CN1723402A

CN1723402A - 光通信方法和装置

Info

Publication number: CN1723402A
Application number: CN200480001918.2A
Authority: CN
Inventors: 周平
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-01-07
Filing date: 2004-01-07
Publication date: 2006-01-18
Also published as: US6819819B2; WO2004064260A2; US20030179985A1; WO2004064260A3

Abstract

本发明公开了一种用于通信的方法和装置，包含一交换系统，其被设置来沿选定的光路径接收光信号并指引这些光信号。该交换系统适当地包括了多个开关，并且至少一个开关可包括一种可变折射材料，其至少具有任意一状态一和任意一状态二，其中当所述可变折射材料处于所述状态一时，所述光信号经由一个所谓路径一被传输，并且当所述可变折射材料处于所述状态二时，其信号可经由另一路径所谓路径二被传输。该交换系统可另选择或额外地包括一开关元件，其具有一反射态和一透射态，其中当所述开关元件处于所述反射态时，所述光信号经由一路径一被反射，并且当所述开关元件处于所述透射态时，其信号经由一路径二被透射。

Description

光通信方法和装置

相关申请的交叉引用

【0001】

本申请要求具有美国2002年1月8日提交的第60/346,662号临时专利申请的权利，并作为公开本发明的参考文件。

技术领域

【0002】

本发明涉及用于光交换机和光通信的方法和装置。

背景技术

【0003】

光开关被广泛地用于光纤通信业中。典型地，光开关作为网络保护开关或光塞取系统的元件工作。当传输频带、交换速度、和通信流量增加时，通信系统需要更小、更便宜、和更好的装置和开关。

【0004】

传统的用于网络保护的光开关大部分是机械开关，由于设计结构的原因，其导致了非常大的体积。传统开关通常在光通路内部采用一种旋转镜或旋转切片将光束向不同方向指引以执行开关功能。由于这种镜子尺寸较大及其旋转，这种开关通常需要为每一个光端口(输入和输出)配一个准直仪来延伸该光通路以便将旋转镜和其他开关机械装置置于该光通路中阻挡或开关所述光束。由于采用了如所述准直仪的很多组件，建造每个单独开关模块的成本很难降低。

【0005】

光通信系统也通常采用其他组件，例如光塞取复用器(OADM)。这些系统需要体积紧密的开关，理想的是能被集成为一个小交换阵列。然而传统开关的典型制造使用非常昂贵的MEMS技术。而且，MEMS开关很难装配一种锁定机制装置，其在当电源被中止时用来维持该开关的状态。此外，MEMS开关典型具有可被磨损的移动零件并通常需要高电压来控制该开关，这些往往都降低了可靠性。

发明内容

【0006】

根据本发明所提供的一种用于通信的方法和装置包含一开关系统，设置来接收光信号并延任何选定的光通路指引这些光信号。该开关系统适当地包括了多个开关，并且这些开关的至少一个可包括一种可变折射材料具有任一状态一和任一状态二，其中当所述可变折射材料处于所述状态一时，该光信号经由一条第一通路被传输并且当所述可变折射材料处于所述状态二时，其单个通道信号经由一条第二通路被传输。该开关系统可以作为另一种选择或是额外地包括一个具有一反射态和一透射态的开关元件，其中当此开关元件处于所述反射态时，光信号经由一条第一通路被反射，并且当此开关元件处于所述透射态时，其单个通道信号通过一条第二通路被透射。

附图说明

【0007】

结合下列附图并通过参考其详细说明，可获得对本发明的更全面理解。在下列附图中，相同附图数字指示相同元件和步骤。

【0008】

图1是一种根据本发明所提供的开关系统的框图；

【0009】

图2是对具有一种可变折射材料的1×2光开关的说明图；

【0010】

图3是对一种可变折射材料的说明图，其相邻介质具有不同折射率；

【0011】

图4是对具有一种可变折射材料的2×1光开关的说明图；

【0012】

图5是对具有一种可变折射材料的2×2光开关的说明图；

【0013】

图6是对具有一种可变折射材料和三维光通路的光开关的说明图；

【0014】

图7是对一种三维光开关阵列的说明图；

【0015】

图8A-F各是具有不同定向和/或光通路的光介质图；

【0016】

图9A-C各是具有能改变光通路的透镜、开关、和镜子的光系统图；

【0017】

图10是具有一种响应电信号的可变折射材料的1×2光开关的说明图；

【0018】

图11A-B是对响应电场和/或磁场的可变折射率材料的说明图；

【0019】

图12A-C是对响应光的可变折射材料的说明图；

【0020】

图13是一种有着电控光开关的开关阵列的说明图；

【0021】

图14是一种热响应光开关说明图；

【0022】

图15是一种对使用液晶材料的光开关说明图；

【0023】

图16是一种响应光的光开关说明图；

【0024】

图17是一种采用波导的光开关说明图；

【0025】

图18是一种具有多个开关元件的开关阵列的说明图；

【0026】

图19A-C是对一种机械开关的各种说明图；

【0027】

图20是使用一种机械开关的光开关的说明图；

【0028】

图21是一种具有锁定机制装置的机械光开关的说明图；

【0029】

图22是一种具有多个机械开关的开关阵列的说明图；

【0030】

图23是使用一种开关阵列的通信系统的图；

【0031】

图24是2×1开关将光藕合到一信号探测器；

【0032】

图25A-B是几种光包交换机图；和

【0033】

图26是一种使用一种交换阵列并为光包而设置的通信系统的图。

【0034】

对附图中元件和步骤的说明考虑了简便和清晰，且不一定按任何特定的顺序来安排。例如，在图中说明了可被并发或以不同顺序执行的步骤以帮助提高对本发明实施例的理解。

具体实施方式

【0035】

对本发明的说明，部分按功能组件和各种处理步骤来安排。这样的功能组件可由任何数量的单员的任何组成设置来实现这些特定功能并可获得各种结果。例如，本发明可使用各种元件，如，透镜、折射镜、准直器、材料、光源、光发射器、反射器及类似物等，它们可以执行做出各种功能。此外，本发明的实现可以通过结合任意数量的各种应用、环境、通信系统、和各种制动机制来达到，并且这些被说明的系统仅是本发明的示例性应用。进一步，本发明可采用任何数量的传统技术方法来制造、组装、集成等等。

【0036】

现参考图1，一根据本发明所提供的光交换模块100可以通过结合光源110，光目标112，开关114和制动器116等来实现。该光源110被设置来为由开关114提供光信号而由开关114进行选择性地传输。光源110可包含任何向开关114提供光线的合适系统，如任一传统光导纤维或连接到该开关114的波导。，光源110可进一步包括用来导引或增强光线的额外组件，如对光线进行聚焦、准直、放大、偏转和/或滤波。所谓的光线可由任何适当的光发生器产生并/或所接收如激光器。

