對(duì)光信號(hào)進(jìn)行路由的制作方法
【專利摘要】公開了用于路由光信號(hào)的系統(tǒng)、方法和裝置。一種路由光信號(hào)的示例性裝置包括多個(gè)中空金屬波導(dǎo)光開關(guān)陣列。每個(gè)陣列包括多個(gè)光輸入端口和多個(gè)光輸出端口。陣列中第一陣列的輸入端口和輸出端口被布置在第一平面內(nèi)，陣列中第二陣列的輸入端口和輸出端口被布置在第二平面內(nèi)，并且多個(gè)陣列被堆疊為使得第一平面和第二平面鄰近。陣列中的第一陣列用于將光信號(hào)從第一通信設(shè)備傳送到第二通信設(shè)備，并且陣列中的第二陣列用于將光信號(hào)從所述第二通信設(shè)備傳送到第一通信設(shè)備。
【專利說明】對(duì)光信號(hào)進(jìn)行路由

【背景技術(shù)】
[0001] 電信和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)越來越多地使用光纖鏈路來實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)地，由光纖承載的光信號(hào) 被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并且在電子域中執(zhí)行所有信號(hào)路由功能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0002] 圖1是根據(jù)本公開教導(dǎo)的包括用于耦合不均衡數(shù)目的源和宿的光開關(guān)的示例性 系統(tǒng)的框圖。
[0003] 圖2是根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的包括用于耦合不均衡數(shù)目的源和宿的光開關(guān)的另一個(gè) 示例性系統(tǒng)的框圖。
[0004] 圖3例示了用于實(shí)現(xiàn)圖1和圖2的示例性光開關(guān)的示例性堆疊不對(duì)稱光開關(guān)。
[0005] 圖4例示了用于實(shí)現(xiàn)圖1和圖2的示例性光開關(guān)的另一個(gè)示例性堆疊不對(duì)稱光開 關(guān)。
[0006] 圖5A例示了已知的對(duì)稱開關(guān)。
[0007] 圖5B例不了不例性不對(duì)稱光開關(guān)的一層。
[0008] 圖6是表示可用于被執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制器的示例性機(jī)器可讀指令的流程圖。
[0009] 圖7是能夠執(zhí)行圖6的指令以實(shí)現(xiàn)圖1和/或圖2的開關(guān)控制器的示例性計(jì)算機(jī) 的框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010] 這里公開了用于路由光信號(hào)的示例性系統(tǒng)、方法以及裝置。這里公開的示例性系 統(tǒng)、方法以及裝置通過減少光損耗并且使得能夠使用用于光計(jì)算應(yīng)用的較低成本的部件， 而提供了更有效的光開關(guān)動(dòng)作。在一些示例中，光開關(guān)被用在數(shù)據(jù)中心中，以連接處理單 元。在這里公開的一些多層中空金屬波導(dǎo)（HMWG)光開關(guān)中，光開關(guān)的每個(gè)層（或者陣列） 包括在該層第一側(cè)的輸入端口組和在該層第二側(cè)的輸出端口組。該層被配置為網(wǎng)格，其中 可以使用微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS)(諸如MEMS反射器）來配置該網(wǎng)格，以將在任意輸入端口接收 的光信號(hào)引導(dǎo)至任意一個(gè)輸出端口。MEMS反射器選擇性地改變輸入端口和輸出端口之間的 光路（例如，響應(yīng)于電控制信號(hào)）。在一些公開的不例中，輸入端口的數(shù)目和輸出端口的數(shù) 目是不同的（例如，輸入端口是輸出端口的幾倍，輸出端口是輸入端口的幾倍等等）。這里 描述的一些不例使用多層或者多個(gè)陣列在兩個(gè)處理設(shè)備之間在兩個(gè)方向上傳送光信號(hào)。
[0011] 在一些公開的示例中，光開關(guān)包括多層開關(guān)，以從第一處理單元到第二處理單元 建立具有多個(gè)通道的光連接（或鏈路）。例如，光開關(guān)可具有四個(gè)相似或者相同的層，以路 由處理設(shè)備之間的四通道連接，并且選擇性改變處理設(shè)備之間的路由。
[0012] 一個(gè)用于路由光信號(hào)的示例裝置包括多個(gè)HMWG光開關(guān)陣列。每個(gè)陣列包括第一 數(shù)目的光輸入端口和第二數(shù)目的光輸出端口，第二數(shù)目的光輸出端口不同于第一數(shù)目的光 輸入端口。陣列中第一陣列的輸入端口和輸出端口被布置在第一平面，而陣列中第二陣列 的輸入端口和輸出端口被布置在第二平面。陣列被堆疊使得第一平面和第二平面平行。第 一陣列將光信號(hào)從第一通信設(shè)備傳送到第二通信設(shè)備，并且第二陣列將光信號(hào)從第二通信 設(shè)備傳送到第一通信設(shè)備，其中第一陣列的輸出端口與第二陣列的輸入端口鄰近。
[0013] -個(gè)不例性方法包括將一信號(hào)施加于多個(gè)HMWG光開關(guān)陣列。該方法中的每一 個(gè)陣列包括第一數(shù)目的光輸入端口和第二數(shù)目的光輸出端口（不同于輸入端口的第一數(shù) 目）。該方法中的陣列中第一陣列的輸入端口和輸出端口被布置在第一平面，而陣列中第二 陣列的輸入端口和輸出端口被布置在第二平面。第一和第二陣列包括MEMS反射器以選擇 性地耦合光輸入端口和光輸出端口的組合。陣列中的第一陣列將信號(hào)從第一通信設(shè)備傳送 到第二通信設(shè)備，并且陣列中的第二陣列將光信號(hào)從第二通信設(shè)備傳送到第一通信設(shè)備。 施加的信號(hào)使第一和第二陣列中的相應(yīng)MEMS反射器將第一和第二陣列的相應(yīng)輸入端口光 學(xué)奉禹合至第一和第二陣列的相應(yīng)輸出端口。
