光开关和波分复用光系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光通信领域，尤其涉及通信领域中的光开关和波分复用光系统。
【背景技术】
[0002] 全光通信网是建立在密集波分复用（DenseWavelengthDivisionMultiplexing, 简称为"DWDM"）技术上的高速宽带通信网，该全光通信网在干线上采用DWDM技术扩容，在 交换节点上采用光分插复用器（OpticalAdd-DropMultiplexer,简称为"0ADM")、光交叉连 接器（OpticalCross-Connect,简称为"0XC"）来实现，并通过光纤接入技术实现光纤到户 (FiberToTheHome，简称为"FTTH"）。OXC和OADM是全光通信网的核心器件，研制光交叉 连接器（OXC)和光分插复用器（OADM)成为建设大容量通信干线网络十分迫切的任务。而 OXC和OADM的核心是光开关和光开关阵列。
[0003]然而，随着波分复用（WavelengthDivisionMultiplexing,简称为"WDM"）光网络 中的城域网和骨干网的交换节点的吞吐容量要求越来越高，交换节点的OXC设备和OADM设 备的规模也越来越大，技术上要求光开关具有更大的规模和更高的集成度。目前的光开关 不能满足城域网和骨干网的交换节点对吞吐容量的要求。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明实施例提供了一种光开关和波分复用光系统，能够满足交换节 点对吞吐容量的要求。
[0005] 第一方面，提供了一种光开关，该光开关包括：输入端口阵列、与该输入端口阵列 连接的输入端准直器阵列、输入端微镜阵列、输出端微镜阵列、输出端准直器阵列以及与该 输出端准直器阵列连接的输出端口阵列，
[0006] 其中，该输入端准直器阵列用于将该输入端口阵列输入的光信号进行准直和扩 束，并将经过准直和扩束的该光信号入射到该输入端微镜阵列；该输入端微镜阵列用于将 该输入端准直器阵列输出的该光信号反射到该输出端微镜阵列；该输出端微镜阵列用于将 该输入端微镜阵列反射的该光信号反射到该输出端准直器阵列；该输出端准直器阵列用于 将该输出端微镜阵列反射的该光信号f禹合到该输出端口阵列；
[0007] 其中，该输入端微镜阵列包括的所有的输入端微镜在相互垂直的两个方向上能够 偏转，该所有的输入端微镜对相同入射角度的入射光进行反射后输出的反射光、在该输出 端微镜阵列所在平面上的最大可移动范围没有共同的交集，或
[0008] 该所有的输入端微镜对相同入射角度的入射光进行反射后输出的反射光、在该输 出端微镜阵列所在平面上的最大可移动范围具有共同的交集，并且该共同的交集的面积小 于该输出端微镜阵列的反射区域的面积。
[0009] 结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，该输入端微镜阵列包括N 个输入端微镜子阵列，该输出端微镜阵列包括N个输出端微镜子阵列，其中，该N个输入端 微镜子阵列中的第i个输入端微镜子阵列中的每个输入端微镜能够将该光信号反射到该 N个输出端微镜子阵列中的第i个输出端微镜子阵列中的每个输出端微镜，其中，N为自然 数，且N彡 2,i= 1，2，…，N。
[0010] 结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式 中，该输入端微镜阵列中的第j个输入端微镜子阵列包括输入端相邻区域，该输入端相邻 区域中的输入端微镜能够将该光信号反射到第k个输出端微镜子阵列中的输出端微镜，其 中，该第k个输出端微镜子阵列与第j个输出端微镜子阵列相邻，j和k为自然数，且j和k 小于或等于N。
[0011] 结合第一方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实 现方式中，该输入端口阵列包括的第一输入端口通过光纤与该输出端口阵列包括的第一输 出端口连接，使得从该输入端口阵列包括的一个第二输入端口输入的该光信号能够从该输 出端口阵列包括的任意一个第二输出端口输出。
