本公开涉及光学通信系统。更特别地，本发明涉及一种可编程多播开关，其使用可调光分路器/光合路器将激光束光学分束或光学组合，这允许在无色、无方向和无冲突(CDC：colorless,directionless and contentionless)可重构光分插复用器(optical add/drop multiplexer)节点中的灵活的分插结构(add/drop structures)。
背景技术：
多播开关可允许在无色、无方向和无冲突(CDC)可重构光分插复用器(ROADM)节点中的CDC切换。无色切换是指用于ROADM节点的波长灵活性。换句话说，ROADM节点的端口关于波长分配是可重构的。无方向切换是指用于ROADM节点的方向灵活性。换句话说，ROADM节点的信道路由分配沿从节点的任何方向是可重构的。无冲突切换(Contentionless switching)是指用于ROADM的端口灵活性。换句话说，在ROADM节点中的分插装置的多个端口可发射或接收相同波长的光。在这样的CDC ROADM节点中，多个波长可被切换到多个光纤方向，利用相同波长的多个信道可在ROADM节点的发射器/接收器和耦合至ROADM节点的目标传出/传入光纤之间被同时路由。
用于CDC ROADM节点的多播开关(MCS)可使用连接至一组光学开关的多组无源光分路器(passive optical splitter)，所述一组光学开关用于选择由多播开关的特定分插端口(add/drop port)指向的ROADM方向。无源光分路器的组的量与ROADM的维度(N)相关联。各个光分路器输出的量与多播开关的分插端口的数量相关联。每组无源光分路器/合路器可利用1x2无源光分路器的级联(例如，二叉树)构造。其中，一组无源光分路器用于将一个输入分为多于4个输出，对应于大于4的分插端口数量，多播开关的插入损失使得：光学放大器可被要求在接收器处恢复充足的光功率、或确保在传输时的充足的系统光信噪比(OSNR)。
密集波分复用(DWDM)网络在核心和城域光网络(core and metro optical networks)中部署，且利用相干偏振复用正交相移键控(PM-QPSK)提供每秒100吉比特(Gb/s)的单载波波长光学通信。这些DWDN网络被定规模为增加调制密度，以容纳200Gb/s单载波和400Gb/s的单载波和超级信道实施方式，以增加自每个光纤对的容量。附加的带或光纤对可在未来添加，以增加超过光学C带的容量，其将驱动更高端口数量的多播开关，以保持所需要的分插能力。在初始部署时安装高端口数量的多播开关要求昂贵的放大器阵列(例如，掺铒光纤放大器(EDFA)阵列)，且在许多情况下，在安装时可需要多播开关能力的仅一部分。因而，有利的是，具有高端口数量的多播开关可初始地被部署而不使用放大器阵列，以支持低端口数量需求并随后在未来日期被重新编程以支持更高的端口数量。尽管在某个未来时间，当多播开关被重新编程用于更高端口数量时，放大器阵列可被需要以支持与增大的分插能力相关联的较高的插入损失；放大器阵列的成本被延迟，直到在网络中需要端口能力，由此允许成本效益好的网络部署和随后的升级。
技术实现要素：
根据一些可行实施方式，光分路器可包括一个或多个光输入。光分路器可包括多个光输出。光分路器可包括平面光波导，该平面光波导具有多个光分路器组，以将光束分束。所述多个光分路器组中的每个可连接至所述一个或多个光输入中的一个光输入。所述多个光分路器组中的每个可包括可调光分路器的光学连接的级联布置。光分路器可包括多个控制器。所述多个控制器中的每个可调整所述多个光分路器组中的对应可调光分路器的分光比。光分路器可包括多个光学开关，以提供光束的用于输出的光束部分。所述多个光学开关中的每个可连接至所述多个光分路器组中的每个，且连接至所述多个光输出中的一个光输出。
根据一些可行实施方式，光合路器可包括多个光输入。光合路器可包括多个光输入。光合路器可包括平面光波导，该平面光波导具有多个光合路器组，以将光束组合。所述多个光合路器组中的每个可连接至所述一个或多个光输出中的一个光输出。所述多个光合路器组中的每个可包括可调光合路器的光学连接级联布置。光合路器可包括多个控制器。所述多个控制器中的每个可调整所述多个光合路器组中的对应可调光分路器的光组合比。光合路器可包括多个光学开关，以接收光束的作为输入的光束部分。所述多个光学开关中的每个可连接至所述多个光合路器组中的每个，且连接至所述多个光输入中的一个光输入。
根据一些可行实施方式，一种可编程多播开关可包括第一组光学端口。该可编程多播开关可包括第二组光学端口。该可编程多播开关可包括在级联布置中光学地连接的多组光学装置。在所述多组中的每个组中的至少一个光学装置可以是可调光学装置。每个组可连接至第一组光学端口的光学端口。可编程多播开关可包括多个控制器，以调节每个对应的可调光学装置。可编程多播开关可包括处理器，以控制所述多个控制器。可编程多播开关可包括多个连接至每组光学装置的光学开关。所述多个光学开关中的每个光学开关可连接至第二组光学端口的光学端口。
附图说明
图1A是光学通信系统的可重构光分插复用器(ROADM)的图示；
图1B是图1A的ROADM的其他部件的图示；
图1C是被级联以形成1xN光分路器组的1x2无源光分路器/合路器的图示；
图1D是1x32光分路器组的图示，其具有在Nx32多播开关内的一组开关；
