DE60308675T2

DE60308675T2 - Wellenlängenselektiver schalter

Info

Publication number: DE60308675T2
Application number: DE60308675T
Authority: DE
Inventors: Thomas Ottawa Ducellier; Alan Stittsville HNATIW
Original assignee: Metconnex Canada Inc
Current assignee: Metconnex Canada Inc
Priority date: 2002-05-20
Filing date: 2003-05-20
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2023-05-21
Also published as: US7027684B2; EP1506689B1; CA2486740A1; US20040258351A1; AU2003232537A1; EP1506689A2; ATE341173T1; WO2003098961A3; DE60308675D1; WO2003098961A2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft das Gebiet von DWDM-Optofaser-Telekommunikationen und insbesondere das Gebiet der gesamtoptischen Vermittlung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Das Aufkommen von DWDM-Optofaser-Telekommunikationssystemen in den frühen 90ern hat eine dramatische Zunahme in der Übertragungskapazität über Punkt-zu-Punkt-Verbindungen ermöglicht. Dies wurde durch Multiplexieren einer großen Anzahl individuell modulierter Lichtstrahlen von unterschiedlichen Wellenlängen auf derselben optischen Faser (Lichtwellenleiter) erreicht. Typische heute installierte Systeme würden 64 oder mehr unabhängige Kanäle präzise ausgerichtet auf einem ITU-T-standardisierten Gitter bei 100 GHz, 50 GHz oder selbst einer engeren Kanalbeabstandung haben. Mit Routinemodulationsgeschwindigkeiten von 10 Gb/s und 40 Gb/s in Feldversuchen erreichend, ist es nicht ungewöhnlich, aggregierte Kapazitäten in der Größenordnung von einigen Terabit pro Sekunde von übertragener Information auf einem einzelnen Lichtwellenleiter zu erhalten (S. Bigo, Optical Fibre Communications Conference, WX 3, Seiten 362-364, Anaheim, 2002). gleichzeitig sind elektrische Vermittlungskapazitäten mit einer viel geringeren Rate angewachsen bei einer größten derzeitigen elektrischen Vermittlungsmatrix, die begrenzt ist auf typischerweise 640 GB/s in einer Stufe. Zudem werden die Kosten für das Umwandeln des Signals von optisch in elektrisch zum Vermitteln und dann zurück von elektrisch in optisch prohibitiv teuer wenn die Anzahl optischer Kanäle zunimmt. Alle optischen Vermittlungstechnologien werden daher in zunehmendem Maße attraktiv, um diese enorme Bandbreite zu handhaben.
Eine gesamtoptische Vermittlung würde aus einem großen optischen Vermittlungsmatrixkern bestehen, der umgeben ist von DWDM-Demultiplexern und Multiplexern an den Faserschnittstellen. Für eine große Anzahl von Wellenlängenkanälen pro Lichtwellenleiter führt dies jedoch zu einer sehr großen Vermittlungskerngröße: beispielsweise würde ein 50 GHz-Kanalabstandssystem mit 128 Kanälen pro Faser eine 1024×1024-Vermittlungsmatrix erfordern, um den Verkehr zwischen 8 kommenden Fasern und 8 gehenden Fasern auf einer pro Wellenlängenbasis zu vermitteln. Große optische Vermittlungsmatrizen sind schwierig herzustellen, komplex zu steuern, erfordern übermäßig aufwändiges Wellenlängemanagement und sind sehr teuer. Zudem wird bei Fehlen von Wellenlängenkonversion nur ein Unter-Satz von Schaltmatrizenkapazität tatsächlich verwendet: mit jeder unabhängig vermittelten Wellenlänge werden nur 128 8 × 8 unabhängige Verbindungen in den 1024 × 1024 verfügbaren verwendet (0,8% der Gesamtvermittlungskapazität). Diese enorme Ineffizienz ist der primäre Grund für das Überlegen einer Wellenlängenvermittlungsarchitektur, bei der das DWDM-Demultiplexieren und Multiplexieren mit der Vermittlungsfunktion integriert sind.
Ein Frei-Raum/frei angeordneter Wellenleiter-Router ist in der europäischen Patentanmeldung EP 1 052 868 A2 ("Dragone") offenbart. Dragone lehrt eine optische Vorrichtung, die einen optisch angeordneten Wellenleiter-Router (AWR) für das Empfangen eines eingehenden Wellenlängenmultiplexierten Signals (WDM Signal) mit M Wellenlängenkanälen, M > 1, und einem eindimensionalen Array von N Ausgängen, 1 < N < M zum Ausgeben des WDM Signals innerhalb des freien Spektralbereichs (FSR) des AWG, wobei jeder Ausgang n, mit 1 ≤ n ≤ N, ein teilweise demultiplexiertes Signal einschließt mit einer Vielzahl von Wellenlängenkanälen n, n + N, n + 2N, ... n + [M/N – 1]N des WDM Signals, und einen Freiraum-optischen Wellenlängenkanal Demultiplexer zum Empfangen jeweiliger der teilweise demultiplexierten Signalkanäle und zum Erzeugen von M Wellenlängenkanälen daraus, wobei jeder der Wellenlängenkanäle an einem anderen der M Ausgänge ausgegeben wird. Dragone lehrt auch eine optische Vorrichtung, die einen optisch angeordneten Wellenlängerouter (WAR) umfasst zum Empfangen eines Wellenlängendivisions-Multiplexierten Signals (WDM-Signal) mit M Wellenlängenkanälen, M > 1 an einem Eingang umfassend, und einen Ausgang, und einen Freiraum-optischen Wellenlängenkanal-Demultiplexer zum Empfangen der Ausgangsgrößen von dem AWG und zum Erzeugen von M Wellenlängenkanälen daraus, wobei jeder der M Wellenlängenkanäle an einem unterschiedlichen der M Ausgänge ausgegeben wird.
