RU2515958C1 - Method of switching nxn optical channels and multichannel switch (versions) - Google Patents

Method of switching nxn optical channels and multichannel switch (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2515958C1
RU2515958C1 RU2012145162/28A RU2012145162A RU2515958C1 RU 2515958 C1 RU2515958 C1 RU 2515958C1 RU 2012145162/28 A RU2012145162/28 A RU 2012145162/28A RU 2012145162 A RU2012145162 A RU 2012145162A RU 2515958 C1 RU2515958 C1 RU 2515958C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical
channels
channel
cells
air defense
Prior art date
Application number
RU2012145162/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Николаевич Компанец
Татьяна Александровна Неевина
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ОПТЭЛКО"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ОПТЭЛКО" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ОПТЭЛКО"
Priority to RU2012145162/28A priority Critical patent/RU2515958C1/en
Priority to PCT/RU2013/001066 priority patent/WO2014065717A2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2515958C1 publication Critical patent/RU2515958C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04QSELECTING
    • H04Q11/00Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0005Switch and router aspects
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04QSELECTING
    • H04Q11/00Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0005Switch and router aspects
    • H04Q2011/0007Construction
    • H04Q2011/0035Construction using miscellaneous components, e.g. circulator, polarisation, acousto/thermo optical
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04QSELECTING
    • H04Q11/00Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0005Switch and router aspects
    • H04Q2011/0037Operation
    • H04Q2011/0039Electrical control

Abstract

FIELD: information technology.
SUBSTANCE: at each channel assembly step, control electrical signals are transmitted to corresponding pairs of total internal reflection cells simultaneously and in parallel for all discharges in order to change the refraction index of material of said cells and, consequently, to transmit optical flux to a neighbouring waveguide. To implement the method, a multichannel switch is disclosed, the switching circuit of which is staged and branched, with parallel connection of input and output optical channel in each stage. Connection addresses are set using lines of optical modulators. The number of channels is doubled using an optical splitter, and transmission of signals from channel to channel is carried out by transmitting electrical signals to the total internal reflection cells. In the first version of the device, signals are directed into cells by electrodes connected thereto, and in the second version using an array of light emitters and optical isolators.
EFFECT: connecting input and output optical channels without crossing fibre-optic and electrical cables with maximum parallelism.
3 cl, 7 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области обработки информации и связи и может быть использовано для передачи, приема и перераспределения информационных сигналов в коммутирующих устройствах многоабонентных телекоммуникационных и волоконно-оптических систем связи и систем интегральной оптики, обработки информации и вычисления данных, в том числе в суперкомпьютерах.The invention relates to the field of information processing and communication and can be used to transmit, receive and redistribute information signals in switching devices of multi-subscriber telecommunication and fiber-optic communication systems and integrated optics systems, information processing and data calculation, including in supercomputers.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Известен способ коммутации К×М оптических каналов и волоконно-оптический коммутатор К×М оптических каналов со сравнительно малым затуханием в каналах и малым уровнем перекрестных помех [1]. Коммутатор содержит пластину из электрооптического кристалла ниобата лития, в которой выполнены волноводные каналы с управляющими электродами. Каждая пластина разделена на М ячеек, в каждой ячейке выполнено по К волноводных каналов, т.е. всего выполнено К×М каналов. От каждого из К входов идет М оптических кабелей, по одному на каждую ячейку. К каждому из М выходов, наоборот, от соответствующей ячейки подведены все К оптических кабелей: от первой ячейки к первому выходу, от второй ячейки - ко второму и так далее. Из последовательного соединения первого из К входов со всеми М выходами, затем второго входа со всеми М выходами, затем третьего, четвертого и т.д. вплоть до соединения К-того входа со всеми М выходами вытекает существенный недостаток, а именно: коммутатор имеет большое число пересекающихся волоконно-оптических кабелей, а также электрических проводов для подключения управляющих электродов, что затрудняет его конструктивное и технологическое воплощение.A known method of switching K × M optical channels and a fiber optic switch K × M optical channels with a relatively low attenuation in the channels and a low level of crosstalk [1]. The switch contains a plate of an electro-optical crystal of lithium niobate, in which waveguide channels with control electrodes are made. Each plate is divided into M cells, K waveguide channels are made in each cell, i.e. all performed K × M channels. From each of the K inputs is M optical cables, one for each cell. To each of the M outputs, on the contrary, all K optical cables are connected from the corresponding cell: from the first cell to the first output, from the second cell to the second and so on. From the series connection of the first of K inputs with all M outputs, then the second input with all M outputs, then the third, fourth, etc. up to the connection of the Kth input with all M outputs, a significant drawback arises, namely: the switch has a large number of intersecting fiber optic cables, as well as electrical wires for connecting control electrodes, which complicates its design and technological implementation.

Известен метод многокаскадной коммутации N×N каналов и коммутатор, образующий так называемую баньян-сеть, относящуюся к известным коммутационным сетям MIN (от Multistage Interconnection Network), которые строятся путем формирования каскадов коммутационных элементов [2]. При этом основной коммутационный базис баньян-сети («кросс»), состоящий из 2×2 элементов, обрабатывает входящий сигнал в соответствии со значением разряда выходного адреса, и если этот разряд равен нулю, то сигнал направляется на верхний выходной порт кросса, а в противном случае - на нижний.The known method of multi-stage switching N × N channels and a switch that forms the so-called Banyan network, related to the well-known MIN switching networks (from the Multistage Interconnection Network), which are built by forming cascades of switching elements [2]. In this case, the main switching basis of the Banyan network (“cross”), consisting of 2 × 2 elements, processes the input signal in accordance with the value of the discharge address, and if this discharge is zero, the signal is sent to the upper output port of the cross, and Otherwise, to the bottom.

Баньян-сети относятся к блокирующим схемам, причем вероятность блокировки сигнала при его маршрутизации быстро возрастает с ростом сети [3]. При возникновении конфликта маршрутов двух сигналов, адресованных на разные выходные порты, лишь один из двух сигналов способен достичь следующего каскада, в результате чего общая производительность процесса коммутации снижается. Добавление каскада предварительной сортировки, например так называемого сортировщика Батчера, позволяет избежать таких блокировок, но если сигналы одновременно адресуются на один и тот же выход, единственным решением становится буферизация [4].Banyan networks are blocking schemes, and the likelihood of signal blocking during routing increases rapidly with network growth [3]. In the event of a conflict of routes between two signals addressed to different output ports, only one of the two signals can reach the next stage, as a result of which the overall performance of the switching process decreases. Adding a pre-sorting cascade, for example, the so-called Butcher sorter, avoids such locks, but if signals are simultaneously addressed to the same output, buffering becomes the only solution [4].

