專利名稱：用于多光束的交叉連接、路由選擇和交換的數(shù)字光傳輸?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單或雙向的數(shù)字光傳輸裝置，允許一定數(shù)量的帶有娜或符號
的電磁波束在時間、空間和頻率水平上的交叉連接、路由選擇和交換。所述的裝置
使用一定數(shù)量的電磁源，諸如激光或其它fS/中功率源，結(jié)合有一定數(shù)量的光學矩陣
頭部和基于例如，光纖的一定數(shù)量的特定延遲線。
基于光束的所有的光交叉連接/路由選擇/交換功能，使它可以用在通信的各種 領(lǐng)域(例如，在限定的環(huán)境，諸如波導中或在自由空間中諸如，點對點傳輸，點對 多點)。
背景技術(shù)：
使用密集的波分復(fù)用(DWDM)，在非常高速的通信網(wǎng)絡(luò)中的交叉連接、路由 選擇和交換魏過光學和/微電子和/或電子類型的無源和/或有源元件進行的，所 述元件結(jié)合有例如，層處理例如，物理的和/或網(wǎng)絡(luò)的層處理，由應(yīng)用軟件構(gòu)*驅(qū) 動。這些系統(tǒng)包括基于帶有DMD/MEMS數(shù)字指令的微機電鏡子的、基于壓電致動 器的各種裝置，戶艦壓電致動器基于液晶體或聲光晶體。這些技術(shù)的大多數(shù)技術(shù)都 有感應(yīng)等待時間的問題，該感應(yīng)等待時間問題與通過多個元件進行的電子處理有關(guān)， 由例如在用軟件、硬件或兩種齢戶艦行的每個水平上的協(xié)議操作義務(wù)弓胞的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的原理涉及一種裝置，該裝置允許光學通信網(wǎng)絡(luò)中交叉連接/路由選掛 交換，這是基于單或雙面多區(qū)域光學旋轉(zhuǎn)盤，以及特定的幾何皿鏡子/過濾器元件 的i^以允許空間/角度的特定尋址，這取決于期望的^效果交叉連接/路由選, 粉K平、空腔跳步、扇區(qū)跳步、區(qū)繊^步、光學旋轉(zhuǎn)盤跳步、插入至蜒遲線中和在 延遲線輸出口的光束咴復(fù)。
根據(jù)不同的可能結(jié)構(gòu)，該數(shù)字光傳輸裝置可以在輸入和/或輸出級，例如，用一 定數(shù)量的冠狀物/金字塔類型的光學矩陣頭部、或者鏡子/濾光器的區(qū)塊，和/鋼一 定數(shù)量的光學偏差潛望鏡來完成。這種矩陣頭部裝置負責光導管有效載荷的空間和/
4
或頻率尋址，這^S31例如在特定時刻，結(jié)合在一起的不同虛導管/管子之間的一系 列的反射/透射的"空間"和"時間"準直來實現(xiàn)，以確保高斯光束有效傳播。
該裝置補充有一定數(shù)量的延遲線以通過大量的復(fù)幀再加工不同信號的再同步。 帶有相同有效載荷的一定數(shù)量的同時通流，例如兩股、三股或更多M流將給戶， 體供給動力，確保流動連續(xù)和信息完整。無源元件，諸如鏡子/濾光器的使用允許 裝置的輸A^i出的可逆性(雙向同時傳輸)。
數(shù)字光輸裝置是用于光通信網(wǎng)絡(luò)中的交叉連接/路由選擇咬換應(yīng)用。


通過下面的圖示例本發(fā)明。
圖l示例了透視圖中數(shù)字光傳輸，該傳輸由一定數(shù)量的光學旋轉(zhuǎn)盤、一定數(shù)量 的延遲線和一定數(shù)量的源組成，所述源組織或不組織戯臥車，例如帶有冠狀物/金字 塔的光學矩陣頭部或鏡子/濾光鏡類型的區(qū)塊。
