密集树形光交换网络制造技术

一种光交换网络，用于将Ｐ个开关输入波导（１２）连接到Ｑ个开关输出波导（１４）。开关输入波导进入包括多个分支级联（３０）的分支子网络（１６）。在每个分支级联中，１×２分光器（２６）的阵列将该级联的输入波导连接到该级联的输出波导，并且该级联的输出波导在级联内交叉，以使连接相同开关输入波导的输出波导从级联中出射，且相隔Ｐ个输出波导。分支子网络（２２）的输出波导直接连接组合网络（２０）的２×１组合器（２８），该组合子网络（２０）将分支子网络的输出波导连接到Ｑ个开关输出波导。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光交换网络，特别是一种绝对无阻塞的具有低交扰和有效利用空间的树形网络结构。
技术介绍
首先回顾Andrzej Jajszczyk和H.T.Mouftah在“树形光交换网络”一文中的树形网络(IEEE网络，9卷第1页10-16行)(1995)，该文件为说明的目的引出。附图说明图1示出了将P个输入波导12连接到Q个输出波导14的一般树形网络的高层布局。输入波导12进入分支区域16，在这里1×2分光器的一个阵列将输入波导12连接到PQ分支区域输出波导22。输出波导14从组合区域20引出；在组合区域20中，2×1组合器的一个阵列将输出波导14连接到PQ组合区域输入波导24。波导22和24以允许任何输入波导12被连接到输出波导14的任何组合的方式，连接在一个互连区域18中。图2示出了一个传统的用于将四个输入波导12连接到四个输出波导14的4×4树形网络结构。四个输入波导12由二进制索引符00、01、10和11连续地索引。同样，四个输出波导14由二进制索引符00、01、10和11连续地索引。输入波导12进入一个分支区域16，该分支区域16包含1×2分光器26的两个分支级联30。输入波导12是第一分支级联30的输入波导。按照称之为“最低有效插入位顺序”的方式相对于输入波导12索引第一分支级联30的八个输出波导。对于第一分支级联30的每个1×2分光器，通过将零加到输入波导的索引来获得上输出波导的索引，并且通过将一加到输入波导的索引来获得下波导的索引。第一分支级联30的八个输出波导是第二分支级联30的八个输入波导，并且第二分支级联30的十六个输出波导按最低有效插入位顺序相对于第二分支级联30的八个输入波导来索引。同样，输出波导14从组合区域20中引出，该组合区域20包括2×1组合器28的两个组合级联32。输出波导14是第二组合级联32的输出波导。第二组合级联32的八个输入波导按照最低有效插入位顺序相对于输出波导14来索引。第二组合级联32的八个输入波导是第一组合级联32的八个输出波导，并且第一组合级联32的十六个输入波导按照最低有效插入位顺序相对于第一组合级联32的八个输出波导来索引。分支区域16的十六个输出波导的每个经由互连区域18连接组合区域20的十六个输入波导之一。分支区域16的特定输出波导连接组合区域20的哪个输入波导是通过交换输出波导索引的第一和第二半来确定的，如下表所示 为了附图简洁起见，这些连接未在图2中清楚地示出。图7是按定向耦合器实施的1×2分光器26的示意图。输入波导36导入一个耦合波导38，耦合波导38又导入一个输出波导42。耦合波导38靠近并平行于另一个耦合波导40，该耦合波导40导入另一个输出波导44。耦合波导38和40都具有长度L。耦合波导38和40由相应的电极46和48覆盖。耦合波导38和40靠得足够近，使耦合波导38中光传播的渐逝场与耦合波导40重叠，并且被耦合到耦合波导40中。耦合强度由耦合系数k表征，这样在一个距离l＝π/(2k)中，进入波导38的所有光能通过对波导40的这一耦合来传送。距离l被称作传送长度。l对L的比值被定义为1×2分光器26的“正规化耦合长度”。在1×2定向耦合器分光器26的一种类型中，选择L等于1，所以该类型的1×2分光器26的正规化耦合长度等于1。由于未把电压加到电极46和48上，因此该类型的1×2定向耦合器分光器26处于“交叉”状态(如上所述)，其中进入输入波导36中的定向耦合器分光器26的所有光能经由耦合波导40传递到输出波导44上。为了将这种类型的定向耦合器分光器26切换成“直通”状态，使进入输入波导36中的定向耦合器分光器26的所有光能经输出波导42离开定向耦合器分光器26，应将极性相反的电压加到电极46和48上，从而以反向方向充分地改变耦合波导38和40的折射率，从而改变耦合系数k，使定向耦合器分光器26的传送长度1变成L/2，并且使传播一个距离L/2之后从耦合波导38传送到耦合波导40的所有光能，在传播一个距离L之后反向传递到耦合波导38。