CN108761652B - 用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种一种用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构，包括：N个信号输入单元，N≥2；N个信号输出单元；以及光开关组，一侧与所述信号输入单元耦接，另一侧与所述信号输出单元耦接，用于将经过信号输入单元处理后的多个并行输入的单模信号进行交换处理，并将交换处理后的多个单模信号输入信号输出单元再转换为多模信号，包括：M个N×N光开关，M≥2；N个M×M光开关；以及N×M个光开关单元单模波导，以缓解现有技术中光网络通信带宽受光开关信道单一影响而带宽受限的问题。

Description

用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构

技术领域

本公开涉及光互联与集成光学技术领域，尤其涉及一种用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构。

背景技术

随着高速调制器件和多核处理器并行通信的发展，通信容量的需求不断提升，光通信技术在高速、大容量通信环境(例如数据中心、超级计算机等)中的大量应用，使通信系统对于光链路的传输容量要求越来越高。为了满足用户对于网络带宽日益增长的需求，各大互联网、通讯等行业的公司正在不断建造超大规模数据中心，多模复用技术允许利用统一物理载体中并行传输多个正交的信息通道，因而在进一步的增大通信容量的应用中有很好的应用前景，然而传统的片上光网络通常只支持单通信信道或者波分复用的信道，通信容量相对受到限制。光开关等信号处理单元是光网络的重要组成单元，通过不同器件的级联和不同拓扑结构的组合来实现不同节点之间链路路径的切换功能，因此要提高光网络的通信带宽，很重要的一点在于提高光开关的通信带宽。

公开内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构，以缓解现有技术中光网络通信带宽受光开关信道单一影响而带宽受限的问题。

(二)技术方案

本公开提供一种用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构，包括：N个信号输入单元，N≥2；N个信号输出单元；以及光开关组，一侧与所述信号输入单元耦接，另一侧与所述信号输出单元耦接，用于将经过信号输入单元处理后的多个并行输入的单模信号进行交换处理，并将交换处理后的多个单模信号输入信号输出单元再转换为多模信号，包括：M个N×N光开关，M≥2；N个M×M光开关；以及N×M个光开关单元单模波导。

在本公开实施例中，所述信号输入单元包括：多模输入波导，用于传输多模信号；模式解复用器，用于将多模输入波导输入的多模信号解复用为多个单模信号；以及M个输入单元单模波导，用于传输模式解复用器所解复用后的单模信号。

在本公开实施例中，所述信号输出单元包括：N个输出单元单模波导，用于传输经光开关组交换处理后的单模信号；模式复用器，用于将输出单元单模波导输入的多个单模信号复用为多模信号；以及多模输出波导，用于输出经过模式复用器复用后的多模信号。

在本公开实施例中，所述N个M×M光开关的输出端和M个N×N光开关的输入端通过光开关单元单模波导相连接，所述连接的方式为：第一M×M光开关的M个输出端通过光开关单元单模波导23依次分别连接到M个N×N光开关的第一输入端、第二M×M光开关的M个输出端通过光开关单元单模波导23依次分别连接到M个N×N光开关的第二输入端、……，以及第N个M×M光开关的M个输出端通过光开关单元单模波导依次分别连接到M个N×N光开关的第N输入端。

在本公开实施例中，所述M×M光开关为完全无阻光开关，M个N×N光开关工作时处于相同的路由状态，路由状态切换方式包括：热光效应切换或等离子色散效应切换。

在本公开实施例中，所支持的单组多模信号最大模式数为M，即与输入单元单模波导或输出单元单模波导的数目相同。

在本公开实施例中，所支持的单组多模信号的模式数为P，2≤P≤M。

在本公开实施例中，所述单模信号为波导中的基模模式信号。

在本公开实施例中，所述光开关组中的M×M光开关和N×N光开关由马赫-曾德干涉器或微环谐振器等器件按照

或tri-angle network的拓扑方式级联构成。

在本公开实施例中，所述信号输入单元，光开关组，信号输出单元以及之间连接的单模波导均在绝缘体上的硅上制作，用于实现单片集成。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：