[0014] 雖然這里使用了諸如源和宿的術(shù)語，這些詞語僅僅是為了便于引用。這些術(shù)語并 不意在，并且不被解釋為，強(qiáng)加方向的要求或者目的于系統(tǒng)、方法、裝置、通信或者本公開或 本公開權(quán)利要求的任意其他方面，除非另外明確規(guī)定。這里使用的輸入端口是指通過其從 外部設(shè)備接收信號(hào)的通信端口。這里使用的輸出端口是指信號(hào)從其傳輸至外部設(shè)備的通信 端口。
[0015] 下面使用術(shù)語堅(jiān)直和/或水平描述一些示例。術(shù)語堅(jiān)直和/或水平不一定指絕對(duì) 的方向，而是參考示例中的其他結(jié)構(gòu)的相對(duì)性術(shù)語。
[0016] 圖1是包括光學(xué)耦合不均衡數(shù)目的源和宿的光開關(guān)102的示例性系統(tǒng)100的框 圖。圖1的示例性系統(tǒng)可以被用于例如提供不同處理單元之間的可選擇的互連。
[0017] 圖1的示例性系統(tǒng)包括多個(gè)源104、106和多個(gè)宿108、110、112、114、116、118、120、 122。任意或者所有源和或宿可以是處理單元、存儲(chǔ)設(shè)備或者任何其他形式的電和/或光 學(xué)電路。在例示性的示例中，示例性光開關(guān)102將源104U06中的每一個(gè)光學(xué)耦合至宿 108-122中的單個(gè)。因此，圖1的示例性光開關(guān)102將源104、106光學(xué)耦合至宿108-122中 的相應(yīng)宿。選擇可基于例如數(shù)據(jù)處理中心中的資源需求或者基于主和/或輔處理單元的可 用性。相反，在源要多于宿的示例中，示例性光開關(guān)102可將源中的多個(gè)源光學(xué)耦合至宿中 的單個(gè)宿。
[0018] 示例性源和宿104 - 122經(jīng)相應(yīng)的光鏈路124 - 142耦合至光開關(guān)。在一些示 例中，一些或者所有光鏈路124 - 142是多通道鏈路（例如，多個(gè)通道的光信號(hào)可以在源 和宿之間經(jīng)由相同的鏈路同時(shí)被傳輸）和/或多向鏈路（例如，光信號(hào)可以從源向宿以及 從宿向源傳輸）。具體地，鏈路124 - 142可以是多光纖鏈路，其中至少一支光纖從宿設(shè) 備108-122向源設(shè)備104、106傳送光信號(hào)，并且至少一支光纖從源設(shè)備104、106向宿設(shè)備 108-122傳送光信號(hào)。
[0019] 為了在源104U06和宿108-122之間提供有效的路由，圖1的示例性光開關(guān)102 是不對(duì)稱光開關(guān)，其中光開關(guān)102具有不同于輸出端口的輸入端口數(shù)目。例如，圖1的光開 關(guān)102可具有是將光開關(guān)102耦合至源的端口（例如，輸入和/或輸出端口）的四倍的將 光開關(guān)102耦合至宿108 - 122的端口（例如，輸入端口和/或輸出端口）。
[0020] 圖1的示例性光開關(guān)102在源104、106中的相應(yīng)源與宿108 - 122中的相應(yīng)宿之 間路由信號(hào)。開關(guān)控制器144控制光開關(guān)102以選擇路由路徑。在例示性的示例中，路由 路徑通過插入可選擇性地被耦合的HMWG路徑來限定。例如，開關(guān)控制器144向光開關(guān)102 提供一個(gè)或多個(gè)電信號(hào)，以使光開關(guān)102配置和/或重新配置光開關(guān)102內(nèi)部的一個(gè)或多 個(gè)MEMS反射器（例如，光反射鏡）。光開關(guān)102中MEMS反射器的配置的改變導(dǎo)致光開關(guān) 102重新配置開關(guān)102的光路，以在源104、106和宿108 - 122中的不同源和宿之間路由光 信號(hào)。
[0021] 示例性開關(guān)控制器144控制示例性開關(guān)102的多層中的MEMS反射器以同時(shí)將相 應(yīng)的輸入端口光學(xué)耦合至相應(yīng)的輸出端口，和/或?qū)⑾鄳?yīng)的輸入端口與相應(yīng)的輸出端口光 學(xué)地解耦。為了控制MEMS反射器，示例性開關(guān)控制器144被電聯(lián)接至MEMS反射器以提供 信號(hào)。電聯(lián)接可包括獨(dú)立地聯(lián)接開關(guān)控制器144至開關(guān)102的每層和/或聯(lián)接開關(guān)控制器 144至聯(lián)接到開關(guān)102的所有層的總線。在一些示例中，開關(guān)控制器144被電聯(lián)接至開關(guān) 102的第一層，并且開關(guān)102的多層被電聯(lián)接至其他層，使得每層中相應(yīng)的MEMS反射器（例 如，堅(jiān)直設(shè)置的MEMS反射器）同時(shí)由一信號(hào)控制。
[0022] 圖2是另一種示例性系統(tǒng)200的框圖，包括光學(xué)耦合不均衡數(shù)目的源和宿的光開 關(guān)202。圖2的示例性系統(tǒng)200包括四個(gè)源204、206、208、210,其可以選擇性地被光學(xué)耦合 至同一宿212。
