[發明專利]可縮放光學交換器及交換模塊

有效

• 申請號: 201280061235.0
• 申請日: 2012-10-27
• 公開（公告）號: CN104024917A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 安東尼·J·蒂克納;伊利婭·沃羅別伊齊克;溫斯頓·韋
• 申請（專利權）人: 尼歐光量子學公司
• 主分類號: G02B26/08
• 分類號: G02B26/08;G02B6/35
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 沈錦華

相關申請案交叉參考

本申請案主張以下同在申請中的美國臨時申請案的優先權：沃洛別伊黑克(Vorobeichik)等人于2011年10月28日提出申請、標題為“可縮放光學交換器及交換模塊(Scalable?Optical?Switches?and?Switching?Modules)”的美國臨時申請案61/552,616；韋(Way)等人于2012年2月3日提出申請、標題為“可縮放光學交換器及交換模塊(Scalable?Optical?Switches?and?Switching?Modules)”的美國臨時申請案61/594,539；及韋等人于2012年5月3日提出申請、標題為“可縮放光學交換器及交換模塊(Scalable?Optical?Switches?and?Switching?Modules)”的美國臨時申請案61/642,280，所述美國臨時申請案三者全部以引用方式并入本文中。

技術領域

本發明的技術領域涉及一種可縮放光學交換器系統，所述光學交換器系統基于以模塊化形式構造以用于擴展所述交換器系統以實現光學通信系統的所要交換能力的光學交換器裝置。本發明進一步涉及并入有可擴展模塊化光學交換能力的光學網絡。

背景技術

現代光學通信網絡普遍地用于互連用于引導眾多不同的電話語音、數字視頻、因特網及其它類型數字數據的流的遠距、區域及都會通信樞紐。此意味著，為最高效且經濟地管理對這些網絡的持續增加的能力及速度需求，將許多通信信道聚合成若干流，每一流攜載高達每秒10個千兆位，目前出現每秒40及100個千兆位且未來預期每經聚合數據流每秒數百個千兆位。數十個這些數據流利用波長劃分多路復用(WDM)通過網絡中的每一光纖同時發射，其中每一流通過具有稍微不同于光纖中的其它流的所有其它波長但可完全與其區分開的光學波長的光學信號攜載。常規地，這些光學流視情況通過光纖鏈路的每一端處的各種眾所周知的光學濾光器組件組合及分離。

這些光學網絡包含其中光纖在“節點”處相交的許多位置。這些節點在許多方面類似于復雜公路系統的相交點。大量業務沿著光纖中的每一者來到節點，但并非任何光纖上的所有業務必需前往相同目的地。業務中的一些業務可前往在節點本地的目的地，可存在在節點本地始發的新業務，且其它業務可需要在從節點的各種傳出光纖當中獨立地重新路由。實現這些節點處的業務的必需重新配置由交換器提供。

直到最近，用以提供此交換的主要構件將為電子的。為實現此目的，每一光纖中的每一波長將經分離成個別物理信道，且接著那些波長中的每一者中的數據將通過光學接收器轉換成二進制電數據。一旦所有數據呈電形式，便可將其用管道輸送到呈眾多可能配置中的任一者的電子交換矩陣中，且經重新組織到多個輸出信道上的適當群組中。接著，每一輸出信道中的數據通過具有特定預定波長的每一輸出處的光學發射器轉換回到光學數據且前往每一輸出光纖的不同波長上的數據流被重新多路復用且插入到所述光纖中。也可存在與可與使用交換矩陣上的額外端口通過節點的數據集成的本地業務相關聯的輸入及輸出數據流。在每一波長中使用的數據速率下，與純光學調度相比，電光接收器及發射器是相對昂貴、大型且耗電的。此外，在電交換器矩陣內，需要功率來推送每一位數據經過矩陣，且每秒可存在數千億或數萬億個位移動經過矩陣。原則上，電子交換可在于數據的路徑上發送數據之前提供重新配置、格式化、同步化及以其它方式優化數據的呈現的最大靈活性。然而，針對通過現代節點的數據量，以電子方式交換所有項目無疑地完全不可行，且提供基本硬件的經濟性也無法支持。此外，通過節點的帶寬僅預期隨時間增加。

在本申請案之前的大約十年中，已出現補充電子交換同時且實際上實現通過節點的數據的帶寬的增加的光學交換技術。光學交換通常將每一波長視為粘著(cohesive)單元且將每一波長透明地傳遞到所述節點內的其目的地(輸出光纖或與本地業務相關聯的波長信道)。透明光學交換器有效地建立用于將線性或直接地傳遞到所要輸出光纖或本地端口的指定輸入光纖上的指定波長下的光的物理路徑。此交換器基本上傳遞任何光學數據(不論格式或內容)，只要光學數據在針對所述光學信道指定的光學波長范圍內即可。由于光學交換器不能修改光學波長內的詳細數據，因此其不如電子交換器一樣靈活。但更顯著地，交換所述波長的數據所需的功率僅為通過交換器建立及維持光學路徑所需的電量，其通常小于電子交換相同數據所需的數量級的數量級。由于功率消耗通常為可由節點管理的帶寬的限制因素，因此光學交換不僅便于遠程配置，而且明顯實現光學網絡的當前及未來性能等級。

發明內容