially, the micro-optics block enables efficient coupling of light from the fiber array unit into the main optics assembly, while also providing polarization control and beam shaping capabilities to the optical wave selective switch device.

[0024] In yet another implementation form, the micro-optics block is arranged to convert a circular gaussian beam from the fiber array unit to an elliptical gaussian beam. By converting the circular Gaussian beam from the fiber array unit to an elliptical Gaussian beam improves coupling efficiency and gives more flexibility for designing the subsequent optics.

[0025] In another implementation form, the micro-optics block is further arranged to convert an unpolarized beam to a polarized beam. The conversion of the unpolarized beam to the polarized beam is helpful for proper operation of the polarization-sensitive switching element and enables polarization-multiplexed operation.

[0026] In yet another implementation form, the micro-optics block produces at least one S-polarized signal, and a second micro-optics block produces at least one P-polarized signal, and the at least one S-polarized signal and the at least one P-polarized signal are combined using a polarization beam combiner. In such an implementation, the configuration allows for a twin wavelength selective switch operation, where two separate polarization channels can be processed and combined, effectively doubling the overall capacity of the optical wave selective switch device.

[0027] It is to be appreciated that all the aforementioned implementation forms can be combined.

[0028] It has to be noted that all devices, elements, units, and means described in the present application could be implemented in the software or hardware elements or any kind of combination thereof. All steps which are performed by the various entities described in the present application as well as the functionalities described to be performed by the various entities are intended to mean that the respective entity is adapted to or configured to perform the respective steps and functionalities. Even if, in the following description of specific embodiments, a specific functionality or step to be performed by external entities is not reflected in the description of a specific detailed element of that entity which performs that specific step or functionality, it should be clear for a skilled person that these methods and functionalities can be implemented in respective software or hardware elements, or any kind of combination thereof. It will be appreciated that features of the present disclosure are susceptible to being combined in various combinations without departing from the scope of the present disclosure as defined by the appended claims.

[0029] Additional aspects, advantages, features, and objects of the present disclosure would be made apparent from the drawings and the detailed description of the illustrative implementations construed in conjunction with the appended claims that follow.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0030] The summary above, as well as the following detailed description of illustrative embodiments, is better understood when read in conjunction with the appended drawings. For the purpose of illustrating the present disclosure, exemplary constructions of the disclosure are shown in the drawings. However, the present disclosure is not limited to specific methods and instrumentalities disclosed herein. Moreover, those in the art will understand that the drawings are not to scale. Wherever possible, like elements have been indicated by identical numbers.

[0031] Embodiments of the present disclosure will now be described, by way of example only, with reference to the following diagrams wherein:

[0032] FIG. 1 is a diagram that depicts an optical wave selective switch device, in accordance with an embodiment of the present disclosure;

[0033] FIG. 2 is a diagram that depicts a side view of an optical wave selective switch device, in accordance with an embodiment of the present disclosure;

[0034] FIGs. 3A and 3B are diagrams that depict a 4f and 2f architecture respectively, of an optical wave selective switch device, in accordance with an embodiment of the present disclosure;

[0035] FIG. 4 is a diagram that depicts a conical diffraction grating in an optical wave selective switch device, in accordance with an embodiment of the present disclosure;

[0036] FIGs. 5A, 5B, 5C, and 5D are diagrams that depict forming a conical diffraction compensator element, in accordance with an embodiment of the present disclosure; and

[0037] FIG. 6 is a diagram that depicts a micro-block optics placed between a fiber array unit (FAU) and a main optical assembly, in accordance with an embodiment of the present disclosure.

[0038] In the accompanying drawings, an underlined number is employed to represent an item over which the underlined number is positioned or an item to which the underlined number is adjacent. A non-underlined number relates to an item identified by a line linking the non-underlined number to the item. When a number is non-underlined and accompanied by an associated arrow, the non-underlined number is used to identify a general item at which the arrow is pointing.DETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS

[0039] The following detailed description illustrates embodiments of the present disclosure and ways in which they can be implemented. Although some modes of carrying out the present disclosure have been disclosed, those skilled in the art would recognize that other embodiments for carrying out or practicing the present disclosure are also possible.

[0040] FIG. 1 is a diagram that depicts an optical wave selective switch device, in accordance with an embodiment of the present disclosure. With reference to FIG. 1, there is shown an optical wave selective switch device 100 (hereinafter referred to as the device 100) . The device 100 comprises a main optics assembly 102, a switching element 104, a fiber array unit (FAU) 106, a dispersing element 108, and a conical diffraction compensator element 114.

[0041] The main optics assembly 102 refers to a collection of optical components designed to manipulate and control light within any optical system. The main optics assembly 102 comprises a plurality of lenses. The main optics assembly 102 have a focal plane 112 and an optical axis 110 perpendicular to the focal plane. 112. The main optics assembly 102 include a variety of lenses and other optical elements arranged in a specific configuration to achieve desired optical functions, such as focusing, collimating, or directing light beams. The main optics assembly 102 perform focusing and collimating the light. Further, the main optics assembly 102 may perform light path management i.e. the main optics assembly 102 manages the light path, ensuring that light passes through the same optical elements multiple times (quadrupole pass) . Furthermore, the main optics assembly 102 is designed to minimize optical aberrations, ensuring that the light is accurately directed and focused within the device 100. The optical axis 110 is a central line that defines the path along which light travels through the optical elements and the focal plane 112 is a plane where light is focused, and key components like the switching element 104 and output plane of the FAU 106 are positioned in the focal plane 112 to ensure proper light manipulation.

