TW591245B - Microelectromechanical optical cross-connect switches having reduced numbers of reflectors therein and methods of operating same - Google Patents

Description

591245 五、發明說明（1) " --—-- 發明笔_^· t發明係概關於微機電系、统，並且尤其是，關於微 光學互連交換器。 發明 「微機電（MEM)」技術既已採施於廣泛的應用範圍裡。 例如，MEM裝置既已應用在光學交換系統，以交換從交換 器輸入到既選之交換器輪出的光學輻射。傳統的光學交換 器，有時可稱為「光學互連（OXC)」交換器，可包括一個双 X N反射器陣列，以將光學輻射從任何交換輸入處反射到 任何交換輸出處。各個交換輸入與輸出可為齊準於該陣列 之某相關橫行或縱列。例如，在一個具有2個輸入與2個輪 出的2 X 2 MEM OXC交換器裡，該第一與第二輸入可為齊^ 於該2 X 2陣列之第一與第二橫行，而該第一與第二輸出則 可為齊準於該2 X 2陣列之第一與第二縱列。在作業上，可 利用某一選定2 X 2陣列的反射器，將光學輻射從任何交換 輸入處反射到任何交換輸出處。 既選之反射器可位在該陣列内，其中相關於該輸入處的 縱列與相關於該輸出的縱行彼此相交。該既選反射器可位 在反射位置，以將光學輻射從輸入處反射到所選定的輸出 處。至少某些其他的反射器可被放置在非反射位置處，而 無虞阻礙該光學輻射自輸入處傳播到既選之反射器和到輸 出處的過程。 ， ^

當傳統式MEM OXC交換器輸入與輸出的數目增多時，用 以提供彼等運作的反射器數目也會變多。應用於傳統式N

第5頁 591245 五、發明說明（2) XN〇xc内的反射器數目，R，一般表示如下： R 二 Ν2 其中該Ν值為交換器的輸入與輸出數目。例如，一 2 X 2 OXC交換器可包括4個反射器，一3 X 3 OXC交換器可包括9 個反射器，而一4 X 4 OXC交換器可包括16個反射器等。圖 1所示者為傳統式2 X 2 MEM OXC交換器1 00。 現參考圖1，其中各個反射器1 0 1-1 04包括一反射性表面 1 0 5 - 1 0 8，並且可被放置於反射性或是非反射性位置處。.、 據此，該MEM OXC 1 00可被放在2N2個的可能組態處，其中 各個組態可被定義為諸反射器的唯一性組合。然而不幸 地，或將無法應用所有的2^個組態。尤其是，某些反射器 組態可能會包括一些組態，其中在該陣列内的某橫列或縱 行上會有兩個或更多的反射器係屬反射狀態，藉以阻斷光 學輻射從該輸入處反射到輸出處。例如，為將光學輻射從 輸入I 1切換到輸出〇 1，反射器丨0 2與1 〇 3會被放在非反射位 置’以供光學輻射從輸入Π傳播到輸出〇 1。因此，某些可 能的2N2個組態或許無法供該MEM 〇xc得以適當運作。 不幸地，當輸入與輸出的數目增加時，反射器的數目亦 隨之而起。例如，一 5 χ 5 〇κ交換器可採用y個反射器， 而一 6 X 6者則可採用3 6個反射器等等。現已知可藉由在 反射器反面處提供該反射器一種反射表面，即如圖2A與“ 所不’來減少反射器的數目。根據圖2A和2β，某一反射器 2可作為—2 χ 2 MEM OXC交換器201。特別是，輸入Π和 12係相對於該反射器20 0而導指於該第一和第二方向2 2 5 ―、

591245 五、發明說明（3) 2 3 5。輸出0 1和〇 2亦係相對於該反射器2 0 0而分別導指於該 第一和第二方向。當該反射器2 0 0位屬反射位置時，即如 圖2A所示’光學輻射可由輸入n反射到輸出〇2，並且由輸 入I 2反射到輸出〇 1。當該反射器2 〇 〇位屬非反射位置時， 即如圖2B所示，則光學輻射可由輸入n傳通到輸出〇 1，並 且由輸入I 2到輸出〇 2。因此，該反射器2 〇 〇可作為一 2 X 2 MEM 0XC交換器20 1。然即便如上所述，仍存在一種需要以 提供既經改良並且其内具有減數之反射器的〇xc交換器。、 發明概要 本發明諸具體實施例可藉由提供N個對OXC的輸入與N個 自〇xc的輸出，俾承供「微機電（MEM)式光學互連（oxc)」 交換器具備一減數之反射器，其中該N值至少為3。該n X n Ο X C交換器可提供N !種狀態，在此該n !種狀態可依需要 將該些N個輸入之任者耦接至該些n個輸出之任者。該n X n OXC交換器也包括諸多交換節點，可選擇性地被耦接到該 等N個輸入和N個輸出。這些諸多交換節點各個皆可於交換 組悲&又疋以及傳通組態設定兩者中至少一者裡設定其組 態，俾由此而選擇性地提供經交換之光學輻射，且其中該 些交換節點的數目會等於ceiling [ln(N !)/ln(2)]，以提 供該Ν χ Ν Ο X C父換器的ν !種狀態。該ν χ ν 〇 χ c交換器可 進一步包括至少一個耦接於諸交換節點裡至少兩個的光學 傳送裝置。 ， 減少δ玄N X Ν Μ Ε Μ Ο X C交換器内所用之交換器的數目可供 Ν X Ν交換器利用到相較於傳統式ν χ ν交換器為較少的啟動

