專利名稱：光通信方法和裝置的制作方法
技術領域：
0002本發(fā)明涉及用于光交換機和光通信的方法和裝置。
背景技術：
0003光開關被廣泛地用于光纖通信業(yè)中。典型地，光開關作為網(wǎng)絡保護開關或光塞取系統(tǒng)的元件工作。當傳輸頻帶、交換速度、和通信流量增加時，通信系統(tǒng)需要更小、更便宜、和更好的裝置和開關。
0004傳統(tǒng)的用于網(wǎng)絡保護的光開關大部分是機械開關，由于設計結(jié)構的原因，其導致了非常大的體積。傳統(tǒng)開關通常在光通路內(nèi)部采用一種旋轉(zhuǎn)鏡或旋轉(zhuǎn)切片將光束向不同方向指引以執(zhí)行開關功能。由于這種鏡子尺寸較大及其旋轉(zhuǎn)，這種開關通常需要為每一個光端口(輸入和輸出)配一個準直儀來延伸該光通路以便將旋轉(zhuǎn)鏡和其他開關機械裝置置于該光通路中阻擋或開關所述光束。由于采用了如所述準直儀的很多組件，建造每個單獨開關模塊的成本很難降低。
0005光通信系統(tǒng)也通常采用其他組件，例如光塞取復用器(OADM)。這些系統(tǒng)需要體積緊密的開關，理想的是能被集成為一個小交換陣列。然而傳統(tǒng)開關的典型制造使用非常昂貴的MEMS技術。而且，MEMS開關很難裝配一種鎖定機制裝置，其在當電源被中止時用來維持該開關的狀態(tài)。此外，MEMS開關典型具有可被磨損的移動零件并通常需要高電壓來控制該開關，這些往往都降低了可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
0006根據(jù)本發(fā)明所提供的一種用于通信的方法和裝置包含一開關系統(tǒng)，設置來接收光信號并延任何選定的光通路指引這些光信號。該開關系統(tǒng)適當?shù)匕硕鄠€開關，并且這些開關的至少一個可包括一種可變折射材料具有任一狀態(tài)一和任一狀態(tài)二，其中當所述可變折射材料處于所述狀態(tài)一時，該光信號經(jīng)由一條第一通路被傳輸并且當所述可變折射材料處于所述狀態(tài)二時，其單個通道信號經(jīng)由一條第二通路被傳輸。該開關系統(tǒng)可以作為另一種選擇或是額外地包括一個具有一反射態(tài)和一透射態(tài)的開關元件，其中當此開關元件處于所述反射態(tài)時，光信號經(jīng)由一條第一通路被反射，并且當此開關元件處于所述透射態(tài)時，其單個通道信號通過一條第二通路被透射。


0007結(jié)合下列附圖并通過參考其詳細說明，可獲得對本發(fā)明的更全面理解。在下列附圖中，相同附圖數(shù)字指示相同元件和步驟。
0008圖1是一種根據(jù)本發(fā)明所提供的開關系統(tǒng)的框圖；0009圖2是對具有一種可變折射材料的1×2光開關的說明圖；0010圖3是對一種可變折射材料的說明圖，其相鄰介質(zhì)具有不同折射率；0011圖4是對具有一種可變折射材料的2×1光開關的說明圖；0012圖5是對具有一種可變折射材料的2×2光開關的說明圖；0013圖6是對具有一種可變折射材料和三維光通路的光開關的說明圖；
0014圖7是對一種三維光開關陣列的說明圖；0015圖8A-F各是具有不同定向和/或光通路的光介質(zhì)圖；0016圖9A-C各是具有能改變光通路的透鏡、開關、和鏡子的光系統(tǒng)圖；0017圖10是具有一種響應電信號的可變折射材料的1×2光開關的說明圖；0018圖11A-B是對響應電場和/或磁場的可變折射率材料的說明圖；0019圖12A-C是對響應光的可變折射材料的說明圖；0020圖13是一種有著電控光開關的開關陣列的說明圖；0021圖14是一種熱響應光開關說明圖；0022圖15是一種對使用液晶材料的光開關說明圖；0023圖16是一種響應光的光開關說明圖；0024圖17是一種采用波導的光開關說明圖；0025圖18是一種具有多個開關元件的開關陣列的說明圖；0026圖19A-C是對一種機械開關的各種說明圖；0027圖20是使用一種機械開關的光開關的說明圖；0028圖21是一種具有鎖定機制裝置的機械光開關的說明圖；0029

圖22是一種具有多個機械開關的開關陣列的說明圖；0030圖23是使用一種開關陣列的通信系統(tǒng)的圖；0031圖24是2×1開關將光藕合到一信號探測器；0032圖25A-B是幾種光包交換機圖；和0033圖26是一種使用一種交換陣列并為光包而設置的通信系統(tǒng)的圖。
0034對附圖中元件和步驟的說明考慮了簡便和清晰，且不一定按任何特定的順序來安排。例如，在圖中說明了可被并發(fā)或以不同順序執(zhí)行的步驟以幫助提高對本發(fā)明實施例的理解。
具體實施例方式
0035對本發(fā)明的說明，部分按功能組件和各種處理步驟來安排。這樣的功能組件可由任何數(shù)量的單員的任何組成設置來實現(xiàn)這些特定功能并可獲得各種結(jié)果。例如，本發(fā)明可使用各種元件，如，透鏡、折射鏡、準直器、材料、光源、光發(fā)射器、反射器及類似物等，它們可以執(zhí)行做出各種功能。此外，本發(fā)明的實現(xiàn)可以通過結(jié)合任意數(shù)量的各種應用、環(huán)境、通信系統(tǒng)、和各種制動機制來達到，并且這些被說明的系統(tǒng)僅是本發(fā)明的示例性應用。進一步，本發(fā)明可采用任何數(shù)量的傳統(tǒng)技術方法來制造、組裝、集成等等。
0036現(xiàn)參考圖1，一根據(jù)本發(fā)明所提供的光交換模塊100可以通過結(jié)合光源110，光目標112，開關114和制動器116等來實現(xiàn)。該光源110被設置來為由開關114提供光信號而由開關114進行選擇性地傳輸。光源110可包含任何向開關114提供光線的合適系統(tǒng)，如任一傳統(tǒng)光導纖維或連接到該開關114的波導。，光源110可進一步包括用來導引或增強光線的額外組件，如對光線進行聚焦、準直、放大、偏轉(zhuǎn)和/或濾波。所謂的光線可由任何適當?shù)墓獍l(fā)生器產(chǎn)生并/或所接收如激光器。
0037相反，光目標112經(jīng)由開關114可選擇性地接收來自光源110的光線。所謂光目標112可包含任何合適的光接收元件，如任一輸出光纖，輸出光波導，或光信號探測器。光目標112也可包含任何合適的元件用來寄存或放大接收到的光線，如一種光放大器，一種電耦合裝置，一種光電池，一種光二極管，或其它光信號探測系統(tǒng)。進一步，光目標112可包括用于接收，導引，或增強光線的額外組件，如對光線進行聚焦、準直、放大、偏轉(zhuǎn)和/或過濾。
0038開關114可選擇性地改變?nèi)肷涔饩€的路徑。更具體地說，這里所說的開關114具有至少兩種狀態(tài)。該開關的狀態(tài)是響應至少一種觸發(fā)事件，如由制動器116引起的一個觸發(fā)事件。根據(jù)開關114的狀態(tài)，入射光線的路徑會被導引到不同的光目標112。該光線的路徑可以任何合適的方式被改變，如反射性地和/或折射性地改變該光線的路徑。
0039制動器116可選性地改變開關114的狀態(tài)。所謂制動器116的結(jié)構可根據(jù)開關114的響應特性和/或其他特征而被改變。任何合適的制動器可被用來改變開關114的狀態(tài)，包括一種機械制動器，如一對電極就可以成為一種電制動器，一種加熱元件，一種光源，一種磁場發(fā)生器，一種化學制品，或任何其他用于改變特定開關114狀態(tài)的系統(tǒng)。例如，制動器116可被設置來使開關114的狀態(tài)在透射態(tài)和反射態(tài)間改變。作為另一種選擇，制動器116可被設置來改變一種開關的狀態(tài)，而該開關的狀態(tài)是以其有一第一折射率的第一狀態(tài)和有一第二折射率的第二狀態(tài)組成，改變該開關的狀態(tài)即可改變穿過該開關的光線的路徑。在另一實施例中，作為另一種選擇或額外地，制動器116可將開關114的狀態(tài)從具有第一反射路徑的第一態(tài)改變到具有第二反射路徑的第二態(tài)。制動器116可與開關114可通過電的或其他各種方式或機制相互作用，如磁場，光，熱，和/或非線性。在各實施例中，開關114和制動器116可被配置帶有或不帶有任何移動零件。