[0042] The device 100 comprises the switching element 104 for steering laser beams in a switching direction through the main optics assembly, to specific output ports of the fiber array unit 106. The switching element 104 in optical systems is a component designed to control the direction and path of light signals within the device 100. The switching element 104 allows for the routing of light from one input port to one or multiple output ports, effectively managing the flow of optical signals in a controlled manner. In accordance with an embodiment, the switching element 104 is a liquid crystal on silicon element. The liquid crystal on silicon element is a reflective spatial light modulator that can steer light beams by applying specific phase masks. The switching element 104 such as Liquid Crystal on Silicon (LCoS) adjusts the phase of the incoming light, allowing the LCoS to direct the incoming light to the desired output port based on the configured phase pattern.

[0043] The FAU 106 comprises a plurality of input / output ports for sending / receiving laser beam signals having different bandwidths. The FAU 106 serves as the input / output interface for the device 100, where the FAU 106 sends and receives laser beams with different wavelengths. The FAU 106 is aligned with the main optics assembly 102 and other components like the switching element 104 and the dispersing element 108 to ensure efficient signal routing and minimal optical losses. Further, the FAU 106 plays an important role in the multiplexing and demultiplexing of optical signals, allowing the device 100 to handle multiple wavelengths and channels simultaneously.

[0044] The device 100 further comprises the dispersing element 108 which disperses laser beam signals which are incident thereon, depending on the wavelength of the laser beam signals. The dispersing element 108 is an optical component used in the device 100 to separate light into its constituent wavelengths or spectral components. The dispersing element 108 operates on the principle of dispersion, where different wavelengths of light beams are refracted or diffracted at different angles, effectively spreading out the light spectrum. In accordance with an embodiment, the dispersing element 108 is a grism element. The grism  element is an optical component that combines the properties of a diffraction grating and a prism. The grism element is used to disperse light into its constituent wavelengths with high efficiency and precision. The grism element effectively disperses the input laser beam into its constituent wavelengths, allowing for precise routing of different wavelengths to specific output ports. The grism element’s ability to combine dispersion and refraction in a single element helps in reducing the overall footprint of the device 100, contributing to a more compact and efficient design. Further, by minimizing aberrations and maximizing dispersion efficiency, the grism element enhances the overall performance of the wavelength-selective switch (WSS) , ensuring high coupling efficiency and precise wavelength control.

[0045] In accordance with an embodiment, the diffraction grating is formed on a cylindrical surface of the dispersing element 108. In an implementation, the diffraction grating is formed directly on the cylindrical surface of the dispersing element 108. Forming the diffraction grating on the cylindrical surface of the dispersing element 108 enables a more compact and integrated design of the device 100, without compromising the dispersion performance in the switching direction. In an alternate embodiment, other surfaces near the dispersing element 108 are made as cylindrical / toroidal surfaces with power in the switching direction. Also, a front surface of the dispersing element 108 (GRISM) is made as a cylindrical surface with power in the switching plane.

[0046] The device 100 further comprises the conical diffraction compensator element 114 that is placed adjacent to the dispersing element 108. The conical diffraction compensator element 114 refers to a component configured to minimize conical diffraction effects that occur when steered laser beams interact with the dispersing element 108. By placing the conical diffraction compensator element 114 adjacent to the dispersing element 108, the device 100 can maintain high coupling efficiency for edge ports, even as the number of ports is increased, further allowing for scaling up the port count of the device 100 while mitigating performance degradation that would otherwise occur due to conical diffraction effects.

[0047] In accordance with an embodiment, the FAU 106 and the switching element 104 are both located at the focal plane 112 of the main optics assembly 102 on one side, along the optical axis 110 of the main optics assembly 102. The placement of the FAU 106 and the switching element 104 at the focal plane 112 ensures that the laser beams entering and exiting the FAU 106 are accurately focused and directed. The optical axis 110 of the main optics assembly 102 serves as the central reference for the placement of the FAU 106. As the laser beams pass through the lenses of the main optics assembly 102, the laser beams are focused onto the FAU 106, which then directs the beams towards the switching element 104. The switching element 104, situated at the same focal plane, then steers the laser beams to the appropriate output ports. Advantageously, the placement of the FAU 106 and the switching element 104 at the focal plane of the main optics assembly 102 is configured to minimize optical aberrations and losses, thereby resulting in better signal quality and higher coupling efficiency.

[0048] In accordance with an embodiment, the dispersing element 108 is located on the optical axis of the main optics assembly 102 on the opposite side of the main optics assembly 102 from the FAU 106 and the switching element 104. By placing the dispersing element 108 on the opposite side of the main optics assembly 102 from the FAU 106 and the switching element 104, the device 100 ensures that the laser beams passing through the dispersing element 108 are properly dispersed based on the wavelengths of the laser beams. In operation, the main optics assembly 102 directs the incoming laser beams through the lenses of the main optics assembly 102, focusing them onto the FAU 106. The FAU 106 is then configured to send the laser beams to the switching element 104, which is located at the focal plane. Thereafter, the laser beams continue to move through the main optics assembly 102 and are directed towards the dispersing element 108, located on the optical axis on the opposite side. The dispersing element 108 is then configured to separate the laser beams based on the wavelengths of the laser beams, thereby ensuring an effective dispersion of the laser beams, allowing for accurate wavelength separation.

