专利名称：通讯系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通讯领域，特别是波长编码光通讯系统，更具体地是涉及光学开关装置，即插入、分出和复用或切换波长编码光通道的装置。
光通讯系统是通讯网络基本的和迅速发展的重要组成部分。本文所公开的光通讯系统涉及任何利用光信号传输信息的系统。这种光学系统包括但不局限于电信系统，有线电视系统和局域网(LANS)。在出版的Prentice Hall，N．Y．Gowar编辑的《光通讯系统》一书中描述了光学系统。目前，多数光通讯系统被构成为经一个或多个波导管传输单波长的光通道。为了传输来自多个信号源的信息，经常使用时分多路复用(TDM)的方式。在时分多路复用方式中，将一个特定的时隙分配给每个信号源，来自一个信号源的完整信号是从自相关时隙所汇集的信号部分重新构成的。虽然对于在单个通道上传送来自多个信号源的信息这是一种有用的技术，但是其光纤色散和产生高峰值功率脉冲的要求却限制了它的容量。
在对通讯服务需求增长的同时，现有波导介质目前的容量却受到限制。虽然容量可加以扩展，例如铺设更多的光缆，但是其费用昂贵。因此，需要有一种低成本的方式来提高现有光波导的容量。
现在，使用波分复用(WDM)来提高现有光纤网络的容量。在一个WDM系统中，在单个波导上传输多个光信号通道，对每个通道进行波长编码，即向其分配不同部分的光谱。理想上每个通道被分配到一个以单波长为中心的波长带。而实际上，由于现有光源的缺点，对载波的调制造成的光谱展宽以及由于传输介质的色散和传播，每个信号通道将或多或少地扩散出该光谱的范围。下面将解释本文的波长基准。
光纤网络通过测试允许将载有承载模拟或数字信号的WDM通道(WDM信号)的光信号从一个环路、环、网孔的单元或网络线路中的一条光纤以光的形式直接传送到网络的不同的环路、环、网孔单元或网络线路，无需在网络的互连点将该信号转换成电信号形式。这些互连点或节点包括光学分插复用器OADMs或光学交叉连接OXCs。
1998年9月，西班牙马德里的欧洲光学通信学会，和1998年2月美国光纤学会的会刊，描述了几种实现光学分插复用器(或切换)和光学交叉连接开关的方法。
图1表示一种已知的光学分出插入装置。该装置具有四个外端口，分别由矩形框中的数字表示。外端口1是输入端口，用于包括一组输入通道Sin的输入信号。该组Sin可由一组直通通道St和一组转储通道Sd所组成。端口2是转储端口，其中转储信号包括转储通道引出组Sd。外端口3是直通端口，用于输出包括直通通道组St和任意加通道Sa的直通信号，端口4是插入端口，用于引入包括插入通道Sa的插入信号。对上述通道进行波长编码，(例如WDM)光通道。
根据图1的已知装置，通过将一组Sin=St+Sd传送到第一光环行器16的第一端口1，可获得一个或更多由输入通道组Sin中选择的通道。这些通道将在一个第二端口17退出光环行器16。一串由矩形表示的可调滤光器位于光导15，依次由第一环行器16的第二端口17到第二环行器18上的第一端口19，使得输入通道组Sin中所选择的St由该串滤光器传送至第二环行器18，而输入通道组Sin中的其它Sd被反射回第一环行器16的第二端口17，在其第三端口，即分支端口2引出，以形成分支信号。
直通通道St在其第一端口19进入第二环行器18，在直通端口3引出而形成直通信号。如果希望在直通端口3将通道Sa插入直通信号，即取代那些因被某一滤光器反射的结果而分支的通道Sd，这些通道Sa可在第三端口，即第二环行器18的插入端口4插入，使得它们在第一端口19引出，并且遇到位于第一和第二光环行器之间的该串滤光器。如果插入通道Sa被分配到与分出通道SD相同波长的一些波长中，它们将在其第一端口19被反射回第二环行器18，并与直通通道St一起在直通端口3引出。
在图1的装置中，波导15中需要一个滤光器，从每个输入通道的第一环行器到第二环行器。将滤光器配置成可与信道的光谱宽度可比的数量来失谐或调节，从而实现转换。因此，如果使一个滤光器正规地反射转定信道，失谐则会使其通过该通道。另外，可使滤光器正规通过并失谐以反射特定通道。这个过程亦适用于从全部输入组Sin中所选择的任意子组通道。