0040參考圖2，根據(jù)本發(fā)明所提供的光交換模塊100的各種示例性實施例之一包含一個1×2光交換模塊200。該1×2光交換模塊200包括了含有一輸入端口210的光源110，和包含有兩個輸出端口212A-B的光目標112。該輸入端口210和輸出端口212A-B合適地包含了光纖。該輸入端口210和輸出端口212A-B可包括額外組件以提高其光學性能如準直器214A-B，216。
0041在本實施例中，開關114包含一全光的，無鏡的光開關，其包括一種或多種具有可變折射率的介質(zhì)。在本實施例中，開關114包含三種折射率分別是n1，n2，n3的介質(zhì)220，222，224。這些折射率的至少一種，如第二種折射率n2，是可變的。在另外一個實施例中，該開關僅包含兩種介質(zhì)220，222以至于n1和n3基本相等。然而，具有任何合適折射率的任何適當數(shù)量的介質(zhì)可被配置使用。
0042當折射率n2被調(diào)節(jié)到具有一值一時，入射光線被導引到所述第一輸出端口212A。相反，當折射率n2被調(diào)節(jié)到具有一值二時，入射光線被導引到所述第二輸出端口212A。這樣，通過改變其一種或多種光介質(zhì)的折射率，來自光源110的光線可被可選擇性地導引到光目標112。
0043各種光介質(zhì)220，222，224可包含任何合適的材料，包括晶體、玻璃、溶劑、半導體材料、非線性光學材料、液體材料如液晶和其他液體有機和無機材料、塑料材料如聚合物或其他有機材料、氣態(tài)材料、和其他有機和無機材料和/或復合物。例如，具有可變折射率材料n2的可變介質(zhì)222可包括一種包含在腔體內(nèi)的液體或氣體的光介質(zhì)。該腔體可被形成于一種包括了其他光介質(zhì)的固體材料內(nèi)，或可由一種容器形成，如一種玻璃、半導體、晶體、塑料或其他合適材料的容器。
0044此外，各種介質(zhì)可被以任何合適的方式配置。本實施例的開關114包含至少兩個光接口226、228，兩種不同介質(zhì)在此處相遇，如n1/n2的邊界和n2/n3的邊界。光界面226、228被配置得彼此具有一個角度以至于入射光線在光界面226、228的一個或多處被折射。該角度可大于0但可小于相關全反射角。
0045光界面226、228可以任何合適的方式配置以便有助于光線的傳輸和期望的折射。例如，具有可調(diào)節(jié)折射率n2的介質(zhì)可被設置為一種棱鏡、做為一種光界面，其同入射光束有一個角度而不垂直、一種或多種光窗口，光線可通過這些窗口、一種開放柵孔，具有光窗口和隔離物或有任何其它合適的設置。而且，開關114也可包括其他元件、處理形式、或特性以獲得期望的特性。例如，各種介質(zhì)問的界面226、228可包括一種光鍍膜，如一種抗反射鍍膜或一種光阻抗匹配材料。
0046參考圖3，另一種開關114的示例性實施例包括一第一光介質(zhì)310，具有一第一折射率n2。所述第一介質(zhì)310沿入射光線路徑同一第二光介質(zhì)312相鄰并且沿出射光線路徑同一第三光介質(zhì)314相鄰，每種介質(zhì)都具有一特定的折射率n1和n3。所述各種光介質(zhì)310、312、314可包含任何合適的材料，包括固體、液體、氣體或等離子。此外，所述各種材料310、312、314的折射率是可調(diào)節(jié)的或基本為常數(shù)，并且根據(jù)任何適當?shù)臏蕜t而被選取。例如，n1和n3可大致相等或不同。
0047進一步，可使用任何適當數(shù)量的光源110和光目標112。參考圖4，另一種光開關模塊包括一2×1交換模塊400，包括兩個光源410A-B和一個光目標412。開關114包含一個可調(diào)節(jié)開關元件414，具有可調(diào)節(jié)折射率。當該開關元件414將從所述第一光源410A傳輸光線時，開關元件414的折射率可被選擇以便把該光線導向光目標412。類似地，當開關元件414將從所述第二光源410B傳輸光線時，開關元件414的折射率可被調(diào)節(jié)以便以一個更小的角度指引光線，由此從所述第二光源410B向光目標412傳輸該光線。
0048根據(jù)本發(fā)明所提供的一個光交換模塊100也可被設置的具有多個光源110和光目標112。所述光交換模塊100可被設置得具有任何適當數(shù)量的光源110和光目標112，如2×2，1×N，N×1，或三維N×M光交叉連接(OXC)交換系統(tǒng)。例如，參考圖5，一2×2交換模塊500具有兩個光源510A-B和兩個光目標512A-B。開關114合適地包含一第一開關元件514，其從所述第一光源510A接收光線、一第二開關元件516，其從所述第二光源510B接收光線、和一第三開關元件518、以及一第四開關元件520，其將入射光線分別傳輸?shù)剿龅谝缓偷诙饽繕?12A-B。
0049

在一第一狀態(tài)中，所述第一開關元件514被設置來將光線傳輸?shù)剿龅谌_關元件518并且所述第二開關元件516被設置來將光線傳輸?shù)剿龅谒拈_關元件520。相反，在一第二狀態(tài)中，所述第一開關元件514被設置來將光線傳輸?shù)降谒拈_關元件520并且所述第二開關元件516被設置來將光線傳輸?shù)降谌_關元件518。第一和第二開關元件514、516的折射率以及開關元件514、516、518、520的相對位置被選擇得以至于穿過第一和第二開關元件514、516的光線以選定的角度抵達第三和第四開關元件518、520。
0050第三和第四開關元件518、520被設置來將光線傳輸?shù)焦饽繕?12A-B。第三和第四開關元件518、520合適地具有多種將光線傳輸?shù)焦饽繕?12A-B的狀態(tài)。例如，在一第一態(tài)中，第三和第四開關元件518、520具有適當?shù)恼凵渎蕦⒐饩€分別從第一開關元件514傳輸?shù)降谝还饽繕?12A并從第二開關元件516傳輸?shù)降诙饽繕?12B。相反，在一第二態(tài)中，第三和第四開關元件518、520具有合適的折射率將光線分別從第一開關元件514傳輸?shù)降诙饽繕?12B并從第二開關元件516傳輸?shù)降谝还饽繕?12A。
0051盡管本實施例舉了2×2的開關為例，本發(fā)明也可適用于任何數(shù)量的輸入和輸出的設置，例如為各種開關使用多種不同的狀態(tài)。再參考圖5，一個額外的開關元件522可被包括在交換模塊500中并通過增加第一和第二開關元件514、516一個第三折射狀態(tài)由此可使光信號到達此額外開關元件522。
0052交換模塊100也可被設置來在三維空間中傳輸光線。結(jié)果，光源110和光目標112可被安置于不同的平面中。例如，參考圖6，一種根據(jù)本發(fā)明所提供的3-D光交換系統(tǒng)600包括一個開關114，具有一第一交換元件610和一第二交換元件612。所述第一交換元件610被合適地設置來在一x-y平面內(nèi)以與入射光束成一角度傳輸光線。第二開關元件612被合適地設置來在該x-y平面以外以一個角度傳輸光線。結(jié)果，即便當光目標112不在由所述第一交換元件610初始折射光線的同一平面內(nèi)時，來自光源110的光線仍可被傳輸?shù)焦饽繕?10053一種光交換陣列可以包含多個工作在兩個或三個平面中的開關114。參考圖7，一種示例性M×N光交換陣列700合適地包含了交換元件710的一個輸入陣列和交換元件的一個輸出陣列712。在陣列710、712中的單個交換元件的每一個可被單獨地控制。此外，每個陣列710、712可具有不同數(shù)量的交換元件，并且每個單獨交換元件可以包含一個或多個交換模塊以及其他組件來以一特定方向?qū)б饩€。
