自适应波导光交换系统和方法
【专利摘要】根据这些示范性实施例的系统和方法使用阵列波导光栅路由器(AWGr)和光交叉开关的组合提供了光互连。光波长可以灵活地从输入端口路由到一个或多个输出端口。容易地适应了系统的缩放。
【专利说明】自适应波导光交换系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明通常涉及电信系统，并且尤其涉及光交换机和关联方法。
【背景技术】
[0002]通信技术和使用在最近几十年发生了巨大改变。在相当近的过去，铜线技术曾是用于在长距离上传送语音通信的主要机制。随着计算机的引入，在远程站点之间为多种目的而交换数据的希望变为合意的。有线电视的引入提供了增加通信以及从商业到公众的数据输送的附加选项。随着技术持续前进，引入了允许在现有的铜电话线基础结构上进行更快数据传送的数字订户线路(DSL)传送设备。此外，电缆基础结构上的两种信息交换变得可用于商业和公众。这些进步已经促进了可用于使用的服务选项的增加，这又增加了继续改进输送这些服务的可用带宽的需要，尤其是随着视频质量以及可用于输送的内容的总量的增加。
[0003]对于电信目的，已经引入的一种有前途的技术是使用光纤。1980年代已经存在例如光传输网络(OTN)上的同步光网络(SONET)以及同步数字体系(SDH)等光纤网络标准，并且允许使用光纤的高容量以及低衰减进行聚合网络业务的长距离传输。目前，已经使用0C-768 / STM-256(分别是SONET和SDH的版本)改进了这些标准，在标准光纤上使用密集波分复用(DWDM)可获得40G比特/秒的线路速率。
[0004]在系统可缩放性方面，允许系统从最小到非常大配置的自由缩放是合意的，从而对于系统预期的容量需要尽可能最少的硬件和软件。基本上，系统应当能够随着运营商的增长进行缩放，也称为“按增长付费”，这可以通过会线性缩放的系统获得。
[0005]理想的，应当可以构建小系统，并且通过简单地增加新部件和装置到系统而对该系统进行缩放以便提供更大容量。为了允许系统缩放，应当可以最小化具有硬件能力超额配置系统的需要。例如，对于能缩放到100刀片的系统，如果仅需要10个刀片来满足运营商的当前需要，则应当可以不需要支持100刀片的交换机构造。而是在需要时应当向交换机构造添加新的硬件部件以便根据需要缩放系统。
[0006]随着光技术变得更加成熟，与其使用相关的成本正在降低。而且随着系统对容量和持久性有更多需求，基于光的解决方案对系统架构设计变得更具吸引力。然而，连网系统从大型光网络中的一些具有不同需求。可能必须基于系统、而不是基于更加一般的网络，开发特定方案。尽管昂贵的方案对网络可能是能负担的，但是在节点层次其可能是不可接受的。
[0007]随着基于光的网络的发展，在这样的网络内及其之间对交换和路由信息提供有效率的方案的需求增加。目前，可用于大型光网络的专用光交换机通常极其昂贵，这是由于这些光交换机是为特定类型的核心网络开发的。这也意味着这样的光交换机必须提供灵活的方案以及增值特征，例如计费、速率限制等。
[0008]为了使用基于光技术的内部系统网络构建连网系统，对于光交换机和交叉开关(crossbar)，需要简单、可缩放、可靠以及能负担的方案。光交叉开关具有在装置的输入端口和输出端口之间重定向光波长或者λ的能力。可以使用例如MEMS、微环路谐振器、Mach-Zehnder干涉仪等技术构建光交叉开关。可以在系统中使用光交叉开关以便动态地配置系统部件(例如刀片)之间的光链路，从而最小化等待时间，并且不需要来自光信号的任何特定报头息。
[0009]在光交叉开关将用作系统的内部网络的部件的上下文中，应当需要非常简单和最小的设计、非常小的占用空间、高能量效率比以及低成本。然而，当需要动态支持允许多个波长(WDM)从输入端口重定向到相同的输出端口的配置时，这类装置变得非常复杂，这在预期缩放的系统中是需要的。
[0010]用于在光学上交叉连接不同光链路的当前方案，例如ROADM装置，通常基于例如MEMS、可调谐光滤波器以及波束操纵交换机等技术。由于它们主要设计用于互连都市网的光学系统，因此为了满足例如功率平衡、统计等需要，其设计通常相对复杂。对于构建内部系统网络而言，这种装置太昂贵、提供了太多特性以及太大。
