KR20010100962A

KR20010100962A - 감소된 수의 반사기들을 구비한 마이크로전자기계식 광학교차-접속 스위치들 및 그 동작 방법들

Info

Publication number: KR20010100962A
Application number: KR1020010023868A
Authority: KR
Inventors: 힐에드워드아더
Original assignee: 앤서니 알. 뮬러; 제이디에스 유니페즈 코오포레이션
Priority date: 2000-05-05
Filing date: 2001-05-02
Publication date: 2001-11-14
Also published as: TW591245B; CA2344112A1; US6490382B1; CN1322671A; EP1152632A3; EP1152632A2

Abstract

감소된 구성의 광학 교차-접속(Optical Cross-Connect, OXC) 스위치들은 상기 광학 교차-접속 스위치로의 N 입력들과 상기 광학 교차-접속 스위치로부터의 N 출력들을 포함할 수 있는데, 여기에서 N은 최소한 3이다. 상기 N x N 광학 교차-접속 스위치는 N！ 상태들을 제공하는데, 상기 N！ 상태들은 상기 N 입력들중 어떤 입력을 상기 N 출력들중 어떤 출력에 광학적으로 연결한다. 상기 N x N 광학 교차-접속 스위치는 또한, 상기 N 입력들과 N 출력들에 선택적으로 그리고 광학적으로 연결된 많은 스위칭 노드들을 포함한다. 많은 스위칭 노드들 각각은 선택적으로 스위칭된 광 방사를 제공하기 위하여 스위칭 구성과 통과 구성중 적어도 하나의 구성으로 구성가능하며, 스위칭 노드들의 수는, 상기 N x N 광학 교차-접속 스위치의 N！ 상태들을 제공하기 위하여 ln(N！)/ln(2) 보다 큰 바로 다음 정수이다. 상기 N x N 광학 교차-접속 스위치는 상기 스위칭 노드들중 적어도 2개에 연결된 적어도 하나의 광전송 장치를 더 포함한다. 관련된 방법들이 또한 개시된다.

Description

감소된 수의 반사기들을 구비한 마이크로전자기계식 광학 교차-접속 스위치들 및 그 동작 방법들{Microelectromechanical optical cross-connect switches having reduced numbers of reflectors therein and methods of operating same}

본 발명은 일반적으로 마이크로전자기계식 시스템들, 특히 마이크로전자기계식 광 스위치들에 관한 것이다.

마이크로전자기계식(MicroElectroMechanical, 이하 MEM이라 함) 기술은 광범위한 응용에 사용되어왔다. 예를 들어, MEM 장치들은 스위치 입력들로부터 선택된 스위치 출력들로 광 방사를 스위칭시키는 광 스위칭 시스템들에서 사용되어왔다. 때때로 광학 교차-접속(Optical Cross-Connect, 이하 OXC라 함) 스위치들로서 지칭되는 종래의 광 스위치들은, 어떤 스위치 입력으로부터 어떤 스위치 출력으로 광 방사를 반사하기 위하여 N x N 배열의 반사기들을 포함할 수 있다. 각 입력 및 출력은 상기 배열의 관련된 행(row) 또는 열(column)과 정렬될 수 있다. 예를 들어, 2개의 입력들과 2개의 출력들을 구비한 2 x 2 MEM OXC 스위치에서, 상기 제1 및 제2 입력들은 상기 2 x 2 배열의 제1 및 제 2 행들과 정렬될 수 있고, 상기 제1 및 제2 출력들은 상기 2 x 2 배열의 제1 및 제2 열들과 정렬될 수 있다. 동작중, 상기2 x 2 배열의 선택된 반사기는 어떤 스위치 입력으로부터 어떤 스위치 출력으로 상기 광 방사를 반사하는데 사용될 수 있다.

상기 선택된 반사기는, 상기 입력과 관련된 열과 상기 출력과 관련된 행이 교차하는 상기 배열에 배치될 수 있다. 상기 선택된 반사기는 상기 입력으로부터 상기 선택된 출력으로 상기 광 방사를 반사하기 위하여 반사 위치에 배치될 수 있다. 상기 다른 반사기들 중 적어도 몇몇은 상기 입력으로부터 상기 선택된 반사기와 상기 출력으로 상기 광 방사의 전파를 방해하지 않도록 비반사 위치들에 배치될 수 있다.

종래의 MEM OXC 스위치들의 입력들 및 출력들의 수가 증가하는 만큼, 그 동작들을 제공하는데 사용되는 반사기들의 수도 증가할지도 모른다. 종래의 N x N OXC에서 사용되는 반사기들의 수, R은 일반적으로로 표현될 수 있는데, 여기에서 N은 상기 스위치의 입력들 및 출력들의 수이다. 예를 들어, 2 x 2 OXC 스위치는 4개의 반사기들을 포함할지도 모르고, 3 x 3 OXC 스위치는 9개의 반사기들을 포함할지도 모르며, 4 x 4 OXC 스위치는 16개의 반사기들을 포함할지도 모르고, 기타 등등. 종래의 2 x 2 MEM OXC 스위치(100)가 도 1에 도시된다.

도 1을 참조하면, 반사기들(101-104) 각각은 반사면(105-108)을 포함하고 반사 또는 비반사 위치에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 MEM OXC 스위치(100)는가능한 구성들로 배치될 수 있는데, 각 구성은 반사기 위치들의 유일한 조합으로서 정의될 수 있다. 불행하게도, 모든 상기구성들을 사용하는 것은 가능하지 않을지도 모른다. 특히, 몇몇 반사기 구성들은, 상기 배열의 행 또는 열에서의 2개 이상의 반사기들이 상기 반사 상태에 있어서, 그것에 의해 상기 입력으로부터 상기 출력으로 상기 광 방사의 반사를 저지하는 구성들을 포함할지도 모른다. 예를 들어, 입력(I1)으로부터 출력(O1)으로 광 방사를 스위칭시키기 위하여, 반사기들(102, 103)은, 상기 광 방사가 입력(I1)으로부터 출력(O1)으로 전파하도록 허용하기 위하여 비반사 위치들에 배치된다. 그러므로, 상기 가능한구성들중 몇몇은 상기 MEM OXC가 적합하게 동작하도록 허용하지 않을지도 모른다.

불행하게도, 입력들과 출력들의 수가 증가하는 만큼, 반사기들의 수도 증가할 지도 모른다. 예를 들어, 5 x 5 OXC 스위치는개의 반사기들을 사용할지도 모르고, 6 x 6 OXC 스위치는 36개의 반사기들을 사용할지도 모르며, 기타 등등. 예를 들어, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 반사기들의 반대쪽들에 반사 면들을 가진 반사기들을 제공함으로써 반사기들의 수를 감소시키는 것은 알려져있다. 도 2a 및 도 2b에 의하면, 하나의 반사기(200)는 2 x 2 MEM OXC 스위치(201)로서 동작할 수 있다. 특히, 입력들(I1, I2)은 상기 반사기(200)에 관하여 제1 및 제2 방향들(225, 235)로 지향된다. 출력들(O1, O2)은 상기 반사기(200)에 관하여 제1 및 제2 방향들로 각각 지향된다. 상기 반사기(200)가 도 2b에 도시된 바와 같이 반사 위치에 있을 때, 광 방사는 입력(I1)으로부터 출력(O2)으로 그리고 입력(I2)으로부터 출력(O1)으로 반사될 수 있다. 상기 반사기(200)가 도 2a에 도시된 바와 같이 비반사 위치에 있을 때, 광 방사는 입력(I1)으로부터 출력(O1)으로 또는입력(I2)으로부터 출력(O2)으로 통과할 수 있다. 따라서, 상기 반사기(200)는 2 x 2 MEM OXC 스위치(201)로서 동작할 수 있다. 상기에도 불구하고, 그안에 감소된 수의 반사기들을 구비한 개선된 OXC 스위치들을 제공할 필요가 계속 존재한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 마이크로전자기계식 광학 교차-접속 스위치에 있어서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 감소된 수의 반사기들을 구비한 N x N 광학 교차-접속 스위치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 N x N 광학 교차-접속 스위치를 동작시키기 위한 N x N 광학 교차-접속 스위치 동작 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 4개의 반사기들을 구비한 종래의 2 x 2 마이크로전자기계식 광학 교차-접속 스위치의 평면도이다.

