CN104076445B

CN104076445B - 光学开关元件和光学网络元件

Info

Publication number: CN104076445B
Application number: CN201410116322.2A
Authority: CN
Inventors: 巴泰勒米·丰德尔
Original assignee: Lumentum Operations LLC
Current assignee: Viavi Solutions Inc
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2018-10-23
Anticipated expiration: 2034-03-26
Also published as: US9363581B2; CN104076445A; US20140294344A1

Abstract

用于多播开关、其他光学开关和分离器的新体系结构，其与现有的光学开关和分离器相比具有实质减少的插入损耗、串扰以及更好的整体光学性能。优化的波导网格布局被用于实质地降低波导交叉数量，从而降低插入损耗。交叉数量的降低也降低网格的复杂性并提供更好的交叉角度以降低串扰和其他问题。将以波导组的形式使波导交叉代替所有连接在分离器输出和开关输入之间的波导交叉。

Description

光学开关元件和光学网络元件

技术领域

本发明的实施方式涉及光学网络开关和分离器，更具体地，涉及光学网络中使用的多播开关、MxN开关以及MxN分离器。

背景技术

随着技术的进步，需要光学网络变成任何波长、任何方向以及任何竞争的（CDC）。这些类型的网络需要新的任何波长的光学部件，该光学部件能够从任何输入节点将任何光学信号按新路线发送至任何输出节点。

MxN多播开关（MCS）是适合在CDC网络中使用的部件之一。图1示出典型的MxN多播开关10。可以看出，多播开关10包括M 个1xN分离器12₁、……、12_M（全体称为“分离器12”），这些分离器用于将通过M个输入接收的光学信号分离至开关10。多播开关10还包括N个Mx1开关14₁、……、14_N（全体称为“开关14”），这些开关用于从分离器12的输出收集信号并将信号输出至从开关10的N个输出中选择的输出。控制机构（未示出）保证开关14被设置为输出正确的信号。

众所周知，由于分离器12和开关14都能够被制造为具有良好的光学特性，因此PLC（平面光波导电路）技术很适合于实现MxN多播开关 10。但是，可以理解，在如何获得与所有开关14的适当输入连接的所有分离器12的输出，而不影响开关10的光学特性且不使开关10太大、太复杂或太昂贵方面出现较大的困难。由于分离器12输出和开关14输入的数量指数地增加，更大的开关10会出现更复杂的问题。

图1示出与开关14的某些输入连接的分离器12₁和12_M的输出。如上所述，所有分离器12的输出需要与所有开关14的适当输入连接。光学波导能够用于这个目的，并且是上述连接问题的可行解决办法。在一种形式中，光学波导能够被实现为形成在包含分离器12和开关14的基板中的光路径的网格。如图1所示，会有许多光学波导彼此交叉的点13 （只标出其中的一些）。

不幸地，每个交叉将插入损耗（IL）增加到对应的光学路径的吞吐量，这不是所期望的。众所周知，典型的波导交叉损耗是每个交叉大约 0.05dB。如图1所示，很明显交叉的数量变化很大：从外部路径中的没有到对于一些内部路径是（M-1）*（N-1）。这会导致路径有较高的插入损耗，该损耗增加开关10中的所有路径的插入损耗一致性（ILU）和最差情况插入损耗。

而且，如果在两个波导之间的角度太低，则在一个波导中的一些光能够被转移到交叉波导。可以理解，随着分离器12和开关14数量的增加，网格变得越来越复杂，这导致在一些交叉中的角度更低。上述解决办法还因为由于光转移降低多播开关10的整体隔绝而不理想。

图2示出4x4多播开关20的示例，其使用光学波导的网格26将分离器22的输出连接至开关24的输入。例如路径23₁的外部路径没有交叉，而其他路径（例如，路径23₂）能够各自具有多达9个交叉。这意味着在开关20中使用的网格26无论在何处都经历每个光学路径从0到大约 0.45dB的插入损耗，如上所述是不理想的。