图1的系统和类似系统的性能将取决于滤光器的性能。重要的系统性能参数是端口之间(即端口1和2，端口1和3，以及端口4和3之间的功率损耗)的介入损耗和信号抑制(即耦合到错误的端口，例如针对已分出通道从端口1到端口3，和针对插入通道从端口4到端口2的功率)。理想的滤光响应在期望的反射波段之外是零，并且100％在波段之内，以使当对反射调谐或失谐时，功率全部被反射，不通过滤光器。抑制和介入损耗受光环行器的缺陷所限制。
实践中，对滤光器的设计必须作出权衡。高反射性的设计在反射波段外具有较高的损耗，对于穿过它的其它通道就增大了介入损耗。使用的滤光器越多，介入损耗越大。一个低反射性的滤光器对穿过它的其它通道产生较低的介入损耗，但是却通过较多应被反射的通道光能，以致抑制性能变得较弱。这会引起一些问题，例如，如果一个新的通道加入了被滤光器通过的信号。象大多数情况下，如果为增加一个新的通道期望再利用被已在OADM中分出(即被滤光器反射)通道所占据光谱带，来自被低反射性滤光器传递的分出通道的光能则会造成新通道的恶化。
所以，图1的设计可接受串联的滤光器的数量较小，但其性能随着滤光器数量的增加而恶化的情况工作。因此，已知的OADMs存在一个问题，所选择的输出通道包括了来自其它通道的不需要的残留单元。已知光学开关的设计还使用一系列选择性反射滤光器作为选择反射器。因为选择的输出通道包含了来自其它通道的不需要的单元，这些已知光学开关的设计会遇到同样的问题。
本发明提供了一种光学开关装置，用于接受包括若干输入波长编码的光通道的输入信号，该开关装置包括选择装置，用于对若干输入光通道进行选择，以形成若干输出信号，该输出信号包括选择的该若干输入光通道中的光通道，其中该多个输出信号中任何一个中的输入光通道的组合与输入信号中输入光通道的组合不同；其中选择装置包括若于选择反射器，用于有选择地反射从若干输入光通道中选择的光通道，其中若干选择反射器有选择地反射所选择的每个输入光通道，以形成若干输出信号。
本发明还提供了一种光学开关装置，包括若干端口，该开关装置在若干端口从若干波长编码的输入光通道形成包括了波长编码输出光通道的若干输出光学信号，其中开关装置包括选择反射器，每个选择反射器用于反射一个经选择的输入光通道的第一部分，以形成一个输出通道；并且传递经选择的输入光通道的一个残留部分，其中开关装置包括分离装置，用于将残留部分从输出信号中分离出来。
本发明还提供一种光学开关装置，用于接收包括若干输入波长编码的光通道的输入信号，该开关装置包括选择装置，用于从若干输入光通道中进行选择，以形成包含了经选择的若干输入光通道中的输入光信道的若干输出信号，其中选择装置包括若干选择反射器，用于有选择地反射从若干输入光通道中选择的光通道，其中该若干选择反射器包括第一组选择反射器，用于传递第一组经选择的输入光通道并反射第二组经选择的输入光通道，第二组选择反射器用于反射第一组经选择的输入光通道并传递第二组经选择的输入光通道。
在一个优选佳实施例中，本发明提供了包括上述光学开关装置的一个光学开关。
在另一优选实施例中，本发明提供了包括上述光学开关装置的一个光学分插复用器。
现在参照附图，以举例的方式描述本发明的实施例其中图1表示现有技术的光学分插复用器的示意图；图2表示光纤和现有技术的光纤布拉格光栅的剖视图；图3表示根据本发明第一实施例的光学分插装置；图4表示用在本发明第二实施例中的光环行器；图5表示根据本发明第二实施例的另一个光学分插装置；
图6表示根据本发明第三实施例的光学开关装置；图7表示根据本发明第四实施例的光学开关装置；图8表示根据本发明第五实施例的光学开关装置。
根据本发明的光学分插复用器最好包括光纤布拉格光栅滤光器，如图2所示。图2表示一条光纤布拉格光栅，包括一条光纤10，在其中形成光纤材料(例如玻璃)的折射率中的一系列偏差(由线12示意)。这些线形成一个衍射光栅，其作用是根据线的间隙通过大部分波长(由图2a的箭头表示)的入射辐射，并且反射特定波长(由图2b的箭头表示)的入射辐射。
另外，滤光器可包括多层介质滤光器，起到选择性反射镜的作用。在实践中，若干这种滤光器可排列成一串，每个连续的滤光器都在频谱的不同部分起作用。通常，被第一多层介质滤光器所反射的光变成了该串下一个多层介质滤光器的入射光，而被第一FBG滤光器通过的光就变成了该串下一个FBG滤光器的入射光。
图3表示本发明的第一实施例。如同图1现有技术的装置一样，图3的分插多路复用器包括四个外端口输入，分出，直通(thru’)和插入，并增加了一个第五端口，转储。这些端口中的前四个的功能与所描述的图1装置的功能相同，在此不进一步描述。