【0037】

相反，光目标112经由开关114可选择性地接收来自光源110的光线。所谓光目标112可包含任何合适的光接收元件，如任一输出光纤，输出光波导，或光信号探测器。光目标112也可包含任何合适的元件用来寄存或放大接收到的光线，如一种光放大器，一种电耦合装置，一种光电池，一种光二极管，或其它光信号探测系统。进一步，光目标112可包括用于接收，导引，或增强光线的额外组件，如对光线进行聚焦、准直、放大、偏转和/或过滤。

【0038】

开关114可选择性地改变入射光线的路径。更具体地说，这里所说的开关114具有至少两种状态。该开关的状态是响应至少一种触发事件，如由制动器116引起的一个触发事件。根据开关114的状态，入射光线的路径会被导引到不同的光目标112。该光线的路径可以任何合适的方式被改变，如反射性地和/或折射性地改变该光线的路径。

【0039】

制动器116可选性地改变开关114的状态。所谓制动器116的结构可根据开关114的响应特性和/或其他特征而被改变。任何合适的制动器可被用来改变开关114的状态，包括一种机械制动器，如一对电极就可以成为一种电制动器，一种加热元件，一种光源，一种磁场发生器，一种化学制品，或任何其他用于改变特定开关114状态的系统。例如，制动器116可被设置来使开关114的状态在透射态和反射态间改变。作为另一种选择，制动器116可被设置来改变一种开关的状态，而该开关的状态是以其有一第一折射率的第一状态和有一第二折射率的第二状态组成，改变该开关的状态即可改变穿过该开关的光线的路径。在另一实施例中，作为另一种选择或额外地，制动器116可将开关114的状态从具有第一反射路径的第一态改变到具有第二反射路径的第二态。制动器116可与开关114可通过电的或其他各种方式或机制相互作用，如磁场，光，热，和/或非线性。在各实施例中，开关114和制动器116可被配置带有或不带有任何移动零件。

【0040】

参考图2，根据本发明所提供的光交换模块100的各种示例性实施例之一包含一个1×2光交换模块200。该1×2光交换模块200包括了含有一输入端口210的光源110，和包含有两个输出端口212A-B的光目标112。该输入端口210和输出端口212A-B合适地包含了光纤。该输入端口210和输出端口212A-B可包括额外组件以提高其光学性能如准直器214A-B，216。

【0041】

在本实施例中，开关114包含一全光的，无镜的光开关，其包括一种或多种具有可变折射率的介质。在本实施例中，开关114包含三种折射率分别是n1，n2，n3的介质220，222，224。这些折射率的至少一种，如第二种折射率n2，是可变的。在另外一个实施例中，该开关仅包含两种介质220，222以至于n1和n3基本相等。然而，具有任何合适折射率的任何适当数量的介质可被配置使用。

【0042】

当折射率n2被调节到具有一值一时，入射光线被导引到所述第一输出端口212A。相反，当折射率n2被调节到具有一值二时，入射光线被导引到所述第二输出端口212A。这样，通过改变其一种或多种光介质的折射率，来自光源110的光线可被可选择性地导引到光目标112。

【0043】

各种光介质220，222，224可包含任何合适的材料，包括晶体、玻璃、溶剂、半导体材料、非线性光学材料、液体材料：如液晶和其他液体有机和无机材料、塑料材料：如聚合物或其他有机材料、气态材料、和其他有机和无机材料和/或复合物。例如，具有可变折射率材料n2的可变介质222可包括一种包含在腔体内的液体或气体的光介质。该腔体可被形成于一种包括了其他光介质的固体材料内，或可由一种容器形成，如一种玻璃、半导体、晶体、塑料或其他合适材料的容器。

【0044】

此外，各种介质可被以任何合适的方式配置。本实施例的开关114包含至少两个光接口226、228，两种不同介质在此处相遇，如n1/n2的边界和n2/n3的边界。光界面226、228被配置得彼此具有一个角度以至于入射光线在光界面226、228的一个或多处被折射。该角度可大于0但可小于相关全反射角。

【0045】

光界面226、228可以任何合适的方式配置以便有助于光线的传输和期望的折射。例如，具有可调节折射率n2的介质可被设置为一种棱镜、做为一种光界面，其同入射光束有一个角度而不垂直、一种或多种光窗口，光线可通过这些窗口、一种开放栅孔，具有光窗口和隔离物或有任何其它合适的设置。而且，开关114也可包括其他元件、处理形式、或特性以获得期望的特性。例如，各种介质问的界面226、228可包括一种光镀膜，如一种抗反射镀膜或一种光阻抗匹配材料。

【0046】

参考图3，另一种开关114的示例性实施例包括一第一光介质310，具有一第一折射率n2。所述第一介质310沿入射光线路径同一第二光介质312相邻并且沿出射光线路径同一第三光介质314相邻，每种介质都具有一特定的折射率n1和n3。所述各种光介质310、312、314可包含任何合适的材料，包括固体、液体、气体或等离子。此外，所述各种材料310、312、314的折射率是可调节的或基本为常数，并且根据任何适当的准则而被选取。例如，n1和n3可大致相等或不同。

【0047】

进一步，可使用任何适当数量的光源110和光目标112。参考图4，另一种光开关模块包括一2×1交换模块400，包括两个光源410A-B和一个光目标412。开关114包含一个可调节开关元件414，具有可调节折射率。当该开关元件414将从所述第一光源410A传输光线时，开关元件414的折射率可被选择以便把该光线导向光目标412。类似地，当开关元件414将从所述第二光源410B传输光线时，开关元件414的折射率可被调节以便以一个更小的角度指引光线，由此从所述第二光源410B向光目标412传输该光线。

【0048】

根据本发明所提供的一个光交换模块100也可被设置的具有多个光源110和光目标112。所述光交换模块100可被设置得具有任何适当数量的光源110和光目标112，如2×2，1×N，N×1，或三维N×M光交叉连接(OXC)交换系统。例如，参考图5，一2×2交换模块500具有两个光源510A-B和两个光目标512A-B。开关114合适地包含一第一开关元件514，其从所述第一光源510A接收光线、一第二开关元件516，其从所述第二光源510B接收光线、和一第三开关元件518、以及一第四开关元件520，其将入射光线分别传输到所述第一和第二光目标512A-B。

【0049】

在一第一状态中，所述第一开关元件514被设置来将光线传输到所述第三开关元件518并且所述第二开关元件516被设置来将光线传输到所述第四开关元件520。相反，在一第二状态中，所述第一开关元件514被设置来将光线传输到第四开关元件520并且所述第二开关元件516被设置来将光线传输到第三开关元件518。第一和第二开关元件514、516的折射率以及开关元件514、516、518、520的相对位置被选择得以至于穿过第一和第二开关元件514、516的光线以选定的角度抵达第三和第四开关元件518、520。

【0050】

第三和第四开关元件518、520被设置来将光线传输到光目标512A-B。第三和第四开关元件518、520合适地具有多种将光线传输到光目标512A-B的状态。例如，在一第一态中，第三和第四开关元件518、520具有适当的折射率将光线分别从第一开关元件514传输到第一光目标512A并从第二开关元件516传输到第二光目标512B。相反，在一第二态中，第三和第四开关元件518、520具有合适的折射率将光线分别从第一开关元件514传输到第二光目标512B并从第二开关元件516传输到第一光目标512A。