0054來自光源110的入射光線由輸入陣列710中的交換元件接收并根據(jù)所述單個交換元件的被調(diào)節(jié)的折射率來導引。該光線被指引到輸出陣列712中的一個特定交換元件，其被調(diào)節(jié)以便具有將光線指引到合適光目標112的折射率。輸入陣列710中的每個交換元件都可將光線引向輸出陣列712中的任何一個或多個交換元件；同樣，輸出陣列712中的每個交換元件可接收來自輸入陣列710中的任何一個或多個交換元件的光線。
0055開關114可以任何合適的方式來被設置以便有助于來自予期的光源110的光線被引導到予期的光目標112。在各種實施例中，開關114可包含多個組件和/或材料。例如，參考圖8，多個交換元件可被串聯(lián)地疊放以便導引光線到不同的角度。所述多個交換元件可以前面平行方式對正(圖8C)，可以以后背平行方式對正(圖8A，8D，和8E)，或在兩個元件之間內(nèi)具有一個成角度的間隔(圖8B和8F)以便為所述入射光束提供多種折射。通過對所述交換元件各個位置的選擇，該光線的傳輸路徑被更有效地調(diào)節(jié)。由此，通過形成交換元件的級聯(lián)，，該光線可以根據(jù)期望的幾何關系被引導到選定的角度。
0056而且，級聯(lián)的交換元件可有助于將光線指引到大量的光目標112。例如，一第一輸入交換元件可選擇性地將光線指引到第二個或第三個交換元件。第二和第三個開關元件可導引光線到四個不同的光目標112。由此，來自一單一光源110的光線可被指引到四個不同的光目標。此可以應用與任何數(shù)量的光源110和光目標112只要通過合適地組合設置交換元件的級聯(lián)。
0057光交換模塊100可包括額外組件以便指引或收集光線或影響光交換模塊100的性能。例如，開關114，光源110，和/或光目標112可包括一個或多個透鏡、準直器、鏡子，或其他元件。參考圖9A，根據(jù)本發(fā)明所提供的一種增強光開關模塊900包括一個光源110，具有一個光纖光線輸入910和一個準直器912用于將光線聚焦到一第一開關元件914，和一個光目標112，具有一個光纖光線輸出930和一個準直器928，用于將收自一第二開關元件926的光線聚焦。
0058至少一個可由開關914選擇的光通路穿過額外組件以有助于該光線的聚焦以及重定向到光目標112。在本實施例中，光通路包括額外透鏡，如兩個透鏡916、918，其可被以任何合適方式配置。類似地，增強光開關模塊900的輸出部分920可包括各種元件用于指引和聚焦光線。在本實施例中，輸出部分920包括兩個透鏡922、924以聚焦并將光線指引到一第二開關元件926。第二開關元件926將光線指引到準直器928，其將光線聚焦到一個輸出光纖，波導或其他端口930。
0059透鏡916、918和922、924合當?shù)鼐哂泄餐蚺R近的焦點。而且，透鏡916、918和922、924可包含任何合適的透鏡和/或任何合適的透鏡組和。在本實施例中，透鏡916、918、922和924包含具有不同焦距的凸透鏡。最接近開關914、926的第一透鏡916、924的焦距適當?shù)乇雀h離交換元件914的第二透鏡918、922的焦距更長。然而置于該光通路中的組件可被以任何合適的方式設置。例如，第二凸透鏡918能被一個凹透鏡代替(圖9B)。額外元件也可加進光開關模塊900中或集成到其他組件中以增強光開關模塊900的功能。參考圖9C，一種透鏡系統(tǒng)可連同開關元件被使用，這些開關元件包含一個或多個可移動的鏡子932以便獲得期望的光傳播特性。此外，鏡子932可被以任何合適的方式設置，如平、凹、或凸以便提供任何期望的光特性，如去使光線向著一個期望的地方偏離和/或聚焦。
0060開關114可由制動器116以任何合適的方式來控制，并且該制動器116可以任何合適的方式被設置以致使開關114操作。開關114可被設置來對一種特定的觸發(fā)事件進行響應。制動器116被合適地設置以便導致或抑止這樣的事件并由此驅(qū)動開關114。例如，開關114可被設置成為一種機械開關，并且制動器116可被設置來驅(qū)使該開關改變位置。作為另一種選擇，開關114可被設置來具有多種折射狀態(tài)以便有可選性地向多個方向指引光線，并且這些狀態(tài)可被選擇以響應任何合適觸發(fā)事件，如對熱、電場、磁場、光、或其他激勵的應用。
0061制動器116可被以任何合適的方式設置來控制開關114響應的事件。例如，參考圖10，一種示例性開關模塊1000包含一個輸入開關元件1010和兩個輸出開關元件1012A-B。該輸入開關元件1010響應施加到輸入開關元件1010材料上的電壓而改變其折射狀態(tài)。
0062一個電制動器1014被設置來為輸入開關元件1010提供和中止電壓以控制開關1000。電制動器1014可被以任何合適的方式設置以便將電壓施加到輸入開關元件1010。例如，參考圖11A-B，該電制動器1014可被設置為一對電極1110以便將電壓施加到輸入開關元件1010兩側(cè)。該電壓可被以任何合適的方式施加，如同所述光通路垂直(圖11A)或同光通路(圖11B)平行。
0063電極1110可以是附加的材料加在所述開關元件上，或可被集成到開關114或制動器116的其他部分中。例如，再參考圖3，具有折射率n1和n3的光介質(zhì)也可包含這樣的電極，即通過它電壓可被施加在可變折射材料的兩端。類似的設置可被用于響應其他電磁場事件的開關114，如電場和磁場。類似的設置也可被用于響應熱事件的開關114，例如通過在所述可變折射材料的表面上和/或其嵌入內(nèi)部或是在可變折射材料的周圍材料上提供加熱元件。
0064參考圖12A-C，一個光響應開關模塊1210其響應光的出現(xiàn)和消失，如一特定強度、頻率、或定向的光線。控制所述光響應開關模塊1210的光線可被以任何合適的方式施加在其上。例如，用于控制開關1210的控制光線可由一控制激光1212所提供。該控制光線可以任何合適的方式施加，如同所述輸入信號光的路徑相平行(圖12A)。開關1210可在所述光目標之前或所述光目標中包括一個濾波器以便過濾來自控制激光121的光線。類似地，控制光線可沿一條同輸入信號光線路徑垂直的路徑而被施加(圖12B-C)。
制動器116可被加到或集成到一個交換系統(tǒng)中其包含了多個開關114，光源110，和/或光目標112。制動器116的結(jié)構可根據(jù)該開關系統(tǒng)和/或任何其他合適的準則來選擇。例如，參考圖13，根據(jù)本發(fā)明所提供的一個示例性光開關陣列1300包含多個光源110和光目標112，如那些包含光纖1310和準直器1312的光源和光目標。開關114包含多個開關元素1314其響應一事件如電壓、電流、磁場、和/或熱。所述開關元件也可被一種如玻璃的介質(zhì)分開。為了應用這些信號以控制這些開關元件1314，制動器116合適地包含多個放置在每個開關元件1314每一側(cè)的電極或熱元件1316。這些電極或熱元件1316然后可被控制來調(diào)節(jié)每個開關元件1314的折射率。
0066在各種可替代實施例中，開關114和制動器116可被設置來使用光雪崩效應來工作。通常，光雪崩效應可夠成光的透射或反射，或在選定的條件下透射某些波長的光線并反射其他波長的光線。各種材料，如液晶、晶體、半導體、和/或有機材料可被用來在某些條件下促成和/或調(diào)節(jié)所述的光雪崩效應，如熱、光、電場、磁場等的類似應用。
0067開關114和制動器116可來同任何合適類型的光雪崩效應一起工作。例如，所述開關可使用內(nèi)部全反射(TIR)。參考圖14，一個示例性交換模塊1400包括兩個外部介質(zhì)1412，如棱鏡狀的介質(zhì)，具有基本相同的折射率，以及一種中間介質(zhì)1414，具有所述可變折射率。中間介質(zhì)1414的折射率適當?shù)陀谒鰞煞N外部介質(zhì)1412的折射率。形成于比鄰所述內(nèi)部介質(zhì)1414的外部介質(zhì)1412的兩個界面1418、1420可被鍍有增透膜。