图3示出8x8多播开关的示例，其使用光学波导的网格36将分离器 32的输出连接至开关34的输入。例如路径33₁的外部路径没有交叉，而其他路径（例如，路径33₂）能够各自具有多达49个交叉。这意味着在开关30中使用的网格36无论在何处都经历每个光学路径从0到大约 2.45dB的插入损耗。可以看出，图3的网格36比图2的网格20复杂得多，这导致在它的一些路径中更大的插入损耗和低交叉角度（潜在的串扰）。

已经试图克服其他类型的光学开关在过去的相似问题。例如，美国第4,787,692号专利公开了包括由光学波导互相连接的多级有源开关的光学开关元件。在一个实施方式中，‘692专利的体系结构具有4 个交叉区域以及其他开关区域。该布置仍然不适合当今的需要。

美国第4,852,958号专利公开了包括树型结构的光学矩阵开关，该树型结构具有通过2x2开关级、波导和虚拟波导与输出合并树连接的输入分支树。所公开的体系结构仍然复杂，仍然具有交叉并且除了波导和虚拟波导连接器之外需要有源开关。

Jajszczyk等人的“Tree-type Photonic Switching Network（树型光子开关网络）”，IEEE Network，第9卷第1期，第10-16页（1995），公开了用于光子开关网络的各种树型结构体系，其包含基于开关元件的导波。每个结构体系具有其优点和缺点，使用不同数量的有源元件并经历不同种类的交叉、插入损耗以及信噪比。但是，对于当今的技术需求，所公开的体系结构没有足够地降低交叉数量。

因此，仍然需要进一步降低在例如MxN多播开关等光学开关和其他MxN光学部件中的波导交叉数量。

发明内容

本文所公开的实施方式提供一种光学开关元件，其包括第一级和第二级。其中，第一级具有M个输入，并且适合将每个输入分成N个第一级输出，其中，M和N是大于1的整数。第二级与第一级输出连接并具有N个输出，第二级包括至少第一波导区域和第二波导区域，并包括至少第一输出开关区域和第二输出开关区域，第一波导区域包括连接在第一级输出与第一输出开关区域中的开关的输入之间的多个波导，第二波导区域包括连接在第一输出开关区域中的开关的输出与第二输出开关区域中的开关的输入之间的多个波导。在第一波导区域和第二波导区域中的波导分别以波导组的形式与在相同波导区域中的其他波导交叉，其中，每个组包括两个或更多波导。

本文所公开的另一个实施方式提供一种光学网络元件，其包括M个输入和N个输出，光学网络元件包括：包括多个波导区域的至少一级，其中，每个波导区域中的波导以波导组的形式与在相同波导区域中的其他波导交叉。

根据下文描述的详细说明、附图和权利要求，本公开适用的其他领域将变得显而易见。应该理解，包括所公开的实施方式和附图在内的详细说明只是为了说明示例，而不限定本发明的范围、应用或其使用。因此，不脱离本发明主旨的变形包含在本发明的范围内。

附图说明

图1示出包括M个1xN分离器和N个Mx1开关的MxN多播开关的示例。

图2示出使用光学波导将分离器的输出连接至开关的输入的4x4多播开关的示例。

图3示出使用光学波导将分离器的输出连接至开关的输入的8x8多播开关的示例。

图4示出使用根据所公开原理构成的光学波导的4x4多播开关的示例。

图5示出使用根据所公开原理构成的光学波导的8x8多播开关的示例。

图6是将根据所公开原理构成的开关中的波导交叉数量与根据传统技术构成的开关数量进行比较的图。

图7示出根据所公开原理构成的MxN光学开关的示例。

图8示出根据所公开原理构成的MxN光学开关的另一示例。

图9示出根据所公开原理构成的MxN光学开关的又一示例。

图10示出根据所公开原理构成的MxN光学分离器的示例。

具体实施方式

本文所公开的实施方式将通过以下描述变得明显，其中，本文所公开的实施方式为多播开关以及其他光学开关和分离器提供新体系结构，其与现有的光学开关和分离器相比具有实质上减少的插入损耗、串扰以及更好的总体光学性能。本文所公开的实施方式的特征在于，优化的波导网格布局实质地降低了波导交叉从而降低了插入损耗。交叉的降低也降低了网格的复杂性并提供更好的交叉角度以减少串扰和其他问题。用以波导组的形式使波导交叉来代替所有连接在分离器的输出和开关的输入之间的波导交叉，从而显著地降低交叉数量和与之关联的问题。

