微电机系统光开关和交换节点技术方案

一种MEMS光开关(200)和交换节点(300)，该MEMS光开关(200)包括：N1个输入端口(210)、N1个输入MEMS镜(220)、M1个输出端口(240)和M1个输出MEMS镜(230)，其中，第一输入端口(210)用于将第一光信号传输至第一输入MEMS镜(220)；该第一输入MEMS镜(220)用于将该第一光信号反射至第一目的输出MEMS镜，其中，在沿该第一偏转轴所在的直线上，该第一输入MEMS镜(220)位于该N1个输入MEMS镜(220)的边缘，并且在将接收到的该第一光信号反射至第一输出MEMS镜(231)和第二输出MEMS镜(232)时，该第一输入MEMS镜(220)相对于该第二偏转轴向相反方向偏转。MEMS光开关在不改变MEMS镜的最大转角的基础上，提高MEMS镜的转角利用率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微电机系统光开关和交换节点
本专利技术实施例涉及通信领域，并且更具体地，涉及微电机系统光开关和交换节点。
技术介绍
在波分复用(WavelengthDivisionMultiplexing，WDM)光网络中，多个不同环网相交的一个节点需要接收大量来自不同线路的WDM光信号，并根据这些WDM光信号的目的节点将其路由到不同的线路。同时，本节点中还有与汇聚层相连的上波和下波(Add/Drop)线路，其中，上波线路用于将从下层汇聚到本节点的需要去往不同线路的光信号交换到目的线路上，下波线路用于将来自其他节点的目的节点为本节点的光信号交换到本节点内部，上述光信号的交换可以通过光开关来实现。随着光网络流量的不断增大，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，其中，三维微电机系统(ThreeDimensionMicro-Electro-MechanicalSystem，3D-MEMS)光开关是满足该日益增长的吞吐量要求的一个重要解决方案。图1a和图1b分别示意性地示出了现有技术中的一种典型的交换节点100以及该交换节点中的N×N的全交叉3D-MEMS光开关120。如图1a所示，该交换节点100包括n个波分解复用器110、MEMS光开关120和n个波分复用器130。该交换节点100能够实现对N×N路光信号的交换。具体地，来自n个节点或线路的光信号输入到n个波分解复用器110后，每路光信号被解复用为m路光信号输入到该MEMS光开关120，其中，需要下波到本地的光信号从k个下波端口输出到本地，而需要到其它节点的(N-k)路光信号被交换到各个光信号的目的节点所对应的目的输出端口。此外，来自本地的需要交换到其它节点的光信号可以从k个上波端口输入，并且被交换到该光信号的目的节点所对应的目的输出端口，其中，N＝n×m+k。该MEMS光开关120的输出端口输出的光信号输入到n个波分复用器130，每个波分复用器130将输入的多路光信号合成一路光信号后输出。如图1b所示，该MEMS光开关120包括：输入端口阵列121、输入MEMS镜阵列123、输出MEMS镜阵列125和输出端口阵列127。该输入端口阵列121和该输入MEMS镜阵列123可以分别包括N个输入端口和N个输入MEMS镜，其中，N＞1，并且该N个输入MEMS镜和该N个输入端口一一对应。该输出MEMS镜阵列125和该输出端口阵列127可以分别包括N个输出MEMS镜和N个输出端口，其中，该N个输出MEMS镜和该N个输出端口一一对应。此外，该N个输入MEMS镜和该N个输出MEMS镜中的每个MEMS镜能够进行二维偏转。如图1b所示，一束光信号可以从一个输入端口进入该MEMS光开关120，其中，该光信号可以为其它节点传输的光信号或者本地上传的光信号。该光信号可以被传输至该输入端口对应的输入MEMS镜上。该输入MEMS镜可以通过偏转一定的角度，以使得该光信号被反射到输出MEMS镜阵列中的一个输出MEMS镜上，其中，该输出MEMS镜与该光信号的目的输出端口相对应。该输出MEMS镜可以通过偏转一定的角度，将该光信号反射到该输出MEMS镜对应的目的输出端口。