FR2838527A1 - Matrix of optical switches - Google Patents
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Abstract
Description
MANDATAIRE: Cabinet LAURENT & CHARRASAGENT: LAURENT & CHARRAS Cabinet
MATRICE DE COMMUTATEURS OPTIQUES.MATRIX OF OPTICAL SWITCHES.
Domaine technique L'invention se rattache au domaine de la microélechonique appliquée aux télécommunications par voie optique. Elle concerne plus précisément les composants optiques micro-élechomécaniques assurant les fonctions de commutations, communément appelées "switch". Parmi ces composants, on peut citer à tike principal les brasseurs optiques, également appelés "optical cross connect (OXC)", ainsi que les multiplexcurs à exkaction/insertion, également Technical field The invention relates to the field of microelechonics applied to telecommunications by optical means. It relates more precisely to the microelechomechanical optical components ensuring the switching functions, commonly called "switch". Among these components, mention may be made at main tike of optical mixers, also called "optical cross connect (OXC)", as well as multiplexcurs with exkaction / insertion, also
appelés "add-drop multiplexers (ADM)". called "add-drop multiplexers (ADM)".
L'invention vise plus spécifiquement la manière dont sont réparties les différentes fibres d'entrée et de sortie par rapport à la matrice, ainsi que les orientations des miroirs au sein de la matrice. Cette nouvelle répartition vise à améliorer le fonctionnement de tels composants, notamment en termes de pertes et The invention relates more specifically to the manner in which the various input and output fibers are distributed with respect to the matrix, as well as the orientations of the mirrors within the matrix. This new distribution aims to improve the functioning of such components, in particular in terms of losses and
de qualité du signal kansmis.of signal quality kansmis.
- Techniques antérieures De façon générale, les makices de commutateurs optiques sont destinées à assurer la connexion optique entre certaines fibres d'un ensemble de fibres d'entrée et d'un ensemble de fibres de sortie. Ces ensembles de fbres sont disposés sensiblement perpendiculairement l'un à l'autre, comme illuské à la figure 1, représentant les configurations mises en ceuvre jusqu'à ce jour. Plus précisément, les fbres d'enhée (4,6) sont disposées sur un côté de la makice (1), alors que les fibres de sortie (5,7) sont situées sur un côté adjacent. Aux intersections des directions défnies par chacune de ces fibres, la makice comporte une cellule élémentaire incluant un miroir (3, 8), ou plus généralement une skucture réfléchissante apte à se déplacer, pour assurer ou non la réflexion du faisceau issu - Prior techniques In general, the makices of optical switches are intended to ensure the optical connection between certain fibers of a set of input fibers and of a set of output fibers. These sets of fbres are arranged substantially perpendicular to each other, as shown in Figure 1, representing the configurations implemented to date. More specifically, the fever of yew (4,6) are arranged on one side of the makice (1), while the exit fibers (5,7) are located on an adjacent side. At the intersections of the directions defined by each of these fibers, the makice comprises an elementary cell including a mirror (3, 8), or more generally a reflective skucture capable of moving, to ensure or not the reflection of the beam issuing
de la fibre en regard de laquelle il se trouve. of the fiber next to which it is located.
Une telle distribution des fibres optiques dientrée et de sortie présente un certain nombre d'inconvénients, relatifs à de grands nombres de combinaisons de Such distribution of dientée and output optical fibers has a certain number of drawbacks, relating to large numbers of combinations of
connexions réalisables.feasible connections.
En effet, les chemins optiques parcourus par les différents faisceaux au sein S de la matrice sont particulièrement variables. Le faisceau (9) parcourant le plus court chemin optique correspond à celui émis par la fibre d'entrée (6) la plus proche du coin commun aux fibres d'entrée et de sortie, lorsque celui-ci est réfléchi par le miroir (8) le plus proche du même coin, en direction de la fibre (7) située également la plus proche du coin considéré. Ce chemin optique est de l'ordre du pas (p) d'une cellule. A l'inverse, le chemin le plus long correspond à celui du faisceau (2) issu de la fibre (4) la plus éloignée du même coin, et à destination de la fbre de sortie (5) elle-même la plus éloignée du coin considéré. Dans le cas d'une matrice comportant n x n cellules, ce chemin est de l'ordre de 2n fois le pas Indeed, the optical paths traveled by the different beams within S of the matrix are particularly variable. The beam (9) traversing the shortest optical path corresponds to that emitted by the input fiber (6) closest to the corner common to the input and output fibers, when the latter is reflected by the mirror (8 ) closest to the same corner, towards the fiber (7) also located closest to the corner considered. This optical path is of the order of the step (p) of a cell. Conversely, the longest path corresponds to that of the bundle (2) coming from the fiber (4) furthest from the same corner, and bound for the outlet fbre (5) itself furthest from the corner considered. In the case of a matrix comprising n x n cells, this path is of the order of 2n times the step
d'une cellule.of a cell.
