Оптична 1 x n – та n x n – комутаційна матриця деревоподібної структури

1 Оптическая lxN-коммутационная матрица древовидной структуры с одним оптическим входом/выходом (1о) и количеством N оптических выходов/входов (1-і), содержащая соединяющую вход/выход (1 о) с каждым выходом/входом (11) оптическую волноводную структуру (1) из древовидно разветвляющихся от входа/выхода (1о) в направлении выходов/входов (1-і) в точках разветвления (3) оптических волноводов (11) и по одному оптическому переключателю (4) на точку разветвления (3) для переключения по выбору между ответвляющимися от этой точки разветвления (3) волноводами (11), отличающаяся тем, что она содержит управляющий по меньшей мере одним выходом/входом (11) оптический блокирующий выключатель (5) для оптического освобождения и блокирования по выбору этого выхода/входа (1-і) В зависимости от положения переключения переключателя (4) одной и только этой точки разветвления (3), которым ответвляющийся волновод (11) соединен с этим выходом/входом 2 Коммутационная матрица по п 1, отличающаяся тем, что она содержит управляющие каждым выходом/входом (1-і) блокирующие выключатели (5) для освобождения и блокирования по выбору этого выхода/входа (1-і) в зависимости от положения переключения переключателя одной и только этой точки разветвления (4), которым ответвляющийся волновод (11) соединен с этим выходом/ входом (1-і) 3 Оптическая NxN-коммутационная матрица древовидной структуры с количеством N оптических входов и N оптических выходов, содержащая два матричных ряда (200) соответственно из N опти ческих ixN-коммутационных матриц, причем каждая lxN-коммутационная матрица содержит соответственно один оптический вход/выход (1о) и N оптических выходов/входов (1-і), И оптическое поле коммутации (15) с двумя рядами выводов (15-і) из соответственно NxN оптических выводов, каждый из которых служит в качестве оптического входа и /или выхода, причем каждый вывод одного ряда выводов (15-і) является оптически соединяемым с каждым выводом другого ряда выводов (15-і), причем в целом NxN оптических выходов/входов (1-і) N оптических ixN-коммутационных матриц каждого матричного ряда (200) соединены параллельно с NxN оптическими выводами соответственно одного ряда выводов (15i), и в целом N оптических входов/выходов (1о) N оптических ixN-коммутационных матриц каждого матричного ряда (200) образуют N входов и/или N выходов NxN-коммутационной матрицы, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна оптическая 1xNкоммутационная матрица является 1xNкоммутационной матрицей по п 1 или п 2 4 Коммутационная матрица по п 3, отличающаяся тем, что каждая оптическая 1xNкоммутационная матрица является 1xNкоммутационной матрицей по п 1 или п 2 5 Коммутационная матрица по одному из пп 1 - 4, отличающаяся тем, что по меньшей мере волноводная структура (1), переключатель (4) и блокирующий выключатель (5) ixN-коммутационной матрицы интегрированы на одной общей подложке (100) 6 Коммутационная матрица по одному из пп 1 - 5, отличающаяся тем, что переключатель (4) точки разветвления (3), которым ответвляющийся волновод (11) соединен с выходом/входом (11), управляемым блокирующим выключателем (5), и сам блокирующий выключатель (5) выполнены в виде электрически управляемого оптоэлектронного переключателя с системой электродов (54), на которую подают электрические управляющие сигналы для переключения этого переключателя, по меньшей мере, между двумя положениями переключения, причем в одном из этих положений переключения блокирующий выключатель (5) освобождает соответствующий выход/вход (1-і), И переключатель (4) включен на соединенный с этим выходом/входом (1-і) ответвляющийся волновод о 0 0 0 0 о> (О ю 56988 (11) и освобождает его, причем в другом положении переключения переключатель (4) блокирует этот ответвляющийся волновод (11), а блокирующий выключатель (5) блокирует этот выход/вход 7 Коммутационная матрица по п 6, отличающаяся тем, что система электродов (54) блокирующего выключателя (5) и система электродов (54) переключателя (4) проводяще соединены между собой через электрическую систему линий (7) 8 Коммутационная матрица по одному из пп 1 - 7, отличающаяся тем, что управляющий выходом/входом (1-і) блокирующий выключатель (5) выполнен в виде включателя-выключателя, который расположен в ответвляющемся оптическом волноводе (11), соединяющем точку разветвления (3) с этим выходом/входом (1-і) 9 Коммутационная