(1)支持多路的多模信号输入且为链路内模式交换和链路交换做了优化。

(2)支持链路内模式交换和链路交换的N×N多模光开关架构构建的多模复用的链路交换网络，可有效的提高通信带宽。

附图说明

图1为本公开实施例用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构的示意图。

图2为本公开实施例对于2个信号输入输出单元，对2组包含模式数量为4的多模信号的交换处理示意图。

图3为用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构一种状态的示意图。

【附图中本公开实施例主要元件符号说明】

10-信号输入单元；

11-多模输入波导；12-模式解复用器；13-输入单元单模波导；

20-光开关组；

21-M×M光开关；22-N×N光开关；23-光开关单元单模波导；

30-信号输出单元；

31-模式复用器；32-多模输出波导；33-输出单元单模波导。

具体实施方式

本公开提供了一种用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构，通过将模式复用器，模式解复用器和不同规模和用途的支持单模信号输入输出的光开关结合起来，利用模式解复用器将输入的多模信号解复用为多个单模信号，所述单模信号经N个M×M光开关和M个N×N光开关进行交换后，再由模式复用器复用为多模信号，可以实现一种模式数量可扩展的N×N多模光开关架构，支持多路多模输入且可完成链路内模式交换和链路交换，以缓解现有技术中光网络通信带宽受光开关信道单一影响而带宽受限的问题。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

本公开实施例中，提供一种用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构，图1为本公开实施例一种用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构示意图，图3为用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构一种状态的示意图，结合图1和图3所示，所述用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构包括：

N个信号输入单元10，N≥2；

N个信号输出单元30；以及

光开关组20，包括：

N个M×M光开关21，即第一M×M光开关21、第二M×M光开关21、……，以及第N个M×M光开关21。

M个N×N光开关22，M≥2，即第一N×N光开关22、第二N×N光开关22、……，以及第M个N×N光开关22。以及

N×M个光开关单元单模波导23；

每一M×M光开关21包括M个输入端，即第一输入端、第二输入端、……，第M输入端；以及M个输出端，即第一输出端、第二输出端，以及第M输出端。每一N×N光开关22包括N个输入端，即第一输入端、第二输入端、……以及第N输入端；以及N个输出端，即第一输出端、第二输出端，……，以及第N输出端。所述N个M×M光开关21的输出端和M个N×N光开关22的输入端通过光开关单元单模波导23相连接，所述连接的方式为：第一M×M光开关21的M个输出端通过光开关单元单模波导23依次分别连接到M个N×N光开关22的第一输入端、第二M×M光开关21的M个输出端通过光开关单元单模波导23依次分别连接到M个N×N光开关22的第二输入端、……，以及第N个M×M光开关21的M个输出端通过光开关单元单模波导23依次分别连接到M个N×N光开关22的第N输入端。

所述N个信号输入单元10，设置于光开关组20的一侧，与光开关组20的M×M光开关21耦接，用于向所述光开关组20的M×M光开关21输入解复用后的多个单模信号；每个所述信号输入单元10包括：

多模输入波导11，用于传输多模信号；

模式解复用器12，包括M个输出端，即第一输出端、第二输出端，……，以及第N输入端，一侧与多模输入波导耦接，用于将多模输入波导11输入的多模信号解复用为多个单模信号；以及

M个输入单元单模波导13。所述输入单元单模波导13连接模式解复用器12的输出端和光开关组20的M×M光开关21的输入端，用于将模式解复用器12所解复用后的单模信号输入M×M光开关21。

所述模式解复用器12与光开关组20的M×M光开关21通过输入单元单模波导13依次分别连接，所述连接的方式为：每个模式解复用器12的输出端依次分别连接到对应的光开关组20的M×M光开关21的输入端，即第N个模式解复用器12与第N个M×M光开关21相连，每组的具体连接方式为：模式解复用器12的第一输出端与M×M光开关21的第一输入端相连、模式解复用器12的第二输出端与M×M光开关21的第二输入端相连、……，以及模式解复用器12的第M输出端与M×M光开关21的第M输入端相连。

所述N个信号输出单元30，设置于光开关组20的另一侧，与光开关组20的N×N光开关22耦接，用于将所述光开关组20交换处理后的单模信号复用为多模信号后输出，每个所述多模信号输出单元30包括：

模式复用器31，用于将输入的多个单模信号复用为多模信号；

M个输出单元单模波导33；所述输出单元单模波导连接模式复用器31的输入端和光开关组20的N×N光开关22的输出端，用于将光开关组20交换处理后的单模信号输入模式复用器31；以及

多模输出波导32，与所述模式复用器31耦接，用于输出经过模式复用器31复用后的多模信号。

所述模式复用器31与光开关组20的N×N光开关22通过输出单元单模波导33依次分别连接，所述连接的方式为：第一N×N光开关22的N个输出端通过输出单元单模波导33依次分别连接到N个模式复用器31的第一输入端、第二N×N光开关22的N个输出端通过输出单元单模波导33依次分别连接到N个模式复用器31的第二输入端、……，以及第M个N×N光开关22的N个输出端通过输出单元单模波导33依次分别连接到N个模式复用器31的第M输入端。