【0051】

尽管本实施例举了2×2的开关为例，本发明也可适用于任何数量的输入和输出的设置，例如为各种开关使用多种不同的状态。再参考图5，一个额外的开关元件522可被包括在交换模块500中并通过增加第一和第二开关元件514、516一个第三折射状态由此可使光信号到达此额外开关元件522。

【0052】

交换模块100也可被设置来在三维空间中传输光线。结果，光源110和光目标112可被安置于不同的平面中。例如，参考图6，一种根据本发明所提供的3-D光交换系统600包括一个开关114，具有一第一交换元件610和一第二交换元件612。所述第一交换元件610被合适地设置来在一x-y平面内以与入射光束成一角度传输光线。第二开关元件612被合适地设置来在该x-y平面以外以一个角度传输光线。结果，即便当光目标112不在由所述第一交换元件610初始折射光线的同一平面内时，来自光源110的光线仍可被传输到光目标112

【0053】

一种光交换阵列可以包含多个工作在两个或三个平面中的开关114。参考图7，一种示例性M×N光交换阵列700合适地包含了交换元件710的一个输入阵列和交换元件的一个输出阵列712。在阵列710、712中的单个交换元件的每一个可被单独地控制。此外，每个阵列710、712可具有不同数量的交换元件，并且每个单独交换元件可以包含一个或多个交换模块以及其他组件来以一特定方向导引光线。

【0054】

来自光源110的入射光线由输入阵列710中的交换元件接收并根据所述单个交换元件的被调节的折射率来导引。该光线被指引到输出阵列712中的一个特定交换元件，其被调节以便具有将光线指引到合适光目标112的折射率。输入阵列710中的每个交换元件都可将光线引向输出阵列712中的任何一个或多个交换元件；同样，输出阵列712中的每个交换元件可接收来自输入阵列710中的任何一个或多个交换元件的光线。

【0055】

开关114可以任何合适的方式来被设置以便有助于来自予期的光源110的光线被引导到予期的光目标112。在各种实施例中，开关114可包含多个组件和/或材料。例如，参考图8，多个交换元件可被串联地叠放以便导引光线到不同的角度。所述多个交换元件可以前面平行方式对正(图8C)，可以以后背平行方式对正(图8A，8D，和8E)，或在两个元件之间内具有一个成角度的间隔(图8B和8F)以便为所述入射光束提供多种折射。通过对所述交换元件各个位置的选择，该光线的传输路径被更有效地调节。由此，通过形成交换元件的级联，，该光线可以根据期望的几何关系被引导到选定的角度。

【0056】

而且，级联的交换元件可有助于将光线指引到大量的光目标112。例如，一第一输入交换元件可选择性地将光线指引到第二个或第三个交换元件。第二和第三个开关元件可导引光线到四个不同的光目标112。由此，来自一单一光源110的光线可被指引到四个不同的光目标。此可以应用与任何数量的光源110和光目标112只要通过合适地组合设置交换元件的级联。

【0057】

光交换模块100可包括额外组件以便指引或收集光线或影响光交换模块100的性能。例如，开关114，光源110，和/或光目标112可包括一个或多个透镜、准直器、镜子，或其他元件。参考图9A，根据本发明所提供的一种增强光开关模块900包括一个光源110，具有一个光纤光线输入910和一个准直器912用于将光线聚焦到一第一开关元件914，和一个光目标112，具有一个光纤光线输出930和一个准直器928，用于将收自一第二开关元件926的光线聚焦。

【0058】

至少一个可由开关914选择的光通路穿过额外组件以有助于该光线的聚焦以及重定向到光目标112。在本实施例中，光通路包括额外透镜，如两个透镜916、918，其可被以任何合适方式配置。类似地，增强光开关模块900的输出部分920可包括各种元件用于指引和聚焦光线。在本实施例中，输出部分920包括两个透镜922、924以聚焦并将光线指引到一第二开关元件926。第二开关元件926将光线指引到准直器928，其将光线聚焦到一个输出光纤，波导或其他端口930。

【0059】

透镜916、918和922、924合当地具有共同或临近的焦点。而且，透镜916、918和922、924可包含任何合适的透镜和/或任何合适的透镜组和。在本实施例中，透镜916、918、922和924包含具有不同焦距的凸透镜。最接近开关914、926的第一透镜916、924的焦距适当地比更远离交换元件914的第二透镜918、922的焦距更长。然而置于该光通路中的组件可被以任何合适的方式设置。例如，第二凸透镜918能被一个凹透镜代替(图9B)。额外元件也可加进光开关模块900中或集成到其他组件中以增强光开关模块900的功能。参考图9C，一种透镜系统可连同开关元件被使用，这些开关元件包含一个或多个可移动的镜子932以便获得期望的光传播特性。此外，镜子932可被以任何合适的方式设置，如平、凹、或凸以便提供任何期望的光特性，如去使光线向着一个期望的地方偏离和/或聚焦。

【0060】

开关114可由制动器116以任何合适的方式来控制，并且该制动器116可以任何合适的方式被设置以致使开关114操作。开关114可被设置来对一种特定的触发事件进行响应。制动器116被合适地设置以便导致或抑止这样的事件并由此驱动开关114。例如，开关114可被设置成为一种机械开关，并且制动器116可被设置来驱使该开关改变位置。作为另一种选择，开关114可被设置来具有多种折射状态以便有可选性地向多个方向指引光线，并且这些状态可被选择以响应任何合适触发事件，如对热、电场、磁场、光、或其他激励的应用。

【0061】

制动器116可被以任何合适的方式设置来控制开关114响应的事件。例如，参考图10，一种示例性开关模块1000包含一个输入开关元件1010和两个输出开关元件1012A-B。该输入开关元件1010响应施加到输入开关元件1010材料上的电压而改变其折射状态。

【0062】

一个电制动器1014被设置来为输入开关元件1010提供和中止电压以控制开关1000。电制动器1014可被以任何合适的方式设置以便将电压施加到输入开关元件1010。例如，参考图11A-B，该电制动器1014可被设置为一对电极1110以便将电压施加到输入开关元件1010两侧。该电压可被以任何合适的方式施加，如同所述光通路垂直(图11A)或同光通路(图11B)平行。

【0063】

电极1110可以是附加的材料加在所述开关元件上，或可被集成到开关114或制动器116的其他部分中。例如，再参考图3，具有折射率n1和n3的光介质也可包含这样的电极，即通过它电压可被施加在可变折射材料的两端。类似的设置可被用于响应其他电磁场事件的开关114，如电场和磁场。类似的设置也可被用于响应热事件的开关114，例如通过在所述可变折射材料的表面上和/或其嵌入内部或是在可变折射材料的周围材料上提供加热元件。