在另一类型的1×2定向耦合器分光器26中，正规化耦合长度等于1/2。由于电极46和48上未施加电压，该类型的1×2定向耦合器分光器26处于“全通”状态经输入波导36进入该类型的1×2定向耦合器分光器26的光能只有一半被传递到输出波导44，剩余的光能经输出波导42离开该类型的1×2定向耦合器分光器26。通过将适当的电压加到电极46和48上，可以使该类型的1×2定向耦合器分光器26或者置于交叉状态或者置于直通状态。图8是按一个马赫陈德尔干涉仪实施的1×2分光器26的示意图。输入波导36通过一个分光机构52耦合到上分支波导54和下分支波导56。分光机构52可以是一个如图所示的y分支耦合器，或者可以是有源1×2分光器，比如定向耦合器分光器。上分支波导54导入一个耦合波导38’，耦合波导38’导入输出波导42。下分支波导56导入靠近并平行于耦合波导38’的另一个耦合波导40’，耦合波导40’导入输出波导44。耦合波导38’和40’都具有长度L。上和下分支波导54和56由相应的电极58和60部分地覆盖。与图7的耦合波导38和40相类似，图8的耦合波导38’和40’被充分地靠近，使耦合波导38’中光传播的渐逝场与耦合波导40’重叠并耦合到耦合波导40’中。这里，耦合强度也由耦合系数k来表征，这样，在一个传送长度l＝π/(2k)中，通过对波导40的这一耦合来传递进入波导38的所有光能。像在定向耦合器分光器26的场合下一样，马赫陈德尔分光器26可以具有1的正规化耦合长度或者具有1/2的正规化耦合长度。在具有正规化耦合长度l的马赫陈德尔分光器26的情况下，由于没有电流流经电极58和60，因此，经输入波导36进入的所有光能经过输出波导44离去。为了使输入光能经输出波导42离去，应当将足够的电流作用于电极58或60的一个(电极)，以加热相应的分支波导54或56，使相应的波导54或56的折射率的变化结果足以改变耦合波导38’和40’中光的相对相位，以致经输入波导36进入的所有光能此时经输出波导42离去而不是经输出波导44离去。在具有1/2的正规化耦合长度的马赫陈德尔分光器26的情况下，由于没有电流流经电极58和60，因此，经输入波导36进入的光能的一半经输出波导42离开该马赫陈德尔分光器26，另一半光能经输出波导44离开该马赫陈德尔分光器26。将适当的电流作用于电极58或60的一个(电极)，使所有的输入光能经输出波导42离开该马赫陈德尔分光器，将适当的电流作用于另一个电极58或60，使所有的输入光能经输出波导44离开该马赫陈德尔分光器。尽管原则上，马赫陈德尔分光器26只需要制造一个电极(或者电极58或者电极60)以进行该切换，但在实际上，要制造两个电极，因为制造处理改变了分支波导54和56的性质；因此制造两个电极58和60，通过诱发分支波导54和56特性的等同变化可以保持马赫陈德尔分光器26的对称性。由于马赫陈德尔分光器26的对称性，可以随意将两个输出状态的一个指定为交叉状态，将另一个指定为直通状态。为了与定向耦合器分光器26的描述相一致，所有输入光能经输出波导42从马赫陈德尔分光器26出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光交换网络，包括：（ａ）Ｎ＝２↑［ｊ］个开关输入波导，其中ｊ是大于１的整数；（ｂ）Ｎ个开关输出波导；（ｃ）一个分支子网络，包括多个连续的分支级联，每个所述分支级联包括多个１×２分光器，所述每个分支级联的每个所述１×２分光器将 所述每个分支级联的一个分支级联输入波导连接到所述每个分支级联的两个分支级联输出波导，所述开关输入波导充当所述分支级联中的第一分支级联的所述分支级联输入波导，每个所述分支级联而不是一个最后所述分支级联的所述分支级联输出波导充当对所述每个分支级联而不是对最后分支级联的一个后继分支级联的所述分支级联输入波导，每个所述分支级联的至少某些所述分支级联输出波导相互交叉，以使所述每个分支级联的所述分支级联输出波导相对于所述每个分支级联的所述分支级联输入波导按照第ｋ插入位顺序从所述每个分支级联出射，其中ｋ是大于ｊ的整数；和（ｄ）２×１组合器的组合子网络，用于将所述最后分支级联的所述分支级联输出波导连接到所述Ｎ个开关输出波导，所述最后分支级联的所述分支级联输出波导直接连接相应的所述２×１组合器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：约希沙尼，
申请(专利权)人：林克斯光化网络公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]