Sowohl Freiraumoptikausführungen (J.E. Ford et al, Journal of Lightwave Technologies, Bd. 17, Nr. 5, Mai 1999) als auch Wellenlängenoptikausführungen (M. Katayama et al, Optical Fibre Communication conference, WX4, Anaheim, 2001) sind in der Vergangenheit vorgeschlagen worden. Soweit sind Freiraumoptikausführungen befähigt für die höchste optische Performance im Hinblick auf spektrale Effizienz mit beispielsweise voller 85 GHz-Breite bei halbem maximalem Durchlassband für 100 GHz Beabstandung (D.T. Neilson et al, Optical Fibre Communication conference, ThCC3, Seiten 586-588, Anaheim, 2002). Um diesen Pegel an spektraler Effizienz zu erreichen, ist jedoch ein Array von Stelleinrichtungen (in dem Fall der letzten Referenz MEMS-Mikrospiegel) mit einem sehr hohen Füllfaktor erforderlich. Dies erlegt der Herstellung und der Langzeitzuverlässigen schwere Einschränkungen auf beispielsweise bedingt durch erhöhtes Risiko von lateraler Reibung benachbarter Spiegel in dem Fall von MEMS.
Zudem zeigt sich der endliche Spalt zwischen Stelleinrichtungen als "Absenkungen" im Spektrum selbst wenn aufeinanderfolgende Vermittlungselemente nicht betätigt werden. Auf mehrere Kaskaden im Netz hin könnten diese Absenkungen Signalverschlechterung verursachen.
Es würde demnach vorteilhaft sein, eine Wellenlängenselektive Vermittlung zu haben, in der ein Stelleinrichtungs-Array mit niedrigem Füllfaktor verwandt werden kann während des Beibehaltens hoher spektraler Effizienz.
RESÜMME DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung in Übereinstimmung mit Anspruch 1 und ein Verfahren in Übereinstimmung mit Anspruch 28. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung ferner: ein optisches Hauptelement mit einer Brechkraft zwischen dem mindestens einen quantisierten dispersiven Element, angepasst zum Koppeln jedes demultiplexierten Lichtstrahls auf das jeweilige Vermittlungselement.
In einigen Ausführungsformen ist das optische Hauptelement in einer Brechkraft ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus einer Linse, einem gekrümmten Spiegel, einer Anordnung aus Linsen und Spiegeln und eine Anordnung aus Linsen, Spiegeln und einem gekrümmten Spiegel.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung eine Vielzahl dispersiver Elemente, die mindestens ein quantisiertes dispersives Element einschließen; einen jeweiligen Port für jedes dispersive Element; wobei die Vermittlungselemente angepasst sind zum Umlenken eines jeweiligen einer Vielzahl von Lichtstrahlen zu einem jeweiligen der dispersiven Elemente.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung eine Vielzahl dispersiver Elemente einschließlich mindestens eines quantisierten dispersiven Elementes, wobei die Vermittlungselemente angepasst sind zum Umlenken eines jeweiligen der Vielzahl von Lichtstrahlen durch das optische Hauptelement zu einem jeweiligen der dispersiven Elemente.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Array von Vermittlungselementen ein Array von kippbaren Mikrospiegeln.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Array von Vermittlungselementen durchlässige Schaltelemente, wobei die Vermittlung ferner umfasst: eine Vielzahl dispersiver Elemente, wobei mindestens eines der Vielzahl dispersiver Elemente eine quantisierte Dispersionskennlinie hat; und einen jeweiligen Port für das mindestens eine quantisierte dispersive Element und für jedes der Vielzahl dispersiven Elemente; wobei die durchlässigen Vermittlungselemente angepasst sind zum Umlenken jedes der Vielzahl von Lichtstrahlen zu einem jeweiligen der Vielzahl dispersiver Elemente.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Array von Vermittlungselementen ein Array von kippbaren Mikrospiegeln, wobei die dispersiven Elemente und das Array von kippbaren Mikrospiegeln an Brennebenen des optischen Hauptelementes mit der optischen Brechkraft angeordnet sind.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Vermittlungselementen eine Vielzahl von Strahllenkungsvorrichtungen beim Senden.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von Vermittlungselementen eine Vielzahl von Strahllenkungsvorrichtungen beim Senden, entweder ein optisches Phasen-Array oder ein Elektrohologramm, und die dispersiven Elemente und die Vielzahl von Strahllenkungsvorrichtungen sind an Brennebenen des optischen Hauptelementes mit der Brechkraft angeordnet.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung ferner einen jeweiligen Port für jedes dispersive Element; ein mikro-optisches Koppelschema, angepasst zum Koppeln von Licht von jedem Eingangsport zu und von dem jeweiligen dispersiven Elemente.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung ferner: einen jeweiligen Port für jedes dispersive Element; ein integriertes optisches Koppelschema, angepasst zum Koppeln von Licht von jedem Port zu und von dem jeweiligen dispersiven Element.
In einigen Ausführungsformen wird jedes quantisierte dispersive Element aus einem Wellenleitersubstrat hergestellt.
In einigen Ausführungsformen umfasst das optische Hauptelement mit einer Brechkraft: eine erste transversale zylindrische Linse, angepasst zum Kollimieren von Licht in einer Ebene senkrecht zu einer Ebene des Wellenleitersubstrats; ein zylindrisches Hauptlinsenelement, angepasst zum Fokussieren von Licht in einer zweiten Ebene in der Ebene des Wellenleitersubstrats.
In einigen Ausführungsformen hat die zylindrische Hauptlilnse eine Brennweite derart, dass mindestens ein dispersives Wellenleiterelement in der Brennebene der Linse auf einer ersten Seite der Linse liegt und die Vielzahl von Vermittlungselementen in der Brennebene der Linse auf einer zweiten Seite der Linse sind.
In einigen Ausführungsformen umfasst jedes im Wesentlichen quantisierte dispersive Element: zwei kontinuierlich dispersive Elemente, die jeweilige Dispersionsstufen von D/2 bereitstellen; eine Vielzahl von zwischen zwei kontinuierlich dispersiven Elementen angeordneten Mikroteleskopen, angepasst zum Invertieren von Wellenlängen innerhalb jeweiliger vorbestimmter Bänder, die durch eine physikalische Ausdehnung der Mikroteleskope und ihre Beabstandung definiert sind.
In einigen Ausführungsformen umfassen die zwei kontinuierlich dispersiven Elemente durchlässige Brechungsgitter.
In einigen Ausführungsformen umfassen die beiden kontinuierlich dispersiven Elemente Reflektions-Gitter.
In einigen Ausführungsformen umfassen die zwei kontinuierlich dispersiven Elemente Reflektionsbrechungsgitter.
In einigen Ausführungsformen umfassen die zwei kontinuierlich dispersiven Elemente Prismen.