转储端口用于处置“不完善”的滤光器(即，在所期望的反射带，即与选择通道对应的频谱带没有100％反射入射光能的滤光器)中的不希望传输所产生的选择通道的任何残留部分。这些多余的残留通道部分在特定波长或被设置在那个波长或波段中发射光通道的滤波器所通过的波长的特定波段呈现光能形式。
现在详细描述图3的分插装置。图3所示的分插复用器具有三个光环行器，第一环行器20包括输入端口21和分出端口22，第二环器30包括直通端口31，第三环行器40包括插入端口41和转储端口42。
光导25，例如光纤或波导，将第一光环行器20上的第三端口23与第二光环行器30上的第二端口32连接。第二光导35将第二光环行器30上的第三端口33与第三光环行器40上的第三端口43连接起来。两个光导25和35包含了由一系列短横线表示的一系列可调滤光器。如上面表示的，高反射率的滤光器在反射带之外有不希望的衰减，因此图3的可调滤光器最好具有相对低的反射率，包含的范围从50％到99．99％，现在对抑制的限制是由于输入到第二环行器的反向反射和在环行器中的反向散射造成的。
在操作中，可将包括一组波长编码通道Sin的输入信号引入输入端口21。这组Sin可由一组被传递的通道St和一组被分出的通道Sd组成(Sin=St+Sd)。在第一和第二环行器20，30之间的光导25中的滤光器串可从若干输入通道Sin中选择分出的通道。该目的是这样实现的滤光器有选择地只反射那些为分出而选择的通道，即在Sd组中的那些通道，传递那些为传递而选择的通道，即在St组中那些的通道。因此，入射到第二环行器30的第二端口32上的光能由通道组St引起，而且也由从第一系列“不完善”的滤光器传递的通道组Sd的未反射的残留部分所产生的残留部分的残留能量组△D引起。这个组合信号St+Sd通过第二环行器30传递，在其第三端口33引出，并在此处传递到位于第二和第三环行器30，40之间的光导35中的第二串滤光器。这串滤光器反射直通通道组St，并传递Sd组的残留部分△D。然后，这些残留部分△d，与从第二串组“不完善”滤光器所传递的通道组St的非反射码元产生的任意残留部分△t一起，在其第三端口43传递到第三环行器40，并在下一个环行器端口42(即转储端口)引出(或转储)。
被光导25中的第一组滤光器反射的，通道组Sd在其端口23重新进入第一光环行器20，并通过光环行器20，在其端口22引出，从而在分支端口形成了包括分支通道组Sd的输出信号。
可通过插入端口41把与分出组SD具有共同波长并且可能携带不同调制的一组新的、插入波长编码通道组SA引入第三光环行器40。这些插入通道通过第三环行器40在其第三端口43引出，并通过光导35传送到第二系列滤光器。由于插入通道与第二系列滤光器传送其残留△D的分出通道在光谱中占据一些相同的波长，它们将同样通过第二系列滤光器并且将在其第三端口33进入第二环行器30，并将通过第二环行器30从直通端口31引出，以便插入SA和直通ST通道组从第二环行器30上的直通端口31出去，从而产生包括输出通道组Sout=ST+SA输出组的输出信号。
环行器可以是一种能够通过两种偏振光的设计，和在至少3个端口提供从环行器端口n进展到环行器端口n+1(其中n是端口编号)的任何设计。在此使用的术语光环行器是指对环行器的形式没有限制，特别是不需要在从编号为n的端口回到第一端口的某一级重新循环能力的设备。
合适的光环行器是以Marconi通信公司的名义提出的待审专利申请GB9826108．4的主题，并在图4中作为实例示出。图4示出由在单个光隔离器中同时循环由输入到分开的光束上的一系列波峰36图解表示的多个光信号的光子系统。参考图4，其中示出了包括四个端口5、6、7和8的光环行器。应指出，光环行器的操作不可逆，其中在端口5输入的光被传输到端口6，但反过来则不行。现在参考附图更详细地描述光环行器。在该实施例中，透镜26在端口5至8中的每一个位于光环行器的入口。透镜起到对在对应的输出端口的一个端口输入的光聚焦的作用。不一定非用透镜起到该作用，可以借助如适当的曲面镜之类的其它聚焦装置来实现。