第7頁 591245 五、發明說明（4) " ' 器。尤其是，傳統式Ν χ N交換器或包括N2個交換器以提供 N I 種交換設定士 • 二 方式。這種傳統式N X N交換器可利用到如 對某4 X 4父換器約為低如2N2之0. 04%種狀態者。相對地， 根據本發明=Nx N交換器可含有cexUngfinU !)/ln(2)] 的反f*扣…這種根據本發明之N x N交換器可利用7 5 %的各 個可此狀悲。例如，某傳統式4 χ 4交換器可包含1 6個交換 J :、、;、而根據本發明之4 X 4交換器可僅含有5個交換器。 ^ »叮在較丨、的機板區域内構建較少的交換器和啟動、 器，藉此可減低根據本發明之Ν χ Ν交換器的所佔空間。 σ在其他根據本發明之具體實施例中，某2 X 2陣列的反射 器係經排置為第一和第二橫行與第一和第二縱列。接往該 Ν,χ N OXC父換器的第一、第二和第三輸入，係選擇性地光 辆^接到。亥2 X 2陣列的反射器中至少一者。導自於該ν χ ν OXC又換^的第一、第二和第三輸出，亦係選擇性地光學 搞=到該2 Χ 2陣列的反射器中至少一者。所有前述OXC交 =^之相關方法具體實施例亦皆可提供。如此，即可在光 學互連父換器中應用既減數目之反射器及/或啟動器。 在根據本發明的其他具體實施例裡，一 Ν X N OXC交換器 $括一第一可移動式反射器，.光學耦接於某第一輸入與某 ，一輸入。该第一可移動式反射器透過該第一輸入而接收 ^ 方向上的第一光學輻射，並且透過該第二輸入而接收 Υ 白上的弟一光學輪射。當該第一可移動式反射器位 於某非^射性位置時，該第一可移動式反射器可由此提供 弟 光本I射給該第一輸出而按第一方向傳播，並且當該

591245 五、發明說明（5) 第一可移動式反射器位於某反射性位置時，可由此提供第 一光學輪射給該第一輸出而按第一方向傳播。當一第二可 移動式反射器位於某非反射性位置時，該第二可移動式反 射器可提供來自於某第三輸入的光學輻射而按該第二方向 給該第二輸出。一光學傳送裝置可將該第一可移動式反射 器光學的第一輸出，光學耦接到該第二可移動式反射器的 第三輸入，並在該第三輸入處，將該第一輸出處的光學輻 射傳播方向由第一方向改變為第二方向。 … 在根據本發明的其他具體實施例裡，該光學傳送裝置為 固定式反射器。而又在根據本發明的其他具體實施例裡， 該光學傳送裝置為線性或曲線性導波管。 兒明 <圖1為具有四個反射器的傳統式2 X 2 Γ微機電（MEM)式光 學互連（OXC)」交換器平面圖； 。圖2A和2B為具有單一反射器的傳統式2 X 2 mem OXC交換 器平面圖； 圖3為2 X 2 MEM OXC交換器的示範性設定表； 圖4為說明根據本發明之3 χ 3 MEM〇xc交換器具體實施 例區塊圖； 圖5為說明根據本發明之3 χ 3 MEM 〇xc交換器具體實施 例略圖； 圖6為說明根據本發明之3 X 3 MEM OXC交換器具體實施 例平面圖； 圖7為說明根據本發明之3 X 3 MEM OXC交換器非正交性

、發明說明（6) 具體實施例略圖· 圖8為說明根μ 例作業的6綠丄 舍明之3 χ 3 MEM OXC交換器具體實施 圖η,;;:1：設定表； 系列平面圖·，夂去移動式反射器位置之具體實施例的一 裡按如圖8 D ^係針對根據本發明3x 3 MEM OXC交換器 _ 之6種交換器設定方式； 例i塊圖?明根據本發明之4 x 4 MEM〇xc交換器具體實施 例:圖為况明根據本發明之4 x 4 MEM oxc交換器具體實施 mem oxc交換器具體實施 mem oxc交換器具體實施 圖12為說明根據本發明之4 X 例平面圖； 圖1 3為說明根據本發明之4 X 例作業的24種交換器設定表； 圖HA-14Y，為說明第一到第五可移動式反射器在反射性 /、非反射性位置處之具體實施例的一系列平面圖，各者係 針對於根據本發明如圖13之24種交換器設定方式； 圖15為說明4x4 MEM OXC交換器之另一具體實施例略 圖’其中根據本發明含有5個交換節點以及第一和第二光 學傳送裝置； 圖16為說明4x4 MEM OXC父換器之另一具體實施例略 圖，其中根據本發明含有5個可移動式反射器以及2個固定 式反射器； 圖1 7為說明4 X 4 MEM OXC交換器之另一具體實施例略

第10頁 591245 五、發明說明（7) , 圖，其中根據本發明人士。^ 學傳送裝置。 月3有6個交換節點以及弟一和第二光 趾具體實 本發明現將參酌於 中緣列處本發明諸項：：圖式而加於後文中詳細說明’其 不同形式所實作，且具體實施例。然而本發明確得按 , 0 、 且不應被詮釋為僅侷限於本揭諸實施 ♦丄f疋，供纂彼些具體實施例目的係為讓本揭示得以缚 J完整，ϋ為完全给釋本發明觀點予熟諳本項技藝之， 士。文中相仿編號係指類似元件。 -、 口圖式中，老區域尺寸或將因簡明陳述而為誇示。 ^相t編號參錢似元素。料知悉當文巾耗某元件^ ί技連接」或「•接」件時，彼可直接地連接Ϊ 件稱Ϊ =凡件’或是出現中介性元件。相對地，當某元 盔出現Φί接地連接」或「直接地耦接」於其他元件，即 …、出現中介性元件。 傳i ΐ:用f名詞「光學輻射」▽包括用以於通訊系統内 :料的輻身十，像是可見光、紫外線、紅外線及/或電 If員譜上其他局部之輻射。雖然本揭發明係按mem 、器所描述，然應瞭解本揭發明確得適用於其他款 ^孥父換^，像是可將光學輻射由諸多輸入處交換到 夕輸出處之非Μ E Μ技術的光學交換器或節點。

