CN104350698A - 光路由选择装置和方法 - Google Patents

Abstract

光分插开关和聚合器装置（10）包括：N个第一波长选择性路由选择装置（14），所述第一波长选择性路由选择装置各配置成将波长复用的输入光信号分光成L个子信号；多路分离器（16），所述多路分离器各配置成将相应子信号多路分离成K个光信号；输出端口（18），所述输出端口个配置成输出相应输出光信号；插接端口（20），所述插接端口配置成接收要插接的光信号；M个第二波长选择性路由选择装置（22），所述M个第二波长选择性路由选择装置各具有多个X个输出，每个所述装置配置成从相应插接端口接收光信号，并将每个接收的光信号路由到其输出中的相应输出；分路端口（24），所述分路端口配置成输出要分路的光信号；以及开关矩阵（26），所述开关矩阵耦合在多路分离器、输出端口、分路端口和第二波长选择性路由选择装置之间，所述开关矩阵包括按XM列和KLN行布置的多个光开关。

Description

光路由选择装置和方法

技术领域

本发明涉及光分插开关和聚合器装置，以及涉及包括光分插开关和聚合器装置的光复用器。本发明还涉及经由光开关矩阵路由光信号的方法。

背景技术

在目前的可配置光插/分复用器ROADM中，仅为了处理始发于能够在每个节点处远程地配置成从任何方向向任何方向路由的网络的波长信道（旁路波长）提供灵活性。在端点处，分插波长严格地指配到固定方向，并且固定的颜色/波长端口只能人工重配置。

下一代ROADM将需要是更具有灵活性的，具有无色性、无方向性和无争用性操作，以便将灵活性和自动化延伸到转发器连接通信网络节点所在的端点。无色性、无方向性和无争用性操作将能够进行插/分波长信道往/返任何方向（无方向性操作）的无任何人工介入下的配置而与转发器波长（无色性操作）无关，并且能够通过相同的插和分结构处理具有相同波长的多个信号（无争用性操作）。

动态无色性、无方向性和无争用性插/分接入将赋予网络运营商优化网络资源利用、免除人工介入和在故障情况下以具有成本效率的方式支持再路由功能的能力。为了将这种灵活性增加到使用空闲空间光器件的1×N个波长选择性开关WSS来进行光线路交换的现有ROADM，已经基于使用称为分插开关和聚合器块（ADSA）的附加块来提出新的光交换节点体系结构。

提出了ADSA的三个主要潜在实现：

1) 基于1×N WSS阵列结合8×1空间开关的ADSA，如P. Colbourne等人的“ROADM交换技术”（'ROADM Switching Technologies' Optical Fiber Communications, OFC, 2011, paper OTuDl）中所披露的。

2) 基于分布开关选择体系结构的ADSA，其中将分束器/合光器与1×Ｎ光开关和可调谐滤波器结合使用，正如S. Gringeri等人的“光传输节点和网络的灵活体系结构”（S. Gringeri 等人: 'Flexible Architectures for Optical Transport Nodes and Networks' IEEE Communication Magazines,  2010年七月）的图５中所披露的。

3) 基于空闲空间光器件和微机电系统MEMS技术且包括高端口计数光交叉连接OXC的ADSA，正如R. Jensen等人的“使用低损耗光矩阵开关的无色性、无方向性、无争用性ROADM体系结构”（R. Jensen 等人, 'Colourless, Directionless, Contentionless ROADM Architecture Using Low-Loss Optical Matrix Switches', European Conference on Optical Communications, ECOC, 2010 paper Mo.2.D.2）中所披露的。

提出这些ADSA的每个存在关联的问题。ADSA 1）具有低光损耗，但是存在高成本、空间占用和复杂性的缺点，因为阵列中WSS的计数随着转发器计数大量增加。ADSA 2）存在高光损耗的缺点，其由于信号分发和交换的原因，光损耗随着转发器计数而增加。因为所需的光放大电平的原因，这导致ROADM成本、管脚封装和功耗的增加。ADSA 3）由于使用3D MEMS计数而存在高成本和大管脚封装的缺点，加上该计数所需的复杂控制电路以及需要安装具有最大可能尺寸的开关矩阵的ADSA，即使最初使用较低数量的转发器也是如此。

PCT申请号PCT/EP2011/070543中披露了用于光通信网络的ADSA的又一些实现。PCT/EP2011/070543中披露的第一ADSA体系结构包括用于将波长信道分路的以第一交换矩阵布置的多个第一分路光开关和用于插接波长信道的以第二交换矩阵布置的多个第二插接光开关。PCT/EP2011/070543中披露的第二ADSA体系结构包括以交换矩阵布置的多个插/分开关。分路开关和插/分开关可以包括基于微环谐振器或马赫曾德干涉仪的宽带光子开关。插接开关可以包括波长可调谐光子开关。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的光分插开关和聚合器装置。本发明的又一个目的在于提供一种改进的光复用器。本发明的又一个目的在于提供一种经由光开关矩阵路由光信号的改进的方法。