【0064】

参考图12A-C，一个光响应开关模块1210其响应光的出现和消失，如一特定强度、频率、或定向的光线。控制所述光响应开关模块1210的光线可被以任何合适的方式施加在其上。例如，用于控制开关1210的控制光线可由一控制激光1212所提供。该控制光线可以任何合适的方式施加，如同所述输入信号光的路径相平行(图12A)。开关1210可在所述光目标之前或所述光目标中包括一个滤波器以便过滤来自控制激光121的光线。类似地，控制光线可沿一条同输入信号光线路径垂直的路径而被施加(图12B-C)。

[0065]

制动器116可被加到或集成到一个交换系统中其包含了多个开关114，光源110，和/或光目标112。制动器116的结构可根据该开关系统和/或任何其他合适的准则来选择。例如，参考图13，根据本发明所提供的一个示例性光开关阵列1300包含多个光源110和光目标112，如那些包含光纤1310和准直器1312的光源和光目标。开关114包含多个开关元素1314其响应一事件如电压、电流、磁场、和/或热。所述开关元件也可被一种如玻璃的介质分开。为了应用这些信号以控制这些开关元件1314，制动器116合适地包含多个放置在每个开关元件1314每一侧的电极或热元件1316。这些电极或热元件1316然后可被控制来调节每个开关元件1314的折射率。

【0066】

在各种可替代实施例中，开关114和制动器116可被设置来使用光雪崩效应来工作。通常，光雪崩效应可够成光的透射或反射，或在选定的条件下透射某些波长的光线并反射其他波长的光线。各种材料，如液晶、晶体、半导体、和/或有机材料可被用来在某些条件下促成和/或调节所述的光雪崩效应，如热、光、电场、磁场等的类似应用。

【0067】

开关114和制动器116可来同任何合适类型的光雪崩效应一起工作。例如，所述开关可使用内部全反射(TIR)。参考图14，一个示例性交换模块1400包括两个外部介质1412，如棱镜状的介质，具有基本相同的折射率，以及一种中间介质1414，具有所述可变折射率。中间介质1414的折射率适当低于所述两种外部介质1412的折射率。形成于比邻所述内部介质1414的外部介质1412的两个界面1418、1420可被镀有增透膜。

【0068】

在工作中，来自光源110的光线作为两束光线从两个输入端口抵达。这些光束以基本相同的角度分别入射到第一界面1418和第二界面1420上。入射角靠近所述临界内部全反射角。当中间介质1414的折射率降低到一个特定的阈值以下时，两条入射光束的每一条被第一和第二接口1418、1420全反射。作为另一种状态，当中间介质1414的折射率增加时，所述两束入射光束则通过界面1418、1420传输到各自对面的输出端口。

【0069】

光雪崩开关的另一种示例性形式利用了多重干涉效应。再参考图14，一种使用多干干涉效应的光开关可包括两种外部介质1412，如棱镜状介质，具有基本相同的折射率，并且中间介质1414在所述外部介质间具有一种可变折射率。

【0070】

与使用TRI的开关不同，这两种介质1418，1420被合适地涂有高反射涂层。这两种输入光束以任何小于其内部全反射角的角度合适地入射到第一和第二界面1418，1420上。当所述输入光信号的波长同由两种界面、所述反射涂层、以及该媒介物的折射率所形成的光学腔共振时，这两个界面分别反射输入光信号。当输入光信号的波长同所述光学腔不为共振状态时，所述两种输入光信号将被透射。

【0071】

因此，使用多重干涉效应的开关可作为一种波长选择开关或一种波长插入/分出而工作。如果一用于入射信号的输入端口具有不同波长的多个信道时，并且其他输入端口接收具有多波长的添加信号时，在反射状态，(对于某个波长频带的)该输入信号被反射到一输出端口，其被作为通过信道对待。而在透射状态，(对于一定波长的)输入信号被传输到另一个输出端口，其被作为路过信号。然而同时，具有同样波长的添加信号被透射到第一输出端口，其被作为通过信道对待。因此，所述添加信号(波长)是被添加到所述的通常的透射(通过)信号中。

【0072】

光雪崩可以根据任何可变反应性材料的合适方式进行控制。例如，在图14中，所述可变折射中间介质1414具有可变化的折射率其能根据温度而变化的折射率，如一种热响应液晶，有机或无机材料，半导体，或多聚合物。由此，制动器116适当地包含一种加热或冷却系统，被设置来可选性地提供或去除光通道的热条件。在本实施例中，制动器116包含一种电加热器1416，如在所述开关材料1414每一侧的一个电阻。

【0073】

热响应通道开关模块1400可被以任何合适的方式来设置。例如，光源110和光目标112可包含任何合适的组件和结构。在本实施例中，光源110和光目标112包含光纤束和准直器。作为一种替代，光源110和光目标112可包含光波导1710(图17)。

【0074】

而且，制动器116和开关114可根据用于可变折射的开关材料而被设置。例如，参考图15，一种开关材料1510可包含一种液晶材料，其根据开关材料1510上的特定电压影响而有可变的折射率。制动器116可在开关材料1510的每一侧上包含一对电极1512以便提供合适电压。参考图16，另一种可选开关材料1610可能在暴露与光线下改变折射率，如一特定频率或方向的光线的照射下具有可变的折射。可在棱镜1412间设定一空间以便有助于将光线提供给所述交换材料1610。

【0075】

光雪崩开关系统也可被集成到具有多个光源110和/或多个光目标112的单元中。例如，参考图18，利用光雪崩的多个开关可被聚合起来形成一种多输入和多输出的光开关系统1800，包含了多个各自可被操作的开关模块。

【0076】

在另一种根据本发明所提供的光开关系统的可选实施例中，开关114包含一种机械的开关其可选择性传输光线。该机械开关可包含任何适用于可选性透射，阻挡，过滤，并且/或反射光线的开关。例如，参考图19A，一种根据本发明所提供的机械开关1900包含一个第一透明基片1910以及一第二透明基片1920。基片1910，1920被彼此平行放置。一种或多种材料1912被适当地夹在基片1910，1920之间以便覆盖部分所述基片区域。例如，在本实施例中，所述基片间的半个区域被一种反射材料覆盖以至于所述机械开关1900在一侧透明而在另一侧反射。作为另一种可替代方案，开关1900可包括一个或多个滤波器(图19B)，来替代或加到所述透明区域或所述反射材料上，以便透射所选波长并反射其他波长。进一步，机械开关1900可以任何合适方式设置为，例如一个长方型，圆形，或圆柱型组件(图19C)。

【0077】

机械开关1900可以任何合适的方式布置以便可选性地透射或反射来自光源110的光线。例如，参考图20，机械开关1900可被放置于两个光源2010和两个光目标2012之间。机械开关1900可以任何方向移动，如相对基片横向地，垂直地或旋转地运动。制动器116驱使机械开关1900运动。制动器116可包含任何适当的的系统来驱动所述机械开关1900，如一种磁性线圈，一气动制动器，一液压制动器，或其他用于驱动该机械开关1900的适当系统。