In einigen Ausführungsformen umfasst jedes im Wesentlichen quantisierte dispersive Element: eine Verkettung eines ersten Array-artigen Wellenleitergitters (AWG) und einen zweiten AWG mit einem freien Spektralbereich (FSR) des ersten AWG gleich einer Kanalbeabstandung des zweiten AWG.
In einigen Ausführungsformen umfasst jedes der im Wesentlichen quantisierten dispersiven Elemente mindestens zwei Gruppen von Wellenleiter, wobei jede Gruppe mehrere Wellenleiter umfasst mit einem vorbestimmten relativen Phasenzusammenhang und eine der mindestens zwei Gruppen einen größeren relativen Phasenversatz hat.
In einigen Ausführungsformen entspricht ein Phasenversatz zwischen mindestens zwei Gruppen von Wellenleitern einer Kanalbeabstandung während der relative Phasenzusammenhang zwischen den Wellenleitern in jeder der mindestens zwei Gruppen gewählt wird zum Bereitstellen eines großen FSR und der Kanalbeabstandung.
In einigen Ausführungsformen ist das Array von Vermittlungselementen ein Vermittlungs-Array mit niedrigem Füllfaktor.
Allgemeiner werden Verfahren basierend auf allen offenbarten Vorrichtungen bereitgestellt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigt:
1 eine konventionelle Freiraumwellenlängen-selektive Vermittlung;
2A ein konventionelles kontinuierliches Dispersionsprofil;
2B überlagerte kontinuierliche dispersive Lichtstrahlen oberhalb eines MEMS-Vermittlungs-Arrays mit hohem Füllfaktor, das erreicht wird mit der konventionellen Anordnung der 1;
2C die "Absenkungen" im Ausgangsspektrum, die aus den endlichen Spalten zwischen Spiegeln der 2B resultieren;
3A ein quantisiertes Dispersionsprofil, in dem vorbestimmte Wellenlängenbänder durch einen Satz finiter Werte dispersiert sind;
3B eine Wellenlängenvermittlung, die durch eine Ausführungsform der Erfindung bereitgestellt wird;
3C die überlagerten dispersierten Lichtstrahlen der
3B oberhalb eines MEMS-Arrays von niedrigem Füllfaktor;
3D jenes mit der Anordnung der 3B, ohne Lichtauftreffen auf die Spalten zwischen den Spiegeln und demnach mit kontinuierlichem Spektrum, das keine Vertiefungen zeigt;
4 eine konventionelle Freiraumanordnung, die imstande ist, quantisierte Dispersion auszuführen;
5 eine Wellenlängenvermittlung, die durch eine Ausführungsform der Erfindung basierend auf freiraumquantisierten Dispersionselementen und Vermittlungs-Arrays mit geringem Füllfaktor bereitgestellt wird;
6 eine konventionelle Wellenlängenanordnung eines auf quantisierter Dispersion basierenden Wellenlängen-Demultiplexers;
7 bevorzugte, einen Hybrid-Wellenleiter und eine MEMS-Anordnung kombinierende Wellenleiter-quantisierte Dispersionselemente und ein Vermittlungs-Array mit niedrigem Füllfaktor, wie durch eine Ausführungsform der Erfindung bereitgestellt;
8 eine andere Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung eines Hybrid-Wellenleiters und eines Vermittlungs-Arrays niedrigen Füllfaktors mit einem anderen quantisierten dispersiven Wellenleiterelement;
9 den Strahlversatz in der Brennebene der Hauptlinse der 8, wenn ein reguläres kontinuierliches dispersives Element verwendet worden ist;
10 die Strahlumsetzung in die Brennebene der Hauptlinse der 8 mit der vorgesehenen quantisierten Wellenleiterdispersionsanordnung;
11 dasselbe Ergebnis der 10 über einen breiteren Frequenzbereich; und
12 eine andere Ausführungsform der Erfindung ähnlich der in 7 beschriebenen, in welcher die Vermittlungselemente durchlässige Vermittlungselemente sind.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt eine wellenlängenselektive Vermittlung, die als eine 1 × 3 konfiguriert ist wie beim Stand der Technik (D.M. Marom et al., Optical Fibre Communication conference, P.D. FB7, Anaheim, 2002). Sie besteht aus einem Satz von Ports 10, die mit einer kontinuierlichen Wellenlängen-dispersiven optischen Anordnung 12 gekoppelt sind, welche an ein Array von Mikro-Spiegeln 14 Größenordnung sind, die imstande sind, in der Ebene der Figur gekippt zu werden.
Die Schlüsseleigenschaft dieser Anordnung ist die Verwendung einer kontinuierlich dispersiven Anordnung mit einem Vermittlungs-Array mit relativ hohem Füllfaktor gekoppelt. Es gibt einen Bedarf zum präzisen Ausrichten der durch die dispersive Anordnung zu ihrem jeweiligen Vermittlungselement des Arrays dispersierten Wellenlängen.
2A zeigt das Dispersionsprofil des kontinuierlich dispersiven Elementes, das im Stand der Technik verwendet wird. Unabhängig von dem spezifischen dispersiven Element, das unter jenen oben aufgelisteten verwendet wird, ist ein konstantes Merkmal die Tatsache, dass die Winkel (oder Positionen) der unterschiedliche aufeinanderfolgende Wellenlängen enthaltenden Strahlen, die das kontinuierlich dispersive Element verlassen, kontinuierlich über einen Bereich von Winkeln und Positionen gespreizt werden. Es gibt keine Stufen in der Kurve.
2B zeigt neun solcher Strahlen, die Wellenlängen enthalten, die drei Wellenlängenkanäle umspannen (dies ist eine Vereinfachung zur Vereinfachung der Beschreibung, da es tatsächlich ein Kontinuum solcher Strahlen gibt), die dem Vermittlungs-Array überlagert sind. Einige Strahlen landen perfekt innerhalb der Grenzen ihrer jeweiligen Vermittlungselemente und werden demnach effizient mit niedriger Dämpfung vermittelt und einige andere Strahlen fallen gerade zwischen die Spiegel und werden demnach verloren, was eine Einfügedämpfung verursacht.