Les pertes optiques dues à la propagation de ces faisceaux au sein de la matrice, sont donc relativement importantes pour ces faisceaux parcourant le plus The optical losses due to the propagation of these beams within the matrix are therefore relatively large for these beams traveling the most
fort chemin optique.strong optical path.
Un objectif de l'invention est de réduire la longueur du chemin optique le plus An objective of the invention is to reduce the length of the most optical path
long que peut parcourir un faisccau au sein de la makice. long that a beam can travel within the makice.
Un autre inconvénient provient du fait que la différence entre le chemin optique le plus long et le pls court est particulièrement importarte. Cette différence est de l'ordre, pour une matrice n x n, de l'ordre de 2. (n-1) fois le pas d'une cellule. Du fait de cette amplitude de chemins optiques, on observe généralement des taux de pertes optiques qui sont variables au sein de la matrice, et donc un dé faut d'uni formité sur le s propriété s de s différent s faisc e aux i s sus de la matrice. En outre, cette forte différence de chemins optiques pose un problème en ce qui concerne la collimation uniforme des différents faisceaux, selon leur Another drawback stems from the fact that the difference between the longest optical path and the short pls is particularly large. This difference is of the order, for an n x n matrix, of the order of 2. (n-1) times the step of a cell. Due to this amplitude of optical paths, there are generally observed optical loss rates which are variable within the matrix, and therefore a defect of uni formity on the s property s of s different s beams is above the matrix. In addition, this large difference in optical paths poses a problem with regard to the uniform collimation of the different beams, according to their
position par rapport à la matrice.position relative to the matrix.
Un autre obj ectif de l 'invention est de réduire ia différence entre les chemins Another object of the invention is to reduce the difference between the paths
optiques le plus long et le plus court susceptibles de parcourir la matrice. longest and shortest optics likely to travel through the matrix.
Exposé de l'invention L'invention concerne donc une matrice de commutateurs optiques comportant un ensemble de cellules incluant chacune une structure réfléchissante, apte à réfléchir le faisceau issu d'un côté de la matrice en direction du côté adjacent de la DESCRIPTION OF THE INVENTION The invention therefore relates to an array of optical switches comprising a set of cells each including a reflecting structure, capable of reflecting the beam coming from one side of the array in the direction of the adjacent side of the
même matrice.same matrix.
Conformément à l'invention, cette matrice se caractérise en ce que les structures réfléchissantes présentent des orientations différentes au sein de la matrice. Chaque structure réfléchissante est plus précisément orientée sensiblement parallèlement à la bissectrice du coin de la matrice la plus proche du miroir According to the invention, this matrix is characterized in that the reflecting structures have different orientations within the matrix. Each reflecting structure is more precisely oriented substantially parallel to the bisector of the corner of the matrix closest to the mirror.
1S considéré.1S considered.
Autrement dit, par rapport aux confgurations de l'Art Antérieur, dans In other words, compared to the configurations of the prior art, in
lesquelles tous les miroirs sont parallèles, l'invention consiste à former des sous- which all the mirrors are parallel, the invention consists in forming sub-
ensembles de miroirs possédant chacun une orientation commune, mais différente d'un sous-ensemble à l'autre. Cela permet ainsi de distribuer de façon différente les différentes fibres d'entrée et de sortie. Ainsi, l'ensemble des fibres d'entrée est décomposé en deux sous-ensembles différents, disposés chacun de part et d'autre de la matrice, en regard des miroirs possédant l'orientation appropriée. La méme distribution est faite en ce qui concerne les fbres de sortie qui sont également réparties en deux sous-ensembles, disposés de part et d'autre de la matrice, en sets of mirrors each having a common orientation, but different from one subset to another. This allows the different input and output fibers to be distributed differently. Thus, all of the input fibers are broken down into two different sub-assemblies, each arranged on either side of the matrix, opposite the mirrors having the appropriate orientation. The same distribution is made with regard to the output fbres which are also distributed in two sub-assemblies, arranged on either side of the matrix, in
regard des miroirs appropriés.look at the appropriate mirrors.