應可知悉本發明多具體實施例係按平面圖與略示圖所 =甘珠等略示圖中包含各個可將光學輻射由諸輪入處交換 ，、上諸輸出處之節點。故這些略示圖可說明光學輻射的 591245 五、發明說明（8) 概略處理方式。 根據本發明，可減少用以提供N X N MEM OXC交換器功能 性的反射器數目。本發明部分係導引自可將反射器視為二 進位（位元）’並得被設定成兩種狀態其中某者：反射性或 非反射性的實作結果。這些反射器可當作是交換器，將任 何輸入耦交到其上任一輸出。這種二元作業可被用來決定 出為了提供N X N交換器功能所需之減少數目的可移動反射 器。可藉由像是磁性或機械式啟動裝置之局部性或整體性 啟動裝置來移動反射器。例如在美國專利申請案號 09/542，170 標題「Microelectromechanical Optical Cross-Connect Switches Including Mechanical Actuators and Methods of Operating Same」文中所述 者即為機械性反射器啟動方式，該案係共同指讓予本申請 案所有人，並茲併合為本案參考文獻。磁性啟動MEM 〇xc 父換器係進一步描述於如美國專利中請案號〇 9 / 4 8 9，2 6 4標 題「MEM Optical Cross-Connect Switch」乙文中，在此 將該揭示按其整體併合為本案參考文獻。其他款式之局部 性及/或整體性啟動方式亦可採行無誤。 詳言之，一個N X N交換器可提供任何n丨種交換設定方 式，其中某一交換設定方式係被定義為將N個輸入處交換 到N個輸出處方式。例如圖3所示者即為一 2 χ 2 MEM 〇xc交 換器示範性設定表格。即如圖3繪示，該2 χ 2 Μ Ε Μ 0 X C交 換器具有2 !或是2種交換設定方式。在設定丨裡，輸入n 係光學李馬接於輸出〇1，而輸入12則係光學耦接於輸出〇2。

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、 輪入Η係光學I馬接於輸出〇 2，而輸入I 2則 學輕接於輪出01 兩用乂提供N X N MEM OXC交換器内的各種交換器設定時會 而要到的既減「位元」（或是可移動式反射器）數目可表示 >二 N ! (1) 八 為了々（1)為真者的最小整數值。解出「位元」數目 如下： M = ceiling[ln(N!)/ln(2)] (2)

其中M為可移動式反射器的最小數值，n為交換器輸入與輸 ，數1 η表示自然對數，「！」則為階乘運算，而

Veiling」為將某分數提昇至次高整數的運算子（如 cei 1 ing(· 5) = 1 )。例如，3個可移動式反射器可備用以實 作出依據本發明之減數3 X 3 MEM OXC交換器，而5個可移 動式反射器可備用以實作出依據本發明之減數4 X 4 mem OXC交換器。

減低N X N MEM 0XC交換器内的反射器數目，可讓N X N交 換器僅需採用相較於傳統式N X n交換器為少的啟動器。特 別是’傳統的N X N交換器或將含有N2個反射器來提供N ! 種交換設定。這種傳統式交換器在某4 χ 4交換器内或僅得 使用到Ν2種狀態的〇 · 〇4%如此低者。相對地，根據本發明 之Νχ Ν父換器可以包括ceuing[ln(N!)/ln(2)]交換反射 器。根據本發明之此一 4 χ 4交換器可利用達7 5 %的各個可 能狀悲。例如’某傳統式4 χ 4交換器可包含1 6個交換器，

第13頁 591245 五、發明說明（l〇) —-- ^ 2彳根據本發明之4 X 4交換器可僅含有5個交換性反射器 個非交換性反射器。而且，可在較小的機板區域内構 J車:少的交換器和啟動器’藉此減低根據本發明之ΝχΝ交 換‘的所佔空間。 圖4為說明根據本發明之3 χ 3 ΜΕΜ 〇 施例區塊圖。根據圖4’—減數W可的提二員以 將任，輸入II-13交換至輸出〇1_〇3時所需要的互連功能。 即如等式（1 )和（2)所決定者，該3 χ 3 ΜΕΜ 〇κ交換器可包 括二個交換器，藉以提供該3 x 3 MEM〇xc交換器所需要的 6種設定方式（3 !)。 各，交換器40 1 -403可運作為一2 χ 2交換器。特別是， 各個父換器401 - 403可擁有2個輸入與2個輸出，其中出現 在輸入處的光學輻射可藉由交換該光學輻射，或是將該光 學輻射傳通而過的方式（「傳通」）被導向到輸出處。例 如’父換器4 0 2可將光學輻射自輸入4 〇 2 a交換到輸出4 0 2 d 處’或可將光學輻射自輸入402a傳通到輸出402c處。同樣 地’該交換器4 0 2可將光學輻射自輸入4 0 2b交換到輸出 402c處，或可將光學輻射自輸入4〇2b傳通到輸出402d處。 該些交換器4 0 1 - 4 0 3可被併同耦接以提供3 χ 3交換器的 整體功能。按此，光學能量可自任何輸入Π、I 2及/或I 3 處被交換到任何輸出〇1、02及/或03處。特別是，該交換 器402可將光學能量自輸入Π ( 40 2 b)及/或1 2 (402 a)交換 到交換器40 3 (經40 2c)及/或交換器401 (經40 2d)處。該交 換器4 0 1可將所收到的光學能量（4 0 1 a、4 0 1 b)交換到交換