[0012] 结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式 中，该N为6,第i个输入端微镜子阵列I1包括两个输入端微镜区域Ilii和Ili2 ;第i个输出 端微镜子阵列O1包括两个输出端微镜区域Olil和Oli2;其中，该输入端微镜区域Ili2中的每 个输入端微镜分别能够将该光信号反射到该输出端微镜区域<\i中的每个输出端微镜；与 该输入端微镜区域Iii2相邻的I；u中的每个输入端微镜分别能够将该光信号反射到与该输 出端微镜区域O2il相邻的Oli2中的每个输出端微镜；该输入端微镜区域I3i2中的每个输入 端微镜分别能够将该光信号反射到该输出端微镜区域O4il中的每个输出端微镜；与该输入 端微镜区域U2相邻的I41中的每个输入端微镜分别能够将该光信号反射到与所述输出端 微镜区域O4il相邻的O3i2中的每个输出端微镜；其中，该输入端微镜区域IU1、I2i2、I3il、I4i2、 I5ll、15,2、IfU和I6l2相应的第一输入端口分别与该输出端微镜区域 O4,2、Olil和O2i2相应的第一输出端口通过光纤连接。
[0013] 结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式 中，该输入端微镜区域Ilil和Ili2分别包括L/2个输入端微镜，该输出端微镜区域Olii和Oli2 分别包括L/2个输出端微镜，其中L为偶数。
[0014] 结合第一方面的第一种至第四种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在 第一方面的第六种可能的实现方式中，每个该输入端微镜子阵列包括M个输入端微镜，并 且每个该输出端微镜子阵列包括M个输出端微镜，其中M为自然数。
[0015] 结合第一方面的第一种至第三种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在 第一方面的第七种可能的实现方式中，包括M个输入端微镜的该第i个输入端微镜子阵列 与包括M个输出端微镜的该第i个输出端微镜子阵列形成第i个微镜子阵列对，其中，N个 该微镜子阵列对包括：R个第一微镜子阵列对、2S-1个第二微镜子阵列对和R个第三微镜子 阵列对，R、S和M为自然数，且2R+2S-1 =N;
[0016] 其中，每个该第一微镜子阵列对与该输入端口阵列中的S个输入端口和该输出端 口阵列中的2S-1个输出端口相对应，每个该第二微镜子阵列对与该输入端口阵列中的R个 输入端口和该输出端口阵列中的R个该输出端口相对应，每个该第三微镜子阵列对与该输 入端口阵列中的2S-1个该输入端口和该输出端口阵列中的S个该输出端口相对应；
[0017] 其中，第X个该第一微镜子阵列对相应的第y个输出端口O1xiy与第y个该第二微 镜子阵列对相应的第X个输入端口I2yix通过光纤连接；第X个该第三微镜子阵列对相应的 第y个输入端口I3xiy与第y个该第二微镜子阵列对相应的第x个输出端口O2yix通过光纤 连接；x，y为自然数，且x=l，2，…，R，y=l，2，…，2S-1。
[0018] 结合第一方面的第一种至第七种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在 第一方面的第八种可能的实现方式中，该输入端微镜阵列和该输出端微镜阵列分别包括的 输入端微镜和输出端微镜为微机电系统MEMS微镜。
[0019] 第二方面，提供了一种波分复用光系统，该波分复用系统包括根据本发明实施例 的光开关，ml个解复用器DEMUX和m2个复用器MUX，
[0020] 其中，该光开关包括：输入端口阵列、与该输入端口阵列连接的输入端准直器阵 列、输入端微镜阵列、输出端微镜阵列、输出端准直器阵列以及与该输出端准直器阵列连接 的输出端口阵列，
[0021] 其中，该输入端准直器阵列用于将该输入端口阵列输入的光信号进行准直和扩 束，并将经过准直和扩束的该光信号入射到该输入端微镜阵列；该输入端微镜阵列用于将 该输入端准直器阵列输出的该光信号反射到该输出端微镜阵列；该输出端微镜阵列用于将 该输入端微镜阵列反射的该光信号反射到该输出端准直器阵列；该输出端准直器阵列用于 将该输出端微镜阵列反射的该光信号f禹合到该输出端口阵列；
[0022] 其中，该输入端微镜阵列包括的所有的输入端微镜在相互垂直的两个方向上能够 偏转，该所有的输入端微镜对相同入射角度的入射光进行反射后输出的反射光、在该输出 端微镜阵列所在平面上的最大可移动范围没有共同的交集，或
[0023] 该所有的输入端微镜对相同入射角度的入射光进行反射后输出的反射光、在该输 出端微镜阵列所在平面上的最大可移动范围具有共同的交集，并且该共同的交集的面积小 于该输出端微镜阵列的反射区域的面积；