图2A和2B是本文所述的示例实施方式的总体图示；
图3A和3B是可编程多播开关的示例实施方式的部分的图示；
图3C是与关于图3A和3B所述的示例实施方式有关的插入损失的表；
图4A和4B是与可编程多播开关的另一示例实施方式相关的图示；和
图5A-5C是可编程多播开关的又一示例实施方式的图示。
具体实施方式
示例实施方式的以下详细说明参考了附图。在不同附图中的相同附图标记可识别相同或相似的元件。
密集波分复用(DWDM)光学通信系统可包括一组多播开关，以允许无色、无方向和无冲突(CDC)可重构光分插复用器(ROADM)节点。CDC ROADM节点可将特定波长沿特定方向可重构地切换到特定光纤上，且可允许具有共同波长的多个信道在CDC ROADM节点的发射器或接收器和联接至CDC ROADM节点的目标输出或输入光纤之间被同时路由。当DWDM光学通信系统在每个光纤上逼近数据容量极限时，附加的光纤被安装，以连接DWDM的光学通信系统的CDC ROADM节点，由此增加数据容量。由此，将有利的是，CDC ROADM包括增加的分插容量用于增加光纤或光带的量的，所述光纤或光带可被安装以增加可实现的光学(数据)容量。在这样的情况下，有利的是，CDC分插装置(即，CDC RPADM)支持更高的分插容量，以便防止可用波长选择开关(WSS)线端口的不必要的使用。
在CDC ROADM节点中的多播开关可使用无源光分路器/合路器和光学开关的组合。CDC ROADM节点中的分插端口的数量涉及用于形成无源光分路器/合路器的级联的1x2分光/组合元件的量。随着增大量的1x2分光/组合元件被级联以支持特定量的分插端口，插入损失增加(例如，与10xlog10(N)成比例，其中，N是分插端口数量)。在某个时刻，插入损失的量太大，以致于可需要放大(例如，掺铒光纤放大器(EDFA)阵列)以补偿该插入损失。
安装放大器来补偿在CDC ROADM处产生的插入损失是昂贵的。避免安装昂贵放大器的一个方式是改变CDC ROADM节点，以使用具有较少量的端口的多播开关来减小插入损失。但是，使用更多的具有较少端口数量的多播开关来满足分插能力需求导致增大的功率耗散、附加的设备占地面积和较高的波长选择开关(WSS)端口利用率。这些因素与通过避免安装放大器产生的成本节省相悖。因而，有利的是，在可编程的CDC ROADM节点中实施多播开关，以支持具有特定插入损失的高端口数量、或具有减小的插入损失的较小端口数量。以此方式，当初始地需要较少端口数量时，放大器阵列的初始成本可被避免，由此推迟放大器的成本，且避免WSS线端口的不必要的消耗。
本文所述的实施方式可利用平面光波导或另外类型的光学装置(诸如，光分路器)提供可编程多播开关，以提供分光和光组合。以此方式，与基于无源光分路器/合路器的多播开关相比，本文所述的实施方式可允许用于部署用于高端口数量CDC分插装置(例如，CDC ROADM)的多播开关的成本效益更好的方式。此外，光分路器的各个光分路器组可被调节，以使光束通过或阻挡光束，由此允许用于ROADM节点的可编程多播开关。
尽管本文所述的实施方式可关于具有一组光分路器的光分路器被描述，光分路器在用于光组合时可被称为光合路器。类似地，当用于光组合时，光分路器可称为光合路器。例如，本文关于光分路器描述的光学装置可在第一背景下操作为光分路器的光分路器组的可调光分路器，且可与特定分光比相关联。附加地或替换地，该光学装置可在第二背景下操作为光合路器的光合路器组的可调光合路器，且可与特定光组合比相关联。由此，尽管实施方式在本文中关于光分路器的第一背景而被描述，本文所述的实施方式还应用于在第二背景中作为光合路器操作的光学装置。
图1A和1B示出ROADM节点的示例实施方式100，其包括基于无源光分路器/合路器的多播开关且包括EDFA阵列。
如图1A所示，示例实施方式100包括一组维度(degree)102-1至102-3(在此之后单独地并一起地称为“维度102”)，其包括一组多路复用/多路分解级(multiplexing/demultiplexing stage)104-1至104-3(在此之后单独地并或一起地称为“多路复用/多路分解级104”)、一组光学信道监视器106-1至106-3(在此之后单独地并一起地称为“光学信道监视器106”)，和一组波长选择开关(WSS)108-1A至WSS 108-3B(在此之后单独地并一起地称为“WSS108”)。
维度102双向地连接至另外的ROADM节点、或例如DWDM光学通信系统的端点节点。例如，WSS 108-1A可经由光纤从另外的ROADM节点接收光束，且将光束的波长被选择部分(wavelength selected portion)提供到分插级140等。类似地，WSS 108-1B从分插级140接收另一光束的部分等，且将输出经由光纤提供至其他ROADM节点。多路复用/多路分解级104可包括WSS 108，且可利用WSS 108执行例如对应于多个波长的多个信道到光束上的多路复用，或执行多个信道从光束的多路分解。光学信道监视器106可执行对被维度102接收的一个或多个信道的监视。
如图1A进一步所示，示例实施方式100还包括分插级140，分插级140包括一组多播开关142-1至142-2(在此之后单独地并一起地称为“多播开关142”)，且分插级140光学地联接至一组光学接收器144和一组光学发射器146。