第14頁 591245 五、發明說明（11) 器403(經401c)及/或輸出01(經4〇ld)處。該交換器403可 將所收到的光學能量，由交換器4 0 1 ( 4 0 1 a )及/或交換器 4 0 2 (4 0 1 b)交換到輸出02 (經40 3d)及/或輸出〇3 (經4 0 3 c) 處。緣通於該交換器4 0 1的虛線表示該輸出4 〇 2 c可被耦接 到輸入40 3b，而無須由該交換器40 1所交換。 此外，可將光學能量由第一輸入處交換到第一輸出處， 而無須阻斷該光學能量自第二輸入到第二輸出處的交換作 業。例如，根據圖4所述，將光學能量由輸入11處交換到… 輸出0 2處，並不會阻斷（或排斥）將該光學能量自輸入I 2到 輸出01或輸出03處的交換作業。 圖5為說明根據本發明之3 X 3 MEM OXC交換器40 0的具體 實施例略圖。根據圖5，一 2 X 2陣列包括了第一和第二縱 列以及第一和第二橫行，可定義出在第一方向425上的第 一和第二光學路徑411、412，與在第二方向435上的第三 和第四光學路徑413、414。該些光學路徑係齊準於該MEM OXC交換器的諸輸入與輸出處。 特別是，輸入11係齊準於第一光學路徑4 11，輸入I 2係 齊準於第四光學路徑414，而輸入I 3則係齊準於第三光學 路徑413。輸出01係齊準於第一光學路徑411，輸出02齊準 於第二光學路徑412，而輸出13係齊準於第三光學路徑 413 ° 即如由等式（1)所決定，該3 X 3 MEM 0XC交換器4〇〇包括 三個交換器或是「交換節點」40 1 - 40 3，以提供該3 X 3 MEM 0XC交換器40 0所需要的6種（3 !)設定方式。該等第

第15頁 591245 五、發明說明（12) 一、第二和第三節點4 〇卜4 0 3可選擇性地將光學輻射從某 一光學路徑交換到另一光學路徑，以傳播該光學輻射自任 一輸入處到任一輸出處。例如，該第一節點4 〇 1可將光學 輻射從第一光學路徑4 1 1交換到第三光學路徑4 1 3以透過輸 出〇 3而輸出，或者是該第一節點4 〇 1可傳通該光學輻射而 透於該輸入11處。 一光學傳送裝置405可將該第二節點402的某輸出光學耦 接到該第三節點4 03的某輸入，以供透過輸出〇2或〇3而输、 出。該光學傳送裝置405可將按第二方向435而源自該第二 節點40 2之既收光學輻射的傳播方向，於該第三節點4〇3的 輪入處改變成為第一方向425。 在較佳具體實施例中，該光學傳送裝置4〇5係非交換性 者。按此’該光學傳送裝置4 〇 5可為固定式反射器、線性 導波官、曲線式導波管及/或可改變光學輻射傳播方向之 裂置。然而’亦可採用一種不需要於反射性與非反射性之 間移動的某交換裝置。 a圖β為說明根據本發明之3x 3 MEM OXC交換器500具體實 施例平面圖。根據圖6，一 2 χ 2陣列反射器5 〇丨—5 〇 4係經如 圖，式排置為第一與第二縱列和第一與第二橫行，以定義 出第一方向525上的第一與第二光學路徑511、512，和第 —方向535上的第三與第四光學路徑513、514。這些光學 路徑係經齊準於該3 X 3 MEM 〇xc交換器5〇〇的輸入與輸出 處。 特別是’輪入I 1係齊準於該第一光學路徑5 1 1，輸入J 2

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係齊準於該第四光學路徑514，輸入13係齊準於該第三光 學路徑513。該輸出01係齊準於該第一光學路徑511，輸出 係齊準於該第二光學路徑5丨2，而輸出〇3係齊準於該第 二光學路徑5 1 3。在較佳具體實施例中，諸輸入裡至少一 個（在此為輸入II)會位在該—M 〇xc交換器5〇〇離於其他輸 入處之個別侧。而在其他實施例裡，諸輸出中至少一個 (在此為輸入03)會位在該MEM OXC交換器5 0 0離於其他輸出 處之個別側。 "亥些第一、第二和第三反射器5 (Π - 5 0 3可移動於反射性 位置與非反射性位置之間。該等第一、第二和第三反射器 5 0 1 -5 0 3係導向於相對該些光學路徑為45度，並且於反面 處具有反射性材質。按此，該等第一、第二和第三反射器 5^1-M3可用以反射或「交換」光學輻射由輸入處沿著光 學路彳全’而從任何輪入處傳播該光學輻射到任何輸出處。 5亥反射性材質可為像是矽上金質或是聚矽上的金質。亦可 採用其他的反射性材質。 圖^為說明根據本發明之3 χ 3 MEM 〇xc交換器非正交性 ^體貝，例略圖。應知悉本發明可為按具有相對於彼此係 ，正父^性指向的交換器所實作，即如像是圖7所示者。 圖8為說明根據本發明之3x 3 MEM OXC交換器運作方式 的6種交換哭# $而丨+ 、疋列表。根據圖8，某第一種交換器設定可 沐二輸入11光學李馬接到輸出〇1，將該輸入I 2接到輸出〇2， f ί輸人13接到輪出Q3。第二種交換器設定可將該輸入！ 1 一子耦接到輸出01，將該輸入12接到輸出03，將該輸入13