[0049] In accordance with an embodiment, the conical diffraction compensator element 114 is placed in between the dispersing element 108 and the main optics assembly 102. Such an arrangement allows the conical diffraction compensator element 114 to intercept and modify the laser beams both before the laser beams reach the dispersing element 108 and after the laser beams are reflected from the dispersing element 108. In operation, the laser beams arise from the FAU 106 and pass through the main optics assembly 102, which collimates and directs the laser beams towards the conical diffraction compensator element 114. The conical diffraction compensator element 114, positioned between the main optics assembly 102 and the dispersing element 108, applies a corrective phase profile to the incoming laser beams. Such a phase profile is designed to pre-compensate the laser beams for the conical diffraction effects that will occur at the dispersing element 108. The pre-compensated laser beams then interact with the dispersing element 108, which separates the different wavelength components. After reflection from the dispersing element 108,  the dispersed laser beams pass through the conical diffraction compensator element 114 again, refining the laser beam paths to minimize any remaining conical diffraction effects. The placement of the conical diffraction compensator element 114 provides flexibility in the design of the device 100, allowing the conical diffraction compensator element 114 to be adjusted or replaced without necessitating changes to the main optics assembly 102 or the dispersing element 108. By implementing the conical diffraction compensator element 114 in between the dispersing element 108 and the main optics assembly 102, the device 100 achieves improved performance across a wider range of steering angles and wavelengths, enabling higher port counts and more efficient operation.

[0050] In an implementation, positioning the dispersing element 108 away from the FAU 106 and the switching element 104 reduces the potential for interference between different wavelength channels. The separation helps maintain the integrity of the dispersed beams and prevents cross-talk or signal contamination between different wavelength channels. Further, by placing the dispersing element 108 on the opposite side of the main optics assembly 102, the optical path for the dispersed laser beams is simplified. The straightforward optical path minimizes the complexity of the device 100 and facilitates easier alignment and calibration procedures. Physically separating the dispersing element 108 from the FAU 106 and the switching element 104 helps in reducing crosstalk between different wavelength channels. The separation minimizes unwanted interactions between laser beams and enhances the signal-to-noise ratio of the device 100.

[0051] In accordance with an embodiment, the main optics assembly 102, the switching element 104, and the dispersing element 108 are arranged such that laser beams diffracted at the dispersing element 108 are passed through the main optics assembly 102 and are focused on the switching element 104 in separable channel slots. In an implementation, the laser beams from the fiber array unit (FAU) 106 pass through the main optics assembly 102 and get dispersed by the dispersing element 108. Further, the laser beams pass back through the main optics assembly 102 to be focused on the switching element 104 in separable channel slots corresponding to different wavelengths. By focusing the dispersed wavelengths onto separate channel slots on the switching element 104, the switching element 104 can independently steer each wavelength channel to the desired output port. Such an arrangement enables efficient wavelength-based routing and switching of optical signals in a compact and integrated design while maintaining high optical performance and efficiency of the device 100.

[0052] In accordance with an embodiment, the main optics assembly 102 is structured so as to deliver laser beam signals from the fiber array unit 106 to the dispersing element 108, and also to focus laser beam signals from the dispersing element 108 to the switching element 104. In an implementation, the main optics assembly 102 is designed to perform both the functions of delivering the laser beams from the FAU 106 to the dispersing element 108, and also focusing the diffracted beams from the dispersing element 108 onto the switching element 104. The main optics assembly 102 is implemented to enable a more compact and integrated design with fewer optical elements, while still maintaining high optical performance and efficiency. The main optics assembly 102 eliminates the need for separate input / output and switching blocks, reducing complexity and improving alignment of the device 100.

[0053] The device 100 ingeniously combines the input / output fiber array unit 106 and the switching element 104 into a single shared main optics assembly 102, achieving a remarkable reduction in the number of required lenses. Specifically, for the high-capacity CL band TWIN configuration with 1x64 ports, only 5 cylindrical lenses are needed in the main optics assembly 102, as opposed to the numerous lenses required in prior art approaches to correct aberrations in separate input / output and switching blocks. The simplified layout of the device 100 not only enhances optical alignment and reduces manufacturing costs but also increases the efficiency of the dispersing element 108. By minimizing the difference between the incident angle at the grating and the diffracted bundle of rays, the device 100 operates closer to the optimal Littrow configuration, thereby maximizing the diffraction efficiency.

[0054] Moreover, the device's 100 design results in a substantially reduced footprint, with the optics fitting within a compact volume (e.g. 90x110x10 mm3, which is approximately half the size expected without the present disclosure) . The compact form factor is particularly advantageous in space-constrained applications. Additionally, the device 100 exhibits remarkable scalability, seamlessly accommodating various port configurations, including 4, 9, 20, 32, and 64 ports, thereby offering flexibility and adaptability to diverse network requirements.

[0055] In operation, as the laser beams enter the main optics assembly 102, the plurality of lenses within the main optics assembly 102 manipulate the laser beams to maintain intensity and quality of the laser beams. The process involves collimating the laser  beams to ensure that the laser beams are parallel and then focusing the laser beams towards the dispersing element 108. The plurality of lenses is precisely aligned to minimize aberrations and optimize quality of the laser beams.

[0056] Before reaching the dispersing element 108, the laser beams pass through the conical diffraction compensator element 114. The conical diffraction compensator element 114 is configured to pre-compensate the laser beams by applying a corrective phase profile to the incoming laser beams. The pre-compensation of the laser beams is designed to counteract the conical diffraction effects that occur at the dispersing element 108, especially for the laser beams that are steered to edge ports.

[0057] Further, the dispersing element 108 spectrally separates the pre-compensated input laser beams into different wavelength channels. When laser beams pass through the dispersing element 108, the laser beams are dispersed or split into constituent wavelengths. The dispersion of the laser beams creates a spatial dispersion pattern where each wavelength channel is projected onto a different position along the focal plane 112 of the main optics assembly 102. The dispersing element 108 is designed to effectively separate wavelengths based on spectral properties of the laser beams, preparing the laser beams for selective routing.