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого устройства является многоканальный коммутатор, выполненный по способу [5] коммутации N×N оптических каналов. Способ предусматривает, что в N×N коммутаторе:The closest analogue (prototype) of the proposed device is a multi-channel switch, made by the method [5] of switching N × N optical channels. The method provides that in an N × N switch:

- организуется поразрядное, начиная со старшего разряда адресов, оптическое соединение N входных оптических каналов с N выходными оптическими каналами;- bitwise, starting with the highest order of addresses, an optical connection of N input optical channels with N output optical channels is organized;

- все оптические соединения N входных оптических каналов с N выходными оптическими каналами выполняются за n этапов (шагов), где n=lg×N - число разрядов адресов;- all optical connections of N input optical channels with N output optical channels are performed in n stages (steps), where n = log × N is the number of bits of addresses;

- все оптические соединения в каждом разряде адресов выполняются параллельно;- all optical connections in each category of addresses are performed in parallel;

- на каждом этапе выполняется операция удвоения каналов, а именно - на первом этапе разделяются каналы с 0 и 1 в старшем разряде всех адресов, на втором этапе разделяются каналы с 0 и 1 в следующем разряде адресов и т.д., так что на последнем этапе разделяются каналы с 0 и 1 в младшем разряде всех адресов;- at each stage, the operation of doubling the channels is performed, namely, at the first stage, channels with 0 and 1 in the highest order of all addresses are separated, at the second stage, channels with 0 and 1 are separated in the next order of addresses, etc., so at the last the stage separates channels from 0 and 1 in the lower order of all addresses;

- на любом этапе после операции удвоения каналов в каждом из двух маршрутных плеч (с 0 и 1 в данном разряде адресов) выполняется операция двукратного уплотнения каналов (сборки) путем удаления пропусков, т.е. «пустых» (без оптического сигнала) каналов, и компактного (по соседству) расположения сигнальных каналов, т.е. каналов, которые потребуются для прохождения коммутируемых оптических потоков.- at any stage after the operation of doubling the channels in each of the two route arms (from 0 and 1 in this category of addresses), the operation of double channel multiplexing (assembly) is performed by removing gaps, i.e. “Empty” (without an optical signal) channels, and a compact (adjacent) arrangement of signal channels, i.e. channels that will be required for the passage of switched optical streams.

Многоканальный N×N коммутатор [5] является волоконно-оптическим и обеспечивает соединение любых входных каналов с любыми выходными каналами. Он содержит активный элемент из ниобата лития с волноводными каналами, соединенные с ним управляющие электроды и волоконно-оптические кабели. Схема коммутации выполняется каскадной и разветвленной, с последовательно-параллельным соединением N входных оптических каналов с N выходными оптическими каналами в n каскадах. Адреса для соединения N входных оптических каналов с N выходными оптическими каналами задаются с помощью линеек оптических модуляторов. Для реализации удвоения используются специальные полупрозрачные зеркала или кубы, составленные из двух призм.The multichannel N × N switch [5] is fiber-optic and provides the connection of any input channels with any output channels. It contains an active element of lithium niobate with waveguide channels, control electrodes and fiber optic cables connected to it. The switching circuit is cascaded and branched, with a series-parallel connection of N input optical channels with N output optical channels in n stages. Addresses for connecting the N input optical channels to the N output optical channels are set using lines of optical modulators. To realize doubling, special translucent mirrors or cubes made up of two prisms are used.

С целью двукратного уплотнения каналов после их удвоения используются пары электрооптических призм полного внутреннего отражения (ПВО), переводящие сигнал из волновода в соседний волновод при подаче на соответствующие контакты управляющего электрического напряжения. Для этого на каждом этапе с помощью линейки фотодатчиков в каналах регистрируется наличие или отсутствие оптического сигнала и вырабатываются электрические сигналы обратной связи для управления изменением условий полного внутреннего отражения в волноводном канале. Соединение оптических каналов выполняется на малом (тестовом) уровне оптического сигнала, достаточном для его регистрации фотодетекторами в системе обратной связи, для чего используется отдельный источник света или малая часть оптического информационного потока, а основной информационный световой поток подается в коммутатор после завершения процесса соединения каналов, т.е. после установки всех ячеек ПВО в соответствующее пропускающее или отклоняющее свет состояние.In order to double channel compaction after doubling, pairs of electro-optical total internal reflection prisms are used, which transfer the signal from the waveguide to the adjacent waveguide when a control voltage is applied to the corresponding contacts. To do this, at each stage, using the line of photo sensors in the channels, the presence or absence of an optical signal is recorded and electrical feedback signals are generated to control the change in the conditions of total internal reflection in the waveguide channel. The optical channels are connected at a small (test) level of the optical signal, sufficient for photodetectors to register it in the feedback system, for which a separate light source or a small part of the optical information stream is used, and the main information light stream is supplied to the switch after completion of the channel connection process, those. after installing all the air defense cells in the appropriate transmitting or deflecting light state.

Недостатками данного коммутатора являются:The disadvantages of this switch are:

- наличие обратной связи, обуславливающей необходимость выполнять предварительную настройку коммутатора на малом уровне оптического сигнала и требующей для своей реализации на каждом этапе N фотодатчиков;- the presence of feedback, necessitating the preliminary configuration of the switch at a low level of the optical signal and requiring for its implementation at each stage N photosensors;

- увеличение времени соединения каналов в результате многоэтапного вырабатывания сигналов обратной связи.- an increase in the connection time of the channels as a result of multi-stage generation of feedback signals.

Задачей, решаемой в предлагаемых способе и устройстве коммутации N×N оптических каналов, является выполнение соединений входных и выходных оптических каналов в автоматическом режиме без пересечений волоконно-оптических и электрических кабелей и с максимальной параллельностью, но при многократном сокращении времени соединения каналов благодаря отсутствию обратной связи и всех фотодатчиков.The problem to be solved in the proposed method and device for switching N × N optical channels is to make input and output optical channel connections in automatic mode without intersecting fiber-optic and electric cables and with maximum parallelism, but with a multiple reduction in channel connection time due to the lack of feedback and all photosensors.

Краткое описание фигур чертежейBrief Description of the Drawings

На чертежах представлены: Фиг.1а и 1в - схема, поясняющая работу многоканального коммутатора по способу [5].The drawings show: Figa and 1B is a diagram explaining the operation of a multi-channel switch according to the method [5].

Фиг.2 - Предлагаемая схема управления перекачкой потока информации из одного оптического канала в другой с помощью пары ячеек ПВО: а - для первого варианта исполнения, предусматривающего электрическое управление, в - для второго варианта исполнения, предусматривающего оптическое управление.Figure 2 - The proposed control scheme for pumping the flow of information from one optical channel to another using a pair of air defense cells: a - for the first embodiment, providing electrical control, in - for the second embodiment, providing optical control.

Фиг.3 - Схема реализации операции «сборки» каналов (на примере 8 каналов) с помощью ячеек ПВО; серым обозначены ячейки, на которые одновременно подано управляющее напряжение.Figure 3 - Diagram of the implementation of the operation of the "Assembly" of the channels (for example, 8 channels) using the air defense cells; gray indicate the cells to which the control voltage is applied simultaneously.