матрица по одному из пп 1 - 8, отличающаяся тем, что управляемый выходом/входом (1-і) блокирующий выключатель (5) выполнен в виде переключателя, который расположен в ответвляющемся волноводе (11), соединяющем точку разветвления (3) с этим выходом/входом (1-і), И служит для переключения по выбору между этим волноводом (11), ответвляющимся в дополнительной точке разветвления (30) от этого волновода (11) и ведущим к оптическому поглотителю (6) волноводом (25) 10 Коммутационная матрица по одному из пп 1 9, отличающаяся тем, что переключатель (4, 5) выполнен в виде волноводного переключателя, содержащего оптический направленный ответвите ль 11 Коммутационная матрица по одному из пп 1 10, отличающаяся тем, что переключатель (4, 5) выполнен в виде волноводного переключателя, содержащего интерферометр Маха-Цендера 12 Коммутационная матрица по одному из пп 1 11, отличающаяся тем, что переключатель (4, 5) выполнен в виде волноводного переключателя, содержащего волноводную вилку (40) 13 Коммутационная матрица по одному из пп 1 12, отличающаяся тем, что переключатель (4, 5) выполнен в виде переключателя, имеющего более двух положений переключения, который в одном положении переключения включен на ответвляющийся от точки разветвления (3, 30) этого переключателя (4, 5) волновод (11), и который в другом положении переключения включен на другой ответвляющийся от этой точки разветвления (3, 30) волновод (11), и который в следующем положении переключения включен так, что этот один и другой ответвляющийся волноводы одновременно блокированы 14 Коммутационная матрица по п 13, отличающаяся тем, что имеющий более двух положений переключения переключатель (4, 5) выполнен в виде волноводного переключателя с трансверсальной индексной компенсацией 15 Коммутационная матрица по п 13, отличающаяся тем, что имеющий более двух положений переключения переключатель (4, 5) выполнен в виде DOC-переключателя Изобретение относится к оптической 1xN- и NxN-коммутационной матрице древовидной структуры согласно ограничительной части пункта 1 или соответственно пункта 2 формулы изобретения Подобные коммутационные матрицы являются общеизвестными Оптические коммутационные матрицы являются ключевыми компонентами будущих оптических сетей связи Они позволяют гибкое направление оптического потока данных между различными оптическими стекловолокнами или другими оптическими волноводами без ограничения скорости передачи данных Интегрированные на подложке твердотельные коммутационные матрицы являются особенно компактными и обещают преимущества по затратам по сравнению с имеющимися сегодня в распоряжении электромеханическими компонентами (оференты, например, JDS FUEL, ASTARTE, ОрtiVideo, BT&D) Подобные твердотельные коммутационные матрицы являются реализованными на подложках, например, из ЬІЧЬОз (смотри Р J Duthie, М J Wale "16x16 single chip optical switch array in Lithium Niobate", Electron Lett, т 27, P 1265-1266, 1991), из кремния (смотри R Nagase, A Himeno, К Kato, О Okuno "Silica-based 8x8 optical-matrix-switch module with hybrid integrated driving circuits", ECOC'93, Montreux, Paper MoP1 2, P17-20), или IIl-V-полупроводников (смотри К Komatsu, К Hamamoto, M Sugimoto, A Ajisawy, Y Kohga, A Suzuki "4x4 GaAs/AIGaAs optical matrix switches with uniform device characteristics using alternating ДВ electrooptic wave directional couplers", J Ligthwave Technol , - т LT-9, P 871 -878, 1991 и L Stall, G Muller, M Honsberg, M Schienle, S Eichmger, U Wolff "4x4 optical switch matrix on InP with low switching current", A E U , T 4 6 , P 116-118) В основе изобретения лежит задача разработки коммутационных матриц названного вида с повышенным по сравнению с известными коммутационными матрицами подавлением переходного разговора Эта задача решается признаками, указанными в отличительной части пункта 1 или соответственно пункта 3 формулы изобретения Предпочтительные и выгодные формы выполнения соответствующих изобретению коммутационных матриц следуют из зависимых пунктов 2,4-15 формулы изобретения Соответствующие изобретению оптические NxN-коммутационные матрицы вследствие их высокого подавления переходного разговора являются особенно предпочтительно применимыми в оптических сетях, в частности, в общественных оптических сетях, например, в сетях телекоммуникации, в которых для их функционирования является существенным высокое подавление пере 56988 ходного разговора Изобретение более подробно