[0011 ] 在商业上可用的“基本”交叉开关能够在电学上交叉连接系统的部件。然而，在目前市场上的那些装置中，看起来没有有效地在光学上交叉连接系统部件的方案。
[0012]因此，提供克服上述缺点的光交换机或者交叉开关会是合意的。
【发明内容】
[0013]根据这些示范性实施例的系统和方法使用阵列波导光栅路由器(AWGr)和光交叉开关的组合提供光互连。光波长可以被灵活地从输入端口路由到一个或多个输出端口。例如，对于系统而言能够把若干波长从相同输入端口在光学上交叉连接到输出端口可以是有利的。这样的能力可以用于例如允许系统缩放，即、通过允许基于激活的输出端口数量动态地分布波长，其可能例如基于在某个时间系统内可用的刀片的数量。
[0014]根据示范性实施例，光互连装置包括光交叉开关，以及连接到光交叉开关的阵列波导光栅路由器(AWGr)。
[0015]根据另一示范性实施例，一种在光互连装置中路由光波长的方法包括在光互连装置的入口端口接收光波长，将光波长从阵列波导光栅路由器(AWGr)的输入端口重定向到AffGr的一个或多个输出端口，将光波长从光交叉开关的输入端口重定向到光交叉开关的一个或多个输出端口，以及在光互连装置的一个或多个出口端口上输出光波长。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]附图图示示范性实施例，其中:
[0017]图1 (a)和I (b)描绘根据各种实施例的示范性光互连装置；
[0018]图2图示可以用在根据实施例的光互连装置中的使用双环路谐振器技术的示范性光交叉开关；
[0019]图3图示可以用在根据实施例的光互连装置中的示范性阵列波导光栅路由器；
[0020]图4描绘使用根据示范性实施例的基于出口自适应波导指派装置的WDMl对I端口连接；
[0021]图5图示根据实施例的自适应波导指派装置的AWGr部件中的一个端口的映射样式；[0022]图6描绘使用根据示范性实施例的基于出口的自适应波导指派装置的WDM2对2端口连接；
[0023]图7描绘使用根据示范性实施例的基于出口的自适应波导指派装置的WDM4对4端口连接；
[0024]图8图示对根据实施例的自适应波导指派装置的AWGR部件中的一个端口使用额外波长的映射样式；
[0025]图9描绘使用根据示范性实施例的基于出口的自适应波导指派装置的WDM8对8端口连接；
[0026]图10描绘使用根据示范性实施例的基于入口的自适应波导指派装置的WDMl对I端口连接；
[0027]图11描绘使用根据示范性实施例的基于入口的自适应波导指派装置的WDMl对8端口连接；
[0028]图12描绘使用根据示范性实施例的基于入口的自适应波导指派装置的WDMl对4端口连接；
[0029]图13描绘使用根据示范性实施例的基于入口的自适应波导指派装置的WDM8对8端口连接；
[0030]图14是图示根据实施例路由光波长的方法的流程图。
[0031]缩写词
[0032]AffGr阵列波导光栅路由器
[0033]MEMS微机电系统
[0034]PCB印刷电路板
[0035]PLC平面光波电路
[0036]ROADM可重配置光分插复用器
[0037]WDM波分复用
【具体实施方式】
[0038]示范性实施例的以下详细描述参考附图。不同附图中相同的参考标记表示相同或者相似元件。而且，以下详细说明不限制本发明。相反的，本发明的范围由所附权利要求限定。
[0039]根据示范性实施例，自适应波导指派装置组合波分复用(WDM)光交叉开关与阵列波导光栅路由AWGr装置。此实施例使来自该装置的输入端口的多个波长能够重定向到输出端口，并且尤其是能够把来自相同输入端口的若干波长在光学上交叉连接到输出端口。这样的能力能够用于例如系统缩放，即、通过允许基于激活的输出端口的数量动态地分布波长，其可以例如包括基于在某个时间基于系统内可用的刀片数量进行缩放。根据这些实施例的自适应波导指派装置还可以用于更加有效地互连系统的不同单元，或者提供可重配置的背板。
[0040]将基于微环路谐振器的光交叉开关作为组合装置的WDM光交叉开关元件的示例，可以调谐不同的微环路谐振器以便把所有波长重定向到光交叉开关的特定输出端口。根据一些实施例，可以调谐微环路谐振器以避免将来自不同输入端口的相同波长重定向到相同输出端口。通过根据以下详细描述的各种实施例的在光交叉开关之前或之后增加另一层次的波长重定向(例如使用AWGr装置)，波长可以被再次重定向以便提供允许将所选波长从输入端口重定向到组合装置的特定输出端口的灵活机制。