[0058] After reflection from the dispersing element 108, the dispersed beams pass through the conical diffraction compensator element 114 again. The conical diffraction compensator element 114 further refines the laser beam paths to minimize any remaining conical diffraction effects. Thus, the conical diffraction compensator element 114 allows bidirectional compensation ensuring that the wavelength channels maintain their intended paths, even when steered to extreme angles.

[0059] The separated and compensated wavelength channels propagate back through the main optics assembly 102 and are focused onto the switching element 104. Each wavelength channel interacts with the switching element 104, where precise phase modulation patterns are applied. The precise phase modulation patterns effectively steer or redirect the wavelength channels towards the desired output ports in the FAU 106 along the switching direction (i.e. X-axis) . The switching element 104 provides independent control over each wavelength channel, allowing dynamic and reconfigurable switching operations.

[0060] FIG. 2 is a diagram that depicts a side view of the optical wave selective switch device, in accordance with an embodiment of the present disclosure. FIG. 2 is described in conjunction with elements from FIG. 1. With reference to FIG. 2, diagram 200 shows a side view of the device 100, showing the overall arrangement and optical path of the laser beams in the dispersion direction (YOZ) . The diagram 200 comprises a glass block 202, at least 5 cylindrical lenses 204A-204E, input / output port 206 of the FAU 106, channels 208, the switching element 104, the dispersing element 108, and the conical diffraction compensator element 114 (an upper helicoid 114A and a bottom helicoid 114B) .

[0061] In accordance with an embodiment, the main optics assembly 102 comprises at least 5 cylindrical lenses 204A-204E. The at least 5 cylindrical lenses 204A-204E are implemented to provide the necessary optical power and aberration correction for high-performance operation across a wide wavelength range (for example, wavelength range (CL band) , from 1.5245 to 1.6267 μm) . By using the at least 5 cylindrical lenses 204A-204E in the main optics assembly 102, the device 100 enables efficient coupling and focusing of the optical laser beams, while minimizing aberrations and maintaining high optical quality over the entire operating wavelength range.

[0062] In accordance with an embodiment, the at least 5 cylindrical lenses 204A-204E are made of different glasses. In an implementation, the at least 5 cylindrical lenses 204A-204E are made of different glasses, such as F_SILICA, SILICON, and N-BK10. Different glasses for the at least 5 cylindrical lenses 204A-204E are used for correcting chromatic aberrations and improving image quality across the wide wavelength range (CL band) that the device 100 is designed to operate in. By using different glasses for the at least 5 cylindrical lenses 204A-204E, the device 100 enables better correction of chromatic aberrations, resulting in improved image quality and optical performance over the entire operating wavelength range.

[0063] In accordance with an embodiment, the lenses 204A-204E are arranged perpendicular to and on the optical axis 110. In an implementation, the at least 5 cylindrical lenses 204A-204E are perpendicular to the optical axis 110 to minimize optical aberrations in the device 100. The perpendicular arrangement of the at least 5 cylindrical lenses 204A-204E on the optical axis 110 is implemented to minimize aberrations and improve overall optical performance of the device 100. By arranging the lenses 204A-204E perpendicular to the optical axis 110, the device 100 reduces off-axis aberrations, such as coma and astigmatism, resulting in improved image quality and optical performance of the device 100.

[0064] The dotted lines in the diagram 200 represent the optical path of the laser beams pointing in the channels 208, that follow the quadruple pass design. The laser beams from the output port 206 of the fiber array unit 106 first pass through the main optics assembly 102 and then pass through the conical diffraction compensator element 114 before being dispersed by the dispersing  element 108 in the dispersion direction (YOZ) . The dispersed laser beams then pass back through the main optics assembly 102 and get focused onto separable channel slots on the switching element 104.

[0065] In an example, only 5 channels 208 and one output port 206 are shown in FIG. 2. The 5 channels 208 may correspond to wavelengths such as 1.52450 um, 1.54390 um, 1.57395 um, 1.61051 um, and 1.62671 um. The device 100 may comprise up to 250 channels covering CL spectral bandwidth and up to 64 output ports placed in a line together. In an implementation, a pitch between ports may be 80 um.

[0066] In accordance with an embodiment, the conical diffraction compensator element 114 is combined into an integrated element with the dispersing element 108. In an implementation, such integration is achieved by fabricating the upper helicoid 114A and the bottom helicoid 114B which provides conical diffraction compensation, directly on a freeform surface of the dispersing element 108. In another implementation, such integration is achieved by combining the phase profiles of both the dispersing element 108 and the conical diffraction compensator element 114 (the upper helicoid 114A and the bottom helicoid 114B) , designed to counteract conical diffraction, into a single diffractive optical element.

[0067] FIGs. 3A and 3B are diagrams that depict a 4f and 2f architecture respectively, of an optical wave selective switch device, in accordance with an embodiment of the present disclosure. FIGs. 3A and 3B are described in conjunction with elements from FIGs. 1 and 2. With reference to FIG. 3A, there is shown a diagram 300A depicting a 4f architecture of the device 100. The diagram 300A comprises the main optics assembly 102, the FAU 106, the switching element 104, the dispersing element 108, and the conical diffraction compensator element 114 (an upper helicoid 114A and a bottom helicoid 114B) .