De cette manière, on observe une symétrie de l'orientation des miroirs par rapport aux deux plans médians de la matrice. Cette symétrie peut également s'interpréter comme étant une symétrie par rapport au centre de la matrice. Cette symétrie est également observée en ce qui concerne l'implantation des fibres optiques L'invention s'applique non seulement aux matrices carrées, mais également aux matrices rectangulaires, comportant un nombre de lignes et de colonnes différents. De la méme manière, le nombre de lignes et de colonnes est généralement pair (et souvent une puissance de 2), mais l'invention peut également s'appliquer aux cas des figures o le nombre de lignes et/ou de colonnes est impair. Dans ce cas, les miroirs situés sur la ligne ou la colonne centrale présentent une orientation qui est défnie en fonction de la position des fibres d'entrée et de sortie correspondantes, car dans ce cas, il n'est pas possible de définir le coin de la matrice qui est le plus proche, puisque les miroirs en question se trouvent au In this way, one observes a symmetry of the orientation of the mirrors compared to the two median planes of the matrix. This symmetry can also be interpreted as being symmetry with respect to the center of the matrix. This symmetry is also observed with regard to the implantation of optical fibers. The invention applies not only to square arrays, but also to rectangular arrays, comprising a number of different rows and columns. In the same way, the number of rows and columns is generally even (and often a power of 2), but the invention can also be applied to the cases of the figures where the number of rows and / or columns is odd. In this case, the mirrors located on the row or the central column have an orientation which is defined according to the position of the corresponding input and output fibers, because in this case, it is not possible to define the corner closest to the matrix, since the mirrors in question are located at the
niveau médian de la matrice.median level of the matrix.
1S En pratique, la matrice peut être destinée à recevoir un seul ensemble de fibres d'entrce et un seul ensemble de fibres de sortie, de manière à fonctionner en 1S In practice, the matrix can be intended to receive a single set of input fibers and a single set of output fibers, so as to operate in
brasseur optique ou "optical cross connoct (OXC)". optical cross-connect or "optical cross connoct (OXC)".
La matrice peut également être utilisée pour fonctionner en multiplexeur par extraction/insertion ou "add-drop multiplexer (ADM)". Dans ce cas, la matrice comporte deux ensembles de fibres d'entrée et deux ensembles de fibres de sortie, le deuxième ensemble de fibres de sortie étant situé dans le prolongement du prernier ensemble de fibres d'entrée, et le second ensemble de fibres d'entrée étant The matrix can also be used to operate as a multiplexer by extraction / insertion or "add-drop multiplexer (ADM)". In this case, the matrix comprises two sets of input fibers and two sets of output fibers, the second set of output fibers being located in the extension of the first set of input fibers, and the second set of fibers 'entry being
situé dans le prolongement du premier ensemble des fibres de sortie. located in the extension of the first set of output fibers.
Description sommaire des fiuresBrief description of fiures
La manière de réaliser l'invention, ainsi que les avantages qui en découlent, The manner of carrying out the invention, as well as the advantages which flow therefrom,
ressortiront bien de la description du mode de réalisation qui suit, à l'appui des will emerge clearly from the description of the embodiment which follows, in support of
figures annexées dans lesquelles: La figure 1 est une vue schématique de dessus d'une matrice de attached figures in which: Figure 1 is a schematic top view of a matrix of
commutateurs de l'Art Antérieur.Prior Art switches.
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La fgure 2 est une vue schématique d'une matrice de même ordre agencée Figure 2 is a schematic view of a matrix of the same order arranged
conformément à l'invention.according to the invention.
La fgure 3 est une vue schématique d'une matrice rectangulaire conforme à l'invention. S La fgure 4 est une vue schématique d'une matrice carrée, configurée pour Figure 3 is a schematic view of a rectangular matrix according to the invention. S Figure 4 is a schematic view of a square matrix, configured to
fonctionner en multiplexeur à insertion/extraction. operate as an insertion / extraction multiplexer.