本发明的第一方面提供光分插开关和聚合器装置，其包括多个N个第一波长选择性路由选择装置、多个多路分离器、多个输出端口、多个插接端口、多个M个第二波长选择性路由选择装置、多个分路端口和耦合在多路分离器、输出端口、分路端口和第二波长选择性路由选择装置之间的开关矩阵。该第一波长选择性路由选择装置各配置成将包含多个波长的相应波长复用的输入光信号拆分成多个L个子信号。每个子信号是多个波长的相应子集。该多路分离器各配置成将相应子信号多路分离成多个K个光信号。该输出端口各配置成输出相应输出光信号。这些插接端口配置成接收要插接的光信号。第二波长选择性路由选择装置各具有多个X个输出。每个第二波长选择性路由选择装置配置成从相应插接端口接收光信号，并将每个接收的光信号路由到其输出中的相应输出。这些分路端口配置成输出要分路的光信号。该开关矩阵包括按多个XM个列和多个KLN个行布置的多个光开关。

与现有技术ADSA设备比较，第一和第二波长选择性路由选择装置可以增加开关矩阵中的行和列的数量。行和列的数量增加可以减少开关矩阵中输入光信号到达其相应分路端口或输出端口所遍历的光开关的数量，并且可以减少要插接的光信号到达其相应输出端口所遍历的光开关的数量。与现有技术的设备相比，光信号遍历的光开关的数量上的减少可以减少ADSA中的光损耗，并且与现有技术的设备相比，能够增加ADSA装置的容量。该波长选择性路由选择装置还可使得具有比现有技术的设备更小的空闲频谱范围FSR的光开关能够被使用。

在一个实施例中，每个第一波长选择性路由选择装置包括波长选择性分光器。在一个实施例中，波长选择性分光器是光频带分离滤波器。使用光频带分离滤波器可使波长复用的输入光信号能够被分离成多个子频带信号。这可使得具有比现有技术的设备更小的空闲频谱范围FSR的光开关能够被使用。

在一个实施例中，每个第一波长选择性路由选择装置还包括所述多个L个第一波长选择性光路由选择设备，这些第一波长选择性光路由选择设备各布置成接收相应子信号。每个第一波长选择性光路由选择设备包括多个Y个输出，并且配置成将具有相邻波长的输出信号路由到多个输出中的不同输出。每个多路分离器布置成从这些输出中的相应输出接收光信号，并且配置成将接收的光信号多路分离成所述多个K个光信号。该开关矩阵的光开关按多个KLYN个行布置。

第一波长选择性光路由选择设备可以将开关矩阵内的相邻波长在空间上分离，与现有技术的设备相比，这样可以增加通过开关矩阵的单个开关单元的信道的信道间距。这可以减少开关矩阵内的波长相邻信道之间的串音。波长选择性分光器和第一波长选择性光路由选择设备的级联式布置可以进一步减少光信号到达其相应分路端口或输出端口所遍历的光开关的数量。

在一个实施例中，每个第二波长选择性路由选择装置包括具有多个Z个输出的第二波长选择性光路由选择设备。第二波长选择性路由选择装置配置成将每个接收的光信号路由到这些输出中的相应输出。每个第二波长选择性路由选择装置附加地包括所述多个Z个第一波长选择性光路由选择设备，这些第一波长选择性光路由选择设备具有所述多个Y个输出。

第一和第二波长选择性光路由选择设备的级联式布置可以进一步减少开关矩阵中光信号到达其相应分路端口或输出端口所遍历的光开关的数量。

在一个实施例中，每个第二波长选择性光路由选择设备包括波长选择性分光器。在一个实施例中，该波长选择性分光器是光频带分离滤波器。使用光频带分离滤波器可使要插接的光信号能够被路由到多个波长子频带的其中之一中。这可使得具有比现有技术的设备更小的空闲频谱范围FSR的光开关能够被使用。

在一个实施例中，每个第一波长选择性光路由选择设备包括具有第一和第二输出的光梳状分波器。每个波长具有波长索引号，且每个光梳状分波器布置成将具有偶数波长索引号的光信号路由到第一输出以及布置成将具有奇数索引号的光信号路由到第二输出。这些梳状分波器可以在空间上分离开关阵列内的相邻波长。与现有技术的设备相比，这些梳状分波器可以将开关矩阵的信道间距加大一倍。

在一个实施例中，光分插开关和聚合器还包括多个复用器和多个光信号组合器。这些复用器各配置成将多个输出光信号复用成相应输出光子信号中。这些光信号组合器各配置成将多个输出光子信号组合为相应波长复用的输出光信号。该开关矩阵耦合在多路分离器、复用器、分路端口和第二波长选择性路由选择装置之间。

该ADSA装置可以将来自开关矩阵的光信号输出组合为每个相应输出端口的波长复用的输出光信号。

在一个实施例中，每个光开关包括光微环谐振器、波长选择性光子开关和宽带光子开关的其中之一。该波长选择性光路由选择设备提供的FRS上的增加可以使得具有与现有技术的设备相比更大直径的光微环谐振器能够被使用。