【0078】

所述开关系统可被设置来可选性地将来自光源110的光线指引到光目标112。在本实施例中，所述机械开关1900被布置在一种使用了交叉样式的2×2开关结构中，然而可使用任何适当数量的输入和输出。当该机械开关1900处于一第一位置时，机械开关1900的透明部分在光通路中，以至于来自第一光源2010A的光线被投射到了第二光目标2012B而来自第二光源2010B的光线被透射到了第一光目标2012A。当机械开关1900在第二位置时，该机械开关1900的反射部分在光通路中，以至于来自光源2010A的光线被透射到了第一光目标2012A而来自第二光源2010B的光线被透射到了第二光目标2012B。然而开关1900是可以造成具有任何数量的位置状态，例如根据开关1900具有很多不同的部分而每个部分具有不同的透射或反射特性，

【0079】

机械开关1900也可与一个偏置系统共同被布置。该偏置系统适当地偏置机械开关1900以保持任一选定的位置。例如，所述偏置系统在缺少信号时，如在失去电源事件中，可被设置来将机械开关1900偏置到一个特定位置。

【0080】

参考图21，一种示例性偏置系统包含一连到机械开关1900的架子2110。该架子2110可被设置来同一个位置固定器啮合。例如，这种位置固定器可包含一被向架子2110偏置的弹簧偏置滚珠轴承(未示出)。该架子适当地包括了一对用来接收该滚珠轴承的齿槽2112。当机械开关1900被移动到一位置时，该滚珠轴承同齿槽2112之一啮合，这往往保持了架子2110的位置并使机械开关1900保持在对应于该开关当前状态的位置。

【0081】

一种使用多机械开关的光模块100也可被设置为一个阵列以适于多个信号。该阵列可包含任何使用多个开关的合适结构以将来自光源110的光信号指引到光目标112。例如，参考图22，一种根据本发明所提供的光开关阵列2210包含多个机械开关，如同图19-21有关的所述机械开关1900。机械开关1900被放置在光源110和光目标112间以便可选择性地指引来自光源110的光线到选定的光目标112。每个机械开关1900可被分别操作以便有助于对应每个光源110和光目标112的交换。在本实施例中，机械开关1900被设置在一基片2212上为一线性阵列。然而光开关阵列2210可被设置成任何合适的方式。

【0082】

一种或多种根据本发明所提供的光开关模块和/或阵列可被布置在一更大的数据或其他通信系统的一个或多个组件中。该通信系统可包含任何用于管理和指引信号的合适结构，如一种光交换模块，一种光交叉交换系统，和/或一种用于光包交换应用的快速光交换器。再而且，可将各种系统结合起来提供一种光包交叉交换(OPXC)系统。

【0083】

用于传输数据和/或通信信息的通信系统可包含一种将信号指引到适当目的地的交换系统。例如，参考图23，一种根据本发明所提供的光交换系统2300适当地包含一多路复用系统2310，一光交叉互联(OXC)交换系统2312，一多通道监测(MCM)系统2314，一可变光衰减器(VAO)2316，以及一中央控制系统2318。该光交换系统2300可使用任何适当的协议和技术用以传输信息，如时分多路复用或稠密波分多路复用。

【0084】

多路复用系统2310有助于信号的分离和重组以及将来自光源110的各信号传输到所述的OXC交换系统2312，和从该OXC交换系统2312到光目标112的传输。在本实施例中，多路复用系统2310将具有基于一个或多个输入的多成分入射信号多路选择输出。例如，所述的入射信号可包含一多路复用信号，其具有多个通道，如使用不同波长的通道。多路复用系统2310的多路选择输出部分合适地将所述入射信号分离到各别的通道以传输到OXC交换系统2312。类似地，多路复用系统2310可将出射通道多路复用以将多个出射信号结合好在一单一光纤或其他连接上传输。

【0085】

多路复用系统2310也可包括一个光塞取复用器(OADM)系统，其具有一个光塞模块2320和一光取模块2322。该OADM系统有助于将传输的信号叠加与一起并且/或有助于将信号分布到一不同光目标112。在本实施例中，除光信号外，该OADM系统也可用于电信号，以至于电信号可被转换到光信号而传输到光目标，或光信号，如分出的信号，可被转换到电信号以便与电系统兼容。

【0086】

多路复用系统2310可被以任何合适的方式实施。例如，多路输出选择器和/或光塞模块2320可包括多个根据本发明所提供的光开关模块和阵列，如一如同图2中所述描述的那些1×2开关的级联，被设置来将一混合信号分成各自成分。由此，所述多路复用器和/或光取模块2322可包含一2×1开关的级联，如同图4中描述的开关，以便将各个通道信号结合成一个或多个信号。

【0087】

OXC交换系统2312提供将来自一个通道或连接的信号传输到另一个通道或连接的功能。OXC交换系统2312可为任何合适的应用而设置，包括光纤管理和分布，资源共享，监视，灾难恢复和复位，光纤或铜线测试，以及/或动态网络管理。OXC交换系统2312可以任何合适的结构实施来传输信号。在本实施例中，OXC交换系统2312包含一交换阵列，其具有多个光开关，如上述的折射开关和/或机械开关。例如，OXC交换系统2312可包含一3-D交换阵列，如所述3-D交换阵列700。

【0088】

MCM系统2314和VOA2316被适当地连接到OXC以便监视和优化从OXC交换系统2312传输到多路复用系统2310的信号。MCM系统2314可被以任何合适的结构实施，如一个或多个具有信号探测器的N×1光开关模块，例如如图4中说述的并具有包括了光探测器的光目标412的光开关系统400。然而所述的N×1光开关可包含任何合适的光交换模块。参考图24，在本实施例中，所述N×1光开关2410包括输入端2412和输出端2414。该输入端2412适当地具有一个或多个输入通道，每个通道被适当地光学准直。所述输出端口2414佣有至少一个带有一个光学孔径的输出通道。发自该孔径的光线被提供给了一信号探测器2416以对该信号进行分析。例如，发自该孔径的光线可作为一反馈信号被提供给所述的控制系统2318进行分析。

【0089】

MCM系统2314也可包含一个光测试系统和一信号处理系统。所述光测试系统也被设置来利用所述信号处理系统测试各种信号特性，如由所述OXC交换系统处理的光信号的强度，波长，和光信号偏振。所述光测试系统则可向所述中央处理系统提供信息，如通过反馈系统，以便将所述的信号特性调节到期望的范围或到期望的光目标。

【0090】

VOA2316可提供任何合适的功能以便调节光交换系统2300中的信号，如将OXC交换系统2312的输出信号幅度拉平，平衡信号水平，且保护接收器避免过载。在本实施例中，VOA2316被集成进OXC交换系统2312，并可连同来自MCM系统2314的反馈信号一起工作。在本实施例中，VOA2316包含了一多通道光可变衰减(MCOVA)系统，其具有多个通道以便同时访问多个信号。VOA2316也可适当地响应来自中央控制系统2318的信号。

【0091】

在本实施例中，VOA2316可被集成到OXC交换系统2312中。例如，如果MCM系统2314指示出一光信号太强，MCM系统2314和/或所述中央控制系统2318可信号指示VOA2316以降低所述信号的强度。在本实施例中，VOA2316可通过调节所述对应开关模块的折射率来降低所述信号的强度。通过调节其折射率，所述光束的方向可被轻微地偏离接收端口，其往往减少了最终光信号的强度。