Фиг.4 - Предлагаемая общая схема коммутатора (на примере 8 канального устройства), находящегося:Figure 4 - The proposed General diagram of the switch (for example, 8 channel device) located:

а - в исходном состоянии, когда входные и выходные каналы не соединены;a - in the initial state, when the input and output channels are not connected;

в - в конечном состоянии, когда информационный оптический поток направляется по заданным адресам.in - in the final state, when the information optical flow is directed to the given addresses.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Решение указанной задачи обеспечивается тем, что в многоканальном коммутаторе, выполненном по способу [5] и обеспечивающем соединение любых входных каналов с любыми выходными каналами без пересечений волоконно-оптических и электрических кабелей и с максимальной параллельностью, включающем устройства для адресации сигналов, устройства для удвоения оптических потоков, активный элемент с волноводными каналами, а также элементы управления изменением коэффициента преломления материала волноводного канала, новым является то, чтоThe solution to this problem is ensured by the fact that in a multichannel switch made according to the method [5] and providing the connection of any input channels with any output channels without intersections of fiber optic and electric cables and with maximum parallelism, including devices for addressing signals, devices for doubling optical flows, an active element with waveguide channels, as well as controls for changing the refractive index of the material of the waveguide channel, new is that

- из устройства убирают все линейки фотодатчиков, регистрирующие наличие или отсутствие оптического сигнала и вырабатывающие электрические сигналы обратной связи для определения мест приложения электрического напряжения к ячейкам ПВО, переводящим оптический поток из одного волновода в другой (соседний),- remove all lines of photosensors from the device, recording the presence or absence of an optical signal and generating electrical feedback signals to determine the places of application of electric voltage to the air defense cells, converting the optical stream from one waveguide to another (neighboring),

- с помощью компьютера по входным и заданным адресам вычисляют все пары ячеек ПВО, необходимые для выполнения сборки сигналов на всех этапах,- using a computer at the input and specified addresses, calculate all the pairs of air defense cells necessary to complete the signal assembly at all stages,

- сборку сигналов выполняют одновременно на всех этапах, т.е. сразу для всех разрядов адресов, при параллельном электрическом управлении (первый вариант) или параллельном оптическом управлении (второй вариант) переключением ячеек ПВО, - signal assembly is performed simultaneously at all stages, i.e. immediately for all bits of addresses, with parallel electrical control (first option) or parallel optical control (second option) by switching the air defense cells,

для чего в первом варианте исполнения, предусматривающем электрическое управление, на электроды, связанные с вычисленными (переключаемыми) ячейками ПВО, одновременно и параллельно для всех разрядов адресов подают электрическое напряжение, необходимое для изменения в этих местах коэффициента преломления материала ячеек ПВО и, соответственно, для перевода оптического потока в соседний волновод по условиям эффекта полного внутреннего отражения,why in the first embodiment, providing electrical control, the electrodes connected to the electrodes associated with the calculated (switchable) air defense cells simultaneously and simultaneously for all address bits are necessary to change the refractive index of the material of the air defense cells in these places and, accordingly, for converting an optical stream to an adjacent waveguide according to the conditions of the total internal reflection effect,

а во втором варианте исполнения, предусматривающем оптическое управление, вand in the second embodiment, providing optical control, in

устройство вводят оптроны, причем каждый оптрон электрически соединен со своей ячейкой ПВО, так что количество оптронов равно числу ячеек ПВО, вводят матрицу излучателей света (МИС), длина волны которых лежит в области чувствительности оптронов, и проекционную оптику, с помощью которой массиву оптических сигналов, формируемому в МИС, геометрически однозначно ставится в соответствие массив оптронов, электрически связанных с ячейками ПВО, причем в МИС включают для работы излучатели света, оптически и геометрически связанные с теми оптронами, от которых электрическое напряжение, вырабатываемое при оптическом возбуждении, подается на вычисленные (переключаемые) ячейки ПВО, и, кроме того, в устройство вводят оптическую маску и/или голографический оптический элемент (ГОЭ), оптически связанные с МИС и оптронами и согласующие конфигурацию оптических пучков, выходящих из МИС, с конфигурацией фото-приемных площадок оптронов.optocouplers are introduced into the device, each optocoupler being electrically connected to its own air defense cell, so that the number of optocouplers is equal to the number of air defense cells, a matrix of light emitters (MIS) is introduced, the wavelength of which lies in the sensitivity region of the optocouplers, and projection optics, through which an array of optical signals array formed in the MIS, geometrically uniquely associates an array of optocouplers electrically connected to the air defense cells, and in the MIS include light emitters optically and geometrically connected to those optocouplers for operation mi from which the electric voltage generated by optical excitation is supplied to the calculated (switchable) air defense cells, and, in addition, an optical mask and / or holographic optical element (GOE) are optically coupled to the MIS and optocouplers and matching the configuration optical beams emerging from the MIS, with the configuration of the photo-receiving sites of the optocouplers.

На фиг.1а изображена схема, поясняющая на примере трехразрядного (8-канального) устройства способ коммутации в предлагаемом многоканальном коммутаторе на разных этапах соединения каналов. Здесь 1 - это линейка входных оптических каналов с заданными коммутационными адресами; 2' - линейки прямого и инверсного модуляторов (фильтров), задающих на первом этапе (принадлежность к нему обозначена одним штрихом), после удвоения каналов, пропускание оптических сигналов в соответствии с 0 и 1 в старшем разряде адресов; 3' - результат удаления пропусков на первом этапе соединения каналов; 2" - линейки прямого и инверсного модуляторов (фильтров), задающих на втором этапе (принадлежность к нему обозначена двумя штрихами), после удвоения каналов, пропускание оптических сигналов в соответствии с 0 и 1 во втором разряде адресов; 3" - результат удаления пропусков на втором этапе соединения каналов; 2"'- линейки прямого и инверсного модуляторов (фильтров), задающих на третьем этапе (принадлежность к нему обозначена тремя штрихами), после удвоения каналов, пропускание оптических сигналов в соответствии с 0 и 1 в младшем разряде адресов; 3" - результат удаления пропусков на третьем этапе соединения каналов, приводящий каждый из 8 входных оптических сигнала к выбранному адресу.On figa shows a diagram explaining the example of a three-digit (8-channel) device switching method in the proposed multi-channel switch at different stages of the connection of the channels. Here 1 is a line of input optical channels with given switching addresses; 2 '- the line of direct and inverse modulators (filters), specifying at the first stage (belonging to it is indicated by one stroke), after doubling the channels, the transmission of optical signals in accordance with 0 and 1 in the high order of addresses; 3 'is the result of the removal of gaps in the first stage of the connection of the channels; 2 "- a line of direct and inverse modulators (filters), specifying in the second stage (belonging to it is indicated by two strokes), after doubling the channels, the transmission of optical signals in accordance with 0 and 1 in the second category of addresses; 3" - the result of removing gaps on the second stage of connecting the channels; 2 "'- the line of direct and inverse modulators (filters), specifying in the third stage (belonging to it is indicated by three strokes), after doubling the channels, the transmission of optical signals in accordance with 0 and 1 in the lower order of addresses; 3" - the result of removing the gaps at the third stage of connecting the channels, bringing each of the 8 input optical signals to the selected address.