最后，该光开关120将该光信号从该目的输出端口输出，其中，该目的输出端口输出的光信号可以被传输至该MEMS光开关120所在的节点本地，或者被传输至其他节点。在图1b中，假设该输入MEMS镜阵列123中的各个输入MEMS镜均处于休息状态(atrest)，即与xy平面平行，并且输入光束的入射角为α。为了使得输入MEMS镜反射的光束能够到达输出MEMS镜阵列中的任何一个输出MEMS镜，位于最左侧的输入MEMS镜反射的光束需要顺时针转动θ1度，相应地，该位于最左侧的输入MEMS镜至少需要绕y轴顺时针转动θ1/2度，此时只利用了该最左侧的输入MEMS镜的顺时针转动能力；类似地，位于最右侧的输入MEMS镜需要至少绕y轴逆时针转动θ2/2度，此时只利用了该最右侧的输入MEMS镜的逆时针转动能力。由于该输入MEMS镜阵列和该输出MEMS镜阵列中包括的MEMS镜的数量相等，该输入MEMS镜阵列和该输出MEMS镜阵列中的所有MEMS镜均相同，并且绕y轴转动的最大顺时针转动角度与最大逆时针转动角度相同，这就使得θ1和θ2需要小于MEMS镜的最大转动角度，进而限制了该输入MEMS镜阵列123和该输出MEMS镜阵列124中包括的MEMS镜的数量。因此，如果要增大该MEMS光开关的规模和集成度，就必须增大MEMS镜的最大转角，而这是很难实现的。综上所述，现有技术中的MEMS光开关很难实现更大规模以及更高的集成度，难以满足城域网和骨干网的交换节点对吞吐量的需求。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种MEMS光开关和交换节点，能够在不改变MEMS镜的最大转角的基础上，更大程度地利用MEMS镜的偏转能力，提高MEMS镜的转角利用率。第一方面，本专利技术实施例提供了一种MEMS光开关，包括：N1个输入端口、N1个输入MEMS镜、M1个输出端口和M1个输出MEMS镜，其中，该N1个输入MEMS镜和该N1个输入端口一一对应，该M1个输出MEMS镜与该M1个输出端口一一对应，M1和N1均为大于一的整数；该N1个输入端口中的第一输入端口用于将来自于其它节点的第一光信号传输至该第一输入端口对应的第一输入MEMS镜，其中，该其它节点为该MEMS光开关200所属的本节点之外的节点；该第一输入MEMS镜用于绕第一偏转轴和第二偏转轴中的至少一个偏转轴进行偏转，以使得将接收到的该第一光信号反射至该M1个输出MEMS镜中的第一目的输出MEMS镜，其中，该第一光信号的目的输出端口为该第一目的输出MEMS镜所对应的第一目的输出端口；该第一目的输出MEMS镜用于将接收到的该第一输入MEMS镜反射的该第一光信号反射至该第一目的输出端口；其中，在沿该第一偏转轴所在的直线上，该第一输入MEMS镜位于该N1个输入MEMS镜的边缘，并且在将接收到的该第一光信号反射至第一输出MEMS镜和第二输出MEMS镜时，该第一输入MEMS镜由休息状态起始相对于该第二偏转轴向相反方向偏转，其中，该M1个输出MEMS镜包括该第一输出MEMS镜和该第二输出MEMS镜。在第一种可能的实现方式中，该M1个输出MEMS镜由M2个本地下波MEMS镜和M3个其它输出MEMS镜组成，该M1个输出端口由M2个本地下波端口和M3个其它输出端口组成，其中，M1＞M2≥1，M1＞M3＞1；该M2个本地下波MEMS镜与该M2个本地下波端口一一对应，该M2个本地下波端口中的每个本地下波端口输出的光信号被传输至该本节点；该M3个其它输出MEMS镜与该M3个其它输出端口一一对应，该M3个其它输出端口中的每个其它输出端口输出的光信号被传输至其他节点。结合上述可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，该M2个本地下波MEMS镜包括该第一输出MEMS镜，该M3个其它输出MEMS镜包括该第二输出MEMS镜。结合上述可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，该MEMS光开关还包括：N2个上波端口和N2个上波MEMS镜，N2≥1，其中，该N2个上波MEMS镜与该N2个上波端口一一对应；该N2个上波端口中的第一上波端口用于将来自于本节点的第二光信号传输至该第本文档来自技高网...