在一个实施例中，每个复用器是阵列式波导光栅。

在一个实施例中，每个多路分离器是阵列式波导光栅。

在一个实施例中，该光分插开关和聚合器装置是硅光子设备。

本发明的第二方面提供一种光分插复用器，其包括光分插开关和聚合器装置。该光分插开关和聚合器装置包括多个N个第一波长选择性路由选择装置、多个多路分离器、多个输出端口、多个插接端口、多个M个第二波长选择性路由选择装置、多个分路端口和耦合在多路分离器、输出端口、分路端口和第二波长选择性路由选择装置之间的开关矩阵。该第一波长选择性路由选择装置各配置成将包含多个波长的相应波长复用的输入光信号拆分成多个L个子信号。每个子信号是多个波长的相应子集。该多路分离器各配置成将相应子信号多路分离成多个K个光信号。该输出端口各配置成输出相应输出光信号。这些插接端口配置成接收要插接的光信号。第二波长选择性路由选择装置各具有多个X个输出。每个第二波长选择性路由选择装置配置成从相应插接端口接收光信号，并将每个接收的光信号路由到其输出中的相应输出。这些分路端口配置成输出要分路的光信号。该开关矩阵包括按多个XM个列和多个KLN个行布置的多个光开关。

与现有技术光分插复用器比较，第一和第二波长选择性路由选择装置可以增加ADSA开关矩阵中的行和列的数量。行和列的数量增加可以减少开关矩阵中输入光信号到达其相应分路端口或输出端口所遍历的光开关的数量，并且可以减少要插接的光信号到达其相应输出端口所遍历的光开关的数量。与现有技术的设备相比，光信号遍历的光开关的数量上的减少可以减少光分插复用器中的光损耗，并且与现有技术的设备相比，能够增加ADSA装置的容量。该波长选择性路由选择装置还可使得具有比现有技术设备更小的空闲频谱范围FSR的光开关能够被使用。

在一个实施例中，每个第一波长选择性路由选择装置包括波长选择性分光器。在一个实施例中，该波长选择性分光器是光频带分离滤波器。使用光频带分离滤波器可使波长复用的输入光信号被分离成多个子频带信号。这可使得具有比现有技术设备更小的空闲频谱范围FSR的光开关能够被使用。

在一个实施例中，每个第一波长选择性路由选择装置还包括所述多个L个第一波长选择性光路由选择设备，这些第一波长选择性光路由选择设备各布置成接收相应子信号。每个第一波长选择性光路由选择设备包括多个Y个输出，并且配置成将具有相邻波长的输出信号路由到多个输出中的不同输出。每个多路分离器布置成从这些输出中的相应输出接收光信号，并且配置成将接收的光信号多路分离成所述多个K个光信号。该开关矩阵的光开关按多个KLYN个行布置。

第一波长选择性光路由选择设备可以将开关矩阵内的相邻波长在空间上分离，与现有技术设备相比，这样可以增加通过开关矩阵的单个开关单元的信道的信道间距。这可以减少开关矩阵内的波长相邻信道之间的串音。波长选择性分光器和第一波长选择性光路由选择设备的级联式布置可以进一步减少光信号到达其相应分路端口或输出端口所遍历的光开关的数量。

在一个实施例中，每个第二波长选择性路由选择装置包括具有多个Z个输出的第二波长选择性光路由选择设备。第二波长选择性路由选择装置配置成将每个接收的光信号路由到这些输出中的相应输出。每个第二波长选择性路由选择装置附加地包括所述多个Z个第一波长选择性光路由选择设备，这些第一波长选择性光路由选择设备具有所述多个Y个输出。

第一和第二波长选择性光路由选择设备的级联式布置可以进一步减少开关矩阵中光信号到达其相应分路端口或输出端口所遍历的光开关的数量。

在一个实施例中，每个第二波长选择性路由选择设备包括波长选择性分光器。在一个实施例中，该波长选择性分光器是光频带分离滤波器。使用光频带分离滤波器可使要插接的光信号能够被路由到多个波长子频带的其中之一中。这可使得具有比现有技术设备更小的空闲频谱范围FSR的光开关能够被使用。

在一个实施例中，每个第一波长选择性光路由选择设备包括具有第一和第二输出的光梳状分波器。每个波长具有波长索引号，且每个光梳状分波器布置成将具有偶数波长索引号的光信号路由到第一输出以及布置成将具有奇数索引号的光信号路由到第二输出。这些梳状分波器可以在空间上分离开关阵列内的相邻波长。与现有技术设备相比，这些梳状分波器可以将开关矩阵的信道间距加大一倍。

在一个实施例中，光分插开关和聚合器还包括多个复用器和多个光信号组合器。这些复用器各配置成将多个输出光信号复用成相应输出光子信号中。这些光信号组合器各配置成将多个输出光子信号组合为相应波长复用的输出光信号。该开关矩阵耦合在多路分离器、复用器、分路端口和第二波长选择性路由选择装置之间。