Из схемы на фиг.1а видно, что все соединения каналов по заявляемому способу выполняются параллельно не только в пределах каждого разряда адресов, но практически одновременно для всех разрядов. Таким образом, сущность предлагаемого способа заключается в таком соединении каналов, которое обеспечивает условия для выполнения соединений входных и выходных каналов с максимальной параллельностью.From the diagram in figa shows that all channel connections according to the claimed method are performed in parallel, not only within each category of addresses, but almost simultaneously for all categories. Thus, the essence of the proposed method consists in such a connection of channels, which provides conditions for making connections of input and output channels with maximum parallelism.

Можно также заметить, что предлагаемый способ является достаточно универсальным и может быть использован в многоканальных коммутаторах не только оптических, но и электрических сигналов.You can also notice that the proposed method is quite universal and can be used in multichannel switches not only optical but also electrical signals.

Для реализации способа предложен оптоэлектронный многоканальный коммутатор, содержащий волноводные каналы с управляющими электродами, выполненные на основе электрооптического кристалла ниобата лития со встроенными в них ячейками ПВО и благодаря эффекту ПВО обеспечивающие заданное соединение любого оптического входа с любым оптическим выходом, в котором по сравнению с прототипом новым является то, что отсутствует необходимость в использовании фотоэлектронной обратной связи и в дополнительном настроечном пропускании света.To implement the method, an optoelectronic multichannel switch is proposed, containing waveguide channels with control electrodes, made on the basis of an electro-optical lithium niobate crystal with built-in air defense cells and, thanks to the air defense effect, providing a specified connection of any optical input with any optical output, in which, in comparison with the prototype, a new one It is that there is no need for the use of photoelectronic feedback and additional tuning light transmission.

При этом:Wherein:

- адреса для соединения N входных оптических каналов с N выходными оптическими каналами задают с помощью линеек оптических модуляторов,- the addresses for connecting the N input optical channels to the N output optical channels are set using lines of optical modulators,

- для реализации удвоения используются специальные полупрозрачные зеркала или кубы, составленные из двух призм,- for the implementation of doubling, special translucent mirrors or cubes made up of two prisms are used,

- для перевода сигналов из волновода в волновод при уплотнении каналов используют ячейки ПВО, на которые управляющие электрические сигналы поступают параллельно:- to transfer signals from the waveguide to the waveguide during channel compaction, air defense cells are used, to which the control electric signals arrive in parallel:

в первом варианте - от источника напряжения с числом всех выходов, равным полному числу ячеек ПВО, и с числом открытых для напряжения выходов, равным вычисленному компьютером числу одновременно переключаемых ячеек ПВО; во втором варианте - от оптронов, возбуждаемых оптически с помощью МИС, в которой число излучателей равно полному числу ячеек ПВО, а число включаемых в работу излучателей равно вычисленному компьютером числу одновременно переключаемых ячеек ПВО.in the first version, from a voltage source with the number of all outputs equal to the total number of air defense cells, and with the number of outputs open for voltage equal to the number of simultaneously switched air defense cells calculated by a computer; in the second variant, from optocouplers excited optically by means of MIS, in which the number of emitters is equal to the total number of air defense cells, and the number of emitters included in the operation is equal to the number of simultaneously switched air defense cells calculated by a computer.

Технический результат, достигаемый в заявляемом изобретении, заключается в том, что конструкция оптоэлектронного устройства коммутации N×N оптических каналов, основанная на каскадной, разветвленной и максимально параллельной схеме соединения и использующая сигналы от компьютера для управления полным внутренним отражением в требуемых местах, обеспечивает заданное соединение любых входных и выходных каналов без пересечений волоконно-оптических и электрических кабелей, с большей параллельностью, за более короткое время и без использования настроечного пропускания света малой мощности, что делает устройство технологичным.The technical result achieved in the claimed invention is that the design of the optoelectronic switching device N × N optical channels, based on a cascade, branched and maximally parallel connection scheme and using signals from a computer to control the total internal reflection in the required places, provides a given connection any input and output channels without intersections of fiber-optic and electric cables, with greater parallelism, in a shorter time and without using anija adjusting transmittance of light of low power, making the device manufacturable.

Главными достоинствами заявляемого способа и устройства коммутации N×N оптических каналов по сравнению с прототипом в итоге являются:The main advantages of the proposed method and device for switching N × N optical channels in comparison with the prototype in the end are:

- выполнение соединений на всех этапах параллельно в автоматическом режиме при одноразовом формировании с помощью компьютера управляющих электрических сигналов к электродам ячеек ПВО, изменяющих под действием сигналов коэффициент преломления;- making connections at all stages in parallel in automatic mode with the one-time formation of control electric signals to the electrodes of air defense cells using a computer, which change the refractive index under the influence of the signals;

- отсутствие настроечного этапа, когда на малом уровне оптического сигнала, достаточном для его регистрации фотодетекторами в системе обратной связи, выполняется соединение оптических каналов, причем для этого используется отдельный источник света или малая часть оптического информационного потока, а основной информационный световой поток подается в коммутатор после завершения процесса соединения каналов, т.е. после установки всех призм ПВО в соответствующее пропускающее или отклоняющее свет состояние;- the absence of the tuning stage, when the optical signal is connected at a low level of the optical signal sufficient for its detection by photodetectors in the feedback system, moreover, a separate light source or a small part of the optical information stream is used for this, and the main information light stream is supplied to the switch after completion of the process of connecting the channels, i.e. after the installation of all air defense prisms in the appropriate transmitting or deflecting light state;

- обусловленное вышесказанным многократное уменьшение времени соединения каналов;- due to the above, a multiple reduction in the connection time of the channels;

- в отличие от коммутатора типа баньян-сети, предлагаемое устройство не нуждается в применении таких дополнительных каскадов, как буфер или сортировщик, поскольку здесь конфликтные ситуации (внутренние блокировки) исключены за счет изначально корректного задания адресов и вычисления маршрутов с помощью компьютера, а также в результате полной параллельности процесса коммутации в каждом каскаде, достигаемой путем разделения маршрутов с «нулевым» и «единичным» разрядом адресов для всех маршрутов сразу, а не для каждого в отдельности.- unlike a banyan-network type switch, the proposed device does not need to use such additional cascades as a buffer or sorter, because here conflict situations (internal blocking) are eliminated due to the initially correct setting of addresses and calculation of routes using a computer, as well as the result of the complete parallelism of the switching process in each cascade, achieved by separating routes with a “zero” and “single” discharge of addresses for all routes at once, and not for each individually.

Таким образом, предлагаемый способ и устройство с использованием в волноводах ячеек ПВО позволяют получить в многоканальном коммутаторе заданное соединение любых входных и выходных каналов без использования фотоэлектронной обратной связи и дополнительного настроечного этапа, максимально параллельно и быстро.Thus, the proposed method and device using air defense cells in waveguides allows one to obtain a predetermined connection of any input and output channels in a multichannel switch without using photoelectronic feedback and an additional tuning stage, as parallel and fast as possible.