【技术保护点】
PCT国内申请，权利要求书已公开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种微电机系统MEMS光开关，其特征在于，包括：N1个输入端口、N1个输入MEMS镜、M1个输出端口和M1个输出MEMS镜，其中，所述N1个输入MEMS镜和所述N1个输入端口一一对应，所述M1个输出MEMS镜与所述M1个输出端口一一对应，M1和N1均为大于1的整数；所述N1个输入端口中的第一输入端口用于将来自于其它节点的第一光信号传输至所述第一输入端口对应的第一输入MEMS镜，其中，所述其它节点为所述MEMS光开关所属的本节点之外的节点；所述第一输入MEMS镜用于绕第一偏转轴和第二偏转轴中的至少一个偏转轴进行偏转，以使得将接收到的所述第一光信号反射至所述M1个输出MEMS镜中的第一目的输出MEMS镜，其中，所述第一光信号的目的输出端口为所述第一目的输出MEMS镜所对应的第一目的输出端口；所述第一目的输出MEMS镜用于将接收到的所述第一输入MEMS镜反射的所述第一光信号反射至所述第一目的输出端口；其中，在沿所述第一偏转轴所在的直线上，所述第一输入MEMS镜位于所述N1个输入MEMS镜的边缘，并且在将接收到的所述第一光信号反射至第一输出MEMS镜和第二输出MEMS镜时，所述第一输入MEMS镜由休息状态起始相对于所述第二偏转轴向相反方向偏转，其中，所述M1个输出MEMS镜包括所述第一输出MEMS镜和所述第二输出MEMS镜。2.根据权利要求1所述的MEMS光开关，其特征在于，所述M1个输出MEMS镜由M2个本地下波MEMS镜和M3个其它输出MEMS镜组成，所述M1个输出端口由M2个本地下波端口和M3个其它输出端口组成，其中，M1>M2≥1，M1>M3>1；所述M2个本地下波MEMS镜与所述M2个本地下波端口一一对应，所述M2个本地下波端口中的每个本地下波端口输出的光信号被传输至所述本节点；所述M3个其它输出MEMS镜与所述M3个其它输出端口一一对应，所述M3个其它输出端口中的每个其它输出端口输出的光信号被传输至其他节点。3.根据权利要求2所述的MEMS光开关，其特征在于，所述M2个本地下波MEMS镜包括所述第一输出MEMS镜，所述M3个其它输出MEMS镜包括所述第二输出MEMS镜。4.根据权利要求2或3所述的MEMS光开关，其特征在于，还包括：N2个上波端口和N2个上波MEMS镜，N2≥1，其中，所述N2个上波MEMS镜与所述N2个上波端口一一对应；所述N2个上波端口中的第一上波端口用于将来自于本节点的第二光信号传输至所述第一上波端口对应的第一上波MEMS镜；所述第一上波MEMS镜用于绕所述第一偏转轴和所述第二偏转轴中的至少一个偏转轴进行偏转，以使得将接收到的所述第二光信号反射至所述M1个输出MEMS镜中的第二目的输出MEMS镜，其中，所述第二光信号的目的输出端口为所述第二目的输出MEMS镜所对应的第二目的输出端口；所述第二目的输出MEMS镜用于将接收到的所述第二光信号反射至所述第二目的输出端口。5.根据权利要求4所述的MEMS光开关，其特征在于，在所述第一偏转轴和所述第二偏转轴中的至少一个偏转轴所在的方向上，所述M2个本地下波MEMS镜相邻排列并且所述M3个其它输出MEMS镜相邻排列。6.