第17頁 591245 五、發明說明（14) 接到輸出0 2。第三種交換器設定可將該輸入π光學耗接到 輸出02，將該輸入12接到輸出〇1，將該輸入；[3接到輸出 〇 3。第四種交換器設定可將該輸入丨丨光學耦接到輸出〇 3， 將該輸入12接到輸出02，將該輸入13接到輸出〇1。第五種 父換器設定可將該輸入Π光學耦接到輸出〇 2，將該輸入；[2 接到輸出0 3 ’將該輸入I 3接到輸出〇 1。第六種交換器設定 可將該輸入11光學耦接到輸出〇 3，將該輸入〗2接到輸出 〇 1，將該輸入I 3接到輸出Q 2。按此，如圖8的這六種交換、 器設定可供將任何輸入光學耦接到任何輸出。 圖9A-F為說明可移動式反射器6〇卜6〇5位置之具體實施 例的一系列平面圖，各者係針對根據本發明3 X 3 MEM 0XC 父換器7 0 0裡按如圖8内6種交換器設定方式之各者。即如 圖8所示，一2 X 2陣列交換器70卜7〇4係經排置為第一和第 一縱列與第一和第二橫行，以定義出第一方向725上的第 一與第二光學路徑711、712，和第二方向735上的第三與 第四光學路徑713、714。這些光學路徑係經齊準於該MEM 0XC父換器700的諸輸入與輸出處。 根據圖9A-9F，實陰影區域表示對應之可移動式反射器 70 1 -70 3係位在反射位置，無陰影區域表示該反射器係位 f非反射位置，而半陰影區域表示該反射器係屬固定者。 當某一可移動式反射器位在反射位置時，沿某第一光學路 徑而^射的光學輻射會由該第一光學路徑反射到某條正交 於该第一光學路徑的第二光學路徑上。相對地，當某一可 移動式反射器位在非反射性位置時，沿第一光學路徑而入

第18頁 591245 五、發明說明（15) 射的光學輻射，則會「傳通」並繼續沿該第一光學路徑而 傳播。 即如圖9A所示，在第一設定方式中，第一、二與三可移 動式反射器70卜703係位在各自的非反射性位置處。按 此，輸入Π處所收到的光學輻射會「傳通」而到輸出〇丄 處。輸入I 2處所收到的光學輻射會「傳通」過該第二可移 動式反射器702，而由固定式反射器704反射到輸出〇2處， 並且輸入I 3處所收到的光學輻射會「傳通」而到輸出q 3 、 處。對此，該第一設定方式可提供3項由該MEM OXC交換器 2 0 0所提供的可能功能。換言之，相同的設定方式可被用 來將輸入Π交換到輸出01，或將輸入I 2交換到輸出〇2，或 將輸入13交換到輸出03。 在第二設定方式中（如圖9B)，該第三可移動式反射器 7 0 3係位在反射性位置處，而該第一與第二可移動式反射 器7 0 1 - 7 0 2係位在反射性位置處。按此，輸入11處所收到 的光學輻射會「傳通」過輸出〇丨處。輸入；[2處所收到的光 學輻射會「傳通」過該第二可移動式反射器7 〇 2，而由固 定式反射器704反射到該第三可移動式反射器？〇3處，而該 者會將光學輻射反射到輸出0 3處。輸入I 3處所收到的光學 輻射會「傳通」過該第一可移動式反射器7 0 1並從該第三 可移動式反射器7 0 3處反射到輪出q 2處。 在第三設定方式中（如圖9C)，該第二可移動式反射器 7 02係位在反射性位置處，而該第一與第三可移動式反射 器7 0 1、7 0 3係位在反射性位置處。按此，輸入丨丨處所收到

第19頁 591245 五、發明說明（16) 的光學輻射會從該第二可移動式反射器7 0 2處和由固定式 反射器704反射，並「傳通」過該第三可移動式反射器703 而到輸出0 2處。輸入I 2處所收到的光學輻射會由該第二可 移動式反射器7 0 2反射，並「傳通」過該第一可移動式反 射器7 0 1而到輸出〇 1處。輸入I 3處所收到的光學輻射會 「傳通」到輸出03處。 在第四設定方式中（如圖9D)，該等第一、第二與第三可 移動式反射器70卜70 3皆係位在反射性位置處。按此，輸〜 入11處所收到的光學輻射會從該第二可移動式反射器7 〇 1 處反射到固定式反射器7 0 4反射再到該第三可移動式反射 器7 0 3而到輸出I 3處。輸入I 2處所收到的光學輻射會由該 弟一可移動式反射器7 0 2反射再到該第一可移動式反射器 7 0 1又到該第三可移動式反射器70 3而到輸出〇2處。輸入I 3 處所收到的光學輻射會由該第一可移動式反射器7 〇 1反射 到輸出01處。 在替代性的第四設定方式中（如圖9D’），該第一可移動 式反射器7 0 1係位在反射性位置處，而該第二與第三可移 動式反射器7 0 2、7 0 3係位在反射性位置處。按此，輸入11 處所收到的光學輻射會「傳通」該第二可移動式反射器 702處，並從該第一可移動式反射器701反射且「傳通」過 該第三可移動式反射器7 〇 3而到輸出0 3處。輸入I 2處所收 到的光學輻射「傳通」過該第二可移動式反射器7 0 2，並 由固定式反射器7 0 4反射而「傳通」過該第三可移動式反 射器7 0 3而到輸出〇 2處。輸入I 3處所收到的光學輻射會由