该ADSA装置可以将来自开关矩阵的光信号输出组合为该光分插复用器的每个相应输出端口的波长复用的输出光信号。

在一个实施例中，每个光开关包括光微环谐振器、波长选择性光子开关和宽带光子开关的其中之一。该波长选择性光路由选择设备提供的FRS上的增加可以使得具有与现有技术设备相比更大直径的光微环谐振器能够被使用。

在一个实施例中，每个复用器是阵列式波导光栅。

在一个实施例中，每个多路分离器是阵列式波导光栅。

在一个实施例中，该光分插开关和聚合器装置是硅光子设备。

在一个实施例中，该光分插复用器还包括第二所述光分插开关和聚合器装置，如上文描述的，以及多个N个偏振分束器。偏振分束器各配置成接收未知偏振的相应波长复用的输入光信号，并将具有第一偏振的输入光信号路由到第一方向中以及将将具有第二偏振的输入光信号路由到第二方向中。光分插开关和聚合器装置中的第一个光分插开关和聚合器装置布置成接收第一偏振的输入光信号，以及光分插开关和聚合器装置中的第二个光分插开关和聚合器装置布置成接收第二偏振的输入光信号。

可以将该光分插复用器与未知偏振的WDM输入光信号一起使用。

在一个实施例中，该光分插复用器还包括多个第二偏振分束器，所述多个第二偏振分束器在每个插接端口前提供。这些偏振分束器各配置成接收未知偏振的相应波长复用的输入光信号，并将具有第一偏振的输入光信号路由到第一方向中以及将将具有第二偏振的输入光信号路由到第二方向中。可以将该光分插复用器与具有未知偏振的要插接的光信号一起使用。

在一个实施例中，该光分插复用器还包括多个第二偏振合束器和多个第二偏振合束器。这些第一偏振合束器各配置成将第一和第二偏振的光信号组合以便分路到相应分路端口。这些第二偏振合束器各配置成将第一和第二偏振的输出光信号组合以便在相应输出处输出。

在一个实施例中，该光分插复用器是可重配置的光分插复用器。

本发明的第三方面提供一种经由光开关矩阵路由光信号的方法。该方法包括接收包含多个波长的波长复用的输入光信号的步骤a.。该方法包括将波长复用的输入光信号拆分成多个子信号的步骤b.。每个子信号是多个波长的相应子集。该方法包括将每个子信号多路分离成多个光信号的步骤c.。该方法包括将具有旁路波长的所述光信号的每一个光信号经由开关矩阵路由到相应输出的步骤d.。该方法包括将要分路的所述光信号的每一个光信号经由开关矩阵路由到相应分路端口的步骤e.。该方法包括将要插接的至少一个光信号经由开关矩阵路由到相应输出的步骤f.。

与现有技术光开关矩阵比较，将波长复用的输入光信号拆分成多个子信号可使得具有更多数量的行和列的开关矩阵被使用。该方法因此可以减少开关矩阵中输入光信号到达其相应分路端口或输出所遍历的光开关的数量，并且可以减少要插接的光信号到达其相应输出端口所遍历的光开关的数量。实现该方法可以减少光信号的路由期间的光损耗，以及可以使得更大数量的光信号能够同时被路由。该方法还可以能够实现通过具有空闲频谱范围FSR比现有技术更小的光开关的开关矩阵进行光信号的路由。

在一个实施例中，该方法还包括将每个子信号的光信号拆分成多个子集信号，以使具有相邻波长的光信号位于不同的子集信号中。该方法还包括在空间上分离这些子集信号。在步骤c.中，将这些子集信号多路分离成多个光信号。将光信号拆分并将其在空间上分离可以减少波长相邻光信号信道之间的串音。

本发明的第四方面提供一种具有用于提供对处理器上的可用资源的访问的本文包含的计算机可读指令的数据载体。该计算机可读指令包括使得处理器执行经由光开关矩阵路由光信号的方法中的上述步骤的任何步骤的指令。

在一个实施例中，该数据载体是非瞬态数据载体。

现在将参考附图仅以示例的方式说明本发明的实施例。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的光分插开关和聚合器装置的示意图表示；

图2是根据本发明第二实施例的光分插开关和聚合器装置的示意图表示；

图3是根据本发明第三实施例的光分插开关和聚合器装置的一部分的示意图表示；

图4是根据本发明第四实施例的光分插开关和聚合器装置的一部分的示意图表示；

图5是根据本发明第五实施例的光分插开关和聚合器装置的示意图表示；

图6是根据本发明第六实施例的光分插开关复用器的示意图表示；

图7是根据本发明第七实施例的光分插开关复用器的示意图表示；

图8是根据本发明第八实施例的光分插开关复用器的示意图表示；

图9示出根据本发明的第九实施例的经由光开关矩阵路由光信号的方法的步骤；以及

图10示出根据本发明的第十实施例的经由光开关矩阵路由光信号的方法的步骤。

具体实施方式

参考图1，本发明的第一实施例提供光分插开关和聚合器（ADSA）装置10，其包括多个N个第一波长选择性路由选择装置14、多个多路分离器16、多个输出端口18、多个插接端口20、多个M个第二波长选择性路由选择装置22、多个分路端口24和开关矩阵26。