[0041]因此，本文描述的实施例中，AWGr 100被放置在光交叉开关102之后，如图1(a)所示，在本文被称为基于出口的装置104 ;并且其它实施例在本文描述为AWGrl06放置在光交叉开关108之前，在本文被称为基于入口的装置110。在详细讨论每个这些组合装置104和110之前，首先将提供示范性光交叉开关102、108以及示范性AWGrl00、106的讨论。
[0042]光交叉开关102、108可以看作是具有连接到其的若干端口的部件，每个端口能够仅发送、仅接收、或者发送和接收光信号。通常，光交叉开关102、108可以用于从一个波导向另一波导转移光波长。这意味着可以有选择地从输入向输出端口转移特定光信号或波长。如本领域技术人员将意识到的，可以基于若干不同的光重定向技术，例如MEMS、干涉仪、微环路谐振器等构建光交叉开关。
[0043]如图2所示，具有3个进来和3个外出端口的基于微环路谐振器的光交叉开关200可以例如用于把进来的光波长重定向到输出端口。这里，由装置200输入、重定向和输出的光波长或者信号表不为λ xy，其中X表不输入端口号，并且y表不波长号。例如，输入到光交叉开关200的端口 I的光波长λ 11，通过微环路谐振器对202被重定向到输出端口 1，该微环路谐振器对202提取λ 11并将其传递到输出波导204，同时允许λ 12、λ 13继续在输入波导206中行进。这些波长λ 12、λ 13然后分别由微谐振器对208、210提取并重定向到输出端口 2和输出端口 3。图2所示的其它接合以相似的方式操作以把识别的输入波长如图示地重定向到它们相应的输出端口。
[0044]对使用微环路谐振器技术实现光交叉开关的更多细节感兴趣的读者可以参考2010年8月23日提交的美国专利申请序列号12 / 861，185，其公开通过引用并入于此。简单而言，这样的光交叉开关200包括放置在光交叉开关200的输入波导和输出波导之间的多个互连点的每个处的双微环路谐振器，每个双微环路谐振器被配置为将与光信号关联的光波长从输入波导中的一个重定向到输出端口中的一个。每个双微环路谐振器包括连接到相应输入波导的第一微环路，连接到相应输出波导的第二微环路；以及配置为把具有与双微环路谐振器关联的调谐的或配置的光波长的光从第一微环路转移到第二微环路的耦合器。
[0045]基于此示范性微环路谐振器技术，可以因此动态调谐双微环路谐振器以便把特定波长从输入重定向到输出端口，从而允许动态地重配置光交叉开关。然而，主要的是注意到基于微环路谐振器技术的光交叉开关装置仅在本文作为示例描述，而并不旨在限制使用会产生相同效果的其它类型的技术的可能性。更特别地，可以使用在图2描绘的双微环路谐振器技术或者另一技术(例如能够有选择地重定向光波长的干涉仪等)来实现光交叉开关装置102和108。
[0046]如上所示，可以使用基于微环路谐振器的光交叉开关200在每个波导的交叉点把一个光波长的最大值从装置的输入端口转移到输出端口。然而，在需要把来自相同输入端口的多个波长重定向到相同输出端口的情况下，例如把波长λ 11和λ 12重定向到输出端口 I的情况下，将必须修改光交叉开关装置200。例如，光交叉开关装置200可以被修改为在波导的每个交叉点包括更多的微环路谐振器，以便允许每个交叉点提取若干λ。然而，此方案可能太复杂并且太局限。
[0047]但是,对于系统而言,能够把若干波长从相同输入端口在光学上交叉连接到输出端口是有利的。例如，这样的能力可以用于允许系统缩放，即、通过允许波长基于激活的输出端口的数量、例如基于给定时间系统内可用的刀片的数量而动态地分布。此功能还可以用于更加有效地互连系统的不同元件，或者提供可重配置背板。