0068在工作中，來自光源110的光線作為兩束光線從兩個輸入端口抵達。這些光束以基本相同的角度分別入射到第一界面1418和第二界面1420上。入射角靠近所述臨界內(nèi)部全反射角。當中間介質(zhì)1414的折射率降低到一個特定的閾值以下時，兩條入射光束的每一條被第一和第二接口1418、1420全反射。作為另一種狀態(tài)，當中間介質(zhì)1414的折射率增加時，所述兩束入射光束則通過界面1418、1420傳輸?shù)礁髯詫γ娴妮敵龆丝凇?br> 0069光雪崩開關的另一種示例性形式利用了多重干涉效應。再參考圖14，一種使用多干干涉效應的光開關可包括兩種外部介質(zhì)1412，如棱鏡狀介質(zhì)，具有基本相同的折射率，并且中間介質(zhì)1414在所述外部介質(zhì)間具有一種可變折射率。
0070

與使用TRI的開關不同，這兩種介質(zhì)1418，1420被合適地涂有高反射涂層。這兩種輸入光束以任何小于其內(nèi)部全反射角的角度合適地入射到第一和第二界面1418，1420上。當所述輸入光信號的波長同由兩種界面、所述反射涂層、以及該媒介物的折射率所形成的光學腔共振時，這兩個界面分別反射輸入光信號。當輸入光信號的波長同所述光學腔不為共振狀態(tài)時，所述兩種輸入光信號將被透射。
0071因此，使用多重干涉效應的開關可作為一種波長選擇開關或一種波長插入/分出而工作。如果一用于入射信號的輸入端口具有不同波長的多個信道時，并且其他輸入端口接收具有多波長的添加信號時，在反射狀態(tài)，(對于某個波長頻帶的)該輸入信號被反射到一輸出端口，其被作為通過信道對待。而在透射狀態(tài)，(對于一定波長的)輸入信號被傳輸?shù)搅硪粋€輸出端口，其被作為路過信號。然而同時，具有同樣波長的添加信號被透射到第一輸出端口，其被作為通過信道對待。因此，所述添加信號(波長)是被添加到所述的通常的透射(通過)信號中。
0072光雪崩可以根據(jù)任何可變反應性材料的合適方式進行控制。例如，在圖14中，所述可變折射中間介質(zhì)1414具有可變化的折射率其能根據(jù)溫度而變化的折射率，如一種熱響應液晶，有機或無機材料，半導體，或多聚合物。由此，制動器116適當?shù)匕环N加熱或冷卻系統(tǒng)，被設置來可選性地提供或去除光通道的熱條件。在本實施例中，制動器116包含一種電加熱器1416，如在所述開關材料1414每一側(cè)的一個電阻。
0073熱響應通道開關模塊1400可被以任何合適的方式來設置。例如，光源110和光目標112可包含任何合適的組件和結(jié)構。在本實施例中，光源110和光目標112包含光纖束和準直器。作為一種替代，光源110和光目標112可包含光波導1710(圖17)。
0074而且，制動器116和開關114可根據(jù)用于可變折射的開關材料而被設置。例如，參考圖15，一種開關材料1510可包含一種液晶材料，其根據(jù)開關材料1510上的特定電壓影響而有可變的折射率。制動器116可在開關材料1510的每一側(cè)上包含一對電極1512以便提供合適電壓。參考圖16，另一種可選開關材料1610可能在暴露與光線下改變折射率，如一特定頻率或方向的光線的照射下具有可變的折射?？稍诶忡R1412間設定一空間以便有助于將光線提供給所述交換材料1610。
0075光雪崩開關系統(tǒng)也可被集成到具有多個光源110和/或多個光目標112的單元中。例如，參考圖18，利用光雪崩的多個開關可被聚合起來形成一種多輸入和多輸出的光開關系統(tǒng)1800，包含了多個各自可被操作的開關模塊。
0076在另一種根據(jù)本發(fā)明所提供的光開關系統(tǒng)的可選實施例中，開關114包含一種機械的開關其可選擇性傳輸光線。該機械開關可包含任何適用于可選性透射，阻擋，過濾，并且/或反射光線的開關。例如，參考圖19A，一種根據(jù)本發(fā)明所提供的機械開關1900包含一個第一透明基片1910以及一第二透明基片1920。基片1910，1920被彼此平行放置。一種或多種材料1912被適當?shù)貖A在基片1910，1920之間以便覆蓋部分所述基片區(qū)域。例如，在本實施例中，所述基片間的半個區(qū)域被一種反射材料覆蓋以至于所述機械開關1900在一側(cè)透明而在另一側(cè)反射。作為另一種可替代方案，開關1900可包括一個或多個濾波器(圖19B)，來替代或加到所述透明區(qū)域或所述反射材料上，以便透射所選波長并反射其他波長。進一步，機械開關1900可以任何合適方式設置為，例如一個長方型，圓形，或圓柱型組件(圖19C)。
0077機械開關1900可以任何合適的方式布置以便可選性地透射或反射來自光源110的光線。例如，參考圖20，機械開關1900可被放置于兩個光源2010和兩個光目標2012之間。機械開關1900可以任何方向移動，如相對基片橫向地，垂直地或旋轉(zhuǎn)地運動。制動器116驅(qū)使機械開關1900運動。制動器116可包含任何適當?shù)牡南到y(tǒng)來驅(qū)動所述機械開關1900，如一種磁性線圈，一氣動制動器，一液壓制動器，或其他用于驅(qū)動該機械開關1900的適當系統(tǒng)。
0078所述開關系統(tǒng)可被設置來可選性地將來自光源110的光線指引到光目標112。在本實施例中，所述機械開關1900被布置在一種使用了交叉樣式的2×2開關結(jié)構中，然而可使用任何適當數(shù)量的輸入和輸出。當該機械開關1900處于一第一位置時，機械開關1900的透明部分在光通路中，以至于來自第一光源2010A的光線被投射到了第二光目標2012B而來自第二光源2010B的光線被透射到了第一光目標2012A。當機械開關1900在第二位置時，該機械開關1900的反射部分在光通路中，以至于來自光源2010A的光線被透射到了第一光目標2012A而來自第二光源2010B的光線被透射到了第二光目標2012B。然而開關1900是可以造成具有任何數(shù)量的位置狀態(tài)，例如根據(jù)開關1900具有很多不同的部分而每個部分具有不同的透射或反射特性，0079機械開關1900也可與一個偏置系統(tǒng)共同被布置。該偏置系統(tǒng)適當?shù)仄脵C械開關1900以保持任一選定的位置。例如，所述偏置系統(tǒng)在缺少信號時，如在失去電源事件中，可被設置來將機械開關1900偏置到一個特定位置。
0080參考圖21，一種示例性偏置系統(tǒng)包含一連到機械開關1900的架子2110。該架子2110可被設置來同一個位置固定器嚙合。例如，這種位置固定器可包含一被向架子2110偏置的彈簧偏置滾珠軸承(未示出)。該架子適當?shù)匕艘粚τ脕斫邮赵摑L珠軸承的齒槽2112。當機械開關1900被移動到一位置時，該滾珠軸承同齒槽2112之一嚙合，這往往保持了架子2110的位置并使機械開關1900保持在對應于該開關當前狀態(tài)的位置。
0081一種使用多機械開關的光模塊100也可被設置為一個陣列以適于多個信號。該陣列可包含任何使用多個開關的合適結(jié)構以將來自光源110的光信號指引到光目標112。例如，參考圖22，一種根據(jù)本發(fā)明所提供的光開關陣列2210包含多個機械開關，如同圖19-21有關的所述機械開關1900。機械開關1900被放置在光源110和光目標112間以便可選擇性地指引來自光源110的光線到選定的光目標112。每個機械開關1900可被分別操作以便有助于對應每個光源110和光目標112的交換。在本實施例中，機械開關1900被設置在一基片2212上為一線性陣列。然而光開關陣列2210可被設置成任何合適的方式。
0082一種或多種根據(jù)本發(fā)明所提供的光開關模塊和/或陣列可被布置在一更大的數(shù)據(jù)或其他通信系統(tǒng)的一個或多個組件中。該通信系統(tǒng)可包含任何用于管理和指引信號的合適結(jié)構，如一種光交換模塊，一種光交叉交換系統(tǒng)，和/或一種用于光包交換應用的快速光交換器。再而且，可將各種系統(tǒng)結(jié)合起來提供一種光包交叉交換(OPXC)系統(tǒng)。