поясняется на примерах в нижеследующем описании с помощью фигур, на которых показано Фигура 1 в схематическом представлении вид сверху на соответствующую изобретению 1xNкоммутационную матрицу, Фигуры 2а до 2f в схематическом представлении в виде сверху различные реализации содержащихся в вырезе А на Фигуре 1 переключателей и блокирующих выключателей в более детальном представлении, Фигура 3 в схематическом представлении вид сверху на реализованную с соответствующими изобретению 1XN-KOM мутационными матрицами соответствующую изобретению NxNкоммутационную матрицу и Фигура 4 в схематическом представлении вид сверху на обычную ixN-коммутационную матрицу, которая является основой для соответствующей изобретению коммутационной матрицы согласно Фигуры 1 Фигуры выполнены не в масштабе Соответствующая изобретению оптическая ixN-коммутационная матрица содержит один вход 1о и N=2n, п=1,2,3 выходов 1-і, а также обозначенную в общем 1 и состоящую из количества 2°+2 + +2П древовидно разветвляющихся в N-1 точках разветвления 3 оптических волноводов 11 волноводную структуру, которая соединяет вход 1о с каждым из выходов 1-і Число п, которое, как показано, является любым целым числом £1, указывает количество следующих друг за другом от входа 1 о в направлении 9 к выходам 1i ступеней разветвления 2,, где j=1 до п В представленном примере выполнения, в частности, выбрано п=3, то есть N=23=8, так что количество точек разветвления 3 является равным 7 и количество древовидно разветвляющихся волноводов 11 является равным 15 Согласно Фигуре 1 волновод 11 ведет от входа 1о к образующей первую ступень разветвления 2i точке разветвления 3 От этой точки разветвления 3 ответвляются два волновода 11, каждый из которых ведет к одной из двух точек разветвления 3 второй ступени разветвления 1j От каждой из обоих точек разветвления 3 второй ступени разветвления 1j соответственно ответвляются по два, то есть всего четыре волновода 11, которые ведут каждый к одной из в целом четырех точек разветвления 3 третьей и в этом примере последней ступени разветвления 2з От каждой из четырех точек разветвления 3 третьей ступени разветвления 2з ответвляется по два, то есть в целом восемь волноводов 11, которые ведут каждый к одному из в этом примере всего восьми выходов 1i На каждую точку разветвления 3 предусмотрено по одному оптическому переключателю 4 для переключения по выбору между ответвляющимися от этой точки разветвления 3 волноводами 11 Переключение между ответвляющимися от точки разветвления 3 волноводами 11 означает, что переключатель 4 этой точки разветвления 3 в одном положении переключения освобождает световой путь к одному из этих ответвляющихся волноводов 11 и блокирует к другому волноводу 11, а в другом положении переключения освобождает световой путь к другому ответвляющемуся волноводу 11 и блокирует к одному ответвляющемуся волноводу 11 Например, в одном положении переключения переключателя 4 точки разветвления 3 первой ступени разветвления 1\ подведенный по волноводу 11 к этой точке разветвления 3 от входа 1о световой сигнал попадает только в один, например, верхний из двух ответвляющихся от этой точки разветвления 3 волноводов 11, а не в нижний ответвляющийся волновод 11 В верхнем волноводе 11 световой сигнал проходит дальше к соединенной с этим волноводом 11 верхней точке разветвления 3 второй ступени разветвления 2г, а не в нижний волновод 11 В другом положении переключения переключателя 4 этой точки разветвления 3 световой сигнал попадает только в нижний ответвляющийся волновод 11, в котором он проходит дальше к нижней точке разветвления 3 второй ступени разветвления 2г, а не в верхний ответвляющийся волновод 11 Показанное для точки разветвления 3 первой ступени разветвления 1\ справедливо также для каждой точки разветвления 3 всех других ступеней разветвления 2г, 2з и так далее На практике переключатели 4 не являются настолько идеальными, что никакая часть подведенного к точке разветвления 3 этого переключателя 4 светового сигнала не попадает в блокированный ответвляющийся волновод 11, но также и в этот блокированный ответвляющийся волновод 11 попадает небольшая часть этого светового сигнала, которая вызывает переходный разговор Для подавления переходного разговора относительно выхода 11 коммутационной матрицы, к которой в настоящий момент не ведет непрерывный световой путь, этому выходу 1i согласно изобретения придан оптический блокирующий выключатель 