在端口5进入光环行器的光遇到偏振镜9。偏振镜9起到将光束分成两条通过光环行器沿不同路径行进的正交偏振光束的作用。例如，分开在端口5输入的光，以使第一偏振光通过偏振镜9直线行进，以90°反射正交偏振光，使其碰到使其第二次反射的镜面11。在光环行器的中心是两个偏振旋转器，每个旋转器起到以45度角旋转入射光的偏振的作用。第一偏振旋转器13逆向作用，其中在一个方向(例如图中从左向右)通过的光具有其顺时针旋转的偏振，而在相反方向(例如图中从右向左)通过的光具有其逆时针旋转的偏振。相反，第二偏振旋转器14是以不可逆方式作用的所谓法拉第旋转器。法拉第旋转器材料的定向特性受磁场影响，实际上向其施加饱和磁场。在第一方向(例如图中从左向右)通过法拉第旋转器的光具有其在第一方向，即顺时针方向旋转的偏振。在相反方向(例如图中从右向左)通过法拉第旋转器14的光具有其同样顺时针旋转的偏振。将两种不同类型的偏振旋转器一起配置在光隔离器的中心，使得所有从任何端口输入的光必须通过这两个元件，其效果如下。在第一方向(在我们上面的例子中从左向右)通过旋转器的光在元件13中在45度的顺时针方向受到偏振旋转，并在元件14中在45度的顺时针方向进一步旋转，导致总共90度的旋转。然而，在相反方向通过旋转元件行进的光在偏振元件14中在45度的顺时针方向受到偏振旋转，并在元件13中在逆时针方向受到相反的45度的偏振旋转，导致总共零度的旋转，即光直线通过，在其偏振定向中没有整体改变。
现在通过描述从端口5到端口6通过光环行器的光的通路来说明图4的光环行器的操作。如上所述，在端口5输入的光首先透镜26并遇到偏振镜9，具有第一偏振的输入光部分在偏振镜9直线通过偏振镜，而偏振镜9以90度反射具有正交偏振的光。作为通过偏振旋转元件13和14的结果，如上面说明的，直线通过偏振镜的光将经历总共90度的偏振旋转。然后，光束遇到第二偏振镜27。与第一偏振镜9透过的光相比，该束光现在具有正交偏振，并因此以90度反射并在端口6导出。
具有在第一偏振镜9反射的正交偏振的输入光部分在镜11受到90度的第二次反射，并随后通过偏振旋转元件13和14，以与如上所述传过第一偏振镜9完全相同的方式受到总共90度的偏振旋转。离开偏振旋转元件13和14之后，由第二个镜28再次以90度反射该束光，以便如图所示从顶部进入第二偏振镜27。然而，进入偏振镜27顶部的光因在旋转元件13和14受到90度旋转而具有不同偏振，并因此直线通过第二偏振镜27以便在端口6发出。
同样，根据偏振分解在任何端口进入光环行器的光并分开给定路线，以便从适当的端口发出。现在简要说明在端口输入的光的通路以演示光环行器的单向操作。在第二偏振镜27反射在端口6以第一偏振输入的光，以使其从右向左通过偏振旋转元件13和14。如上面说明的，这样造成了在偏振中不全部旋转，以使从旋转元件13和14进入偏振镜9的光与第二偏振镜27反射的光具有相同偏振，结果是该束光同样被偏振镜9以90度反射，因而从端口7而不是端口5发出。同样，在端口6输入并由第二偏振镜27传过的光同样通过第一偏振镜9(在镜面28和11反射后通过旋转元件13和14)，以使该束光从端口7发出。
如图4中说明的，多个光信号36通过多个输入光导38出现在端口5，以便在端口5产生与光环行器的输入相邻的一列光源。设置在光环行器与端口5的该列光源之间的聚焦装置26在端口6产生该光源的图象。因此，图4的装置提供了多通道光环行器(MCOC)，该装置意味着光环行器能够独立地给定多个光信号的路线。在图4说明的实例中，在端口5定位输入光导38，以使在端口6产生的图象与从端口6向端口7环绕的光导32一致。每个光导32包括一系列滤光器34。借助光环行器的操作，从端口7输入的信号将通过光环行器传播并在端口8发出。通过与如上所述的光导32之一对齐的光源端口5的端口的每个图象，可使在端口5输入的信号通过所选择的一个光导32向在端口7的光波长滤光器34之一行进。如果设置该光波长滤光器通过与该信号携带的通道对应的波长，该通道则在端口进入光环行器7并从端口8发出。如果设置该光波长滤光器反射与该信号携带的通道对应的波长，该通道则经过光导32返回，在端口6重新进入光环行器并通过光环行器在其端口7发出。
如果安排足够数量的分离路径从其通过，在第二实施例中则可使用单个光环行器代替第一实施例的三个光环行器，如图5所示。图5示出根据本发明第二实施例的分插复用器的另一种形式，有利于仅在单个光环行器中使用。＼par图5的分插复用器包括具有多个端口11－14、21－24和31－34的光环行器50。
如同图3的装置，图5的分插复用器包括五个外部端口输入，11，分出13，直达(Thru′)24，插入32和转储34。这些端口的功能如上面参考图3所述，在此不进一步描述。