0083用于傳輸數(shù)據(jù)和/或通信信息的通信系統(tǒng)可包含一種將信號指引到適當目的地的交換系統(tǒng)。例如，參考圖23，一種根據(jù)本發(fā)明所提供的光交換系統(tǒng)2300適當?shù)匕欢嗦窂陀孟到y(tǒng)2310，一光交叉互聯(lián)(OXC)交換系統(tǒng)2312，一多通道監(jiān)測(MCM)系統(tǒng)2314，一可變光衰減器(VAO)2316，以及一中央控制系統(tǒng)2318。該光交換系統(tǒng)2300可使用任何適當?shù)膮f(xié)議和技術用以傳輸信息，如時分多路復用或稠密波分多路復用。
0084多路復用系統(tǒng)2310有助于信號的分離和重組以及將來自光源110的各信號傳輸?shù)剿龅腛XC交換系統(tǒng)2312，和從該OXC交換系統(tǒng)2312到光目標112的傳輸。在本實施例中，多路復用系統(tǒng)2310將具有基于一個或多個輸入的多成分入射信號多路選擇輸出。例如，所述的入射信號可包含一多路復用信號，其具有多個通道，如使用不同波長的通道。多路復用系統(tǒng)2310的多路選擇輸出部分合適地將所述入射信號分離到各別的通道以傳輸?shù)絆XC交換系統(tǒng)2312。類似地，多路復用系統(tǒng)2310可將出射通道多路復用以將多個出射信號結(jié)合好在一單一光纖或其他連接上傳輸。
0085多路復用系統(tǒng)2310也可包括一個光塞取復用器(OADM)系統(tǒng)，其具有一個光塞模塊2320和一光取模塊2322。該OADM系統(tǒng)有助于將傳輸?shù)男盘柉B加與一起并且/或有助于將信號分布到一不同光目標112。在本實施例中，除光信號外，該OADM系統(tǒng)也可用于電信號，以至于電信號可被轉(zhuǎn)換到光信號而傳輸?shù)焦饽繕?，或光信號，如分出的信號，可被轉(zhuǎn)換到電信號以便與電系統(tǒng)兼容。
0086多路復用系統(tǒng)2310可被以任何合適的方式實施。例如，多路輸出選擇器和/或光塞模塊2320可包括多個根據(jù)本發(fā)明所提供的光開關模塊和陣列，如一如同圖2中所述描述的那些1×2開關的級聯(lián)，被設置來將一混合信號分成各自成分。由此，所述多路復用器和/或光取模塊2322可包含一2×1開關的級聯(lián)，如同圖4中描述的開關，以便將各個通道信號結(jié)合成一個或多個信號。
0087OXC交換系統(tǒng)2312提供將來自一個通道或連接的信號傳輸?shù)搅硪粋€通道或連接的功能。OXC交換系統(tǒng)2312可為任何合適的應用而設置，包括光纖管理和分布，資源共享，監(jiān)視，災難恢復和復位，光纖或銅線測試，以及/或動態(tài)網(wǎng)絡管理。OXC交換系統(tǒng)2312可以任何合適的結(jié)構實施來傳輸信號。在本實施例中，OXC交換系統(tǒng)2312包含一交換陣列，其具有多個光開關，如上述的折射開關和/或機械開關。例如，OXC交換系統(tǒng)2312可包含一3-D交換陣列，如所述3-D交換陣列700。
0088MCM系統(tǒng)2314和VOA2316被適當?shù)剡B接到OXC以便監(jiān)視和優(yōu)化從OXC交換系統(tǒng)2312傳輸?shù)蕉嗦窂陀孟到y(tǒng)2310的信號。MCM系統(tǒng)2314可被以任何合適的結(jié)構實施，如一個或多個具有信號探測器的N×1光開關模塊，例如如圖4中說述的并具有包括了光探測器的光目標412的光開關系統(tǒng)400。然而所述的N×1光開關可包含任何合適的光交換模塊。參考圖24，在本實施例中，所述N×1光開關2410包括輸入端2412和輸出端2414。該輸入端2412適當?shù)鼐哂幸粋€或多個輸入通道，每個通道被適當?shù)毓鈱W準直。所述輸出端口2414傭有至少一個帶有一個光學孔徑的輸出通道。發(fā)自該孔徑的光線被提供給了一信號探測器2416以對該信號進行分析。例如，發(fā)自該孔徑的光線可作為一反饋信號被提供給所述的控制系統(tǒng)2318進行分析。
0089MCM系統(tǒng)2314也可包含一個光測試系統(tǒng)和一信號處理系統(tǒng)。所述光測試系統(tǒng)也被設置來利用所述信號處理系統(tǒng)測試各種信號特性，如由所述OXC交換系統(tǒng)處理的光信號的強度，波長，和光信號偏振。所述光測試系統(tǒng)則可向所述中央處理系統(tǒng)提供信息，如通過反饋系統(tǒng)，以便將所述的信號特性調(diào)節(jié)到期望的范圍或到期望的光目標。
0090VOA2316可提供任何合適的功能以便調(diào)節(jié)光交換系統(tǒng)2300中的信號，如將OXC交換系統(tǒng)2312的輸出信號幅度拉平，平衡信號水平，且保護接收器避免過載。在本實施例中，VOA2316被集成進OXC交換系統(tǒng)2312，并可連同來自MCM系統(tǒng)2314的反饋信號一起工作。在本實施例中，VOA2316包含了一多通道光可變衰減(MCOVA)系統(tǒng)，其具有多個通道以便同時訪問多個信號。VOA2316也可適當?shù)仨憫獊碜灾醒肟刂葡到y(tǒng)2318的信號。
0091在本實施例中，VOA2316可被集成到OXC交換系統(tǒng)2312中。例如，如果MCM系統(tǒng)2314指示出一光信號太強，MCM系統(tǒng)2314和/或所述中央控制系統(tǒng)2318可信號指示VOA2316以降低所述信號的強度。在本實施例中，VOA2316可通過調(diào)節(jié)所述對應開關模塊的折射率來降低所述信號的強度。通過調(diào)節(jié)其折射率，所述光束的方向可被輕微地偏離接收端口，其往往減少了最終光信號的強度。
0092中央控制系統(tǒng)2318為光交換系統(tǒng)2300的各種組件提供控制功能，如OADM系統(tǒng)2310，OXC交換系統(tǒng)2312，MCM系統(tǒng)2314，和VOA2316。中央控制系統(tǒng)2318可包含任何合適的控制系統(tǒng)，如一傳統(tǒng)的計算機系統(tǒng)設置來管理交換信號通量。中央控制系統(tǒng)2318也可被連接到一網(wǎng)絡管理系統(tǒng)，以便被集成到另一通信系統(tǒng)中。在本實施例中，中央控制系統(tǒng)2318接收來自MCM系統(tǒng)2314的信號并因此調(diào)節(jié)各種輸出信號。例如，所述中央控制系統(tǒng)可為VOA2316提供信號以便改變信號強度或其他特性。
0093通信系統(tǒng)也可被設置來適于光包交換，如光包塞取交換。包信號適當?shù)匕哂幸话^和一有效載荷的信號。其包頭描述該包信號的特征，而該有效載荷包含該信號的數(shù)據(jù)。
0094為適用于包信號，該通信系統(tǒng)可利用快速開關用以插入，通過，和分出信號包。這些開關可以任何合適的方式被設置，包括多個開關的并聯(lián)、級聯(lián)、或以任何其他結(jié)構形式組合的多個開關。例如，參考圖25A，以光包信號開關模塊2500適當?shù)匕婚_關2510，其具有兩個輸入，用于輸入光信號和外加的光包信號。開關2510也具有兩個輸出，一個用于通過光包信號而另一個用于分出光包信號。然而該開關2510可被設置來具有任何合適數(shù)量的輸入和輸出。開關2510適當?shù)匕粋€用于交換信號的快速開關，例如可根據(jù)在該包包頭中的信息的快速開關。例如，在本實施例中，開關2510包含一開關，其具有用單一開關信號控制其交換，如一使用一種交叉樣式的2×2開關，如同在圖14-18，20和22中描述的那些開關。
0095光包交換模塊2500也可包括一用來控制其交換功能的控制系統(tǒng)，例如同該包信號中的信息有關。例如，參考圖25B，一系統(tǒng)控制單元2512接收來自輸入光信號和外加光輸入信號，并可由例如通過光束分離器也接收來自過路信號的輸出和分出信號的輸出的信號?；诟鞣N信號中的信息，系統(tǒng)控制單元2512可驅(qū)動開關2510去導引信號。此外，所述光開關系統(tǒng)可在其光通路中包括光延遲線2514，并/或該系統(tǒng)控制單元2512可提供一數(shù)據(jù)緩沖器和/或一延遲功能以促進正確的交換。例如，系統(tǒng)控制單元2512可包括光到電信號轉(zhuǎn)換和電到光信號轉(zhuǎn)換，有助于用于有效包交換的延遲并/或提供了與電系統(tǒng)的兼容性。