2C zeigt die Einfügedämpfungskurve für die Anordnung in der 1, 2A und 2B, wenn alle Vermittlungselemente betätigt werden zum Koppeln des Lichts zu demselben Ausgangsport. Die oben erwähnten Strahlen, die perfekt auf den Vermittlungselementen landen, haben eine minimale Einfügedämpfung während die verlorenen Strahlen zwischen den Spiegeln zu einer signifikanten Dämpfung von beispielsweise 2 dB beitragen. Dies erscheint als eine "Vertiefung" im Spektrum. Selbst bei extrem hohem Füllfaktor (> 98%) ist diese Vertiefung typischerweise in der Größenordnung einiger dBs (D.M. Marom et al, Optical Fibre Communication conference, P.D. FB7, Anaheim, 2002, siehe insbesondere 5). Da eine solche optische Vermittlung sich gerne in den meisten der Vermittlungsknoten des Netzes befindet, kann ein Signal, das sich durch ein optisches Netz ausbreitet, eine große Anzahl von Kaskaden optischer Vermittlungen sehen (bis zu 10-20). In diesem Fall werden die 2 dB pro Vermittlung bei jeder Kaskade aufaddiert, eine Vertiefung von 20-40 dB erzielend. Bei einem solchen Pegel wird das Durchlassband beträchtlich eingeengt und das Signal wird gestört.
Zudem, da es Licht auf den Kanten der Vermittlungselemente gibt, gibt es einen signifikanten Umfang an störender Streuung von jenen Kanten, die potentiell ein Übersprechen in den Ausgangsports verursachen.
Letztendlich muss die mittlere Wellenlänge jedes Wellenlängenkanals präzise ausgerichtet werden mit dem Zentrum ihres jeweiligen Vermittlungselementes und diese Ausrichtung muss über einen weiten Bereich von Temperatur und mechanischen Bedingungen beibehalten werden.
Ausführungsformen der Erfindung stellen eine gesamtoptische Wellenlängenvermittlung bereit, bei der ein quantisiertes dispersives Element verwendet wird. 3A zeigt das Dispersionsprofil eines quantisierten Dispersionselementes. Ein solches Element erzeugt eine treppenartige Kurve von Winkeln (oder Orten) gegenüber der Wellenlänge. 4, 6 und 8 zeigen Beispiele eines solchen quantisierten dispersiven Elementes. Im Grunde werden alle Wellenlängen innerhalb vorbestimmter Bänder zu einem letztendlichen Satz von Winkeln (Orten) gelenkt. Für die beste Art ist jedem vorbestimmten Band ein jeweiliges Vermittlungselement zugeordnet. In einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird eine Anordnung wie die der 1 bereitgestellt, in welcher der das dispersive Element bildende Teil der kontinuierlichen Wellenlängen-dispersiven optischen Anordnung 12 ersetzt wird durch ein quantisiertes dispersives Element. Ein Beispiel hiervon wird in 3D gezeigt. Eine Anzahl von Eingangsports wird gezeigt, die über Koppeloptiken 22 gekoppelt sind. Licht wird über eine Hauptlinse 26 zu dem dispersiven Element 28 gekoppelt, welches eine wellenlängenabhängige Dispersion auftreten lässt und das Licht durch die Hauptlinse 26 zurück zu dem Array der Vermittlungselemente 24 richtet. Licht läuft dann zurück durch die Hauptlinse 26 zu dem quantisierten dispersiven Element 28 und zurück zu einem der Ports über die Koppeloptiken 22. Das quantisierte dispersive Element 28 hat eine Kennlinie, wie sie in 3A gezeigt ist.
3C zeigt in Bezug auf 2B neun Strahlen, die Wellenlängen enthalten, welche drei Wellenlängenkanäle überspannen. Bedingt durch die in 3A gezeigte quantisierte Dispersionskurve wird jeder der Strahlen innerhalb des Wellenlängenbandes zu einem jeweiligen einzelnen Ort gelenkt (demnach gibt es nur drei Orte, die drei in der Figur gezeigte überlappende Strahlen enthalten). Der Füllfaktor muss nicht länger extrem hoch sein, da die überlappten Strahlen in der Nähe des Zentralbereichs der Spiegel kondensiert sind. Solange die Vermittlungselemente lose mit jenen überlappenden Strahlen ausgerichtet sind, werden sie effizient und mit geringen Dämpfungen vermittelt werden. Die Ausrichtungstoleranz kann durch Bereitstellen von Vermittlungselementen erhöht werden, die geringfügig größer sind als die überlappenden Strahlen. Irgendwelche Relativbewegung zwischen dem Vermittlungs-Array und dem dispersiven Element hat keine Wirkung, solange die überlappenden Strahlen noch innerhalb der Grenzen des Vermittlungselementes liegen. In dem speziellen Fall der 3C ist eine Fehlausrichtung nach links gezeigt worden, aber hat keinen Einfluss auf die Koppeleffizienz des Strahls. Zudem, da kein Licht auf die Kanten des Vermittlungselementes auftrifft, gibt es kein Problem mit störender Brechung.
3D zeigt die Einfügedämpfungskurve für eine Einrichtung als eine Ausführungsform der Erfindung und in 3B gezeigt, wenn alle Vermittlungselemente betätigt werden zum Koppeln des Lichts in denselben Ausgangsport. Es gibt keine Absenkung bzw. Vertiefung, da kein Licht in den Lücken zwischen den Vermittlungselementen verloren geht.
Demnach wird durch Bereitstellen eines quantisierten dispersiven Elements und eines Arrays aus Vermittlungselementen, die derart ausgerichtet sind, dass die überlappenden Strahlen, die durch die quantisierte dispersive Einrichtung erzeugt werden, innerhalb der physikalischen Grenzen ihres jeweiligen Vermittlungselementes liegen, eine effiziente Wellenlängenvermittlung realisiert, die signifikant verbesserte Wellenlängenausrichtungstoleranz hat (Anfangsausrichtung und Beibehalten dieser Ausrichtung über Temperatur und widrige mechanische Bedingungen), keine spektralen Absenkungen, keine störende Brechung von den Kanten der Vermittlungselemente und ein niedriges Füllfaktorerfordernis für das Vermittlungs-Array.
Es sollte bemerkt werden, dass da im Allgemeinen Wellenlängenvermittlungen wie die in 1 gezeigte eine oben flache Kanalform haben, es erwartungswidrig ist, eine oben abflachende Dispersionsanordnung innerhalb eines Wellenlängenvermittlung zu verwenden, die einer von vielen Gründen sein kann, warum es niemals zuvor ausgeführt worden ist. Es ist tatsächlich eher schwierig, eine komplexe oben abflachende Technologie für eine intrinsische oben flache Einrichtung zu verwenden. Jedoch erzielt diese Kombination von quantisierter Dispersion und Wellenlängenvermittlung überraschende Ergebnisse im Hinblick auf die optische Performance (hauptsächlich das Fehlen von Absenkungen zwischen Wellenlängenkanälen, das Fehlen von einem störenden Brechungsproblem, die Verwendung eines Arrays aus Vermittlungselementen mit niedrigem Füllfaktor und die verbesserten Wellenlängenausrichtungstoleranzen).