[0024] 其中，该输入端微镜阵列包括N个输入端微镜子阵列，该输出端微镜阵列包括N个 输出端微镜子阵列，其中，该N个输入端微镜子阵列中的第i个输入端微镜子阵列中的每个 输入端微镜能够将该光信号反射到该N个输出端微镜子阵列中的第i个输出端微镜子阵列 中的每个输出端微镜，其中，N为自然数，且N彡2,i= 1，2，…，N;
[0025] 其中，该输入端微镜阵列和该输出端微镜阵列分别包括的输入端微镜和输出端微 镜为微机电系统MEMS微镜；
[0026] 其中，该输入端口阵列包括N组输入端口子阵列，该输入端准直器阵列包括N个输 入端准直器子阵列，该输出端口阵列包括N组输出端口子阵列，该输出端准直器阵列包括N 个输出端准直器子阵列，其中，每组输入端口子阵列分别与一个输入端准直器子阵列和一 个输入端微镜子阵列相对应，每组输出端口子阵列分别与一个输出端准直器子阵列和一个 输出端微镜子阵列相对应；
[0027] 其中，每组输入端口子阵列包括Ml个输入端口，每组输出端口子阵列包括M2个 输出端口，第i组输入端口子阵列中的第11个输入端口与波分复用WDM系统的第11个解 复用器DEMUX输出第i个波长组合光信号的端口连接，并且第i组输出端口子阵列中的第 12个输出端口与该WDM系统的第12个复用器MUX输入第i个波长组合光信号的端口连 接，]?1、]\12、11和12为自然数，且11 = 1，2，~，1111，12=1，2，~，1112，其中2彡1111彡]\11; 2 ^m2 ^M2 〇 〇
[0028] 结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，该波长组合光信号至少 包括两种波长。
[0029] 第三方面，提供了一种光开关，该光开关包括：输入端口阵列、与该输入端口阵列 连接的输入端准直器阵列、输入端微镜阵列、输出端微镜阵列、输出端准直器阵列以及与该 输出端准直器阵列连接的输出端口阵列，
[0030] 其中，该输入端准直器阵列用于将该输入端口阵列输入的光信号进行准直和扩 束，并将经过准直和扩束的该光信号入射到该输入端微镜阵列；该输入端微镜阵列用于将 该输入端准直器阵列输出的该光信号反射到该输出端微镜阵列；该输出端微镜阵列用于将 该输入端微镜阵列反射的该光信号反射到该输出端准直器阵列；该输出端准直器阵列用于 将该输出端微镜阵列反射的该光信号f禹合到该输出端口阵列；
[0031] 其中，该输入端微镜阵列包括的所有的输入端微镜在相互垂直的两个方向上能够 偏转；该输入端微镜阵列至少包括第一输入端微镜子阵列和第二输入端微镜子阵列；该输 出端微镜阵列至少包括第三输出端微镜子阵列和第四输出端微镜子阵列；入射光经该第一 输入端微镜子阵列反射后能够入射在该第三输出端微镜子阵列的反射区域内；入射光经该 第一输入端微镜子阵列反射后不能入射在该第四输出端微镜子阵列的反射区域内；入射光 经该第二输入端微镜子阵列反射后能够入射在该第四输出端微镜子阵列的反射区域内。
[0032] 结合第三方面，在第三方面的第一种可能的实现方式中，该输入端微镜阵列包括N 个输入端微镜子阵列，该输出端微镜阵列包括N个输出端微镜子阵列，其中，该N个输入端 微镜子阵列中的第i个输入端微镜子阵列中的每个输入端微镜能够将该光信号反射到该 N个输出端微镜子阵列中的第i个输出端微镜子阵列中的每个输出端微镜，其中，N为自然 数，且N彡 2,i= 1，2，…，N。
[0033] 结合第三方面的第一种可能的实现方式，在第三方面的第二种可能的实现方式 中，该输出端微镜阵列还包括第五输出端微镜子阵列；入射光经该第一输入端微镜子阵列 反射后还能够入射在该第五输出端微镜子阵列的反射区域内，其中该第三输出端微镜子阵 列和该第五输出端微镜子阵列为相邻的微镜阵列。
[0034]结合第三方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第三方面的第三种可能的实 现方式中，该输入端口阵列包括的第一输入端口通过光纤与该输出端口阵列包括的第一输 出端口连接，使得从该输入端口阵列包括的一个第二输入端口输入的该光信号能够从该输 出端口阵列包括的任意一个第二输出端口输出。