第20頁 591245 五、發明說明（17) 該第一可移動式反射器7 0 1反射到輸出〇丨處。 可根據所欲之4 X 4 MEM OXC交換器運作方式，而選定其 他的替代性第四設定方式。例如，某替代性第四設定方^ 可因在從某輸入到某輸出之傳播光學輻射方面，足得提供 較少的反射器數目或是其相關光學路徑較短之故而屬較 適。 在第五設定方式中（如圖9E)，該等第一與第二可移動式 反射器7 0 1、7 0 2皆係位在反射性位置處，而第三可移動式 反射器7 0 3位在非反射性位置處。按此，輸入11處所收到 的光學輻射會從該第二可移動式反射器7〇2處反射到固定 式反射器7 0 4反射，「傳通」過該第三可移動式反射器7 〇 3 而到輸出0 2處。輸入I 2處所收到的光學輻射會由該第二可 移動式反射器7 0 2反射到該第一可移動式反射器7 〇1， 「傳 通」過該第三可移動式反射器7 0 3而到輸出〇3處。輸入I 3 處所收到的光學輻射會由該第一可移動式反射器7〇 1反射 到輸出01處。 在替代性的第五設定方式中（如圖9E，），該等第一與第 二可移動式反射器7 0 1、7 0 3皆係位在反射性位置處，而第 一可移動式反射器7 0 2位在非反射性位置處。按此，輸入 1 1處所收到的光學輻射會「傳通」該第二可移動式反射器 7 0 2處，並從該第一可移動式反射器7 〇丨和該第三可移動式 反射器7 0 3反射而到輪出〇 2處。輸入I 2處所收到的先學輻 射「傳通」過該第二可移動式反射器7 0 2，並由固定式反 射器和該第三可移動式反射器7 〇 3反射而到輸出〇 3處。輸

第21頁 591245 一可移動式反射器7 0 1 入I 3處所收到的光學輻射會由該第 反射到輸出01處。 在弟又疋方式中（如圖9F)，該等第二盥 反射器70 2、703皆係位在反身 "弟一了移動式 .^7nl , ^ ^ 6隹夂射性位置處，而第一可移動式 反射701位在非反射性位置處。按此

的光學輻射會從該第二可移叙+ = & ^ ^ H J J秒動式反射|§ 7 0 2、固定式反射

器704和該第三可移動式及急+怒^ A 切A反射^ 703而反射到輸出〇3處。輸 光學輕射會由該第二可移動式反二 J射J U」過該第一可移動式反射器701而到輸_ 處。輸入I 3處所收到的伞與 σ 剽的光學輻射會「傳通」過該第一可移 動式反射器701並由兮筮二可必乂 ， ΑΟ ^ μ弟二了移動式反射器70 3反射到輸出 02處。 又根據本發明另-項特點，確可利用（1^)/2個節點來 貝作出Ν X N MEM 〇xc交換器。特別是，這些（Ν2_Ν)/2個 節點可位刻χΝ陣列對角線的某側。某一或諸多光學傳送 裝置係沿於錢角線而位在内部陣列位置上。按&，根據 本务明之N X N 〇xc交換器可包括相較於由等式（丨）所決定 者而為更多的可移動式反射器。例如，某4 X 4 MEM OXC交 換器可採用6個可敕屯a g e 。 J移動式反射|§和2個固定式反射器。某8 x8 MEM OXC 交換哭 狹扣可利用2 8個可移動式反射器來製作。 相對說來’從等式⑴，這些交換器可含有較少的可移動 圖1〇為說明根據本發明之4x 4 MEM 0XC交換器具體實施 例區塊圖。根據圖10，交換器8 0 1 - 80 5可提供用以將任何

第22頁

591245 五、發明說明（19) 輸入II-14交換至輸出〇丨-〇4時所需要的互連功能。即如等 式（1 )和（2)所決定者，該4 X 4 MEM OXC交換器可包括五個 交換器’藉以提供該4 X 4 MEM OXC交換器所需要的24種設 定方式（4 !)。 特別是，各個交換器8ΙΠ-805可作為一2 X 2交換器。 例如’交換器8 0 2可將光學輻射自輸入8 0 2a交換到輸出 802c處，及/或到輸出8〇2d處。同樣地，該交換器802可將 光學輻射自輸入8 02b交換到輸出802c處及/或到輸出802d、 處。 該些交換器80卜8 0 5可被併同耦接以提供4 X 4交換器的 整體功能。按此，光學能量可自任何輸入Π、I 2、I 3及/ 或14處被交換到任何輸出〇丨、〇2、〇3及/或〇4處。特別 是，該交換器8 0 2可將光學能量自輸入丨2 ( 80 2b)及/或輸 入1 3 ( 80 2a)交換到交換器8〇4(經8 0 2c)及/或交換器 801(經802d)處。該交換器8〇4可將光學能量自交換器802 (804a)及/或輸入II (經8〇4b)交換到交換器805 (經804c) 及/或交換器8 0 3 (經804d)處。 該交換器8 0 1可將所收到的光學能量（8 〇丨&、8 〇 1 b )交換 到交換器8 0 5 (經801c)及/或交換器8〇3 (經80 Id)處。該 交換器8 0 3可將所收到的光學能量，由交換器8 〇 } ( 8 〇 3 a) 及/或交換器8 0 4 ( 8 0 3b)交換到輸出〇2 (經8〇3c)及/或輸出 01 (經8 0 3d)處。該交換器8 0 5可將所收到的光學能量，由 交換器8 0 1 ( 8 0 5a)及/或交換器804 (8〇5b)交換到輸出〇4 (經805c)及/或輸出03 (經8〇5d)處。

第23頁 591245 五、發明說明（20) 繪通於該交換器8 0 4的虛線表示該輸出8 0 2 d可被耦接到 輸入8 0 1 b，而無須由該交換器8 0 1所交換。繪通於該交換 器801的虛線表示該輸出804c可被搞接到輸入805b，而無 須由該交換器8 0 1所交換。 圖1 1為說明根據本發明之4 X 4 MEM OXC交換器8 0 0具體 實施例略圖。根據圖11，一 3 X 3陣列包括了第一、第二和 第三縱列以及第一、第二和第三橫行，可定義出在第一方 向825上的第一、第二和第三光學路徑811—813，與在第二 方向835上的第四、第五和第六光學路徑814-816。該些光 學路徑係齊準於該4 X 4 MEM OXC交換器8 0 0的諸輸入與 輸出處。 特別是，輸入11係齊準於第二光學路徑8 1 2，輸入I 2係 齊準於第一光學路徑8 11，輸入I 3則係齊準於第六光學路 徑8 1 6，而輸入I 4則係齊準於第五光學路徑8 1 5。輸出〇 1係 齊準於苐二光學路徑812，輸出02齊準於第四光學路徑 8 1 4 ’輸出丨3齊準於第三光學路徑8丨3，而輸出丨4係齊準於 第五光學路徑815。 第一至第五節點801-805可以選擇地將光學輻射自—光學 路徑切換至另一光學路徑以便由任一輸入傳導至任一輸 出。例如，第二節點8〇2能將光學輻射自第一光學路徑8ιι 切換至六光學路徑816以便傳輸至第四節點8 04或可使光學 輻射通至第一節點8 0 1。 某第—光學傳送裝置8 0 6可選擇性地將該第四節點8〇4的 某輸出光學耗接到該第五節點8 0 5的某輸入，以供透過輸

