CN1157687A - 1×n和n×n树形结构光开关阵列 - Google Patents

1×n和n×n树形结构光开关阵列 Download PDF

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Abstract

1.树形结构光1×N-和N×N-开关阵列；2.1在树形结构1×N-开关阵列中，一个光入端(10)经树形分支的光波导结构(1)与N个出端(11)连接，和在波导结构的每个分支点(3)安置一个光转换开关(4)，在这种开关阵列中应该改善串音抑制能力。2.2为此，在每一个出端(11)各配置一个门开关(5)，用该开关可选择性地导通或关闭此出端(11)，此种选择取决于分支点(3)的、转换开关(4)的开关状态，而由分支点(3)分出的分路波导(11)是与此出端(11)连接的。用这类1×N-开关阵列可使同样已述的N×N-开关阵列具有很大改善的串音抑制。2.3本发明可应用于光通信网，例如电信网3。

Description

1×N和N×N树形结构光开关阵列
根据权利要求1和2所述总构思，本发明涉及1×N和N×N树形结构光开关阵列。
这类开关阵列是众所周知的。
光开关阵列是未来光通信网的关键部件。这类开关阵列不受数据速率的限制，能够在许多光学玻璃纤维或其它光波导之间灵活地转接光数据流。
与当前提供使用的机电部件(例如提供商：JDSFITEL，ASTARTE，Optivideo，BT & D)相比较，在基片上集成的固体开关阵列结构特别紧凑，而且预示价格实惠。这样的开关阵列例如可以在LiNbO3(见P.J.Duthie，M.J.Wale“铌酸锂基片上16×16单片光开关阵列”，Electron.Lett.，27卷，第1265-1266页，1991)，硅(见R.Nagase，A.Himeno，K.Kato，O.Okuno“具有混合集成驱动电路的二氧化硅型8×8光开关阵列”，ECOC，93，Montreux，Paper Mop1.2，第17-20页)或者III-D半导体(见K.Komatsu，K.Hamamoto，M.Sugimoto，A.Ajisawy，Y.Kohga，A.Suzuki“利用变换Δβ的电光波导定向耦合器制成的具有均匀特性的4×4 GaAs/GaAlAs光开关阵列”，J.Lightwave Technol.LT-9卷，第871-878页，1991和LStoll，G.Müller，M.Honsberg，M.Schienle，S.Eichinger，U.Wolff“在InP上具有低开关电流的4×4光开关阵列”，AE，46卷，第116-118页)上实现。
本发明的任务在于，提供上述类型的开关阵列，该类阵列与已知此类的开关阵列相比具有更高的串音抑制能力。
此项任务用权利要求1和3的特征部分中所述特征得以解决。
从属权利要求3至15给出本发明开关阵列的优先和良好的实施结构。
本发明的N×N光开关阵列因具有高的串音抑制能力特别有利于在光通信网中应用，尤其是公众光通信网，例如电信网中应用，在这些应用中，高的串音抑制能力对于网的功能是很重要的。
下面的叙述中，借助附图示例进一步阐述本发明。这些附图是：
图1示意性示出，本发明的1×N开关阵列平面图，
图2a至25示意性详尽示出，从图1中取出的部分A所包含的转接开关和门开关的几种实施结构的平面图，
图3示意性示出，用本发明1×N开关阵列实现的本发明N×N开关阵列的平面图，和
图4示意性示出，常规1×N开关阵列平面图，此阵列是图1所示本发明开关阵列的基础。
这些附图不是按比例示出的。
本发明1×N光开关阵列具有一个入端10和N＝2n个，n＝1、2、3…出端11以及一个通常用1表示的、由数量为20+21+…+2n个在N-1个分支点3如树状分支的光波导11所组成的波导结构，此结构使入端10与各出端11相连接。
数字n，如它自己所表明的，是一个≥1的任意整数，它给出由入端10沿方向9到出端11依次相继的分支级2i的数量，j＝1至n。在示出的实施例中特意选择n＝3，就是说N＝23＝8，使分支点3的数量等于7，树状分路波导11的数量等于15。
根据图1波导10由入端10通往构成第一分支级21的分支点3。由此分支点3分路出两根波导11，它们分别通往第二分支级22的两个分支点3中的一个分支点。
由第二分支级22的两个分支点3各分路出两根，即总数为四根波导，这些波导分别通往第三和在此例中最后一分支级23的共四个分支点3中的各个分支点。