5 для оптического освобождения или блокирования по выбору этого выхода 1і в зависимости от положения переключения переключателя 4 точки разветвления 3, от которой к этому выходу 1i ведет ответвляющийся волновод 11 Так как любой выход 1i коммутационной матрицы может быть выходом, к которому в настоящий момент не ведет никакой непрерывный световой путь, является целесообразным, чтобы каждому выходу 1i коммутационной матрицы был придан такой блокирующий выключатель 5, которым, в случае необходимости, может подавляться переходный разговор Коммутационная матрица согласно Фигуры 1 является примером для такого случая В этой коммутационной матрице от каждой точки разветвления 3 последней ступени разветвления 2з ответвляются соответственно два волновода 11, каждый из которых ведет к одному из выходов 11 В каждом из этих ответвляющихся от точек разветвления 3 последней ступени разветвления 2з волноводов 11 расположено по одному блокирующему выключателю 5, который в одном положении переключения освобождает или блокирует 56988 этот волновод 11, то есть позволяет пройти или нет направляемый в этом ответвляющемся волноводе 11 световой сигнал к выходу 1-і, которому придан этот блокирующий выключатель 5 Переключатель 4 точки разветвления 3 последней ступени разветвления 2з, от которой ведет ответвляющийся волновод 11 к выходу 1-і, которому придан этот блокирующий выключатель 5, и сам этот блокирующий выключатель 5 предпочтительно состоят из электрически управляемого оптоэлектронного переключателя с системой управляющих электродов 54, к которой подводят электрические управляющие сигналы для переключения этого выключателя 5 между, по меньшей мере, двумя положениями переключения, причем в одном положении переключения блокирующий выключатель 5 освобождает выход 1-і, которому он придан, а переключатель 4 - ведущий к этому выходу 1i ответвляющийся волновод 11, а в другом положении переключения переключатель 4 блокирует ведущий к этому выходу 1i ответвляющийся волновод 11, а блокирующий выключатель 5 - этот выход 11 В примере согласно Фигуре 1 это означает, например, для самой верхней точки разветвления 3 третьей ступени разветвления 2з и обоих лежащих друг над другом выходов 1-і, к которым ведут оба ответвляющихся от этой самой верхней точки разветвления 3 волновода 11, что - переключатель 4 этой самой верхней точки разветвления 3 в одном положении переключения включен на ведущий к верхнему выходу 1i верхний волновод 11 и освобождает его и блокирует ведущий к нижнему выходу 1i нижний волновод 11, в то время как одновременно приданный верхнему выходу 1i и расположенный в верхнем ответвляющемся волноводе 11 блокирующий выключатель 5 освобождает этот верхний выход 1-і, а приданный нижнему выходу 11 и расположенный в нижнем ответвляющемся волноводе 11 блокирующий выключатель 5 блокирует этот нижний ВЫХОД 11 И ЧТО - переключатель 4 в другом положении переключения включен на ведущий к нижнему выходу 1і нижний волновод 11 и освобождает его и блокирует ведущий к верхнему выходу 1і верхний волновод 11, в то время как одновременно приданный нижнему выходу 1і и расположенный в нижнем ответвляющемся волноводе 11 блокирующий выключатель 5 освобождает этот нижний выход 1і и приданный верхнему выходу 1і и расположенный в верхнем ответвляющемся волноводе 11 блокирующий выключатель 5 блокирует этот верхний выход 1і Это, в частности, означает, что блокирующий выключатель 5 всегда освобождает приданный ему выход 1-і, если переключатель 4 соответствующей точки разветвления 3 включен на ведущий к этому выходу 1і ответвляющейся волновод 11, и блокирующий выключатель 5 всегда блокирует приданный ему выход 1-і, если переключатель 4 соответствующей точки разветвления 3 блокирует ведущий к этому выходу 1і ответвляющейся волновод 11 Так как положения переключения приданного выходу 1і блокирующего выключателя 5 жестко 8 заданы положениями переключения переключателя 4 соответствующей точки разветвления 3 последней ступени разветвления 2з, дополнительные управляющие линии к волноводной структуре 1 являются не нужными, а система управляющих электродов 54 блокирующего выключателя 5 и система управляющих электродов 54 переключателя 4 могут быть электрически проводяще соединены друг с другом электрической системой линий 7, за счет чего электрические управляющие расходы соответствующей изобретению коммутационной матрицы являются не выше, чем управляющие расходы обычной коммутационной