Достоинством первого варианта реализации, использующего электрическое управление коэффициентом преломления материала ячеек ПВО, по сравнению со вторым, использующим оптическое управление, является меньшее количество конструктивных элементов (отсутствуют МИС, проекционная оптика, ГОЭ или оптический фильтр), что облегчает конструктивное и технологическое воплощение коммутатора. С другой стороны, достоинством второго варианта, с управлением ячеек ПВО от автономных оптронов, является отсутствие общей электрической цепи управления и появление возможности, с помощью только что указанных конструктивных элементов, ввести в работу коммутатора дополнительные функции управления коммутируемыми каналами.The advantage of the first embodiment, using electric control of the refractive index of the material of the air defense cells, in comparison with the second, using optical control, is a smaller number of structural elements (there are no MIS, projection optics, GOE or optical filter), which facilitates the design and technological implementation of the switch. On the other hand, the advantage of the second option, with the control of air defense cells from autonomous optocouplers, is the lack of a common electrical control circuit and the possibility, using the just mentioned structural elements, to introduce additional switchboard control functions into the switch.

Для улучшения характеристик заявляемого оптоэлектронного коммутатора (без изменения его архитектуры) в последующем можно в отдельности или в совокупности использовать различные варианты волноводных, интегрально-оптических или призменных ячеек ПВО. Кроме принципа ПВО для перевода оптического сигнала из одного волноводного канала в другой в заданном плече Y-ответвителя можно использовать управляемое электрическим сигналом изменение показателя преломления (например, с помощью поперечного электрооптического эффекта). Изменение показателя преломления в плечах Y-ответвителей можно инициировать и оптическим сигналом, если материал волновода является фоторефрактивным. В качестве оптических расщепителей можно использовать полупрозрачные зеркала, двухпризменные оптические кубы, голографические оптические элементы и пр. элементы того же назначения. В линейках быстродействующих и компактных оптических модуляторов можно использовать модуляторы не только из ниобата лития, но и на основе других электрооптических материалов, в том числе интегрально-оптические, микрозеркальные, полупроводниковые (например, на основе эффекта Франца-Келдыша) и др. модуляторы того же назначения. В многоразрядных коммутаторах можно предусмотреть усиление оптических потоков (с сохранением их информационных характеристик) с помощью компактных полупроводниковых лазеров и согласующих элементов.To improve the characteristics of the claimed optoelectronic switch (without changing its architecture) in the future, individually or in combination, you can use various options for waveguide, integrated optical or prismatic air defense cells. In addition to the principle of air defense, to transfer an optical signal from one waveguide channel to another in a given arm of the Y-coupler, one can use a change in the refractive index controlled by an electric signal (for example, by means of a transverse electro-optical effect). A change in the refractive index in the arms of the Y-couplers can also be initiated by an optical signal if the waveguide material is photorefractive. As optical splitters, you can use translucent mirrors, dual prism optical cubes, holographic optical elements and other elements of the same purpose. In the lines of high-speed and compact optical modulators, it is possible to use modulators not only from lithium niobate, but also based on other electro-optical materials, including integrated-optical, micromirror, semiconductor (for example, based on the Franz-Keldysh effect) and other modulators of the same destination. In multi-bit switches, it is possible to provide amplification of optical flows (with preservation of their information characteristics) using compact semiconductor lasers and matching elements.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Предлагаемый оптоэлектронный коммутатор на основе ячеек ПВО является технологичным и эффективным устройством коммутации N×N оптических каналов. Это делает возможным его применение во многих современных и перспективных системах передачи, приема и перераспределения информационных сигналов, в телекоммуникационных системах, в многоабонентных устройствах и системах обработки информации и вычисления данных, в том числе в суперкомпьютерах, в волоконно-оптических и интегрально-оптических системах связи.The proposed optoelectronic switch based on air defense cells is a technological and efficient device for switching N × N optical channels. This makes it possible to use it in many modern and promising systems for the transmission, reception and redistribution of information signals, in telecommunication systems, in multi-device devices and information processing and data calculation systems, including in supercomputers, in fiber-optic and integrated-optical communication systems .

Пример осуществления изобретенияAn example embodiment of the invention

По предлагаемому способу была промоделирована работа оптоэлектронного многоканального коммутатора с соединением 8×8 оптических каналов.According to the proposed method, the operation of an optoelectronic multi-channel switch with a connection of 8 × 8 optical channels was modeled.

Фиг.1в поясняет работу такого коммутатора. На первом этапе выполнялись операции удвоения каналов {1'} с разделением по 0 и 1 в старшем разряде адресов и операция уплотнения каналов {2'} в обоих плечах, т.е. сборки сигнальных каналов и удаления тех каналов, в которых сигнал отсутствует. В результате в обоих плечах оставалось по 4 сигнальных канала. На следующих этапах осуществлялось выполнение тех же операций для последующих разрядов адресов, в результате чего на втором этапе {1", 2"} образовывались 4 плеча по 2 сигнальных канала, а на третьем этапе {1'", 2"'} - 8 плеч по 1 сигнальному каналу, приводящему световой сигнал к выбранному адресу.Figv illustrates the operation of such a switch. At the first stage, operations of doubling the channels {1 '} were performed with separation by 0 and 1 in the highest order of addresses and the operation of channel multiplexing {2'} in both arms, i.e. assembly of signal channels and removal of those channels in which the signal is absent. As a result, 4 signal channels remained in both arms. At the next stages, the same operations were performed for subsequent bits of addresses, as a result of which, at the second stage {1 ", 2"}, 4 arms were formed with 2 signal channels, and at the third stage {1 '", 2"'} - 8 arms on 1 signal channel leading the light signal to the selected address.

Понятно, что при наличии N=2n каналов за n этапов могут быть скоммутированы по заданным N адресам все N каналов. Соответственно для распространенных 64-разрядного и 128-разрядного коммутатора число этапов составляет 6 и 7.It is clear that if there are N = 2 n channels in n stages, all N channels can be switched to the given N addresses. Accordingly, for the common 64-bit and 128-bit switch, the number of stages is 6 and 7.

В используемой модели, как и в прототипе [5], удвоение числа каналов выполнялось с помощью оптического расщепителя, а разделение их по 0 и 1 - с помощью инверсного оптического фильтра. В качестве оптических расщепителей использовались оптические кубы, составленные из двух призм. Пары линеек модуляторов, одна из которых всегда являлась инвертором, т.е. задавала не единичные, а нулевые разряды адресов, были выполнены на основе электрооптических кристаллов. Включая те или иные модуляторы, можно было избирательно пропускать свет, осуществляя тем самым адресацию сигналов.In the model used, as in the prototype [5], the number of channels was doubled using an optical splitter, and their separation by 0 and 1 was performed using an inverse optical filter. As optical splitters, optical cubes composed of two prisms were used. Pairs of rulers of modulators, one of which has always been an inverter, i.e. set not single, but zero bits of addresses, were performed on the basis of electro-optical crystals. Including those or other modulators, it was possible to selectively transmit light, thereby addressing the signals.