每个第一波长选择性路由选择装置14配置成将从相应输入端口12接收的、包含多个波长的相应波长复用的输入光信号拆分成多个L个子信号。每个子信号是这些多个波长的相应子集。每个多路分离器16配置成将相应子信号多路分离成多个K个光信号λ1至λK。这些光信号各耦合到开关矩阵26的一行中。

每个输出端口18配置成输出相应输出光信号。每个插接端口20配置成接收要插接的光信号。每个分路端口24配置成输出要分路的光信号。

每个第二波长选择性路由选择装置22具有多个X个输出。每个第二波长选择性路由选择装置22配置成从相应插接端口20接收光信号，并将每个光信号路由到其输出中的相应输出。每个输出耦合到开关矩阵26的相应列。

开关矩阵26耦合在多路分离器16、输出端口18、分路端口24和第二波长选择性路由选择装置22的输出之间。开关矩阵26包括按多个XM个列和多个KLN个行布置的多个光开关。

输入端口12处接收的输入波长复用的光信号在相应的第一波长选择性路由选择装置14处被接收，并拆分成多个L个子信号，每个子信号路由到第一波长选择性路由选择装置14的L个输出端口的相应输出端口。每个子信号1至L被相应多路分离器16多路分离成多个K个光信号（波长λ1至λK）。每个多路分离的光信号耦合到开关矩阵26的相应一行中。

具有旁路波长的光信号沿着开关矩阵26的其相应的行传送到相应输出端口18。具有分路波长的光信号沿着其相应的行传送，直到它们到达与要将其分路的分路端口24对应的光开关位置为止。相关光开关将要分路的光信号切换到连接到其目的地分路端口22的开关矩阵中，并且将该光信号沿相关列向下传送到分路端口22。

要插接的光信号在相应插接端口20被接收，并且被其相应第二波长选择性路由选择装置22耦合到相应开关矩阵列中。要插接的光信号被沿其相应列向下传送，直到它到达与其目的地输出端口18对应的光开关为止。该光开关将要插接的光信号切换到连接到其目的地输出端口18的行中，并且将该光信号沿着该行传送到输出端口18。

图2中示出根据本发明第二实施例的ADSA装置30。本实施例的ADSA装置30与图1的ADSA装置10相似，仅有如下修改。对于对应的特征部件，沿用相同的引用号。

在本实施例中，每个第一波长选择性路由选择装置是波长选择性分光器32。每个分光器配置成将相应波长复用的输入光信号拆分成多个L个子信号。

参考图3，本发明的第三实施例提供ADSA装置40，其与图2的ADSA装置30相似，仅有如下修改。对于对应的特征部件，沿用相同的引用号。为了缩放和简明的原因，图3中仅示出ADSA装置40的一部分。

在本实施例中，每个第一波长选择性路由选择装置包括分光器32和多个L个第一波长选择性光路由选择设备42。每个路由选择设备42耦合到其相应分光器32的输出端口，并布置成从分光器32接收相应子信号。每个路由选择设备42包括多个Y个输出，并且配置成将具有相邻波长的光信号路由到其输出中的不同输出。由路由选择设备42将各处于不同波长的多于一个光信号路由到每个输出。从路由选择设备42输出的光信号被相应多路分离器16接收。每个多路分离器配置成将接收的光信号多路分离成多个K个光信号。

开关矩阵44的光开关按多个XM个列和多个KLYN个行布置。

图4中示出根据本发明第四实施例的ADSA装置50的一部分。本实施例的ADSA装置50与图3的ADSA装置40相似，仅有如下修改。对于对应的特征部件，沿用相同的引用号。

在本实施例中，每个第二波长选择性路由选择装置22包括第二波长选择性路由选择设备52和多个第一波长选择性光路由选择设备42。每个第二路由选择设备52具有多个Z个输出，每个输出耦合到第一路由选择设备42中的相应路由选择设备。每个第二路由选择设备52配置成将从其相应插接端口20接收的光信号路由到其输出1至Z中的相应输出，从而每个路由选择设备52配置成将多个不同波长的光信号路由到每个输出。每个第一路由选择设备42布置成根据光信号的波长将从其相应第二路由选择设备52接收的每个光信号路由到其输出1至Y的其中之一。每个光信号由此被路由到开关矩阵44的相应列。

图5中示出根据本发明第五实施例的ADSA装置60。本实施例的ADSA装置60与图4的ADSA装置50相似，仅有如下修改。对于对应的特征部件，沿用相同的引用号。

在本实施例中，每个第一波长选择性路由选择装置包括频带分离滤波器62和采用光梳状分波器64形式的两个路由选择设备。每个频带分离滤波器62布置成从相应输入端口12接收波长复用的输入光信号，并配置成将接收的输入光信号拆分成两个子带信号。在本示例中，第一子带信号包括波长λ1至λ24，以及第二子带信号包括波长λ25至λ48。每个梳状分波器64配置成将具有偶数波长索引号（λ2、λ4等）的光信号路由到其第一输出，以及配置成将具有奇数索引号（λ1、λ3等）的光信号路由到其第二输出。