【0092】

中央控制系统2318为光交换系统2300的各种组件提供控制功能，如OADM系统2310，OXC交换系统2312，MCM系统2314，和VOA2316。中央控制系统2318可包含任何合适的控制系统，如一传统的计算机系统设置来管理交换信号通量。中央控制系统2318也可被连接到一网络管理系统，以便被集成到另一通信系统中。在本实施例中，中央控制系统2318接收来自MCM系统2314的信号并因此调节各种输出信号。例如，所述中央控制系统可为VOA2316提供信号以便改变信号强度或其他特性。

【0093】

通信系统也可被设置来适于光包交换，如光包塞取交换。包信号适当地包含具有一包头和一有效载荷的信号。其包头描述该包信号的特征，而该有效载荷包含该信号的数据。

【0094】

为适用于包信号，该通信系统可利用快速开关用以插入，通过，和分出信号包。这些开关可以任何合适的方式被设置，包括多个开关的并联、级联、或以任何其他结构形式组合的多个开关。例如，参考图25A，以光包信号开关模块2500适当地包含一开关2510，其具有两个输入，用于输入光信号和外加的光包信号。开关2510也具有两个输出，一个用于通过光包信号而另一个用于分出光包信号。然而该开关2510可被设置来具有任何合适数量的输入和输出。开关2510适当地包含一个用于交换信号的快速开关，例如可根据在该包包头中的信息的快速开关。例如，在本实施例中，开关2510包含一开关，其具有用单一开关信号控制其交换，如一使用一种交叉样式的2×2开关，如同在图14-18，20和22中描述的那些开关。

【0095】

光包交换模块2500也可包括一用来控制其交换功能的控制系统，例如同该包信号中的信息有关。例如，参考图25B，一系统控制单元2512接收来自输入光信号和外加光输入信号，并可由例如通过光束分离器也接收来自过路信号的输出和分出信号的输出的信号。基于各种信号中的信息，系统控制单元2512可驱动开关2510去导引信号。此外，所述光开关系统可在其光通路中包括光延迟线2514，并/或该系统控制单元2512可提供一数据缓冲器和/或一延迟功能以促进正确的交换。例如，系统控制单元2512可包括光到电信号转换和电到光信号转换，有助于用于有效包交换的延迟并/或提供了与电系统的兼容性。

【0096】

一种包交换系统可被设置来处理包信号，例如使用各种光开关和所述的包交换系统。所述通信系统可以任何合适的结构配置以处理包通信流。例如，参考图26，一种根据本发明所提供的光包通信系统2600包含一光包交叉互联(OPXC)通信系统，其包括一光包开关2610。OPXC通信系统2600也合适地包括有助于运行的其他组件，如多路复用系统2310、光交叉连接(OXC)交换系统2312、多通道监视(MCM)系统2314、可变光衰减器(VAO)2316，以及中央控制系统2318。OPXC通信系统2600可使用任何合适的通讯协议和技术来传输信息，如时分多路复用或稠密波分多路复用等。

【0097】

光包开关2610可接收如从多路选择输出系统2310输入的信号，并根据，至少部分该包中的信息指引入射信号。该光包开关2610可被以任何合适的方式设置，例如包含一列光包开关模块2500。该光包开关2610也可同一用以转化信号以更有效方式处理信息的转换系统一同工作。例如，本光包通信系统2600包括了一波长转换器2612以有助于改变信号的波长。该波长转换器2612可被光包通信系统2600用来改变某一特定信号的波长以至于该信号可被用于不同通道中。由此，如果一特定通道(对应一特定波长)超负荷，该光包通信系统2600可改变此信号的波长以通过一不同的通道传输。

【0098】

多路复用系统2310也合适地包括一波长可调谐光塞模块2614。该波长可调谐光塞模块2614有助于加载传输的信号。波长可调谐光塞模块2614可适用于电信号，其可被转换成具有一特定波长的光信号以便在一选定的通道上传输。该波长可调谐光塞模块2614也可将加载的信号转换成一个包信号。

【0099】

类似地，多路复用系统2310也合适地包括了一波长可调谐光取模块2616。该波长可调谐光取模块2616有助于分出信号，以便传输到另一系统。波长可调谐光取模块2616也可适用于电信号，其可从具有一特定波长的光信号被转换而来以便作为电信号而传输。波长可调谐光取模块2616也可将加载的信号转换出入一包信号。

【00100】

光包通信系统2600也可包括任何其他的合适组件。例如，各种子系统，如多路复用系统2310、光交叉互联(OXC)交换系统2312、多通道监视(MCM)系统2314、可变光衰减器(VAO)2316、波转换器2612、波长可调谐光塞模块2614、波长可调谐光取模块2616、以及光包开关2610可具有专用控制单元。例如这些控制单元可包含与中央控制系统2318相连的分布控制单元以便减轻中央控制系统2318的负担。此外，中央控制单元系统2318可被设置来通过光包开关2610同所述网络管理系统通信。

【00101】

在此显示和说明的特定实施例是为了说明本发明和其最佳模式，而并非使这些实施例在其他可能的情况下以任何方式来限制本发明的范围。实际上，出于简捷的缘故，本系统的常规生产、关联、准备、和其他功能方面不可能被详述。而且，显示在各图中的连线代表的是示例性地表示各种元件间的功能关系和/或物理连接。在任一特定的系统中，还可能会表现出很多代替方案或额外的功能关系或物理连接。

【00102】

本发明已在上面被以参考其优选实施例加以说明。然而，在不偏离本发明范围的前提下，可做出对所述实施例的变动和改进。这些和其他的变动和改进要包括在本发明范围内。

Claims

1.一种将来自光源的光线可选性地传输到光目标的光开关，包括：

至少一个输入，被设置来接收来自所述光源的光线；

至少一个输出，被设置来将光线提供给所述光目标；以及

开关，被设置来有选择性地经由一条可选光通路将光线从所述输入传输到所述输出，其中所述开关至少包括下述之一：

任意一种可变折射材料具有至少一状态一和一状态二，其中当所述可变折射材料处于所述状态一时，光线经由路径一被传输，且当所述可变折射材料处于所述状态二时，光线经由路径二被传输；以及，

具有反射态和透射态的开关元件，其中当所述开关元件处于所述反射态时，光线经由路径一被反射，且当所述开关元件处于所述透射态时，光线经由路径二被透射。

2.根据权利要求1的一种光开关，其中当所述开关元件处于所述反射态时，只有在选定波长范围内的光线经由所述第一路径被基本反射，且当所述开关元件处于所述透射态时，只有在选定波长范围内的光线经由所述第二路径被基本透射。

3.根据权利要求1的一种光开关，其中所述开关元件具有一滤波态，其中当所述开关元件处于所述滤波态时，有波长一的光线经由所述路径一被反射，且有波长二的光线经由所述路径二被透射。