光导55，例如光纤或波导通过第二端口22链接到光环行器50的第一端口12。第二光导57通过第四端口33链接第三端口23。每个光导55、57包含一系列可调滤光器(分别是56、58)。如同图3的装置一样，这些可调滤光器具有相对低的反射率。
操作中，可将输入信号，即一组波长编码通道Sin引入输入端口11。该组SIN可由一组将要通过的直达通道ST和一组将要由分插复用器分出的组SD组成(SIN=ST+SD)。在输入端口11进入光环器的通道通过环行器从端口12发出，在此它们进入使它们遇到第一系列滤光器56的光导55。配置第一系列滤光器56以便选择从该多个输入通道中分出的通道。这是通过滤光器56有选择地仅反射那些为分出而选择的通道，即组SD中的那些通道和通过为传送而选择的通道，即ST组中的那些通道实现的。
在第一系列滤光器56中反射以后，SD组的通道在第一端口12重新进入光环行器50并通过该光环行器从分出端口13发出，以便形成包括SD通道组的分出信号。ST组与由第一系列滤光器中″有缺陷的″滤光器56通过的SD通道组的未反射(残留)部分△D造成的任何不希望的残留能量一起通过光导55，在端口22重新进入光环行器。因此，在光环行器50的端口22从光导55入射的光能是由通过光环行器50在其端口23发出的该组合信号ST+△D造成的，该组合信号ST+△D从端口23进入在其中遇到第二系列滤光器58的第二波导57。设置第二系列滤光器58反射直达通道组ST并通过SD组的残留部分△D。这些残留部分△D与由第二系列滤光器58中″有缺陷的″滤光器传送的ST组的未反射部分造成的任何残留部分△T一起经光导57在其第三端口33传回到环行器，并在转储端口34发出(转储)。
由第二光导57中的第二系列滤光器58反射的直达通道组ST在其端口23重新进入环行器，在其Thru′端口24发出。可通过插入端口3将具有与分出组SD的一些或全部一样的波长的并可能携带不同调制的新的插入波长编码通道组SA引入光环行器50。插入通道组SA通过环行器50在其端口33发出，如上所述，端口33连接到起着将插入通道组SA引导到第二系列滤光器58的作用的第二光导57的一端。由于插入通道与由第二系列滤光器58通过其残留△D的分出通道在频谱中占用一些相同的波长，分出通道也通过第二系列滤光器58并以与第二系列滤光器58反射的直达通道组ST相同的方式在其端口23重新进入环行器。以与直达通道相同的方式重新进入光环行器50后，插入通道组SA按照与直达通道组ST相同的路径通过光环行器，在其Thru′端口24发出，分出SA和直达ST两个通道组从环行器50的Thru′端口24出去，从而生成包括Sout=ST+SA输出通道组的输出信号。
在优选实施例中，可将具有与直达通道组ST中的一些或所有波长一样的新波长编码通道(未示出)的附加组SE在端口13插入分出信号。根据优选实施例，在环行器50的端口21输入通道组SE并通过该光环行器在其端口22发出，它们在此进入在其中遇到第一系列滤光器56的光导55。由于通道组SE与ST共享一些相同的波长，它们将通过滤光器56并以与滤光器56反射的组SD相同的方式在端口12重新进入光环行器50，并通过光环行器50与SD组一起在其端口13发出，以形成包括通道组SD和SE的输出信号。
因此，根据本发明，OADM通过设置与由不太完美的滤光器不希望的传输引起的通道有关的任何不希望的残留功率可与希望的通道分开并在分开的端口″转储″来克服现有技术的设计方案。
图6示出应用于光开关的本发明的实施例。图6示出具有三个端口61－63的光环行器60，和同样有三个端口66－68的光环行器65和两系列滤光器80、85，例如光纤布拉格光栅。用诸如光纤或波导之类的光导连接图6的各种元件。光环行器60经端口62和滤光器80连接到光环行器65上的端口66。光环行器65经端口67连接到滤光器85。