Manière de réaliser l'invention La matrice (lO) illustrée à la fgure 2 comporte quatre lignes et quatre colonnes. Les seize miroirs qu'elle contient sont orientés différemment. Plus précisément, les quatre miroirs (12-1S) situés les plus proches du coin (16) de la matrice sont orientés parallèlement à la bissectrice (11) de l'angle formé par le coin (16) de la matrice. Les orientations des autres miroirs se déterminent par rapport à leur position vis-à-vis des autres coins (17,18,19) de la matrice. Les miroirs 1S peuvent donc être parallèles soit à la bissectrice commune (11) des coins (16) et Manner of Carrying Out the Invention The matrix (10) illustrated in figure 2 has four rows and four columns. The sixteen mirrors it contains are oriented differently. More precisely, the four mirrors (12-1S) located closest to the corner (16) of the matrix are oriented parallel to the bisector (11) of the angle formed by the corner (16) of the matrix. The orientations of the other mirrors are determined relative to their position with respect to the other corners (17,18,19) of the matrix. The 1S mirrors can therefore be parallel to either the common bisector (11) of the corners (16) and
(17), soit encore parallèles à la bissectrice commune (12) des coins (19) et (18). (17), or still parallel to the common bisector (12) of the corners (19) and (18).
Les ensembles des fbres optiques d'entrée et de sortie sont disposés comme suit. L'ensemble des fibres optiques d'entrée est décomposé en deux sous ensembles. Deux des fibres d'entrée (E, E2) sont disposées d'un côté (20) de la matrice, tandis que les deux autres fbres d'entrée (E3, E4) sont situées de l'autre côté (21) de la matrice. De la même manière, les fbres optiques de sortie sont également réparties de part et d'autre de la matrice. Les fbres optiques de sortie (S, S2) sont situées d'un côté (22) de la matrice, les deux autres sorties (S3, S4) The sets of input and output optical fbres are arranged as follows. The set of input optical fibers is broken down into two subsets. Two of the input fibers (E, E2) are arranged on one side (20) of the matrix, while the other two input fibers (E3, E4) are located on the other side (21) of the matrix. In the same way, the optical output fbres are also distributed on either side of the matrix. The optical output fbres (S, S2) are located on one side (22) of the matrix, the other two outputs (S3, S4)
étant situées sur le côté opposé (23). being located on the opposite side (23).
Dans ce cas, on observe que la matrice présente une symétrie par rapport au point milieu (25), tant en ce qui concerne les miroirs que les fbres d'entrée et de sortie. Dans la configuration illustrée à la figure 2, le chemin optique le plus court parcouru par l'ensemble des faisceaux traités par la matrice, peut étre celui du faisceau (28), dont la longueur est sensiblement égale à trois fois le pas (p) de chaque cellule. A l'opposé, le chemin optique le plus long est celui du faisceau (29) issu de la fibre (E2) de la destination de la fibre (S), et dont la longueur est sensiblement égale à cinq fois le pas (p) de chaque cellule. On constate donc que le chemin optique maximum est inférieur à la valeur mesurée pour la matrice de l'art In this case, it is observed that the matrix has a symmetry with respect to the midpoint (25), as regards both the mirrors and the input and output fbres. In the configuration illustrated in FIG. 2, the shortest optical path traveled by all of the beams processed by the matrix, may be that of the beam (28), the length of which is substantially equal to three times the pitch (p) of each cell. In contrast, the longest optical path is that of the beam (29) coming from the fiber (E2) from the destination of the fiber (S), and whose length is substantially equal to five times the pitch (p) of each cell. It is therefore observed that the maximum optical path is less than the value measured for the art matrix
antérieur illustrce à la figure 1, et qui vaut sept fois le pas de chaque cellule. previous illustrce in Figure 1, and which is worth seven times the step of each cell.
La différence entre le chemin optique maximum et minimum vaut quant à elle 2 fois le pas d'une cellule, à comparer avec la valeur de 6 pas correspondant à The difference between the maximum and minimum optical path is 2 times the step of a cell, to be compared with the value of 6 steps corresponding to
la configuration de la figure 1.the configuration of figure 1.
De façon générale, pour une matrice carrée d'ordre n, le chemin maximum, 1S mesuré en pas de cellule, vaut en configuration conforme à l'invention n/2 + n-1, à comparer avec la valeur de 2n-1 pour les matrices conventionnelles de l'art antérieur. De la méme manière, la différence entre les chemins optiques vaut conformément à l'invention n-2, à comparer avec la valeur de 2n - 2, pour des In general, for a square matrix of order n, the maximum path, 1S measured in cell steps, is worth in configuration according to the invention n / 2 + n-1, to be compared with the value of 2n-1 for conventional matrices of the prior art. In the same way, the difference between the optical paths is according to the invention n-2, to be compared with the value of 2n - 2, for
matrices carrces conventionnelles de l'art antérieur. conventional square matrices of the prior art.