结合图1和图3所示，N个M×M光开关4001，4002，……，400N，每一个M×M光开关包括第一输入端、第二输入端，……，第M输入端以及第一输出端，第二输出端，……，第M输出端，用于实现链路内的模式交换，具体可以使用例如马赫-曾德干涉器结构或微环谐振器通过按一定的拓扑方式级联构成，拓扑结构可采用

或Tri-anglenetwork等来构建。结合图1和3所示，N个信号输入单元，即包含N组输入单元单模波导组，第一输入单元单模波导组包括M个输入单元单模波导1011，1012，……，101M，输入单元单模波导的输入和输出端分别一一连接所述第一模式解复用器1201的M个输出端和M×M光开关4001的M个输入端，具体的，输入单元单模波导1011的输入端连接第一模式解复用器1201的第一输出端，输入单元单模波导1011的输出端连接第一M×M光开关4001的第一输入端，输入单元单模波导1012的输入端连接第一模式解复用器1201的第二输出端，输入单元单模波导1012的输出端连接第一M×M光开关4001的第二输入端，如上类推，输入单元单模波导101M的输入端连接第一模式解复用器1201的第M个输出端，输入单元单模波导101M的输出端连接第一个M×M光开关4001的第M输入端。结合图1和图3所示，第二输入单元单模波导组，包括M个输入单元单模波导1021，1022，……，102M，第二输入单元单模波导组的输入和输出端分别一一连接所述第二模式解复用器1202的M个输出端和M×M光开关4002的M个输入端，具体连接方法同上；如上类推，到第N输入单元单模波导组，包括M个第N输入单元单模波导10N1，10N2，……，10NM，第N输入单元单模波导组的输入和输出端分别一一连接所述第N模式解复用器120N的M个输出端和M×M光开关400N的N个输入端，具体连接方法同上；M个N×N光开关5001，5002，……，500M，每一光开关包括第一输入端、第二输入端，……，第N输入端以及第一输出端，第二输出端，……，第N输出端，用于实现链路交换，具体可以使用例如马赫-曾德干涉器结构或微环谐振器通过按一定的拓扑方式级联构成，拓扑结构可采用

或Tri-angle network等来构建；第一光开关单元单模波导组，包括M个光开关单元单模波导2011，2012，……，201M，M个输入单元单模波导的输入端和输出端分别一一连接所述M×M光开关4001的M个输出端和M个N×N光开关5001，5002，……，500M的第一输入端，具体的，第一光开关单元单模波导2011的输入端连接第一M×M光开关4001的第一输出端，第一光开关单元单模波导2011的输出端连接第一N×N光开关5001的第一输入端，第一光开关单元单模波导2012的输入端连接第一M×M光开关4001的第二输出端，第一光开关单元单模波导2012的输出端连接第二N×N光开关5002的第一输入端，如上类推，第一光开关单元单模波导201M的输入端连接第一M×M光开关4001的第M输出端，第一光开关单元单模波导201M的输出端连接第M个N×N光开关500M的第一输入端；第二光开关单元单模波导组，包括M个第二光开关单元单模波导2021，2022，……，202M，M个第光开关单元单模波导的输入端和输出端分别一一连接所述M×M光开关4002的M个输出端和M个N×N光开关5001，5002，……，500M的第二输入端，具体连接方式如前述；如上类推，第N个光开关单元单模波导组，包括M个第N单模波导20N1，20N2，……，20NM，M个第N单模波导的输入端和输出端分别一一连接所述M×M光开关400N的M个输出端和M个N×N光开关5001，5002，……，500M的第N输入端，具体连接方式如前述；N个模式复用器：第一模式复用器2201，第二模式复用器2202，……第N模式复用器220N，分别用于将多个单模信号转换为多模信号输出；输出单元单模波导组，包括M个第一输出单元单模波导3011，3012，……，301M，M个输出单元单模波导的输入端和输出端分别一一连接所述M个N×N光开关5001，5002，……，500M的第一输出端和第一模式复用器2201的M个输入端，具体的，第一输出单元单模波导3011的输入端连接第一N×N光开关5001的第一输出端，第一输出单元单模波导3011的输出端连接第一模式复用器2201的第一输入端，第一输出单元单模波导3012的输入端连接第二N×N光开关5002的第一输出端，第一输出单元单模波导3012的输出端连接第一模式复用器2201的第二输入端，如上类推，第一输出单元单模波导301M的输入端连接第M个N×N光开关500M的第一输出端，第一输出单元单模波导301M的输出端连接第一模式复用器220N的第M输入端；第二输出单元单模波导组，包括M个第二单模波导3021，3022，……，302M，M个第二输出单元单模波导的输入端和输出端分别一一连接所述M个N×N光开关5001，5002，……，500M的第二输出端和第二模式复用器2202的M个输入端，具体连接方式如前述；如上类推，第N个输出单元单模波导组，包括M个第N输出单元单模波导30N1，30N2，……，30NM，M个第N输出单元单模波导的输入端和输出端分别一一连接所述M个N×N光开关5001，5002，……，500M的第N输出端和第N模式复用器220N的M个输入端，具体连接方式如前述；此外，还包括：第一多模输入波导1101，连接至第一模式解复用器1201的输入端；第二多模输入波导1102，连接至第二模式解复用器1202的输入端；如此类推，第N多模输入波导110N，连接至第N模式解复用器120N的输入端，N个多模输入波导用于输入多组多模信号；第一多模输出波导2101，连接至第一模式复用器2201的输出端；第二多模输出波导2102，连接至第二模式复用器2202的输出端；如此类推，第N多模输出波导210N，连接至第N模式复用器220N的输出端，N个多模输出波导用于输出多组多模信号，模式复用器与模式解复用器的作用互逆。所述N个M×M的光开关4001，4002，……，400N为完全无阻光开关，可以自由切换路由态改变通过它的M个信号的顺序，用来实现同一链路内的模式交换；M个N×N光开关工作时处于相同的路由状态，使得来自于相同多模输入波导的一组信号可以被独立的送到不同的输出波导，用来实现链路间信号交换。可以实现用于链路交换的多模光开关的正常工作，根据所需速度和消光比的不同，可选用热光效应或等离子色散效应来调节其路由状态。第一多模信号为M个模式复用，经由第一输入单元单模波导1101输入第一模式解复用器1201，M个模式复用的信号被解复用为M个单模信号，这M个单模信号进入N×N光开关4001，输出的光模式序列按照需求发生同一链路内的模式交换，然后分别传输至M个N×N光开关5001、5002……500M的第一输入端，当M个N×N光开关同时处于相同的路由态时，M个单模信号经过交换被传输至同一模式复用器(2201至220N的任意一个)的M个输入端，由相应的模式复用器输出与第一多模信号相比模式顺序被交换的多模信号到对应的输出多模波导(对应的2101到210N的一个)。其他多模输入波导输入的多模信号处理过程与上述完全相同。每个多模输入波导输入的多模信号的通道数可以小于或者等于M。每个多模信号的模式通道数可以相同，也可以不同，由此实现多模复用输入且同时进行切换。