圖2示例了截面圖和主視圖中光學旋轉(zhuǎn)盤、數(shù)字光傳輸部件的可能結(jié)構(gòu)。 圖3示例了主視圖中光學旋轉(zhuǎn)盤一側(cè)上一定數(shù)量的可能的光束路徑。 圖4示例了截面圖中可能的空腔變化形式，其允許光學旋轉(zhuǎn)盤兩側(cè)上一定數(shù)量 光束的流動。
圖5示例了截面圖中數(shù)字光傳輸?shù)淖兓问?，其^il過帶有不同高度扇區(qū)的一 定數(shù)量的光學旋轉(zhuǎn)盤來完成的。
圖6示例了在俯視圖和主視圖中，由一定數(shù)量光學旋轉(zhuǎn)盤組成的數(shù)字光傳輸?shù)?一個軸線結(jié)構(gòu)。
圖7示例了在俯視圖和主視圖中數(shù)字光傳輸?shù)膬奢S線結(jié)構(gòu)變化形式。
圖8示例了在俯視圖和主視圖中數(shù)字光傳輸?shù)娜S線結(jié)構(gòu)變化形式。
圖9示例了在俯視圖中，數(shù)字光傳渝的另一種三軸線結(jié)構(gòu)變化形式。
圖IO示例了在俯視圖中，數(shù)字光傳輸?shù)牧硪环N三軸線結(jié)構(gòu)變化形式。
圖11示例了在主視圖中，數(shù)字光傳輸?shù)牧硪环N三軸線結(jié)構(gòu)變化形式，其中三個
光學旋轉(zhuǎn)盤中的兩個部分重疊。
圖12示例了在主視圖中，數(shù)字光傳輸?shù)牧硪环N三軸線結(jié)構(gòu)變化形式，其中三個
光學旋轉(zhuǎn)盤部分重疊。
圖13示例了透射圖中由MEMS (微機電系統(tǒng))鏡子元件組成的數(shù)字光傳輸?shù)淖兓问健?br> 具體實施例方式
參看附圖，透視圖(圖1)中所示的數(shù)字光傳輸，，包括例如一定數(shù)量的光
學矩陣頭部例如，(1)、 (2)和(3)組成的輸入級，光學矩陣頭部包括一定數(shù)量的 環(huán)狀物和一定數(shù)量的中心金字塔形元件，和/或一定數(shù)量結(jié)構(gòu)化的鏡子/濾光器級， 例如，矩陣結(jié)構(gòu)的鏡子/濾光器級例如，(4)、 (5)和(6);由一定數(shù)量的光學旋轉(zhuǎn) 盤，例如(7)、 (8)、 (9)、 (10)和(11)組成的數(shù)字光傳輸?shù)募?，戶腿光學旋轉(zhuǎn)盤 平行或不平行、對齊或不對齊、在相同平面或不在相同平面中一定數(shù)量的旋轉(zhuǎn)軸線 上分布，每個都具有特定的旋,度，根據(jù)特定的組織，其上設(shè)置一定數(shù)量的鏡子/ 濾光器，例如(12)、 (13)、 (14)、 (15)和(16); —定數(shù)量的鵬線，例如(17)、 (18)、 (19)、 (20)、 (21)、 (22)、 (23)和(24)，微定址或不通過一定數(shù)量的補 充鏡子/濾光器例如，(25)和(26);和輸出級，例如一定數(shù)量的光學矩陣頭部，例 如(27)、 (28)和(29)，光學矩陣頭部由一定數(shù)量的環(huán)狀物和一定數(shù)量的中心金字 塔形元件組成，和/或一定數(shù)量結(jié)構(gòu)化的鏡子/濾光器級，例如，矩陣結(jié)構(gòu)的鏡子/濾 光器級例如，(30)、 (31)和(32)。
根據(jù)完成的變化形式，輸入級和輸出級可以相同或不相同。通過不同光學旋轉(zhuǎn) 盤的特定旋I^I度的數(shù)字鎖定，并且達到快速電子轉(zhuǎn)向，該體利用在任何給定時 刻的空膨鏡子/濾光器/延遲線的特定組合 行輸出級的特定角度定址，這M過