4.根据权利要求1的一种光开关，其中所述可变折射材料从所述的状态一变化到所述的状态二是由于响应施加到所述可变折射材料上的电场、磁场、控制光线、和温度的至少一种变化，而从所述状态一变化到所述状态二。

5.根据权利要求1的一种光开关，其中所述开关元件在所述透射态和所述反射态间的变化是由于响应施加到所述开关元件上的电场、磁场、控制光线、和温度的至少一种变化，而在所述透射态和所述反射态间变化。

6.根据权利要求1的一种光开关，其中所述选定的光路径为三维空间路径。

7.根据权利要求1的一种光开关，其中所述开关包括：

一第一可变折射材料，具有所述状态一和所述状态二，其中当所述第一可变折射材料处于所述状态一时，光线经由所述路径一被传送，且当所述第一可变折射材料处于所述状态二时，光线经由所述路径二被传送；和

一第二可变折射材料，被设置来仅当所述第一可变折射材料处于所述状态一时，接收来自所述第一可变折射材料的光线，且其中所述第二可变材料具有一状态一和一状态二，其中当所述第二可变折射材料处于所述状态一时，光线经由一路径三被传送，并且当所述第二可变折射材料处于所述状态二时，光线经由一路径四被传送。

8.根据权利要求1的一种光开关，其中所述开关被设置来从两个光源接收光线并将光线指引到一个光目标，其中当所述开关处于所述状态一时，所述光线被从所述光源一指引到所述光目标并且当所述开关处于所述状态二时，来自所述光源二的光线被指引到所述光目标。

9.根据权利要求8的一种光开关，其中至少部分出自所述开关的光线被作为一种反馈信号提供给了一个反馈系统。

10.根据权利要求1的一种光开关，其中所述开关元件包括一反射部分和一透射部分，并且其中当所述开关元件处于所述反射态时，所述反射部分被移进到了所述光线的路径中并且当所述开关元件处于所述透射态时，所述透射部分被移进到了所述光线的路径中。

11.根据权利要求1的一种光开关，其中所述开关元件包括一种锁定机制装置以便保持所述开关元件的一种选定状态。

12.根据权利要求11的一种光开关，其中所述锁定机制装置包括：

至少一个定义在所述开关元件中的齿槽；以及

当所述开关元件处于所述选定状态中时，一个固定器，被设置在所述齿槽内。

13.根据权利要求1的一种光开关，其中所述开关元件可通过一个信号在所述反射态和所述透射态间变换。

14.根据权利要求1的一种光开关，其中所述反射态和所述透射态同波长相关。

15.根据权利要求1的一种光开关，其中所述开关元件包括一种材料，为响应一个事件而无需任何移动即可造成在所述反射态和所述透射态间的变化。

16.根据权利要求1的一种光开关，其中所述的光开关可由光学介质、光学腔、单元、光学窗口、波导、光纤、透镜、滤波器、镀膜、光接口、光共振腔、和镜子的至少一种构成。

17.根据权利要求1的一种光开关，其中所述开关响应控制光线的变化而变化状态。

18.根据权利要求1的一种光开关，进一步包括了至少一种透镜，被设置来改变所述光线的光路径。

19.根据权利要求18的一种光开关，其中所述透镜包括一个凸透镜。

20.根据权利要求18的一种光开关，其中所述透镜被设置来放大所述光路经的角度改变。

21.根据权利要求1的一种光开关，其中所述可变折射材料包括固体介质、塑料介质、液体介质、液晶、或气态介质的至少一种。

22.根据权利要求1的一种光开关，在所述选定光路径中进一步包括了一开关二。

23.根据权利要求1的一种光开关，其中所述光路径相对所述光目标可调节，以便调节所述光信号。

24.根据权利要求1的一种光开关，其中所述开关被设置来根据信号包中的信息来传输所述信号包。

25.根据权利要求24一种光开关，进一步包括一控制系统，其被设置来接收所述信号包中的信息并根据所述信息控制所述开关的状态。

26.根据权利要求25的一种光开关，进一步包括一在所述光源和所述开关间的光延迟系统。

27.一种通信系统，包括：

一多路输出选择器，其被设置来经由一个连接来接收光信号的多个通道并将每个通道分离成为一个单独的通道信号；

一交换系统，其被设置来从所述多路输出选择器接收每个单独的通道信号并沿一选定光路径指引所述单独通道信号，其中所述交换系统包括多个开关，并且其中至少一个开关包括至少以下之一：

一种具有至少一状态一和一状态二的可变折射材料，其中当所述可变折射材料处于所述状态一时，所述单独通道信号经由一路径一被传输，且当所述可变折射材料处于所述状态二时，单独通道信号经由一路径二被传输；以及

一个具有一反射态和一透射态的开关元件，其中当所述开关元件处于所述反射态时，单独通道信号经由一路径一被基本反射，且当所述开关元件处于所述透射态时，单独通道信号经由一路径二被基本透射；并且一种控制系统被设置来控制所述交换系统。

28.根据权利要求27的一种通信系统，其中当所述开关元件处于所述反射态时，相对的单独通道只有在一选定波长范围内的信号经由所述路径一被基本反射，且当所述开关元件处于所述透射态时，该单独通道只有在一选定波长范围内的信号经由所述路径二被基本透射。

29.根据权利要求27的一种通信系统，其中所述开关元件具有一滤波态，其中当所述开关元件处于所述滤波态时，一有波长一的一第一通道信号经由所述路径一被基本反射，且一有波长二的第二通道信号经由所述路径二被基本透射。

30.根据权利要求27的一种通信系统，其中所述可变折射材料从所述的状态一变化到所述的状态二是由于响应施加到所述可变折射材料上的电场、磁场、控制光线、和温度的至少一种变化，而从所述状态一变化到所述状态二。

31.根据权利要求27的一种通信系统，其中所述开关元件响应施加到所述开关元件上的电场、磁场、控制光线、和温度的至少一种的变化，而在所述透射态和所述反射态间变化。

32.根据权利要求27的一种通信系统，其中所述选定的光路径为一三维路径。

33.根据权利要求27的一种通信系统，其中所述开关包括：

所述第一可变折射材料，具有所述状态一和所述状态二，其中当所述第一可变折射材料处于所述状态一时，光线经由所述路径一被传送，且当所述第一可变折射材料处于所述状态二时，光线经由所述路径二被传送；和

任意一第二可变折射材料，被设置来仅当所述第一可变折射材料处于所述状态一时，从所述第一可变折射材料接收光线，且其中所述第二可变材料具有一状态一和一状态二，其中当所述第二可变折射材料处于所述状态一时，光线经由一路径三被传送并且当所述第二可变折射材料处于所述状态二时，光线经由一路径四被传送。

34.根据权利要求27的一种通信系统，其中所述开关的至少一个被设置来接收两个单独通道信号并沿一单一选定的路径指引所述通道信号，其中当所述开关处于所述状态一时，所述第一通道信号被指引到所述光路径并且当所述开关处于所述状态二时，所述第二通道信号被指引到该所述光路径。