根据权利要求5所述的MEMS光开关，其特征在于，还包括：N3个第一中间MEMS镜，N3>1，其中，所述第一输入MEMS镜具体用于绕所述第一偏转轴和所述第二偏转轴中的至少一个偏转轴进行偏转，以使得将接收到的所述第一光信号直接反射至所述N3个第一中间MEMS镜中的一个第一中间MEMS镜；所述一个第一中间MEMS镜用于将接收到的所述第一输入MEMS镜反射的所述第一光信号反射至所述第一目的输出MEMS镜；所述第一目的输出MEMS镜具体用于将接收到的所述一个第一中间MEMS镜反射的所述第一光信号反射至所述第一目的输出端口。7.根据权利要求6所述的MEMS光开关，其特征在于，所述N3个第一中间MEMS镜与所述M2个本地下波MEMS镜组成MEMS镜阵列，并且在所述第一偏转轴和所述第二偏转轴中的至少一个偏转轴所在的方向上，所述N3个第一中间MEMS镜相邻排列并且所述M2个本地下波MEMS镜相邻排列。8.根据权利要求6或7所述的MEMS光开关，其特征在于，还包括：反射元件，其中，若所述M3个其它输出端口包括所述第一目的输出端口，所述一个第一中间MEMS镜用于将接收到的所述第一输入MEMS镜反射的所述第一光信号反射至所述反射元件；所述反射元件用于将接收到的所述一个第一中间MEMS镜反射的所述第一光信号反射至所述第一目的输出MEMS镜；所述第一目的输出MEMS镜具体用于将接收到的所述反射元件反射的所述第一光信号反射至所述第一目的输出端口。9.根据权利要求8所述的MEMS光开关，其特征在于，所述反射元件包括：第一反射镜和/或N4个第二中间MEMS镜，N4>1。10.根据权利要求9所述的MEMS光开关，其特征在于，若所述反射元件包括所述第一反射镜和N4个第二中间MEMS镜，所述一个第一中间MEMS镜具体用于将接收到的所述第一输入MEMS镜反射的所述第一光信号发射至所述第一反射镜；所述第一反射镜用于将接收到的所述一个第一中间MEMS镜反射的第一光信号反射至所述N4个第二中间MEMS镜中的一个第二中间MEMS镜；所述一个第二中间MEMS镜用于将接收到的所述第一反射镜反射的第一光信号反射至所述第一目的输出MEMS镜。11.根据权利要求10所述的MEMS光开关，其特征在于，还包括：N3个微透镜，所述一个第一中间MEMS镜具体用于将接收到的所述第一输入MEMS镜反射的所述第一光信号反射至所述N3个微透镜中的第一微透镜；所述第一微透镜用于对接收到的所述一个第一中间MEMS镜反射的所述第一光信号进行准直处理，并将处理后的所述第一光信号传输至所述反射元件；所述反射元件具体用于接收所述第一微透镜进行准直处理后的所述第一光信号。12.根据权利要求11所述的MEMS光开关，其特征在于，还包括：第二反射镜和第三反射镜中的至少一个反射镜，其中，所述M2个本地下波MEMS镜中的每个本地下波MEMS镜具体用于通过所述第二反射镜的反射将光信号传输至对应的本地下波端口；所述N2个上波端口中的每个上波端口具体用于通过所述第三反射镜的反射将所述第二光信号传输至对应的上波MEMS镜。13.一种交换节点，其特征在于，包括：MEMS光开关、波分复用器和波分解复用器，其中，所述MEMS光开关包括：N1个输入端口、N1个输入MEMS镜、M1个输出端口和M1个输出MEMS镜，其中，所述N1个输入MEMS镜和所述N1个输入端口一一对应，所述M1个输出MEMS镜与所述M1个输出端口一一对应，M1和N1均为大于1的整数；所述波分解复用器用于接收包括N个波长的一束光信号，将接收到的所述一束光信号分离为N束...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，蒋臣迪，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44