分插级140可以将光束从第一光纤光学地切换至第二光纤。例如，多播开关142-1可将光束的一部分从WSS 108-1A朝向每个输出端口RX 144-1至RX 144-K提供，且可将光束的一部分从每个输入端口TX 146-1至TX 146-L提供到WSS 108-1B。
以此方式，ROADM节点可包含多播开关，以在沿与维度102相关联的任意可用ROADM方向至/从发射器/接收器的不同波长或波长组之间执行切换。
如图1B所示，示例实施方式100还包括EDFA阵列160，EDFA阵列160联接至分插级140内的多播开关142-1和142-2。
在多播开关142内，光分路器组172通过将光束分为多个部分(对于来自多播开关142的每个输出有一个部分)而将其传播。通过将光束分为多个部分，光分路器组172明显地减小每个光束部分中的光功率。所需的光束部分越多，则每个光束部分中的光功率的减小量越大，且作为推论，插入损失越大。
EDFA阵列160可将提供至光分路器组172的光束放大，如所示的，或可放大通过开关174输出的光束部分。替换地，EDFA阵列160可以以其他方式并入到ROADM节点。EDFA阵列160包括用于ROADM节点中的每个多播开关142的每个维度端口的放大器。EDFA阵列160被设置以补偿光功率(诸如来自光分路器组172和/或开关174)。
在图1B中，为了阐释简便，多播开关142具有比图1A更少的端口。多播开关142以传播与选择(broadcast-and-select)构架操作。多播开关142-1包括用于每个输入的光分路器组172-1A至172-1H。每个光分路器组172联接至一组开关174-1A至174-1H的每组。多播开关142-1可接收从ROADM维度引导的光束，诸如图1A所示的ROADM维度102-1。类似地，多播开关142-2可提供被引导至ROADM维度的光束，诸如图1A所示的维度102-1。
每个开关174从每个光分路器组172接收光束部分。每个开关174包括选择器，以选择哪个光束部分被提供为输出。例如，开关174-1A可选择将作为输入而从光分路器组172-1A接收的光束部分提供作为来自开关174-1A的输出。类似地，开关174-1B可选择，将作为输入而从光分路器组172-1H接收的光束部分提供作为来自开关174-1B的输出。在该传播与选择构架中，将每个光束分为多个部分且随后将仅一个光束部分选择用于每个输出产生巨大的插入损失。该插入损失随着分插端口数量的增加而增加。
作为例子，具有16个分插端口的多播开关142可例如从光分路器组172引入13dB的插入损失，从开关174引入4dB的插入损失，导致总共17dB的插入损失。在另一例子中，具有32个分插端口的多播开关142可导致例如21dB的总插入损失。在另一例子中，具有64个分插端口的多播开关可导致例如24dB的总插入损失。由此，随着插入端口数量增加，需要更强力的放大器阵列以补偿增加的插入损失。包括EDFA阵列160可增加包括多播开关142的ROADM节点的总的节点成本、功率耗散和所需的占地面积。
如图1C所示，示例实施方式100的光分路器组172可包括在级联布置中的一组1x2无源光分路器180-1至180-3(即，无源光分路器180-1连接至无源光分路器180-2和180-3，无源光分路器180-2和180-3每个还可连接至其他无源光分路器180，以从光分路器组172提供所需数量的光束部分)。在一些实施方式中，无源光分路器180可对应于包括在光分路器组172中的一组光分路器(例如，允许1x8光分路器的1x2光分路器的级联布置)。输入至无源光分路器180-1的光束被静态地分束(例如，固定的50-50分)且传播至无源光分路器180-2和180-3。每个无源光分路器180-2和180-3还将光束的相等的部分传播到随后的无源光分路器180(未示出)、端口等。在该情况下，每个无源光分路器180可例如引入3dB的插入损失；由此，级联多个水平的无源光分路器180增加插入损失。
如图1D所示，示例实施方式100的1x32光分路器组172可实施为布置在二叉树中的一组1x2无源光分路器190-1至190-31。二叉树结束于一组端口192(在此之后单独地并一起地称为“端口192”)。所述1x32光分路器组172的每个端口192连接至所述一组开关194-1至194-32中的不同开关194。作为另外的例子，对于8x32多播开关，将具有8个1x32光分路器组172和32个8x1开关194，每个1x32光分路器组172接收分为32个部分的一个输入，每个8x1开关194从每个1x32光分路器组172接收一个部分。
在操作中，在第一水平处输入至无源光分路器190-1的光束被光学地分束，且传播至第二水平处的无源光分路器190-2和190-3。输入至无源光分路器190-2和190-3的光束的部分被分束，且传播至第三水平处的无源光分路器190-4至190-7、第四水平处的无源光分路器190-8至190-15、第五水平处的无源光分路器190-16至190-31。在每个水平处，光束部分的数量翻倍，且额外的3dB的插入损失被引入到光束的每个部分中，这要求使用放大器阵列，如图1B所示。由此，有利的是，提供可编程光分路器，其允许用户对于初始的实施选择较少的分插端口，这可消除对EDFA阵列的需要，直到需要附加的分插容量时的一随后时间。