现在描述图6的装置在切换两个光通道时的操作。包括两个光通道的输入信号施加到光环行器60的端口61并通过光环行器在其端口62发出。来自端口62的输入信号通过光导到被设置用来反射第一输入通道和通过第二通道的滤光器80。由滤光器80反射的第一输入通道返回，以便在其端口62重新进入第一光环行器60，并通过光环行器60在其端口63发出。滤光器80通过的第二输入通道通过光导，在其端口66进入第二光环行器65。第二光通道通过第二光环行器65在其端口67发出，然后经光导传送到第二滤光器85。设置滤光器85反射第二输入光通道并通过与第一输入光通道对应的波长带。结果是，第二输入光通道返回，在其端口67重新进入第二光环行器，并通过第二光环行器65在其端口68发出。因此，通过切换来自端口63的第一通道输出和来自端口68的第二通道输出已分离了输入的光信号中包括的两个通道。然而，通过控制滤光器80和85可得到不同切换结果。每个滤光器系列80和85包含一个用于每个输入通道的可调滤光器。可调谐每个滤光器以便有选择地通过或反射对应的通道。因此，能够设置第一系列滤光器80起到通过第一通道和反射第二通道的作用，第二系列滤光器85起到反射第一通道和通过第二通道的作用。这将导致输入通道分离成从端口63输出的第二输入通道和从端口68输出的第一输入通道。很显然，通过设定一系列或多系列滤光器或是反射所有或是传输所有输入通道，可从端口63、端口68或从离开光环行器65的第二滤光器85的端部输出两个输入通道。
如上面指出的，对于OADM实施例，高反射滤光器具有衰减滤光器波长带外的通道的不良影响。选择低反射滤光器可克服这一问题，然而，这些滤光器具有使光通道的不希望的残留部分在滤光器通过的缺点。＼par图6的装置通过确保在输出之前反射每个光通道输出来克服不希望的残留部分的问题，从而从所切换的输出通道分离光通道的任何不希望的残留部分。通过下面的例子说明实现该分离的方式。如果调整图6的滤光器以使第一滤光器80反射第一光输入通道和通过第二光输入通道，和使第二滤光器85通过第一光输入通道(或与第一通道对应的波长)和反射第二光输入通道，然后由滤光器序列85传输与第二输入通道一起通过第二滤光器系列85的第一光输入通道(因″不完善的″滤光器80中不希望的传输生成的)第一光输入通道的任何不希望的残留部分，从而在滤光器系列85反射时从第二输入通道分离。可认为滤光器系列85远离光环行器65的端部作为转储不希望的残留部分的″转储″端口的形式。同样，在下面描述的图7和8的装置中，可认为未送入光环行器的任何滤光器系列作为相同形式的″转储″端口。
图6所示的本发明作为两个通道的光开关的实施例具有简单的光环行器装置和串联排列的滤光器。如果增加开关切换的通道的数量，仅进一步增加光环行器和与图6的滤光器85串联的滤光器既可实现。然而，对于大量的通道，这可能有最后切换的通道必须通过该开关的每个前级，从而经历不可接受的衰减的缺点。图7和8的装置有利于实现大量通道的开关，同时使任何一个通道在被切换前必须通过的光环行器／滤光器级串联的数量最小。
图7示出本发明应用于四通道光开关。参考图7，为光环行器90提供三个端口91－93并经端口92连接到滤光器系列95和连接在其间的光导。滤光器95在离光环行器90远的一端连接到功能框100。可以看到，功能框100包含与图6相似的装置，功能框100的端口101、103、108对应于图6的端口61、63和68，即设置端口101接收两个光通道，设置端口103和108到这些输入光通道的每个输出端。功能框100的滤光器系列120和125分别对应于图6的滤光器系列80和85。
光环行器90的端口93经光导连接到功能框100。功能框110与功能框100相同，除了指出功能框110的端口111、113、118对应于功能框100的端口101、103和108外，不再给出一步的描述。
现在描述图7的装置的操作。在操作中，光环行器90的端口91中经光导接收4个光输入通道。这4个光输入通道通过光环行器90从其端口92发出，然后经光导引导到滤光器系列95。可设置滤光器系列95有选择地反射所选择的输入光通道。对于四通道开关来说，设置滤光器系列95反射两个输入光通道并通过另两个输入光通道。光环行器系列95反射的两个光输入通道返回到光环行器90上的端口92并通过光环行器90在其端口93发出。在端口93，由光导将该对反射的输入光通道引导到功能框110的端口111。如上面指出的，功能框110以与图6的装置完全相同的方式工作，以便将在端口111接收的两个输入通道有选择地切换到分开的输出端口113、118上。
光导将滤光器系列95传送的该对光输入通道引导到功能框100的端口101。如上面指出的，功能框100以与图6的装置相同的方式工作，以便将在端口101接收的两个输入通道切换到分开的输出端口103、108。因此，通过控制图7的各种滤光器系列的操作，可在4个输出端口103、108、113、118中的任何一个输出任何任意的输入光通道。另外，以与图6的装置类似的方式从选择的输出通道分开″不完善的″滤光器中的传输产生输入通道的不希望的残留部分。