На фиг.2а и 2в изображены использованные в модели схемы реализации перекачки потока оптической информации из одного канала в другой по первому варианту исполнения, предусматривающему электрическое управление (фиг.2а), и по второму варианту исполнения, предусматривающему оптическое управление (фиг.2б). Для пояснения процесса перекачки в первом варианте (фиг.2а) рассмотрим два оптических волновода А и Б, вплотную расположенных друг к другу. В них встроены пары ячеек ПВО 1-2 и 3-4, к которым подключаются управляющие электроды (электрод а к ячейке 1, электрод в к ячейке 4). Пусть один из волноводов (А) открыт и в нем распространяется информационный поток, а соседний волновод (Б) закрыт, т.е. «пустой» (случай I). По входным и заданным выходным адресам компьютер определяет, в каких местах требуется перевод оптического потока в соседний пустой канал, и подает сигналы на генератор, чтобы подключить управляющие электроды а и б. Поданное на электроды напряжение в свою очередь приводит к изменению коэффициента преломления электрооптических ячеек 1 и 4, и благодаря эффекту полного внутреннего отражения ячейки отражают свет в соседний волновод. В другом случае (случай II), когда оба волновода открыты для оптического сигнала, коэффициент преломления ячеек ПВО не изменяют, и информационные потоки продолжают распространение по своим каналам.Figures 2a and 2c show the schemes used in the model for pumping the flow of optical information from one channel to another according to the first embodiment, providing electrical control (Fig. 2a), and the second embodiment, providing optical control (Fig. 2b). To explain the pumping process in the first embodiment (figa) we consider two optical waveguides A and B, closely spaced to each other. They have built-in pairs of air defense cells 1-2 and 3-4, to which control electrodes are connected (electrode a to cell 1, electrode in to cell 4). Let one of the waveguides (A) be open and an information flow propagate in it, and the adjacent waveguide (B) be closed, i.e. “Empty” (case I). Using the input and specified output addresses, the computer determines in which places the optical stream needs to be transferred to the neighboring empty channel, and sends signals to the generator to connect the control electrodes a and b. The voltage applied to the electrodes in turn leads to a change in the refractive index of electro-optical cells 1 and 4, and due to the effect of total internal reflection, the cells reflect light into an adjacent waveguide. In another case (case II), when both waveguides are open to an optical signal, the refractive index of the air defense cells does not change, and information flows continue to propagate through their channels.

Для пояснения второго варианта исполнения (фиг.2в) также рассмотрим два оптических волновода А и Б, вплотную расположенных друг к другу со встроенными в них парами ячеек ПВО 1-2 и 3-4. Ячейки ПВО 1 и 4 электрически соединены с оптронами (для каждой ячейки имеется свой оптрон). На оптроны управляющие оптические сигналы подаются с помощью матрицы излучателей света (МИС), которая, в свою очередь, управляется компьютером. Так же как и в первом варианте, на рисунке показаны два случая: случай I, когда один из волноводов (А) открыт и в нем распространяется информационный поток, а соседний волновод (Б) закрыт, т.е. «пустой», и случай II, когда оба волновода открыты для оптического сигнала. В случае I по входным и заданным выходным адресам компьютер определяет, в каких местах требуется перевод оптического потока в соседний пустой канал, и подает сигналы на МИС, которая, в свою очередь, посылает оптические сигналы на соответствующие оптроны, чтобы те выработали электрические сигналы для включения нужных ячеек ПВО. В случае II коэффициент преломления ячеек ПВО изменять не требуется, поэтому компьютер никаких сигналов не вырабатывает.To explain the second embodiment (Fig.2c), we also consider two optical waveguides A and B, closely spaced to each other with pairs of air defense cells 1-2 and 3-4 embedded in them. Air defense cells 1 and 4 are electrically connected to optocouplers (each cell has its own optocoupler). Optocouplers control optical signals are fed using a matrix of light emitters (MIS), which, in turn, is controlled by a computer. As in the first embodiment, the figure shows two cases: case I, when one of the waveguides (A) is open and the information flow propagates in it, and the adjacent waveguide (B) is closed, i.e. “Empty”, and case II, when both waveguides are open to an optical signal. In case I, at the input and given output addresses, the computer determines in which places the optical stream needs to be transferred to the neighboring empty channel, and sends signals to the MIS, which, in turn, sends optical signals to the corresponding optocouplers so that they generate electrical signals for switching on necessary air defense cells. In case II, the refractive index of the air defense cells does not need to be changed, so the computer does not generate any signals.

На фиг.3 показано, каким образом должны быть расположены в волноводе ячейки ПВО, чтобы реализовать «самоуправляемую» сборку в одном из плеч коммутатора на первом этапе с 8 каналами при любой комбинации наличия в них сигналов.Figure 3 shows how air defense cells should be located in the waveguide in order to realize a "self-controlled" assembly in one of the switch arms at the first stage with 8 channels for any combination of the presence of signals in them.

Сборка каналов осуществлялась следующим образом. По входным и заданным выходным адресам компьютер определяет, какие ячейки ПВО должны быть включены, и подает сигналы на соответствующие электроды (в первом варианте исполнения) или на соответствующие МИС (во втором варианте исполнения). Сами электроды, МИС, оптроны и компьютеры на рисунке не показаны. Для конкретной комбинации входных сигналов в одном из плеч коммутатора (фиг.3) включаемые ячейки окрашены в серый цвет. При включении ПВО свет отражался под углом 90° в соседний волновод, а потом под таким же прямым углом поворачивал, чтобы продолжить свое распространение уже по другому волноводу. Указанным образом были удалены все «пустые» каналы, и на выходе первого каскада оставалось в двух плечах только по 4 (из 8) рядом расположенных сигнальных канала, а на выходе второго каскада в четырех плечах - только по 2 (из 4) рядом расположенных сигнальных канала.The assembly of the channels was carried out as follows. Using the input and specified output addresses, the computer determines which air defense cells should be turned on and sends signals to the corresponding electrodes (in the first embodiment) or to the corresponding MIS (in the second embodiment). The electrodes themselves, MIS, optocouplers and computers are not shown in the figure. For a specific combination of input signals in one of the arms of the switch (Fig. 3), the included cells are painted gray. When the air defense was turned on, the light was reflected at an angle of 90 ° into the adjacent waveguide, and then it turned at the same right angle to continue its propagation along another waveguide. In this way, all the “empty” channels were removed, and at the output of the first cascade only 4 (out of 8) signal channels were located in two arms, and at the output of the second cascade in four arms only 2 (out of 4) located signal paths channel.