如上所述，图1A-1D仅作为例子而被提供。具有不同端口数量的其他例子是可行的，且可与关于图1A-1D所述的不同。
图2A和2B是本文所述的示例性可编程多播开关200的图示。图2A中的示例性可编程多播开关200的端口数量被减少，用于容易阐释和解释，但据欧更高端口数量的多播开关可从该例子而被容易理解。如图2A所示，可编程多播开关200提供示例性4x4可编程多播开关。存在四个光输入X(在此之后单独地并一起地称为“输入X”)和四个光输出Z(在此之后单独地并一起地称为“输出Z”)。每个输入X连接至四个光分路器组Y(在此之后单独地并一起地称为“光分路器组Y”)中的对应的一个，来自每个光分路器组Y的端口连接至四个开关208中的每个(在此之后单独地并一起地称为“开关208”)。在该示例性4x4可编程多播开关200中，每个光分路器组Y可将来自输入X的光束分为多达四个光束部分。每个光分路器组Y包括一组可调光分路器202(在此之后单独地并一起地称为“可调光分路器202”)、一组控制器204(在此之后单独地并一起地称为“控制器204”)和一组端口YY(在此之后单独地并一起地称为“端口YY”)。每个可调光分路器202可将其接收的光束或部分分为两个部分。图2A的可调光分路器202是在二叉树中光学地连接的二进制分路器，但其他尺寸的光分路器和其他级联布置也是可行的。通过光分路器组Y中的三个可调光分路器202形成二叉树的两个水平，输入光束可分为四个部分，其中每个端口YY被提供有一个部分。
如在图2A中进一步地示出的，控制器204连接至光分路器组Y中的每个可调光分路器202，用于调节可调光分路器202的分光比。调节分光比允许调节来自这样的光束的光或功率的百分比：所述光束被提供在来自可调光分路器202的每个输出上。控制器204可调节可调光分路器202，以按选定比(例如，从0/100至100/0，0/100可指这样的分配：来自提供至第一输出的光束的光或功率的0％和来自提供至第二输出的光束的光或功率的100％)将光束分束。此外，控制器204可允许选定比被动态地调节。这与例如图1C和1D中所述的传统的1x2无源光分路器是相反的，传统的1x2无源光分路器可具有固定的分光比(例如，50/50分光比)。
如图2A进一步所示，来自光分路器组Y的每个端口YY连接至不同的开关208。在该情况下，存在对应于图2A的示例性可编程多播开关200的四个输入X和四个光分路器组Y的四个开关208。所述四个开关208中的每个从所述四个光分路器组Y中的每个光分路器组接收光束。因而，每个开关208可被处理器212控制，以从任意输入X选择要被提供至可编程多播开关200的任意输出Z的光束部分。
如图2A进一步所示，可编程多播开关200可还包括功率监视器206、一组光检测器210(在此之后单独地并一起地称为“光检测其210”)和处理器212。
处理器212连接至控制器204，且可接收来自控制器204的数据和/或控制控制器204。类似地，处理器212可连接至功率监视器206和/或光检测器210，且可接收来自功率监视器206的数据和/或控制该功率监视器206和/或光检测器210。当处理器212指示控制器204调节所有可调光分路器202以将光按50/50分束，每个光分路器组Y将其对应的输入X光束相等地分束至每个开关208，每个开关208在每个子光束中产生大约6dB的损失。在该情况下，可编程多播开关被视为充分供应(例如，所有分插端口在使用)。替换地，如图2B所示，如果处理器212指示每个光分路器组Y的第一可调光分路器202的控制器204将光按100/0分束(例如，这样的分配：到左侧输出的输入光的100％和到右侧输出的输入光的0％)，且所有其他控制器204保持在50/50，则每个光分路器组Y将其输入X光束相等地分束至最前两个开关208(在每个光束部分中大约有3dB的损失)，且输入X光束从最后两个开关208阻断。在该构造中，4x4可编程多播开关200可称为供应不足(under-provisioned)(例如，一些分插端口在该构造中未被使用，且可用于在未来日期使用)，但插入损失已经被减小。4X4可编程多播开关200已经被构造为作为具有减小的损失的4x2可编程多播开关操作。以此方式，具有大量维度的可编程多播开关(例如，超过需要放大器的临界值的维度的量，诸如8x32)可被部署，而没有放大器，但被构造为以低维度操作(例如，没有超过需要放大器的临界值的维度，诸如8x4)。然后，在另外的时间，放大器可被部署，由此提供推迟成本的益处，且可编程多播开关200可被重构以利用放大器以较高维度操作。
尽管本文关于包括输入X和输出Z的可编程多播开关200被描述，输入X和输出Z可更一般性地称为端口或分插端口。当光束沿相反方向行进时，输入X可以是输出，输出Z可以是输入。尽管在此关于包括一组可调光分路器202的每个光分路器组Y描述，可调光分路器202可以可互换地称为分光器(optical divider)。术语“分路器”可与“光分路器”或“合路器”可互换地使用。由此，术语“光分路器”和“合路器”不应视为表示需要的方向性，而是仅用于识别在相应图中作为例子示出的方向性；且不应被理解为关于对于在对应图中描述的实施方式可行的方向性是限制性的。由此，描述为光分路器的实施方式可沿光组合方向使用，描述为光合路器的实施方式可沿分光方向使用。例如在图2A和2B中，在每个光分路器组Y中的光分路器202可光学地连接以将输入分束为多个输出，且还可以是合路器以将多个输入组合成单个输出，这取决于光行进的方向，且可以可互换地描述为光分路器(202)、光合路器(202)或分光器(202)。