[0048]如以上关于图1(a)和1(b)所述，通过把AWGr装置连接到光交叉开关装置而根据各种实施例提供此能力。AffGr可以基于其输入端口处的信号波长把光信号路由到不同的输出端口。如图3所示，其中标签“Lxy”表示来自输入端口 X的具有波长Y的λ或者波长，在输入端口上接收的波长被重定向到AWGr300的特定输出端口。通过把在端口 I上接收的每个波长基于其波长重定向到不同输出端口，即:在第一输入端口 302上接收的L11、L12、L13和L14每个被重定向到不同输出端口而说明此行为。将领会的是，这是一个输入端口到输出端口映射的说明性示例，而AWGr300可以被设计为具有任何期望的映射。典型地，AWGrfOO提供了静态的波长到输出端口映射，这意味着不能动态地改变此映射。
[0049]为了对波长从输入端口到输出端口的重定向有更多控制，示范性实施例结合了例如装置200等可重配置WDM光交叉开关以及例如装置300等AWGr装置(尽管典型地光交叉开关装置和AWGr装置会具有相同数量的输入端口和输出端口)。通过把AWGr装置连接到WDM光交叉开关装置(例如基于微环路谐振器的光交叉开关)的输入或输出端口，可以构建并配置两个装置以便允许进来的波长到输出端口的更加动态的映射。
[0050]例如，假设基于微环路谐振器的光交叉开关会具有至少与进来端口上可用的波长数量一样多的输出端口，则应该可以调谐不同的微环路谐振器以便把所有波长重定向到光交叉开关的特定输出端口，如图2所示。注意，应当调谐光交叉开关装置200中的微环路谐振器以避免来自不同输入端口的相同波长被重定向到相同输出端口。通过在光交叉开关之前或之后增加另一层次的波长重定向，可以再次重定向波长以便获得灵活的机制来允许所选波长从输入端口被重定向到组合装置的特定输出端口。如图3所示，AWGr基本上能够在没有动态重配置此映射的情况下，把特定波长从特定输入端口重定向到特定输出端口。然而，可以动态地重配置例如基于微环路谐振器的光交叉开关以便有策略地选择哪个波长被重定向到光交叉开关装置的哪个输出端口，使得AWGr装置会把光信号重定向到AWGr的预期输出端口。
[0051]根据一个基于出口的实施例，进行光交叉开关装置和AWGr装置的组合以使得AWGr连接到光交叉开关装置的输出端口。如图4所示，通过把适当设计的光交叉开关装置406与AWGr408连接在一起，自适应波导指派装置400用于把来自输入端口 402的所有波长重定向到单个输出端口 404。注意，在此示例中，AWGr408内的输入端口和输出端口之间的每个线路与不同的波长关联。假设AWGr408具有从其输入端口到其输出端口的波长的预定映射，则需要对微环路谐振器进行特定调谐(由光交叉开关装置406的第一行中带箭头的圆表示)以便产生预期行为。例如，如果第一微环路谐振器410会已经调谐来重定向波长Lll而不是波长L10，则它不会可能如图4所示那样把波长LlO重定向到第一输出端口404。相反的，LlO和Lll波长都会重定向到其它输出端口，这是由于AWGr408被设计为使得只有波长LlO可以通过AWGr408直接通过它而没有任何重定向(如连接AWGr408的输入端口 414和输出端口 404的直线412所示)。[0052]如图5所示，通过设计而制造AWGr500的输入端口和输出端口之间的波长的策略映射。如名称所暗示的，“阵列波导光栅”基于阵列波导的概念，其中衍射光栅包括在其中具有多个平行凹槽的表面，把光束分散为其波长以产生其光谱。光栅可以用作波长滤波器。通过改变光栅参数(例如使用热或者电调谐)，可以改变被滤波的波长。假设不同波长被定向到不同波导，则这产生了把原始光信号解复用成不同波长的若干并行光信号的效果。AWG路由器因此是具有多个输入端口的特殊装置，其中，例如以光信号会根据需要被谨慎地重定向到输出端口的方式将多个AWG放置在一起。
[0053]AWGr500以其波长的函数折射到达每个输入或源端口的光。例如，λ O可以折射O度，λ I折射I度，λ 2折射2度等，导致了如所示的进来的波长的扇形分布。在图5所示的示例中，AWGr500的端口 I在所有可用输出端口之间，即在端口 9到端口 16之间分布进来的波长。因此，端口 I与端口 9-16之间的每个线路表示不同的进来的光波长，例如红色波长可以直接从端口 I传递到端口 9，而紫色波长可以从端口 I定向到端口 16。对于其它输入端口，即对于端口 2到8，可以使用相同的映射样式。例如，对于端口 2，红色波长会重定向到端口 10，橙色波长会映射到端口 11，黄色波长会映射到端口 12等。