图4示出使用根据所公开原理构成的光学波导的4x4多播开关120 的示例。在该实施方式中，输入数量M是4，输出数量N是4。开关120 包括作为开关120的输入级的4个1x4分离器122。第一级与包括第一网格区域126_a、第一开关区域124_a、第二网格区域126_b以及第二开关区域124_b的第二级连接。在期望的实施方式中，在开关120中的所有元件都与相同的基板连接或是同一基板的一部分。第一开关区域124_a包括8 个2x1开关125₁、……、125₈。第二开关区域124_b包括4个2x1开关 125₉、……、125₁₂。在一个实施方式中，开关125₁、……、125₁₂是马赫曾德尔（MZ）开关。应该理解，任何合适的2x1开关都能够用于125₁、……、 125₁₂，MZ开关是能够在示出的实施方式中使用的一个示例。

第一网格区域126_a包括16个波导129₁、……、129₁₆，每个波导具有与分离器122之一的对应输出连接的一端。波导129₁、……、129₁₆的另一端分别与第一开关区域124_a的开关125₁、……、125₈的输入之一连接。第二网格区域126_b包括8个波导129₁₇、……、129₂₄，每个波导具有与第一开关区域124_a的开关125₁、……、125₈之一的对应输出连接的一端。波导129₁₇、……、129₂₄的另一端分别与第二开关区域124_b的开关 125₉、……、125₁₂的输入之一连接。控制机构（未示出）保证开关 129₉、……、129₁₂被设置为在操作开关120的期间输出正确的信号。

与图2和图3示出的在网格26、36中使用的波导不同，第一网格区域126_a和第二网格区域126_b中的波导129₁、……、129₂₄以波导组127₁、 127₂、127₃、127₄、127₅、127₆的形式交叉。在示出的实施方式中，组127₁与组127₂交叉，组127₃与组127₄交叉，组127₅与127₆交叉。在示出的实施方式中，每个组127₁、127₂、127₃、127₄、127₅、127₆中的波导数量是4，与来自开关120的输出数量N一致。应该理解，虽然波导129₁、……、 129₂₄组成为组127₁、127₂、127₃、127₄、127₅、127₆，并且每个组127₁、 127₂、127₃、127₄、127₅、127₆与另一个组交叉，但是当波导已经处于与开关连接的适当位置时，每个组中的一个波导不会与另一个波导交叉（例如，即使129₁、129₁₆、129₁₇、129₂₄是组的一部分，也不与其他波导交叉）。

交叉的最大数量从（N-1）x（M-1）降低至（N-1）x log₂（M）。例如，在示出的实施方式中，4x4开关120至多能够具有6个交叉，而不是由图2示出的网格26中的路径经历的9个交叉。6个交叉只导致大约0.3dB损耗，这相对于现有的4x4多播和其他开关是实质的改进。此外，当由于这些区域中较小的拥塞而能够达到更大的交叉角度时，交叉数量的降低使得网格区域126_a、126_b更不容易受串扰影响。这是相对于现有的多播和其他开关的另一个益处。