[0023] 示例性源204 - 210和示例性宿212經(jīng)由相應(yīng)的多通道鏈路214、216、218、220、 222被連接至光開關(guān)202。在圖2的示例中，多通道鏈路214 - 222是四通道鏈路。通道可 經(jīng)分立的光纖被限定。此外，光纖可沿著光纖長(zhǎng)度在兩個(gè)方向上承載或傳播信號(hào)。因此，四 通道單向鏈路會(huì)包括4根光纖（例如，在每個(gè)方向上2根光纖進(jìn)行傳輸）。為了開關(guān)四通道 鏈路214 - 222,圖2的示例性光開關(guān)202包括四個(gè)堆疊的層202a、202b、202c、202d。圖2 的示例性層202a - 202d是基本相同的，并且被布置為使得相應(yīng)的層202a - 202d的端口 被對(duì)齊。層202a - 202d的每層被光學(xué)耦合至每個(gè)鏈路214 - 222的通道中的相應(yīng)通道。 每層202a - 202d被光學(xué)耦合至每個(gè)鏈路214 - 222的通道中的相應(yīng)通道（例如，第一層 202a被耦合至鏈路214的第一通道，第二層202b被耦合至鏈路214的第二通道，等等）。 因此，相比于在源204 - 210和宿212之間使用單層對(duì)稱開關(guān)進(jìn)行開關(guān)的情況，使用多層 202a-202d能夠使得針對(duì)每層202a-202d使用較少的端口（例如，在四層中的四個(gè)端口，相 比于在一層中的16個(gè)端口），因此降低了鏈路214 - 222的光損耗。
[0024] 開關(guān)控制器144 (例如，圖1的開關(guān)控制器144)控制光開關(guān)202以選擇源204 - 210和宿212之間的路由路徑。在圖2的示例中，開關(guān)控制器144使光開關(guān)202在相同的時(shí) 間（例如，同時(shí)）改變層202a - 202d中的每一層的狀態(tài)。此外，在例示性示例中，一個(gè)源 (例如，源204)的鏈路214中的所有通道被耦合至宿212 (例如，經(jīng)由鏈路222中的所有通 道）。在某些示例中，在狀態(tài)改變完成之后，之前的源（例如，源204)從宿212解耦，不同的 源（例如，源206)被耦合至宿212,并且剩余的源208 - 210保持從宿212解耦。
[0025] 雖然以上示出并描述了源和宿的示例性數(shù)目，但是可以使用不同數(shù)目的源、不同 數(shù)目的宿和/或每鏈路不同數(shù)目的通道。
[0026] 圖3描述了示例性的堆疊不對(duì)稱光開關(guān)300。圖3的示例性光開關(guān)300可被用于 實(shí)施圖1和/或圖2的光開關(guān)102、202中的任一個(gè)，以選擇性地耦合源和宿。在圖3的示例 中，源的數(shù)目不等于宿的數(shù)目。示例性光開關(guān)300包括4層302、304、306、308。每層302 - 308具有在光開關(guān)300第一側(cè)的第一數(shù)目的輸入端口 310以及在第二側(cè)的第二數(shù)目的輸入 端口 312。第二數(shù)目不等于第一數(shù)目。在圖3的示例中，每層302 - 308包括四個(gè)輸入端 口 310和十六個(gè)輸出端口 312 (例如4X 16層或陣列）。給定層302 - 308中的任意輸入 端口 310可被光學(xué)f禹合至同一層302 - 308上的任意輸出端口 312,以從源向宿傳輸信號(hào)。 然而，在圖3的示例中，每次僅一個(gè)輸入端口可被耦合至給定的輸出端口。
[0027] 在圖3的示例性開關(guān)300中，層302 - 308被控制以耦合相應(yīng)的輸入端口 310至 相應(yīng)的輸出端口 312。例如，層302 - 308各自在相應(yīng)的輸入端口 310上接收一組光信號(hào) 314中的相應(yīng)一個(gè)（例如，每層上四個(gè)輸入端口中的第二輸入端口接收一個(gè)信號(hào)），并光學(xué) 地耦合接收的信號(hào)中的相應(yīng)一個(gè)至相應(yīng)的輸出端口 312 (例如，每層上十六個(gè)端口中的第 十六個(gè)輸出端口）。
[0028] 對(duì)于所有的示例性層302 - 308來說，可以通過激勵(lì)層302 - 308的每一個(gè)中的相 應(yīng)MEMS反射器，以期望的時(shí)間順序完成輸入端口 310和輸出端口 312的光學(xué)耦合的改變。 激勵(lì)可通過向?qū)?02 - 308的每一個(gè)施加相同的信號(hào)（例如，經(jīng)由將相應(yīng)的連接耦合至層 中的MEMS反射器的總線）和/或通過在鄰近層302 - 308中的相應(yīng)MEMS反射器之間提供 電連接（例如，層間連接）來執(zhí)行，從而在各層被物理堆疊時(shí)，自動(dòng)電聯(lián)接鄰近的各層。電 連接可使用任何類型的電連接器和/或電連接方法來實(shí)現(xiàn)。
[0029] 示例層可被附著于鄰近層上，從而從附著獲得結(jié)構(gòu)支撐。在某些示例中，多個(gè)分立 的層可以物理地（例如，被箝位、被夾?。┖?或化學(xué)地（例如，被粘合）被固定在一起。在 某些其他的示例中，各層使用集成電路封裝技術(shù)（諸如芯片堆疊）而被構(gòu)建和/或被連接。 在某些示例中，各層被間隔開和/或被形成所需尺寸以允許標(biāo)準(zhǔn)多光纖光纜被光學(xué)耦合至 不同層上的相應(yīng)端口。
[0030] 圖4描述了另一個(gè)示例性堆疊不對(duì)稱光開關(guān)400,用來實(shí)現(xiàn)圖1和/或圖2的示例 性光開關(guān)1〇2、202。圖4的示例性光開關(guān)400包括八層402 - 416。雖然圖3的開關(guān)300被 示出為具有其附著的層，但為了便于清晰地例示，圖4的示例性光開關(guān)400的層402 - 416 以部分分解圖的形式示出。在操作時(shí)，示例性光開關(guān)400的層402 - 416以類似于圖3中 所示出的方式被物理地和/化學(xué)地彼此耦合或者彼此附著。