[0054]使用基于微环路的光交叉开关200中的能力来在输入波导206上调谐微环路谐振器202，当在自适应波导指派装置中激活新的端口时动态重新分布波长成为可能。例如，假设新的输入端口和新的输出端口添加到根据实施例的具有I对I配置的自适应波导指派装置中，并且来自第一输入端口的波长的一半必须被重定向到两个可用输出端口中的每个，则将如图6所示执行这样的装置中的微环路谐振器的调谐。这里，自适应波导指派装置600图示了当部件增加到系统或者从系统中移除时可以如何调整这些部件之间的互连。尽管此示例示出了来自进来端口(例如输入端口 602或604)的波长在两个输出端口 606和608之间的完全对称分布，但还可以调谐微环路谐振器(图6中再次通过在圆的圆周的部分附近具有箭头的圆表示)以便提供更加非对称的分布。在本说明书中，提供了在输入端口上接收的所有波长被均匀分布在所有可用输出端口之间的示例，但是本领域技术人员将领会的是本发明并不限于这样的实现。
[0055]图7描绘另一基于出口的实施例，与图4和图6的实施例相似，但是对于4对4端口配置，自适应波导指派装置700包括光交叉开关701和AWGr702。使用如上所述的AWGr702中的相同类型的波长映射以及光交叉开关701中的微环路谐振器的合适调谐，可以把来自输入端口(例如输入端口 704)的波长均匀分布到4个输出端口(例如输出端口706-712)。在这样的实施例中，还应当注意输出端口 706-712是交织的。
[0056]然而，为了把上述4对4端口实施例扩展为8对8端口配置，不可能把来自输入端口的所有波长均匀分布到输出端口。更特别而言，在8x8端口配置的情况下，当试图配置不同微环路以便把进来到每个输入端口的8个波长在所有输出端口之间均匀分布时，存在由AffGr中的波长分布产生的波长冲突。通过在8个输出端口之间分布第一输入端口的8个波长，AWGr强制把波长重定向到某些输出端口，这结束了产生两个不同波长被重定向到相同输出端口的情形。这又导致了对于8个波长的7个输出端口，其中一个输出端口不从此输入端口接收任何波长。避免此情形的一种方式是通过移除被重定向到已经重定向的输出端口的第二波长，以及通过用新的λ代替移除的波长，在AWGr上表现为在输入和输出端口之间直接通过。连接到空输出端口的输出波导的微环路谐振器则可以配置为重定向新的额外的波长，这将在AWGr中表现为到组合装置的输出端口的直接连接。
[0057]因此，为了解决不能在所有输出端口之间均匀分布波长的限制，如例如图8所示，示范性实施例在AWGr部件100中映射“额外”或者备选波长。其中，AWGr800被设计为从装置的端口 I向端口 9转移第一波长802以及第二、额外或者备选波长804。
[0058]使用额外或者备选波长804以及被设计为把额外波长映射到与另一相关波长802相同输出端口的AWGr800，变得可以在具有8对8端口配置的实施例的若干输出端口之间分布来自输入端口的进来的波长，该实施例的示例在图9中的具有光交叉开关901和AWGr902的自适应波导指派装置900中示出。其中，能看出到达输入端口 903的所有波长在输出端口 904-918之间均匀分布。因此，此实施例需要使用额外或者备选波长代替现有的波长之一，在此说明性示例中，这是绿色波长(其会图示为L14)被示出为L18的另一红色波长替代的情况。
[0059]根据此实施例，一个或多个额外或备选波长的使用需要输入端口上的光信号的发送方具有动态改变其可以用于互连的波长的能力。在发送方会不能动态改变与端口关联的波长的情况下，另一备选是在光交叉开关部件901中保留额外输入端口，当需要时，该额外输入端口可以用于提供额外波长。在另一端口故障的情况下，此额外输入端口还可以用于操作为备份。
[0060]前述示例聚焦在基于出口的实施例，其中AWGr放置在光交叉开关之后。然而，关于从输入端口到输出端口的λ分布，这样的买施例在缩放性和灵活性方面可能具有限制，这需要上述额外波长来解决该问题。另一方面，当AWGr放置在光交叉开关之前时，可以把输入端的所有波长在可用的输出端口之间均匀分布，而不需要任何额外波长。还可以配置组合装置以便工作在透明样式，即，不需要端口之间的任何波长映射。因此，现在将讨论AffGr放置在光交叉开关之前的描述基于入口的实施例的一些不范性实施例。