以与图6的装置相似的方式，通过设置每个滤光器系列传送可从其它滤光器接收的通道的任何残留部分来实现该分离。作为实例，在图7的装置中，滤光器系列120传送滤光器系列95因其中的不完善反射而传送的通道的任何残留部分。同样，滤光器系列125传送滤光器系列120因其中的不完善反射而传送的通道的任何残留部分，和滤光器系列95因其中的不完善反射而传送的和然后因设计而由滤光器120传送的通道的任何残留部分。
图8示出本发明应用于16通道光开关。图8的16通道光开关包括功能框200、300、400、500和600。光导将功能框200的输出端口213连接到功能框300的输入端口391。同样，功能框200的输出端口218、203和208分别连接到功能框400、500和600的输入端口491、591和691。从该图中看出，具有输入端口291和4个输出端口213、218、203和208的功能框200的装置与图7的4通道开关的相似。然而，设置功能框200有选择地切换16个光输入通道，而不是作为4通道开关工作。在操作中，设置功能框200在输入端口291接收16个光输入通道并有选择地切换任何四个输入光通道，以便从输出端口203输出；有选择地切换剩余的12个输入光通道中的任何四个以便从输出端口208输出；有选择地切换剩余的8个输入光通道中的任何四个以便从输出端口213输出，和切换剩余的4个输入光通道以便从输出端口218输出。因此，功能框200与图7的四通道开关的区别在于设置功能框200的滤光器系列以处理大量通道。特别是，滤光器系列295起到从16个接收的通道反射任何8个通道的作用，滤光器系列200和300起到从8个通道反射4个通道的作用，滤光器系列225和235起到从4个接收的通道反射4个通道的作用。传送滤光器系列未反射的任何通道。
为了整个切换的灵活性，每个滤光器系列应具有反射输入通道中的任何一个通道的能力(例如，在功能框200的情况下，所有16个输入通道需要每个系列16个滤光器)。如果可接受较低的灵活性，通过减少某些滤光器系列中滤光器的数量可节省费用。
从图8可以看出，功能框300的功能与图7的四通道开关的相同，即在端口391有选择地将四个光输入通道中的不同通道切换到所选择的输出端口313、318、303、308中的一个。因此，功能框300的端口303、308、313、318和391正好对应于图7的四通道开关的端口103、108、113、118和91。功能框400、500和600与功能框300相同。除了说明输入端口491、591和691正好对应于功能框300的输入端口391，同样输出端口403、503、603对应于输出端口303；输出端口408、508、608对应于输出端口308；输出端口413、513、613对应于输出端口313；和输出端口418、518、618对应于功能眶300的输出端口318外，在此不再给出功能眶400、500、600的进一步描述。
现在描述图8的装置的操作。在操作中，在功能框200的端口291输入16个波长编码的输入光通道。滤光器系列295工作，以便有选择地反射输入光通道中的8个，使它们被引导并通过滤光器系列230，并有选择地传送另外8个输入光通道，使它们被引导并通过滤光器序列220。滤光器系列220工作，以便有选择地反射从滤光器系列295接收的8个输入通道中的4个，使它们被引导并经端口203传送到功能框500的端口591，并有选择地通过从滤光器系列220接收的另外4个通道，使它们被引导并传送到滤光器系列225。滤光器系列225起到反射由滤光器系列220传送的所有4个光通道的作用，使它们被引导并经端口208传送到功能框600的输入端口691。在优选实施例中，可省略滤光器系列225和有关的光环行器，并由光导(未示出)将滤光器系列220传送的通道直接引导到功能框600的端口691。
滤光器系列230起到有选择地反射由滤光器系列295反射的4个光输入通道的作用，使它们被引导并经端口213传送到功能框300的输入端口391，并有选择地传送滤光器系列295反射的另外4个通道，使它们被引导并传送到滤光器系列235。滤光器系列235起到反射滤光器系列230通过的全部4个光输入通道的作用，使它们被引导并传送到功能框400的输入端口491。在优选实施例中，可省略滤光器系列235和有关的光环行器，并由光导(未示出)将滤光器系列230传送的通道直接引导到功能框400的端口491。