матрицы Кроме того, электрическая система линий 7 вместе с волноводной структурой 1 может быть предпочтительно интегрирована на одной подложке 110 Переключатели 4 и блокирующие выключатели 5 могут состоять из различных типов оптических выключателей На Фигурах 2a-2f представлены различные примеры со ссылкой на самую верхнюю точку разветвления 3 последней ступени разветвления 2з на Фигуре 1, причем эти Фигуры показывают вырез А на Фигуре 1 в увеличенном изображении Эти примеры являются применимыми в равной мере также для каждой другой точки разветвления 3 последней ступени разветвления 2з и, в частности, каждой точки разветвления последней ступени разветвления каждой другой соответствующей изобретению ixN-коммутационной матрицы Например, согласно Фигуре 2а расположенный в точке разветвления 3 переключатель 4 выполнен в виде переключателя, имеющего больше, чем два положения переключения, который - в одном положении переключения включен на ответвляющийся от точки разветвления 3 и ведущий к верхнему выходу 1i верхний ответвляющийся волновод 11 и блокирует ответвляющийся от этой точки разветвления 3 и ведущий к нижнему выходу 11 нижний волновод 11, - в другом положении переключения в противоположность этому он включен на нижний ответвляющийся волновод 11 и блокирует верхний ответвляющийся волновод 11 и - в следующем положении переключения он включен таким образом, что как верхний, так и нижний ответвляющийся волновод 11 одновременно блокированы Приданный верхнему выходу 1i блокирующий выключатель 5 расположен в ведущем к этому выходу 1i верхнем ответвляющемся волноводе 11 и приданный нижнему выходу 1i блокирующий выключатель 5 расположен в ведущем к этому выходу 1i нижнем ответвляющемся волноводе 11 и выполнен соответственно в виде включателявыключателя, который по выбору освобождает или блокирует соответствующий ответвляющийся волновод 11 Переключатель 4 может, например, состоять из известного ТІС-переключателя (смотри В Аск1ш, М Schienle, В Weiss, L Stall, G Muller "Novel optical switches based on carrier injection in three and five waveguide couplers TIC and SIC", Electron Lett, 1994, тЗО, Nr3, p 2I7) Согласно этой публи кации переключатель 4 принципиально выполнен так, что конечный отрезок 110 ответвляющегося от верхней точки разветвления 3 второй ступени разветвления 1j и ведущего к самой верхней точке разветвления 3 третьей ступени разветвления 2з волновода 11 и противоположный конечный отрезок 111 ответвляющегося от самой верхней точки разветвления 3 волновода 11 на обеих сторонах конечного отрезка 110 ведущего к самой верхней точке разветвления 3 волновода 11 расположены на таком малом расстоянии от этого волновода 11, что попадающий в этом волноводе I I к его конечному отрезку 110 оптический сигнал от этого конечного отрезка 110 переходит в тот или другой ответвляющийся волновод 11, в зависимости от того, каким образом электрически включены находящиеся над конечными отрезками I I I этих ответвляющихся волноводов 11 электроды 541 и 542 системы управляющих электродов 54 этого переключателя 4 Выполненный в виде включателявыключателя блокирующий выключатель 5 каждого из двух ответвляющихся от самой верхней точки разветвления 3 волноводов 11 имеет систему электродов 54 в виде одного единственного, проходящего над отрезком 112 этого ответвляющегося волновода 11 управляющего электрода 540, который воздействует на лежащий под ним материал ответвляющегося волновода 11 в зависимости от положения переключения таким образом, что подведенный от конечного отрезка 111 этого ответвляющегося волновода 11 оптический сигнал пропускается или поглощается При этом пропущенный сигнал может также оптически усиливаться Вызывающее блокирование соответствующего ответвляющегося волновода 11 поглощение может также быть заменено боковым излучением направляемого сигнала из этого волновода 11 в продольном отрезке 112 56988 10 волноводе 11 блокирующим выключателем 5, так что эта часть не попадает к нижнему выходу 11 Если же наоборот на другом электроде 541 переключателя 4 и на соединенном линией 72 с этим другим электродом 541 электроде 540 расположенного в нижнем волноводе 11 блокирующего выключателя 5 лежит напряжение U-i, а на одном электроде 541 переключателя 4 и на соединенном с этим электродом 541 электроде 540 расположенного в верхнем волноводе 11 блокирующего выключателя 5 лежит напряжение ІІ2, то условия являются как раз противоположными, то