[0061]如图10所示，根据示范性实施例的基于入口的自适应波导指派装置1000包括输出端口连接到光交叉开关1004的输入端口的AWGr 1002。如图所示，装置1000用于把来自输入端口 1006的所有波长重定向到单个输出端口 1008。更特别而言，在此示例中，微环路谐振器光交叉开关1004被配置为把入口端口 1006的所有波长定向到单个出口端口 1008。由于AWGr 1002具有从其输入端口到其输出端口的波长的预定的、静态的映射，为了产生光波长的预期路由行为，使用光交叉开关1004中的微环路谐振器的特定调谐。
[0062]尽管图10所示的基于入口的实施例1000的行为与图4所示的基于出口的实施例400的行为相似，但这些实施例之间的一个差异是在一种情况下微环路谐振器需要水平配置，而在另一种情况下需要垂直配置。该差异在灵活性方面是非常有意义的。更特别而言，在基于出口的配置400的情况下，水平地执行哪个波长应当被重定向到哪个输出端口的选择。这意味着基于来自进来端口的每个波长需要被重定向到输出端口的准则来执行光交叉开关406中的微环路谐振器的配置。另一方面，在基于入口的配置1000的情况下，垂直地执行哪个波长应该被重定向到哪个输出端口的选择。这意味着基于每个输出端口需要从每行中选择特定波长的准则来执行光交叉开关1004中的微环路谐振器的配置。
[0063]如图11所示，装置1102的微环路谐振器交叉开关1100被配置为把入口端口 1104的所有波长均匀分布到装置1100的所有8个出口端口。通过把AWGrl 106放置在光交叉开关1100之前，这使得装置1100能够在光交叉开关1100的所有可用行上分布波长(λ)。假设每行可以看作单独的平面，以及每个平面可以独立地管理，则与使用基于出口的配置相t匕，在λ重定向方面变得可以产生更加灵活的装置。如图11所示，此配置允许输入端口的每个λ被重定向到任何输出端口，而没有基于出口的AWGr设置引起的限制。
[0064]相似地，如图12所示，基于入口的自适应波导指派装置1200可以包括微环路谐振器交叉开关1202和AWGrl204，其配置为把来源于入口端口 1206的所有带宽采用均匀分布而交错到出口端口的一半(例如，编号为偶数的端口 1208、1210、1212和1214)。使用这样的基于入口的实施例，输入端口的波长可以被重定向到任何输出端口。与上述基于出口AffGr的配置相比，输出端口并不必须被交错，即、来自单个输入端口的所有波长可以被定向到相邻输出端口。尽管图12仅示出单个输入端口的λ在4个输出端口之间的分布，但根据另一实施例，使用此配置在4个输入端口上接收的光信号会提供其λ分布的全部控制。
[0065]在图13中，图示了全部能力的基于入口的实施例1300，其中微环路谐振器交叉开关1302被配置为在从AWGr 1304接收到所有8个入口端口波长之后把其均匀分布到所有8个出口端口。在此实施例中，可以在所有输出端口之间均匀分布每个输入端口的所有入。除了均匀分布之外，这可以在不需要任何额外波长的情况下完成，而上述基于出口 AWGr的配置需要额外波长。
[0066]与早先描述的基于出口 AWGr的实施例相比，基于入口 AWGr的配置提供了以下优点，例如:改进的端口目的地的选择性，简化的微环路谐振器交叉开关的编程算法，并且使用N个不同波长(即，不需要第Ν+1个(额外)波长)可将来自N个入口端口的所有波长路由到N个出口端口。因此，考虑基于入口 AWGr配置的灵活性，以及不需要任何新的λ把来自输入端口的波长均匀分布到输出端口的事实，相对于其基于出口 AWGr的配置的配对物，基于入口 AWGr的自适应波导指派装置提供了一些潜在的优点。
[0067]已经描述了根据各种实施例形成光交换或路由装置的光交叉开关和AWGr的各种组合，现在将描述可以用于配置这样的装置的示范性配置算法。为了把入口波长L.X.W(其中X=源端口，以及W=波长索引)定向到出口端口 ΕΡ，组合装置的微环路谐振器交叉开关可被如下编程:
[0068]I)选择交换行地址=l+modulo_N((源端口 -1) +波长索引)
[0069]2)选择交换列地址=出口端口 EP
[0070]3)在(行，列)地址=波长索引处调谐微环路谐振器。