在本实施例中，每个波长多路分离器包括阵列式波导光栅AWG 66，阵列波导光栅66布置成从相应梳状分波器输出接收波长复用的光信号。每个AWG 66配置成将波长复用的光信号多路分离成多个K个光信号，每个光信号具有不同的波长。

每个第二波长选择性路由选择装置22包括频带分离滤波器72和第一和第二光梳状分波器74。每个频带分离滤波器72配置成将从相应插接端口20接收的光信号路由到其两个输出的其中之一。第一子带λ1至λ25中的波长被路由到第一输出，以及第二子带λ26至λ48中的波长被路由到其第二输出。

每个梳状分波器74布置成从频带分离滤波器输出中的相应频带分离滤波器输出接收光信号，并配置成将该光信号路由到其两个输出的其中之一。具有偶数波长索引的光信号被路由到梳状分波器的第一输出，以及具有奇数波长索引的光信号被路由到梳状分波器的第二输出。由此将第一子带内具有偶数波长索引号（λ2、λ4、…、λ24）的光信号路由到开关矩阵68的第一列。将第一子带内具有奇数波长索引号（λ1、λ3、…、λ23）的光信号路由到开关矩阵68的第二列。将第二子带内具有偶数波长索引号（λ26、λ28、…、λ48）的光信号路由到开关矩阵68的第三列。将第二子带内具有奇数索引号（λ25、λ27、…、λ47）的光信号路由到开关矩阵68的第四列。

在此实施例中，ADSA装置60附加地在每个分路端口24之前包括第一和第二光梳状分波器74，第一和第二光梳状分波器74耦合到相应频带组合器76。沿开关矩阵68的相应四个列向下传送的要分路的光信号经由相应梳状分波器74和频带组合器76路由到相应分路端口24。

ADSA装置60附加地对于每个输出端口18包括采用AWG 66形式的四个波长复用器、两个光梳状分波器64和频带组合器76。从开关矩阵68接收的个体波长光信号由此在送交到相应输出端口18之前被复用到波长复用的输出光信号中。

操作中，包含多个波长的波分复用WDM输入光信号在N个输入端口12的每一个处被接收。每个输入光信号包含要分路到耦合到相应分路端口24的转发器接收器（未示出且不属于本实施例的一部分）的信道，以及要路由到相应输出端口18的旁路信道。这些输入WDM信号被其相应频带分离滤波器62分离到两个光子带中：包含波长λ1至λ24的较低频带，和包含波长λ25至λ48的较高频带。在频带分离之后，梳状分波器64将奇数波长信道与偶数信道分离，并且AWG 66将奇数信道与偶数信道多路分离。位于波长λ1至λ48处的个体光信号被耦合到开关矩阵68的相应行中。

在本示例中，该开关矩阵由采用微环谐振器的光开关70组成。通过使用频带分离滤波器将输入WDM信号拆分成两个子带，该微环谐振器的FSR可以较之每个微环谐振器要切换所有48个波长信道的情况下所需的FSR减半，以及能够将微环的直径增大一倍，从而放松制造工艺的精度要求。

开关矩阵68以每个插接端口和分路端口对为4列的多个组来配置。前两个列分别载送较低频带的奇数和偶数波长，后两个列载送较高频带的奇数和偶数波长。

在每个分路端口处，要分路的特定波长信道将在选定的波长是奇数的情况下遍历一个梳状分波器74以及在波长是偶数的情况下遍历另一个梳状分波器74。最后，要分路的光信号遍历作为频带复用器的频带分离滤波器72，并被送交到相应分路端口24。

要插接到网络的光信号在相应插接端口20处被接收。要插接的光信号进入频带分离滤波器72，并在波长属于较低频带的情况下被送交到一个输出，以及在波长属于较高频带的情况下送交到另一个输出。相应梳状分波器74将奇数波长与偶数波长分离，从而将其送交到两个不同的输出。在此阶段，要插接的信号到达开关矩阵68，如上文解释，开关矩阵68以每个分插对为4列的多个组来组织。在第一列中，仅奇数波长的较低频带行进，而在第二列中，仅较低频带的波长行进。在第三和第四列中，分别为奇数和偶数波长的较高频带行进。要插接的光信号沿着其相应列行进，并被相应微环谐振器70切换到每个光信号要插接的输出方向18。

在传送通过开关矩阵68之后，在相应行的一端处，行进到相应输出端口18的所有光信号被相应AWG 66复用，然后梳状分波器64将奇数和偶数波长组合到较高子频带信号和较低子频带信号，最后频带分离滤波器76将较低和较高频带组合。