該裝置交叉期間的一定數(shù)量的光束和M:—定數(shù)量的輸入級光束的入射角同時完成
的不同的連續(xù)傳輸反射的結(jié)果。
根據(jù)可能的完成變化形式(圖2)，用于數(shù)字光傳輸?shù)墓鈱W方定轉(zhuǎn)盤(33)由一定 數(shù)量的鏡子/濾光器(34)和/或一定數(shù)量的空腔(35)組成，該鏡子/濾光器體入 到裝置中或在表面上，具有特定的幾何形狀，該空腔有或無底部。根據(jù)一定數(shù)量的 扇區(qū)、區(qū)域、象限，所有這些空腔禾喺子/濾光器都分布在光學旋轉(zhuǎn)盤的兩側(cè)。這些 被疊置或不被疊置，可移除或不可移除。
在光學旋轉(zhuǎn)盤(33)的一側(cè)上(圖3)，不同扇區(qū)上鏡子/濾光器的組織和特定 定向允許一定數(shù)量的入射光束沿著一定數(shù)量的可能路徑，例如軸向平移(36)、空腔 /鏡子/濾光器跳步(37)、區(qū)域跳步(38)、扇區(qū)跳步(39)、象P鵬陟(40)或任何 組合(41)。相fU也(圖4)，在構(gòu)] (字光傳輸驢的光學旋轉(zhuǎn)盤的兩側(cè)，例如(33)
和(42)上，有^5底部的空腔組織，補充有其本身具有特定定向的一定數(shù)量的鏡 子/濾光器，允許一定數(shù)量的光束側(cè)跳步例如(43)和(44)，光學旋轉(zhuǎn)盤跳步和/或 交叉，例如(45)、 (46)和(47)，在延遲線中的整合和/或抽出(48)。因此，在任 何給定的時刻，來源于輸入級的每束M3i數(shù)字光學傳輸^S，纟皮連續(xù)的反^7M 的特定組合而導向，以完成在輸出級上特定的入射角。
光學旋轉(zhuǎn)盤的另一個可替代的方案(圖5)是完成一定數(shù)量的具有不同高度的 扇區(qū)。然后，用在外部(49)或內(nèi)側(cè)(50)上的光學旋轉(zhuǎn)盤允許在每個堆疊軌道邊 緣上的入射或出射光束的處理。
根據(jù)阻擋限制和減期望的交叉連接/路由選擇咬換組合數(shù)量， 一定數(shù)量的光學 旋轉(zhuǎn)盤，例如(圖6)可以沿著軸線(51)設(shè)置。該圖(圖6)示例了例如，M— 定數(shù)量光學旋轉(zhuǎn)盤例如，(52)、 (53)、 (54)、 (55)和(56)的軸線的可能的布置。
可能的替代方案是多軸線數(shù)字光傳輸?shù)漠a(chǎn)生，其中一定數(shù)量的光學旋轉(zhuǎn)盤以錯 開排列的排或非錯開排列的排分布在一定數(shù)量的旋轉(zhuǎn)軸線上。光學旋轉(zhuǎn)盤可以是共 面或非共平面的，重疊或非重疊的。
在不同可能的變化形式中，數(shù)字光傳輸(圖7)具有兩個旋轉(zhuǎn)軸線(51)和(57)， 在旋轉(zhuǎn)軸線(51)定位一定數(shù)量的光學旋轉(zhuǎn)盤，例如(52)、 (53)、 (54)、 (55)和 (56)，在旋轉(zhuǎn)軸線(57)定位一定數(shù)量的光學旋轉(zhuǎn)盤，例如(58)、 (59)、 (60)、 (61)和(62)。光學旋轉(zhuǎn)盤部分地重疊，以獲得不同軸線的兩個光學旋轉(zhuǎn)盤例如， (56)和(62)之間一定數(shù)量的空腔/鏡子/濾光器的點的對齊，或者它們在相同的 平面上，并且特定的鏡子/濾光器實現(xiàn)光學旋轉(zhuǎn)盤的跳步。所有的光學旋轉(zhuǎn)盤都以相 同的速度或不同的速度轉(zhuǎn)動，后者是恒定或不恒定的。