[0071 ] 尽管有若干原因使用根据这些实施例的自适应波导指派装置以便把在输入端口上接收的λ分布到若干输出端口之间，还可能有优选更透明行为的原因。使用本文描述的基于入口 AWGr配置，可以配置微环路谐振器以便使新装置完全透明。这意味着会能够使来自输入端口的λ能够完全穿过该装置并被转发到唯一输出端口，S卩，不在不同输出端口之间分布波长，例如，如同该装置不存在那样。此外，自适应波导指派装置的一些端口可以被配置为操作于此透明或穿过样式，而其它端口可以配置为操作于分布样式。
[0072]根据一个实施例，图14的流程图图示在光互连装置中路由光波长的方法。其中，在步骤1400处，在光互连装置的入口端口上接收光波长。如步骤1402所指示的，光波长从阵列波导光栅路由器(AWGr)的输入端口重定向到AWGr的一个或多个输出端口，并且如步骤1404所指示的，从光交叉开关的输入端口重定向到光交叉开关的一个或多个输出端口。光波长在光互连装置的一个或多个出口端口上输出。注意，可以按任何期望的顺序执行步骤1402和1404，例如取决于光互连装置是基于出口还是基于入口的AWGr配置。而且注意，再次取决于特定实现或配置，入口端口可以被连接到AWGr或者光交叉开关的输入端口、或者与其相同，并且出口端口可以被连接到AWGr或者光交叉开关的输出端口、或者与其相同。
[0073]本文描述的各种实施例提供了多个优点或益处。例如，能把来自相同输入端口的若干波长在光学上交叉连接到输出端口应该被看作系统的优点。这样的能力可以用于例如允许系统进行缩放，即通过基于激活的输出端口的数量允许动态分布波长，其可以解释为取决于某个时间系统内可用的刀片的数量。还可以通过减少链路数量更加有效地互连系统的不同元件:在单个光纤上承载多个波长会节省成本并降低光纤负担。而且，使用上述实施例或类似物可以在光域(即、在路径上不需要电转换)提供可重配置背板是可行的。这样的能力开启了故障和失效恢复以及使用中维护操作的快速重配置领域。
[0074]可以通过互连两个不同的、独立的装置(即WDM光交叉开关和AWGr)，或者通过将两个装置有效地集成为单个单元或装置来构建实施例。
[0075]本发明的上述示范性实施例在所有方面都旨在是说明性的，而非限制性的。所有这样的变化和修改被认为在以下权利要求所限定的本发明的范围和精神内。本申请的描述中所使用的元件、动作或者指令不应当被认为对本发明是关键的或者必要的，除非明确地这样描述。而且，冠词“一”旨在包括一个或多个项目。
【权利要求】
1.一种光互连装置，包括: -光交叉开关；以及 -连接到所述光交叉开关的阵列波导光栅路由器(AWGr)。
2.如权利要求1所述的光互连装置，其中所述光交叉开关进一步包括: -用于接收光信号的多个输入端口； -所述光交叉开关中的多个输入波导，每个输入波导连接到所述多个输入端口中的一个，用于引导所述光信号； -所述光交叉开关中的多个输出端口； -所述光交叉开关中的多个输出波导，每个输出波导连接到所述多个输出端口中的一个； -其中所述多个输入波导和所述多个输出波导以正交关系放置；以及-位于所述光交叉开关中的所述多个输入波导和所述多个输出波导之间的多个互连点中的每个处的双微环路谐振器，每个所述双微环路谐振器配置为将与所述光信号关联的光波长从所述多个输 入波导中的所述一个重定向到所述多个输出波导中的所述一个。
3.如权利要求2所述的光互连装置，其中所述至少一个双微环路谐振器进一步包括: -连接到所述多个输入波导中的所述一个的第一微环路； -连接到所述多个输出波导中的所述一个的第二微环路；以及 -耦合器，配置为将具有所述光波长的光从所述第一微环路转移到所述第二微环路。
4.如权利要求1所述的光互连装置，其中所述AWGr进一步包括多个阵列波导光栅，每个阵列波导光栅与所述AWGr的输入端口关联，并且配置为将在所述AWGr的相应输入端口接收的波长定向到所述AWGr的不同输出端口。
5.如权利要求1所述的光互连装置，其中所述光交叉开关包括第一输入端口和第一输出端口，并且所述AWGr包括第二输入端口和第二输出端口。
6.如权利要求5所述的光互连装置，其中所述光交叉开关的所述第一输出端口连接到所述AWGr的所述第二输入端口，其中所述光互连装置是基于AWGr出口的装置。
7.如权利要求5所述的光互连装置，其中所述AWGr的所述第二输出端口连接到所述光交叉开关的所述第一输入端口，其中所述光互连装置是基于AWGr入口的装置。