分光器可以在二叉树(其中，光分路器具有1:2的比)中、其他K叉树中或另外的规则或不规则级联布置中被互连。光分路器可以是光分路器和/或光合路器(例如，可调节光分路器202)，且可沿发射方向、接收方向或发射方向和接收方向二者操作。由此，尽管在此所述的实施方式可关于光分路器描述，在此所述的实施方式可还作为光合路器操作。
可调光分路器202包括具有可调分光比的光分路器和/或光合路器。例如，可调光分路器202可包括热可调光分路器、电可调光分路器、声可调光分路器、磁可调光分路器、和/或另外类型的可调光分路器或可调光合路器。在一些实施方式中，可调光分路器202可接收光束，且可将光束光学地分光为多个路径。在一些实施方式中，可调光分路器202可将多个路径组合为单个光学路径。在一些实施方式中，可调光分路器202可分束为多于两个路径或从多于两个路径组合。在一些实施方式中，可调光分路器202可以以平面光波导实施。在一些实施方式中，可调光分路器可以以其他技术实施，诸如使用硅光子、离散部件等。
在一些实施方式中，可调光分路器202可阻挡光束。例如，如图2B所示，可调光分路器202-1可以被控制器204-1控制，从而光束朝向可调光分路器202-2而被引导至可调光分路器202-1的两个输出中的(仅)一个，有效地阻挡朝向可调光分路器202-3的可调光分路器202-1的另一路径(输出)。在一些实施方式中，可调光分路器202可被包括在光分路器组(或光合路器组)中。例如，光分路器组可包括级联布置(例如，K叉树)的可调光分路器202，如图2B所示，其从光输入接收光束，将该光束分束，且将光学地分束的光束的部分提供至一组光开关208。在一些实施方式中，可调光分路器202可通过控制器204而被调节，或可使用来自控制器204的控制信号，以对于每个可调光分路器202单独控制分光比。在该情况下，可调光分路器202光学联接至光学开关208的光输入。
控制器204包括与可调光分路器202相对应的控制元件。例如，控制器204可包括热控制器，以对热可调光分路器202进行热调节、以对电可调光分路器202进行点调节、以对声可调光分路器202进行声调节、以对磁可调光分路器202进行磁调节等。附加地或替换地，控制器204可包括不同类型的控制器，以调节不同类型可调光分路器202。在一些实施方式中，每个控制器204可控制对应的可调光分路器202。例如，第一控制器204可控制第一可调光分路器202，第二控制区204可控制第二可调光分路器202。在一些实施方式中，单个控制器204可控制多个可调光分路器202。在一些实施方式中，控制器204可以以平面光波导被实施，但其他实施方式也是可行的。
功率监视器206包括光功率监视器，以监视各个波长的光功率、波长信道或光束的波长范围。功率监视器206可同时或相继地监视输入X的光功率。在一些实施方式中，功率监视器206可向处理器212提供信息，该信息识别每个输入X和/或每个波长的光功率。例如，功率监视器206可指示输入至特定可调分光器202的特定束的特定波长的输入光功率，处理器212可发射控制信号至控制器204，以控制特定可调光分路器202的衰减，以控制光束部分的光功率。在该情况下，可编程多播开关200允许在可被任意维度访问的一组分插端口处的光功率通过调整可调光分路器202的分光比而变化。以此方式，在WSS上对于光束衰减不存在足够的可用动态范围的情况下，可编程多播开关200允许分插装置在接收器处调整光功率。
开关208包括Mx1光学开关(M>1)，以选择从特定光分路器组Y接收的光束用于输出。例如，开关208可包括选择器开关，以从特定可调光分路器202选择特定光束部分，该特定光束部分要被提供作为在单个分插端口处的输出。如果作为合路器操作，开关208可接收来自光输入的光束部分，且将特定光束部分作为输入提供至特定可调光分路器202，用于与来自其他光学开关208的其他光束部分组合。在一些实施方式中，开关208可以以平面光波导实施，但其他实施方式也是可行的。
光检测器210包括光检测器或光检测器210的阵列，以监视可编程多播开关200的输出Z的光功率。在一些实施方式中，光检测器210可向处理器212提供信息，该信息识别每个波长和/或每个端口基准上的光束的光功率的值，以允许处理器212产生控制信号或一组控制信号，以发射至控制器204，以便通过可调光分路器202控制衰减。
处理器212以硬件、固件、或硬件和软件的组合而被实施。处理器212可以是中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、加速处理单元(APU)、微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)或另外类型的处理部件。在一些实施方式中，处理器212包括能够被编程以执行功能的一个或多个处理器。例如，处理器212可从外部系统接收用户输入，其识别控制器204的设定点(例如，分光比或组合比)，以构造要被启用或禁用的分插端口的子组，或构造他们的相应的插入损失。