相对于现有技术的ADSA体系结构，将频带分离和波长梳状分波组合使得光信号在最差情况下遍历微环谐振器开关70的最大次数减少4的系数。这可以通过考察来自输入端口1，即要分路到分路端口1的处于波长λ1的光信号来看出。信号进入开关矩阵68，并遇到第一微环谐振器70，通过第一微环谐振器70，将其切换到与分路端口1关联的列。光信号继续沿列向下，遍历微环谐振器70的数量等于(K/4×N)-l，其中K=波长的数量，以及N=输入端口的数量。在不采用本文披露的频带分离和波长梳状分波的现有技术ADSA体系结构中，光信号在其往分路端口的路径上将不得不遍历的微环谐振器的数量是(K×N)-l。

将频带分离和波长梳状分波组合还促使开关矩阵68具有两倍于现有技术的ADSA体系结构所实现的信道间距。

开关矩阵68可以通过单片集成来构造，其中将所有功能集成在同一个基于InP（磷化铟）或硅或其他半导体材料的晶片中，或通过混合集成来构造，其中将不同芯片互连，它们的每一个以更方便的方式实现一些功能。将所有功能集成在一个InP或其他半导体晶片中是优选实施例。作为备选，可以由若干连接的半导体晶片来构造开关矩阵68的不同部分。

本发明的第六方面提供一种光分插复用器，OADM 80，如图6所示。

OADM 80包括ADSA装置10、30、40、50、60，正如图1至图5中任一附图所描述的。

本发明的第七方面提供一种，OADM 100，如图7所示。

在本实施例中，OADM 100包括第一和第二ADSA装置10、30、40、50、60，正如图1至图5中任一附图所描述的。第一ADSA装置10A-60A配置成处理第一偏振TE的光信号，以及第二ADSA装置10B-60B配置成处理正交偏振TM的光信号。OADM 100因此可以处理未知或混合偏振状态的波分复用WDM输入光信号。

OADM 100还包括多个N个偏振分束器PBS 102和多个偏振合束器PBC 104。每个PBS 102配置成接收未知或混合偏振的相应WDM输入光信号，并在该光信号为第一偏振TE的情况下朝着第一方向路由，以及在该光信号为正交偏振TM的情况下朝着第二方向路由它。每个PBC 104配置成将两个偏振的输出波长复用的光信号组合为WDM输出光信号或分路信号。

OADM 100附加地包括多个偏振旋转器106，多个偏振旋转器106在每个PBS 102之后提供并且配置成将第二偏振TM的光信号旋转成第一偏振TE。另外多个偏振旋转器108在第二ADSA装置10B-60B的输出端口之后提供，并且配置成在相应PBC 104之前，将输出信号的偏振从TE旋转到TM。因此，虽然第二ADSA装置处理第二偏振TM的光信号，但是在送交到第二ADSA装置之前，这些光信号实际偏振被旋转成第一偏振TE，从而每个ADSA装置的结构是相同的。

OADM 100因此具有偏振多样性结构，其中ADSA装置配置成处理TE和TM偏振的每一种。

本发明的第八方面提供一种可重配置光分插复用器ROADM 120，如图8所示。图8的ROADM 120与图7的OADM 100相似，只是具体使用图5所示的ADSA装置60。图8中为了简明，仅示出一个ADSA装置，但是将认识到，在如图7所示的相同布置中提供两个ADSA装置。

ROADM 120也包括在每个插接端口处提供的多个N个偏振分束器PBS 102。ROADM 120因此能够以与接收未知偏振的输入信号相同的方式接收具有未知偏振的要插接的光信号。

本发明的第九方面提供一种经由光开关矩阵路由光信号的方法130。图9中示出该方法的步骤。

方法130包括：

a. 接收包含多个波长的波长复用的输入光信号132；

b. 将波长复用的输入光信号拆分成多个子信号，每个子信号是多个波长的相应子集（134、152）；

c. 将每个子信号多路分离成多个光信号（136、156）；

d. 将具有旁路波长的所述光信号的每一个光信号经由开关矩阵路由到相应输出（142）；

e. 将要分路的所述光信号的每一个光信号经由开关矩阵路由到相应分路端口（138）；以及

f. 将要插接的至少一个光信号经由开关矩阵路由到相应输出（140）。

本发明的第十方面提供一种经由光开关矩阵路由光信号的方法150。图10中示出该方法的步骤。本实施例的方法150与图9所示的方法130相似，且对应的步骤保留相同的引用号。

在本实施例中，该方法还包括将每个子信号的光信号拆分成多个子集信号，以使具有相邻波长的光信号位于不同的子集信号中152。将这些子集信号在空间上分离。在步骤c.中，将这些子集信号多路分离成多个光信号156。

Claims (13)

1. 光分插开关和聚合器装置，其包括：

多个N个第一波长选择性路由选择装置，所述多个N个第一波长选择性路由选择装置各配置成将包含多个波长的相应波长复用的输入光信号拆分成多个L个子信号，所述多个L个子信号各为所述多个波长的相应子集；