4 zeigt ein Beispiel eines quantisierten dispersiven Elements, das in dem US-Patent 6,381,052, V. Delisle, gelehrt wird. Die Anordnung stellt einen ersten Dispersionsschritt von D/2 mit dem dispersiven Element 40 bereit, Inversionsoptiken 44 für das Durchführen einer Inversion des Wellenlängenbandes in der Brennebene, und das Bereitstellen eines zweiten Dispersionsbetrags von D/2 mit dem dispersiven Element 42 erzielt eine dispersive Einrichtung mit einer treppenartigen Dispersionskurve (siehe 8C des in der Bezugnahme angeführten Patentes), die nützlich ist für das Erzeugen von Multiplexern/Demultiplexern mit oben flacher Kanalform. In dem Fall der 4 werden durchlässige Brechungsgitter (mit einer strichpunktierten Linie dargestellt) verwendet zum Bereitstellen der beiden Dispersionsschritte von D/2 während ein Array von 1:1 Mikroteleskopen verwendet wird zum Invertieren der Wellenlängen innerhalb des vorbestimmten Bandes in den Brennebenen der zweiten und dritten Linsen. Die Bänder werden durch die physikalische Ausdehnung jener Mikrolinsen und ihrer Beabstandung definiert.
Ein anderes Beispiel eines quantisierten dispersiven Elements wird in US 6,337,935 von J. Ford präsentiert. Wieder wird die Einrichtung verwendet zum Erzeugen eines oben flachen Multiplexers. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrachtet die Verwendung eines Paars solcher oben flacher Demultiplexer/Multiplexer basierend auf quantisierten dispersiven Vorrichtungen, die mit Vermittlungsvorrichtungen gekoppelt sind zum Durchführen von Wellenlängenvermittlung mit verbesserten Leistungsfähigkeiten (hauptsächlich die Verwendung eines Vermittlungs-Arrays niedrigen Füllfaktors ermöglichend).
5 zeigt eine Freiraumwellenlängenvermittlungs-Ausführungsform nach der Erfindung, beispielsweise basierend auf einer quantisierten dispersiven Einrichtung, wie in US-Patent Nr. 6,381,052 beschrieben. Es besteht aus einem Array 51 quantisierter dispersiver Elemente 50, 52, 54 (nur drei sind dargestellt) und einem Array 55 von Vermittlungselementen 56, 58, 60 (nur drei sind dargestellt), die derart angeordnet sind, dass jede Wellenlänge innerhalb vorbestimmter Wellenlängenbänder durch das quantisierte dispersive Element auf ein jeweilige Vermittlungselement des Vermittlungs-Arrays geleitet wird. Die Vermittlungselemente 56, 58, 60 sind imstande, das nicht von/zu irgendeinem der quantisierten dispersiven Elemente zu/von irgendeinem der quantisierten dispersiven Elemente 50, 52, 54 zu lenken. In dieser Ausführungsform sind alle bereitgestellten dispersiven Elemente quantisiert.
Andere Freiraumausführungsformen einer Wellenlängenvermittlung nach der Erfindung werden unter Verwendung quantisierter dispersiver Einrichtungen bereitgestellt, wie in US 6,337,935 beschrieben.
In einer anderen Ausführungsform braucht nur mindestens ein quantisiertes dispersives Element zu sein, während die anderen regulär kontinuierlich dispersive Elemente sind. Dies würde eine Reduzierung der Kosten und der Komplexität der Vorrichtung ermöglichen während noch mindestens ein hochqualitativer optischer Pfad bereitgestellt wird (der eine, der von und zu dem mindestens einen quantisierten dispersiven Element verläuft) und mehrere alternierende Vermittlungspfade geringerer optischer Qualität (d.h., engeren Durchlassbandes). Dies ist typischerweise akzeptierbar in ROADM-Anwendungen, wo der Schnellverkehr von höherer Qualität sein muss (extrem flaches Durchlassband ohne spektrale Einbuchtungen) und der lokale Tröpfel-Verkehr eine oben nicht flache Kanalform haben kann (in einigen Fällen, in denen die lokalen Tröpfel-Ports direkt mit optischen Empfängern verbunden sind, könnte dieses zusätzliche oben nicht flache Filtern selbst von Vorteil sein).
In dem Beispiel der 5 führt jedes quantisierte dispersive Element die nachfolgenden Schritte des Bereitstellens einer ersten Dispersion D/2, des Invertierens der Wellenlängen innerhalb der vorbestimmten Wellenlängenbänder und des Bereitstellens einer zweiten Dispersion D/2 aus, wie in US 6,381,052 gelehrt. In der Ausführungsform der 5 wird eine große Linse 62 rechts im Bild verwendet zum Bereitstellen eines telezentrischen optischen Systems (mit dem Zentrum der zweiten Brechungsgitter im Wesentlichen in der Brennebene der großen Linse liegend), was die Lenkung der Lichtstrahlen vereinfacht. Die Linsen 64 Kollimieren Licht von optischen Ports (nicht dargestellt) zu quantisierten dispersiven Elementen 50, 52, 54. 6 zeigt ein anderes quantisiertes dispersives Element, das in US-Patent 6,144,783 ("Epworth") gelehrt wird. In Epworth wird erläutert, wie die Konzentration der beiden angeordneten Wellenlängengitter 70, 72 (AWG) mit geeigneten Entwürfen und, besonders zu bemerken, mit dem freien Spektralbereich (FSR) das erste AWG gleich der Beabstandung des zweiten AWG machend, eine solche treppenartige Dispersionskurve erzielt (siehe 5 in dem angeführten Patent). Wieder deckt diese Referenz nur die Verwendung eines quantisierten dispersiven Elements ab zum Realisieren von Multiplexern/Demultiplexern mit oben flacher Kanalform. Eine ähnliche Ausführungsform kann in C.R. Doerr, European Conference on Optical Communications, PD F.1.1, Amsterdam 2002, gefunden werden.