На фиг.4 показана общая схема многоканального коммутатора с 8×8 каналами в а - исходном (каналы не скоммутированы) и в b - конечном состояниях (коммутация каналов завершена, и по ним распространяется информационный световой поток). Оптоэлектронный коммутатор по заявляемому способу и устройству содержал оптические затворы 3, выполненные на основе модуляторов света, являющихся входными портами коммутатора; полупрозрачные кубы 1', 1", 1", составленные из двух призм; линейки модуляторов 2', 2", 2"', используемые для адресации сигналов; управляемые ячейки ПВО 5', 5", встроенные в волноводы 4. Для каждой комбинации световых пучков на входе компьютер подавал различные, заранее запрограммированные комбинации управляющих сигналов на электроды (а и в на фиг.2а) или на МИС (фиг.26), которые в свою очередь включали соответствующие ячейки ПВО 5', 5". Выходящие скоммутированные потоки обозначены на рисунке цифрой 6.Figure 4 shows the general diagram of a multi-channel switch with 8 × 8 channels in a - initial (channels are not switched) and in b - final states (channel switching is completed, and the information light flux propagates through them). The optoelectronic switch according to the claimed method and device contained optical shutters 3, made on the basis of light modulators, which are the input ports of the switch; translucent cubes 1 ', 1 ", 1", composed of two prisms; line modulators 2 ', 2 ", 2"', used for addressing signals; controlled air defense cells 5 ', 5 ", embedded in the waveguides 4. For each combination of light beams at the input, the computer applied various, pre-programmed combinations of control signals to the electrodes (a and c in Fig.2a) or to the MIS (Fig.26), which in turn included the corresponding air defense cells 5 ', 5 ". Outgoing commutated streams are indicated by 6 in the figure.

Следует отметить, что не для всех ячеек требуется управление сигналами от компьютера. В первых четырех каналах (если считать снизу на фиг.4) показатель преломления материала ячеек ПВО менялся, чтобы отражать оптический сигнал в соседний волновод или пропускать его. А в каналах с пятого по восьмой показатель преломления не изменялся и всегда находился в состоянии «включено», т.е. отражал оптический сигнал, т.к. оптические сигналы, идущие по указанным каналам, всегда должны быть переведены при сборке в соседние. В этих соединениях можно также поставить, например, отражающее зеркало или призму.It should be noted that not all cells require control of signals from a computer. In the first four channels (if counted from the bottom in FIG. 4), the refractive index of the material of the air defense cells was changed to reflect the optical signal into the adjacent waveguide or to pass it through. And in the channels from the fifth to the eighth, the refractive index did not change and was always in the “on” state, i.e. reflected the optical signal, because Optical signals traveling through these channels should always be converted to neighboring ones during assembly. In these compounds, for example, a reflecting mirror or a prism can also be provided.

Источники информацииInformation sources

1. Геокчаев Ф.Г. Многоканальный волоконно-оптический коммутатор // Патент РФ №2107318(1998).1. Geokchaev F.G. Multichannel fiber optic switch // RF Patent No. 2107318 (1998).

2. Максимов Н.В., Партыка Т.Л., Попов И.И. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем // М.: ФОРУМ-ИНФРА-М, с.316-317 (2005).2. Maksimov N.V., Partyka T.L., Popov I.I. The architecture of computers and computing systems // M .: FORUM-INFRA-M, s.316-317 (2005).

3. Захаров Г.П., Симонов М.В., Яновский Г.Г. Службы и архитектура широкополосных цифровых сетей интегрального обслуживания // М.: Эко-Трендз, 102 с.(1993).3. Zakharov G.P., Simonov M.V., Yanovsky G.G. Services and architecture of broadband digital integrated service networks // M .: Eco-Trends, 102 pp. (1993).

4. Ефимушкин В., Ледовских Т. Коммутация в сетях ATM // Сети, №1, с.26-31 (2000).4. Efimushkin V., Ledovskikh T. Switching in ATM networks // Networks, No. 1, pp. 26-31 (2000).

5. Компанец И.Н., Компанец С.И., Неевина Т.А. Способ коммутации N×N оптических каналов и многоканальный коммутатор // Патент РФ №2456652 (2012).5. Kompanets I. N., Kompanets S. I., Neevina T. A. The method of switching N × N optical channels and a multi-channel switch // RF Patent No. 2456652 (2012).

Claims (3)