35.根据权利要求34的一种通信系统，其中至少部分沿所述光路径被指引的所述通道信号被作为一种反馈信号提供给了一个反馈系统。

36.根据权利要求27的一种通信系统，其中所述开关元件包括一反射部分和一透射部分，并且其中当所述开关元件处于所述反射态时，所述反射部分被移进到了所述光线的路径中并且当所述开关元件处于所述透射态时，所述透射部分被移进到了所述光线的路径中。

37.根据权利要求27的一种通信系统，其中所述开关元件包括一种锁定机制装置以便保持所述开关元件的一种选定状态。

38.根据权利要求37的一种通信系统，其中所述锁定机制装置包括：

至少一个定义在所述开关元件中的齿槽；以及

39.根据权利要求27的一种通信系统，其中所述开关元件可通过一个信号在所述反射态和所述透射态间变换。

40.根据权利要求27的一种通信系统，其中所述反射态和所述透射态同波长相关。

41.根据权利要求27的一种通信系统，其中所述光路径相对一光目标可调节，以便调节所述光信号。

42.根据权利要求27的一种通信系统，其中所述开关的至少一个由光学介质、光学腔、单元、光学窗口、波导、光纤、透镜、滤波器、镀膜、光接口、光共振腔、和镜子的至少一种构成。

43.根据权利要求27的一种通信系统，其中所述开关元件包括一种材料，为响应一个事件而无需任何移动即可造成在所述反射态和所述透射态间的变化。

44.根据权利要求27的一种通信系统，其中所述开关响应一控制光线的变化而变化状态。

45.根据权利要求27的一种通信系统，其中所述可变折射材料包括固体介质、塑料介质、液体介质、液晶、或气态介质的至少一种。

46.根据权利要求27的一种通信系统，进一步包括了至少一种透镜，被设置来改变所述光线的光路径。

47.根据权利要求46的一种通信系统，其中所述透镜包括一个凸透镜。

48.根据权利要求46的一种通信系统，其中所述透镜被设置来放大所述光路经的角度变化。

49.根据权利要求27的一种通信系统，在所述选定光路径中进一步包括了一第二开关。

50.根据权利要求27的一种通信系统，其中所述开关被设置来根据信号包中的信息来传输所述信号包。

51.根据权利要求50一种通信系统，进一步包括一控制系统，其被设置来接收所述包信号中的信息并根据所述包信号中的信息控制所述开关的状态。

52.根据权利要求51的一种通信系统，进一步包括一在所述光源和所述交换系统间的光延迟系统。

53.根据权利要求27的一种通信系统，进一步包括一监视系统，其被设置来监视来自所述交换系统的信号并为所述控制系统提供同所述被监视信号质量有关的信息。

54.根据权利要求27的一种通信系统，进一步包括一信号调节系统，其被设置来调节由所述交换系统提供的信号的质量。

55.根据权利要求54的一种通信系统，其中所述信号调节系统被设置来调节所述可变折射材料的折射率。

56.一种将一光信号从一光源传输到一光目标的方法，包括：

为所述光信号确定一选定的光路径；

将所述光信号导引至所述选定的光路径，其中导引所述光信号包括至少以下之一：

改变开关的折射状态从一状态一变到状态二，其中当所述开关处于所述状态一时，一路径一被选定而当所述开关处于所述状态二时，一路径二被选定；或者

改变一开关元件的状态，该元件具有一反射态和一透射态，其中当所述开关元件处于所述反射态时，一路径一被选定并且当所述开关元件处于所述透射态时，一路径二被选定。

57.根据权利要求56的一种传输光信号的方法，其中包括可根据所述开关元件的状态来选定仅在一选定波长范围内的光信号的光路径。

58.根据权利要求56的一种传输光信号的方法，其中改变所述开关的折射状态包括改变施加到所述可变折射材料上的电场、磁场、控制光线、和温度的至少一种。

59.根据权利要求56的一种传输光信号的方法，其中改变所述具有所述反射态和所述透射态的开关的状态包括改变施加到所述可变折射材料上的电场、磁场、控制光线、和温度的至少一种。

60.根据权利要求56的一种传输光信号的方法，其中所述选定的光路径为一三维路径。

61.根据权利要求56的一种传输光信号的方法，进一步包括将一第二开关从一第一态改变为一第二态，其中所述第二开关被设置来仅当所述第二开关处于所述选定光路径中时，接收来自所述第一开关的光信号，并且其中所述第二开关具有一第一态和一第二态，其中当所述第二开关处于所述第一态时所述光信号经由一第三路径被传输并且当所述第二开关处于所述第二态时所述光信号经由一第四路径被传输。

62.根据权利要求56的一种传输光信号的方法，其中所述也包括一种开关元件带有一反射部分和一透射部分，并且其中所述改变开关元件的状态的方法之一也包括当所述开关元件处于所述反射态时，将所述反射部分移动到所述光信号的路径内并且当所述开关元件处于所述透射态时，将所述透射部分移动到所述光信号的路径内。

63.根据权利要求56的一种传输光信号的方法，其中所述开关元件包括一种材料，为响应一个事件而无需任何移动即可造成在所述反射态和所述透射态间的变化。

64.根据权利要求56的一种传输光信号的方法，其中所述导引光信号的方法之一包括沿一控制路径改变一控制光线，该控制路径同所述选定光路径的至少一部分平行。

65.根据权利要求56的一种传输光信号的方法，其中所述光信号包括包信号。

66.根据权利要求56的一种传输光信号的方法，进一步包括：

读所述包信号中的信息；并且

根据所述包信号中的信息，导引所述光信号。

67.一种光包交叉交换系统，包含：

至少一个光波长多路输出选择(DeMUX)模块；

至少一个光波长多路复用(MUX)模块；

至少一个光包交换系统；

至少一个光交叉开关；

至少一个多通道监视(MCM)系统；

至少一个多通道光可变衰减(MCOVA)系统，其是所述光交换模块的一内置功能；

至少一个光ADD模块，其包括至少一个波长可调谐发射器和/或电信号到光信号转换器；

至少一个光取模块，具有波长混合器和/或光信号到电信号转换器；

至少一个中央处理系统；

至少一个通信端口，连接到其网络管理系统；和

运行该整个系统的软件。

68.根据权利要求67的一种光包交叉交换系统，其中所述系统以下面的顺序被连接：

所述光波长多路输出选择(DeMUX)模块，被连接到各光包开关；

光ADD模块，被连接到所述各光包开关；

光包开关被连接到所述光交叉开关；

所述光交叉开关，被连接到所述光取模块以及光波长多路复用(MUX)模块；并且

所述中央处理单元与所述网络管理系统和上面所列的每个子系统相连。

69.根据权利要求67的一种光包交叉交换系统，其中每个元件包括一分布控制单元，并且其中每个分布控制单元被连接到所述中央控制单元。

70.根据权利要求67的一种光包交叉交换系统，其中作为一种选择，所述光包交叉交换系统的中央控制单元能通过所述光包交换单元与一网络管理系统通信。