另一個可替代的方案(圖8)和(圖9)是具有例如，三個旋轉(zhuǎn)軸線(51)、 (57) 和(63)的多軸線數(shù)字光傳輸?shù)漠a(chǎn)生。然后，光學旋轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)軸線的幾種結(jié)構(gòu)是 可能的，例如，在相同的平面上無重疊(圖8)，其中相同平面的光學旋轉(zhuǎn)盤例如， (56)、 (62)和(64)包括一定數(shù)量的鏡子/濾光器，該鏡子/濾光器允許單個光學 旋轉(zhuǎn)盤的不同側(cè)面之間的跳步和域跳步到朝向其或沒有朝向其放置的光學旋轉(zhuǎn)盤 上。
在該多軸線結(jié)構(gòu)類型所麟的其它可能性中，光學旋轉(zhuǎn)盤可以在相同的平面 上，例如(圖8)，或者部分地重疊，例如一半長度重疊(圖9)和(圖10)。所有 光學旋轉(zhuǎn)盤都在不同的平面上，例如以錯開排列的排的平面上(圖IO)或(圖9)，
包括一定數(shù)量的軸線，例如(51)和(63)，允許在相同的平面上定位一定數(shù)量的光 學旋轉(zhuǎn)盤，例如(56)和(64)，它們面對一定數(shù)量的其它光學旋轉(zhuǎn)盤例如(62)。
相似地，可以獲得一種結(jié)構(gòu)(圖ll)，其中大量的光學旋轉(zhuǎn)盤，例如兩個(56) 和(62)部分地重疊以疊置它們的扇區(qū)，還包括大量的其它光學旋轉(zhuǎn)盤例如(64)， 其不與前述的任一個盤疊置。
另一種可替代的實施方式(圖12)是一定數(shù)量的光學旋轉(zhuǎn)盤，例如三個光學旋 轉(zhuǎn)盤(56)、 (62)和(64)的重疊，以在光學旋轉(zhuǎn)盤的側(cè)面上獲得一定數(shù)量的空腔 或鏡子/濾光器的對準點，例如，(65)、 (66)和(67)。
根據(jù)不同可能的技術(shù)的可用性和性能，通過光學旋轉(zhuǎn)盤獲得的在空間、時間和 頻率水平上的交魏接、路由選擇、交換可以被一定數(shù)量的微機電鏡子、液晶體、 多邊形掃描器等置換和/或補充。數(shù)字光傳輸(圖13)是用一定數(shù)量的微機電鏡子 矩陣，例如(68)、 (69)、 (70)、 (71)、 (72)和(73)實現(xiàn)，該矩陣反射來源于輸 入級例如，冠狀物/金字塔(74)類型的光學矩陣頭部或鏡子/濾光器的區(qū)塊(76) 的入射光束至U輸出級例如，冠狀物/金字塔(75)類型的光學矩陣頭部或鏡子/濾光 器的區(qū)塊(77),具有一定數(shù)量的特定角度，該角度是由在給定時刻，具有特定導向 的一定數(shù)量矩陣上的一系列反射產(chǎn)生的。電子控制允許選擇這種特定的尋址組合， 該特定的尋址組合允許在光束矩陣頭部上輸出的光束的交X/路由選擇咬換，或者 不是這樣的。
根據(jù)可替代的方案，例如，冠狀物/金字塔(75)類型或鏡子/濾光器(77)的 區(qū)塊的數(shù)字光傳輸和域光學矩陣頭部補充有或不補充有一定數(shù)量的光學偏差潛望 鏡。
數(shù)字光傳輸體，在一側(cè)的鏡子/濾光器上具有增加的偏轉(zhuǎn)角度和不同驗光學 旋轉(zhuǎn)盤之間角度增加的組合，例如，第一光學旋轉(zhuǎn)盤是1度，第二光學旋轉(zhuǎn)盤是5 度，第三個光學旋轉(zhuǎn)盤是10度......是用連續(xù)反射/繊、 一定數(shù)量光束的角度轉(zhuǎn)換
裝置的一系列特定組合來完成的。
權(quán)利要求