如图2B所示，光分路器组可包括在级联布置中的一组可调光分路器202(例如，二叉树)。控制器204-1、204-2和204-3被分别联接(例如，热地、电地等)至可调光分路器202-1、202-2和202-3。响应于控制信号，控制器204-1可影响可调光分路器202-1以具有特定分光比(例如，100/0)，该特定分光比阻挡分束至可调光分路器202-3的光学路径220。在实践中，当尝试阻挡分束至可调光分路器光分路器202-3的光学路径220时，可沿选定路径导致小量的损失；然而，当与无源光分路器光分路器180相比时，大部分光束将沿着光学路径222显著减小插入损失。如所示，在可调光分路器202-1的输入处的光学路径可朝向可调光分路器202-2而被引导，而朝向可调光分路器202-3的光学路径被阻挡。这可形成光学路径220、222、224、226。在该情况下，沿着光学路径220、222、224或220、222、226通过可调光分路器202-1和202-2的光束将经历仅3.5dB的插入损失，而如图1C所示的无源光分路器组的插入损失将是6dB。
如上所述，图2A和2B仅作为例子而被提供。具有不同分光比(例如，90/10)和不同数量的输入、输出、光分路器组、开关等的其他例子是可行的，且可与关于图2A和2B所述的不同。
图3A-3B是可编程多播开关300的示例实施方式的部分的图示。图3A和3B示出能够将输入分为多达32个部分的示例性光分路器组Y’。对于至可编程多播开关300的一个输入，光分路器组Y’具有级联布置(例如，全深度-5进制树形结构)的可调光分路器302。未示出的是任何其他输入及他们相应的光分路器组Y’。来自每个光分路器组Y’的输出连接至每个开关306，每个开光306选择来自光分路器组Y’中的一个光分路器组的光束部分，用于从可编程多播开关300输出。未示出的是类似地连接的其他开关306，其他开关306要接收来自其他光分路器组Y’中的每个光分路器组的一个光束部分，以提供可编程多播开关300的其他输出。
如图3A所示，可编程多播开关300包括光分路器组Y’，光分路器组Y’具有一组级联的1x2可调光分路器302-1至302-31(和相应的控制器)、一组端口304-1至304-32、和一组开关306(例如，Mx1开关)，以形成Mx32可编程多播开关。可编程多播开关300可包括多个光分路器组Y’，所述多个光分路器组Y’与可编程多播开关300的多个输入相关联——为了简单仅示出单个光分路器组Y’。在图3A所示的构造中，用于每个可调光分路器302的光耦合比被(例如，通过相应控制器)构造为启用一半(16个)的可用端口304并阻挡一半的可用端口304。这导致可编程多播开关300被编程为Mx16多播开关，其中，M是可编程多播开关300可联接至其的ROADM维度的量。可编程多播开关300可耦合至其的ROADM维度的量对应于可编程多播开关300的光分路器组Y’的量。例如，如果可编程多播开关300包括八个1x32光分路器组Y’和32个相关联的8x1光学开关306，装置表示可联接至ROADM节点中的8个分插维度的8x32可编程多播开关。
返回到图3A所示的例子，其中，可编程多播开关300被编程为Mx16多播开关，则例如可存在与可调光分路器302相关联的13dB的插入损失、和与开关306相关联的5dB的插入损失，导致总共18dB的插入损失。相反地，具有无源光分路器的Mx32多播开关将具有21dB的总插入损失。由此，当需要少于16或少于32个的端口时，利用可调光分路器302以阻挡可编程多播开关300的端口相对于具有固定组的32个端口的、基于无源光分路器的多播开关减小了插入损失。
如图3A进一步所示，该组控制器可按特定分光比调节可调光分路器302-1至302-31，以导致MxN可编程多播开关300成为Mx16(例如，8x16)多播开关。例如，基于可调光分路器302-1(该可调光分路器302-1阻挡可调光分路器302-1的朝向可调光分路器302-3的输出端口)的光耦合比，可编程多播开关300被构造为具有经由310、312、314、316、318、320、322和324通过光分路器级联的有源光学路径。如通过附图标记326所示，其他可调光分路器302被阻挡经由另外的光学路径通过光束的任何部分。如通过附图标记328所示，光学路径308-324导致端口304-1至304-16接收光束部分且可被开关306-1至306-16选择，用于通过可编程多播开关300分插。如通过附图标记330所示，端口304-17至304-32是不使光束通过的部分。
如图3B所示，该组控制器可调节可调光分路器302-1至302-31，以构造总共32个分插端口的仅8个，以使光束的部分通过，形成Mx8多播开关布置(例如，8x8可编程多播开关)。例如，基于分别阻挡可调光分路器302-1和302-2的输出端口的可调光分路器302-1和302-2的光耦合比，可编程多播开关300被构造为允许经由340、342、344、346、348和350通过光分路器级联的光学路径。如通过附图标记352所示，另外的光学路径的其他可调光分路器302被阻止接收光束的部分。如通过附图标记354所示，光学路径340-350导致端口304-1至304-8对开关是可用的，以选择用于通过可编程多播开关300分插的光束部分。因此，光学路径340-350中的可调光分路器302与引入例如10dB的插入损失相关联，导致总共15dB的插入损失，由此当需要32个端口中的8个时，进一步减小插入损失。相反地，如通过附图标记356所示，其他光学路径导致端口304-9至304-32对于开关是不可用于的，以选择用于通过可编程多播开关300分插的光束部分。