[0068] The device 100 has a 4f architecture in a dispersion direction. In an implementation, the main optics assembly 102 of the device 100, has the 4f architecture (acts as a 4f optical system) in the dispersion direction, ensuring diffraction-limited performance and minimizing aberrations. The dispersion direction refers to the direction in which the dispersing element 108 separates the different wavelengths of the incoming laser beam signals. The 4f optical system refers to a specific optical configuration where the total optical path length between the input and output planes is four times the focal length (f) of the lenses used. In an implementation, the term "4f" implies the 4f optical system such as, a first lens is used to collimate the input laser beam, creating a parallel bundle of rays, a second lens is placed at a distance of 2f from the first lens, where f is the focal length of the second lens, a third lens is placed at a distance of 2f from the second lens. The output plane (or image plane) is located at a distance of 2f from the third lens. The 4f optical system forms an image of the input plane at the output plane with a magnification determined by the focal lengths of the plurality of lenses used. The 4f optical system provides telecentric imaging, meaning that chief laser beams at the input and output planes are parallel to the optical axis that is beneficial for applications that require uniform illumination or imaging over a large field of view. By carefully designing the plurality of lenses, the 4f optical system may be optimized to minimize various optical aberrations, such as spherical aberration, coma, and astigmatism, leading to improved image quality. Further, the configuration of the 4f optical system can be scaled to different sizes and wavelengths by adjusting the focal lengths of the optical elements while maintaining the 4f ratio. In the dispersion direction, the 4f architecture is implemented to properly focus the dispersed wavelength channels onto separable channel slots on the switching element 104. The 4f architecture ensures that the diffracted beams from the dispersing element 108 are accurately focused and spatially separated on the switching element 104.

[0069] The conical diffraction compensator element 114 is positioned between the main optics assembly 102 and the dispersing element 108. The conical diffraction compensator element 114 is positioned to minimize conical diffraction effects that occur when steered beams interact with the dispersing element 108. The upper helicoid 114A and bottom helicoid 114B are designed to apply different corrective phase profiles to the upper and lower portions of the laser beam, respectively. The upper helicoid 114A and bottom helicoid 114B allow for optimized compensation of conical diffraction effects for the laser beams that may have been separated by a birefringent element (such as a Wollaston prism) in the switching micro-optics.

[0070] With reference to FIG. 3B, there is shown a diagram 300B depicting a 2f architecture of the device 100. The diagram 300B comprises the main optics assembly 102, the FAU 106, the switching element 104, the dispersing element 108, and the conical diffraction compensator element 114 (the upper helicoid 114A and the bottom helicoid 114B) . The device 100 has a 2f architecture in the switching direction. In an implementation, the main optics assembly 102 of the device 100, has the 2f architecture (acts as a 2f optical system) in the switching direction. The switching direction refers to the direction in which the switching element 104 steers or switches the individual wavelength channels to their respective output ports. The 2f optical system refers to a simpler  configuration where the separation between two lenses (or lens groups) is twice the focal length (2f) of one of the lenses (or lens groups) . The 2f optical system is used for magnification or demagnification of an object or image. In the switching direction, the 2f architecture is implemented to enable the switching element 104 to steer or switch the individual wavelength channels to the desired output ports of the FAU 106. The 2f architecture allows for independent control and routing of each wavelength channel in the switching direction. The combination of two architectures (4f in the dispersion direction and 2f in the switching direction) enables the device 100 to efficiently separate, focus, and route the different wavelength channels, while maintaining a compact and integrated design of the device 100.

[0071] In an implementation, the conical diffraction compensator element 114 works in conjunction with the 2f architecture to ensure that the compensated laser beams are properly directed to the switching element 104 and then to the desired output ports of the FAU 106. The dual helicoid structure (the upper helicoid 114A and bottom helicoid 114B) of the conical diffraction compensator element 114 allows for precise correction of conical diffraction effects across the entire switching range, maintaining high coupling efficiency even for edge ports in systems with a large number of ports.

[0072] FIG. 4 is a diagram that depicts a conical diffraction grating in an optical wave selective switch device, in accordance with an embodiment of the present disclosure. FIG. 4 is described in conjunction with elements from FIGs. 1 and 2. With reference to FIG. 4, there is shown a diagram 400 that depicts the device 100 that includes the output port 206 of the fiber array unit (FAU) that is arranged in the switching direction and capable of sending and receiving signals having different wavelengths. The switching element 104, such as a liquid crystal on silicon (LCoS) , is configured to steer beams in the switching direction. The dispersing element 108, such as a GRISM, is configured to disperse laser beams depending on the respective wavelength. The main optics assembly 102 is positioned between the switching element 104 and the dispersing element 108. The input signal (laser beam) from the FAU 106 passes through the main optics assembly 102 to the dispersing element 108, where the laser beam is angularly separated into different wavelengths. The dispersed beams then pass back through the main optics 102 and are focused into separate channel slots on the switching element 104. The switching element 104 can independently direct each wavelength to a desired output port 206 in the FAU 106.

[0073] In an implementation, to compensate for conical diffraction in steered laser beams, the conical diffraction compensator element 114 is placed near the dispersing element 108. The conical diffraction compensator element 114 has a surface normal that varies in space to minimize conical diffraction effects. The conical diffraction compensator element 114 and the dispersing element 108 could be separate components placed near each other, or combined into a single element.

[0074] The diagram 400 further includes a first central port 402 and a second central port 406. The first central port 402 refers to a port on the conical diffraction compensator element 114 where the steered laser beams and a vector of the diffraction grating are not on a same plane. The steered laser beams are compensated at the first central port 402 to separate a combined beam 404 with lateral colour shift and distortion. Further, the laser beams traverse into the same plane as the vector of the diffraction grating. The second central port 406 refers to a port on the dispersing element 108 where the laser beams and the vector of the diffraction grating are on the same plane. The laser beams received from the first central port 402 get dispersed as a combined beam 408 from the second central port 406. Such an arrangement of the conical diffraction compensator element 114 minimizes losses due to conical diffraction.