图5示出使用根据所公开原理构成的光学波导的8x8多播开关的示例。在该实施方式中，输入数量M是8并且输出数量N是8。开关130 包括作为开关130的第一级的8个1x8分离器132。第一级与包括第一网格区域136_a、第一开关区域134_a、第二网格区域136_b、第二开关区域134_b、第三网格区域136_c以及第三开关区域134_c的第二级连接。在期望的实施方式中，在开关130中的所有元件都与相同的基板连接或是同一基板的一部分。第一开关区域134_a包括32个2x1开关135₁、……、135₃₂。第二开关区域134_b包括16个2x1开关135₃₃、……、135₄₈，并且第三开关区域134_c包括8个2x1开关135₄₉、……、135₅₆。在一个实施方式中，开关135₁、……、135₅₆是MZ开关。应该理解，任何合适的2x1开关都能够用于135₁、……、135₅₆，MZ开关是能够在示出的实施方式中使用的一个示例。

第一网格区域136_a包括64个波导139₁、……、139₆₄，每个波导具有与分离器132之一的对应输出连接的一端。波导139₁、……、139₆₄的另一端分别与第一开关区域134_a的开关135₁、……、125₃₂的输入之一连接。第二网格区域136_b包括32个波导139₆₅、……、139₉₆，每个波导具有与第一开关区域134_a的开关135₁、……、135₃₂之一的对应输出连接的一端。波导139₆₅、……、139₉₆的另一端分别与第二开关区域134_b的开关135₃₃、……、135₄₈的输入之一连接。第三网格区域136_c包括16个波导139₉₇、……、139₁₁₂，每个波导具有与第二开关区域134_b的开关 135₃₃、……、135₄₈之一的对应输出连接的一端。波导139₉₇、……、139₁₁₂的另一端分别与第三开关区域134_c的开关135₄₉、……、135₅₆的输入之一连接。控制机构（未示出）保证开关135₄₉、……、135₅₆被设置为在操作开关130的期间输出正确的信号。

与图2和图3示出的在网格26、36中使用的波导不同，第一网格区域136_a、第二网格区域136_b和第三网格区域136_c中的波导139₁、……、139₁₁₂以波导组137₁、137₂、……、137₁₃、137₁₄的形式交叉。例如，组 137₁与组137₂交叉，组137₇与组137₈交叉，组137₉与137₁₀交叉，组137₁₁与137₁₂交叉，组137₁₃与137₁₄交叉。在示出的实施方式中，每个组137₁、 137₂、……、137₁₃、137₁₄中的波导数量是8，与来自开关130的输出数量N一致。应该理解，虽然波导139₁、……、139₁₁₂组成为组137₁、……、 137₁₄，并且每个组137₁、……、137₁₄与另一个组交叉，但是当波导已经处于与开关连接的适当位置时，每个组中的一个波导不会与另一个波导交叉（例如，即使139₁、139₆₄、139₆₅、139₉₆、139₉₇、139₁₁₂是组的一部分，也不与其他波导交叉）。

交叉的最大数量从（N-1）x（M-1）降低至（N-1）x log₂（M）。例如，在示出的实施方式中，8x8开关130至多能够具有21个交叉，而不是由图3示出的网格36中的路径经历的49个交叉。21个交叉只导致大约1.05dB损耗，这相对于现有的8x8多播和其他开关是实质的改进。此外，当由于这个区域中较小的拥塞而能够达到更大的交叉角度时，交叉数量的降低使得网格区域136_a、136_b、136_c更不容易受串扰影响。这是相对于现有的多播和其他开关的另一个益处。

可以看出，所公开的技术以简单的布局提供开关120、130，而不考虑使用的分离器和开关的数量。与图2和图3示出传统技术相比，所公开的技术具有基本上更少的交叉。图6是将根据所公开原理（即，图4 和图5）构成的开关中的波导交叉数量与根据传统技术（即，图2和图3）构成的开关数量进行比较的图。线201示出根据所公开原理（即，log₂（M））构成的开关的交叉，而线203示出根据传统技术（即，（N-1））构成的开关的交叉。

应该注意，所公开的实施方式已经参照具有与输出数量N相同的输入数量M的多播开关来进行了描述。而且，该实施方式已经被示出为使用无源分离器/有源合成器（PS/AC）配置。应该理解，所公开原理不限于这些类型的开关或配置。例如，开关能够包含少于4个的输入和/或输出，或者多于8个的输入和/或输出。下面将描述其他示例性实施方式以体现所公开原理的其他应用。