8.如权利要求6所述的光互连装置，其中所述AWGr将至少两个波长从所述第二输入端口中的一个定向到所述第二输出端口中的一个。
9.如权利要求1所述的光互连装置，其中所述AWGr具有其输入端口和其输出端口之间的映射，并且所述光交叉开关中的双微环路谐振器中的每个被调谐为重定向波长，使得在入口端口上输入到所述光互连装置的所有波长在所述光互连装置的出口端口之间均匀分布。
10.如权利要求1所述的光互连装置，其中所述AWGr具有其输入端口和其输出端口之间的映射，并且所述光交叉开关中的双微环路谐振器中的每个被调谐为重定向波长，使得在入口端口上输入到所述光互连装置的所有波长在所述光互连装置的出口端口之间不均匀分布。
11.一种在光互连装置中路由光波长的方法，所述方法包括: -在所述光互连装置的入口端口上接收所述光波长；-将所述光波长从阵列波导光栅路由器(AWGr)的输入端口重定向到所述AWGr的一个或多个输出端口 ；以及 -将所述光波长从光交叉开关的输入端口重定向到所述光交叉开关的一个或多个输出端口 ；以及 -在所述光互连装置的一个或多个出口端口上输出所述光波长。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述光交叉开关包括: -用于接收光波长的多个输入端口； -所述光交叉开关中的多个输入波导，每个输入波导连接到所述多个输入端口中的一个，用于引导所述光波长； -所述光交叉开关中的多个输出端口； -所述光交叉开关中的多个输出波导，每个输出波导连接到所述多个输出端口中的一个； -其中所述多个输入波导和所述多个输出波导以正交关系放置；以及 -位于所述光交叉开关的所述多个输入波导和所述多个输出波导之间的多个互连点中的每个处的双微环路谐振器，每个所述双微环路谐振器配置为将所述光波长中的一个从所述多个输入波导中的所述一个重定向到所述多个输出波导中的所述一个。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述至少一个双微环路谐振器进一步包括:` -连接到所述多个输入波导中的所述一个的第一微环路； -连接到所述多个输出波导中的所述一个的第二微环路；以及 -耦合器，配置为将具有所述光波长中的所述一个的光从所述第一微环路转移到所述第二微环路。
14.如权利要求11所述的方法，其中所述AWGr进一步包括多个阵列波导光栅，每个阵列波导光栅与所述AWGr的输入端口关联，并且配置为将在所述AWGr的相应输入端口处接收的波长定向到所述AWGr的不同输出端口。
15.如权利要求11所述的方法，其中所述光交叉开关包括第一输入端口和第一输出端口，并且所述AWGr包括第二输入端口和第二输出端口。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述光交叉开关的所述第一输出端口连接到所述AffGr的所述第二输入端口，其中所述光互连装置是基于AWGr出口的装置。
17.如权利要求15所述的方法，其中所述AWGr的所述第二输出端口连接到所述光交叉开关的所述第一输入端口，其中所述光互连装置是基于AWGr入口的装置。
18.如权利要求16所述的方法，其中所述AWGr把至少两个波长从所述第二输入端口中的一个定向到所述第二输出端口中的一个。
19.如权利要求11所述的方法，其中所述AWGr具有其输入端口和其输出端口之间的映射，并且所述光交叉开关中的双微环路谐振器中的每个被调谐为重定向所述光波长中的一个，使得在入口端口上输入到所述光互连装置的所有光波长在所述光互连装置的出口端口之间均匀分布。
20.如权利要求11所述的方法，其中所述AWGr具有其输入端口和其输出端口之间的映射，并且所述光交叉开关中的双微环路谐振器中的每个被调谐为重定向所述光波长中的一个，使得在入口端口上输入到所述光互连装置的所有光波长在所述光互连装置的出口端口之间不均匀分布。
【文档编号】H04J14/02GK103535050SQ201280017144
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年3月30日 优先权日:2011年3月30日
【发明者】M·朱利安, R·布伦纳, S·勒萨尔 申请人:瑞典爱立信有限公司