1. Способ коммутации N×N оптических каналов в многоканальном коммутаторе, основанный на оптическом соединении любого заданного входного оптического канала с любым заданным выходным оптическим каналом посредством того, что организуют поразрядное, начиная со старшего разряда адресов, оптическое соединение N входных оптических каналов с N выходными оптическими каналами, которое выполняют за n этапов (шагов), где n=lg2N - число разрядов, причем все оптические соединения в каждом разряде адресов выполняют параллельно, на каждом этапе выполняют операцию удвоения числа оптических каналов с инверсией значений разрядов в одном из плеч, а после операции удвоения выполняют операцию уплотнения каналов (сборки) путем удаления каналов без оптического сигнала, отличающийся тем, что
- на каждом этапе при выполнении операции сборки каналов на соответствующие пары ячеек полного внутреннего отражения (ПВО) одновременно и параллельно для всех разрядов подают управляющие электрические сигналы для изменения коэффициента преломления материала этих ячеек и, соответственно, для перевода оптического потока в соседний волновод,
- ячейки, на которые необходимо подавать электрические сигналы, определяют с помощью компьютера по входным и заданным выходным адресам, и
- по результату вычислений управляющие электрические сигналы подают непосредственно на электроды ячеек ПВО или электрические сигналы преобразуют в матрице излучателей света (МИС) в оптические сигналы, которые возбуждают оптроны, электрически связанные с переключаемыми ячейками ПВО.
1. A method of switching N × N optical channels in a multi-channel switch based on the optical connection of any given input optical channel to any given output optical channel by organizing a bitwise, starting from the highest order of addresses, optical connection of N input optical channels with N output optical channels, which is performed in n stages (steps), where n = log 2 N is the number of bits, and all optical connections in each bit of the addresses are performed in parallel, at each stage the operation of doubling the number of optical channels with the inversion of the discharge values in one of the arms, and after the doubling operation, the channel compaction (assembly) operation is performed by removing channels without an optical signal, characterized in that
- at each stage, when performing the operation of assembling the channels, the corresponding electrical pairs are applied simultaneously and parallel to all discharges to the corresponding pairs of cells of total internal reflection (ATR) to change the refractive index of the material of these cells and, accordingly, to transfer the optical flux to an adjacent waveguide,
- cells to which electrical signals must be supplied are determined by computer at the input and predetermined output addresses, and
- according to the result of the calculations, the control electric signals are fed directly to the electrodes of the air defense cells or the electrical signals are converted in the matrix of light emitters (MIS) into optical signals that excite optocouplers electrically connected to the switched air defense cells.
2. Многоканальный коммутатор, включающий активный элемент из электрооптического материала с волноводными каналами, в котором адреса для соединения N входных оптических каналов с N выходными оптическими каналами заданы с помощью линеек оптических модуляторов, удвоение оптических каналов выполнено с помощью оптического расщепителя, содержащий электрооптические ячейки полного внутреннего отражения (ПВО) для перевода сигналов из одного оптического канала в соседний оптический канал при уплотнении каналов и источник электрического напряжения с числом всех выходов, равным полному числу ячеек ПВО, отличающийся тем, что
- в коммутатор введен электронный процессор, вычисляющий по входным и заданным выходным адресам те ячейки ПВО, на которые необходимо параллельно подать управляющие электрические сигналы при уплотнении каналов,
- число открытых для электрического напряжения выходов равно вычисленному электронным процессором числу одновременно переключаемых ячеек ПВО.
2. A multi-channel switch comprising an active element of electro-optical material with waveguide channels, in which the addresses for connecting the N input optical channels to the N output optical channels are set using lines of optical modulators, the doubling of the optical channels is performed using an optical splitter containing electro-optical cells of a complete internal reflection (AD) for transferring signals from one optical channel to an adjacent optical channel during channel compaction and an electric voltage source with the number of all exits equal to the total number of air defense cells, characterized in that
- an electronic processor has been introduced into the switch, which calculates at the input and specified output addresses those air defense cells to which it is necessary to simultaneously supply control electric signals during channel compaction,
- the number of outputs open for electrical voltage is equal to the number of simultaneously switched air defense cells calculated by the electronic processor.
3. Многоканальный коммутатор, включающий активный элемент из электрооптического материала с волноводными каналами, в котором адреса для соединения N входных оптических каналов с N выходными оптическими каналами заданы с помощью линеек оптических модуляторов, удвоение оптических каналов выполнено с помощью оптического расщепителя, содержащий электрооптические ячейки полного внутреннего отражения (ПВО) для перевода сигналов из одного оптического канала в соседний оптический канал при уплотнении каналов, отличающийся тем, что
- в него вводят матрицу излучателей света (МИС) и эквивалентную ей по числу элементов матрицу оптронов, оптически связанную с МИС и электрически связанную с ячейками ПВО, причем в матрице оптронов под действием излучения от определенных компьютером излучателей вырабатываются электрические сигналы для управления переключением ячеек ПВО;
- в него вводят проекционную оптику, с помощью которой массиву оптических сигналов, формируемому в МИС, геометрически однозначно ставится в соответствие массив оптронов, электрически связанных с ячейками ПВО;
- в него вводят оптическую маску и/или голографический оптический элемент (ГОЭ), оптически связанные с МИС и оптронами и согласующие конфигурацию оптических пучков, выходящих из МИС, с конфигурацией фотоприемных площадок оптронов.
3. A multi-channel switch comprising an active element of electro-optical material with waveguide channels, in which the addresses for connecting the N input optical channels to the N output optical channels are set using lines of optical modulators, the doubling of the optical channels is performed using an optical splitter containing electro-optical cells of a complete internal reflection (air defense) for transferring signals from one optical channel to an adjacent optical channel during channel compaction, characterized in that
- a matrix of light emitters (MIS) is introduced into it and an matrix of optocouplers equivalent to it in terms of the number of elements, optically coupled to the MIS and electrically connected to the air defense cells, moreover, in the optocoupler matrix under the influence of radiation from computer-defined emitters, electrical signals are generated to control the switching of the air defense cells;
- projection optics are introduced into it, with the help of which the array of optical signals generated in the MIS is geometrically uniquely associated with the array of optocouplers electrically connected to the air defense cells;
- an optical mask and / or a holographic optical element (GOE) are introduced into it, optically coupled to the MIS and optrons and matching the configuration of the optical beams emerging from the MIS with the configuration of the photodetector areas of the optocouplers.
RU2012145162/28A 2012-10-24 2012-10-24 Method of switching nxn optical channels and multichannel switch (versions) RU2515958C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012145162/28A RU2515958C1 (en) 2012-10-24 2012-10-24 Method of switching nxn optical channels and multichannel switch (versions)
PCT/RU2013/001066 WO2014065717A2 (en) 2012-10-24 2013-11-28 Nxn optical switching method and multi-channel switch

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012145162/28A RU2515958C1 (en) 2012-10-24 2012-10-24 Method of switching nxn optical channels and multichannel switch (versions)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2515958C1 true RU2515958C1 (en) 2014-05-20

Family

ID=50545436

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012145162/28A RU2515958C1 (en) 2012-10-24 2012-10-24 Method of switching nxn optical channels and multichannel switch (versions)

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2515958C1 (en)
WO (1) WO2014065717A2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6947626B2 (en) * 2002-04-01 2005-09-20 Pegasusnet Co., Ltd. Optical cross-connect device
US20070086697A1 (en) * 2003-05-21 2007-04-19 Omron Corporation Optical switch
US20110116740A1 (en) * 2009-11-19 2011-05-19 Electronics And Telecommunications Research Optical communication device having digital optical switches
RU2010108837A (en) * 2010-03-11 2011-09-20 Игорь Николаевич Компанец (RU) WAY OF COMMUTATION OF N × N OPTICAL CHANNELS AND MULTI-CHANNEL SWITCH

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6947626B2 (en) * 2002-04-01 2005-09-20 Pegasusnet Co., Ltd. Optical cross-connect device
US20070086697A1 (en) * 2003-05-21 2007-04-19 Omron Corporation Optical switch
US20110116740A1 (en) * 2009-11-19 2011-05-19 Electronics And Telecommunications Research Optical communication device having digital optical switches
RU2010108837A (en) * 2010-03-11 2011-09-20 Игорь Николаевич Компанец (RU) WAY OF COMMUTATION OF N × N OPTICAL CHANNELS AND MULTI-CHANNEL SWITCH

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014065717A2 (en) 2014-05-01
WO2014065717A3 (en) 2014-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0349597B1 (en) Improvements in electro optical switch architectures
US6657770B2 (en) Programmable optical multiplexer/demultiplexer
AU2014235949B2 (en) Wavelength selective switch having integrated channel monitor
JPH04326334A (en) Photon interconnection switch
JPH01502710A (en) Bidirectional optical space switch
US6816296B2 (en) Optical switching network and network node and method of optical switching
US5751868A (en) Asymetrically dilated optical cross connect switches
JP6533743B2 (en) Optical cross connect device
US6819821B2 (en) Optical switch with a geometry based on perpendicularly-oriented planar lightwave circuit switches
US6259831B1 (en) All-optical interconnect utilizing polarization gates
US6366715B1 (en) Free space optical switch with lenses for re-collimating the light
US11516562B2 (en) Core selective switch and optical node device
RU2515958C1 (en) Method of switching nxn optical channels and multichannel switch (versions)
CN1438518A (en) Method and apparatus for optical swhich-over
US7174065B2 (en) Optical switching fabric with an optical to electrical converter in the output plane
JP4090286B2 (en) Light switch
US20210219031A1 (en) Optical cross-connect device
RU2456652C2 (en) Method of switching n×n optical channels and multichannel switch
WO2016174876A1 (en) Optical signal processing device
RU2504812C2 (en) Method of switching n×n optical channels and multichannel switch
RU2491592C2 (en) Method of switching n×n optical channels and multichannel switch
JPH0513289B2 (en)
Hamza et al. Free space optical multicast crossbar switch with non-movable switching elements
JP2827501B2 (en) Optical self-routing circuit
Araki et al. Massive optical interconnections (MOI): interconnections for massively parallel processing systems

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151025