多个多路分离器，所述多个多路分离器各配置成将相应子信号多路分离成多个K个光信号；

多个输出端口，所述多个输出端口各配置成输出相应输出光信号；

多个插接端口，所述多个插接端口配置成接收要插接的光信号； 

多个M个第二波长选择性路由选择装置，所述多个M个第二波长选择性路由选择装置各具有多个X个输出，每个所述装置配置成从相应插接端口接收光信号，并将每个接收的光信号路由到其输出中的相应输出；

多个分路端口，所述多个分路端口配置成输出要分路的光信号；以及

开关矩阵，所述开关矩阵耦合在所述多路分离器、所述输出端口、所述分路端口和所述第二波长选择性路由选择装置之间，所述开关矩阵包括按多个XM个列和多个KLN个行布置的多个光开关。

2. 如权利要求1所述的光分插开关和聚合器装置，其中每个第一波长选择性路由选择装置包括波长选择性分光器。

3. 如权利要求2所述的光分插开关和聚合器装置，其中：

每个第一波长选择性路由选择装置还包括所述多个L个第一波长选择性光路由选择设备，所述多个第一波长选择性光路由选择设备各布置成接收相应子信号，每个所述设备包括多个Y个输出，并且每个设备配置成将具有相邻波长的光信号路由到所述多个输出中的不同输出；

每个多路分离器布置成从所述输出中的相应输出接收光信号，并且配置成将接收的光信号多路分离成所述多个K个光信号；以及

所述开关矩阵的所述光开关按多个KLYN个行布置。

4. 如前面的权利要求中任何一项所述的光分插开关和聚合器装置，其中每个第二波长选择性路由选择装置包括第二波长选择性光路由选择设备，所述第二波长选择性光路由选择设备包括多个Z个输出并且配置成将每个接收的光信号路由所述输出的其中相应的输出，以及具有所述多个Z个第一波长选择性光路由选择设备各具有所述多个Y个输出。

5. 如权利要求3或权利要求4所述的光分插开关和聚合器装置，其中每个第一波长选择性光路由选择设备包括具有第一和第二输出的光梳状分波器，以及其中每个波长具有波长索引号，且每个光梳状分波器布置成将具有偶数波长索引号的光信号路由到所述第一输出以及布置成将具有奇数索引号的光信号路由到所述第二输出。

6. 如前面的权利要求中任何一项所述的光分插开关和聚合器装置，并且还包括多个复用器和多个光信号组合器，所述多个复用器各配置成将多个输出光信号复用成相应输出光子信号，所述多个光信号组合器各配置成将多个输出光子信号组合为相应波长复用的输出光信号，以及其中所述开关矩阵耦合在所述多路分离器、所述复用器、所述分路端口和所述第二波长选择性路由选择装置之间。

7. 如前面的权利要求中任何一项所述的光分插开关和聚合器装置，其中每个光开关包括光微环谐振器、波长选择性光子开关和宽带光子开关的其中之一。

8. 包括如前面的权利要求中任何一项所述的光分插开关和聚合器装置的光分插复用器。

9. 如权利要求8所述的光分插复用器以及还包括：

如权利要求1至7中任一项所述的第二光分插开关和聚合器装置；以及

多个N个偏振分束器，所述多个N个偏振分束器各配置成接收未知偏振的相应波长复用的输入光信号，并将具有第一偏振的输入光信号路由到第一方向中以及将具有第二偏振的输入光信号路由到第二方向中，其中所述光分插开关和聚合器装置中的第一个光分插开关和聚合器装置布置成接收所述第一偏振的输入光信号，以及所述光分插开关和聚合器装置中的第二个光分插开关和聚合器装置布置成接收所述第二偏振的输入光信号。

10. 如权利要求9所述的光分插复用器以及还包括：

多个第一偏振合束器各配置成将所述第一和第二偏振的光信号组合以便分路到相应分路端口；以及

第二偏振合束器，所述第二偏振分束器各配置成将所述第一和第二偏振的输出光信号组合以便在相应输出处输出。

11. 一种经由光开关矩阵路由光信号的方法，所述方法包括：

a. 接收包含多个波长的波长复用的输入光信号；

b. 将所述波长复用的输入光信号拆分成多个子信号，每个子信号是所述多个波长的相应子集；

c. 将每个子信号多路分离成多个光信号；

d. 将具有旁路波长的所述光信号的每一个光信号经由所述开关矩阵路由到相应输出；

e. 将要分路的所述光信号的每一个光信号经由所述开关矩阵路由到相应分路端口；以及

f. 将要插接的至少一个光信号经由所述开关矩阵路由到相应输出。

12. 如权利要求11所述的方法，其中所述方法还包括将每个子信号的光信号分光成多个子集信号，以使具有相邻波长的光信号位于不同的子集信号中并将所述子集信号在空间上分离，以及在c.中，将所述子集信号多路分离成多个光信号。

13. 一种其中包含计算机可读指令的数据载体，所述计算机可读指令提供对处理器上可用的资源的访问，所述计算机可读指令包括促使所述处理器执行如权利要求11或权利要求12所述的经由光开关矩阵路由光信号的方法。