0096一種包交換系統(tǒng)可被設置來處理包信號，例如使用各種光開關和所述的包交換系統(tǒng)。所述通信系統(tǒng)可以任何合適的結(jié)構配置以處理包通信流。例如，參考圖26，一種根據(jù)本發(fā)明所提供的光包通信系統(tǒng)2600包含一光包交叉互聯(lián)(OPXC)通信系統(tǒng)，其包括一光包開關2610。OPXC通信系統(tǒng)2600也合適地包括有助于運行的其他組件，如多路復用系統(tǒng)2310、光交叉連接(OXC)交換系統(tǒng)2312、多通道監(jiān)視(MCM)系統(tǒng)2314、可變光衰減器(VAO)2316，以及中央控制系統(tǒng)2318。OPXC通信系統(tǒng)2600可使用任何合適的通訊協(xié)議和技術來傳輸信息，如時分多路復用或稠密波分多路復用等。
0097光包開關2610可接收如從多路選擇輸出系統(tǒng)2310輸入的信號，并根據(jù)，至少部分該包中的信息指引入射信號。該光包開關2610可被以任何合適的方式設置，例如包含一列光包開關模塊2500。該光包開關2610也可同一用以轉(zhuǎn)化信號以更有效方式處理信息的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)一同工作。例如，本光包通信系統(tǒng)2600包括了一波長轉(zhuǎn)換器2612以有助于改變信號的波長。該波長轉(zhuǎn)換器2612可被光包通信系統(tǒng)2600用來改變某一特定信號的波長以至于該信號可被用于不同通道中。由此，如果一特定通道(對應一特定波長)超負荷，該光包通信系統(tǒng)2600可改變此信號的波長以通過一不同的通道傳輸。
0098

多路復用系統(tǒng)2310也合適地包括一波長可調(diào)諧光塞模塊2614。該波長可調(diào)諧光塞模塊2614有助于加載傳輸?shù)男盘?。波長可調(diào)諧光塞模塊2614可適用于電信號，其可被轉(zhuǎn)換成具有一特定波長的光信號以便在一選定的通道上傳輸。該波長可調(diào)諧光塞模塊2614也可將加載的信號轉(zhuǎn)換成一個包信號。
0099類似地，多路復用系統(tǒng)2310也合適地包括了一波長可調(diào)諧光取模塊2616。該波長可調(diào)諧光取模塊2616有助于分出信號，以便傳輸?shù)搅硪幌到y(tǒng)。波長可調(diào)諧光取模塊2616也可適用于電信號，其可從具有一特定波長的光信號被轉(zhuǎn)換而來以便作為電信號而傳輸。波長可調(diào)諧光取模塊2616也可將加載的信號轉(zhuǎn)換出入一包信號。
00100光包通信系統(tǒng)2600也可包括任何其他的合適組件。例如，各種子系統(tǒng)，如多路復用系統(tǒng)2310、光交叉互聯(lián)(OXC)交換系統(tǒng)2312、多通道監(jiān)視(MCM)系統(tǒng)2314、可變光衰減器(VAO)2316、波轉(zhuǎn)換器2612、波長可調(diào)諧光塞模塊2614、波長可調(diào)諧光取模塊2616、以及光包開關2610可具有專用控制單元。例如這些控制單元可包含與中央控制系統(tǒng)2318相連的分布控制單元以便減輕中央控制系統(tǒng)2318的負擔。此外，中央控制單元系統(tǒng)2318可被設置來通過光包開關2610同所述網(wǎng)絡管理系統(tǒng)通信。
00101在此顯示和說明的特定實施例是為了說明本發(fā)明和其最佳模式，而并非使這些實施例在其他可能的情況下以任何方式來限制本發(fā)明的范圍。實際上，出于簡捷的緣故，本系統(tǒng)的常規(guī)生產(chǎn)、關聯(lián)、準備、和其他功能方面不可能被詳述。而且，顯示在各圖中的連線代表的是示例性地表示各種元件間的功能關系和/或物理連接。在任一特定的系統(tǒng)中，還可能會表現(xiàn)出很多代替方案或額外的功能關系或物理連接。
00102本發(fā)明已在上面被以參考其優(yōu)選實施例加以說明。然而，在不偏離本發(fā)明范圍的前提下，可做出對所述實施例的變動和改進。這些和其他的變動和改進要包括在本發(fā)明范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種將來自光源的光線可選性地傳輸?shù)焦饽繕说墓忾_關，包括至少一個輸入，被設置來接收來自所述光源的光線；至少一個輸出，被設置來將光線提供給所述光目標；以及開關，被設置來有選擇性地經(jīng)由一條可選光通路將光線從所述輸入傳輸?shù)剿鲚敵觯渲兴鲩_關至少包括下述之一任意一種可變折射材料具有至少一狀態(tài)一和一狀態(tài)二，其中當所述可變折射材料處于所述狀態(tài)一時，光線經(jīng)由路徑一被傳輸，且當所述可變折射材料處于所述狀態(tài)二時，光線經(jīng)由路徑二被傳輸；以及，具有反射態(tài)和透射態(tài)的開關元件，其中當所述開關元件處于所述反射態(tài)時，光線經(jīng)由路徑一被反射，且當所述開關元件處于所述透射態(tài)時，光線經(jīng)由路徑二被透射。
2.根據(jù)權利要求1的一種光開關，其中當所述開關元件處于所述反射態(tài)時，只有在選定波長范圍內(nèi)的光線經(jīng)由所述第一路徑被基本反射，且當所述開關元件處于所述透射態(tài)時，只有在選定波長范圍內(nèi)的光線經(jīng)由所述第二路徑被基本透射。
3.根據(jù)權利要求1的一種光開關，其中所述開關元件具有一濾波態(tài)，其中當所述開關元件處于所述濾波態(tài)時，有波長一的光線經(jīng)由所述路徑一被反射，且有波長二的光線經(jīng)由所述路徑二被透射。
4.根據(jù)權利要求1的一種光開關，其中所述可變折射材料從所述的狀態(tài)一變化到所述的狀態(tài)二是由于響應施加到所述可變折射材料上的電場、磁場、控制光線、和溫度的至少一種變化，而從所述狀態(tài)一變化到所述狀態(tài)二。
5.根據(jù)權利要求1的一種光開關，其中所述開關元件在所述透射態(tài)和所述反射態(tài)間的變化是由于響應施加到所述開關元件上的電場、磁場、控制光線、和溫度的至少一種變化，而在所述透射態(tài)和所述反射態(tài)間變化。
6.根據(jù)權利要求1的一種光開關，其中所述選定的光路徑為三維空間路徑。
7.根據(jù)權利要求1的一種光開關，其中所述開關包括一第一可變折射材料，具有所述狀態(tài)一和所述狀態(tài)二，其中當所述第一可變折射材料處于所述狀態(tài)一時，光線經(jīng)由所述路徑一被傳送，且當所述第一可變折射材料處于所述狀態(tài)二時，光線經(jīng)由所述路徑二被傳送；和一第二可變折射材料，被設置來僅當所述第一可變折射材料處于所述狀態(tài)一時，接收來自所述第一可變折射材料的光線，且其中所述第二可變材料具有一狀態(tài)一和一狀態(tài)二，其中當所述第二可變折射材料處于所述狀態(tài)一時，光線經(jīng)由一路徑三被傳送，并且當所述第二可變折射材料處于所述狀態(tài)二時，光線經(jīng)由一路徑四被傳送。
8.根據(jù)權利要求1的一種光開關，其中所述開關被設置來從兩個光源接收光線并將光線指引到一個光目標，其中當所述開關處于所述狀態(tài)一時，所述光線被從所述光源一指引到所述光目標并且當所述開關處于所述狀態(tài)二時，來自所述光源二的光線被指引到所述光目標。
9.根據(jù)權利要求8的一種光開關，其中至少部分出自所述開關的光線被作為一種反饋信號提供給了一個反饋系統(tǒng)。