7 zeigt ein Array 74 aus Wellenleiter-basierten quantisierten dispersiven Elementen (fünf sind dargestellt), die mit einem Array aus Schaltelementen 76 mit einem niedrigen Füllfaktor über eine Kombination aus zylindrischen Linsen 78 gekoppelt sind zum Realisieren einer Ausführungsform einer Wellenlängenvermittlung nach der Erfindung. Die zylindrischen Linsen 78 haben erste zylindrische Durchlasslinsen 79 und ein zylindrisches Hauptlinsenelement 77. Eine ähnliche Wellenlängenvermittlungsanordnung wird detailliert in der parallel anhängigen Patentanmeldung 60/381,364 der Anmelderin beschrieben, die am 20. Mai 2003 angemeldet worden ist und WO-A-03/098856 entspricht. In der in 7 gezeigten Ausführungsform ermöglicht das Ersetzen der kontinuierlich dispersiven Elemente durch quantisierte dispersiven Elemente die oben erwähnten Vorteile der Verwendung von Spiegel-Arrays mit niedrigem Füllfaktor, des Fehlens spektraler Einbuchtungen und des Fehlens von störenden Diffraktionsproblemen von den Rändern der Spiegel, und verbesserte Wellenlängenausrichtungs-Toleranzen zu der in der angeführten Patentanmeldung beschriebenen Wellenlängenvermittlung.
8 zeigt eine andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung eines Arrays 80 aus nebeneinander angeordneten Wellenleiter-basierten quantisierten dispersiven Elementen (drei sind dargestellt) und ein Array aus Vermittlungselementen 76 und zylindrischen Linsenkombinationen 78 niedrigen Füllfaktors, wie in 7. Die quantisierten dispersiven Elemente bestehen jeweils aus mindestens zwei Gruppen von Wellenleitern, wobei jede Gruppe mehrere Wellenleiter mit einem vorbestimmten relativen Phasen-Zusammenhang enthält, und eine der mindestens zwei Gruppen einen größeren relativen Phasenversatz hat. Vorzugsweise werden die Entwurfsparameter derart ausgewählt, dass der Phasenversatz zwischen den mindestens zwei Gruppen von Wellenleitern der Kanalbeabstandung (im Falle von 100 GHz Beabstandung würde dies einen physikalischen Pfadversatz von etwa 2065,5 Mikron entsprechen) entspricht, während der relative Phasenzusammenhang zwischen den Wellenleitern in jeder der mindestens zwei Gruppen ausgewählt wird zum Bereitstellen eines großen FSR und derselben Kanalbeabstandung (in dem Fall von 100 GHz eine Beabstandung von 8 THz FSR, mit der relativen physikalischen Pfadlängendifferenz zwischen jeweiligen aufeinanderfolgenden Wellenleitern von etwa 25,5 Mikron).
9 zeigt den Versatz des Brennpunktes nach der großen Linse der 8, wenn ein kontinuierlich dispersives Element verwendet wird, wie in der Erfindung der Anmelderin, wie in den oben erwähnten parallel anhängigen Patentanmeldungen beansprucht, verwendet wird. In diesem spezifischen Beispiel sind 250 Wellenleiter verwendet worden mit einer relativen Pfadlängendifferenz von 25,5 Mikron. Diese große Brennweite der Linse ist beliebig gewählt worden um 5 mm zu sein, aber der tatsächliche Wert hängt hauptsächlich von der Einschränkung des Spiegel-Array-Kippwinkels ab und des kleinsten erzielbaren Spiegel-Array-Abstandes. Wie in 9 klar gezeigt, wird die Spitze der fokussierten Punkte kontinuierlich mit der Frequenz über den –30 GHz- bis +30 GHz-Bereich versetzt in Bezug auf ITU.
10 zeigt einen ähnlichen Ausdruck wie in 9 entsprechend der in 8 beschriebenen bevorzugten Ausführungsform, wobei jedes quantisierte Dispersionselement zwei Gruppen von 125 Wellenleitern enthält mit einem physikalischen Pfadlängenversatz von 2065,5 Mikron zwischen jeder Gruppe, wobei jeder der 125 Wellenleiter in einer Gruppe eine relative optische Pfadlängendifferenz von 25,5 Mikron hat. Wie in der Figur zu sehen ist, bewegen sich die Spitzen der Lichtstrahlen nicht wesentlich über einen Bereich von –30 GZz bis +30 GHz in Bezug auf ITU. Dies entspricht einer quantisierten Dispersionsoperation, da alle Strahlen, die die Wellenlänge innerhalb dieses –30 GHz- bis 30 GHz-Wellenlängenbandes tragen, zu derselben Position geleitet werden. Der Seitenkolbenpegel ist etwas hoch bei diesen spezifischen Parametern aber könnte durch Entwurfsoptimierung reduziert werden.
11 zeigt dasselbe Ergebnis wie in 10 gezeigt, aber über einen breiteren Frequenzbereich. Die quantisierte Operation des quantisierten dispersiven Elements ist klar dahingehend gezeigt, dass nur ein finiter Satz von Orten für die fokussierten Lichtstrahlen möglich ist in Entsprechung zu einer Kanalbeabstandung von 100 GHz (in dem Fall der Figur sind drei Orte in Entsprechung zu –100,0 und +100 GHz zugelassen).