도 2a 및 도 2b는 1개의 반사기를 구비한 종래의 2 x 2 마이크로전자기계식 광학 교차-접속 스위치의 평면도들이다.

도 3은 2 x 2 마이크로전자기계식 광학 교차-접속 스위치의 예시적인 설정표이다.

도 4는 본 발명에 의한 3 x 3 마이크로전자기계식 광학 교차-접속 스위치의 실시예들을 도해한 블록도이다.

도 5는 본 발명에 의한 3 x 3 마이크로전자기계식 광학 교차-접속 스위치의 실시예들을 도해한 개략도이다.

도 6은 본 발명에 의한 3 x 3 마이크로전자기계식 광학 교차-접속 스위치의 실시예들을 도해한 평면도이다.

도 7은 본 발명에 의한 3 x 3 마이크로전자기계식 광학 교차-접속 스위치의 비-직교 실시예들을 도해한 평면도이다.

도 8은 본 발명에 의한 3 x 3 마이크로전자기계식 광학 교차-접속 스위치의 실시예들의 동작들을 위한 6 스위치 설정들을 도해한 표이다.

도 9a 내지 도 9f는 본 발명에 의한 3 x 3 마이크로전자기계식 광학 교차-접속 스위치에서 도 8의 6 스위치 설정들 각각을 위한 가동 반사기 위치들의 실시예들을 도해한 일련의 평면도들이다.

도 10은 본 발명에 의한 4 x 4 마이크로전자기계식 광학 교차-접속 스위치의 실시예들을 도해한 블록도이다.

도 11은 본 발명에 의한 4 x 4 마이크로전자기계식 광학 교차-접속 스위치의 실시예들을 도해한 개략도이다.

도 12는 본 발명에 의한 4 x 4 마이크로전자기계식 광학 교차-접속 스위치의 실시예들을 도해한 평면도이다.

도 13은 본 발명에 의한 4 x 4 마이크로전자기계식 광학 교차-접속 스위치의 실시예들의 동작들을 위한 24 스위치 설정들을 도해한 표이다.

도 14a 내지 도 14y'는 본 발명에 의한 도 13의 24 스위치 설정들을 위한 반사 위치 및 비반사 위치에서의 제1 가동 반사기 내지 제5 가동 반사기의 실시예들을 도해한 일련의 평면도들이다.

도 15는 본 발명에 의한 5개의 스위칭 노드들 및 제1, 제2 광전송 장치를 구비한 4 x 4 마이크로전자기계식 광학 교차-접속 스위치의 다른 실시예를 도해한 개략도이다.

도 16은 본 발명에 의한 5개의 가동 반사기들 및 2개의 고정 반사기들을 구비한 4 x 4 마이크로전자기계식 광학 교차-접속 스위치의 다른 실시예를 도해한 평면도이다.

도 17은 본 발명에 의한 6개의 스위칭 노드들 및 제1, 제2 광전송 장치를 구비한 4 x 4 마이크로전자기계식 광학 교차-접속 스위치의 다른 실시예를 도해한 개략도이다.

본 발명의 실시예들은 마이크로전자기계식 광학 교차-접속 스위치들이 상기 OXC 스위치로의 N 입력들과 상기 OXC 스위치로부터의 N 출력들을 제공함으로써, 감소된 수의 반사기들을 구비하도록 허용할 수 있는데, 여기에서 N은 최소한 3이다. 상기 N x N OXC 스위치는 N！ 상태들을 제공하는데, 상기 N！ 상태들은 상기 N 입력들중 어떤 입력을 상기 N 출력들중 어떤 출력에 광학적으로 연결한다. 상기 N x N OXC 스위치는 또한, 상기 N 입력들과 N 출력들에 선택적으로 그리고 광학적으로 연결된 많은 스위칭 노드들을 포함한다. 상기 많은 스위칭 노드들 각각은 선택적으로 스위칭된 광 방사를 제공하기 위하여 스위칭 구성과 통과(pass-through) 구성중 적어도 하나의 구성으로 구성가능하며, 스위칭 노드들의 수는, 상기 N x N OXC 스위치의 N！ 상태들을 제공하기 위하여 ceiling [ln(N！)/ln(2)]인데, 여기에서, ceiling [ln(N！)/ln(2)]은 ln(N！)/ln(2) 보다 큰 바로 다음 정수를 나타낸다. 상기 N x N OXC 스위치는 상기 스위칭 노드들중 적어도 2개에 연결된 적어도 하나의 광전송 장치를 더 포함한다.

N x N MEM OXC 스위치에서 사용되는 스위치들의 수를 감소시키는 것은, N x N 스위치들이 종래의 N x N 스위치들보다 더 적은 수의 엑추에이터들을 사용하도록 허용할지도 모른다. 특히, 종래의 N x N 스위치들은 N！ 스위치 설정들을 제공하기 위하여개의 스위치들을 포함할지도 모른다. 이러한 종래의 스위치는 예를 들어, 4 x 4 스위치에 대해상태들의 0.04% 만큼 적게 사용할지도 모른다. 대조적으로, 본 발명에 의한 N x N 스위치들은 ceiling [ln(N！)/ln(2)] 반사기들을 포함할 수 있다. 본 발명에 의한 이러한 4 x 4 스위치는 그것의 각 가능한 상태들의 75%를 활용할지도 모른다. 예를 들어, 본 발명에 의한 N x N 스위치가 5개의 스위치들을 포함할지도 모르는 반면에, 이러한 종래의 4 x 4 스위치는 16개의 스위치들을 포함할지도 모른다. 또한, 더 적은 수의 스위치들과 엑추에이터들은 더 작은 기판 영역상에 형성될지도 모르고, 그것에 의해 본 발명에 의한 N x N 스위치가 차지하는 공간(footprint)에서의 감소를 허용한다.

본 발명에 의한 다른 실시예들에 있어서, 2 x 2 배열의 반사기들은 제1 및 제2 행들과 제1 및 제2 열들에 배열된다. 우선, 상기 N x N OXC 스위치로의 제2 및 제3 입력들은 반사기들의 상기 2 x 2 배열의 적어도 하나에 선택적으로 그리고 광학적으로 연결된다. 우선 상기 N x N OXC 스위치로부터의 제2 및 제3 출력들은 반사기들의 상기 2 x 2 배열의 적어도 하나에 선택적으로 그리고 광학적으로 연결된다. 또한, 모든 상술한 OXC 스위치들에 대한 관련된 방법 실시예들이 제공될지도 모른다. 따라서, 감소된 수의 반사기들 및/또는 엑추에이터들이 광학 교차-접속 스위치들에서 사용될지도 모른다.