由第三分支级23的四个分支点3各分路出两根，即总数为八根波导，这些波导分别通往此例中共八个出端11的各个出端。
每个分支点3各设置一光开关4，用于在此分支点3分路的波导11之间进行选择性转接。
在一个分支点3分路的波导11之间进行转接，意味着此分支点3的转换开关4进入一种开关状态，使通往这些分路波导11的这一根波导的光路导通，而通往另一根波导的光路关闭，在进入另一开关状态时，使通往另一根分路波导11的光路导通而通往这一根分路波导的光路关闭。
例如，在第一分支级21的分支点3处转换开关4的一种开关状态下，由入端10经波导10输送给这个分支点3的光信号，只进入一个，例如进入由这个分支点3分路的两根波导11中的上侧波导，而不进入分路的下侧波导11。在上侧波导11中光信号进一步被输送至与此波导11相连接的第二分支级22的上侧分支点3，而不输送至下侧波导11。
在此分支点3处转换开关4的另一开关状态下，光信号只进入下侧分路的波导11，在该波导中光信号进一步被输送至第二分支级22的下侧分支点3，而不进入上侧分路的波导11。
关于第一分支级22的分支点3所述的一切，同样适用于所有其它分支级22、23等的各分支点3。
实际上转换开关4并不那么理想，即输送给此转换开关4的分支点3的光信号不是没有任何分量进入关闭的分路波导11，而是此光信号有一小部分还进入此关闭的分路波导11，这一小部分光信号导致串音。
为了抑制当时未导通光路通往开关阵列的出端11的串音效应，根据本发明分配给此出端11一光门开关5，用于随着分路波导11通往此出端11的分支点3处转换开关4的开关状态选择性地对出端11予以光导通和关闭。
因为，开关阵列的每个出端11都可能是一当时没有导通光路通往的出端，所以最好给开关阵列的每个出端11各配置一种这样的门开关5，用该开关在必要时可以抑制串音。
附图1的开关阵列是上述情况一示例。在此开关阵列中由最后分支级23的每个分支点各分出两根波导11，其中每根波导各通往一出端11。
在这些由最后分支级23的分支点3分路的波导11的每个波导上各安置一门开关5，该门开关5在某一开关状态下使此波导11导通或关闭，就是说允许或不允许在安装此门开关5的这种分路波导11中传输的光信号到达出端11。
最后一分支级23的分支点3上有一转换开关4，于该分支点分出一条通往配置门开关5的出端11的分路波导11，此转换开关4和此门开关5本身优先由一个具有控制电极装置54的电控光电开关所组成是适宜的，向此电极装置输送电控制信号使此开关5在至少两种开关状态之间进行工作，其中在一种开关状态下，门开关5导通它所配置的出端11并且转换开关4导通通往出端11的分路波导11；在另一状态下，转换开关4关闭通往出端11的分路波导11并且门开关5关闭此出端11。
在附图1的示例中，例如对于第三分支级23的最上侧分支点3和上、下两个出端11，并由这个最上侧分支点3的两根分路波导11通往这两个出端，这就是说，
-这个最上侧分支点3的转换开关4，在一种开关状态下转接到通往上侧出端11的上侧波导11并导通此波导，并且关闭通往下侧出端11的下侧波导11，与此同时，给上侧出端11配置的、和于上侧分路波导11中安置的门开关5导通此上侧出端11，并且给下侧出端11配置的、和于下侧分路波导11中安置的门开关5关闭此下侧出端11，
-在另一种开关状态下，转换开关4转接通往下侧出端11的下侧波导11并导通此波导，并且关闭通往上侧出端11的上侧波导11；与此同时，给下侧出端11配置的、和于下侧波导11中安置的门开关5导通此下侧出端11，并且给上侧出端11配置的、和与上侧分路波导11中安置的门开关5关闭此上侧出端11。
尤其这些意味着，当有关分支点3的转换开关4转接到通往此出端11的分路波导11时，门开关5总是导通它所配置的出端11，并且当有关分支点3的转换开关4关闭通往出端11的分路波导11时，门开关5总是关闭它所配置的出端11。
因为，为出端11配置的门开关5的开关状态，由最后分支级23的有关分支点3的转换开关4的开关状态预先确定，所以不需要到达波导结构1的附加控制导线，而是可以将门开关5的控制电极装置54与转换开关4的控制电极装置54用电布线7相互电接通，因此，本发明开关阵列的电控制费用不比常规开关阵列的用费高。此外，电布线7可以以有利的方式与波导结构1集成在一块基片100上。