以此方式，可编程多播开关300可被动态地调整以匹配在ROADM节点处对于分插容量而实际需要的端口的量，且可被重构以使得满容量是可用的。EDFA阵列的成本可因此被推迟，直到当大的端口容量可能被需要时。另外，该构造避免消耗WSS线端口，这是较小容量的多播开关被用于使分插端口随时间形成规模的情况。
如图3C所示，示例图示350包括可编程多播开关(例如，可编程多播开关200、可编程多播开关300和/或在此所述的其他实施方式)相对于基于无源光分路器的多播开关的特征。
如图3C进一步所示，具有总共32个分插端口的基于无源光分路器的多播开关与固定为21dB的插入损失相关联，而不论用于支持特定ROADM节点构造的分插端口的量。相反地，对于具有总共32个分插端口的可编程多播开关，如果在特定构造中仅需要16个端口，插入损失将减小到18dB。对于为每个维度提供8个端口的构造，该损失进一步减小到15dB。如果构造将可用端口数量减小到4或对任意维度有2个可用端口，则装置的插入损失可分别减小到12dB和9dB。在这些例子中，可编程多播开关通过控制特定可调光分路器而减小可用端口，以阻挡特定光学路径。由此，如所示，在可编程多播开关被构造对每个维度有少于32个端口的情景时，可编程多播开关可被调节，以相对于基于无源光分路器的多播开关减小插入损失。在该情况下，可编程多播开关可消除对EDFA阵列的需求，或减小EDFA阵列的尺寸，由此减小在网络内部结构中需要的初始投资。
尽管在此所述的实施方式关于具有MxN可编程开关的可调光分路器的级联布置的光分路器组(例如，其中，M是输入的量，诸如1、2、4、8、16、32、64个输入等，N是输出的量，诸如1、2、4、8、16、32、64个输出等)而被描述，对于分插端口的另外的期望的量、分插端口的另外的期望输出功率等，可使用另外类型的布置。
如上所述，图3A-3C仅作为例子而被提供。其他例子是可行的，且可与关于图3A-3C所述的不同。
图4A和4B分别是基于无源光分路器的多播开关和基于可调光分路器的可编程多播开关的示例实施方式400/400’的图示。图4B示出与可编程多播开关有关的例子。
如图4A所示，多播开关400包括无源光分路器组402，无源光分路器组402每个包括在级联布置中的且联接至开关404的无源光分路器。在该情况下，基于无源光分路器的多播开关400的每个连接将入射光束按50/50分束，由此导致每个开口404接收来自每个维度的光束部分，且导致开关404用于选择来自特定维度的光束的部分。此外，多播开关400固定为4x4多播开关，其具有大约9dB的插入损失。
如图4B所示，可编程多播开关400’包括可调光分路器组406，可调光分路器组406每个包括在级联布置中的且联接至一组开关408的可调光分路器。尽管可编程多播开关400’以与基于无源光分路器的多播开关400类似的级联布置构造，且可由此作为4x4多播开关操作，可编程多播开关400’可还基于调节光分路器组406的光分路器以另外的构造操作。例如，光分路器组406的可调光分路器可被调节，以阻挡通过光分路器组406中的相应次序的可调光分路器并通向开关408的光学路径。在一些实施方式中，可编程多播开关400’的处理器可产生控制信号，以调节光分路器组406的可调光分路器子组。例如，如通过附图标记401-1所示，光分路器组406-1和406-2的可调光分路器可阻挡从它们的相应的光分路器组到开关408-3和408-4的光学路径。例如，如通过附图标记401-2所示，光分路器组406-3和406-4的可调光分路器可阻挡从它们相应的光分路器组到开关408-1和408-2的光学路径。
以此方式，可编程多播开关400’可由4x4多播开关(例如，当没有端口被阻挡时)重构至两个2x2多播开关，所述两个2x2多播开关每个具有约6dB的插入损失。在该情况下，所述两个2x2多播开关为网络提供第一多播开关和第二多播开关，该第一多播开关具有至光分路器组406-1和406-2的输入、从光分路器组406-1和406-2至开关408-1和408-2的光学路径、以及从开关408-1和408-2的输出，该第二多播开关具有至光分路器组406-3和406-4的输入、从光分路器组406-3和406-4至开关408-3和408-4的光学路径、以及从开关408-3和408-4的输出。如此构造，所述两个2x2多播开关将可独立地操作。类似地，16x32可编程多播光分路器可以被重构为两个可独立操作的8x16多播光分路器、四个可独立操作的4x8多播光分路器等，从而16x32可编程多播光分路器可用于16维度ROADM、8维度ROADM、4维度ROADM等。以此方式，单个可编程多播开关可被构造为，利用相同的硬件形成多个较小(端口方面)的多播开关，由此改进网络灵活性，并减小在网络内部署多个装置变体的操作成本。
如上所述，图4A和4B仅作为例子而被提供。其他例子是可行的，且可与关于图4A和4B所述的不同。
