[发明专利]多播光学开关

说明书

技术领域

本发明涉及光学开关设备，并且特别地涉及一种用于将光信号从多条输入光纤路由引导至多条输出光纤的独立于波长的多播型光学开关。虽然这里将描述一些专门针对该应用的实施例，但应该认识到：本发明并不局限于这种使用领域，而可适用于更广的范围。

背景技术

本说明书全文中关于背景技术的讨论绝对不应被认为是承认这种技术已经广为人知或形成本领域普通知识的一部分。

光学或光子开关是光学网络中的核心部件，它在纯光学领域中实现光信号从光源路由选择到目的地。光学开关可粗略地分为两大类：波长选择型开关；和波长独立型开关。

波长选择型开关在波分多路(WDM)信号范围内切换特定的波长信道，并且通常为较复杂和昂贵的设备。特定类型的波长选择型开关是一种可重构型光分插复用器(ROADM)，其能够多路复用和多路分解(demultiplexing)WDM信号以动态地分(add)或插(drop)特定的波长信道。

授予Zhao和Lin的名为“Solid-State optical wavelength switches”的美国专利6,718,082披露了一种具有波长选择功能的基于固态偏振旋转(polarization-rotation)的光学开关。波长选择性是通过使光通过双折射晶体滤光器实现的，其选择性地使一种波长的光的偏振相对于另一波长的光旋转90°，从而实现波长的单独路由选择。Zhao和Lin的专利公开的是一种被动型开关，其中：光束被分开，并被路由选择到输出端口，不会主动切换以选择特定的输出端口。此外，Zhao和Lin的专利公开的开关被限定为1×2型开关。

另一种已知类型的波长选择型开关包括授予Boduch和Papakos的名为“Methods and apparatus for performing directionless wavelength addition and subtraction within a ROADM based optical node”的第US2009/0180779A1号美国专利申请公开说明书，以及2000年12月出版的“Lightwave Technology”杂志第18卷第12期(Vol.18，No.12)的“Cost-Effective lmplementation of Multicasting in Wavelength-Routed Networks”。前者披露了一种可重构型光分/插复用器，而后者提出了一种体系结构层面上的波长选择多播型光交叉连接。

这些和其它已知波长选择型开关涉及多路分解具有预定光谱维度的波长信道，并且然后切换那些独立的信道。因此，这些类型的开关不能切换具有可变或任意信道方案的信号。

另一方面，波长独立型开关在不需要知道单独的信道光谱维度的网络的节点之间提供更灵活的光信号的路由选择。例如，其中多组信道被同时路由选择。授予Fujita等人的名为“Directionless Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer”(受让给Enablence USA Technologies lnc.)的第2011/0164876A1号美国专利申请公开说明书披露了一种N×M光学开关系统，该系统包括耦合到N条输入光纤中的每条光纤的普通分光器，用于将N个输入信号的每个信号分成M个或更少的子信号。M个子信号由M个普通光N×1开关接收，这些N×1开关能够选择N个输入信号之一供输出。在复用输入信号的情况中，自开关输出的信号穿过光纤，以产生多路分解的单波长输出信号。

虽然Fujita等人披露了一种用于实现N×M切换的通用体系架构，但它仅是一种功能层面的公开，未提供构件层面的实施细节。因此，诸如偏振独立性、切换消光、制造复杂性和成本等重要因素都没有被考虑。此外，Fujita等人要求部件“被光学连接”。在所示的体系结构中，包括了诸如光纤、放大器等部件，这有可能限制通向诸如光纤等的物理波导的光学连接。对于许多波长选择型和波长独立型设计普遍存在的这种限制具有特定的性能缺陷，且要求每个输入光纤具有对应的波束分光器和独立的N×1光学开关。

因此，普遍存在对低成本、简单的光学开关的期望。

发明内容

本发明的目的在于以优选形式提供一种改进的或可选的独立于波长的光学开关。

根据本发明的第一个方面，提供了一种用于在一个或更多个第一端口与两个或更多个第二端口之间切换光束的光学开关，所述开关包括：