第24頁 αΐ245 五、發明說明（21) ^03或04而輸出。該第一光學傳送裝置8〇6可將按第二方 2 8 3 5而源自該第四節點8 0 4所接收之光學輻射的傳播方 於该第五節點8 0 5的輸入處改變成為第一方向8 2 5。 與某第二光學傳送裝置807可將該第一節點801的某輸出光 予搞接到遠第三節點8 0 3的某輸入，以供透過輸出〇1或〇2 而輸出。該第二光學傳送裝置807可將按第一方向825而源 ^自違第一節點8 〇 1之既收光學輻射的傳播方向，於該第三 即點8 0 3的輪入處改變成為第二方向8 3 5。 … 風這些光學傳送裝置806、807並未經交換。因此，該等光 學傳运裝置8 〇 6、8 0 7可為固定式反射器、線性導波管、曲 線式導波管或其他可改變光學輻射傳播方向之裝置。 圖1 2為說明根據本發明之4 X 4 MEM OXC交換器9 0 0具體 貝施例平面圖。根據圖1 2，第一到第七反射器9 〇丨—9 〇 7陣 列係經如圖方式排置為第一到第三縱列和第一到第三橫 行，以定義出第一方向925上的第一、第二和第三光學路 徑911-913，和第二方向935上的第四、第五和第六光學路 m 4 — 9 1 6。這些光學路徑係經齊準於該MEM OXC交換器 9 0 0的輸入與輸出處。 特別是，輸入11係齊準於該第二光學路徑9 1 2，輸入I 2 係齊準於該第一光學路徑911，輸入13係齊準於該第六光 學路徑916，而輸入14係齊準於該第五光學路徑9丨5。該輸 出01係齊準於該第二光學路徑912，輸出02係齊準於該第 四光學路徑914，輸出03係齊準於該第三光學路徑913，而 輸出04係齊準於該第五光學路徑915。在較佳.具體實施例

第25頁 591245 五、發明說明（22) 中，諸輸入裡至少一個會位在該MEM OXC交換器9 0 0離於其 他輸入處之個別側。而在其他實施例裡，諸輸出中至少一 個會位在該MEM OXC交換器9 0 0離於其他輸出處之個別側。 該些第一到第五反射器9 0 1 - 9 0 5可移動於反射性位置與 非反射性位置之間。該等第一到第五反射器9 0 1 - 9 0 5係導 向於相對該些光學路徑為45度，並且於反面處具有反射性 材質。該些第六和第七反射器9 0 6、9 0 7則屬固定式。按 此’該寺弟一到弟五反射器.9 0 1 - 9 0 5用以反射或「交換」、 光學輻射由輸入處沿著其向内之光學路徑，而從任何輸入 處傳播該光學輕射到任何輸出處。該反射性材質可為像是 矽上金質或是聚矽上的金質。亦可採用其他的反射性材 質。 圖1 3為說明根據本發明之4 X 4 Μ Ε Μ Ο X C交換器運作方式 的24種交換器設定列表。圖14Α-14 Υ，為說明第一到第五可 移動式反射器9(Π-9 05在反射性與非反射性位置處之具體 實施例的一系列平面圖，各者係針對於根據本發明如圖i 3 之2 4種交換器設定方式。在此無須對圖1 4 A -1 4 Y，各者样加 說明，此因諸反射器可即按如圖14A-14Y，方式而排置，俾 提供所需要的24種設定方式。 圖15為說明4 X 4 MEM OXC交換器之另一具體實施例略 圖’其中根據本發明含有5個交換節點以及第一和第二光 學傳送裝置。圖16為說明4 X 4 MEM OXC交拖哭 …又俠為之另一具體 施例平面圖，其中根據本發明含有5個可移動式反射哭 以及2個固定式反射器。 工 "

第26頁 591245 五、發明說明（23) 圖1 7為說明4 X 4 MEM OXC交換器1 40 0之另一具體實施例 略圖，其中根據本發明而含有6個交換節點以及第一和第 二光學傳送裝置。根據圖1 7，一 3 X 3陣列包括了第一、第 二和第三縱列以及第一、第二和第三橫行，可定義出在第 一方向1425上的第一、第二和第三光學路徑1411-1413， 與在第二方向1 43 5上的第四、第五和第六光學路徑 1414-1416。該些光學路徑係齊準於該4x4 MEM OXC交換 器1400的諸輸入與輸出處。 … 特別是，輸入11係齊準於第一光學路徑1 41 1，輸入I 2係 齊準於第六光學路徑1 4 1 6，輸入I 3則係齊準於第五光學路 徑1 41 5，而輸入I 4則係齊準於第四光學路徑1 4 1 4。輸出01 係齊準於第一光學路徑1 4 11，輸出02齊準於第二光學路徑 1412，輸出03齊準於第三光學路徑1413，而輸出〇4係齊準 於第四光學路徑1414。 第一到第六節點1 4 0 1 - 1 4 0 6可選擇性地將光學輻射從某 一光學路徑交換到另一光學路徑，以傳播該光學輻射自任 一輸入處到任一輸出處。例如，該第五節點1 40 5可將光學 輻射從第五光學路徑1 4 1 5交換到第二光學路徑1 4 1 2以傳送 到第四節點1 4 〇 4而輸出，或者是傳通該光學輻射而透於該 第六節點1 4 0 6處。 某第一光學傳送裝置1 4 0 7可選擇性地將該第三節點1 4 0 3 的某輸出光學|馬接到該第五節點1 4 0 5的某輸入。該第一光 學傳送裝置1 4 0 7可將按第二方向1 4 3 5而源自該第三節點 1 4 0 3所接收之光學輻射的傳播方向，於該第五節點1 4 〇 5的