[0075] FIGs. 5A, 5B, 5C, and 5D are diagrams that depict forming a conical diffraction compensator element, in accordance with an embodiment of the present disclosure. FIGs. 5A, 5B, 5C, and 5D are described in conjunction with elements from FIGs. 1 and 2. With reference to FIG. 5A, there is shown a diagram 500A that depicts a diffraction grating formed on the dispersing element 108. In accordance with an embodiment, the dispersing element 108 has a diffraction grating on a back side. In an implementation, the dispersing element 108 has a diffraction grating on the back side. In an example, the diffraction grating is made with a groove's density of 2.2 ln / um. Having the diffraction grating on the back side of the dispersing element 108 enables efficient coupling of the diffracted laser beams back into the main optics assembly 102, allowing for efficient diffraction and coupling of the optical laser beams, resulting in improved overall optical efficiency and performance of the device 100. In accordance with an embodiment, the diffraction grating is formed on a freeform surface of the dispersing element 108. The diffraction grating in the device 100 is formed directly on the freeform surface of the dispersing element 108. In an implementation, the freeform surface has a helicoid shape, described by the equation: z=y·tg (a0+a1x+a2x2)

[0076] where a0, a1, and a2 are coefficients, and x and y are coordinates.

[0077] Such a configuration of the device 100 combines the dispersive function of the diffraction grating with the conical diffraction compensation of the freeform surface. By integrating the dispersive function and the conical diffraction compensation onto a single surface, the device 100 minimizes conical diffraction for the steered laser beams across a wide range of wavelengths and port positions. Thus, the device 100 improves coupling efficiency, particularly for edge ports, and allows for a more compact optical design.

[0078] With reference to FIG. 5B, there is shown a diagram 500B that depicts a conical diffraction compensator element formed on the dispersing element 108. In accordance with an embodiment, the conical diffraction compensator element 114 is formed on a front surface of the dispersing element 108 as a freeform surface. The freeform surface is designed with a varying surface normal that minimizes conical diffraction effects. The freeform surface can be described mathematically as a helicoid: z=y·tg (a0+a1x+a2x2)

[0079] By placing the conical diffraction compensator element 114 on the front surface of the dispersing element 108, the conical diffraction compensator element 114 corrects the beam paths before they interact with the dispersing function of the dispersing element 108. Such an arrangement allows for independent optimization of the compensator and dispersing functions, providing greater flexibility in the optical design of the device 100. Thus, the conical diffraction compensator element 114 improves beam quality and coupling efficiency across all ports and wavelengths, particularly for devices with a large number of ports.

[0080] With reference to FIG. 5C, there is shown a diagram 500C that depicts a conical diffraction compensator element formed on the dispersing element 108. In accordance with an embodiment, the conical diffraction compensator element 114 is formed on a front plane surface of the dispersing element 108 as a diffractive structure with a helicoid phase. In an implementation, the conical diffraction compensator element 114 is created as a diffractive optical element (DOE)  / diffractive structure with a helicoid phase profile on the front planar surface of the dispersing element 108. The phase distribution of the DOE is described by the equation: Φ=k·y·tg (a0+a1x+a2x2)

[0081] where k is the wave vector, and a0, a1, and a2 are coefficients.

[0082] In another implementation, the phase distribution of the DOE is interpolated with polynomials by the equation:

[0083] In an implementation, the conical diffraction compensation patterns for the upper helicoid 114A and the bottom helicoid 114B can be represented as:

[0084] Φ=k·y·tg (a0+a1x+a2x2) and Φ=k·y·tg (b0+b1x+b2x2) respectively.

[0085] The diffractive structure modifies the wavefront of incoming laser beams to counteract the effects of the conical diffraction. By implementing the conical diffraction compensator element 114 as the diffractive structure, the diffractive structure can be fabricated using standard lithographic techniques, potentially reducing manufacturing costs. The helicoid phase profile provides a continuous compensation effect across the aperture, improving laser beam quality and coupling efficiency for all ports and wavelengths in the device 100.

[0086] With reference to FIG. 5D, there is shown a diagram 500D that depicts a conical diffraction element formed on the dispersing element 108. In accordance with an embodiment, the dispersing element 108 and the conical diffraction compensator element 114 is formed as a diffractive structure on a one plane surface as a sum of helicoid and grating phase distributions. Such a configuration combines the dispersing element 108 and the conical diffraction compensator element 114 into a single diffractive structure on a planar surface. The phase distribution of the single diffractive structure is the sum of a helicoid phase for conical diffraction compensation and a grating phase for dispersion:

[0087] Φtotal=Φhelicoid+ Φgrism

[0088] where Φhelicoid=k·y·tg (a0+a1x+a2x2) and Φgrism=X0Y1·y+·X2Y0·x2.

[0089] By combining the compensator and dispersing functions into a single diffractive structure, the device 100 achieves both wavelength dispersion and conical diffraction compensation in a compact, cost-effective design. Such a configuration simplifies manufacturing and alignment, as only one optical element needs to be fabricated and positioned. Thus, the device 100 provides an improved coupling efficiency across all ports and wavelengths, particularly beneficial for devices with a large number of ports or wide wavelength ranges.

[0090] FIG. 6 is a diagram that depicts a micro-optics block placed in between a fiber array unit (FAU) and a main optical assembly, in accordance with an embodiment of the present disclosure. With reference to FIG. 6, there is shown a micro-optics block 300 that is placed in between the FAU 106 and the main optical assembly 102.