본 발명의 다른 실시예들에 있어서, N x N OXC 스위치는 제1 입력 및 제2 입력에 광학적으로 연결된 제1 가동 반사기를 포함한다. 상기 제1 가동 반사기는 상기 제1 입력을 경유하여 제1 방향에서 제1 광 방사를 수신하고, 상기 제2 입력을 경유하여 제2 방향에서 제2 광 방사를 수신한다. 상기 제1 가동 반사기는, 상기 제1 가동 반사기가 비반사 위치에 있을 때 상기 제1 방향으로 전파하는 거기서부터의 제1 출력에 상기 제1 광 방사를 제공하고, 상기 제1 가동 반사기가 반사 위치에 있을 때 상기 제1 방향으로 전파하는 상기 제1 출력에 상기 제2 광 방사를 제공한다. 제2 가동 반사기는, 상기 제2 가동 반사기가 비반사 위치에 있을 때 거기서부터의 제2 출력에 상기 제2 방향에서 거기로의 제3 입력으로부터의 광 방사를 제공한다. 광 전송 장치는 상기 제1 가동 반사기의 상기 제1 출력을 상기 제2 가동 반사기의 상기 제3 입력에 광학적으로 연결하고, 상기 제1 출력에서의 상기 광 방사의 전파 방향을 상기 제1 방향으로부터 상기 제3 입력에서의 상기 제2 방향으로 변경한다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 광 전송 장치는 고정 반사기이다. 본 발명에 의한 또 다른 실시예에 있어서, 상기 광 전송 장치는 선형 또는 곡선 도파관이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들이 도시된 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명이 더욱더 충분히 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 많은 다른 형태로 구현될지도 모르고 여기에서 설명된 실시예들에 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 오히려, 이들 실시예들은, 본 명세가 철저하고 완전해지도록, 그리고 본 발명의 사상을 당업자에게 충분히 전달하도록 제공된다. 처음부터 끝까지 유사한 번호들은 유사한 요소들을 지칭한다.

도면들에서, 영역들의 크기는 명확성을 위해서 과장된다. 처음부터 끝까지 유사한 번호들은 유사한 요소들을 지칭한다. 요소가 다른 요소에 "접속된" 또는 "연결된" 것으로 지칭될 때, 그것은 다른 요소에 직접 접속되거나 연결될 수 있거나, 개재된 요소들이 존재할지도 모른다는 것은 이해될 것이다. 대조적으로, 요소가 다른 요소에 "직접 접속된" 또는 "직접 연결된" 것으로서 지칭될 때, 아무런 개재된 요소들도 존재하지 않는다.

여기에서 사용되는 바와 같이, "광 방사"라는 용어는 전자기 방사 스펙트럼의 가시, 자외, 적외 및/또는 다른 부분들에서의 방사와 같은, 통신 시스템에서의 데이터를 전송하는데 사용될 수 있는 방사를 포함할 수 있다. 비록 본 발명이 여기에서 MEM OXC 스위치들을 참조하여 설명될지라도, 본 발명은, 많은 입력들로부터 많은 출력들로 광 방사를 스위칭시키는 비-MEM 기술 광 스위치들 또는 노드들과 같은, 다른 형태의 광 스위치들에서 활용될지도 모른다는 것은 이해될 것이다.

본 발명의 실시예들이 평면도들과 개략도들을 사용하여 도해된다는 것은 이해될 것이다. 상기 개략도들은 광 방사를 거기로의 입력들로부터 거기로부터의 출력으로 스위칭시킬 수 있는 노드들을 포함한다. 그러므로, 상기 개략도는 광 방사의 포괄적인 처리를 도해할 수 있다.

본 발명에 의하면, N x N MEM OXC 스위치의 기능을 제공하는데 사용된 반사기들의 수는 감소될 수 있다. 본 발명은, 반사기들이 반사 및 비반사의 2가지 상태중 하나로 설정될 수 있는 이진 디지트들(비트들)로서 고려될 수 있다는 이해로부터 부분적으로 유래한다. 상기 반사기들은 상기 반사 및 비반사 위치들 사이에서 이동함으로써 상기 2가지 상태들 간에 스위칭된다. 상기 반사기들은 어떤 입력을 어떤 출력에 연결하는 스위치들로서 작용할 수 있다. 이러한 이진 동작은, 상기 N x N 스위치의 필요한 기능들을 제공할 수 있는 가동 반사기들의 감소된 수를 결정하는데 사용될 수 있다. 상기 반사기들의 이동은, 예를 들어, 자기적인 또는 기계적인 작동을 사용하여, 국부적인 또는 전체적인 작동에 의해 제공될 수 있다. 예를 들어, 반사기들의 기계적인 작동은, 본 출원의 양수인에 공동으로 양도되고, 그 개시내용이 여기에서 참조로써 통합되며 명칭이 기계식 엑추에이터들을 구비한 마이크로전자기계식 광 교차-접속 스위치들 및 그 동작 방법들(Microelectromechanical Optical Cross-Connect Switches Including Mechanical Actuators and Methods of Operating Same)인 미국 특허 출원 번호 09/542,170에서 설명된다. 자기적으로 구동되는 MEM OXC 스위치들은 예를 들어, 명칭이 "마이크로전자기계식 광학 교차-접속 스위치(MEMs Optical Cross-Connect Switch)"이고 그 개시내용이 여기에서 전체적으로 참조로써 통합된 미국 특허 출원 번호 09/489,264에서 더 설명된다. 다른형태의 국부적인 그리고/또는 전체적인 작동이 사용될지도 모른다.

특히, N x N 스위치는 N！ 스위치 설정들중 어느 것도 제공할 수 있는데, 스위치 설정은 N 입력들을 N 출력들로 스위칭시키는 것으로서 정의된다. 예를 들어, 도 3은 2 x 2 MEM OXC 스위치의 예시적인 설정표이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 2 x 2 MEM OXC 스위치는 2！ 또는 2 설정들을 가진다. 설정 1에서, 입력(I1)은 출력(O1)에 광학적으로 연결되고, 입력(I2)은 출력(O2)에 광학적으로 연결된다. 설정 2에서, 입력(I1)은 출력(O2)에 광학적으로 연결되고, 입력(I2)은 출력(O1)에 광학적으로 연결된다.

N x N MEM OXC 스위치의 모든 스위치 설정들을 제공하는데 필요한 "비트들"(또는 가동 반사기들)의 감소된 수는, 다음과 같이 표현될 수 있다.

여기에서, M은 수학식 (1)을 참(true)으로 만드는 최소 정수값이다. "비트들"의 수에 대해 풀면, 다음과 같다.

여기에서, M은 가동 반사기들의 최소 수이고, N은 상기 스위치의 입력들과 출력들의 수이며, ln은 자연 로그를 나타내고, 상기 "!"는 계승(팩토리얼) 연산을 나타내며, 상기 "ceiling" 연산자는 분수를 그 다음 큰 정수(예를 들어, ceiling(.5)=1)로 올린다. 예를 들어, 3개의 가동 반사기들은 본 발명에 의한 감소된 3 x 3 MEM OXC 스위치를 구현하는데 사용될 수 있고 5개의 가동 반사기들은 본 발명에 의한 감소된 4 x 4 MEM OXC 스위치를 구현하는데 사용될 수 있다.

N x N MEM OXC 스위치에서 사용되는 반사기들의 수를 감소시키는 것은 N x N 스위치들이 종래의 N x N 스위치들보다 더 적은 엑추에이터들을 사용하도록 허용할지도 모른다. 특히, 종래의 N x N 스위치들은 N! 스위치 설정들을 제공하기 위하여개의 반사기들을 포함할지도 모른다. 이러한 종래의 스위치는 4 x 4 스위치에서상태들의 0.04% 만큼 적게 사용할지도 모른다. 대조적으로, 본 발명에 의한 N x N 스위치들은 ceiling [ln(N!)/ln(2)]개의 스위칭 반사기들을 포함할 수 있다. 본 발명에 의한 이러한 4 x 4 스위치는 그것의 각 가능한 상태들의 75%를 활용할지도 모른다. 예를 들어, 본 발명에 의한 4 x 4 스위치의 실시예가 5개의 스위칭 반사기들 및 2개의 비-스위칭 반사기들을 포함할지도 모르는데 반하여, 종래의 4 x 4 스위치는 16개의 반사기들을 포함할지도 모른다. 또한, 더 적은 수의 반사기들 및 엑추에이터들은 더 작은 기판 영역 상에 형성될지도 모르는데, 이것은 본 발명에 의한 N x N 스위치가 차지하는 공간에서의 감소를 허용한다.