图5A-5C是可编程多播开关500的图示，且示出本发明的这样的实施例，其中，可调光分路器可用于通过该装置提供可编程衰减。如图5A所示，可编程多播开关500包括(一组光分路器组的)可调光分路器502和相关联的控制器，所述控制器从每个输入联接至一组开关504。作为例子，可调光分路器502-1、502-2、502-3等可构造为具有50/50的分光比，且开关504-1至504-4可被构造为从可调光分路器502-1、502-2、502-3的级联选择对应的输入。在这些条件下，每个可调光分路器经历的光学损失大约为3dB，而通过每个开关经历的光学损失大约为3dB。对于在输入506处的0dBn的入射光功率，在开关504-1至504-4的每个分端口(drop port)处接收的光学功率为-9dBm，如通过附图标记508-1至508-4所示。以此方式，可编程多播开关500从开关504的每个端口提供共用的名义光输出功率。
进一步的例子在图5B中示出，其中，可调光分路器502-2可通过70/30分光比重构(即，来自输入的光功率的70％被分配至开关504-1，来自输入的光功率的30％在开关504-2上入射)。可调光分路器502-1和502-3被构造为保持50/50的分光比。在该构造下，通过具有50/50分光比的可调光分路器502-1和502-3经历的光损失大约为3dB，而通过具有70/30分光比的可调光分路器502-2经历的光损失对于70％的端口大约为1.5dB，对于30％的端口大约为5.2dB。通过每个开光504的损失大约为3dB。对于在输入510处的0dBn的入射光功率，来自开关504-1的输出功率为-7.5dBm，而来自开关504-2的输出功率为-11.2dBm，如通过附图标记512-1至512-2所示。因为可调光分路器502-1和502-3的分光比为50/50，在开关504-3和504-4的输出处的光学功率保持在-9dBm，如通过附图标记512-3至512-4所示。
进一步的例子如图5C所示，其中，可调光分路器502-1和502-2通过70/30的分光比被重构，而可调光分路器502-3保持在50/50的分光比。在该构造下，可调光分路器502-1和502-2的该70％的端口经历的光学损失大约为1.5dB，而与这些相同的光分路器的该30％的端口相关联的损失大约为5.2dB。与可调光分路器502-3的两个端口相关联的损失保持在大约3dB，而与每个开关504相关联的损失保持在大约3dB，如之前的例子。对于在输入514处的0dBn的入射光功率，来自开关504-1的输出功率为-6dBm，而来自开关504-2的输出功率为-9.7dBm，如通过附图标记516-1至516-2所示。此外，来自开关504-3和504-4的光输出功率为-11.2dBm，如通过附图标记516-3至516-4所示。以此方式，可编程多播开关500允许在输出端口处的可变衰减，这可解决从级联放大器和/或光纤的光谱波纹和/或倾斜，由此将光功率保持在连接至输出端口的接收器的动态范围内。
分光比和对应的名义输出功率的其他组合是可行的，且可不同于关于图5A-5C所述的。尽管在此关于至接收器的名义输出功率进行描述，可调光分路器502可用作合路器，以改变从一组发射器到ROADM的输出端口的名义输出功率。
如上所述，图5A-5C仅作为例子提供。其他例子是可行的，且可与关于图5A-5C所述的不同。
可编程多播开关可用于通过控制在可编程多播开关内的可调光分路器的分光比而在分端口处和/或插端口(add port)处提供动态可调节光功率。此外，基于允许对可调光分路器和开关之间的连接的可选择阻挡，可编程多播开关可利用相同的硬件从单个高端口数量装置重构为多个较小端口数量装置。这些构造也可被组合。例如，可编程多播开关可被构造为在分插端口处带有可调整的光功率的、具有多个较小端口数量的可编程多播开关。
前述披露内容提供了阐释和说明，但不意图是排他的或将实施方式限制到所披露的准确形式。改变和变体根据上述披露是可行的，或可从实施方式的实践获得。
如上所述，尽管许多例子已经在被构造用于以不同分光比将光束分束的可编程多播开关的背景下提供，这些例子可在相反的背景下被容易理解，其中，可编程多播开关以可构造组合比组合多个光束。类似地，上述两个例子可理解为具有光分路器组的可编程多播开关，且每个光分路器组具有多个可调光分路器，其中，光光分路器可按照可调分光比将入射光束分为多个路径和/或将多个光束组合为输出光束。
尽管特征的特定组合在权利要求中陈述和/或在说明书中披露，这些组合不意图限制可行的实施方式的披露。实际上，这些特征的许多可没有在权利要求中陈述和/或在说明书中披露的方式组合。尽管以下列出的每个从属权利要求可直接从属于仅一个权利要求，可行实施方式的披露包括与权利要求书中的每个其他权利要求组合的每个从属权利要求。
在此使用的元件、动作、指示不应视为关键或基本的，除非明确地这样描述。并且，如在此使用的，冠词“一(a、an)”意图包括一个或多个物件，且可与“一个或多个”可互换。此外，如在此所用的，术语“组”意图包括一个或多个物件(比如，相关物件、不相关物件、相关物件和不相关物件的组合等)，且可与“一个或多个”可互换。在意图为仅一个物件的情况下，术语“一个”或类似的语言被使用。并且，如在此使用的，术语“具有(has、have、having等)”意图是开放式术语。此外，短语“基于”意图是指“至少部分地基于”，除非以其他方式明确指出。