DE102008036398B3 - Cross-Connect-Struktur für optische Signale - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Cross-Connect-Struktur (11) für optische Signale unter Verwendung von planaren Wellenleiterstrukturen (13). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass statt der üblichen einen Wellenleiterstruktur zwei parallel verlaufende Wellenleiterstrukturen verwendet werden, von denen nur die Wellenleiterstruktur (13) dargestellt ist. Die Wellenleiterstrukturen können vorteilhaft beispielsweise auf der Vorder- bzw. Rückseite eines Glassubstrats vorgesehen sein. Der Vorteil der Verwendung zweier planarer Wellenleiterstrukturen liegt darin, dass die notwendigen Kreuzungsknoten der Wellenleiter in den beiden Wellenleiterstrukturen signifikant vermindert werden können. Hierdurch verringert sich vorteilhaft die Dämpfung der Wellenleiterstruktur, wodurch die optischen Übertragungsverluste verringert werden können.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Cross-Connect-Struktur für optische Signale, wobei diese n Eingänge und n Ausgänge aufweist. In jedem der n Eingänge und der n Ausgänge sind m Wellenleiter zusammengefasst. Für jeden der n Eingänge gilt, dass jeder der m Wellenleiter dieses Einganges zu einem anderen der n Ausgänge verläuft. Die m Wellenleiter sind sich kreuzend in einer planaren Wellenleiterstruktur ausgebildet. Eine planare Wellenleiterstruktur besteht bevorzugt aus einer optisch leitenden Lage, in die ein Netz der Wellenleiter strukturiert wird. Hierbei lassen sich beliebige Geometrien erzeugen, wobei sich die Leitpfade der Wellenleiter kreuzen können. An den Kreuzungen entsteht keine Überlagerung der Lichtsignale, lediglich ein gewisser Übertragungsverlust, der zu einer Dämpfung bei der Übertragung der optischen Signale führt. Je mehr Kreuzungen vorgesehen werden müssen, desto größer wird die Dämpfung.
  • Eine Cross-Connect-Struktur der eingangs angegebenen Art ist beispielsweise in dem Abstract zu der JP 07318737 A beschrieben. Gemäß einem Ausführungsbeispiel dieser Veröffentlichung ist vorgesehen, dass n = 8 und m = 2 ist. Dies ist jedoch nur eine Möglichkeit, eine Cross-Connect-Struktur zu bilden. Insbesondere kann auch die Bedingung n = m gegeben sein. Solche Anwendungen sind beispielsweise in der Telekommunikation notwendig. Hier muss eine Vielzahl von optischen Kanälen umsortiert (geroutet) werden. Hierbei wird das Prinzip der perfekten Mischung (perfect shuffle) angewendet, d. h., dass beispielsweise n × m = 16 × 16 = 256 Kanäle umsortiert werden müssen. Bei der Verwendung planarer Wellenleitstrukturen entstehen hierbei n × m – 1 = 255 Kreuzungen, die die optische Dämpfung innerhalb der planaren Wellenleiterstruktur maßgeblich beeinflussen.
  • Die Aufgabe besteht darin, eine Cross-Connect-Struktur für optische Signale unter Anwendung von planaren Wellenleiterstrukturen anzugeben, bei der die optische Dämpfung vergleichsweise gering ausfällt.
  • Diese Aufgabe wird mit der eingangs angegebenen Cross-Connect-Struktur erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mit der Bedingung n = m für jeden der n Eingänge gilt, dass die m Wellenleiter dieses Eingangs in zwei gleich große Gruppen, enthaltend die Wellenleiter 1 bis m/2 und die Wellenleiter m/2 + 1 bis m, aufgeteilt werden. Weiterhin bilden die Wellenleiter 1 bis m/2 der Eingänge 1 bis n/2 sowie die Wellenleiter n/2 + 1 bis n der Eingänge n/2 + 1 bis n eine erste planare Wellenleiterstruktur und die restlichen Wellenleiter eine zweite planare Wellenleiterstruktur. Statt gemäß dem Stand der Technik eine einzige planare Wellenleiterstruktur zu verwenden, ist erfindungsgemäß also die Verwendung zweier planarer Wellenleiterstrukturen vorgesehen. In der ersten Wellenleiterstruktur gilt für jeden der Eingänge 1 bis n/2, dass jeder Wellenleiter 1 bis m/2 dem Ausgang 1 bis n/2 gleicher Benennung zugeordnet ist (also Wellenleiter 1 dem Ausgang 1, Wellenleiter 2 dem Ausgang 2 usw., bis Wellenleiter m/2 dem Ausgang n/2 zugeordnet ist) und für jeden der Eingänge n/2 + 1 bis n gilt, das jeder Wellenleiter m/2 + 1 bis m jeweils dem Ausgang n/2 + 1 bis n gleicher Benennung zugeordnet ist. Im Unterschied dazu gilt in der zweiten Wellenleiterstruktur für jeden der Eingänge 1 bis n/2, dass jeder Wellenleiter m/2 + 1 bis m dem Ausgang n/2 + 1 bis n gleicher Benennung zugeordnet ist und für jeden der Eingänge n/2 + 1 bis n gilt, dass jeder Wellenleiter 1 bis m/2 jeweils dem Ausgang 1 bis n/2 gleicher Benennung zugeordnet ist.
  • Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung der Cross-Connect-Struktur wird erreicht, dass das Prinzip der perfekten Mischung kombinatorisch exakt verwirklicht wird. Hierbei werden die n × m Wellenleiter, die hierzu notwendig sind, erfindungsgemäß jedoch auf zwei planare Wellenleiterstrukturen aufgeteilt, und zwar zu gleichen Teilen. Hierdurch lässt sich die Anzahl der mindestens notwendigen Kreuzungen in jeder der beiden planaren Wellenleiterstrukturen verringern. Der Vorteil dabei liegt darin, dass die bei der Durchleitung der Signale durch die einzelnen Wellenleiter auftretenden Verluste vorteilhaft verringert werden können.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Cross-Connect-Struktur ist vorgesehen, dass die planaren Wellenleiterstrukturen jeweils auf der Vorderseite und der Rückseite einer Trägerplatte vorgesehen sind. Hierdurch ergibt sich eine vorteilhaft besonders kompakte Bauform, wobei die Trägerplatte mit der hierfür geeigneten Oberfläche optimal ausgenutzt werden kann, nämlich auf beiden Seiten der Trägerplatte.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Trägerplatte aus Glas ist. Diese Trägerplatte kann beispielsweise auf beiden Seiten mit einer Lage versehen werden, welche zur Ausbildung der planaren Wellenleiterstruktur strukturiert ist.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn bei der Cross-Connect-Struktur die Eingänge und/oder die Ausgänge an dem Rand der Trägerplatte mit Umlenkelementen optisch in Verbindung stehen. Die Umlenkelemente dienen vorteilhaft dazu, die Lichtsignale aus den umliegenden Strukturen in die Cross-Connect-Struktur einzukoppeln und anschließend in die umgebenden Strukturen wieder auszukoppeln. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die optischen Signalpfade (gebildet durch die einzelnen Wellenleiter) jeweils eines Einganges und/oder eines Ausganges durch das Umlenkelement zu einem 2 × m/2-Array zusammengeführt werden. Dies bedeutet, dass die Signalpfade der einen Wellenleiterstruktur und die Signalpfade der anderen Wellenleiterstruktur jeweils eine Zeile in dem Array ausbilden, wobei das so entstehende zweidimensionale Array mit verfügbaren Komponenten der Optoelektronik gehandhabt werden kann.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben.
  • Es zeigen
  • 1 den Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Cross-Connect-Struktur und
  • 2 und 3 schematisch den Verlauf der Wellenleiter in der ersten Wellenleiterstruktur und der zweiten Wellenleiterstruktur bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 entsprechend der Aufsichten auf die in 1 eingezeichneten Ebenen Layer 1 und Layer 2.
  • Eine Cross-Connect-Struktur 11 gemäß 1 besteht aus einer gläsernen Trägerplatte 12, auf deren Oberflächen 15 eine erste Wellenleiterstruktur 13 und eine zweite Wellenleiterstruktur 14 aufgebracht sind. Deren Strukturierung ist nicht genauer dargestellt. Die beiden Wellenleiterstrukturen 13, 14 sind weiterhin in je einer Deckschicht 16 eingebettet.
  • Am Rand 17 der Trägerplatte kann ein Umlenkelement vorgesehen werden (nicht dargestellt), mit dem die Strahlengänge 20 aus der ersten Wellenleiterstruktur 13 und der zweiten Wellenleiterstruktur 14 umgelenkt werden und für eine standardisierte optische Weiterleitung und Verarbeitung der optischen Signale konditioniert werden können.
  • In 2 ist sozusagen die Aufsicht gemäß 1 von oben dargestellt, wobei weder das Umlenkelement noch die Deckschicht 16 dargestellt sind. Wie 2 zu entnehmen ist, sind in der Cross-Connect-Struktur 11 zweiunddreißig Eingänge (gebildet aus insgesamt 32 × 32 Wellenleitern) und zweiunddreißig Ausgänge (gebildet aus denselben Wellenleitern) vorgesehen. Die Ausgänge sind durch die breiten Streifen dargestellt, die sich in Wirklichkeit aus einer Schar von zweiunddreißig Wellenleitern ergeben, von denen jeder einzelne von einem anderen Eingang der zweiunddreißig Eingänge kommt. Der Übersichtlichkeit halber sind jeweils immer nur der 1., 8., 16., 17., 24. und 32. Ausgang bzw. Eingang näher bezeichnet. Bei den Eingängen ist jeweils immer nur der 1. und 16. Wellenleiter dargestellt und bezeichnet, so dass deren Verlauf in der ersten planaren Wellenleiterstruktur 13 besser zu verfolgen ist. Die Nummerierung der Eingänge und Ausgänge ist jeweils mit großen Zahlen versehen. Der jeweils erste und letzte Wellenleiter in der betreffenden planaren Wellenleiterstruktur jeweils eines Einganges ist mit kleinen Zahlen versehen, und zwar je nach dem, wenn es sich um die erste Hälfte der Wellenleiter handelt, mit 1 bis 16, oder, wenn es sich um die zweite Hälfte der Wellenleiter handelt, mit den Zahlen 17 bis 32. Diese Darstellungsweise wird auch in 3 gewählt.