[0091] In accordance with an embodiment, a micro-optics block 600 is located between the fiber array unit 106 and the main optics assembly 102 including a Wollaston prism 606, a microlens arrays 602, a polarization beam combiner 612, and an optical element 608 that adds half wave delay in a one of the two beams separated by the Wollaston prism 606. The micro-optics block 600 is placed between the FAU 106 and the main optics assembly 102. The micro-optics block includes the Wollaston prism 606, the microlens arrays 602, the polarization beam combiner 612, and the optical element 608 that refers to a plate having half part of back surface working as a half-wave plate. The Wollaston prism 606 refers to an optical element that splits an incoming light beam into two orthogonally polarized outgoing beams. The Wollaston prism 606 is used to separate or combine polarization states. The microlens arrays 602 refers to arrays of tiny lenses, typically used for beam shaping, collimating, or focusing light from optical fibres or other sources. The polarization beam combiner 612 refers to an optical component, likely a polarizing beam splitter cube or plate, that combines or splits beams of different polarizations (e.g., S and P polarizations) . The optical element 608 introduces (λ / 2) optical path difference in one of the splitted beams, thereby the optical element 608 converts the unpolarized source into either S or P polarized. Having two such sources with orthogonal polarizations and combining them with the polarization beam combiner 612 makes the TWIN.

[0092] The micro-optics block 600 further includes a first cylindrical lens 604, and a second cylindrical lens 610. The micro-optics block 600 is implemented to enable efficient coupling of light from the fiber array unit 106 into the main optics assembly 102, while also providing polarization control and beam shaping capabilities. The micro-optics block 600 allows for efficient coupling of the input beams from the fiber array unit 106, while also enabling polarization control, beam shaping, and polarization multiplexing (for TWIN WSS operation) , improving the overall performance and functionality of the device 100.

[0093] In accordance with an embodiment, the micro-optics block 600 is arranged to convert a circular gaussian beam from the fiber array unit 106 to an elliptical gaussian beam. In an implementation, the micro-optics block 600 allows to convert the circular gaussian beam from the FAU 106 into the elliptical gaussian beam. Converting the circular Gaussian beam from the FAU 106 to an elliptical Gaussian beam is implemented to improve coupling efficiency and reduce aberrations in the subsequent optics. By converting the circular gaussian beam to the elliptical gaussian beam, the device 100 improves the coupling efficiency of the input beams into the main optics assembly 102, while also reducing aberrations and improving overall image quality and optical performance of the device 100.

[0094] In accordance with an embodiment, the micro-optics block 600 is further arranged to convert an unpolarized beam to a polarized beam. In an implementation, the micro-optics block 600 allows to convert unpolarized beam into an S or P polarized beam. Converting the unpolarized beam to a polarized beam is implemented for proper operation of the polarization-sensitive switching element 104 (LCoS) and enables polarization-multiplexed operation of the device 100. The technical effect of polarizing the input beam is that it enables the use of polarization-based switching and routing mechanisms, allowing for efficient and independent control of orthogonal polarization channels, effectively doubling the overall capacity of the device 100.

[0095] In accordance with an embodiment, the micro-optics block 600 produces at least one S-polarized signal 614 and a second micro-optics block produces at least one P-polarized signal 616, and the at least one S-polarized signal 614 and the at least one P-polarized signal 616 are combined using a polarization beam combiner 612. The micro-optics block 600 is implemented to enable a twin wavelength selective switch operation, where two separate polarization channels can be processed and combined, effectively doubling the overall capacity of the device 100. By enabling the micro-optics block 600 in the device 100, the device 100 allows for simultaneous processing and combining of two orthogonal polarization channels (Sand P) , resulting in a higher overall capacity and throughput for the device 100.

[0096] In accordance with an embodiment, the polarization beam splitter (PBS) is located between the main optics assembly 102 and the switching element 104. The PBS focuses the S-polarized and P-polarized beams from the two separate micro-optics blocks 600 (for TWIN WSS operation) into different channel slots on the switching element 104. In an implementation, the polarization beam splitter is located between the main optics assembly 102 and the switching element 104, which focuses laser beams with different polarization into different channel slots. The PBS is used to focus the S-polarized and P-polarized laser beams from the two separate micro-optics blocks 600 (for TWIN WSS operation) into different channel slots on the switching element  104. In an implementation, the S-polarized and P-polarized laser beams fall on the upper helicoid 114A and the bottom helicoid 114B respectively. In an implementation, the wavefront aberrations of the laser beams are compensated by using another diffractive structure near the switching element 104, on the back surface of the PBS. The phase distribution of the PBS is described as: ΦPBS=X0Y1·y+·X2Y0·x2+·X2Y1·x2y

[0097] The PBS is implemented to enable simultaneous operation with two orthogonal polarizations, effectively doubling the overall capacity of the device 100. By using the PBS, the device 100 allows for polarization-multiplexed operation, where two separate polarization channels can be processed and switched independently, increasing the overall capacity and throughput of the device 100.

[0098] The device 100 of the present disclosure offers several significant advantages over typical wave selective switch (WSS) devices, particularly as the number of ports increases. The device 100 provides an improvement in reduction of parasitic conical diffraction, which occurs when steered laser beams return to the diffraction grating and are no longer coplanar with the grating vector. In conventional WSS devices, such an effect causes coupling efficiency for edge ports to drastically decrease, often to zero, as the number of ports grows. However, the device 100 of the present disclosure introduces a variable grating vector that changes in space to follow the steered beam path, minimizing conical diffraction.