图7示出根据所公开原理构成的4x8多播开关300的示例。所公开的开关300包括作为开关300的第一级的4个1x4分离器322，第一级与包括第一网格区域326_a、第一开关区域324_a、第二网格区域326_b、第二开关区域324_b的第二级连接。在期望的实施方式中，在开关300中的所有元件都与相同的基板连接或是同一基板的一部分。第一开关区域324_a包括16个2x1开关325₁、……、325₁₆。第二开关区域324_b包括8个2x1 开关325₁₇、……、325₂₄。如其他所公开的实施方式，开关325₁、……、 325₂₄能够但不限于为马赫-增德尔（MZ）开关。

第一网格区域326_a包括32个波导329₁、……、329₃₂，每个波导具有与分离器322之一的对应输出连接的一端。波导329₁、……、329₃₂的另一端分别与第一开关区域324_a的开关325₁、……、325₁₆的输入之一连接。第二网格区域326_b包括16个波导329₃₃、……、329₄₈，每个波导具有与第一开关区域324_a的开关325₁、……、325₁₆之一的对应输出连接的一端。波导329₃₃、……、329₄₉的另一端分别与第二开关区域324_b的开关325₁₇、……、325₂₄的输入之一连接。

如在其他所公开的实施方式中，第一网格区域326_a和第二网格区域 326_b中的波导329₁、……、329₂₄以波导组327₁、327₂、327₃、327₄、327₅、 327₆的形式交叉。在示出的实施方式中，组327₁与组327₂交叉，组327₃与组327₄交叉，组327₅与327₆交叉。在示出的实施方式中，每个组327₁、 327₂、327₃、327₄、327₅、327₆中的波导数量是8，与来自开关300的输出数量N一致。应该理解，虽然波导329₁、……、329₄₈组成为组327₁、 327₂、327₃、327₄、327₅、327₆，并且每个组327₁、327₂、327₃、327₄、327₅、 327₆与另一个组交叉，但是当波导已经处于与开关连接的适当位置时，每个组中的一个波导不会与另一个波导交叉（例如，即使329₁、329₃₂、 329₃₃、329₄₈是组的一部分，也不与其他波导交叉）。

在该实施方式中，4x8多播开关300至多会具有（N-1）x log₂（M）个交叉。也就是说，输入数量M为4并且输出数量N为8，在最差情况下交叉将会是（8-1）x log₂（4）或14个。而传统方法将会具有多达（8-1） x（4-1）或21个交叉。

图8示出根据所公开原理构成的4x8多播开关400的另一个示例。在图8的实施方式中，在分离器区域中使用波导网格区域422_a、422_b、422_c，而不是如在之前的实施方式中示出的在开关区域中使用。在期望的实施方式中，在开关400中的所有元件都与相同的基板连接或是同一基板的一部分。当开关400有4个输入时，网格区域422_a、422_b、422_c中的波导以包括4个波导的波导组形式交叉（图8中未示出另外的符号以防止图的错乱）。第一网格区域422_a通过包括4个波导的组的交叉分成第二网格区域422_b。第二网格区域422_b通过另外的包括4个波导的组的交叉分成第三网格区域422_c。第三网格区域422_c的波导以包括4个波导的波导组形式交叉，该包括4个波导的波导组与开关区域424的输入连接。开关区域424的输出被用作开关区域400的输出。示出的4x8开关400至多会具有9个交叉（即，（4-1）x log₂（8）），这甚至比图7的开关300更有利。

还应该理解，其他类型的开关和分离器能够受益于相似的波导配置。

图9示出非多播开关的4x8光学开关500。开关500包括5个开关区域510_a、510_b、510_c、510_d、510_e以及3个波导网格区域520_a、520_b、520_c。在期望的实施方式中，在开关500中的所有元件都与相同的基板连接或是同一基板的一部分。第一开关区域510_a包括与开关500的4个输入之一连接的4个1x2开关。来自第一开关区域510_a的开关的输出与在第一网格区域520_a中的波导之一连接。可以看出，在第一网格区域520_a中的波导以包括4个波导的波导组530₁、530₂的形式交叉。在第一网格区域 520_a中的波导的另一端与在第二开关区域510_b中的1x2开关的对应输入连接。