在本公开实施例中，所述用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构可以最多同时完成N×M路单模信号的交换处理。

在本公开实施例中，所述光开组20的N个M×M光开关21为完全无阻光开关，用于配合实现链路内的模式交换。

在本公开实施例中，所述光开组20的M个N×N光开关22工作时处于相同的路由状态，用于配合实现链路交换。

所述M×M光开关21或N×N光开关22，使用马赫-曾德干涉器结构或微环谐振器通过拓扑方式级联构成，所述拓扑结构包括：

或tri-angle network等。

在本公开实施例中，所述用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构的每组多模输入信号支持的最大模式数为M，即与每个模式解复用器12，模式复用器31所连接的单模波导数相同。

在本公开实施例中，所述用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构所支持的所有多模信号的最大模式数量为N×M个。

在本公开实施例中，所述光开关的路由状态切换方式包括：热光效应切换或等离子色散效应切换。

在本公开实施例中，所述的单模信号均为波导中的基模模式信号。

在本公开实施例中，所述信号输入单元10中的模式解复用器和所述信号输出单元30中的模式复用器作用互逆。

在本公开实施例中，所述用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构所支持的单组多模信号的模式数量为P，2≤P≤M。

在本公开实施例中，以上所述M，N，P为正整数。

在本公开一具体实施例中，图2为对于2个信号输入输出单元，对2组包含模式数量为4的多模信号的交换处理示意图。如图2所示，每组多模输入信号包含的模式数量为4，即输入两个多模输入波导的两组多模输入信号分别为Group1和Group2，分别包含的模式数量为4，输入多模输入波导1的多模输入信号Group1包括光载波信号S₁ ^TE0、S₁ ^TE1、S₁ ^TE2和S₁ ^TE3；输入多模输入波导2多模输入信号Group2包括光载波信号S₂ ^TE0、S₂ ^TE1、S₂ ^TE2和S₂ ^TE3。如图2所示，S₁ ^TE0、S₁ ^TE1、S₁ ^TE2和S₁ ^TE3分别对应四种波形，S₂ ^TE0、S₂ ^TE1、S₂ ^TE2和S₂ ^TE3分别对应四种波形，即表示对应的模式通道上分别加载了不同信息。