  • Betrachtet man unter Berücksichtigung der 2 und 3 gemeinsam zunächst die Eingänge 1 bis 16, so zeigt sich, dass die Wellenleiter 1 bis 16 jeden Einganges in der ersten planaren Wellenleiterstruktur vorgesehen sind und die Wellenleiter 17 bis 32 in der zweiten planaren Wellenleiterstruktur 14. Während die Wellenleiter 1 bis 16 der Eingänge 1 bis 16 in der ersten Wellenleiterstruktur 13 jeweils einzeln zu den Ausgängen 1 bis 16 geführt werden, werden die Wellenleiter 17 bis 32 der Eingänge 1 bis 16 in der zweiten Wellenleiterstruktur 14 jeweils zu den Ausgängen 17 bis 32 geführt. Hierdurch werden durch die jeweils 32 zur Verfügung stehenden Wellenleiter der Eingänge 1 bis 16 jeweils alle Ausgänge 1 bis 32 bedient, wobei hierzu beide planaren Wellenleiterstrukturen genutzt werden.
  • Analog wird mit den Eingängen 17 bis 32 verfahren. Hier werden einerseits die Wellenleiter 17 bis 32 in der ersten Wellenleiterstruktur 13 jeweils den Ausgängen 17 bis 32 zugeordnet und die Wellenleiter 1 bis 16 von jedem Eingang 17 bis 32 jeweils den Ausgängen 1 bis 16, wobei letzteres durch die zweite planare Wellenleiterstruktur 14 gewährleistet ist.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist also n = m = 32.
  • Im Ergebnis führt dies dazu, dass genau die eine Hälfte der notwendigen Wellenleiter in der ersten Wellenleiterstruktur 13 und die andere Hälfte der Wellenleiter in der zweiten Wellenleiterstruktur 14 vorgesehen sind. Daher ergeben sich für jeden Wellenleiter in der betreffenden Wellenleiterstruktur signifikant weniger Kreuzungspunkte mit anderen Wellenleitern, was auf die durch die Verwendung zweier Wellenleiterstrukturen mögliche Entflechtung zurückzuführen ist. Hierdurch wird die Dämpfung entsprechend verringert.

Claims (5)

  1. Cross-Connect-Struktur für optische Signale, wobei • diese n Eingänge und n Ausgänge aufweist, • in jedem der n Eingänge und der n Ausgänge m Wellenleiter zusammengefasst sind, • für jeden der n Eingänge gilt, dass jeder der m Wellenleiter dieses Einganges zu einem anderen der n Ausgänge verläuft, • die m Wellenleiter sich kreuzend in einer planaren Wellenleiterstruktur ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass • n = m ist, • für jeden der n Eingänge gilt, dass die m Wellenleiter dieses Eingangs in zwei gleich große Gruppen, enthaltend die Wellenleiter 1 bis m/2 und die Wellenleiter m/2 + 1 bis m, aufgeteilt werden, • die Wellenleiter 1 bis m/2 der Eingänge 1 bis n/2 sowie die Wellenleiter m/2 + 1 bis m der Eingänge n/2 + 1 bis n eine erste planare Wellenleiterstruktur (13) und die restlichen Wellenleiter eine zweite planare Wellenleiterstruktur (14) bilden, • in der ersten Wellenleiterstruktur (13) für jeden der Eingänge 1 bis n/2 gilt, dass jeder Wellenleiter 1 bis m/2 dem Ausgang 1 bis n/2 gleicher Benennung zugeordnet ist und für jeden der Eingänge n/2 + 1 bis n gilt, dass jeder Wellenleiter m/2 + 1 bis m jeweils dem Ausgang n/2 + 1 bis n gleicher Benennung zugeordnet ist und • in der zweiten Wellenleiterstruktur (14) für jeden der Eingänge 1 bis n/2 gilt, dass jeder Wellenleiter m/2 + 1 bis m dem Ausgang n/2 + 1 bis n gleicher Benennung zugeordnet ist und für jeden der Eingänge n/2 + 1 bis n gilt, dass je der Wellenleiter 1 bis m/2 jeweils dem Ausgang 1 bis n/2 gleicher Benennung zugeordnet ist.
  2. Cross-Connect-Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die planaren Wellenleiterstrukturen (13, 14) jeweils auf der Vorderseite und der Rückseite einer Trägerplatte (12) vorgesehen sind.
  3. Cross-Connect-Struktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (12) aus Glas ist.
  4. Cross-Connect-Struktur nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingänge und/oder die Ausgänge an dem Rand der Trägerplatte (12) mit Umlenkelementen optisch in Verbindung stehen.
  5. Cross-Connect-Struktur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Signalpfade jeweils eines Eingangs und/oder Ausgangs durch das Umlenkelement zu einem 2 × m/2 Array zusammengeführt werden.
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