도 4는 본 발명에 의한 3 x 3 MEM OXC 스위치의 실시예들을 도해한 블록도이다. 도 4에 의하면, 감소된 수의 스위치들(401-403)은, 입력들(I1-I3)중 어떤 입력을 출력들(O1-O3)중 어떤 출력으로 스위칭시키는 데 필요한 상호접속을 제공할 수 있다. 수학식 (1) 및 수학식 (2)에 의해 결정되는 바와 같이, 상기 3 x 3 MEM OXC 스위치는 상기 3 x 3 MEM OXC 스위치의 필요한 6 설정들(3!)을 제공하기 위해 3개의 스위치들을 포함할 수 있다.

상기 스위치들(401-403) 각각은 2 x 2 스위치로서 동작할 수 있다. 특히, 각 스위치(401-403)는 2개의 입력들과 2개의 출력들을 가질 수 있는데, 상기 입력들에 존재하는 광 방사는, 상기 광 방사를 스위칭시키거나, 상기 광 방사를 통과("pass-through")시킴으로써 상기 출력들로 보내질 수 있다. 예를 들어, 스위치(402)는 입력(402a)으로부터 출력(402d)으로 광 방사를 스위칭시킬 수 있거나, 상기 입력(402a)으로부터 출력(402c)으로 광 방사를 통과시킬 수 있다. 유사하게, 상기 스위치(402)는 입력(402b)으로부터 출력(402c)으로 광 방사를 스위칭시킬 수 있거나, 상기 입력(402b)으로부터 상기 출력(402d)으로 광 방사를 통과시킬 수 있다.

상기 스위치들(401-403)은 3 x 3 스위치의 전반적인 기능을 제공하기 위하여 함께 연결될 수 있다. 따라서, 광 에너지는 어떤 입력(I1, I2 및/또는 I3)으로부터 어떤 출력(O1, O2 및/또는 O3)으로 스위칭될 수 있다. 특히, 상기 스위치(402)는 입력 I1(402b) 및/또는 입력 I2(402a)로부터 상기 스위치(403)(402c를 경유하여) 및/또는 상기 스위치(401)(402d를 경유하여)로 광 에너지를 스위칭시킬 수 있다. 상기 스위치(401)는 수신된 광 에너지(401a, 401b)를 상기 스위치(403)(401c를 경유하여) 및/또는 상기 출력(O1)(401d를 경유하여)으로 스위칭시킨다. 상기 스위치(403)는 상기 스위치401(401a) 및/또는 상기 스위치402(401b)로부터 상기 출력(O2)(403d를 경유하여) 및/또는 상기 출력(O3)(403c를 경유하여)으로 수신된 광 에너지를 스위칭시킬 수 있다. 상기 스위치(401)를 통과하는 대시 라인(dashed line)은 상기 출력(402c)이 상기 스위치(401)에 의해 스위칭되지 않고 상기입력(403b)에 연결될 수 있다는 것을 나타낸다.

더욱이, 광 에너지는, 제2 입력으로부터 제2 출력으로 광 에너지의 스위칭을 방해하지 않고 제1 입력으로부터 제1 출력으로 스위칭될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 의하면, 광 에너지를 입력(I1)으로부터 출력(O2)으로 스위칭시키는 것은 입력(I2)으로부터 출력(O1) 또는 출력(O3)으로 광 에너지를 스위칭시키는 것을 방해하지(또는 가로막지) 않는다.

도 5는 본 발명에 의한 3 x 3 MEM OXC 스위치(400)의 실시예들을 도해한 개략도이다. 도 5에 의하면, 2 x 2 배열은, 제1 방향(425)에서의 제1, 제2 광로들(411, 412) 및 제2 방향(435)에서의 제3, 제4 광로들(413, 414)을 정의하는 제1, 제2 열(column)들 및 제1, 제2 행(row)들을 포함한다. 상기 광로들은 상기 MEM OXC 스위치의 입력들 및 출력들과 정렬된다.

특히, 입력(I1)은 상기 제1 광로(411)와 정렬되고, 입력(I2)은 상기 제4 광로(414)와 정렬되며, 입력(I3)은 상기 제3 광로(413)와 정렬된다. 출력(O1)은 상기 제1 광로(411)와 정렬되고, 출력(O2)은 상기 제2 광로(412)와 정렬되며, 출력(O3)은 상기 제3 광로(413)와 정렬된다.

수학식 (1)에 의해 결정되는 바와 같이, 상기 3 x 3 MEM OXC 스위치(400)는, 상기 3 x 3 MEM OXC 스위치(400)의 필요한 6 설정들(3!)을 제공하기 위하여 3개의 스위치들 또는 "스위칭 노드들"(401-403)을 포함한다. 상기 제1, 제2 및 제3 노드들(401-403)은, 광 방사를 어떤 입력으로부터 어떤 출력으로 전파시키기 위하여 어떤 광로로부터 다른 광로로 광 방사를 선택적으로 스위칭시킬 수 있다. 예를 들어,상기 제1 노드(401)는 상기 제1 광로(411)로부터 상기 출력(O3)을 경유하여 출력을 위해 상기 제3 광로(413)로 광 방사를 스위칭시킬 수 있거나, 상기 제1 노드(401)는 상기 광 방사를 상기 입력(I1)으로 통과시킬 수 있다.

광 전송 장치(405)는, 상기 출력(O2 또는 O3)을 경유하여 출력을 위해 상기 제2 노드(402)의 출력을 상기 제3 노드(403)의 입력에 광학적으로 연결할 수 있다. 상기 광 전송 장치(405)는 상기 제2 노드(402)로부터 수신된 광 방사의 전파 방향을, 상기 제2 방향(435)에서 상기 제3 노드(403)로의 상기 입력에서의 상기 제1 방향(425)으로 변경시킨다.

바람직한 실시예들에 있어서, 상기 광 전송 장치(405)는 스위칭되지 않는다. 따라서, 상기 광 전송 장치(405)는 고정 반사기, 선형 도파관, 곡선 도파관 및/또는 상기 광 방사의 전파 방향을 변경시킬 수 있는 다른 장치일 수 있다. 그러나, 또한, 스위칭 장치가 사용될지도 모르지만, 반사 위치 및 비반사 위치 사이에서 이동될 필요는 없다.

도 6은 본 발명에 의한 3 x 3 MEM OXC 스위치의 실시예들을 도해한 평면도이다. 도 6에 의하면, 도시된 바와 같이, 2 x 2 배열의 반사기들(501-504)은, 제1 방향(525)에서 제1, 제2 광로들(511, 512) 및 제2 방향(535)에서 제3, 제4 광로들(513, 514)을 정의하기 위하여, 제1, 제2 열들 및 제1, 제2 행들에 배열된다. 상기 광로들은 상기 MEM OXC 스위치(500)의 입력들 및 출력들과 정렬된다.

특히, 입력(I1)은 상기 제1 광로(511)와 정렬되고, 입력(I2)은 상기 제4 광로(514)와 정렬되며, 입력(I3)은 상기 제3 광로(513)와 정렬된다. 출력(O1)은 상기제1 광로(511)와 정렬되고, 출력(O2)은 상기 제2 광로(512)와 정렬되며, 출력(O3)은 상기 제3 광로(513)와 정렬된다. 바람직한 실시예에 있어서, 상기 입력들중 적어도 하나(여기에서 입력(I1))는 다른 입력들로부터 상기 MEM OXC 스위치(500)의 분리된 쪽에 배치된다. 다른 실시예에 있어서, 상기 출력들중 적어도 하나(여기에서 출력(O3))는 다른 출력들로부터 상기 MEM OXC 스위치(500)의 분리된 쪽에 배치된다.

상기 제1, 제2 및 제3 반사기들(501-503)은 반사 위치 및 비반사 위치 사이에서 이동가능하다. 상기 제1, 제2 및 제3 반사기들(501-503)은 상기 광로들과 관련하여 45도로 지향되고 반대면들 상에 반사 물질을 구비한다. 따라서, 상기 제1, 제2 및 제3 반사기들(501-503)은, 어떤 입력으로부터의 어떤 출력으로 상기 광 방사를 전파시키기 위하여 상기 광로들을 따라 상기 입력들로부터의 광 방사를 반사 또는 "스위칭"시키는 데 사용될 수 있다. 상기 반사 물질은 예를 들어, 실리콘 상의 금 또는 폴리실리콘 상의 금 일 수 있다. 다른 반사 물질이 사용될지도 모른다.

도 7은 본 발명에 의한 3 x 3 MEM OXC 스위치의 비-직교 실시예들을 도해한 평면도이다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명이 서로에 대해 비-직교 방위들을 가진 반사기들을 사용하는 스위치들에서 구현될 수 있다는 것은 이해될 것이다.

도 8은 본 발명에 의한 3 x 3 MEM OXC 스위치의 동작들을 위한 6 설정들을 도해한 표이다. 도 8에 의하면, 제1 스위치 설정은, 상기 입력(I1)을 상기 출력(O1)에, 상기 입력(I2)을 상기 출력(O2)에, 그리고 상기 입력(I3)을 상기출력(O3)에 광학적으로 연결한다. 제2 스위치 설정은, 상기 입력(I1)을 상기 출력(O1)에, 상기 입력(I2)을 상기 출력(O3)에, 그리고 상기 입력(I3)을 상기 출력(O2)에 광학적으로 연결한다. 제3 스위치 설정은, 상기 입력(I1)을 상기 출력(O2)에, 상기 입력(I2)을 상기 출력(O1)에, 그리고 상기 입력(I3)을 상기 출력(O3)에 광학적으로 연결한다. 제4 스위치 설정은, 상기 입력(I1)을 상기 출력(O3)에, 상기 입력(I2)을 상기 출력(O2)에, 그리고 상기 입력(I3)을 상기 출력(O1)에 광학적으로 연결한다. 제5 스위치 설정은, 상기 입력(I1)을 상기 출력(O2)에, 상기 입력(I2)을 상기 출력(O3)에, 그리고 상기 입력(I3)을 상기 출력(O1)에 광학적으로 연결한다. 제6 스위치 설정은, 상기 입력(I1)을 상기 출력(O3)에, 상기 입력(I2)을 상기 출력(O1)에, 그리고 상기 입력(I3)을 상기 출력(O2)에 광학적으로 연결한다. 따라서, 도 8의 상기 6 스위치 설정들은 상기 입력들 중 어떤 입력을 상기 출력들 중 어떤 출력에 광학적으로 연결하도록 허용한다.

도 9a 내지 도 9f는 본 발명에 의한 3 x 3 MEM OXC 스위치(700)에서 도 8의 6 스위치 설정들 각각을 위한 가동 반사기들(601-605) 위치들의 실시예들을 도해한 일련의 평면도들이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 2 x 2 배열의 반사기들(701-704)은, 제1 방향(725)에서 제1, 제2 광로들(711, 712) 및 제2 방향(735)에서 제3, 제4 광로들(713, 714)을 정의하기 위하여, 제1, 제2 열들 및 제1, 제2 행들에 배열된다. 상기 광로들은 상기 MEM OXC 스위치(700)의 입력들 및 출력들과 정렬된다.

도 9a 내지 도 9f에 의하면, 단색 음영(solid shading)은, 대응하는 가동 반사기(701-703)가 반사 위치에 있다는 것을 나타내고, 음영이 없는 것은, 상기 반사기가 비반사 위치에 있다는 것을 나타내며, 절반 음영(half shading)은, 상기 반사기가 고정된다는 것을 나타낸다. 가동 반사기가 상기 반사 위치에 있을 때, 제1 광로를 따라 입사하는 광 방사는 상기 제1 광로로부터 상기 제1 광로에 직교하는 제2 광로로 반사된다. 대조적으로, 가동 반사기가 상기 비반사 위치에 있을 때, 상기 제1 광로를 따라 입사하는 광 방사는 "통과(pass-through)" 할 것이고, 상기 제1 광로를 따라 계속 전파할 것이다.

도 9a에 도시된 바와 같이, 제1 설정에 있어서, 제1, 제2 및 제3 가동 반사기들(701-703)은 각각 비반사 위치에 있다. 따라서, 상기 입력(I1)에서 수신되는 광 방사는 상기 출력(O1)으로 "통과(pass-through)"한다. 상기 입력(I2)에서 수신된 광 방사는 상기 제2 가동 반사기(702)를 "통과(pass-through)"하고 상기 고정 반사기(704)로부터 상기 출력(O2)으로 반사하며, 상기 입력(I3)에서 수신된 광 방사는 상기 출력(O3)으로 "통과(pass-through)"한다. 따라서, 상기 제1 설정은 상기 MEM OXC 스위치(200)에 의해 제공되는 가능한 기능들중 3가지를 제공할 수 있다. 즉, 동일한 설정이 입력(I1)을 출력(O1)으로 스위칭시키거나, 입력(I2)을 출력(O2)으로 스위칭시키거나, 또는 입력(I3)을 출력(O3)으로 스위칭시키는데 사용될지도 모른다.

제2 설정에 있어서, (도 9b) 상기 제3 가동 반사기(703)는 반사 위치에 있고 상기 제1 및 제2 반사기들(701, 702)은 비반사 위치에 있다. 따라서, 상기 입력(I1)에서 수신되는 광 방사는 상기 출력(O1)으로 "통과(pass-through)"한다.상기 입력(I2)에서 수신된 광 방사는 상기 제2 가동 반사기(702)를 "통과(pass-through)"하고 상기 고정 반사기(704)로부터, 상기 출력(O3)으로 상기 광 에너지를 반사하는 상기 제3 가동 반사기(703)로 반사한다. 상기 입력(I3)에서 수신된 광 방사는 상기 제1 가동 반사기(701)를 "통과(pass-through)"하고 상기 제3 가동 반사기(703)로부터 상기 출력(O2)으로 반사한다.

제3 설정에 있어서, (도 9c) 상기 제2 가동 반사기(702)는 반사 위치에 있고 상기 제1 및 제3 반사기들(701, 703)은 비반사 위치에 있다. 따라서, 상기 입력(I1)에서 수신되는 광 방사는 상기 제2 가동 반사기(702)로부터 그리고 상기 고정 반사기(704)로부터 반사하고, 상기 출력(O2)으로 상기 제3 가동 반사기(703)를 "통과(pass-through)"한다. 상기 입력(I2)에서 수신된 광 방사는 상기 제2 가동 반사기(702)로부터 반사하고 상기 출력(O1)으로 상기 제1 가동 반사기(701)를 "통과(pass-through)"한다. 상기 입력(I3)에서 수신된 광 방사는 상기 출력(O3)으로 "통과(pass-through)"한다.

제4 설정에 있어서, (도 9d) 상기 제1, 제2 및 제3 가동 반사기들(701-703)은 반사 위치에 있다. 따라서, 상기 입력(I1)에서 수신되는 광 방사는 상기 제2 가동 반사기(702)로부터 상기 고정 반사기(704), 상기 제3 가동 반사기(703), 그리고 상기 출력(O3)으로 반사한다. 상기 입력(I2)에서 수신된 광 방사는 상기 제2 가동 반사기(702)로부터 상기 제1 가동 반사기(701), 상기 제3 가동 반사기(703), 그리고 상기 출력(O2)으로 반사한다. 상기 입력(I3)에서 수신된 광 방사는 상기 제1 가동 반사기(701)로부터 상기 출력(O1)으로 반사한다.

대안적인 제4 설정에 있어서, (도 9d') 상기 제1 가동 반사기(701)는 반사 위치에 있고, 상기 제2 및 제3 가동 반사기(702, 703)는 비반사 위치에 있다. 따라서, 상기 입력(I1)에서 수신되는 광 방사는 상기 제2 가동 반사기(702)를 "통과(pass-through)"하고, 상기 제1 가동 반사기(701)로부터 반사하며 상기 제3 출력(O3)으로 상기 제3 가동 반사기(703)를 "통과(pass-through)"한다. 상기 입력(I2)에서 수신된 광 방사는 상기 제2 가동 반사기(702)를 "통과(pass-through)"하고 상기 고정 반사기(704)로부터 반사하며 상기 출력(O2)으로 상기 제3 가동 반사기(703)를 "통과(pass-through)"한다. 상기 입력(I3)에서 수신된 광 방사는 상기 제1 가동 반사기(701)로부터 상기 출력(O1)으로 반사한다.

상기 대안적인 제4 설정들 중 하나는 상기 4 x 4 MEM OXC 스위치의 바라던 동작에 근거하여 다른 것을 능가하여 선택될지도 모른다. 예를 들어, 하나의 대안적인 제4 설정은, 그것이 입력으로부터 출력으로 상기 광 방사를 전파하는데 있어서 더 적은 반사들을 제공할지도 모르기 때문에 또는 상기 관련된 광로가 더 짧기 때문에 선호될지도 모른다.

제5 설정에 있어서, (도 9e) 상기 제1 및 제2 가동 반사기들(701, 702)은 반사 위치에 있고, 상기 제3 가동 반사기(703)는 비반사 위치에 있다. 따라서, 상기 입력(I1)에서 수신되는 광 방사는 상기 제2 가동 반사기(702)로부터 상기 고정 반사기(704)로 반사하고 상기 출력(O2)으로 상기 제3 가동 반사기(703)를 "통과(pass-through)"한다. 상기 입력(I2)에서 수신된 광 방사는 상기 제2 가동 반사기(702)로부터 상기 제1 가동 반사기(701)로 반사하며 상기 제3 가동반사기(703)와 상기 출력(O3)을 "통과(pass-through)"한다. 상기 입력(I3)에서 수신된 광 방사는 상기 제1 가동 반사기(701)로부터 상기 출력(O1)으로 반사한다.

대안적인 제5 설정에 있어서, (도 9e') 상기 제1 및 제3 가동 반사기(701, 703)는 반사 위치에 있고, 상기 제2 가동 반사기(702)는 비반사 위치에 있다. 따라서, 상기 입력(I1)에서 수신되는 광 방사는 상기 제2 가동 반사기(702)를 "통과(pass-through)"하고, 상기 제1 가동 반사기(701) 및 상기 제3 가동 반사기(703)로부터 상기 제2 출력(O2)으로 반사한다. 상기 입력(I2)에서 수신된 광 방사는 상기 제2 가동 반사기(702)를 "통과(pass-through)"하고 상기 고정 반사기(704) 및 상기 제3 가동 반사기(703)로부터 상기 출력(O3)으로 반사한다. 상기 입력(I3)에서 수신된 광 방사는 상기 제1 가동 반사기(701)로부터 상기 출력(O1)으로 반사한다.

제6 설정에 있어서, (도 9f) 상기 제2 및 제3 가동 반사기(702, 703)는 반사 위치에 있고, 상기 제1 가동 반사기(701)는 비반사 위치에 있다. 따라서, 상기 입력(I1)에서 수신되는 광 방사는 상기 제2 가동 반사기(702)와 상기 고정 반사기(704) 및 상기 제3 가동 반사기(703)로부터 상기 출력(O3)으로 반사한다. 상기 입력(I2)에서 수신된 광 방사는 상기 제2 가동 반사기(702)로부터 반사하고 상기 출력(O1)으로 상기 제1 가동 반사기(701)를 "통과(pass-through)"한다. 상기 입력(I3)에서 수신된 광 방사는 상기 제1 가동 반사기(701)를 "통과(pass-through)"하고 상기 제3 가동 반사기(703)로부터 상기 출력(O2)으로 반사한다.

본 발명의 다른 태양에 의하면,개의 노드들이 N x N MEM OXC 스위치를 생성하는데 활용될 수 있다. 특히, 상기개의 스위칭 노드들은 상기 N x N 배열의 대각선의 한쪽에 배치될 수 있다. 하나 이상의 광 전송 장치들은 상기 대각선을 따라 내부 배열 위치들에 배치된다. 따라서, 본 발명에 의한 N x N MEM OXC 스위치들은 수학식 (1)에 의해 결정된 것 보다 더 많은 수의 가동 반사기들을 포함할지도 모른다. 예를 들어, 본 발명에 의한 4 x 4 MEM OXC 스위치는 6개의 가동 반사기들과 2개의 고정 반사기들을 사용할 수 있다. 8 x 8 MEM OXC 스위치는 28개의 가동 반사기들을 사용하여 형성될지도 모른다. 대조적으로, 수학식 (1)을 사용하여, 상기 스위치들은 더 적은 수의 가동 반사기들을 포함할지도 모른다.

도 10은 본 발명에 의한 4 x 4 MEM OXC 스위치의 실시예들을 도해한 블록도이다. 도 10에 의하면, 스위치들(801-805)은 입력들(I1-I4) 중 어떤 입력을 출력들(O1-O4) 중 어떤 출력으로 스위칭시키는데 필요한 상호접속을 제공할 수 있다. 수학식 (1) 및 수학식 (2)에 의해 결정된 바와 같이, 상기 4 x 4 MEM OXC 스위치는, 상기 4 x 4 MEM OXC 스위치의 필요한 24 설정들(4!)을 제공하기 위하여 5개의 스위치들을 포함할 수 있다.

특히, 상기 스위치들(801-805) 각각은 2 x 2 스위치로서 동작할 수 있다. 예를 들어, 스위치(802)는 입력(802a)으로부터 출력(802c) 및/또는 출력(802d)으로 광 에너지를 스위칭시킬 수 있다. 유사하게, 상기 스위치(802)는 입력(802b)으로부터 출력(802c) 및/또는 출력(802d)으로 광 에너지를 스위칭시킬 수 있다.

상기 스위치들(801-805)은 4 x 4 스위치의 전반적인 기능을 제공하기 위하여 함께 연결될 수 있다. 따라서, 광 에너지는 어떤 입력(I1, I2, I3 및/또는 I4)으로부터 어떤 출력(O1, O2, O3 및/또는 O4)으로 스위칭될 수 있다. 특히, 상기 스위치(802)는 상기 입력 I2(802b) 및/또는 입력 I3(802a)으로부터 상기 스위치(804)(802c를 경유하여) 및/또는 상기 스위치(801)(802d를 경유하여)로 광 에너지를 스위칭시킬 수 있다. 상기 스위치(804)는 상기 스위치(802)(804a를 경유하여) 및/또는 상기 입력 I1(804b)으로부터 상기 스위치(805)(804c를 경유하여) 및/또는 상기 스위치(803)(804d를 경유하여)로 광 에너지를 스위칭시킬 수 있다.

상기 스위치(801)는 수신된 광 에너지(801a, 801b)를 상기 스위치(805)(801c를 경유하여) 및/또는 상기 스위치(803)(801d를 경유하여)로 스위칭시킬 수 있다. 상기 스위치(803)는 수신된 광 에너지를 상기 스위치(801)(803a를 경유하여) 및/또는 상기 스위치(804)(803b를 경유하여)로부터 상기 출력(O2)(803c를 경유하여) 및/또는 상기 출력(O1)(803d를 경유하여)으로 스위칭시킬 수 있다. 상기 스위치(805)는 수신된 광 에너지를 상기 스위치(801)(805a를 경유하여) 및/또는 상기 스위치(804)(805b를 경유하여)로부터 상기 출력(O4)(805c를 경유하여) 및/또는 상기 출력(O3)(805d를 경유하여)으로 스위칭시킬 수 있다.

상기 스위치(804)를 통과하는 상기 대시 라인은, 상기 출력(802d)이 상기 스위치(801)에 의해 스위칭되지 않고 상기 입력(801b)에 연결될 수 있다는 것을 나타낸다. 상기 스위치(801)를 통과하는 상기 대시 라인은, 상기 출력(804c)이 상기 스위치(801)에 의해 스위칭되지 않고 상기 입력(805b)에 연결될 수 있다는 것을 나타낸다.

도 11은 본 발명에 의한 4 x 4 MEM OXC 스위치(800)의 실시예들을 도해한 개략도이다. 도 11에 의하면, 3 x 3 배열은 제1 방향(825)에서 제1, 제2, 제3 광로들(811-813) 및 제2 방향(835)에서 제4, 제5, 제6 광로들(814-816)을 정의하기 위하여, 제1, 제2, 제3 열들 및 제1, 제2, 제3 행들을 포함한다. 상기 광로들은 상기 4 x 4 MEM OXC 스위치(800)의 입력들 및 출력들과 정렬된다.

특히, 입력(I1)은 상기 제2 광로(812)와 정렬되고, 입력(I2)은 상기 제1 광로(811)와 정렬되며, 입력(I3)은 상기 제6 광로(816)와 정렬되고, 입력(I4)은 상기 제5 광로(816)와 정렬된다. 출력(O1)은 상기 제2 광로(812)와 정렬되고, 출력(O2)은 상기 제4 광로(814)와 정렬되며, 출력(O3)은 상기 제3 광로(813)와 정렬되고, 출력(O4)은 상기 제5 광로(815)와 정렬된다.

제1 내지 제5 노드들(801-805)은 어떤 입력으로부터 어떤 출력으로 상기 광 방사를 전파하기 위하여 어떤 광로로부터 다른 광로로 광 방사를 선택적으로 스위칭시킬 수 있다, 예를 들어, 상기 제2 노드(802)는, 상기 제1 광로(811)로부터, 상기 제4 노드(804)로의 전송을 위해 상기 제6 광로(816)로 광 방사를 스위칭시킬 수 있거나 상기 제1 노드(801)로 상기 광 방사를 통과시킬 수 있다.

제1 광 전송 장치(806)는, 상기 출력(O3 또는 04)을 경유하여 출력을 위해 상기 제4 노드(804)의 출력을 상기 제5 노드(805)의 입력에 선택적으로 그리고 광학적으로 연결할 수 있다. 상기 광 전송 장치(806)는 상기 제4 노드(804)로부터 수신된 상기 광 방사의 전파 방향을 상기 제2 방향(835)으로부터 상기 제5 노드(805)로의 상기 입력에서의 상기 제1 방향(825)으로 변경시킨다.

제2 광 전송 장치(807)는, 상기 출력(O1 또는 02)을 경유하여 출력을 위해상기 제1 노드(801)의 출력을 상기 제3 노드(803)의 입력에 광학적으로 연결할 수 있다. 상기 광 전송 장치(807)는 상기 제1 노드(801)로부터 수신된 상기 광 방사의 전파 방향을 상기 제1 방향(825)으로부터 상기 제3 노드(803)로의 상기 입력에서의 상기 제2 방향(835)으로 변경시킨다.

상기 제1 및 제2 광 전송 장치(806, 807)는 스위칭되지 않는다. 따라서, 상기 제1 및 제2 광 전송 장치(806, 807)는 고정 반사기들, 선형 도파관들, 곡선 도파관들 또는 상기 광 방사의 전파 방향을 변경시킬 수 있는 다른 장치일 수 있다.

도 12는 본 발명에 의한 4 x 4 MEM OXC 스위치(900)의 실시예들을 도해한 평면도이다. 도 12에 의하면, 제1 내지 제7 반사기들(901-907)의 배열은 도시된 바와 같이, 제1 방향(925)에서 제1, 제2, 제3 광로들(911-913) 및 제2 방향(935)에서 제4, 제5, 제6 광로들(914-916)을 정의하기 위하여, 제1 내지 제3 열들 및 제1 내지 제3 행들에 배열된다. 상기 광로들은 상기 MEM OXC 스위치(900)의 입력들 및 출력들과 정렬된다.

특히, 입력(I1)은 상기 제2 광로(912)와 정렬되고, 입력(I2)은 상기 제1 광로(911)와 정렬되며, 입력(I3)은 상기 제6 광로(916)와 정렬되고, 입력(I4)은 상기 제5 광로(916)와 정렬된다. 출력(O1)은 상기 제2 광로(912)와 정렬되고, 출력(O2)은 상기 제4 광로(914)와 정렬되며, 출력(O3)은 상기 제3 광로(913)와 정렬되고, 출력(O4)은 상기 제5 광로(915)와 정렬된다. 바람직한 실시예에 있어서, 상기 입력들중 적어도 하나는 다른 입력들로부터 상기 MEM OXC 스위치(900)의 분리된 쪽에 배치된다. 다른 실시예에 있어서, 상기 출력들중 적어도 하나는 다른 출력들로부터상기 MEM OXC 스위치(900)의 분리된 쪽에 배치된다.

상기 제1 내지 제5 반사기들(901-905)은 반사 위치 및 비반사 위치 사이에서 이동가능하다. 상기 제1 내지 제5 가동 반사기들(901-905)은 상기 광로들과 관련하여 45도로 지향되고 그것의 반대면들 상에 반사 물질을 구비한다. 제6 및 제7 반사기들(906, 907)은 고정된다. 따라서, 상기 제1 내지 제5 반사기들(901-905)은, 어떤 입력으로부터 어떤 출력으로 상기 광 방사를 전파시키기 위하여 상기 광로들을 따라 상기 입력들로부터의 광 방사를 반사 또는 "스위칭"시키는 데 사용될 수 있다. 상기 반사 물질은 예를 들어, 실리콘 상의 금 또는 폴리실리콘 상의 금 일 수 있다. 다른 반사 물질이 사용될지도 모른다.

도 13은 본 발명에 의한 4 x 4 MEM OXC 스위치의 실시예들의 동작들을 위한 24 스위치 설정들을 도해한 표이다, 도 14a 내지 도 14y'는 본 발명에 의한 도 13의 상기 24 스위치 설정들 각각을 위한 반사 및 비반사 위치들에서의 제1 내지 제5 가동 반사기들(901-905)의 실시예들을 도해한 일련의 평면도들이다. 상기 반사기들이 필요한 상기 24 설정들을 제공하기 위해 도 14a 내지 도 14y'에 도시된 바와 같이 배치될 수 있기 때문에 도 14a 내지 도 14y' 각각의 상세한 설명은 제공될 필요가 없다.

도 15는 본 발명에 의한 5개의 스위칭 노드들 및 제1, 제2 광전송 장치를 구비한 4 x 4 MEM OXC 스위치의 다른 실시예를 도해한 개략도이다. 도 16은 본 발명에 의한 5개의 가동 반사기들 및 2개의 고정 반사기들을 구비한 4 x 4 MEM OXC 스위치의 다른 실시예를 도해한 평면도이다.

도 17은 본 발명에 의한 6개의 스위칭 노드들 및 제1, 제2 광전송 장치를 구비한 4 x 4 MEM OXC 스위치(1400)의 다른 실시예를 도해한 개략도이다. 도 17에 의하면, 3 x 3 배열은 제1 방향(1425)에서 제1, 제2, 제3 광로들(1411-1413) 및 제2 방향(1435)에서 제4, 제5, 제6 광로들(1414-1416)을 정의하기 위하여, 제1, 제2, 제3 열들 및 제1, 제2, 제3 행들을 포함한다. 상기 광로들은 상기 4 x 4 MEM OXC 스위치(1400)의 입력들 및 출력들과 정렬된다.

특히, 입력(I1)은 상기 제1 광로(1411)와 정렬되고, 입력(I2)은 상기 제6 광로(1416)와 정렬되며, 입력(I3)은 상기 제5 광로(1415)와 정렬되고, 입력(I4)은 상기 제4 광로(1414)와 정렬된다. 출력(O1)은 상기 제1 광로(1411)와 정렬되고, 출력(O2)은 상기 제2 광로(1412)와 정렬되며, 출력(O3)은 상기 제3 광로(1413)와 정렬되고, 출력(O4)은 상기 제4 광로(1414)와 정렬된다.

제1 내지 제6 노드들(1401-1406)은 어떤 입력으로부터 어떤 출력으로 상기 광 방사를 전파하기 위하여 어떤 광로로부터 다른 광로로 광 방사를 선택적으로 스위칭시킬 수 있다, 예를 들어, 상기 제5 노드(1405)는, 상기 제5 광로(1415)로부터, 상기 제4 노드(1404)로의 전송을 위해 상기 제2 광로(1412)로 광 방사를 스위칭시킬 수 있거나 상기 제6 노드(1406)로 상기 광 방사를 통과시킬 수 있다.

제1 광 전송 장치(1407)는, 상기 제3 노드(1403)의 출력을 상기 제5 노드(1405)의 입력에 광학적으로 연결할 수 있다. 상기 제1 광 전송 장치(1407)는 상기 제3 노드(1403)로부터 수신된 상기 광 방사의 전파 방향을 상기 제2 방향(1435)으로부터 상기 제5 노드(1405)로의 상기 입력에서의 상기 제1방향(1425)으로 변경시킨다.

제2 광 전송 장치(1408)는, 상기 출력(O3 또는 04)을 경유하여 출력을 위해 상기 제5 노드(1405)의 출력을 상기 제6 노드(1406)의 입력에 광학적으로 연결할 수 있다. 상기 제2 광 전송 장치(1408)는 상기 제5 노드(1405)로부터 수신된 상기 광 방사의 전파 방향을 상기 제2 방향(1435)으로부터, 상기 제6 노드(1406)로의 상기 입력에서의 상기 제1 방향(1425)으로 변경시킨다.

도 15 및 도 16에서, 스위칭 노드들/가동 반사기들의 수는 수학식 (1)의 적용에 의해 결정될 수 있다. 특히, 도 15 및 도 16의 상기 4 x 4 MEM OXC 스위치들은 5개의 스위칭 노드들/가동 반사기들을 포함할 수 있다. 도 11과 대조적으로, 도 16의 상기 가동 반사기들은 다른 방향들로 지향될지도 모른다.

상기 제1 및 제2 광 전송 장치(1407, 1408)는 스위칭되지 않는다. 따라서, 상기 제1 및 제2 광 전송 장치(1407, 1408)는 고정 반사기들, 선형 도파관들, 곡선 도파관들 또는 상기 광 방사의 전파 방향을 변경시킬 수 있는 다른 장치일 수 있다.

상술된 바와 같이,개의 스위칭 노드들은 도 17에 의해 도해된 실시예들을 형성하는데 활용될 수 있다. 예를 들어, 도 17에 도시된 4 x 4 MEM OXC 스위치(1400)에서,개의 스위칭 노드들(또는 노드들(1401-1406))은, 상기 4 x 4 배열의 상기 내부 배열 위치들이 상기 제1 및 제2 광 전송 장치에 의해 정해지는 상기 4 x 4 배열의 대각선의 한쪽에 배치될 수 있다.

본 발명에 의하면, N x N MEM OXC 스위치의 기능을 제공하는데 사용되는 반사기들의 수가 감소될 수 있다. 특히, 상기 감소된 수의 반사기들은 ceiling[ln(N!)/ln(2)]로 표현될 수 있다. N x N MEM OXC 스위치에서 사용되는 반사기들의 수를 감소시키는 것은 종래의 N x N 스위치들보다 더 적은 수의 엑추에이터들을 사용하는 N x N 스위치들을 허용할지도 모른다. 또한, 더 적은 수의 반사기들 및 엑추에이터들은 더 작은 기판 영역상에 형성될지도 모르는데, 이것은 본 발명에 의한 N x N 스위치가 차지하는 공간에서의 감소를 허용한다.

상기 도면들과 명세서에서, 본 발명의 전형적인 바람직한 실시예들이 개시되었고, 비록 특정 용어들이 사용될지라도, 그들은 포괄적이고 서술적인 면에서 사용되며 다음 청구항들에 설명될 본 발명의 범위를 제한하는 목적으로 사용되지 않는다.

Claims

N x N 광학 교차-접속 스위치로의 N 입력들(I1-I4)과 상기 광학 교차-접속 스위치로부터의 N 출력들(O1-O4)을 구비하며, 상기 N은 최소한 3이고, 상기 N 입력들중 어떤 입력을 상기 N 출력들중 어떤 출력에 광학적으로 연결하는 N！ 상태들을 제공하는 상기 N x N 광학 교차-접속 스위치에 있어서,

상기 N 입력들과 상기 N 출력들에 선택적으로 그리고 광학적으로 연결된 많은 스위칭 노드들(801-805); 및

상기 스위칭 노드들중 적어도 2개에 광학적으로 연결된 적어도 하나의 광전송 장치(806)를 포함하며,

상기 많은 스위칭 노드들 각각은 상기 스위칭 노드들로부터 선택적으로 스위칭된 광 방사를 제공하기 위하여 입력당 기준으로 스위칭 구성과 통과 구성중 적어도 하나의 구성으로 구성가능하며, 상기 스위칭 노드들의 수는, 상기 N x N 광학 교차-접속 스위치의 N！ 상태들을 제공하기 위하여 ln(N！)/ln(2) 보다 큰 바로 다음 정수인 것을 특징으로 하는 N x N 광학 교차-접속 스위치.
제1항에 있어서, 상기 스위칭 노드들의 수는, 상기 N x N 광학 교차-접속 스위치의 N！ 상태들을 제공하기 위하여이하인 것을 특징으로 하는 N x N 광학 교차-접속 스위치.
제1항에 있어서, 상기 광전송 장치는 이동할 수 없는 반사기(906)로서 특징지워지는 N x N 광학 교차-접속 스위치.
제1항에 있어서, 제1 수의 상기 N 입력들은 제2 수의 상기 N 입력들에 직교로 지향되는 것을 특징으로 하는 N x N 광학 교차-접속 스위치.
제1항 또는 제4항에 있어서, 제1 수의 상기 N 출력들은 제2 수의 상기 N 출력들에 직교로 지향되는 것을 특징으로 하는 N x N 광학 교차-접속 스위치.
제1항 또는 제3항에 있어서, 적어도 하나의 스위칭 노드는 반대 면들상에 반사 물질을 구비하는 가동 반사기로서 특징지워지는 N x N 광학 교차-접속 스위치.
N 입력들(I1-I4)중 선택된 입력이 N 출력들(O1-O4)중 선택된 출력으로 스위칭되도록 N x N 광학 교차-접속 스위치의 많은 반사기 구성들중 하나를 선택하는 단계를 포함하는 N x N 광학 교차-접속 스위치 동작 방법에 있어서,

많은 반사기 구성들 중 선택된 하나에 복수의 반사기들(801-805)을 구성하는 단계를 포함하며, 상기 복수의 스위칭 반사기들의 ln(N！)/ln(2) 보다 큰 바로 다음 정수인 것을 특징으로 하는 N x N 광학 교차-접속 스위치 동작 방법.
제7항에 있어서, 상기 복수의 반사기들은, 반사 위치 및 비반사 위치 사이에서 이동하는 가동 반사기들로서 특징지워지는 N x N 광학 교차-접속 스위치 동작 방법.
제7항에 있어서, 상기 복수의 반사기들 중 적어도 하나와 적어도 하나의 이동할 수 없는 반사기를 포함하는 광로를 경유하여, 상기 선택된 입력으로부터 상기 선택된 출력으로 광 방사를 전파시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 N x N 광학 교차-접속 스위치 동작 방법.
제9항에 있어서, 상기 적어도 하나의 이동할 수 없는 반사기는 상기 반사 위치에 남는 반사기로서 특징지워지는 N x N 광학 교차-접속 스위치 동작 방법.