环绕光开关矩阵制造技术

光开关矩阵（１００）经开关组的Ｍ行（ａ－ｄ）将Ｎ个输入波导（１１８）连接到Ｍ个输出波导（１２０）。开关组（１１２）的每行包括：一个具有一个输入端（１４０）和两个输出端的第一开关组，具有两个输入端和两个输出端的Ｎ－２个中间开关组（１１４），和具有两个输入端和一个或两个输出端的最后开关组。每个第一或中间开关组的一个输出端被光耦合到同一行中的后续开关组的一个输入端，其它输出端通过不相互交叉的中间波导被光耦合到循环接续行的相应开关组的输入端。唯一例外是中间波导将最后行连接到第一行。这些中间波导与其它波导交叉。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光开关矩阵，特别是一种改进的具有环绕结构的光开关矩阵。
技术介绍
附图说明图1图示说明了本专利技术要改进的现有技术的光开关矩阵10。该光开关矩阵还作为现有技术公开在Okuyama等人的美国专利US4852958中。矩阵10将四个输入波导18经四行开关(a，b，c，d)连接到四个输出波导20。每行包括一个1×2开关12，两个2×2开关14和一个2×1组合器16。每个1×2开关12具有一个单输入端40和两个输出端一个上输出端22和一个下输出端24。每个2×2开关具有两个输入端和两个输出端一个上输入端26，一个下输入端28，一个上输出端30和一个下输出端32。每个2×1组合器具有两个输入端一个上输入端34和一个下输入端36；和一个单输出端42。输入波导18连接相应的输入端40。输出波导20连接相应的输出端42。在每个行中，下输出端24和32通过中间波导38连接紧随其后的开关14或16的下输入端28和36；而上输入端22和30通过中间波导38连接循环接续的行中的相应开关14或16的上输入端26或34。循环接续是指连接布局好像是多个行平行于一个圆柱体的轴线制作在该圆柱体的圆周上行b是行a的后继者，行c是行b的后继者，行d是行c的后继者，行a是行d的后继者。所以，例如，中间波导38将开关12d的上输出端22连接到开关14aa的上输入端26。在Okuyama等人的文献中，行a和d被显示为由交叉其它中间波导38的中间波导38连接。为了说明清楚起见，行a与d间的环绕连接在图1中由中间波导38上的圆圈端A，B和C代表，所述中间波导38将行d的输出端22和30连接到行a的输入端26和34。2×2开关14的若干实施在现有技术中是公知的，包括，尤其是，定向耦合器开关和Mach-Zehnder干涉仪开关。2×2开关14可以处于两种状态之一直通状态(也被称作“横号”状态或“＝”状态)，其中，经上输入端26进入开关14的光能通过上输出端30离开开关14，以及，经下输入端28进入开关14的光能通过下输出端32离开开关14；和交叉状态(也被称作“交叉”状态或“X”状态)，其中，经上输入端26进入开关14的光能通过下输出端32离开开关14，以及，经下输入端28进入开关14的光能通过上输出端30离开开关14。通过将电压施加到开关14的内部部件上，使开关14从一种状态切换到另一种状态。不施加开关电压时，开关14处于两种状态中的一种状态“OFF”。施加切换电压时，开关14处于两种状态中的另一种状态“ON”。因而，开关14的两种变型是可能的。在第一种变型中，当OFF时，开关14处于其＝状态；当ON时，开关14处于其X状态。在第二种变型中，当OFF时，开关14处于其X状态；当ON时，开关14处于其＝状态。在本专利技术的上下文中，优选选用开关14的第一种变型。使2×2开关14变成1×2开关12，仅需要将输入端的一个做成闲置端，也就是，使该输入端断开。例如，如果下输入端28是闲置的，那么，上输入端26充当输入端40，上输出端30充当上输出端22，下输出端32充当下输出端24。在这样一个1×2开关12的优选变型中，当该开关12为OFF时，开关12处于＝状态，所以经输入端40进入的光能经上输出端22离去；当该开关12为ON时，开关12处于X状态，所以经输入端40进入的光能经下输出端24离去。作为选择，如果输入端26闲置，那么下输入端28充当输入端40。在该可替换的1×2开关12的优选变型中，当开关1 2为OFF时，开关12处于＝状态，所以经输入端40进入的光能经下输出端24离去；当该开关12为ON时，开关12处于X状态，所以经输入端40进入的光能经上输出端22离去。2×1组合器16可以是无源的或者可以是有源的。使2×2开关14变成2×1有源组合器16，仅需要简单地将输出端之一做成闲置端，也就是使该输出端断开。例如，如果下输入端32是闲置的，那么，上输入端26充当上输入端34，下输入端28充当下输入端36，上输出端30充当输出端42。