12 zeigt eine andere Ausführungsform in Bezug auf die Erfindung, in der die Vermittlungselemente transmissive Vermittlungselemente 100 sind. Obwohl die Figur eine ähnliche Ausführungsform zeigt wie die der 7, kann die transmissive Anordnung mit irgendeiner alternierenden Kombination von dispersiven Einrichtungen, Wellenleitern oder freiraumoptisch basiert verwendet werden. Die transmissiven Vermittlungselemente 100 sind imstande, den Lichtstrahl, der durch sie hindurchtritt, von einem eingangsquantisierten Dispersionselement 102 links in der Figur zu irgendeinem der ausgangsdispersiven Elemente 120 rechts in der Figur zu leiten. Mindestens eines der ausgangsdispersiven Elemente 120 ist ein quantisiertes Dispersionselement zum Bereitstellen mindestens eines optischen Ports hoher Qualität (mit breitem oben flachem Durchlassband und ohne spektrale Absenkungen), obwohl die Figur mit allen fünf ausgangsdispersiven Elementen quantisiert gezeigt ist. Das Array aus transmissiven Vermittlungselementen 100 kann unter Verwendung von Elektrohologrammen, optischen Phasen-Arrays, Flüssigkristallstrahlleitelementen, beweglichen Mikroprismen oder beweglichen Mikrolinsen hergestellt werden. Vollständige Details dieser Ausführungsform, aber mit kontinuierlich dispersiven Elementen, werden in der parallel anhängigen Patentanmeldung 60/381,364, die am 20. Mai 2003 angemeldet worden ist und WO-A-03/098856 entspricht, bereitgestellt. Die in diesem Dokument beschriebene Erfindung ermöglicht im Grunde, den Entwurf der optischen Filterantwort zu dissoziieren (hauptsächlich geleitet durch das quantisierte dispersive Element) von dem Entwurf der Raumvermittlung selbst. Dies ist insbesondere wichtig für den Fall einer Wellenlängenquerverbindung, da die Vermittlungserfordernisse (größere Strahlen sind leichter zu schalten) den Wellenlängenfilterungserfordernissen entgegenstehen (kleinere Strahlen sind bevorzugt zum Erhöhen der spektrographischen Auflösung und demnach der Kanalform). Typischerweise ist diese Differenz recht betont, gewöhnlich ein Faktor von zwei oder mehr. Mit der beschriebenen Erfindung ist es möglich, jedwede Strahlgröße, die geeignet ist für den Vermittlungskern, zu verwenden und den Entwurf der erforderlichen Optiken während die Wellenlängenfilterantwort noch primär dadurch bestimmt wird, wie effizient ein quantisiertes Dispersionsprofil erhalten worden ist.
Es ist auch möglich, unter Verwendung der Lehren der vorliegenden Erfindung eine quantisierte dispersive Einrichtung und ein Array von Lichtverarbeitungseinrichtungen zu verwenden (befähigt, Leistung zu bedämpfen, einen Polarisationszustand zu ändern oder Lichtsignale zu erfassen, eine Begrenzungsfunktion durchzuführen) mit demselben Vorteil des Ermöglichens der Verwendung eines Arrays von Lichtverarbeitungseinrichtungen niedrigen Füllfaktors.
Eine große Zahl von Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind möglich im Lichte der obigen Lehren. Es ist demnach zu verstehen, dass innerhalb des Schutzbereichs der beiliegenden Ansprüche die Erfindung anders als hier speziell beschrieben in die Praxis umgesetzt werden kann.

Claims

Gerät, umfassend: mindestens ein quantisiertes dispersives Element (28, 51, 74, 80) mit einer quantisierten Dispersionskennlinie, angepasst zum Demultiplexieren eines kommenden DWDM-Lichtstrahls zum Erzeugen einer Vielzahl demultiplexierter Lichtstrahlen; eine Vielzahl von Vermittlungselementen (24, 55, 76, 100), jeweils angepasst zum Ausführen von Lichtstrahlumlenkung, in welchem Fall das Gerät als eine Vermittlung funktioniert, oder eine Vielzahl von Lichtverarbeitungselementen, jeweils angepasst zum Ausführen von Lichtverarbeitung; und dass das mindestens eine quantisierte dispersive Element angeordnet ist zum Richten eines jeweiligen der Vielzahl von demultiplexierten Lichtstrahlen zu einem jeweiligen einzelnen Vermittlungselement oder Lichtverarbeitungselement in der Vielzahl von Vermittlungselementen oder Lichtverarbeitungselementen zum Umlenken oder zum Verarbeiten; wobei jedes quantisierte dispersive Element eine Treppendispersionskennlinie hat, wobei das quantisierte dispersive Element jeden Bereich einer Vielzahl von Bereichen von Wellenlängen bei einem jeweiligen Winkel eines finiten Satzes von Winkeln dispergiert.
Gerät nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein optisches Hauptelement (26, 62, 78) mit einer Brechkraft zwischen dem mindestens einen quantisierten dispersiven Element und der Vielzahl von Vermittlungselementen, angepasst zum Koppeln jedes demultiplexierten Lichtstrahls auf das jeweilige Vermittlungselement.
Gerät nach Anspruch 2, wobei das optische Hauptelement mit einer Brechkraft ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus einer Linse, einem gekrümmten Spiegel, einer Anordnung aus Linsen und Spiegeln und einer Anordnung aus Linsen, Spiegeln und gekrümmten Spiegeln.
Gerät nach Anspruch 1, umfassend: eine Vielzahl dispersiver Elemente (28, 51, 74, 80, 102, 120), die mindestens das quantisierte dispersive Element einschließen; einem jeweiligen Port für jedes dispersive Element; wobei die Vermittlungselemente angepasst sind zum Umlenken eines jeweiligen der Vielzahl von Lichtstrahlen zu einem jeweiligen der dispersiven Elemente.
Gerät nach Anspruch 4, wobei alle dispersiven Elemente eine quantisierte Dispersionskennlinie haben.
Gerät nach Anspruch 2, eine Vielzahl von dispersiven Elementen (28, 51, 74, 80, 102, 120) umfassend, die mindestens ein quantisiertes dispersives Element einschließen, wobei die Vermittlungselemente angepasst sind zum Umlenken eines jeweiligen der Vielzahl von Lichtstrahlen durch das optische Hauptelement zu einem jeweiligen der dispersiven Elemente.
Gerät nach Anspruch 6, wobei alle dispersiven Elemente eine quantisierte Dispersionskennlinie haben.
Gerät nach Anspruch nach Anspruch 1, wobei das Array von Vermittlungselementen ein Array von kippbaren Mikrospiegeln umfasst.
Gerät nach Anspruch 1, wobei das Array von Vermittlungselemente durchlässige Schaltelemente (100) umfasst, wobei die Vermittlung ferner umfasst: eine Vielzahl dispersiver Elemente (120), wobei mindestens eines der Vielzahl dispersiver Elemente eine quantisierte Dispersionskennlinie hat; und einen jeweiligen Port für das mindestens eine quantisierte dispersive Element und für jedes der Vielzahl dispersiver Elemente; wobei die durchlässigen Vermittlungselemente angepasst sind zum Umlenken jedes der Vielzahl von Lichtstrahlen zu einem jeweiligen der Vielzahl dispersiver Elemente.
Gerät nach Anspruch 9, wobei alle der Vielzahl dispersiver Elemente eine quantisierte Dispersionskennlinie haben.