[0035]结合第三方面的第三种可能的实现方式，在第三方面的第四种可能的实现方式 中，该输入端微镜阵列包括N个输入端微镜子阵列，该N个输入端微镜子阵列中的第i个输 入端微镜子阵列包括两个输入端微镜子域Ilil和Ili2 ;该输出端微镜阵列包括N个输出端微 镜子阵列，该N个输出端微镜子阵列中的第i个输出端微镜子阵列包括两个输出端微镜子 域Olil和Oli2 ;该输入端微镜子域Ili2中的每个输入端微镜分别能够将该光信号反射到该输 出端微镜子域<\i中的每个输出端微镜；与该输入端微镜子域Iii2相邻的I；u中的每个输入 端微镜分别能够将该光信号反射到与该输出端微镜子域<\i相邻的〇il2中的每个输出端微 镜；该输入端微镜子域中的每个输入端微镜分别能够将该光信号反射到该输出端微镜 子域<\l中的每个输出端微镜；与该输入端微镜子域IlB1 2相邻的1+1中的每个输入端微镜分 别能够将该光信号反射到与该输出端微镜子域O4il相邻的中的每个输出端微镜；其中， 该输入端微镜子域I1,i、I2,2、I3,i、14,2、I5,i、I5,2、Ifu和16,2相应的第一输入端口分别与该输 出端微镜子域O5,i、O5,2、Ofu、O6,2、O3,i、O4,2、Olil和O2i2相应的第一输出端口通过光纤连接； 其中N= 6。
[0036] 结合第三方面的第四种可能的实现方式，在第三方面的第五种可能的实现方式 中，该输入端微镜子域Ilii和Ili2分别包括L/2个输入端微镜，该输出端微镜子域Olii和Oli2 分别包括L/2个输出端微镜，其中L为偶数。
[0037] 结合第三方面的第一种至第四种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在 第三方面的第六种可能的实现方式中，每个该输入端微镜子阵列包括M个输入端微镜，并 且每个该输出端微镜子阵列包括M个输出端微镜，其中M为自然数。
[0038] 结合第三方面的第一种至第三种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在 第三方面的第七种可能的实现方式中，包括M个输入端微镜的该第i个输入端微镜子阵列 与包括M个输出端微镜的该第i个输出端微镜子阵列形成第i个微镜子阵列对，其中，N个 该微镜子阵列对包括：R个第一微镜子阵列对、2S-1个第二微镜子阵列对和R个第三微镜子 阵列对，R、S和M为自然数，且2R+2S-1 =N;
[0039] 其中，每个该第一微镜子阵列对与该输入端口阵列中的S个输入端口和该输出端 口阵列中的2S-1个输出端口相对应，每个该第二微镜子阵列对与该输入端口阵列中的R个 输入端口和该输出端口阵列中的R个该输出端口相对应，每个该第三微镜子阵列对与该输 入端口阵列中的2S-1个该输入端口和该输出端口阵列中的S个该输出端口相对应；
[0040] 其中，第X个该第一微镜子阵列对相应的第y个输出端口O1xiy与第y个该第二微 镜子阵列对相应的第X个输入端口I2yix通过光纤连接；第X个该第三微镜子阵列对相应的 第y个输入端口I3xiy与第y个该第二微镜子阵列对相应的第X个输出端口O2yix通过光纤 连接；x，y为自然数，且x=l，2，…，R，y=l，2，…，2S-1。
[0041] 结合第三方面的第一种至第七种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在 第三方面的第八种可能的实现方式中，该输入端微镜阵列和该输出端微镜阵列分别包括的 输入端微镜和输出端微镜为微机电系统MEMS微镜。
[0042] 第四方面，提供了一种波分复用光系统，该波分复用光系统包括根据本发明实施 例的光开关，ml个解复用器DEMUX和m2个复用器MUX，
[0043] 其中，该输入端口阵列包括N组输入端口子阵列，该输入端准直器阵列包括N个输 入端准直器子阵列，该输出端口阵列包括N组输出端口子阵列，该输出端准直器阵列包括N 个输出端准直器子阵列，其中，每组输入端口子阵列分别与一个输入端准直器子阵列和一 个输入端微镜子阵列相对应，每组输出端口子阵列分别与一个输出端准直器子阵列和一个 输出端微镜子阵列相对应；
[0044] 其中，每组输入端口子阵列包括Ml个输入端口，每组输出端口子阵列包括M2个 输出端口，第i组输入端口子阵列中的第11个输入端口与波分复用WDM系统的第12个解 复用器DEMUX输出第i个波长组合光信号的端口连接，并且第i组输出端口子阵列中的第 12个输出端口与该WDM系统的第12个复用器MUX输入第i个波长组合光信号的端口连 接，M1、M2、11 和 12 为自然数，且 11 = 1，2，…，ml，12=l，2，…，m2,其中 2 彡ml彡Ml; 2彡m2彡M2;
[0045] 其中，该光开关包括：输入端口阵列、与该输入端口阵列连接的输入端准直器阵 列、输入端微镜阵列、输出端微镜阵列、输出端准直器阵列以及与该输出端准直器阵列连接 的输出端口阵