10.根據(jù)權利要求1的一種光開關，其中所述開關元件包括一反射部分和一透射部分，并且其中當所述開關元件處于所述反射態(tài)時，所述反射部分被移進到了所述光線的路徑中并且當所述開關元件處于所述透射態(tài)時，所述透射部分被移進到了所述光線的路徑中。
11.根據(jù)權利要求1的一種光開關，其中所述開關元件包括一種鎖定機制裝置以便保持所述開關元件的一種選定狀態(tài)。
12.根據(jù)權利要求11的一種光開關，其中所述鎖定機制裝置包括至少一個定義在所述開關元件中的齒槽；以及當所述開關元件處于所述選定狀態(tài)中時，一個固定器，被設置在所述齒槽內(nèi)。
13.根據(jù)權利要求1的一種光開關，其中所述開關元件可通過一個信號在所述反射態(tài)和所述透射態(tài)間變換。
14.根據(jù)權利要求1的一種光開關，其中所述反射態(tài)和所述透射態(tài)同波長相關。
15.根據(jù)權利要求1的一種光開關，其中所述開關元件包括一種材料，為響應一個事件而無需任何移動即可造成在所述反射態(tài)和所述透射態(tài)間的變化。
16.根據(jù)權利要求1的一種光開關，其中所述的光開關可由光學介質(zhì)、光學腔、單元、光學窗口、波導、光纖、透鏡、濾波器、鍍膜、光接口、光共振腔、和鏡子的至少一種構成。
17.根據(jù)權利要求1的一種光開關，其中所述開關響應控制光線的變化而變化狀態(tài)。
18.根據(jù)權利要求1的一種光開關，進一步包括了至少一種透鏡，被設置來改變所述光線的光路徑。
19.根據(jù)權利要求18的一種光開關，其中所述透鏡包括一個凸透鏡。
20.根據(jù)權利要求18的一種光開關，其中所述透鏡被設置來放大所述光路經(jīng)的角度改變。
21.根據(jù)權利要求1的一種光開關，其中所述可變折射材料包括固體介質(zhì)、塑料介質(zhì)、液體介質(zhì)、液晶、或氣態(tài)介質(zhì)的至少一種。
22.根據(jù)權利要求1的一種光開關，在所述選定光路徑中進一步包括了一開關二。
23.根據(jù)權利要求1的一種光開關，其中所述光路徑相對所述光目標可調(diào)節(jié)，以便調(diào)節(jié)所述光信號。
24.根據(jù)權利要求1的一種光開關，其中所述開關被設置來根據(jù)信號包中的信息來傳輸所述信號包。
25.根據(jù)權利要求24一種光開關，進一步包括一控制系統(tǒng)，其被設置來接收所述信號包中的信息并根據(jù)所述信息控制所述開關的狀態(tài)。
26.根據(jù)權利要求25的一種光開關，進一步包括一在所述光源和所述開關間的光延遲系統(tǒng)。
27.一種通信系統(tǒng)，包括一多路輸出選擇器，其被設置來經(jīng)由一個連接來接收光信號的多個通道并將每個通道分離成為一個單獨的通道信號；一交換系統(tǒng)，其被設置來從所述多路輸出選擇器接收每個單獨的通道信號并沿一選定光路徑指引所述單獨通道信號，其中所述交換系統(tǒng)包括多個開關，并且其中至少一個開關包括至少以下之一一種具有至少一狀態(tài)一和一狀態(tài)二的可變折射材料，其中當所述可變折射材料處于所述狀態(tài)一時，所述單獨通道信號經(jīng)由一路徑一被傳輸，且當所述可變折射材料處于所述狀態(tài)二時，單獨通道信號經(jīng)由一路徑二被傳輸；以及一個具有一反射態(tài)和一透射態(tài)的開關元件，其中當所述開關元件處于所述反射態(tài)時，單獨通道信號經(jīng)由一路徑一被基本反射，且當所述開關元件處于所述透射態(tài)時，單獨通道信號經(jīng)由一路徑二被基本透射；并且一種控制系統(tǒng)被設置來控制所述交換系統(tǒng)。
28.根據(jù)權利要求27的一種通信系統(tǒng)，其中當所述開關元件處于所述反射態(tài)時，相對的單獨通道只有在一選定波長范圍內(nèi)的信號經(jīng)由所述路徑一被基本反射，且當所述開關元件處于所述透射態(tài)時，該單獨通道只有在一選定波長范圍內(nèi)的信號經(jīng)由所述路徑二被基本透射。
29.根據(jù)權利要求27的一種通信系統(tǒng)，其中所述開關元件具有一濾波態(tài)，其中當所述開關元件處于所述濾波態(tài)時，一有波長一的一第一通道信號經(jīng)由所述路徑一被基本反射，且一有波長二的第二通道信號經(jīng)由所述路徑二被基本透射。
30.根據(jù)權利要求27的一種通信系統(tǒng)，其中所述可變折射材料從所述的狀態(tài)一變化到所述的狀態(tài)二是由于響應施加到所述可變折射材料上的電場、磁場、控制光線、和溫度的至少一種變化，而從所述狀態(tài)一變化到所述狀態(tài)二。
31.根據(jù)權利要求27的一種通信系統(tǒng)，其中所述開關元件響應施加到所述開關元件上的電場、磁場、控制光線、和溫度的至少一種的變化，而在所述透射態(tài)和所述反射態(tài)間變化。
32.根據(jù)權利要求27的一種通信系統(tǒng)，其中所述選定的光路徑為一三維路徑。
33.根據(jù)權利要求27的一種通信系統(tǒng)，其中所述開關包括所述第一可變折射材料，具有所述狀態(tài)一和所述狀態(tài)二，其中當所述第一可變折射材料處于所述狀態(tài)一時，光線經(jīng)由所述路徑一被傳送，且當所述第一可變折射材料處于所述狀態(tài)二時，光線經(jīng)由所述路徑二被傳送；和任意一第二可變折射材料，被設置來僅當所述第一可變折射材料處于所述狀態(tài)一時，從所述第一可變折射材料接收光線，且其中所述第二可變材料具有一狀態(tài)一和一狀態(tài)二，其中當所述第二可變折射材料處于所述狀態(tài)一時，光線經(jīng)由一路徑三被傳送并且當所述第二可變折射材料處于所述狀態(tài)二時，光線經(jīng)由一路徑四被傳送。
34.根據(jù)權利要求27的一種通信系統(tǒng)，其中所述開關的至少一個被設置來接收兩個單獨通道信號并沿一單一選定的路徑指引所述通道信號，其中當所述開關處于所述狀態(tài)一時，所述第一通道信號被指引到所述光路徑并且當所述開關處于所述狀態(tài)二時，所述第二通道信號被指引到該所述光路徑。
35.根據(jù)權利要求34的一種通信系統(tǒng)，其中至少部分沿所述光路徑被指引的所述通道信號被作為一種反饋信號提供給了一個反饋系統(tǒng)。
36.根據(jù)權利要求27的一種通信系統(tǒng)，其中所述開關元件包括一反射部分和一透射部分，并且其中當所述開關元件處于所述反射態(tài)時，所述反射部分被移進到了所述光線的路徑中并且當所述開關元件處于所述透射態(tài)時，所述透射部分被移進到了所述光線的路徑中。
37.根據(jù)權利要求27的一種通信系統(tǒng)，其中所述開關元件包括一種鎖定機制裝置以便保持所述開關元件的一種選定狀態(tài)。
38.根據(jù)權利要求37的一種通信系統(tǒng)，其中所述鎖定機制裝置包括至少一個定義在所述開關元件中的齒槽；以及當所述開關元件處于所述選定狀態(tài)中時，一個固定器，被設置在所述齒槽內(nèi)。
39.根據(jù)權利要求27的一種通信系統(tǒng)，其中所述開關元件可通過一個信號在所述反射態(tài)和所述透射態(tài)間變換。
40.根據(jù)權利要求27的一種通信系統(tǒng)，其中所述反射態(tài)和所述透射態(tài)同波長相關。
41.根據(jù)權利要求27的一種通信系統(tǒng)，其中所述光路徑相對一光目標可調(diào)節(jié)，以便調(diào)節(jié)所述光信號。
42.根據(jù)權利要求27的一種通信系統(tǒng)，其中所述開關的至少一個由光學介質(zhì)、光學腔、單元、光學窗口、波導、光纖、透鏡、濾波器、鍍膜、光接口、光共振腔、和鏡子的至少一種構成。
43.根據(jù)權利要求27的一種通信系統(tǒng)，其中所述開關元件包括一種材料，為響應一個事件而無需任何移動即可造成在所述反射態(tài)和所述透射態(tài)間的變化。
44.根據(jù)權利要求27的一種通信系統(tǒng)，其中所述開關響應一控制光線的變化而變化狀態(tài)。
45.根據(jù)權利要求27的一種通信系統(tǒng)，其中所述可變折射材料包括固體介質(zhì)、塑料介質(zhì)、液體介質(zhì)、液晶、或氣態(tài)介質(zhì)的至少一種。
46.根據(jù)權利要求27的一種通信系統(tǒng)，進一步包括了至少一種透鏡，被設置來改變所述光線的光路徑。
47.根據(jù)權利要求46的一種通信系統(tǒng)，其中所述透鏡包括一個凸透鏡。
48.根據(jù)權利要求46的一種通信系統(tǒng)，其中所述透鏡被設置來放大所述光路經(jīng)的角度變化。
49.根據(jù)權利要求27的一種通信系統(tǒng)，在所述選定光路徑中進一步包括了一第二開關。
50.根據(jù)權利要求27的一種通信系統(tǒng)，其中所述開關被設置來根據(jù)信號包中的信息來傳輸所述信號包。
51.根據(jù)權利要求50一種通信系統(tǒng)，進一步包括一控制系統(tǒng)，其被設置來接收所述包信號中的信息并根據(jù)所述包信號中的信息控制所述開關的狀態(tài)。
52.根據(jù)權利要求51的一種通信系統(tǒng)，進一步包括一在所述光源和所述交換系統(tǒng)間的光延遲系統(tǒng)。
53.根據(jù)權利要求27的一種通信系統(tǒng)，進一步包括一監(jiān)視系統(tǒng)，其被設置來監(jiān)視來自所述交換系統(tǒng)的信號并為所述控制系統(tǒng)提供同所述被監(jiān)視信號質(zhì)量有關的信息。
54.根據(jù)權利要求27的一種通信系統(tǒng)，進一步包括一信號調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其被設置來調(diào)節(jié)由所述交換系統(tǒng)提供的信號的質(zhì)量。
55.根據(jù)權利要求54的一種通信系統(tǒng)，其中所述信號調(diào)節(jié)系統(tǒng)被設置來調(diào)節(jié)所述可變折射材料的折射率。
56.一種將一光信號從一光源傳輸?shù)揭还饽繕说姆椒?，包括為所述光信號確定一選定的光路徑；將所述光信號導引至所述選定的光路徑，其中導引所述光信號包括至少以下之一改變開關的折射狀態(tài)從一狀態(tài)一變到狀態(tài)二，其中當所述開關處于所述狀態(tài)一時，一路徑一被選定而當所述開關處于所述狀態(tài)二時，一路徑二被選定；或者改變一開關元件的狀態(tài)，該元件具有一反射態(tài)和一透射態(tài)，其中當所述開關元件處于所述反射態(tài)時，一路徑一被選定并且當所述開關元件處于所述透射態(tài)時，一路徑二被選定。
57.根據(jù)權利要求56的一種傳輸光信號的方法，其中包括可根據(jù)所述開關元件的狀態(tài)來選定僅在一選定波長范圍內(nèi)的光信號的光路徑。
58.根據(jù)權利要求56的一種傳輸光信號的方法，其中改變所述開關的折射狀態(tài)包括改變施加到所述可變折射材料上的電場、磁場、控制光線、和溫度的至少一種。
59.根據(jù)權利要求56的一種傳輸光信號的方法，其中改變所述具有所述反射態(tài)和所述透射態(tài)的開關的狀態(tài)包括改變施加到所述可變折射材料上的電場、磁場、控制光線、和溫度的至少一種。
60.根據(jù)權利要求56的一種傳輸光信號的方法，其中所述選定的光路徑為一三維路徑。
61.根據(jù)權利要求56的一種傳輸光信號的方法，進一步包括將一第二開關從一第一態(tài)改變?yōu)橐坏诙B(tài)，其中所述第二開關被設置來僅當所述第二開關處于所述選定光路徑中時，接收來自所述第一開關的光信號，并且其中所述第二開關具有一第一態(tài)和一第二態(tài)，其中當所述第二開關處于所述第一態(tài)時所述光信號經(jīng)由一第三路徑被傳輸并且當所述第二開關處于所述第二態(tài)時所述光信號經(jīng)由一第四路徑被傳輸。
62.根據(jù)權利要求56的一種傳輸光信號的方法，其中所述也包括一種開關元件帶有一反射部分和一透射部分，并且其中所述改變開關元件的狀態(tài)的方法之一也包括當所述開關元件處于所述反射態(tài)時，將所述反射部分移動到所述光信號的路徑內(nèi)并且當所述開關元件處于所述透射態(tài)時，將所述透射部分移動到所述光信號的路徑內(nèi)。
63.根據(jù)權利要求56的一種傳輸光信號的方法，其中所述開關元件包括一種材料，為響應一個事件而無需任何移動即可造成在所述反射態(tài)和所述透射態(tài)間的變化。
64.根據(jù)權利要求56的一種傳輸光信號的方法，其中所述導引光信號的方法之一包括沿一控制路徑改變一控制光線，該控制路徑同所述選定光路徑的至少一部分平行。
65.根據(jù)權利要求56的一種傳輸光信號的方法，其中所述光信號包括包信號。
66.根據(jù)權利要求56的一種傳輸光信號的方法，進一步包括讀所述包信號中的信息；并且根據(jù)所述包信號中的信息，導引所述光信號。
67.一種光包交叉交換系統(tǒng)，包含至少一個光波長多路輸出選擇(DeMUX)模塊；至少一個光波長多路復用(MUX)模塊；至少一個光包交換系統(tǒng)；至少一個光交叉開關；至少一個多通道監(jiān)視(MCM)系統(tǒng)；至少一個多通道光可變衰減(MCOVA)系統(tǒng)，其是所述光交換模塊的一內(nèi)置功能；至少一個光ADD模塊，其包括至少一個波長可調(diào)諧發(fā)射器和/或電信號到光信號轉(zhuǎn)換器；至少一個光取模塊，具有波長混合器和/或光信號到電信號轉(zhuǎn)換器；至少一個中央處理系統(tǒng)；至少一個通信端口，連接到其網(wǎng)絡管理系統(tǒng)；和運行該整個系統(tǒng)的軟件。
68.根據(jù)權利要求67的一種光包交叉交換系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)以下面的順序被連接所述光波長多路輸出選擇(DeMUX)模塊，被連接到各光包開關；光ADD模塊，被連接到所述各光包開關；光包開關被連接到所述光交叉開關；所述光交叉開關，被連接到所述光取模塊以及光波長多路復用(MUX)模塊；并且所述中央處理單元與所述網(wǎng)絡管理系統(tǒng)和上面所列的每個子系統(tǒng)相連。
69.根據(jù)權利要求67的一種光包交叉交換系統(tǒng)，其中每個元件包括一分布控制單元，并且其中每個分布控制單元被連接到所述中央控制單元。
70.根據(jù)權利要求67的一種光包交叉交換系統(tǒng)，其中作為一種選擇，所述光包交叉交換系統(tǒng)的中央控制單元能通過所述光包交換單元與一網(wǎng)絡管理系統(tǒng)通信。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于通信的方法和裝置，包含一交換系統(tǒng)，其被設置來沿選定的光路徑接收光信號并指引這些光信號。該交換系統(tǒng)適當?shù)匕硕鄠€開關，并且至少一個開關可包括一種可變折射材料，其至少具有任意一狀態(tài)一和任意一狀態(tài)二，其中當所述可變折射材料處于所述狀態(tài)一時，所述光信號經(jīng)由一個所謂路徑一被傳輸，并且當所述可變折射材料處于所述狀態(tài)二時，其信號可經(jīng)由另一路徑所謂路徑二被傳輸。該交換系統(tǒng)可另選擇或額外地包括一開關元件，其具有一反射態(tài)和一透射態(tài)，其中當所述開關元件處于所述反射態(tài)時，所述光信號經(jīng)由一路徑一被反射，并且當所述開關元件處于所述透射態(tài)時，其信號經(jīng)由一路徑二被透射。
文檔編號G02B6/28GK1723402SQ200480001918
公開日2006年1月18日 申請日期2004年1月7日 優(yōu)先權日2003年1月7日
發(fā)明者周平 申請人:周平