[0099] The device 100 further increases the coupling efficiency of edge ports. Optical simulations have demonstrated that while conventional WSS devices without a conical diffraction corrector often have no signal at the edge port for most wavelengths, the present disclosure can increase coupling efficiency from 0%to as high as 42%in some devices 100.

[0100] By mitigating the effects of conical diffraction, the device 100 allows for a reduction in the maximum steering angle required from the switching element 104. The reduction in maximum steering angle not only improves overall device performance but also potentially extends the lifespan of the switching element 104. The present disclosure enables the creation of the devices 100 with a higher number of ports while maintaining excellent performance across all ports and wavelengths, opening up new possibilities for high-capacity optical WSS devices.

[0101] Modifications to embodiments of the present disclosure described in the foregoing are possible without departing from the scope of the present disclosure as defined by the accompanying claims. Expressions such as “including” , “comprising” , “incorporating” , “have” , “is” used to describe, and claim the present disclosure are intended to be construed in a non-exclusive manner, namely allowing for items, components or elements not explicitly described also to be present. Reference to the singular is also to be construed to relate to the plural. The word “exemplary” is used herein to mean “serving as an example, instance, or illustration” . Any embodiment described as “exemplary” is not necessarily to be construed as preferred or advantageous over other embodiments or to exclude the incorporation of features from other embodiments. The word “optionally” is used herein to mean “is provided in some embodiments and not provided in other embodiments” . It is appreciated that certain features of the present disclosure, which are, for clarity, described in the context of separate embodiments, may also be provided in combination in a single embodiment. Conversely, various features of the invention, which are, for brevity, described in the context of a single embodiment, may also be provided separately or in any suitable combination or as suitable in any other described embodiment of the disclosure.

Claims

1.An optical wave selective switch device (100) comprising:a fiber array unit (106) comprising a plurality of input / output ports (206) for sending / receiving laser beam signals having different bandwidths;a switching element (104) for steering laser beams in a switching direction to specific output ports of the fiber array unit (106) ; anda dispersing element (108) which disperses laser beam signals which are incident thereon, depending on the wavelength of the laser beam signals;wherein a conical diffraction compensator element (114) is placed adjacent to the dispersing element (108) .2.The device (100) of claim 1, wherein the conical diffraction compensator element (114) is combined into an integrated element with the dispersing element (108) .3.The device (100) of claim 2, wherein the conical diffraction compensator element (114) is formed on a front surface of the dispersing element (108) as a freeform surface.4.The device (100) of claim 2, wherein the conical diffraction compensator (114) is formed on a front plane surface of the dispersing element (108) as a diffractive structure with a helicoid phase.5.The device (100) of claim 2, wherein the dispersing element (108) and the conical diffraction compensator element (114) is formed as a diffractive structure on a one plane surface as a sum of helicoid and grating phase distributions.6.The device (100) of claim 1, further comprising a main optics assembly (102) comprising a plurality of lenses (204A-204E) and having a focal plane (112) and an optical axis (110) perpendicular to the focal plane (112) ;wherein the fiber array unit (106) and the switching element (104) are both located at the focal plane of the main optics assembly (102) on one side, along the optical axis of the main optics assembly (102) ;wherein the dispersing element (108) is located on the optical axis of the main optics assembly (102) on the opposite side of the main optics assembly (102) from the fiber array unit (106) and the switching element (104) ; andwherein the conical diffraction compensator element (114) is placed in between the dispersing element (108) and the main optics assembly (102) .7.The device (100) of claim 1, wherein the switching element (104) is a liquid crystal on silicon element.8.The device (100) of claim 1, wherein the dispersing element (108) is a grism element.9.The device (100) of claim 6, wherein the main optics assembly (102) , the switching element (104) and the dispersing element (108) are arranged such that laser beams diffracted at the dispersing element (108) are passed through the main optics assembly (102) and are focused on the switching element (104) in separable channel slots (208) .10.The device (100) of claim 6, wherein a polarization beam splitter is located between the main optics assembly (102) and the switching element (104) , which focuses laser beams with different polarization into different channel slots (208) .11.The device (100) of claim 6, wherein the main optics assembly (102) comprises at least 5 cylindrical lenses (204A-204E) .12.The device (100) of claim 1, wherein the dispersing element (108) has a diffraction grating on a back side.13.The device (100) of claim 6, wherein the main optics assembly (102) is structured so as to deliver laser beam signals from the fiber array unit (106) to the dispersing element (108) , and also to focus laser beam signals from the dispersing element (108) to the switching element (104) .14.The device (100) of claim 11, wherein the at least 5 cylindrical lenses (204A-204E) are made of different glasses.15.The device (100) of claim 12, wherein the diffraction grating is formed on a freeform surface of the dispersing element (108) .16.The device (100) of claim 11, wherein the lenses (204A-204E) are arranged perpendicular to and on the optical axis (110) .17.The device (100) of claim 6, wherein a micro-optics block (600) is located between the fiber array unit (106) and the main optics assembly (102) including a Wollaston prism (606) , a microlens arrays (602) , a polarization beam combiner (612) , and an optical element (608) .18.The device (100) of claim 17, wherein the micro-optics block (600) is arranged to convert a circular gaussian beam from the fiber array unit (106) to an elliptical gaussian beam.19.The device (100) of claim 18, wherein the micro-optics block (600) is further arranged to convert an unpolarized beam to a polarized beam.20.The device (100) of claim 17, wherein the micro-optics block (600) produces at least one S-polarized signal, and a second micro-optics block produces at least one P-polarized signal, and the at least one S-polarized signal and the at least one P-polarized signal are combined using the polarization beam combiner (612).

Images