[0031] 在圖4的示例中，層402 - 416中的每一層包括在第一側(cè)上的四個(gè)端口和在第二 側(cè)上的十六個(gè)端口，使得示例性光開關(guān)能夠?qū)⒍噙_(dá)四個(gè)源（或者宿）設(shè)備光學(xué)耦合到多達(dá) 十六個(gè)宿（或源）設(shè)備。層402 - 408的輸入端口與層410 - 416的輸出端口位于開關(guān)400 的同一側(cè)（以及層402 - 416的同一側(cè)）（例如，層402 - 408的輸入端口與層410 - 416 的輸出端口堅(jiān)直地對(duì)齊和/或鄰近）。類似地，層410 - 416的輸入端口與層402 - 408的 輸出端口位于開關(guān)400的同一側(cè)。（例如，層410 - 416的輸入端口與層402 - 408的輸出 端口堅(jiān)直地對(duì)齊和/或鄰近）。
[0032] 在圖4的示例中，開關(guān)400被配置為使用八個(gè)單向通道（例如，第一方向上的四個(gè) 通道，相反方向上的四個(gè)通道）在相應(yīng)的源和宿之間路由八通道雙向通行。示例性層402 - 408在第一相應(yīng)的（例如，堅(jiān)直對(duì)齊的）輸入端口（例如，每層402 - 408中的一個(gè)）和第 一相應(yīng)的（例如，堅(jiān)直對(duì)齊的）輸出端口之間的第一方向上引導(dǎo)第一光信號(hào)418,而示例性 層410 - 416在第二相應(yīng)的（例如，堅(jiān)直對(duì)齊的）輸入端口和第二相應(yīng)的（例如，堅(jiān)直對(duì)齊 的）輸出端口之間的第二方向上引導(dǎo)第二光信號(hào)420。
[0033] 光信號(hào)組418、420兩者都經(jīng)由相同的開關(guān)事件（例如，同時(shí)）在相同的設(shè)備之間 路由。此外，每層402 - 416具有與其他層402 - 416中的MEMS反射器同時(shí)開關(guān)的相應(yīng) MEMS反射器，從而同時(shí)將所有層402 - 416的相應(yīng)端口（在圖4的示例中相對(duì)于彼此被堅(jiān) 直對(duì)齊）和他們的對(duì)應(yīng)端口光學(xué)耦合。光信號(hào)418、420被光學(xué)耦合至所有層402 - 416上 的相應(yīng)端口。
[0034] 雖然已知的單層和/或?qū)ΨQ光開關(guān)可以被配置為提供雙向通行，如下面解釋的， 但由于使用雙向收發(fā)器，這些已知的光開關(guān)的實(shí)現(xiàn)非常昂貴，和/或由于使用單層對(duì)稱開 關(guān)，這些已知的光開關(guān)經(jīng)歷比圖4的示例性開關(guān)400更多的光損耗。
[0035] 圖5A例示已知的對(duì)稱開關(guān)500。對(duì)稱開關(guān)500包括十六個(gè)輸入端口（il - il6) 和十六個(gè)輸出端口（〇1 - 〇16)。進(jìn)入開關(guān)500(例如從光纖）的光信號(hào)被f禹合至輸入端口 il 一 il6。在輸入端口 il 一 il6上輸入開關(guān)的光信號(hào)被路由至輸出端口 〇1 - 〇16中的一 個(gè)，其中光信號(hào)離開開關(guān)（例如，至光纖）。輸入端口 il 一 Π 6中的任一個(gè)可以經(jīng)由對(duì)應(yīng)的 MEMS反射器（例如，可伸縮的反射鏡）被耦合至輸出端口 〇1 - 〇16中的任一個(gè)。因此，開 關(guān)500包括256個(gè)MEMS反射器（即162)以耦合輸入端口和輸出端口的任意組合。
[0036] 開關(guān)500中的光損耗來自四個(gè)主要源頭：距離（或者傳播）損耗（在圖5A和5B 中用d表示）、耦合損耗（例如，光纖和開關(guān)介質(zhì)之間的界面引起的損耗，在圖5A和5B中用 c表示）、反射損耗（例如，由于來自MEMS反射器的反射而引起的損耗，在圖5A和5B中用 m表示）、以及交叉損耗（例如，在每個(gè)潛在輸出路徑處的中空金屬波導(dǎo)路徑中的間隙引起 的損耗，在圖5A和5B中用X表示）。任何輸入端口和輸出端口之間的耦合損耗和反射損耗 基本恒定。然而，距離損耗和交叉損耗的上限基于開關(guān)500的尺寸（例如，端口的數(shù)目）。
[0037] 在16端口 X16端口的開關(guān)500中，輸入端口和輸出端口之間的組合的光信號(hào)損 耗可能例如高達(dá)5. 42dB(例如，對(duì)于圖5A中的il6和〇16之間的例示性連接）。在32端 口 X 32端口的開關(guān)500中，組合的光信號(hào)損耗可能例如高達(dá)8. 92dB。在64端口 X64端口 的開關(guān)500中，組合的光信號(hào)損耗可能例如高達(dá)15. 92dB，并且對(duì)于具有相同的一般特性的 開關(guān)來說，端口的數(shù)目越多，越逐漸增多地產(chǎn)生更高的損耗。一般而言，大于6dB的光信號(hào) 損耗會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)光學(xué)應(yīng)用帶來實(shí)質(zhì)上的挑戰(zhàn)。大于10dB的光學(xué)損耗會(huì)使得光開關(guān)對(duì)于許 多或者大部分光學(xué)計(jì)算機(jī)應(yīng)用來說是無用的。因此，圖5A中例示的開關(guān)類型對(duì)于許多計(jì)算 機(jī)應(yīng)用的使用來說有很大限制。