因此，在操作中，功能框300、400、500和600中的每一个从该组16个光输入通道中接收由功能框200选择的一组4个通道。功能框300、400、500和600中的每一个以与图7的装置相同的方式工作，以便有选择地将4个光输入通道中的每一个切换到功能框，以使不同的光通道从其4个输出端口中的每一个输出。因此，图8的16个通道开关工作，以便将16个输入通道中的每一个有选择地切换到16个输出端口中所选择的一个输出端口。
因此，根据本发明，提供一种光开关，其中通过设置从不太完善的滤光器的不希望的传输引起的通道部分有关的任何不希望的残留功率与切换的通道分离并在分离的端口"转储″来生成切换的输出光通道，而在其中不包括其它光通道的不希望的部分。
很显然，本发明不限于图6、7和8所示的切换实施例，而是可应用到切换任何数量的输入通道的光开关。
权利要求
1．一种用于接收输入信号的光开关装置，该输入信号包括多个输入波长编码的光通道，该开关装置包括从该多个输入光通道选择的选择装置，以便形成由从该多个输入光通道中选择的通道组成的多个输出信号，其中该多个输出信号的任何一个信号中的输入光通道的组合与输入信号中输入光通道的组合不同；其中选择装置包括多个有选择地反射从该多个输入光通道选择的光通道的选择反射器，其中设置该多个选择反射器有选择地反射所选择的输入光通道中的每一个，以便形成该多个输出信号。
2．一种包括多个端口的光开关装置，该开关装置在该多个端口从多个波长编码的输入光通道形成多个输出光信号，该多个输出光信号包括波长编码的输出光通道，其中该开关装置包括选择反射器，每个选择反射器反射所选择的输入光通道的第一部分并传送所选择的输入光通道的残留部分，其中该开关装置包括从输出信号分离残留部分的分离装置。
3．根据权利要求2所述的光开关装置，包括用于转储从输出信号分离的残留部分的端口。
4．根据权利要求1或2所述的光开关装置，其中该多个选择反射器包括传送第一组所选择的光输入通道和反射第二组所选择的光输入通道的第一组选择反射器，和反射第一组所选择的光输入通道和传送第二组所选择的光输入通道的第二组选择反射器。
5．一种接收输入信号的光开关装置，该输入信号包括多个输入波长编码的光通道，该开关装置包括从该多个输入光通道选择的选择装置，以便形成由从该多个输入光通道中选择的通道组成的多个输出信号，其中该选择装置包括多个有选择地反射从该多个输入光通道选择的光通道的选择反射器，其中该多个选择反射器包括传送第一组所选择的光输入通道和反射第二组所选择的光输入通道的第一组选择反射器，和反射第一组所选择的光输入通道和传送第二组所选择的光输入通道的第二组选择反射器。
6．一种光分插复用器，包括上面任何一项权利要求的光开关装置。
7．根据权利要求6所述的OADM，包括三个光环行器。
8．根据权利要求6所述的OADM，仅包括一个光环行器。
9．根据权利要求6所述的OADM，还接收一个或多个附加光通道，OADM包括用于将附加光通道插入输出光信号之一的插入装置。
10．一种光开关，包括权利要求1、2或5中的任何一个所述的光开关装置。
11．根据权利要求10所述的光开关，包括多个光环行器。
12．根据权利要求11所述的光开关，其中在操作中，每个经切换的输入光通道仅通过该多个光环行器中的一些光环行器。
13．根据权利要求11所述的光开关，包括多个互连的转储，其中每个转储包括一个或多个光环行器和一个或多个串联的选择反射器。
14．一种光学网络，包括上面任何一项权利要求所述的光开关装置。
15．一种电信网络，包装上面任何一项权利要求所述的光开关装置。
全文摘要
一种光开关装置,用于接收包括多个输入波长编码的光通道的输入信号,该开关装置包括从该多个输入光通道选择的选择装置,其中选择装置包括多个有选择地反射从该多个输入光通道选择的光通道的选择反射器,其中设置该多个选择反射器有选择地反射所选择的输入光通道中的每一个,以便形成该多个输出信号。该多个选择反射器包括传送第一组所选择的光输入通道和反射第二组所选择的光输入通道的第一组选择反射器,和反射第一组所选择的光输入通道和传送第二组所选择的光输入通道的第二组选择反射器。
文档编号H04Q3/52GK1279542SQ0012226
公开日2001年1月10日 申请日期2000年4月1日 优先权日1999年4月1日
发明者R·C·古德费洛 申请人:马科尼通讯有限公司