在第二开关区域510_b中的开关的输出与在第二网格区域520_b中的对应的一个波导连接。可以看出，在第二网格区域520_b中的波导也以包括 4个波导的波导组530₃、530₄、530₅、530₆的形式交叉。在第二网格区域 520_b中的波导的另一端与在第三开关区域510_c中的1x2开关的对应输入连接。在第三开关区域510_c中的开关的输出与在第三网格区域520_c中的对应一个的波导连接。在第三网格区域520_c中的波导也以包括4个波导的波导组530₇、……、530₁₄的形式交叉。在第三网格区域520_c中的波导的另一端与在第四开关区域510_d中的2x1开关的对应输入连接。在第四开关区域510_d中的开关的输出与在第五开关区域510_e中的2x1开关的对应输入连接。来自第五开关区域510_e中的开关的输出包括开关500的输出。

应该理解，开关500可实现与关于本文所公开的其他实施方式的上述讨论相似的交叉减少。同样地，交叉的减少降低开关500的复杂性，当需要交叉时，为更大的交叉角度留出空间，降低开关中的串扰。还应该理解，该实施方式的新颖特征不限于4x8开关并且可以使用任何数量的输入和输出（与适当的网格区域和开关一起）。

图10示出根据另一公开的实施方式构成的4x8光学分离器600的示例。分离器600具有4个波导网格区域610_a、610_b、610_c、610_d以及开关 620。在期望的实施方式中，在分离器600中的所有元件都与相同的基板连接或是同一基板的一部分。第一网格区域610a包括作为分离器600的输入而连接的4个波导。第一网格区域610_a的波导通过包括4个波导的组的交叉分成第二网格区域610_b。第二网格区域610_b通过另外的包括4 个波导的组的交叉分成第三网格区域610_c。第三网格区域610_c通过另外的包括4个波导的组的交叉分成第四网格区域610_d。第四网格区域610_d的波导与开关区域620的输入连接。开关区域620的输出作为分离器600 的输出。

应该理解，分离器600可实现与关于本文所公开的开关实施方式的上述讨论相似的交叉减少。还应该理解，该实施方式的新颖特征不限于 4x8分离器并且可以使用任何数量的输入和输出（与适当的网格区域和开关一起）。而且，如上所述，所公开的实施方式的技术还能够应用于有源分离器/有源合成器（AS/AC）以及无源分离器/无源合成器（PS/PC）体系结构。

上述示例仅仅用于解释而不应被理解为限制。当参考不同的实施方式时，本文使用的词语为描述和说明的词语，而并非限制的词语。另外，尽管参考具体的装置、材料示出了实施方式，但是并不限于本文所公开的具体内容。相反，实施方式延伸至在所附权利要求的范围之内的所有功能上等同的结构、方法和用途。

此外，摘要的目的是使专利局和公众，特别是科学家、工程师以及所属技术领域的技术人员中不熟悉专利或法律术语或措辞的人根据粗略的阅读快速确定本申请的技术公开的性质。摘要不以任何方式限制本发明的范围。