在本公开实施例中，如图2所示，Group1′和Group2′为多模输入信号Group2和Group1经所述用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构处理后所生成的多模输出信号，如图2所示，多模输入信号Group1中的S₁ ^TE0与S₁ ^TE3进行了交换，S₁ ^TE1与S₁ ^TE2进行了交换；多模输入信号Group2中的S₂ ^TE0与S₂ ^TE3进行了交换，S₂ ^TE1与S₂ ^TE2进行了交换，实现了链路内的模式交换，即链路内交换；如图2所示，输入多模输入波导1的多模输入信号Group1与输入多模输入波导2的多模输入信号Group2进行了交换，即实现了链路交换。

光开关组20中的N×N光开关22的路由态切换使用热光效应或等离子色散效应来调谐。

本公开所有采用的器件均在绝缘体上的硅(Silicon-On-Insulator，SOI)上制作，用于实现单片集成。

本公开提供一种片上多模网络，可采用如Mesh网络、Fat-Tree网络、Crossbar网络和Clos网络等，结构中包括至少一个用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构，以满足高通信带宽光信号交换需求。

至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如：

(1)光开关组还可以用信号处理单元来代替；

(2)多模信号可以用多模复用信号来表示；

依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构有了清楚的认识。

本公开提供了用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构，通过将模式复用器，模式解复用器和不同规模和用途的支持单模信号输入输出的光开关结合起来，利用模式解复用器将输入的多模信号解复用为多个单模信号，所述单模信号经N个M×M光开关和M个N×N光开关进行交换后，再由模式复用器复用为多模信号，可以实现一种模式数量可扩展的N×N多模光开关架构，支持多路多模输入且可完成链路内模式交换和链路交换，以缓解现有技术中光网络通信带宽受光开关信道单一影响而带宽受限的问题。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。并且，在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构，包括：

N个信号输入单元（10），N≥2；

N个信号输出单元（30）；以及

光开关组（20），一侧与所述信号输入单元（10）耦接，另一侧与所述信号输出单元（30）耦接，用于将经过信号输入单元（10）处理后的多个并行输入的单模信号进行交换处理，并将交换处理后的多个单模信号输入信号输出单元（30）再转换为多模信号，包括：

M个N×N光开关（22），M≥2，用于配合实现链路交换；

N个M×M光开关（21），用于配合实现链路内的模式交换；以及

N×M个光开关单元单模波导（23）。

2.根据权利要求1所述的用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构，其中，所述信号输入单元（10）包括：

多模输入波导（11），用于传输多模信号；

模式解复用器（12），用于将多模输入波导（11）输入的多模信号解复用为多个单模信号；以及

M个输入单元单模波导（13），用于传输模式解复用器（12）所解复用后的单模信号。

3.根据权利要求1所述的用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构，其中，所述信号输出单元（30）包括：

M个输出单元单模波导（33），用于传输经光开关组（20）交换处理后的单模信号；

模式复用器（31），用于将输出单元单模波导（33）输入的多个单模信号复用为多模信号；以及

多模输出波导（32），用于输出经过模式复用器（31）复用后的多模信号。

4.根据权利要求1所述的用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构，其中，所述N个M×M光开关（21）的输出端和M个N×N光开关（22）的输入端通过光开关单元单模波导（23）相连接，所述连接的方式为：第一M×M光开关（21）的M个输出端通过光开关单元单模波导23依次分别连接到M个N×N光开关（22）的第一输入端、第二M×M光开关（21）的M个输出端通过光开关单元单模波导23依次分别连接到M个N×N光开关（22）的第二输入端、……，以及第N个M×M光开关（21）的M个输出端通过光开关单元单模波导（23）依次分别连接到M个N×N光开关（22）的第N输入端。

5.根据权利要求1所述的用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构，其中，所述M×M光开关（21）为完全无阻光开关，M个N×N光开关（22）工作时处于相同的路由状态，路由状态切换方式包括：热光效应切换或等离子色散效应切换。

6.根据权利要求1所述的用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构，所支持的单组多模信号最大模式数为M，即与输入单元单模波导（13）或输出单元单模波导（33）的数目相同。

7.根据权利要求1所述的用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构，所支持的单组多模信号的模式数为P，2≤P≤M。

8.根据权利要求1所述的用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构，所述单模信号为波导中的基模模式信号。

9.根据权利要求1所述的用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构，所述光开关组（20）中的M×M光开关（21）和N×N光开关（22）由马赫-曾德干涉器或微环谐振器器件按照Spanke-Beneš、Beneš或tri-angle network的拓扑方式级联构成。

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