[0038] 圖5B例不了根據(jù)本公開教導(dǎo)構(gòu)建的不例性不對(duì)稱光開關(guān)的層502。不例層502可 以用于實(shí)現(xiàn)圖2 - 4中的任意層202a - 202d、302 - 308、402 - 416。層502包括四個(gè)輸 入端口 il 一 i4和十六個(gè)輸出端口 〇1 - 〇16。層502可以結(jié)合附加的層使用，以在源和宿 之間提供可選擇的多通道光學(xué)連接，和/或可以用于在源和宿之間提供可選擇的單通道光 學(xué)連接。
[0039] 當(dāng)使用示例性開關(guān)102、202、300、400提供多通道連接時(shí)，開關(guān)中堆疊層的數(shù)目等 于或者小于每連接的通道數(shù)目。例如，如果協(xié)議是基于使用四個(gè)通道的組提供一個(gè)連接（N 端口 X4端口，或者4端口 XN端口，其中N關(guān)4)，那么開關(guān)102、202、300、400可以包括多 達(dá)四層，并且開關(guān)將以4模式的模數(shù)工作，也即，所有四個(gè)通路都可被開關(guān)，并且在每層上 追隨同一路由。
[0040] 使用如上作為示例的圖5B的拓?fù)洌僭O(shè)各自具有四個(gè)端口或者通道的兩條鏈路 (來自兩個(gè)不同的源）被耦合至開關(guān)的輸入端口。此外，開關(guān)包括三十二個(gè)輸出端口，其光 學(xué)地耦合至各自具有四個(gè)通道的八條鏈路。因此，示例性配置具有在八個(gè)宿之間切換的兩 個(gè)源。使用如圖5A中示出的單層對(duì)稱芯片方案，必須要32 X 32芯片來提供潛在的耦合。如 上所討論的，32X32開關(guān)具有高達(dá)8. 92dB的關(guān)聯(lián)光損耗。這個(gè)水平的光功率損耗是低成本 短通道光子鏈路所能容忍的最高限值。比較而言，四層光開關(guān)可以通過堆疊四個(gè)根據(jù)圖5B 的示例性方案的層而被使用，每層具有兩個(gè)輸入端口和八個(gè)輸出端口。該方案可招致最高 3. 96dB的光功率損耗，這相比于單層實(shí)施方案具有顯著改進(jìn)。
[0041] 在另外一個(gè)示例中，系統(tǒng)使用十六個(gè)輸入和六十四個(gè)輸出，輸入包括各自有四個(gè) 通道的四個(gè)輸入鏈路，輸出包括各自具有四個(gè)通道的十六個(gè)輸出鏈路。在該示例中，使用 圖5A的方案的單平面對(duì)稱陣列實(shí)施方式需要64X64的開關(guān)，具有高達(dá)15. 92dB的關(guān)聯(lián)光 損耗。這么高水平的光損耗很可能需要更為昂貴的光發(fā)射器和/或接收器，這會(huì)顯著增加 該方案的成本。比較而言，可以使用包括四層的堆疊不對(duì)稱陣列，每層具有四個(gè)輸入端口和 十六個(gè)輸出端口的不對(duì)稱陣列。在這種示例中，四個(gè)堆疊的開關(guān)層可以被配置為同時(shí)開關(guān) 相同的路徑。因?yàn)槊總€(gè)四端口 X十六端口的層僅僅引起3. 96dB的光損耗，且該方案是并 行的，因此最高損耗應(yīng)當(dāng)不會(huì)超過3. 96dB，這比圖5A中例示的已知方案具有顯著改進(jìn)。此 夕卜，該較低的光損耗使得能夠有效的使用低成本光學(xué)元件，而不需要犧牲信號(hào)的可靠性。
[0042] 圖1和2的示例性開關(guān)控制器144可以通過硬件、軟件、固件和/或硬件、軟件和/ 或固件的任意組合來實(shí)現(xiàn)。因此，例如，開關(guān)控制器144可以通過一個(gè)或者多個(gè)電路、可編 程處理器、專用集成電路（ASIC)、可編程邏輯器件（PLD)和/或場(chǎng)可編程邏輯器件（FPLD) 等等來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)本專利要求的任意裝置或系統(tǒng)被解讀為覆蓋純軟件和/或固件實(shí)施方式 時(shí)，示例性開關(guān)控制器144因此而被明確地限定為包括存儲(chǔ)有軟件和/或固件的實(shí)體計(jì)算 機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，諸如存儲(chǔ)器、DVD、⑶、藍(lán)光等等。
[0043] 圖6中示出表示用于實(shí)現(xiàn)圖1和圖2的開關(guān)控制器144的示例性機(jī)器可讀指令 的流程圖。在該示例中，機(jī)器可讀指令包括通過處理器（諸如如下結(jié)合圖7所討論的示例 計(jì)算機(jī)700中示出的處理器712)執(zhí)行的程序。該程序可以以存儲(chǔ)在實(shí)體計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ) 介質(zhì)（諸如CD-ROM、軟盤、硬盤、數(shù)字多功能盤（DVD)、藍(lán)光盤或者與處理器712相關(guān)的存儲(chǔ) 器）中的軟件來具體體現(xiàn)，但是整個(gè)程序和/或程序的部分可以可替代地由處理器712之 外的設(shè)備所執(zhí)行，和/或以固件或者專用硬件來具體體現(xiàn)。此外，雖然示例性程序是參照?qǐng)D 6例示的流程圖來描述的，但是許多其他實(shí)施示例性開關(guān)控制器144的方法也可替代地被 使用。例如，方框的執(zhí)行順序可以改變，和/或描述的某些方框也可以改變、刪除或者組合。
[0044] 如上所提到的，圖6的示例性過程可以使用存儲(chǔ)在實(shí)體計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)（諸如、硬 盤驅(qū)動(dòng)、閃存、只讀存儲(chǔ)器（ROM)、光盤（⑶)、數(shù)字多功能盤（DVD)、高速緩沖存儲(chǔ)器、隨機(jī)存 取存儲(chǔ)器（RAM)和/或信息可在其中存儲(chǔ)任意時(shí)間（例如，延長(zhǎng)的時(shí)間段、永久地、短暫瞬 間、臨時(shí)緩沖和/或信息的高速緩存）的任何其他的存儲(chǔ)介質(zhì)）中的編碼指令（例如，計(jì)算 機(jī)可讀指令）來實(shí)現(xiàn)。如這里使用的，術(shù)語實(shí)體計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)清楚地定義為包括任 何類型的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器而并不傳播信號(hào)。另外或者可替代地，圖6的示例性過程可以 使用存儲(chǔ)在非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)（諸如、硬盤驅(qū)動(dòng)、閃存、只讀存儲(chǔ)器、光盤、數(shù)字多功能 盤、高速緩沖存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器和/或信息可在其中存儲(chǔ)任意時(shí)間（例如，延長(zhǎng)的時(shí) 間段、永久地、短暫瞬間、臨時(shí)緩沖和/或信息的高速緩存）的任何其他的存儲(chǔ)介質(zhì)）中的 編碼指令（例如，計(jì)算機(jī)可讀指令）來實(shí)現(xiàn)。如這里使用的，術(shù)語非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介 質(zhì)清楚地定義為包括任何類型的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)而并不傳播信號(hào)。如這里使用的，當(dāng)短語 "至少"被用作權(quán)利要求前序中的過渡術(shù)語時(shí)，其與術(shù)語"包括"開放的方式相同地開放。因 此，在其前序中使用"至少"作為過渡性術(shù)語的權(quán)利要求可包括在權(quán)利要求中明確提到的那 些元件以外的部件。
[0045] 圖6是表示可以被執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制器（例如，圖1和2的開關(guān)控制器144)的 示例性機(jī)器可讀指令600的流程圖。示例性開關(guān)控制器144可執(zhí)行指令600以控制多層光 開關(guān)（例如，多個(gè)中空金屬波導(dǎo)光開關(guān)陣列），其中每層（陣列）包括第一數(shù)目的光輸入端 口和第二數(shù)目的光輸出端口。示例性多層光開關(guān)的每一層包括一組MEMS反射器以選擇性 地奉禹合光輸入端口和光輸出端口的組合。
[0046] 示例性開關(guān)控制器144接收指示期望的源和宿的連接性的第一指令（方框602)。 例如，開關(guān)控制器144可接收指示多個(gè)源中的哪一個(gè)將被耦合至多個(gè)宿中的宿的指令。
[0047] 基于接收到的指令，示例性開關(guān)控制器144施加一信號(hào)至光開關(guān)的各層，以使層 中的MEMS反射器中的相應(yīng)MEMS反射器將層的相應(yīng)輸入端口光學(xué)耦合至層的相應(yīng)輸出端口 (方框604)。例如，開關(guān)控制器144可施加一信號(hào)至聯(lián)接到多層中的相應(yīng)MEMS反射器的總 線，以使MEMS反射器動(dòng)作，將層上的相應(yīng)輸入端口（例如，位于不同層上的相似或者相同位 置的輸入端口，例如位于每層上的第一輸入端口，位于每層上的第四輸入端口，等等）耦合 至層上的相應(yīng)輸出端口（例如，位于不同層上的相似或者相同位置的輸出端口，例如位于 每層上的第一輸出端口，位于每層上的第四輸出端口，等等）。
[0048] 示例性開關(guān)控制器144允許系統(tǒng)以拓?fù)洳僮鳎ǚ娇?06)。示例性開關(guān)控制器144 確定（例如，周期性地、非周期性地、在特定的時(shí)間、響應(yīng)于觸發(fā)事件、或者基于請(qǐng)求）是否 改變拓?fù)洌ǚ娇?08)。方框608的不例性確定可以響應(yīng)于例如處理設(shè)備變得不可用時(shí)的失 效備援條件而執(zhí)行。在一些其他的示例中，指令600可以基于手動(dòng)選擇和/或事件（例如， 計(jì)算資源的重新分布）的發(fā)生而執(zhí)行。任何其他的觸發(fā)事件和/或條件可以被使用。如果 開關(guān)控制器144不改變拓?fù)洌ǚ娇?08)，那么控制返回到方框606以繼續(xù)允許系統(tǒng)以當(dāng)前 拓?fù)洳僮鳌?br> [0049] 當(dāng)要改變拓?fù)鋾r(shí)（方框608)，開關(guān)控制器144接收指示期望的源宿連接性的更新 的指令（方框610)?；谠撝噶?，示例性開關(guān)控制器144施加信號(hào)至光開關(guān)的多層以基于 接收到的指令而光學(xué)地耦合輸入端口和輸出端口的組合（方框612)。在圖6的示例性指令 中，控制返回到方框606以允許系統(tǒng)以更新的拓?fù)洳僮鳌?br> [0050] 方框606-612可在系統(tǒng)操作期間重復(fù)，以便如期望的那樣更新光開關(guān)和/或系統(tǒng) 拓?fù)?。例如，?dāng)系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)或者響應(yīng)于一個(gè)或者多個(gè)條件或事件時(shí)，示例性指令可能結(jié)束。
[0051] 圖7是可以執(zhí)行圖6的指令以實(shí)現(xiàn)圖1和2的開關(guān)控制器144的示例性計(jì)算機(jī) 700的框圖。計(jì)算機(jī)700可以是例如服務(wù)器、個(gè)人電腦、路由設(shè)備、英特網(wǎng)支柱設(shè)備、或者任 意其他類型的計(jì)算設(shè)備。
[0052] 舉例的示例系統(tǒng)700包括處理器712。例如，處理器712可以由來自任何期望的家 族或者制造商的一個(gè)或者多個(gè)微處理器或者控制器實(shí)現(xiàn)。
[0053] 處理器712包括本地存儲(chǔ)器713 (例如，高速緩沖存儲(chǔ)器），且經(jīng)總線718與包括 易失性存儲(chǔ)器714和非易失性存儲(chǔ)器716的主存儲(chǔ)器通信。易失性存儲(chǔ)器714可以由同步 動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（SDRAM)、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（DRAM)、RAMBUS動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (RDRAM)和/或任意其他類型的隨機(jī)存取存儲(chǔ)設(shè)備實(shí)現(xiàn)。非易失性存儲(chǔ)器716可以由閃存 和/或任意其他期望類型的存儲(chǔ)設(shè)備實(shí)現(xiàn)。對(duì)主存儲(chǔ)器714、716的存取由存儲(chǔ)控制器控制。
[0054] 計(jì)算機(jī)700還包括接口電路720。接口電路720可以由任意類型的接口標(biāo)準(zhǔn)，諸如 以太網(wǎng)接口、通用串行總線（USB)、和/或PCI快速接口實(shí)現(xiàn)。
[0055] -個(gè)或者多個(gè)輸入設(shè)備722被連接至接口電路720。輸入設(shè)備722允許使用者錄 入數(shù)據(jù)和命令到處理器712中。輸入設(shè)備可以由例如鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸屏、跟蹤板、跟蹤球、 isopoint和/或語音識(shí)別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
[0056] -個(gè)或者多個(gè)輸出設(shè)備724也被連接至接口電路720。輸出設(shè)備724可以由例如 顯示設(shè)備（例如，液晶顯示器、陰極射線管顯示器（CRT)、打印機(jī)和/或揚(yáng)聲器）實(shí)現(xiàn)。因 此，接口電路720典型地包括圖形驅(qū)動(dòng)程序卡。
[0057] 接口電路720還包括通信設(shè)備，諸如調(diào)制解調(diào)器或者網(wǎng)絡(luò)接口卡，以便于經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 726(例如，以太網(wǎng)連接、數(shù)字用戶線路（DSL)、電話線、同軸電纜、蜂窩電話系統(tǒng)等等）與外 部計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
[0058] 計(jì)算機(jī)700還包括用于存儲(chǔ)軟件和數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)大容量存儲(chǔ)設(shè)備。這種大容 量存儲(chǔ)設(shè)備728的示例包括硬驅(qū)動(dòng)盤、固態(tài)存儲(chǔ)器、光盤驅(qū)動(dòng)以及數(shù)字多功能盤（DVD)驅(qū) 動(dòng)。
[0059] 圖6的編碼指令732可以存儲(chǔ)在大容量存儲(chǔ)設(shè)備728中、易失性存儲(chǔ)器714中、非 易失性存儲(chǔ)器716中、和/或可拆卸的存儲(chǔ)介質(zhì)（諸如CD或DVD)上。
[0060] 已公開了示例性系統(tǒng)、方法以及裝置，以提供光信號(hào)在多個(gè)源和/或宿之間更有 效的路由。具體來說，所公開的系統(tǒng)、方法和裝置使用具有數(shù)目不同于輸出的輸入的光開關(guān) 陣列，以便為源和宿的數(shù)目不相等的應(yīng)用提供減少的光損耗。另外，這里公開的示例性系 統(tǒng)、方法和裝置使得能夠使用比具有較高光損耗的已知開關(guān)便宜的光發(fā)射器和光接收器。
[0061] 雖然這里描述了特定的方法、裝置以及制造品，但是本專利覆蓋的范圍并不限于 此。相反地，本專利覆蓋落入權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有方法、裝置和制造品。
【權(quán)利要求】
1. 一種路由光信號(hào)的裝置，包括： 多個(gè)中空金屬波導(dǎo)光開關(guān)陣列，每個(gè)陣列包括： 多個(gè)光輸入端口；以及 多個(gè)光輸出端口，所述陣列中的第一陣列的輸入端口和輸出端口被布置在第一平面 內(nèi)，所述陣列中的第二陣列的輸入端口和輸出端口被布置在第二平面內(nèi)，并且所述多個(gè)陣 列被堆疊以使得所述第一平面和所述第二平面鄰近，所述陣列中的所述第一陣列將光信號(hào) 從第一通信設(shè)備傳送到第二通信設(shè)備，并且所述陣列中的所述第二陣列將光信號(hào)從所述第 二通信設(shè)備傳送到所述第一通信設(shè)備。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述多個(gè)陣列中的每一個(gè)包括多個(gè)微機(jī)電反射器， 以選擇性地耦合相應(yīng)陣列的輸入端口和輸出端口的對(duì)。
3. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述第一陣列的多個(gè)微機(jī)電反射器中的第一個(gè)和所 述第二陣列的微機(jī)電反射器的矩陣中的第二個(gè)分別用于分別將所述第一陣列和所述第二 陣列的相應(yīng)輸入端口耦合至所述第一陣列和所述第二陣列的相應(yīng)輸出端口。
4. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述第一陣列的多個(gè)第一微機(jī)電系統(tǒng)和所述第二陣 列的多個(gè)第二微機(jī)電系統(tǒng)被配置為將所述第一陣列和所述第二陣列的相應(yīng)輸入端口同時(shí) 耦合至所述第一陣列和所述第二陣列的相應(yīng)輸出端口。
5. 如權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括開關(guān)控制器，所述開關(guān)控制器用于控制所述 第一陣列和所述第二陣列中的多個(gè)微機(jī)電反射器，以選擇性地改變所述第一陣列和所述第 二陣列的輸入端口和輸出端口之間的光路。
6. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一陣列中的第一微機(jī)電反射器與所述第二陣 列中的第二微機(jī)電反射器協(xié)作，使得所述第一微機(jī)電反射器和所述第二微機(jī)電反射器分別 將所述第一陣列和所述第二陣列上的相應(yīng)輸入端口光學(xué)耦合至所述第一陣列和所述第二 陣列上的相應(yīng)輸出端口。
7. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述第一陣列和所述第二陣列的相應(yīng)輸入端口鄰 近，所述第一陣列和所述第二陣列的相應(yīng)輸出端口鄰近，并且所述第一陣列和所述第二陣 列的相應(yīng)微機(jī)電反射器鄰近。
8. -種路由光信號(hào)的方法，包括： 向多個(gè)中空金屬波導(dǎo)光開關(guān)陣列施加至少一個(gè)信號(hào)，每一個(gè)陣列包括多個(gè)光輸入端口 和多個(gè)光輸出端口，所述陣列中第一陣列的輸入端口和輸出端口被布置在第一平面上，所 述陣列中第二陣列的輸入端口和輸出端口被布置在第二平面上，并且所述陣列被堆疊為使 得所述第一平面和所述第二平面鄰近，其中所述陣列中的所述第一陣列將光信號(hào)從第一通 信設(shè)備傳送到第二通信設(shè)備，并且所述陣列中的所述第二陣列將光信號(hào)從所述第二通信設(shè) 備傳送到所述第一通信設(shè)備，其中所述第一陣列的輸出端口與所述第二陣列的輸入端口鄰 近；并且 通過調(diào)整所述第一陣列和所述第二陣列中的微機(jī)電反射器來響應(yīng)所述至少一個(gè)信號(hào)， 以在所述輸入端口和所述輸出端口之間形成光路，使得所述第一陣列和所述第二陣列的相 應(yīng)輸入端口與所述第一陣列和所述第二陣列的相應(yīng)輸出端口進(jìn)行光通信。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中響應(yīng)所述至少一個(gè)信號(hào)進(jìn)一步包括同時(shí)調(diào)整所述微 機(jī)電反射器以形成所述光路。
10. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中施加至少一個(gè)信號(hào)包括施加第一信號(hào)至所述第一 陣列，并且施加第二信號(hào)至所述第二陣列，所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)用于使所述第一 陣列和所述第二陣列促使所述第一陣列和所述第二陣列中的微機(jī)電反射器中的相應(yīng)微機(jī) 電反射器形成光路。
11. 一種路由光信號(hào)的系統(tǒng)，包括： 第一多個(gè)源設(shè)備； 第二多個(gè)宿設(shè)備，所述第一多個(gè)中的源設(shè)備的數(shù)目不同于所述第二多個(gè)中的宿設(shè)備的 數(shù)目；以及 具有多個(gè)層的光開關(guān)，其中所述層中的第一層用于從所述源設(shè)備中的第一源設(shè)備向所 述宿設(shè)備中的第二宿設(shè)備傳送光信號(hào)，并且所述層中的第二層用于從所述宿設(shè)備中的所述 第二宿設(shè)備向所述源設(shè)備中的所述第一源設(shè)備傳送光信號(hào)。
12. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述光開關(guān)用于通過將所述多個(gè)層的第一側(cè)上的 相應(yīng)端口同時(shí)耦合至所述多個(gè)層的第二側(cè)上的相應(yīng)端口，來將所述第一多個(gè)源設(shè)備中的源 設(shè)備選擇性地耦合至所述第二多個(gè)宿設(shè)備中的相應(yīng)宿設(shè)備。
13. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括開關(guān)控制器，用于激勵(lì)所述層中的微機(jī)電 反射鏡，以將所述輸入端口中的輸入端口選擇性地耦合至所述輸出端口中的輸出端口。
14. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述開關(guān)控制器與位于所述層中不同層上的微機(jī) 電反射鏡中的相應(yīng)微機(jī)電反射鏡一起經(jīng)由總線連接而接到電路中。
15. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述開關(guān)控制器經(jīng)由層間連接而被聯(lián)接至所述多 個(gè)層的微機(jī)電反射鏡中的相應(yīng)微機(jī)電反射鏡。
【文檔編號(hào)】H04Q11/00GK104094611SQ201280068609
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月11日
【發(fā)明者】特雷爾·莫里斯, 邁克爾·瑞恩·泰·譚, 王世元, 邁克爾·史蒂文·施蘭斯克 申請(qǐng)人:惠普發(fā)展公司，有限責(zé)任合伙企業(yè)