转换开关4和门开关5可以用各种类型的光开关制成。在附图2a至2f中，示出关于附图1中最后分支级23的最上侧分支点3的几个示例，其中，这些附图以放大的尺寸示出图1中的区域A。
这些示例，也可以相同的方式应用于最后分支级23的各其它分支点3，而且尤其是应用于本发明其它任何1×N开关阵列的最后分支级的每个分支点。
在附图2a的示例中，在分支点3安置的转换开关4由一个具有多于两个开关状态的开关所组成，此开关
-在一种开关状态下，接通到由分支点3分路的和通往上侧出端11的上侧分路波导11，并且关闭由此分支点3分路的和通往下侧出端11的下侧波导11，
-反之，在另一开关状态下，接通到下侧分路的波导11和关闭上侧分路的波导11，和
-在第三种开关状态下是这样接通的，不仅上侧而且下侧分路波导11是同时关闭的。
给上侧出端11配置的门开关5安置在通往此出端11的上侧分路波导11中，和给下侧出端11配置的门开关5安置在通往此出端11的下侧分路波导11中，并且各由一个接通-和关断开关所组成，该开关选择性地导通或关闭有关波导11。
转换开关4，例如可以由一已知TIC开关所组成(见B.Acklin，M.Schienle，B.Werise，L.Stoll，G.Muller“在三和五波导耦合器形成的、以载流子注入为基础的新型光开关：TIC和SIC”Electron.Lett.，1994，Vol.30，No.3，p27)。根据此文转换开关4原理上是这样构成的，由第二分支级22的上侧分支点3分路的、和通往第三分支级23的最上侧分支点3的波导11的末端段110、和由最上侧分支点3分路波导11的相反末端段111、安置在通往最上侧分支点3的波导11的末端段110两侧，并以距此波导11这样小的距离安置，使一个在此波导11中到达其末端段110的光信号，由此末端段110耦合到一个或另一个分路波导11中，该耦合各依据此转换开关4的、位于此分路波导11末端段111上的、控制电极装置54的电极541和542的电接通情况而定。
两个由最上侧分支点3分路波导11的每一波导的制成开启-和关断开关的门开关5，具有在此分路波导11的一段112上延伸的单个控制电极540形状的控制电极装置54，该控制电极各依据开关状态如此影响分路波导11的位于电极下面的材料，使由此分路波导11的末端段111输送的光信号或者允许通过或者被吸收。其中允许通过的信号也可以被光放大。导致关闭有关分路波导11的吸收，也可以通过被传输信号在纵向段112中由此波导11的侧向发射来取代。
电路布线7将开关4的一个电极541，用一导线71与上侧分路波导11中安置的门开关5的电极540连接，并将转换开关4的另一电极541，用一导线72与下侧分路波导11中安置的门开关5的电极540连接。
在一种开关状态下，在转换开关4的一个电极541上，和在与此电极541连接的门开关5的电极540上施加一电压U1，同时在转换开关4的另一电极541上，和在与此另一电极541连接的门开关5的另一电极540上施加另一电压U2。
这两个电压U1和U2例如，导致输送给转换开关4的一光信号耦合入上侧分路波导11，并由安置在该波导11中的门开关5允许通过到达上侧出端11，而在下侧分路波导11中总有此信号不想要的一小部分耦合进入此下侧分路波导11，该部分信号将由在此下侧分路波导11中安置的门开关5关闭，所以这部分信号不能到达下侧出端11。
如果相反，在转换开关4的另一电极541上，和在用导线72与此另一电极541连接的、安置在下侧波导11中的、门开关5的电极540上施加电压U1，而在转换开关4的这一电极541上，和与此电极541连接的、安置在上侧波导11中的、门开关5的电极540上施加电压U2，那么情况正好相反，就是说输送光信号耦合入下侧分路波导11，并且在此波导11中安置的门开关5允许通往下侧出端11，同时总有此信号不想要的一部分耦合入上侧分路波导11，并由在此上侧波导11中安置的门开关5关闭，所以这部分信号不能到达上侧出端11。
附图2b至2f的示例与附图2a示例的主要区别在于，每个门开关5由一转换开关制成，用于安置此门开关5的分路波导11，与一个由此波导11在一附加分支点30的分路波导25之间进行选择性转换，该波导25通往一光槽6。
附图2b的示例中，在分支点3安置的转换开关4与附图2a的转换开关4结构上等同，相反，每个门开关5是通常已知可控光定向耦合器形式的转换开关。
由分支点3通往上侧或下侧出端11的、上侧或下侧分路波导11的定向耦合器是这样构成的，波导25的末端段251，该波导251由此上侧或下侧分路波导11分出，在附加分支点30处以距上侧或下侧分路波导11这样小的距离安置，使在此末端段251与上侧或下侧分路波导11之间能够耦合光功率，其中此耦合按已知方式通过控制电极装置54这样进行控制，使在上侧或下侧分路波导11中传输的光信号或者在此波导11中继续传输至上侧或下侧出端11而不耦合入通往光槽6的波导25；或者耦合入通往光槽6的波导25，而不在上侧或下侧分路波导11中继续传输至上侧或下侧出端11。在耦合入通往光槽6的波导25中的光束将在光槽6中变为无害。
控制电极装置54，例如可以由在上侧或下侧分路波导11上的，或者由此波导11分出并通往光槽6的波导25上的、在末端段251的范围内安置的电极543所构成。
在附图2b的示例中，这种电极543各设置在通往光槽6的波导25的末端段251上。电路布线7具有导线74，该导线将由上侧分路波导11所分出的波导25的末端段251上的电极543，与下侧分路波导11的位于分支点3的末端段111上安置的电极542连接，与此同时，由下侧分路波导11所分出的波导25的末端段251上的电极543，与上侧分路波导11的位于分支点3的末端段111上安置的电极541用布线7的导线73连接。
采用电极541、542和543这种形式的电连接，与附图2a的示例相似，可以
-通过在导线73和导线74之间施加同一极性的电压差可以实现一种开关状态，在该状态下，在输送波导11中到达分支点3的光信号耦合入上侧分路波导11并传输至上侧出端11，与此同时，耦合入下侧分路波导11的不想要的此输送信号的一部分，耦合入由此下侧分路波导11所分路的波导25中，并且在与此波导25连接的槽6中变为无害，和
-通过在导线73和导线74之间施加相反极性的电压差，可以实现另一开关状态，在该状态下，向分支点3输送的光信号耦合入下侧分路波导11并传输至下侧出端11，与此同时，耦合入上侧分路波导11的此输送信号的一部分，耦合入由此上侧分路波导11所分路的波导25中，并且在与此波导25连接的光槽6中变为无害。
附图2a和2b的示例与下述附图2c至2f示例的区别在于，在分支点3安置的转换开关4具有与两个门开关5不同的另一种结构。
与此相反，在附图2c至2f的示例中，安置在分支点3的转换开关4和同样制成转换开关的门开关5优先具有基本相同的结构。
附图2c的示例中，在分支点3安置的转换开关4与附图2a和2b的示例相同，由具有多于两个开关状态的一转换开关所组成。此时，每个门开关5是一个象转换开关4的转换开关，例如一个TIC开关。
在附图2c的示例中，不仅由分支点3通往上侧出端11的上侧分路波导11，而且还由分支点3通往下侧出端11的下侧分路波导11各分成一个第一波导段111和一个第二波导段112，该波导段112是与第一波导段分开的。
每个分路波导11的第一波导段111，一侧具有位于分支点3的末端段111，该末端段构成附图2a所示转换开关4的末端段111，和另一侧具有相反的末端段110，该末端段与附图2a所示转换开关4的末端段110相当。
每个分路波导11的第二波导段112，一侧具有以距此分路波导11的第一波导段111的末端段110很小的距离安置的一个末端段111，该末端段与附图2a的转换开关4中的末端段111相当，并且在另一侧与出端11连接，此分路波导11通往该出端11。
在离每个分路波导11的第二波导段112远而靠此分路波导第一波导段111的末端段110近的一侧，以小的距离安置一对应于附图2a的转换开关4中末端段111的波导25的末端段111，该波导25构成由此分路波导11在附加分支点30分路的波导，并通往光槽6。
每个分路波导11的第一波导段111的末端段110，和此分路波导11的第二波导段112及由此波导11分路的波导25的相临末端段111，与在这些末端段110和111范围内安置的电极装置54一起确定在此分路波导11中安置的转换开关形式的门开关5。
在各分路波导11中安置的转换开关形式的门开关5的电极装置54，由在此分路波导11的第二波导段112的末端段111上安置的一个电极541，和由从此分路波导11所分路的波导25的末端段111上安置的一个电极542所组成。
通往分支点3的波导11的末端段110，和在此末端110两侧安置的上侧和下侧分路波导11的第一波导段111的末端段111，与在这些末端段110和111范围内设置的电极装置54一起，确定在此分支点3内安置的转换开关4。
在分支点3中的转换开关4的电极装置54，由上侧分路波导11的第一波导段111的末端段111上安置的一个电极541，和由下侧分路波导11的第一波导段111的末端段111上安置的一个电极542所组成。
电路布线7具有导线75，该导线把上侧分路波导11的第一和第二波导段111和112的末端段111的电极541，与由下侧分路波导11所分路的波导25的末端段111的电极542连接；和具有导线76，此导线把下侧分路波导11的第一和第二波导段111和112的末端段111的电极541，与由上侧分路波导11所分路的波导25的末端段111的电极542连接。
采用电极541、542和543这种形式的电连接，与附图2b的示例相似，可以
-通过在导线75和导线76之间施加同一极性的电压差，可以实现这样的开关状态，在该状态下给输送波导11的末端段110输送的光信号，被耦合入通往上侧出端11的上侧分路波导11的第一波导段111，和由此第一波导段111耦合入此上侧波导11的第二波导段112，并到达上侧出端11；与此同时，耦合入通往下侧出端11的、下侧分路波导11的、第一波导段111的、不想要的此信号的一部分被耦合入由此下侧波导11所分路的波导25中，并输送给与此波导25连接的光槽6，和
-通过在导线75和导线76之间施加相反极性的电压差，可以实现这样的开关状态，在该状态下，给输送波导11的末端段110输送的光信号，被耦合入通往下侧出端11的下侧分路波导11的第一波导段111，和由此第一波导段111耦合入此下侧波导11的第二波导段112，并通往下侧出端11；与此同时，耦合入上侧分路波导11的、第一波导段111的、不想要的此信号的一部分，被耦合入由此上侧分路波导11所分路的波导25中，并输送给与此波导25连接的光槽6。
此外，还可能有第三种开关状态，在此状态下，既不能在转换开关4中、也不能在门开关5中耦合和传送输送的信号。
附图2d的装置与附图2c装置的差别在于，用已知的和同样具有多于两个开关状态的DOS开关代替TIC开关用作转换开关，在这类开关中，在分支点3和附加分支点30各安置一个具有电极装置54的叉形波导40。
在分支点3处，通向此分支点的波导11在叉形波导40的范围内分成上侧和下侧分路波导11，并通往上侧和下侧出端11。由上侧和下侧分路波导11，在有关的附加分支点30处，在此安置的叉形波导40的范围内分出由此波导11分路的波导25，该波导通往光槽6。
电极装置54在每个叉形波导40范围内具有两个电极544和545。在转换开关4的叉形波导40中，电极544安置在分出上侧分路波导11的叉形分支上。和电极545安置在分出下侧分路波导11的叉形分支上。在每个分路波导11的门开关5的叉形波导40上，电极544安置在于此分路波导11中安置的、和构成此波导11一波导段的叉形分支上，和电极545安置在分出由此波导11所分出的波导25的叉形分支上。
比较附图2c和2d的示例，转换开关4中和各门开关5中电极544对应于电极541和电极545对应于电极542。
在附图2d的示例中，通过由导线75和76组成的相同的布线7，这些导线以与附图2c示例中电极541和542相同的方式，把电极544和545进行电连接，使实现与附图2c的示例完全相同的开关特性。
在附图2e的示例中，转换开关4和门开关5各由一个已知可控光定向耦合器形式的转换开关组成，例如在附图2b的示例中，此种耦合器用作门开关5。
在附图2e的示例中，例如是这样设置的，通往分支点3的波导11，在此分支点3处无间断地过渡到通往出端11的分路波导11，例如通往下侧出端11的下侧分路波导11。另一个通往，在本示例中通往上侧出端11的分路波导11与附图2b的示例相似，分成一个第一波导段111和一个与此波导段分开的第二波导段112。
第一波导段111具有一末端段112，此末端段在分支点3的转换开关4的范围内，以距通往此分支点3的波导11很小的距离安置，并且与其波导11和电极装置54一起确定转换开关4的定向耦合器。
本示例中，上侧分路波导11的第一波导段111，在附加分支点30处无间断地过渡到由此上侧分路波导11所分路的波导25，该波导25通往光槽6。
上侧分路波导11的第二波导段112通往上侧出端11，并在此上侧波导11的、附加分支点30处的、此上侧波导11中安置的、门开关5的范围内具有末端段113，该末端段113与第一波导段111和电极装置54一起确定此门开关5的定向耦合器。
由下侧分路波导11在附加分支点30分出波导25，该波导25通往光槽，并在此下侧分路波导11中安置的门开关5的范围内，具有一段以距下侧分路波导11很小距离安置的末端段114，该末端段114与此波导11和电极装置54一起确定此门开关5的定向耦合器。
附图2e中，此示例的转换开关4和各门开关5的电极装置54，是由在末端段112、末端段113及末端段114上安置的各一电极543组成，这些电极通过例如布线7以导线75的形式相互电连接。通过这种形式的相互电连接的电极543、转换开关4和门开关5的定向耦合器，可以以正确的方式进行控制，使一个在通往分支点3的波导11中输送的光信号或者只到达上侧出端11，或者只到达下侧出端11，而且不想要的此信号分量进入上侧或下侧光槽6，而不到达出端11。
附图2f的示例与附图2e的示例之区别仅在于，附图2e示例中的光定向耦合器在附图2f的示例中，用已知的集成光马赫-参得干涉器所代替。
每个干涉器按已知方式具有一光耦合器61，该耦合器把在一输送波导11中输送的一光信号分到两个由光波导组成的干涉器支臂62和63上；并具有一光耦合器64，该耦合器使干涉器支臂中输送的信号分量相互干涉，并随后按照在电极装置54上施加的电控制信号的变化，转接到一个或另外两个继续传输的波导11或11和25上。
每个干涉器的电极装置54，例如由安置在干涉器的一个支臂63上的电极546组成，此电极在功能上与附图2e示例中电极543相当。一个由导线75构成的布线7，该布线7把3个电极546相互连接在一起，致使附图2f的示例具有与附图2e示例相同的开关特性。
本发明1×N-开关阵列原则上和尤其是在示出的实施例中是可以双向工作的，也就是说每个出端11可以用作光信号的入端，该信号在波导结构1中可通往唯一的入端10，所以到目前为止的入端10也可以是出端。这种情况在权利要求中是这样考虑的，即用入端/出端表示10。和用出端/入端表示11。本发明1×N-开关阵列的这种良好的特性对于本发明的N×N-开关阵列有重要意义。
本发明N×N-开关阵列在附图3中以N＝8为例示意性示出。此开关阵列具有一中央光交换网络15，此网络在其左侧具有一由8×8＝64个光接头组成的接头-列151，和在其右侧具有一由8×8＝64个光接头组成的接头-列151，其中各接头可作为交换网络的光入端和/或出端使用，和其中交换网络15在内***构成的，使左侧接头-列151的每个接头可与右侧接头-列151的每个接头光学连接和相反连接。交换网络15可以例如是一种众所周知的理想混合网络。
在交换网络15左侧安置共8个本发明光×8-开关阵列组成的一阵列-列200，其中每个1×8-阵列具有一个光入端/出端10，和8个光出端/入端11，在这些当中，于每个1×8-开关阵列上各只用一个这种11符号标出。
在交换网络15右侧，同样有一个共由8个本发明光1×8-开关阵列组成的-阵列-列200，其中每个1×8-开关阵列具有一个光入端/出端10，和8个光出端/入端11，在这些当中，于每个1×8-开关阵列上也各只用一个这种11符号标出。
交换网络15左侧，阵列-列200的8个光1×8-开关阵列共8×8＝64个光出端/入端11，平行地与在此左侧的接头-列151的8×8＝64个光接头连接；和交换网络15右侧，阵列-列200的8个光1×8-开关阵列共8×8＝64个光出端11，平行地与在此右侧的接头-列151的8×8＝64个光接头连接、
交换网络15左侧，阵列-列200的8个光1×8-开关阵列共8个光入端/出端10组成8×8-开关阵列的入端或出端，和交换网络15右侧，阵列-列200的8个光1×8-开关阵列共8个光入端/出端10，组成8×8-开关阵列的8个出端或入端，此种8×8-开关阵列在N不等于8的情况下也是可以双向运行的。
附图3的每个1×8-开关阵列，可以由例如附图1的1×8-开关阵列组成。
为了与附图1的本发明1×N-开关阵列比较，图4示出一常规没有门开关5的1×N-开关阵列，其中凡是相同的部件都采用相同的符号标出。
本发明1×N-开关阵列和N×N-开关阵列的优点是，串音抑制改进很大，不需要附加控制费用，***衰减增加很少和不需加附加制造费用。
在本发明1×N-开关阵列中，由入端/出端10到一出端/入端11的每个光路串音抑制提高的数量等于门开关5产生的串音抑制。
下面对附图1的本发明1×8-开关阵列与附图4常规1×8-开关阵列的数据进行比较，其中假定，不仅转换开关4而且门开关5都是具有多于两个开关状态的TIC-开关。为了更好的区分出端/入端11，在附图1和4中把这些出端/入端另外用加括号的字母a至n标出。
如果，例如最后分支级23的最上侧分支点3中的转换开关4是这样转接的，使信号光经由该最上侧分支点3的两个分路波导11的上侧波导偏转到出端a，那么同时由此最上侧分支点3的两个分路波导11的下侧波导耦合通往出端b的串音光，通过由此下侧分路波导11所分出的波导25导入与此波导连接的光槽6。
为了控制1×8-开关阵列可以假定，只有这样的转换开关4和门开关5受到电控制，使想要的光路通过这些开关。按照本发明1×8-开关阵列的结构，在此情况下只有两个门开关5受到控制。
如果，例如选择由入端10通往出端a的光路α，那么第一分支级11的分支点3的转换开关4就转接到由此分支点3分路的上侧波导11，该波导通往第二分支级22的上侧分支点3。位于此分支点3的转换开关4将转接到由此分支点3分路的上侧波导11，该波导通往第三分支级23的最上侧分支点3。位于此最上侧分支点3的转换开关4，将转接到由此最上侧分支点3分路的上侧通往出端a的波导11。位于此波导11的门开关5如此转接，以使信号光到达此出端a。反之，位于由上侧分支点3分路的下侧通往出端b的波导11中的门开关5是这样转接的，使在此波导11中传输的串音光不能到达出端b，而是通过由此下侧分路波导11所分路的波导25通往与此门开关5连接的光槽6。所有其余转接开关4和门开关5都处在第三开关状态，在此状态下没有信号光通过转换开关4和门开关5。
现在假定，每个转换开关4和门开关5在导通光路中传输值为-1dB，在关闭光路中传输值为-11dB和在第三种状态下，在此状态下两光路应均被截止，传输值为-6dB。
在此条件下，下表给出附图1×8-开关阵列与附图41×8-开关阵列串音功率的比较，其中沿光路α控制光信号通往两阵列的最上侧出端a。
 输出端   光功率附图4[dB]   光功率附图1[dB]    串音附图4[dB]    串音附图1[dB]   改进[dB]
    a     -3     -4     -     -     -1
    b     -13     -24     -10     -20     10
    c     -18     -24     -15     -20     5
    d     -18     -24     -15     -20     5
    e     -23     -29     -20     -25     5
    f     -23     -29     -20     -25     5
    g     -23     -29     -20     -25     5
    h     -23     -29     -20     -25     5
这些传输值表明，本发明1×8-开关阵列尤其是在通往出端b的主串音路径上取得串音抑制10dB的明显改进。为此付出的代价是***衰减仅有1dB的微小增加。本发明1×8-开关阵列的可用窗口幅度(Fenster)(＝功率最强的串音通道与使用通道的功率差)与常规1×8-开关阵列相比较总共提高10dB。
对于一个用本发明的这些1×8-开关阵列制造的8×8-开关阵列，可以预期窗口幅度相应增大20dB，从***技术角度考虑这种改进是极其有利的。
一般地，对本发明N×N-开关阵列“最坏情况”的串音抑制CT为
                 CT＝2CT1+2CT2-10log(log2(N))，
其中，CT1表示门开关5的串音抑制，和CT2表示转换开关4的串音抑制，衰减值用dB表示，该值使用了下文给出的近似公式，R.A.Spanke“大型非分组光空间开关的结构”，IEEE J.QuantumElectronics，Vol，QE-22，No.6，p.164，1987。
在常规不具有本发明门开关5的N×N-开关阵列中，应去掉CT1，串音抑制变坏20dB以上。

Claims (15)

1、具有一个光入端/出端(10)和N个光出端/入端(11)的树形结构1×N-开关阵列，包括
-一个把入端/出端(10)与每个出端/入端(11)连接在一起的光波导结构(1)，该结构由向着出端/入端(11)的方向在分支点(3)树形分路的光波导(11)组成，和
-每个分支点(3)的各一个光转换开关(4)，用于在由此分支点(3)分路的波导(11)之间进行选择性转换，
其特征在于，
至少为一个出端/入端(11)配置一个光门开关(5)，用该开关可选择性地光导通和关闭此出端/入端(11)，此种选择取决于分支点(3)的转换开关(4)的开关状态，而由分支点(3)分出的分路波导(11)是与此出端/入端(11)连接的。
2、根据权利要求1所述开关阵列，
其特征在于，
为每个出端/入端(11)各配置一个门开关(5)，用该开关可选择性地导通或关闭此出端/入端(11)，此种选择取决于分支点(3)的转换开关(4)的开关状态，而由分支点(3)分出的分路波导(11)是与此出端/入端(11)连接的。
3、具有N个光入端和N个光出端的树形结构的光N×N-开关阵列，包括
-两个由各N个光1×N-开关阵列组成的阵列-列(200)，其中每个1×N-开关阵列具有各一个光入端/出端(10)和各N个光出端/入端(11)，和
-一个由各N×N个光接头组成的两个接头-列(151)的光交换网络(15)，它们中的每个接头都可用作光入端和/或出端，其中这个接头-列(151)的每个接头均可与另一个接头-列(151)的每个接头连接，其中
-每个阵列-列(200)的N个光1×N-开关阵列的共N×N个光出端/入端(11)与各一接头-列(151)的N×N光接头平行连接，和
-每个阵列-列(200)的N个光1×N-开关阵列的共N个光入端/出端(10)组成N×N-开关阵列的N个入端和/或N个出端，
其特征在于，
至少一个光1×N-开关阵列是权利要求1或2所述的一个1×N-开关阵列。
4、根据权利要求3所述开关阵列，
其特征在于，
每个光1×N-开关阵列都是权利要求1或2所述的一个1×N-开关阵列。
5、根据权利要求1至4之一所述开关阵列，
其特征在于，
至少一个1×N-开关阵列的波导结构(1)、转换开关(4)和门开关(5)集成在同一基片(100)上。
6、根据上述权利要求之一所述开关阵列，
其特征在于，
由分支点(3)分出的分路波导(11)与配置门开关(5)的出端/入端(11)连接，该分支点(3)的转换开关(4)和此门开关(5)自身各由可电控的、具有电极装置(54)的光电开关组成，在该电极装置上施加电控制信号，用于控制具有至少两种开关状态的这种开关，其中在这些状态之一的状态下，门开关(5)导通配置此门开关的出端/入端(11)，和转换开关(4)转接到与此出端/入端(11)连接的分路波导(11)并使其导通，并且其中在另一开关状态下，转换开关(4)关闭此分路波导(11)和门开关(5)关闭此出端/入端(11)。
7、根据权利要求6所述开关阵列，
其特征在于，
门开关(5)的电极装置(54)和转换开关(4)的电极装置(54)用电布线(7)将其相互连接。
8、根据上述权利要求之一所述开关阵列，
其特征在于，
为出端/入端(11)配置的门开关(5)由一个导通和关闭开关所组成，该开关安置在连接分支点(3)和此出端/入端(11)的分路光波导(11)中。
9、根据上述权利要求之一所述开关阵列，
其特征在于，
为出端/入端(11)配置的门开关(5)由一转换开关组成，该开关安置在连接分支点(3)和此出端/入端(11)的分路光波导(11)中，并用于在此波导(11)和一个通往光槽(6)的波导(25)之间进行选择性转接，该波导(25)在附加分支点(30)处由此波导(11)分路。
10、根据上述权利要求之一所述开关阵列，
其特征在于，
转换开关(4、5)由一个具有光定向耦合器的波导开关组成。
11、根据上述权利要求之一所述开关阵列，
其特征在于，
转换开关(4、5)由一个具有马赫-参得干涉器的波导开关组成。
12、根据上述权利要求之一所述开关阵列，
其特征在于，
转换开关(4、5)由一个具有叉形波导(40)的波导开关组成。
13、根据上述权利要求之一所述开关阵列，
其特征在于，
转换开关(4、5)由一个具有多于两个开关状态的开关组成，该开关在一种开关状态下，转接到一个由此转换开关(4、5)的分支点(3、30)分路的波导(11)，和在另一种开关状态下，转接到由此分支点(3、30)分路的另一波导(11)，而在第三种开关状态下是这样转接的，使这一个和另一个分路波导同时关闭。
14、根据权利要求13所述开关阵列，
其特征在于，
具有多于两个开关状态的转换开关(4、5)，用一个有横向指数补偿特性的波导开关组成。
15、根据权利要求13所述开关阵列，
其特征在于，
具有多于两个开关状态的转换开关(4、5)，由一个DOC-开关组成。
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