Comme déjà évoqué, l'invention n'est pas limitée aux matrices carrées, mais peut également s'appliquer à des matrices rectangulaires, tel qu'illustré à la figure 3. La disposition des différentes fibres optiques ainsi que l'orientation des différents miroirs, se définit sur la même règle, par rapport à la position du miroir vis-à-vis du coin le plus proche. On observe ainsi à la figure 3 que les miroirs sont regroupés en quatre quadrants avec une orientation définie par la bissectrice As already mentioned, the invention is not limited to square arrays, but can also be applied to rectangular arrays, as illustrated in FIG. 3. The arrangement of the different optical fibers as well as the orientation of the different mirrors , is defined on the same rule, compared to the position of the mirror vis-à-vis the nearest corner. We thus observe in Figure 3 that the mirrors are grouped into four quadrants with an orientation defined by the bisector
(34,35) correspondant au coin (30-33) le plus proche. (34.35) corresponding to the nearest corner (30-33).
Comme déjà évoqué également, l'invention peut s'appliquer à des matrices utilisées en tant que multiplexeurs à insertion/extraction, tel qu'illustré à la figure 4. Dans ce cas, la matrice équipée d'un premier ensemble de fibres d'entrée (E,E2,Ei3,E4,E5,E6,E7,E) disposées conformément à l'invention, de part et As already mentioned also, the invention can be applied to matrices used as insertion / extraction multiplexers, as illustrated in FIG. 4. In this case, the matrix equipped with a first set of fibers input (E, E2, Ei3, E4, E5, E6, E7, E) arranged in accordance with the invention, on the one hand and
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d'autre de la matricé, et sur des colonnes différentes. La matrice comprend également un premier ensemble de fibres de sortie (S,S2,S3,Si4, Ss,S6,S7'S8) on the other side of the matrix, and on different columns. The matrix also includes a first set of output fibers (S, S2, S3, Si4, Ss, S6, S7'S8)
réparties également de part et d'autre de la matrice, et sur des lignes différentes. distributed equally on both sides of the matrix, and on different lines.
Pour fonctionner en " add-drop multiplexer", la matrice est également équipée d'un S second ensemble de fibres d'entrée. Ces secondes fibres d'entrée sont également disposées de part et d'autre de la matrice, sur des lignes différentes. Un premier sous-ensemble (E2,E22,E23,E24) est disposé dans l'alignement des sorties (S2, S2, S3, St4), l'autre sousensemble (E25,E26,E27,E2) étant disposé en regard des autres sorties (Ss, Si6, St7, S) du premier ensemble de fbres de sortie. La disposition To operate in "add-drop multiplexing", the matrix is also equipped with a second set of input fibers. These second input fibers are also arranged on either side of the matrix, on different lines. A first sub-assembly (E2, E22, E23, E24) is arranged in alignment with the outputs (S2, S2, S3, St4), the other sub-assembly (E25, E26, E27, E2) being arranged opposite the other outputs (Ss, Si6, St7, S) of the first set of output fbres. The disposition
équivalente est mise en place pour le second ensemble de fbres de sortie (S2-S27). equivalent is set up for the second set of output fbres (S2-S27).
I1 ressort de ce qui précède que la configuration des différents miroirs et de la disposition des fbres optiques dans une matrice de commutateurs agencée conformément à l'invention, permet de réduire les pertes optiques du fait de la diminution du chemin optique le plus long parcouru par les faisceaux se I1 emerges from the above that the configuration of the various mirrors and the arrangement of the optical fibers in a matrix of switches arranged in accordance with the invention makes it possible to reduce the optical losses due to the reduction in the longest optical path traveled by the beams are
propageant dans la matrice.propagating in the matrix.
On obtient également une bonne uniformisation des pertes optiques d'insertion, du fait de la réduction de la différence du chemin optique le plus long et le plus court des différents faisccaux parcourant la matrice. On obtient Good uniformity of the optical insertion losses is also obtained, due to the reduction in the difference of the longest and shortest optical path of the different beams traversing the matrix. We obtain
également des avantages en terme de qualité de collimation. also advantages in terms of collimation quality.
Claims (3)
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| FR0204514A FR2838527A1 (en) | 2002-04-11 | 2002-04-11 | Matrix of optical switches |
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Family Applications (1)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |