KR20020031353A - 편광 게이트들을 이용하는 모든 광학 상호접속 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 2개의 지각있는 입력들을 논-블록킹 광학 경로들을 따라 형성된 2개의 지각있는 출력들의 임의의 조합에 연결하기 위해, 신호 편광기(110)를 이용하는 스위칭 소자(100)(도 3a 및 도 3b)를 포함한다. 이 스위칭 소자(100)는 도 4 내지 도 6의 스위치들(150, 150')과 같이 도시된 입력들 및 출력들의 더 큰 수들(N)을 갖는 스위치들에 스케일하기 위해 부가적인 스위칭 소자들(100)에 편리하게 네트워킹될 수 있다. 본 발명은, 섬유 광학 네트워크에서의 용이한 이용을 위해, 초당 테라비트의 데이터 레이트들을 포함하는, 종래의 편광 게이트들과 전형적으로 관련된 이점들을 갖는다. 또한, 종래의 광학기계적 스위치들과는 달리, 본 발명은 비교적 강하면서 환경적 외란에 둔감하며, 재구성전에 일반적으로 수십 밀리초를 요구하는 종래의 광학기계적 스위치들보다 더 빠른 재구성 시간을 갖는다. 또한, 본 발명은 일정한 "대기 시간", 손실 및 왜곡되지 않은 데이터 출력을 위한 일정한 데이터 경로 길이를 제공한다. 본 발명은 또한, N(log₂N) 스위치들을 요구하는 종래의 접근방식보다는 오히려 N*(log₂N-1) 2×2 스위치들을 이용하는 논-블록킹 N×N 구조에 대한 편리한 스케일링을 제공하며, 비교적 간단하고 컴팩트한 구조를 제공한다.

Description

편광 게이트들을 이용하는 모든 광학 상호접속{All-optical interconnect utilizing polarization gates}

본 출원을 통해, 다양한 공보들, 특허들 및, 특허출원들이 식별 인용에 의해 언급된다. 본 출원에서 참조되는 공보들, 특허들, 및 특허출원들의 개시들은 참조에 의해 본 명세서에서 본 개시로 통합된다.

고속 광학 상호접속들은 국가 및 글로벌 인프라 구조의 발전에서 주요 역할을 할 것을 약속하는데, 슈퍼 컴퓨팅, 원격통신 스위칭 및, 군사적인 C³I와 같은 응용들은 증가하는 높은 비트 레이트들에서 데이터를 라우팅하는 능력에 의존하기 때문이다. 높은 비트 레이트 광학 스위치들의 연구 및 개발이 전세계적으로 추구되었다. 일본 정부는 초당 멀티 기가 비트인 광학 스위치들(multi-gigabit-per-second optical switches)에 관한 연구에 투자하였고, 도시바 코포레이션은 초당155 MBIT인 64×64 ATM 스위치를 선보였다. 이와 같은 처리량은 많은 오늘날의 응용들에 대해서는 충분하며, 전자 스위칭을 이용하여 달성될 수도 있는 성능에 필적한다. 그러나, 이들 스위치들을 구현하기 위해 요구되는 전자공학은, 입력/출력 포트들의 수(N)가 증가함에 따라서, 즉, N이 64에 근접하거나 이를 초과함에 따라서, 특히 어려워진다. 또한, 광섬유들의 상대적으로 넓은 대역폭(일반적으로 유사한 지름의 동축 케이블들의 것보다 3 차수의 크기만큼 더 큼)은 초당 테라 비트인 데이터 스트림들을 라우팅할 수 있는 전체-광학 스위치들(all-optical switches)의 부족으로 인해 완전히 이용되지 않아왔다.

광섬유 네트워크들에서 가장 흔히 이용되는 상호접속들중 몇몇은 광전자 장치들이다. 이들 스위치들은 광검출기/전치증폭기(preamplifier)/증폭기 어레이의 이용에 의해 광 입력 신호들을 전기 신호들로 변환한다. 그 다음에 통상적으로 이들 변환된 신호들은 광 신호들을 재생성하는 다이오드 레이저 어레이에 전자적으로 라우팅된다. 라우팅이 전자적으로 수행되기 때문에, 이 기술에서의 채널 대역폭은 스위칭 전자공학의 대역폭에 의해 제한되고, 이것은 이론적으로는 620 MHz에 근접하지만, 150 내지 200 MHz 정도로 되는 경향이 있다. 또한, 광 신호가 전자 신호로 변환되면, 전기적 크로스토크(electrical crosstalk), 전자기 간섭(EMI) 노이즈 및, 송신 라인-타입 전파 지연들에 영향받기 쉬워진다.

이들 대역폭 제한들을 극복하기 위해, 몇몇 전체-광학 스위치들이 설계되었고 상업적으로 이용가능하다. 이들 장치들은 광 신호들의 변환을 요구하지 않으며, 따라서 상대적으로 높은 데이터 속도들을 수용할 수 있다. 종래의 전자 장치들의대역폭 제한들이 없으므로, 이와 같은 전체-광학 스위치들은 모든 광섬유 네트워크들에서 병목현상을 피하도록 초당 테라비트의 데이터 스트림들을 수용할 수도 있다. 이와 같은 장치들을 제공하는데 이용된 방법들은 변화하며, 대부분은 기계적 및/또는 편광에 기초한 기술들을 포함한다.

이와 같은 장치의 한 예는 캘리포니아 팔로 알토의 옵티비젼, 인크(Optivision, Inc., of Palo Alto, CA)로부터 이용가능한 상호접속을 포함한다. 이 장치는 고속 스위칭을 달성하도록 행렬 벡터 구조로 반도체 광학 증폭기들(SOA'S)을 이용한다. 그러나, 이 시스템은 내부 손실들을 보상하기 위해 광학 증폭을 요구하고, 상대적으로 부피가 크며, 8개의 I/O 포트들로 한정된다.

광학-기계적 광 상호접속(opto-mechanical optical interconnect)의 예는 아스타르테 네트워크 인크(Astarte-Networks, Inc)로부터 상업적으로 이용가능하다. 동작에서, 각각의 입력 광섬유(input fiber)로부터의 광은 렌즈로써 조준되고, 압적적으로-활성화된 미러(piezoelectrically-activated mirror)로써 그 적절한 목적지로 가게된다. 출력 포트들에서, 광은 다른 세트의 렌즈들의 이용에 의해 광섬유들로 결합된다. 이 장치는 상대적으로 큰(자유 공간(free-space)) 대역폭을 나타내지만, 그 기계적 성질은 몇몇 현저한 결점들을 도입한다. 그러한 기계적 장치의 한 결점은, 근사적으로 50 ms인, 그 상대적으로 느린 재구성 시간이다. 부가하면, 압전적으로 활성화된 미러들의 이용은 이 스위치를 특히 기계적 섭동들(mechanical perturbations), 진동들(vibrations) 등에 영향받기 쉽게 하는 경향이 있다. 이들 제한들은 트래킹 서보들(tracking servos)의 시스템에 의해 약간 완화될 수 있지만, 이와 같은 안정화 시스템은 유리하지 못하게 상대적으로 복잡하게 되는 경향이 있다.

편광 기반 스위치들은 편광 게이트들의 사용에 의해 동작한다. 그러한 장치는 튼튼하고, 기계적으로 안정되는 경향이 있으며, 마이크로 초(또는 더 빠른) 재구성 시간을 달성할 수 있다. 그러나, 이들 장치는 상대적으로 번거로운 네트워크 구조들에 기초하여, 그것들을 비실용적이게 하며, 상대적으로 높은 수의 I/O 포트들을 갖는 시스템으로 스케일링하기 어렵게 한다. 또한, 이들 장치들은 다양한 I/O 포트들 사이의 서로 다른 경로 길이들을 갖기 때문에, 일정하지 않은 대기 시간(non-constant latency), 신호 감쇠의 상이한 레벨들 및 왜곡된 출력 데이터 스트림(skewed output data stream)을 나타낸다. 따라서, 모든 I/O 교환들(permutations)을 위해 일정한 신호 경로 길이를 갖는, 고속, 소형, 고용량, 및 튼튼한 모든 광학 상호접속 장치(all-optical interconnect device)에 대한 필요가 존재한다.

본 발명은 원격통신 및 광학 컴퓨팅 응용들에 대한 광학 신호들의 라우팅 및 스위칭(the switching and routing of optical signals)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 N개의 광학 입력 신호들을 N개의 출력 위치들의 임의의 조합에 연결하도록 배열된 프로그래밍가능한 위상 지연기들(programmable phase retarders)과 편광 반사기의 어레이에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술의 광학 4x4 스위치의 부분적으로 개략적인 표시도.

도 2는 종래 기술의 다른 광학 4x4 스위치의 부분적으로 개략적인 표시도.

도 3a는 본 발명의 2x2 스위치 소자의 부분적으로 개략적인 표시도

도 3b는 도 3a의 2x2 스위치 소자의 블록도

도 4는 본 발명의 4x4 스위치의 블록도

도 5는 도 4의 4x4 스위치의 실시예의 부분적으로 개략적인 표시도.

도 6은 도 5의 4x4 스위치의 다른 실시예의 부분적으로 개략적인 표시도.

도 7은 본 발명의 8x8 스위치의 한 실시예의 블록도.

도 8은 도 7의 스위치의 부분적으로 개략적인 표시도.

도 9는 본 발명의 8x8 스위치의 다른 실시예의 블록도.

도 10은 도 9의 스위치의 부분적으로 개략적인 표시도.

도 11은 본 발명의 8x8 스위치의 또 다른 실시예의 블록도.

도 12는 도 11의 스위치의 부분적으로 개략적인 표시도.

도 13은 본 발명의 16x16 스위치의 실시예의 부분적으로 개략적인 표시도.

도 14는 본 발명의 NxN 스위치를 포함하는 상호접속 시스템의 블록도.

본 발명의 제 1 관점에 따라, 광학 스위칭 소자는, 적어도 2개의 입력 경로들로부터 그 위의 전자기 에너지 입사(electromagnetic energy incident)를 수신하도록 적응되며, 적어도 2개의 출력 경로들에 따라 전자기 에너지를 송신하도록 적응되는 편광기를 포함한다. 또한, 스위칭 소자는 입력 경로들 내에 배치된 적어도 하나의 위상 시프터(phase shifter)를 포함하며, 위상 시프터는 그 위상을 이동 및 이동하지 않는 것 중 택일하여 그를 통해 전자기 에너지를 통과시키도록 선택적으로 작용 가능하다.

본 발명의 다른 관점에 있어서, 광학 상호접속 장치는 다수의 입력들과 다수의 출력들 사이의 다수의 전자기 신호들을 선택적으로 상호접속하기 위해 제공된다. 광학 상호접속 장치는 본 발명의 전술한 제 1 관점의 다수의 광학 스위칭 소자들과, 다수의 입력들과 다수의 출력들 사이에서 확장하는 다수의 모든 광학 신호 경로들을 포함한다. 다수의 모든 광학 신호 경로들은 광학 스위칭 소자들의 적어도 2개의 입력 경로들과 적어도 2개의 출력 경로들을 포함한다.

본 발명의 다른 관점에 있어서, 다수의 입력들과 다수의 출력들 사이의 다수의 전자기 신호들을 선택적으로 상호접속하기 위한 방법이 제공된다. 방법은,

(a) 적어도 2개의 입력 경로들로부터 그 위의 다수의 전자기 신호들 인시던트를 수신하고, 적어도 2개의 경로들에 따라 다수의 전자기 신호들을 송신하도록 적응되는 편광기를 제공하는 단계,

(b) 적어도 2개의 입력 경로들 내에서 적어도 하나의 위상 시프터를 배치하는 단계로서, 적어도 하나의 위상 시프터는 그 위상을 이동 및 이동하지 않는 것 중 택일하여 그를 통해 전자기 신호들을 통과시키도록 선택적으로 작용 가능한, 상기 배치 단계와,

(c) 적어도 하나의 위상 시프터를 선택적으로 작용하는 단계를 포함한다.

본 발명의 위의 및 다른 특징들 및 이점들은 첨부한 도면들에 관련하여 취해진 본 발명의 다양한 관점들의 다음의 상세한 설명을 읽음으로 더 쉽게 명백해질 것이다.

첨부한 도면의 도면들을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예들이 아래에 상세하게 기술될 것이다. 설명의 명쾌함을 위해, 첨부한 도면들에 도시된 동일한 특징들은 동일한 참조 부호들로 지시될 것이며, 도면들의 대안적인 실시예들에 도시된 유사한 특징들도 유사한 참조 부호들로 지시될 것이다.

도 3a 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 원리들에 따라 구성된 장치가 도시된다. 본 발명은 논-블로킹 광학 경로들(non-blocking optical paths)을 따라 2개의 디스크리트 입력들을 2개의 디스크리트 출력들의 어떤 조합에 결합하기 위해 단일 편광자(110)을 이용하는 스위치 소자(100)(도 3a 및 도 3b)를 포함한다. 이 스위치 소자(100)는 도 4 내지 도 6에서 스위치들(150, 150')로서 도시된 큰 수(N)의 입력들 및 출력들을 갖는 스위치들에 스케일링하기 위한 부가적인 스위치 소자들(100)에 알맞게 네트워킹될 수 있다. 본 발명은 광섬유 네트워크들에서의 사용을 용이하게 하기 위해, 초당 테라비트의 레이트를 포함하는, 종래의 편광 게이트들에 전형적으로 결합된 이점들을 제공한다. 또한, 종래의 광기계적 스위치들과 달리, 본 발명은 비교적 튼튼하고 환경적 왜란에 둔감하다. 또한, 본 발명은 재구성을 위한 수십 밀리초를 일반적으로 필요로 하는 종래의 광기계적 스위치들보다 적어도 대략 더 빠른 크기의 등급인 재구성 시간을 제공한다. 또한, 본 발명은 일정한 "대기시간(latency)", 손실 및 왜곡되지 않은 데이터 출력(unskewed data output)에 대한 일정한 데이터 경로 길이를 제공한다. 또한, 본 발명은 비교적 간단하고 콤팩트한 구성을 위해, N(log₂N) 스위치들을 필요로 하는 종래의 접근들보다는 오히려 N(log₂N-1) 2x2 스위치들을 이용하는 논-블로킹 NxN 구성에 편리한 스케일링을 위해 유리하게 제공한다.

본 명세서에서 사용된, 용어 "광학(optical)"은 채널 전자기 에너지에 적응된 장치를 통한 경로 또는 장치에 적용될 것이다. 유사하게, 용어 "모든-광학(all-optical)"은 전기적 또는 전자적 신호들 등과 같은, 다른 유형들의 신호들로 에너지를 변화하지 않고 전자기 복사(electromagnetic radiation)를 전송 또는 보내는데 적응된 장치들의 네트워크 또는 장치에 적용될 것이다. 용어들 "전자기 복사(electromagnetic radiation)" 또는 "전자기 에너지(electromagnetic energy)"는 감마선들(gamma rays)로부터 무선파들(radio waves)까지 범위에 이르며 가시광(visible light)을 포함하는 전자기 스펙트럼내의 일련의 전자기파들에 적용될 것이다. 용어 "투과(transparent)"는 위상 또는 그의 극성을 실질적으로 변경하지 않고 그를 통해 신호가 흐르는 것을 허용할 수 있도록 규정될 것이다. 또한, 여기서 사용된 바와 같이, 용어 "컴퓨터" 또는 "컴퓨터 서브-시스템"는 어떤 컴퓨터, 컴퓨터 워크스테이션, 전용 프로세서, 마이크로프로세서 또는 전용 마이크로-제어기에 적용될 것이다.

이제 도 1 내지 도 13을 참조하여, 종래 기술 및 본 발명의 장치가 더 상세히 설명될 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 Fredkin 4x4 스위치로 공지된, 종래의 1x2 편광 게이트에 기초한 종래 기술의 4x4 스위치는 7개의 편광 빔 스플리터들(22), 6개의 액정 위상 시프트들(24) 및 다른 광학 소자들을 포함한다. 이 장치는 4개의 입력빔들(A,B,C,D)을 수용할 수 있고 출력 포트들(1,2,3,4)의 어떤 조합에 그들을 조정할 수 있다. 출력 포트들에 입력(A)을 라우팅하는 것은 점선들(26)에 의해 도시된다.

이 구조는 몇몇 중요한 결점들을 갖는다. 예를 들면, N*(N-1)/2 게이트들은NxN 상호접속을 위해 필요로 한다. 16x16 스위치에 있어서, 이것은 불리하게도 그와 같은 장치를 비싸고 부피가 크게 만드는 경향을 갖는 120 편광자들을 필요로 할 것이다. 또한, 이 장치의 광학 경로들은 논-블록킹하지 않는다. 시스템의 재구성은 2개 이상의 신호들이 같은 채널을 동시에 점유하는 것을 방지하도록 하나 이상의 경로들 또는 채널들의 지연 및 간섭(interruption)을 필요로 한다. 부가적인 광학 소자들은 이하 더 상세히 논의될 경쟁에 대한 자유로움(contention-free)(논-블로킹)을 제공하는데 필요하게 될 것이다.

또한, 스위치(20)는 I/O 간의 동일하지 않은 경로 길이(pathlength)를 갖는다. 다시 말하면, 다양한 출력들로 각 입력 빔에 의해 가로질러진(traversed) 소자들의 수는 동일하지 않다. 예를 들면, 입력 A로부터 출력 4까지 이동하는 신호는 입력 A에서 출력 2까지 이동하는 신호보다 더 긴 경로를 가로지른다. 따라서, 동일한 강도의 신호들은 스위치(20)에 의해 다르게 감쇠될 것이다. 동일하지 않은 경로 길이들은 또한 일정하지 않은 대기 시간(latency)을 제공하여, 왜곡된(skewed) 출력 데이터 스트림에 이른다.

또한, 스위치(20)는 I/O의 큰 수 N까지 비율에 따라 증가시키는 것이 상대적으로 어려우며, 콤팩트 사이즈로 구현하는 것이 어렵다. 상대적으로 긴 광학 경로는 환경과 기계적인 섭동(perturbation)에 의해 발생된 구성 요소 부정렬(misalignment)을 증폭시키는 경향이 있다.

도 2로 돌아가면, 종래의 스위치(30)는 T. Yamamoto, J. S. Patel 및 T. nakagami에 의한, 'A multi-channel free-space optical switch using liquidcrystal polarization control devices'란 표제가 붙은, Proc. SPIE, 1807, 345(1992)의 논문에 기재된 Fujitsu/Bellcore 스위치로 일반적으로 공지된 장치이다. 공지된 바와 같이, 이 장치는 편광기(polarizer; 32), 액정 위상 시프터(34), 구형파 플레이트(36) 및 빔 변위 프리즘(38)을 포함한다. 입력 A로부터 전체의 4개의 가능한 출력 포트들(1, 2, 3 및 4)까지의 신호의 라우팅은 점선(39)으로 도시된다.

이 장치는 초당 1 기가비트까지의 스위칭 속도를 제공할 수 있다. 그러나, 도 1의 스위치(20)와 유사하게, 스위치(30)는 I/O 포트들 간의 동일하지 않는 경로 길이를 제공한다. 스위치(20)의 많은 상술된 결점들은 또한 스위치(30)와 관련하며, 즉 감쇠의 정도와 일정하지 않은 대기 시간을 변화시켜 왜곡된 출력 데이터 스트림에 이른다. 또한, 4x4 스위치가 보다 큰 NxN 장치에 종속하기 위해 기본 빌딩 블록(basic building block)으로 쉽게 사용될 수 없으므로, 스위치(30)는 큰 N까지 비율에 따라 증가시키는 것이 상대적으로 어렵다. 구성 요소(편광 빔 스플리터 및 위상 시프터)에 대해 완전히 상이한 물리적인 레이아웃이 일반적으로 요구된다.

또한, 단지 8개의 위상 시프터(34)가 도시된 4x4 장치에 사용된다 하더라도, 스위치(30)는 빔 변위에 대해 몇몇 굴절 프리즘을 요구한다(3개는 4x4 스위치를 요구하며, 더 많은 것들은 8x8 또는 16x16 장치를 필요로 한다). 이러한 복잡성 및 측정 가능성(scalability)의 결핍은 이를 높은 성능 네트워킹에 대해 상대적으로 매력적이지 않은 후보로 만든다.

도 3a 및 3b로 돌아가면, 본 발명은 적어도 2개의 지각있는(discreet) 입력경로들(A 및 B)로부터 그 위의 전자기 또는 광학 에너지 입사를 수신하고 적어도 2개의 지각있는 출력 경로들(1 및 2)에 따라 에너지를 송신하도록 적응되는 편광기(110)를 포함하는 2x2 기본 스위치 소자(100)를 포함한다. 또한, 전기적으로 작동 가능한(actuatable) 위상 시프터 또는 π 셀(120)이 교대로 그들의 위상을 시프트하고 그들의 위상을 시프트하지 않고 전자기 에너지를 전달하기 위해 입력 경로들(A 및 B) 각각에 배치된다. 편광기(110) 및 위상 시프터 또는 π셀(120)은, 예를 들어, 미국 특허 제 5,459,591 호에 기술된, 전자기 에너지 빔 조정 장치(ELECTROMAGNETIC ENERGY BEAM STEERING DEVICES)라고 하는 표제의, 1995년 10월 17일 사덱 엠.파리스(Sadeg M. Faris)에 의해 발행된 또는 미국 특허 출원 제 08/784,440('440 출원) 호에 기술된, 평면 패널 디스플레이 및 그 제조 방법(FLAT PANEL DISPLAY AND A METHOD OF FABRICATION THEREFOR)이라고 하는 표제의, 1997년 1월 16일 사덱 엠.파리스에 의해 발행된 것과 같은 임의의 적절한 구성일 수 있다. 다른 잠재적으로 적절한 편광기(110)는 미국 특허 출원 제 08/807,020('020 출원) 호에 기술된, 편광 장치 및 그 마킹 방법(POLARIZER DEVICES AND METHOD FOR MARKING THE SAME)이라고 하는 표제의, 1997년 2월 26일 팬(Fan) 등에 의해 제출된 그리고 미국 특허 출원 제 09/151,909('909출원) 호에 기술된, 구조적으로 정렬된 아티클, 그 제종 방법 및 응용(STRUCTURALLY ORDERED ARTICLES, FABRICATION METHOD AND APPLICATIONS OF THE SAME)이라고 하는 표제의, 1998년 9월 11일 팬 등에 의해 제출된 편광기이다.

간단히 기술하면, 편광기(110)는 1/4 웨이브 막 스택, 콜레스테롤 액정막(cholesteric liquid crystal film), 또는 인공 무기물 반사 편광기로서 제조된 종래의 맥닐-형(MacNiell-type) 편광 반사체를 포함할 수도 있다. 이러한 장치들은 소정의 편광 상태(예를 들어, 수직 또는 "s-편광된" 광)를 갖는 광을 선택적으로 반사하고, 다른 편광 상태(예를 들어, 수평 또는 "p-편광된" 광)를 전송하기 위해 공지된 방법으로 동작한다. 유사하게, 편광기(110)는 원형으로 편광된 광(예를 들어, 좌측 원형으로 편광된 "LHCP" 광)을 선택적으로 반사하고, 다른 편광 상태(예를 들어, 우측 원형으로 편광된 "RHCP" 광)를 전송하도록 적응될 수 있다. 이러한 개시를 통해, 대향하는 편광 상태들은 s 또는 p 또는 LHCP 또는 RHCP 광 어느 것이든 대향하는 편광 상태들(P1, P2)로서 간단히 언급될 것이다.

π-셀 또는 위상 시프터(120)은 전기적으로 제어가능한 반파장 지연기이다. 통상적으로, 어떠한 전계도 셀들에 인가되지 않을 경우, 그것은 반파장 지연기로서 동작한다. 위상 시프터(120) 상에 입사하는 편광 상태(P1)를 갖는 빔은 그것을 통과함으로써 P2 편광된 빔으로 전환된다. 소정의 전기적 전위는 π-셀의 벽들에 인가되고, 그 셀의 지연(retardation) 특성은 P1 편광된 빔이 그 셀을 통과하는 것처럼 편광의 상태를 유지하도록 제거된다.

도 1 및 도 2에 관하여 도시되고 기재된 종래의 기술 분야의 아키텍처들에서, 각각의 스위치 소자는 단지 하나의 입력만 인가할 수 있고, 두개의 가능한 출력들 중 하나에 입력되도록 조정될 수 있다. 그러나, 유리하게, 본 발명의 스위치 소자(100)는 적어도 두개의 입력들(즉, 편광기(110)의 반대측에 입사하는)을 수용하고, 두개의 식별된 출력들(1, 2) 중 어느 한 쪽으로 연결되도록 편광기(110)의상반되는 성질을 이용한다. 따라서, 도시된 바와 같이 정사각형 또는 정육면체로 제조된 스위치 소자(100)는 2×2 스위치 소자를 제공하기 위해서 I/O에 대해 그의 모든 4개의 표면들을 효과적으로 이용한다. 이 구조는 그의 고체 상태 또는 단결정 구조로 인해 비교적 간단하며, 컴팩트하며, 광기계적으로(optomechanically) 안정적이다. 스위치 소자(100)의 블록도가 도 3b에 도시된다.

스위치 소자(100)의 동작은 다음과 같다. 종래에 의해서, 입력들(A, B)을 따라 입사하는 에너지는 P1 편광 상태가 되도록 지정되어 있다. 만약 위상 시프터들(120)은 비활성화되고, 입력들(A, B)에서의 이러한 빔들은 각각 출력들(1, 2)로 그 스위치를 통과할 것이다. 그러나, 위상 시프터들의 활성화시에, 입력들(A, B)에서의 빔들은 P2 상태로 전환되므로, 각각의 빔이 출력 포트(2, 1)로 편광기(110)에 의해 각각 반사될 것이다. 표 1은 여러가지 조건들 하에서, 상호접속을 요약하고 있다.

표 1

두 위상 시프터들	신호 라우팅
'오프(OFF)'	입력 A→출력 1입력 B→출력 2
'온(ON)'	입력 A→출력 2입력 B→출력 1

따라서, 본 발명의 기준 스위치 소자(100)는 1 또는 2 둘 중 하나에 입력 A를 연결하기 위해 적응되는 2×2 스위치이고, 마찬가지로, 도 3b에 개략적으로 도시된 바와 같이, 광 출력(1 또는 2)에 입력 B를 연결한다. 이 기준 스위치 소자(100)는 또한 도 4에 도시된 4×4 스위치와 같은 보다 긴 N×N 스위치들에 유리하게 더 직렬 접속될 수도 있다.

도 4에 있어서, 4개의 기본 스위치 소자들(100)이 4x4 스위치(150)를 제공하기 위해 도시된 논리(logic)를 사용하여 직렬 또는 상호접속된다. 도시된 바와 같이, 2개의 스위치 소자들(100)(α,β라 함)로부터의 출력들은 2개의 2x2 스위치 소자들(100)(γ,δ라 함)의 제 2 세트를 위한 입력 신호들이 된다. 이러한 방식으로 4개의 입력들(A, B, C, D)은 4개의 출력들(1, 2, 3, 4)의 임의의 조합으로 라우팅할 수 있다. 이러한 상호접속 논리는 스위치 소자(α)로부터 스위치 소자(γ,δ)로 출력을 라우팅하고, 유사하게 스위치 소자(β)의 출력들을 라우팅함으로써 간단하게 물리적 하드웨어로 실시될 수도 있다.

이러한 실시예들이 도 5 및 도 6에 도시되어 있다. 도 5에 있어서, 4개의 스위칭 소자(100)는 사각형 구성으로 밀착되어 4x4 스위치(150')를 형성하고, 입력(A)으로부터 점선들(152)로 나타낸 모든 4개의 가능한 출력 포트들(1 내지 4)로 라우팅한다. 입방체(α)로부터의 출력들 중 하나가 입방체(γ)에 대한 입력으로 되고, α로부터의 다른 입력은 입방체(δ)에 대한 입력 등으로 될 때, 이러한 스위치(150')는 도 4의 라우팅 논리도를 따른다. 바람직하게는, 이러한 4x4 스위치(150')는 모든 가능한 라우팅 경로들에 대한 일정한 대기 시간과 일정한 손실을 부여하기 위해 이 스위치를 통해 일정한 경로 길이들을 제공한다. 각 입력 빔은 모든 입력/출력 순열들을 위해 단지 2개의 편광기들(110)과 2개의 위상 시프터들(120)을 통과한다. 또한, 스위치의 각 측면은 공간적으로 평행한 I/O 포트들의 한 세트를 가지기 때문에, 스위치(150')는 컴팩트 사이즈를 제공하고 편리하게는 "듀플렉스"(쌍을 이루는) 광섬유 접속을 도모할 수도 있다. 스위치 소자(150')에는,예를 들면, 이하에 기술된 자유 공간 상호접속(free-space interconnection)보다는 광섬유를 이용하여 더욱 큰 NxN 스위치들의 모듈 구조를 도모하기 위해 종래의 광섬유 접속기들이 제공되어도 된다. 이러한 모듈 접근방법은 유연한 재구성(즉, 상이한 N에 대해), 관리가능한 서비스 능력 및 용장의 단순화된 구현을 도모한다.

도 6에는 4x4 스위치의 다른 실시예가 스위치(150")로서 도시되어 있다. 이러한 실시예에 있어서, α,β,γ,δ로서 도시된 4개의 기본 스위치 소자들(100)은 도시된 것과 같이 코너에서 코너로 또는 다이아몬드 패턴으로 배열된다. 도 4의 라우팅 요건들을 만족시키기 위해, 이러한 스위치(150")는 스위치의 대향 단부들에 배치된 미러(154)를 구비한다. 이들 미러들은 단결정 구조 또는 고체 상태 구조를 조장하기 위해 은을 입힌 프리즘들로서 제조되어도 된다. 입력(A)으로부터 모든 가능한 출력 포트들로 라우팅하는 것이 점선들(154)로 도시되어 있다. 도 4의 논리는 만족된다. 예를 들면, 입방체(α)에 대한 에너지 입력은 직접 입방체(δ)에 보내지거나 미러들(154) 중 하나를 스위치 소자(γ)를 향해 반사시켜도 된다. 따라서, 이러한 배치는 단지 4개의 편광기들(110)을 사용하는, 논-블로킹의 경쟁없는 4x4 스위치를 제공한다.

스위치(150")는, 예를 들어, 소자들 간의 광섬유를 케이블링 할 필요없는, 실질적으로 고체 상태 방법으로 높은-N 네트워크들로 쉽게 스케일링할 수 있는 장점을 제공한다. 또한, 이 4x4 스위치(150")는 베네스(Benes), 셔플-교환(shuffle-exchange), 오메가(omega), PM2I 등을 포함하는, 스위칭 장치들에 관해 당업자에게 공지되어 있는 다수의 아키텍처들에 대한 기초 빌딩 블록(basic building block)으로 사용될 수도 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 4x4 스위치들(150)은 8x8 상호접속 스위치(250)를 형성하기 위해 베네스 구조를 사용하여 상호접속될 수도 있다. 이 베네스 논리의 요구조건들은 커플링 스위치 α₁에서 스위치 α₂및 γ₂, 커플링 스위치 β₁에서 스위치 β₂및 δ₂등을 도시된 바와 같이 포함한다. 이 시스템을 통한 추적 경로들은 입력(A)으로부터의 신호들이 8 출력 포트들(1 내지 8) 중 어떤 하나에 라우팅될 수도 있음을 보여준다. 따라서, 이 스위치(250)는 베네스 네트워크의 논리 요구조건들을 만족하며, 그에 따라 이하 상세히 설명될 N개의 출력들의 어떤 조합으로 N개의 입력들을 스위칭하도록 π셀들(120)을 선택적으로 활성화하도록 공지된 라우팅 알고리즘을 사용할 수도 있다. 또한, 이 구현은 기초적인 반복 소자로서 4x4 스위치(150)를 사용하여 NxN 스위치로 스케일링할 수 있다.

도 8로 돌아가서, 베네스 스위치(250)의 하드웨어적인 구현은 스위치(250')와 같이 도시된다. 도시된 바와 같이, 이 구현은 4개의 4x4 스위치 소자들(150")과 2개의 미러들의 여분의 쌍들(254)을 사용한다. 유리하게, 본 발명의 이 스위치(250')는 종래 기술의 구성들 보다 N개 작은 2x2 스위치들을 사용하여 N개의 신호들의 경쟁없는 라우팅을 제공한다. 이런 점에서, 경쟁없는 라우팅을 제공하기 위해 N(log₂N) 2x2 스위치들을 사용하는 것이 필요하다는 것이 일반적으로 인식된다. 그러나, 본 발명의 스위치(250')는 단지 N(log₂N-1) 2x2 스위치들만을 요구한다. 이 상당한 개선은 이미 설명한 바와 같이 각 입력에 대해 분리된 편광기(110)를 사용하는 것 보다 한 쌍의 입력들을 스위칭하기 위해 하나의 편광기(110)를 사용하는 것과 스위치(250')의 모든 광 특성에 의해 제공된다.

상기 언급된 바와 같이, 종래의 스위치에서, 2개의 신호들이 동일한 경로를 취하는 것을 시도할 때 회선 경쟁이 일어난다. 이러한 경로들은 한순간에 오직 하나의 신호만을 수용할 것이기 때문에, 하나의 신호는 라우팅 될 수 있기 전에 경로가 자유로울 때까지 "대기(wait)"해야 한다. 회선 경쟁은 라우팅 알고리즘을 비교적 복잡하게 만들고, 스위치가 접속된 네트워크의 성능을 감소시킨다. 본 발명의 모든 광학 스위치는 유리하게 2개의 신호들을 어떠한 2개의 노드들 또는 신호 교점들(signal intersections) 사이의 동일한 경로를 공유할 수 있도록 한다. 전자 신호들과는 달리, 선택적인 신호들은 2개의 직교 상태들, 즉, 동일한 경로를 점유할 수도 있고, 개개로 남아을 수도 있고, 서로를 간섭하지 않을 수도 있는 편광들(P1, P2)를 갖는다. 본 발명의 실시예에서, 경로를 공유한 후에, 2개의 신호들은 다음 편광기(110)와 대면할 때 자동적으로 분할되어 경로를 공유하는 것이 보장되고, 경로는 단일 세그먼트(즉, 단일 2x2 스위치)에 대해서만 공유될 것이다.

따라서, 이 베네스(Benes) 네트워크 아키텍처는 경쟁없는 라우팅, 일정한 대기 시간, 각 채널에 대한 일정한 전송 및 확장성(scalability) 등을 제공한다. 그러나, 본 발명을 더 간략하게 하기 위해서 유리하게 몇몇 미러들(254)에 대한 필요성을 제거한, 본 발명의 부가적인 실시예들이 이하 설명된다.

도 9로 돌아가서, 본 발명의 대안적인 실시예는 8x8 스위치(350)로 도시된다. 일정한 대기 시간 및 일정한 감쇠로, 경쟁없는 방식으로 N개의 신호들을 라우팅하기 위한 능력을 유지하면서, 이 스위치는 도 7의 베네스 네트워크로부터 약간 다른 라우팅 논리를 갖는 PM2K 아키텍처를 이용한다.

본 발명에 따른 스위치(350)의 하드웨어 구현은 도 10에 스위치(350')로서 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 이 구현은 스위치(250)와 유사하지만, 스위치(350')는 스위치(250') 보다 더 작은 미러들을 갖는 그의 라우팅 논리 요구조건들을 만족한다. 입력(A)과 모든 8개의 가능한 출력 포트들간의 신호 라우팅은 점선(356)으로 도시되어 있다. 스위치(350')는 유리하게 스위치(250')의 베네스 아키텍처에 관련된 제조 가격들을 감소시키기 위해 더 작은 미러들을 사용한다. 또한, 이 스위치(350')는, 베네스 스위치(250')에 대해 요구된 미러들이 스위치(350')에 비해 장치의 넓이를 증가시키는 경향이 있기 때문에, 더 높은 N 개의 값들로 스케일링하는 것을 용이하게 하는 더 콤팩트한 디자인을 제공한다. 따라서, 유리하게는, 일정한 대기 시간 및 일정한 손실을 갖는 완전히 경쟁하지 않는 라우팅을 허용하는 것에 부가하여, 스위치(350')는 단일 고체 상태 장치로서 편리하게 단결정으로 구성될 수도 있다. 또한, 스위치(350')는 N(log₂N-1) 소자들만을 갖는 그의 완전히 경쟁하지 않는 라우팅을 달성된다. 손실 및 크로스토크는 일정하고 비교적 낮으며, 공지된 라우팅 알고리즘들은 이하 기술될 것과 같이 사용될 수도 있다.

본 발명의 여러 가지 아키텍처들이 도시되었지만, 본 발명을 숙지한 후에 이기술분야의 당업자가 본 발명의 정신과 범위에서 벗어나지 않고 다른 아키텍처들에 본 발명을 적용할 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 이러한 다른 아키텍처들의일예는 도 11의 스위치(450)로서 도시된 종래의 셔플 교환(shuffle-exchange) 4x4 상호접속을 포함한다. 본 발명에 따른 스위치(450)의 하드웨어 구현은 도 12에서 스위치(450')로서 도시되어 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 전술한 스위치는 입출력 채널들의 보다 큰 수들(N)로 스케일링될 수도 있다. 예를 들면, 도 13에 도시된 바와 같이, 도 8의 베네스 아키텍처는 16x16 스위치(550')로 스케일링될 수도 있다. 본 발명의 모든 아키텍처들은 유사하게 16x16, 32x32, 64x64 또는 보다 큰 NxN 아키텍처들로 스케일링될 수도 있다. 이 방식으로 스위치를 스케일링함으로써 일정한 대기 시간, 손실, 및 크로스토크 등의 본 발명의 특성들을 보존한다.

도 14로 돌아가서, 전술된 스위치들(150, 150', 150", 250, 250', 350, 350', 450, 450', 550' 등) 중 임의의 스위치가 상호접속 시스템(600)에 포함될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 상호접속 시스템(600)은 바람직하게는 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드 또는 여기에 내장된 지시들(instructions)을 갖는 컴퓨터 이용가능 매체를 포함하는 프로그램 모듈(610)을 포함하는 컴퓨터 구현 장치이다. 프로그램 코드는 상술한 바와 같이 다양한 종래 라우팅 알고리즘들 중 임의의 알고리즘을 포함한다. 프로그램 모듈은 컴퓨터 서브 시스템(도시되지 않음)에 의해 프로그램 모듈(610)에 대한 액세스를 제어하기 위해 종래의 방식으로 동작하도록 적응된 제어기(612)와 통신하여 배치된다. 제어기(610)는 스위치(150, 155' 등)를 갖는 인터페이스에 대해 종래 방식으로 동작하는 구동기(614)와 통신하여 배치된다. 구동기(614)는 하드웨어 장치를 포함하거나, 바람직하게는 소프트웨어 모듈로서 소프트웨어로 구현될 수도 있다. 따라서, 프로그램 모듈(610), 제어기(612), 및 구동기(614)는 도시되고 상술될 바와 같이 각 입출력 포트간에 신호들을 라우팅하기 위해 NxN 스위치들을 동작하도록 적응된 제어 수단을 포함한다.

본 발명의 스위치들은 상기 참조된 '440 출원, 및 반도체 제조 산업에서 일반적으로 사용되는 포토리소그래피 마스킹 및 에칭 기술들을 포함하는 다른 기술들에 제한되지 않고 이들을 포함하는 임의의 적당한 방식으로 제조될 수도 있다.

전술한 설명은 단순히 예시적인 목적을 위해 의도된 것이다. 본 발명은 예시적인 실시예에 대하여 도시되고 상술되어지만, 본 발명의 형태 및 세부적인 사항에 있어서 다양한 변경들, 생략들, 및 부가가 본 발명의 정신과 범위에서 벗어나지 않고 만들어질 수 있음을 기술분야의 당업자는 이해해할 것이다.

Claims (39)

1. 광학 스위칭 소자에 있어서:

   적어도 2개의 입력 경로들로부터 입사되는 전자기 에너지를 수신하고, 적어도 2개의 출력 경로들을 따라 전자기 에너지를 전달하도록 적응된 편광기;

   상기 적어도 2개의 입력 경로들 내에 배치된 적어도 하나의 위상 시프터를 포함하며;

   상기 적어도 하나의 위상 시프터는 그의 위상을 교대로 시프트하고 시프트하지 않음으로써 전자기 에너지를 통과시키도록 선택적으로 작동할 수 있는, 광학 스위칭 소자.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 적어도 2개의 입력 경로들 중 임의의 하나의 입력 경로로부터 상기 편광기 상에 입사되는 전자기 에너지는 상기 적어도 2개의 출력 경로들 중 어느 하나의 출력 경로를 따라 전달되도록 적응되는, 광학 스위칭 소자.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 적어도 2개의 입력 경로들 각각에 배치된 적어도 하나의 위상 시프터를 더 포함하고, 다수의 상기 적어도 하나의 위상 시프터들은 서로에 대해 독립적으로 작동할 수 있는, 광학 스위칭 소자.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 다수의 위상 시프터들 각각은 실질적으로 평면이고 그를 통과하는 상기 입력 경로에 대해 직각으로 배치되는, 광학 스위칭 소자.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 위상 시프터는 상기 편광기에 대해 이격된 관계로 배치되어, 상기 적어도 2개의 출력 경로들은 상기 적어도 하나의 위상 시프터로부터 자유로운, 광학 스위칭 소자.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 적어도 2개의 입력 경로들은 서로 직교하고, 상기 적어도 2개의 출력 경로들은 서로 직교하는, 광학 스위칭 소자.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 편광기는 실질적으로 평면이고 상기 적어도 2개의 입력 경로들 각각에 대해 45도 각도로 배치되는, 광학 스위칭 소자.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 전자기 에너지에 대해 투과성인 고체로서, 4개의 서로 직교하는 면들을갖는 상기 고체; 및

   상기 4개의 서로 직교하는 면들 중 2개의 인접하는 면들 각각에 배치되는 적어도 하나의 위상 시프터를 더 포함하고;

   상기 평면 편광기는 상기 4개의 서로 직교하는 면들 각각에 대해 45도 각도로 배치되며,

   상기 출력 경로들은 상기 4개의 서로 직교하는 면들 중 2개의 인접하는 다른 면들을 통과하는, 광학 스위칭 소자.
9. 제 1 항에 있어서,

   컴퓨터로 하여금 상기 적어도 하나의 위상 시프터를 선택적으로 작동시키도록 하기 위한, 그 안에 내장된 컴퓨터 판독가능한 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 이용가능한 매체를 더 포함하며, 상기 컴퓨터 판독가능한 프로그램 코드는 라우팅 알고리즘을 포함하는, 광학 스위칭 소자.
10. 다수의 입력들과 다수의 출력들 사이에서 다수의 전자기 신호들을 선택적으로 상호접속하기 위한 광학 상호접속 장치에 있어서,

    청구항 1의 다수의 상기 광학 스위칭 소자들;

    상기 다수의 입력들과 상기 다수의 출력들 사이에서 연장하는 다수의 전체-광학 신호 경로들(all-optical signal paths)로서, 상기 적어도 2개의 입력 경로들과 상기 적어도 2개의 출력 경로들을 포함하는, 상기 전체-광학 신호 경로들을 포함하는, 광학 상호접속 장치.
11. 제 10 항에 있어서,

    고체 상태 장치(solid state device)인, 광학 상호접속 장치.
12. 제 10 항에 있어서,

    상기 다수의 전체-광학 신호 경로들 각각은 실질적으로 동일한 경로 길이를 갖는, 광학 상호접속 장치.
13. 제 10 항에 있어서,

    상기 다수의 전체-광학 신호 경로들 각각은 실질적으로 동일한 대기 시간(latency)을 갖는, 광학 상호접속 장치.
14. 제 10 항에 있어서,

    상기 다수의 전체-광학 신호 경로들 각각은 서로에 대해 경쟁하지 않는(contention-free), 광학 상호접속 장치.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 다수의 전체-광학 신호 경로들 각각은 그 안에 다수의 전자기 신호들을 동시에 유지하도록 적응되는, 광학 상호접속 장치.
16. 제 10 항에 있어서,

    상기 다수의 전체-광학 신호 경로들 각각은 서로에 대해 실질적으로 동일한 신호 감쇠를 제공하는, 광학 상호접속 장치.
17. 제 10 항에 있어서,

    N개의 입력들과 N개의 출력들을 더 포함하며;

    상기 다수의 전체-광학 신호 경로들은 경쟁하지 않고, 상기 광학 스위칭 소자들의 N(log₂N-1)을 사용하여, 상기 N개의 입력들 각각을 상기 N개의 출력들 각각에 연결하도록 적응되는, 광학 상호접속 장치.
18. 제 10 항에 있어서,

    상기 다수의 상기 광학 스위칭 소자들 각각은:

    상기 전자기 신호들에 대해 투과성인 고체로서, 4개의 서로 직교하는 면들을 갖는 상기 고체;

    상기 4개의 서로 직교하는 면들 각각에 대해 45도 각도로 배치되는 평면 편광기;

    상기 4개의 서로 직교하는 면들 중 인접하는 2개의 면들에 배치되는 적어도 하나의 위상 시프터; 및

    서로에 대해 코너에서 코너로 배치되는 각각의 상기 다수의 상기 광학 스위칭 소자들을 더 포함하는, 광학 상호접속 장치.
19. 제 10 항에 있어서,

    상기 다수의 상기 광학 스위칭 소자들 각각은:

    상기 전자기 신호들에 대해 투과성인 고체로서, 4개의 서로 직교하는 면들을 갖는 상기 고체;

    상기 4개의 서로 직교하는 면들 각각에 대해 45도 각도로 배치되는 평면 편광기;

    상기 4개의 서로 직교하는 면들 중 2개의 인접하는 면들에 배치되는 적어도 하나의 위상 시프터; 및

    서로에 대해 표면에서 표면(surface to surface)으로 배치되는 각각의 상기 다수의 상기 광학 스위칭 소자들을 더 포함하는, 광학 상호접속 장치.
20. 제 10 항에 있어서,

    제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 2x2 광학 스위칭 소자들을 갖는 4x4 상호접속 블록을 더 포함하며,

    상기 제 1 2x2 스위칭 소자의 출력 경로는 상기 제 3 2x2 스위칭 소자의 입력 경로에 연결되고, 상기 제 1 2x2 스위칭 소자의 다른 출력 경로는 상기 제 4 2x2 스위칭 소자의 입력 경로에 연결되고, 상기 제 2 2x2 스위칭 소자의 출력 경로는 상기 제 3 스위칭 소자의 입력에 연결되며, 상기 제 2 스위칭 소자의 다른 출력경로는 상기 제 4 2x2 스위칭 소자의 입력 경로에 연결되는, 광학 상호접속 장치.
21. 제 20 항에 있어서,

    상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 2x2 스위칭 소자들은 서로 표면에서 표면으로의 정렬로 배치되는, 광학 상호접속 장치.
22. 제 20 항에 있어서,

    상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 2x2 스위칭 소자들은 서로 코너에서 코너로의 정렬로 배치되는, 광학 상호접속 장치.
23. 제 22 항에 있어서,

    다수의 상기 4x4 상호접속 블록들을 더 포함하는, 광학 상호접속 장치.
24. 제 20 항에 있어서,

    상기 제 1 및 제 2 2×2 스위칭 소자들의 입력 경로들은 상기 4×4 광학 상호접속 블록의 입력들을 포함하고, 상기 제 3 및 제 4 2×2 스위칭 소자의 출력은 상기 4×4 상호접속 블록의 출력들을 포함하는, 광학 상호접속 장치.
25. 제 24 항에 있어서,

    서로 결합된 다수의 4×4 상호접속 블록들을 더 포함하는, 광학 상호접속 장치.
26. 제 25 항에 있어서,

    단일의 장치로서 제조되는, 광학 상호접속 장치.
27. 제 26 항에 있어서,

    광학 상호접속 장치에 배치된 다수의 미러들을 더 포함하는, 광학 상호접속 장치.
28. 제 25 항에 있어서,

    8×8 장치를 더 포함하는, 광학 상호접속 장치.
29. 제 25 항에 있어서,

    16×16 상호접속 장치를 더 포함하는, 광학 상호접속 장치.
30. 제 25 항에 있어서,

    상기 4×4 상호접속 블록들은 베네스(Benes) 네트워크에서 서로 연결되는, 광학 상호접속 장치.
31. 제 25 항에 있어서,

    상기 4×4 상호접속 블록들은 PM2K 네트워크에서 서로 연결되는, 광학 상호접속 장치.
32. 제 25 항에 있어서,

    상기 4×4 상호접속 블록들은 셔플 교환 아키텍처(shuffle exchange architecture)에서 서로 연결되는, 광학 상호접속 장치.
33. 다수의 입력들과 다수의 출력들 사이에서 다수의 전자기 신호를 선택적으로 상호접속하기 위한 광학 상호접속 장치로서, 상기 다수의 입력들과 상기 다수의 출력들 사이에서 선택적으로 작동될 수 있는 상기 다수의 광학 스위칭 소자들을 통해 연장하는 다수의 모든 광학 신호 경로들과 선택적으로 작동될 수 있는 다수의 광학 스위칭 소자들을 포함하는, 상기 광학 상호접속 장치에 있어서,

    상기 다수의 모든 광학 신호 경로들 각각은 실질적으로 동일한 경로 길이를 갖는, 광학 상호접속 장치.
34. 제 33 항에 있어서,

    컴퓨터로 하여금 상기 다수의 선택적으로 작동될 수 있는 광학 스위칭 소자들 각각을 선택적으로 작동시키도록 하기 위한, 그 안에 내장된 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드을 갖는 컴퓨터 이용가능 매체를 더 포함하고, 상기 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드는 라우팅 알고리즘을 포함하는, 광학 상호접속 장치.
35. 제 33 항에 있어서,

    N×N 장치를 더 포함하며, 여기서, N은 입력들과 출력들의 수인, 광학 상호접속 장치.
36. 광학 상호접속 시스템에 있어서:

    다수의 입력들과 다수의 출력들 사이에서 다수의 전자기 신호들을 선택적으로 상호접속하도록 적응된 광학 상호접속 장치로서, 상기 광학 상호접속 장치는 다수의 선택적으로 작동할 수 있는 광학 스위칭 소자들과, 상기 다수의 입력들과 상기 다수의 출력들간의 상기 다수의 광학 스위칭 소자들을 통해 연장하는 다수의 모든 광학 신호 경로들을 가지며, 상기 다수의 모든 광학 신호 경로들 각각은 실질적으로 동일한 경로 길이를 갖는, 상기 광학 상호접속 장치; 및

    컴퓨터로 하여금 상기 다수의 선택적으로 작동할 수 있는 광학 스위칭 소자들 각각을 선택적으로 작동시키도록 하기 위한, 그 안에 내장된 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 이용가능 프로그램 모듈을 포함하는, 광학 상호접속 시스템.
37. 제 36 항에 있어서,

    상기 선택적 작동을 위해 상기 프로그램 모듈과 상기 광학 상호접속 장치와 동작가능한 상태로 배치된 구동기를 더 포함하는, 광학 상호접속 시스템.
38. 제 37 항에 있어서,

    상기 구동기로 상기 프로그램 모듈의 상기 동작가능한 상태를 제어하기 위해 상기 프로그램 모듈 및 상기 구동기와 동작가능하게 종속된 제어기를 더 포함하는, 광학 상호접속 시스템.
39. 다수의 입력들과 다수의 출력들 사이에서 다수의 전자기 신호들을 선택적으로 상호접속하는 방법에 있어서:

    (a) 적어도 2개의 입력 경로들로부터 그 위에 입사되는 다수의 전자기 신호들을 수신하고, 적어도 2개의 출력 경로들을 따라 상기 다수의 전자기 신호들을 전송하도록 적응된 편광기를 제공하는 단계;

    (b) 상기 적어도 2개의 출력 경로들 내에 적어도 하나의 위상 시프터를 배치하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 위상 시프터는 교대로 그의 상기 위상을 시프트시키키고 시프트시키지 않음으로써 전자기 신호들을 통과시키도록 선택적으로 작동할 수 있는, 상기 배치 단계; 및

    (c) 상기 적어도 하나의 위상 시프터를 선택적으로 작동하는 단계를 포함하는, 선택적 상호접속 방법.