Gerät nach Anspruch 6, wobei das Array von Vermittlungselementen ein Array von kippbaren Mikrospiegeln umfasst, und wobei die dispersiven Elemente und das Array von kippbaren Mikrospiegeln an Brennebenen des optischen Hauptelementes mit der optischen Brechkraft angeordnet sind.
Gerät nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Vermittlungselementen eine Vielzahl von Strahllenkvorrichtungen beim Senden umfasst.
Gerät nach Anspruch 6, wobei die Vielzahl von Vermittlungselementen eine Vielzahl von Strahllenkvorrichtungen beim Senden umfasst, entweder ein optisches Phasenarray oder ein Elektrohologramm umfassend, und wobei die dispersiven Elemente und die Vielzahl von Strahllenkvorrichtungen an Brennebenen des optischen Hauptelementes mit der Brechkraft angeordnet sind.
Gerät nach Anspruch l, ferner umfassend: einen jeweiligen Port für jedes dispersive Element; ein mikrooptisches Koppelschema (22, 64), angepasst zum Koppeln von Licht von jedem Eingangsport zu und von dem jeweiligen dispersiven Element.
Gerät nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen jeweiligen Port für jedes dispersive Element; ein integriertes optisches Koppelschema, angepasst zum Koppeln von Licht von jedem Port zu und von dem jeweiligen dispersiven Element.
Gerät nach Anspruch 1, wobei jedes quantisierte dispersive Element auf einem Wellenleitersubstrat hergestellt ist.
Gerät nach Anspruch 16, wobei das optische Hauptelement (78) mit einer Brechkraft umfasst: eine erste transversale zylindrische Linse (79), angepasst zum Kollimieren von Licht in einer ebene senkrecht zu einer Ebene des Wellenleitersubstrats; ein zylindrisches Hauptlinsenelement (77), angepasst zum Fokussieren von Licht in einer zweiten Ebene in die Ebene des Wellenleitersubstrats.
Gerät nach Anspruch 17, wobei die zylindrische Hauptlinse (77) eine Brennweite hat derart, dass mindestens ein dispersives Wellenleiterelement in der Brennebene der Linse auf einer ersten Seite der Linse liegt, und die Vielzahl von Vermittlungselementen in der Brennebene der Linse auf einer zweiten Seite der Linse sind.
Gerät nach Anspruch 1, wobei jedes quantisierte dispersive Element (50, 52, 54) umfasst: zwei kontinuierlich dispersive Elemente, die jeweilige Dispersionsstufen von D/2 bereitstellen; eine Vielzahl von zwischen zwei kontinuierlich dispersiven Elementen angeordneten Mikroteleskopen, angepasst zum Invertieren von Wellenlängen innerhalb jeweiliger vorbestimmter Bänder, die durch eine physikalische Ausdehnung der Mikroteleskope und ihre Beabstandung definiert sind.
Gerät nach Anspruch 19, wobei die beiden kontinuierlich dispersiven Elemente durchlässige Brechungsgitter umfassen.
Gerät nach Anspruch 19, wobei die beiden kontinuierlich dispersiven Elemente Reflektions-Brechungsgitter umfassen.
Gerät nach Anspruch 19, wobei die beiden kontinuierlich dispersiven Elemente Prismen umfassen.
Gerät nach Anspruch 16, wobei jedes der quantisierten dispersiven Element (74) umfasst: eine Verkettung eines ersten Array-artigen Wellenleitergitters AWG und eines zweiten AWG mit einem freien Spektralbereich FSR des ersten AWG gleich einer Kanalbeabstandung des zweiten AWG.
Gerät nach Anspruch 16, wobei jedes der quantisierten dispersiven Elemente (80) umfasst: mindestens zwei Gruppen von Wellenleitern, wobei jede Gruppe mehrere Wellenleiter mit einem vorbestimmten relativen Phasenzusammenhang umfasst und eine der mindestens zwei Gruppen einen größeren relativen Phasenversatz hat.
Gerät nach Anspruch 24, wobei ein Phasenversatz zwischen mindestens zwei Gruppen von Wellenleitern einer Kanalbeabstandung entspricht während der relative Phasenzusammenhang zwischen den Wellenleitern in jeder der mindestens zwei Gruppen zum Bereitstellen eines großen FSR und der Kanalbeabstandung gewählt wird.
Gerät nach Anspruch 1, wobei das Array von Vermittlungselementen ein Vermittlungs-Array mit niedrigem Füllfaktor ist.
Gerät nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Vielzahl von Ports, wobei mindestens ein quantisiertes dispersives Element ein jeweiliges quantisiertes dispersives Element (28, 51, 74, 80, 102, 120) für jeden Port umfasst; und ein optisches Hauptelement (26, 62, 78) mit einer Brechkraft, angepasst zum Koppeln eines von irgendeinem der quantisierten dispersiven Elemente empfangenen demulitplexierten Lichtstrahls an eines der Vermittlungselemente, und zum Koppeln jedes von einem der Vermittlungselemente empfangenen Lichtstrahls zu einem jeweiligen der quantisierten dispersiven Elemente; wobei jedes quantisierte dispersive Element ferner irgendwelche Lichtstrahlen, die von dem optischen Hauptelement mit einer Brechkraft empfangen worden sind, multiplexiert zum Erzeugen eines jeweiligen multiplexierten Ausgangssignals an dem jeweiligen Port.
Verfahren, umfassend: Demultiplexieren eines kommenden DWDM-Lichtstrahls unter Verwendung eines quantisierten dispersiven Elements (28, 51, 74, 80) zum Erzeugen demultiplexierter Strahlen; Koppeln der demultiplexierten Strahlen auf jeweilige Lichtverarbeitungselemente oder Vermittlungselemente (24, 55, 76, 100) in einem Array; und Verarbeiten der demultiplexierten Strahlen mit den Lichtverarbeitungselementen, oder Wiedermultiplexieren der Lichtstrahlen in Ausgangsports; wobei jedes quantisierte dispersive Element eine Treppendispersionskennlinie zeigt, wobei ein quantisiertes dispersives Element einen jeweiligen Bereich einer Vielzahl von Bereichen von Wellenlängen bei einem jeweiligen Winkel eines finiten Satzes von Winkeln dispergiert.
Gerät nach Anspruch 1, wobei jedes Lichtverarbeitungselement angepasst ist zum Durchführen mindestens eines aus der Gruppe bestehend aus dem Ändern des Polarisationszustands, dem Bedämpfen der Leistung, dem Erfassen von Lichtsignalen und dem Begrenzen optischer Leistung.