Claims

1.一种光学开关元件，包括：

第一级，其具有M个输入并且适合将每个输入分成N个第一级输出，其中，M和N是大于1的整数；以及

第二级，其与所N个第一级输出连接并具有N个输出，

所述第二级包括至少第一波导区域和第二波导区域，并包括至少第一输出开关区域和第二输出开关区域，

所述第一波导区域包括连接在所述第一级输出与所述第一输出开关区域中的开关的输入之间的多个波导，以及

所述第二波导区域包括连接在所述第一输出开关区域中的开关的输出与所述第二输出开关区域中的开关的输入之间的多个波导，其中，

在所述第一波导区域和所述第二波导区域中的波导分别被组成为第一波导组和第二波导组，

所述第一波导组和所述第二波导组中的每个波导组包括数量与输入数量M或输出数量N中的至少一个一致的波导，

在所述第一波导组中的每个波导组与在所述第一波导组中的另一个波导组中的波导交叉，以及

在所述第二波导组中的每个波导组与在所述第二波导组中的另一个波导组中的波导交叉。

2.如权利要求1所述的光学开关元件，其中，M是4且N是4，以及

在所述第一波导组和所述第二波导组中的波导的数量是4。

3.如权利要求1所述的光学开关元件，其中，M是8且N是8，

所述第二级还包括第三波导区域，所述第三波导区域包括连接在所述第二输出开关区域中的开关的输出与第三输出开关区域中的开关的输入之间的多个波导，

在所述第三波导区域中的波导被组成第三波导组，以及

在所述第一波导组、所述第二波导组以及所述第三波导组中的波导的数量是8。

4.如权利要求1所述的光学开关元件，其中，M是4且N是8，以及

在所述第一波导组和所述第二波导组中的波导的数量是8。

5.如权利要求1所述的光学开关元件，其中，M是4且N是8，

在所述第三波导区域中的波导被组成第三波导组，以及

在所述第一波导组、所述第二波导组以及所述第三波导组中的波导的数量是4。

6.如权利要求1所述的光学开关元件，其中，对于给定的波导路径，波导交叉的数量至多是(N-1)x log₂(M)。

7.一种光学网络元件，包括M个输入和N个输出，所述光学网络元件包括：

包括第一波导区域和第二波导区域的至少一级，其中，在所述第一波导区域和所述第二波导区域中的波导分别被组成为第一波导组和第二波导组，

8.如权利要求7所述的光学网络元件，其中所述至少一级还包括第三波导区域，所述第三波导区域包括多个波导，

在所述第三波导区域中的波导被组成为第三波导组。

9.如权利要求7所述的光学网络元件，其中，M是4且N是4，以及

在所述第一波导组和所述第二波导组中的波导的数量是4。

10.如权利要求7所述的光学网络元件，其中，所述光学网络元件是MxN多播开关。

11.如权利要求7所述的光学网络元件，其中，所述光学网络元件是MxN光学开关。

12.如权利要求7所述的光学网络元件，其中，所述光学网络元件是MxN分离器。

13.如权利要求7所述的光学网络元件，其中，对于给定的波导路径，波导交叉数量至多是(N-1)x log₂(M)。

14.一种光学网络元件，包括：

第一级，其具有M个输入和多个第一级输出；以及

第二级，其与所述多个第一级输出连接并具有N个输出，

所述第二级包括第一波导区域和第二波导区域，并包括第一输出区域和第二输出区域，

所述第一波导区域包括连接在所述第一级输出与所述第一输出区域的输入之间的多个波导，

所述第二波导区域包括连接在所述第一输出区域的输出与所述第二输出区域的输入之间的多个波导，其中，

15.如权利要求14所述的光学网络元件，其中，M是4且N是4，以及

在所述第一波导组和所述第二波导组中的波导的数量是4。

16.如权利要求14所述的光学网络元件，其中，M是8且N是8，

所述第二级还包括第三波导区域，所述第三波导区域包括连接在所述第二输出区域的输出与第三输出区域的输入之间的多个波导，

在所述第三波导区域中的波导被组成第三波导组，以及

17.如权利要求14所述的光学网络元件，其中，M是4且N是8，以及

在所述第一波导组和所述第二波导组中的波导的数量是8。

18.如权利要求14所述的光学网络元件，其中，M是4且N是8，

在所述第三波导区域中的波导被组成第三波导组，以及

19.如权利要求14所述的光学网络元件，其中，对于给定的波导路径，波导交叉数量至多是(N-1)x log₂(M)。

20.如权利要求14所述的光学网络元件，其中，M是4且N是8，以及

在所述第一波导组和所述第二波导组中的波导的数量是8。