第27頁 591245 五、發明說明（24) 輸入處改變成為第一方向1 42 5。 某第_光學僖#壯 光學輪接到該第=可將該第五節點1 40 5的某輸出 04而輸出。該第1、= 的某輪入，或是透過輸出03或 λ ^ ^ —光子傳送裝置1408可將按第二方向1435 兮筮丄二軒^木即點1 4 0 5之既收光學輻射的傳播方向，於 a玄弟/、郎點1 4 0 6的^人走ηΛ*么上么 的輸入處改變成為第一方向1 42 5。 m β ^ ^和丨6中，交換節點/可移動式反射器的數目可應 二:、^ j 1 )而決定。特別是，該圖1 5和1 6中的4 X 4 ·、 0XC又換|§包含5個交換節點/可移動式反射器。相對於圖 11丄圖1 6的可移動式反射器可朝指於不同方向。 這些光學傳送裝置14〇7、1408並未經交換。因此，該等 ，學傳送裝置1 40 7、1 408可為固定式反射器、線性導波 管、曲線式導波管或其他可改變光學輻射傳播方向之裝 置。 即如前述，可利用（N2-N)/2個節點來實作出如圖1 7的具 體實施例。在如圖1 7的4 X 4 MEM 0 XC交換器1 4 0 0裡，這些 (N2-N)/2個節點（或是節點1 40 1 - 1 40 6 )可位在4 X 4陣列對 角線的某侧，在此，該等第一和第二光學傳送裝置係散佈 於該4 X 4陣列的内部陣列位置上。 根據本發明，確得減少用以提供N X N MEM OXC交換器功 能性的反射器數目。而特別是，所減少的反射器數目可為 如下表示·· ceiling[ln(N ! )/ln(2)]。降低Nx N MEM 〇XC交換器内所採用之反射器數目，可讓該N x N交換器相_ 較於傳統式N X N交換器而使用更少的啟動器數目。同

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Claims (1)

1. 591245 案號 90109432 曰 修正 六、申請專利範圍 1. 一種具有Ν個對OXC交換器的輸入（II - 14)與Ν個自OXC 交換器的輸出（01-04)之Ν χΝ「光學互連（OXC)」交換器 (800)，其中Ν至少為3，且其中該N xN OXC交換器可提供 Ν !種狀態，可將該些Ν個輸入之任者光學辆接至該些Ν個 輸出之任者，其中該Ν X N OXC交換器包括： 諸多交換節點（8 0 1 - 8 0 5 )，可選擇性地被光學耦接到 該等Ν個輸入和Ν個輸出，其中這些諸多交換節點各個皆可 於交換組態設定以及傳通組態設定兩者中至少一者裡，按 逐個輸入的方式來設定其組態，俾由此而選擇性地提供經 交換之光學輻射，且其中該些交換節點的數目會等於 ceiling[ln(N !)/ln(2)]，以提供該Ν X N OXC 交換器的 Ν !種狀態；以及 至少一個耦接於諸交換節點裡至少兩個的光學傳送裝 置（ 8 0 6 )。 2. 如申請專利範圍第1項之Ν X Ν「光學互連（OXC)」交 換器，其中該節點數目會小於等於（Ν2-Ν)/2，以提供該Ν X N OXC交換器的Ν !種狀態。 3. 如申請專利範圍第1項之Ν X Ν「光學互連（OXC)」 交換器，其中該光學傳送裝置包括一非移動式反射器 ( 9 0 6 ) 〇 4. 如申請專利範圍第1項之Ν X Ν「光學互連（OXC)」 交換器，其中該第一 Ν個輸入係正交於該第二Ν個輸入。 5. 如申請專利範圍第1或4項之Ν X Ν 「光學互連 (OXC)」交換器，其中該第一Ν個輸出係正交於該第二Ν個

   O:\70\70677.ptc 第35頁 591245 _案號 90109432_年/月 f 曰__ 六、申請專利範圍 輸出。 6 . 如申請專利範圍第1或3項之N X N「光學互連 (0 X C )」交換器，其中該至少一個交換節點包括一於反面 - 處會具有反射性材質之可移動式反射器。 7. 一種操作N X N「光學互連（OXC)」交換器之方法， 含有選定該OXC交換器的反射器組態數目，使得諸N個輸入 (I 1-14)中某由此所選定者會被切換到諸N個輸出（(H-04) ‘ 中某由此所選定者，該方法包括： 在諸反射器組態的某選定者之中，對眾多反射器 (8 0 1 - 8 0 5 )進行組態設定，其中諸交換性反射器的數目會 等於ceiling[ln(N!)/ln(2)]。 _ 8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中諸反射器包括得 於反射性位置與非反射性位置之間移動的可移動式反射 器。 9. 如申請專利範圍第7項之方法，其中更包括： 經由某光學路徑，將光學輻射從既選輸入處傳播到既 . 選輸出處，該路徑包含諸反射器中至少一個與至少一個非 可移動式反射器。 10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該至少一個非 可移動式反射器包含一保持在反射性位置的反射器。

   O:\70\70677.ptc 第36頁