在下文中，有源2×1组合器通常被称作“2×1开关”。在这样一个2×1开关16的优选变型中，当该2×1开关16为OFF时，开关16处于＝状态，所以只有经上输入端34进入的光能通过输出端42离去；当该2×1开关16为ON时，开关16处于X状态，所以只有经下输入端36进入的光能通过输出端42离去。作为选择，如果上输出端30是闲置的，那么下输出端32充当输出端40。在该可替换的2×1开关16的优选变型中，当该2×1开关16为OFF时，开关16处于＝状态，所以只有经下输入端36进入的光能经输出端42离去；当该2×1开关16为ON时，开关16处于X状态，所以只有经上输入端34进入的光能经输出端42离去。尽管2×1组合器16被最简单地实施为无源组合器，比如y形接头组合器，但是本专利技术的优选2×1组合器是有源2×1组合器，因为无源2×1组合器具有固有衰耗，以及具有下面将要说明的第二个原因。通过把适当的开关12和14置于ON和OFF，可以将任何输入波导18连接到任何输出波导20。例如，使1×2开关12成为具有闲置的下输入端的2×2开关，使1×2开关12和2×2开关14在OFF时处于它们的＝状态，以及在ON时处于它们的X状态；并且使2×1组合器16成为无源组合器。当所有开关12和14为OFF时，输入波导18a连接输出波导20d，输入波导18b连接输出波导20a，输入波导18c连接输出波导20b，输入波导18d连接输出波导20c。将开关12a置于ON，则把输入波导18a连接到输出波导20a。将开关14ba置于ON，则把输入波导18a连接到输出波导20b。将开关14cb置于ON，则把输入波导18a连接到输出波导20c。通过使用有源2×1组合器16，可以配置光开关矩阵10，使输入波导18不连接任何输出波导20，除非开关12、14或16转换为ON。例如，使1×2开关12和2×2开关14成为上述那样；并且使2×1组合器16成为具有闲置的上输出端的2×2开关，在OFF时，该开关处于它们的＝状态，在ON时，该开关处于它们的X状态。现在，当所有的开关12和14为OFF时，开关16d必须转换到ON，以将输入波导18a连接到输出波导20d；开关16a必须转换到ON，以将输入波导18b连接到输出波导20a；开关16b必须转换到ON，以将输入波导18c连接到输出波导20b；开关16c必须转换到ON，以将输入波导18d连接到输出波导20c。专利技术概述根据本专利技术，这里提供了一种光开关矩阵，包括(a)N个输入波导，其中N是大于2的整数；(b)M个输出波导，其中M是大于2的整数；(c)K行开关组，其中K是M和N中的较大者，包括(i)具有至少一个输入端和两个输出端的第一开关组，(ii)具有两个输入端和至少一个输出端的最后开关组，和(iii)L-2个中间开关组，其中L是M和N中的较小者，每个中间开关组具有两个输入端和两个输出端；其中第一开关组的N个开关中每一个的至少一个输入端中的一个被光耦合到一个相应输入波导；最后开关组的M个开关中每一个的至少一个输出端的一个被光耦合到一个相应的输出波导；其中，对于每个行，对除了最后开关组的每个开关组来说，每个开关组的第一输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光开关矩阵，包括：（ａ）Ｎ个输入波导，其中Ｎ是大于２的整数；（ｂ）Ｍ个输出波导，其中Ｍ是大于２的整数；（ｃ）Ｋ行的开关组，其中Ｋ是Ｍ和Ｎ中的较大者，包括：（ｉ）具有至少一个输入端和两个输出端的第一所述开关组，（ｉｉ） 具有两个输入端和至少一个输出端的最后所述开关组，和（ｉｉｉ）Ｌ－２个中间所述开关组，其中Ｌ是Ｍ和Ｎ中的较小者，每个所述中间开关组具有两个输入端和两个输出端；其中所述第一开关组的Ｎ个开关中每一个的所述至少一个输入端中的一个被光耦合到一 个相应所述输入波导；其中所述最后开关组的Ｍ个开关中每一个的所述至少一个输出端的一个被光耦合到一个相应的所述输出波导；其中，对于每个所述行，对于除了所述最后开关组外的每个所述开关组来说，所述每个开关组的第一所述输出端经第一相应的中间波 导光耦合到一个后续所述开关组的相应所述输入端，以及第二所述输出端经第二相应中间波导被光耦合到一个循环接续的所述行的相应开关组的相应所述输入端；和其中，对于除了一个最后所述行外的每个所述行：对于除了所述最后开关组外的每个所述开关组，所述第 一和第二中间波导彼此避开。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：大卫聂尔，鲁文杜尔，
申请(专利权)人：林克斯光化网络公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]