1、一種數(shù)字光傳輸裝置(圖1)，其特征在于一定數(shù)量的(i)光學旋轉(zhuǎn)盤，其位置(對齊的、錯開排列的排、平行的)可以根據(jù)應(yīng)用而改變，分布在相同平面或不同平面中一定數(shù)量的旋轉(zhuǎn)軸線上，每個都具有特定的旋轉(zhuǎn)速度，每個都設(shè)有懸伸的特定小面布置，(ii)和/或在裝置中挖設(shè)的有或無底部的空腔，帶有或不帶有鏡子和/或濾光器，提供了一定數(shù)量的反射、透射、折射或衍射的特定組合，并且可以用在電磁流的兩個傳播方向中，以獲得以非常高的速度傳輸數(shù)據(jù)或符號的一定數(shù)量的電磁光束諸如，光纖或沒有光纖化的激光或其它類型上，在時間、空間和頻率水平上的混合/路由選擇/交換(例如，DWDM類型)。
2、 根據(jù)權(quán)禾崾求1所述的數(shù)字光傳輸裝置(圖2)和(圖3)，其特征在于光學旋 轉(zhuǎn)盤包括一個或兩個有用的側(cè)面，每個側(cè)面都有權(quán)利要求1中所述的一定數(shù)量 的小面和/或空腔，分布在^Mi面后的是一定數(shù)量的軌道、扇區(qū)、區(qū)域、象限， 其中根據(jù)可替代的方案，這些軌道、扇區(qū)、區(qū)域、象限、鏡子/濾光離于表面 上或裝置內(nèi)，可移除或不可移除，嵌入或疊置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字光傳輸裝置(圖3)和(圖4)， ^ft征在于用于光 學旋轉(zhuǎn)盤的一定數(shù)量的鏡子/濾光器，安裝在表面上或裝置內(nèi)，帶有特定的幾何 形狀，例如角度、高度、定向、表面類型，進行交銜路由選掛交叉連接的光學功能，例如，在光束矩陣水平的軸向平移、空腔禾n/或鏡子/濾光器跳步、區(qū)域跳步、軌，^步、扇區(qū)跳步、象卩鵬夂步、延遲線中插A/抽出、在入射傳輸激 光光束上應(yīng)用一定角度的偏轉(zhuǎn)，其中，根據(jù)該裝置的結(jié)構(gòu)，根據(jù)光學旋轉(zhuǎn)盤每 個軌道上特定序列而限定鏡子/濾光器的角度，旋轉(zhuǎn)盤之間的序列可以不同。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的數(shù)字光傳輸裝置(圖4)，其特征在于光學旋轉(zhuǎn)盤上 一定數(shù)量的俯視小面和域空腔，其的設(shè)置能使光學旋轉(zhuǎn)盤內(nèi)或之間的交衡路 由選,避接，艮口， 一束或多束光從光學旋轉(zhuǎn)盤一側(cè)通向另一側(cè)，以到達例 如，相同光學旋轉(zhuǎn)盤的相對側(cè)上的鏡子/濾光器(側(cè)向瑕陟)，或者到達隨后對 齊的或錯開排列的排的光學旋轉(zhuǎn)盤上的鏡子/濾光器(盤跳步)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字光傳輸裝置(圖1)，其特征在于一定數(shù)獻寺定的光 學延繊，無源或有源的，由波導諸如，巻繞成線圈的一定長度的光纖組成， 所述光纖由帶有或不帶有無源V有源光存貯器裝置的特定的自然或合成的晶體 結(jié)構(gòu)或它們的樹可組賴喊，應(yīng)用于波導中所傳輸波的特定娜艮或者傳播時間 的延遲，能夠控制信號的傳播時間，由此控制它們的同步。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1戶腿的數(shù)字光傳輸體(圖6)、(圖7)、(圖8)、(圖9)、(圖 10)、圖(11)和(圖12)，其特征在于根據(jù)多軸線的可替代的方案，具有特定 旋,度的一定數(shù)量的光學旋轉(zhuǎn)盤定位在一定數(shù)量的旋轉(zhuǎn)軸線上，該旋轉(zhuǎn)軸線 具有光學旋轉(zhuǎn)盤側(cè)面重疊或例如，錯開排列的排的不重疊。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1戶皿的數(shù)字光傳輸，(圖1)，其特征在于輸入光束來源于或 不來源于一定數(shù)量的帶有，例如冠狀物/金字塔類型的空間尋址、和/或帶有z頻 率尋址的光束路由選徵巨陣頭部，例如鏡子/濾光器區(qū)塊，而根據(jù)可^f戈的方案， 輸出光束完成或不完成在帶有空間和減頻率尋址的一定數(shù)量的光束路由選擇 矩陣頭部上。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1戶腿的數(shù)字光^il裝置(圖13)，其特征在于根據(jù)可替代的實 施方式，用一定數(shù)量的機構(gòu)取代或補充光學旋轉(zhuǎn)盤，該機構(gòu)允iW咖，湖光 束，例如是微機電鏡子類型的元件，根擗寺定的組織，例如在一條線上，錯開 排列的排，在輸入和減輸出包括一定數(shù)量例如，冠狀物/金字塔類型或鏡子/濾 光器區(qū)塊的的光學矩陣頭部，和一定數(shù)量的偏轉(zhuǎn)潛望鏡以M^該體的阻擋。
9、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字光傳輸裝置(圖5),其特征在于光學旋轉(zhuǎn)盤的變化 形式裝配有一定數(shù)量的水平，允許在每個扇區(qū)的邊緣上具有入射和/或出射光 束，根據(jù)結(jié)構(gòu)，光學旋轉(zhuǎn)盤的有用的側(cè)面在內(nèi)部和/激卜部，如果必要，該縫 可以補充有偏差潛望鏡。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字光^^裝置，其特征在于，在不同的可替代的方 案中，輸入 量，例如被分離成或倍增成一定數(shù)量的相同光束，例如三束， 然后，每束光在數(shù)字光傳輸中被物理分離的光學光程同時處理，然后在輸出時 被集合/重組以形成單一流，這種分離通過在輸入級和輸出級之間減少總信息損 失的風險和確M^流的連續(xù)性，而具有 到達安全的意義，通過一定數(shù)量 的延遲線，防止由于光程差異的 流之間的同步損失。
全文摘要
本發(fā)明涉及光數(shù)字傳輸裝置，用于在時間、空間和頻率水平上的大量電磁波束的交叉連接、路由選擇和交換。所述裝置使用大量激光類型或其它低/中功率類型的電磁源，結(jié)合大量光學矩陣頭部和結(jié)構(gòu)化波導類型的特定延遲線，例如，基于天然晶體或特定合成結(jié)構(gòu)、光無源或有源存儲器、它們的任何組合的光纖。以光學方式的電磁多光束的交叉連接、路由選擇和交換，否則它不能應(yīng)用在電信的各個領(lǐng)域中(諸如，點對點，點對多點，自由空間傳輸)。
文檔編號G02B6/35GK101379422SQ200780004353
公開日2009年3月4日 申請日期2007年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月1日
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