есть подведенный оптический сигнал переходит в нижний ответвляющийся волновод 11 и пропускается расположенным в этом волноводе 11 блокирующим выключателем 5 к нижнему выходу 1-і, в то время как, во всяком случае, нежелательная часть этого сигнала переходит в верхний ответвляющийся волновод 11 и блокируется расположенным в этом верхнем ответвляющемся волноводе 11 блокирующим выключателем 5, так что эта часть не попадает к верхнему выходу 1 •] Электрическая система линий 7 соединяет электрод 541 переключателя 4 электрической линией 71 с электродом 540 расположенного в верхнем ответвляющемся волноводе 11 блокирующего выключателя 5 и другой электрод 541 переключателя 4 электрической линией 72 с электродом 540 расположенного в нижнем ответвляющемся волноводе 11 блокирующего выключателя 5 В одном положении переключения к электроду 541 переключателя 4 и к соединенному с этим электродом 541 электроду 540 блокирующего выключателя 5 приложено напряжение U-i, а к другому электроду 541 переключателя 4 и соединенному с этим другим электродом 541 электроду 540 другого блокирующего выключателя 5 приложено другое напряжение ІІ2 Оба этих напряжения Ui и ІІ2 обуславливают, например, что подведенный к переключателю 4 оптический сигнал переходит в верхний ответвляющийся волновод 11 и пропускается расположенным в этом волноводе 11 блокирующим выключателем 5 к верхнему выходу 1-і, в то время как в нижний ответвляющийся волновод 11 переходит, во всяком случае, нежелательная небольшая часть этого сигнала в этот нижний ответвляющийся волновод 11, которая блокируется расположенным в этом нижнем ответвляющемся Примеры согласно Фигурам 2b - 2f отличаются от примера согласно Фигуры 2а в основном тем, что каждый блокирующий выключатель 5 выполнен в виде переключателя для переключения по выбору между ответвляющимся волноводом 11, в котором расположен этот блокирующий выключатель 5, и ответвляющимся от этого волновода 11 в дополнительной точке разветвления 30 волноводом 25, который ведет к оптическому поглотителю 6 В примере согласно Фигуре 2Ь расположенный в точке разветвления 3 переключатель 4 является идентичным по выполнению с переключателем 4 согласно Фигуре 2а, каждый блокирующий выключатель 5 является в противоположность этому переключателем в виде общеизвестного управляемого оптического направленного ответвителя Направленный ответвитель верхнего или соответственно нижнего ответвляющегося волновода 11, ведущего от точки разветвления 3 к верхнему или соответственно нижнему выходу 1i образован за счет того, что конечный отрезок 251 волновода 25, который ответвляется от этого верхнего или соответственно нижнего ответвляющегося волновода 11, расположен в дополнительной точке разветвления 30 на таком малом расстоянии от верхнего или соответственно нижнего ответвляющегося волновода 11, что между этим конечным отрезком 251 и верхним или соответственно нижним ответвляющимся волноводом 11 может переходить оптическая мощность, причем этот переход может управляться системой управляющих электродов 54 таким образом, что направляемый в верхнем или соответственно нижнем ответвляющемся волноводе 11 оптический сигнал или направляется дальше в этом волноводе 11 к верхнему или соответственно нижнему выходу 11 и не поступает в ведущий к оптическому поглотителю 6 волновод 25, или переходит в ведущий к оптическому поглотителю 6 волновод 25 и не направляется дальше в верхнем или соответственно нижнем волноводе 11 к верхнему или соответственно нижнему выходу 1i Перешедшее в 12 11 56988 ведущий к оптическому поглотителю 6 волновод одинаковую конструкцию 25 излучение устраняется в оптическом поглотиНапример, согласно Фигуре 2с расположентеле 6 ный в точке разветвления 3 переключатель 4, как и в примерах согласно Фигурам 2а и 2Ь, выполнен Система управляющих электродов 54 может, в виде переключателя с более чем двумя положенапример, состоять из электрода 543, располониями переключения Кроме того, каждый блокиженного над верхним или соответственно нижним рующий выключатель 5 является переключатеответвляющимся волноводом 11 или ответвляюлем, как и переключатель 4, например, TICщимся от этого волновода 11 и ведущим к оптичепереключателем скому поглотителю 6 волноводом 25 в области конечного отрезка 251 волновода 25 В примере согласно Фигуре 2с, как ведущий от точки разветвления 3 к верхнему выходу 1-і верхВ примере согласно Фигуре 2Ь такой электрод ний ответвляющийся волновод 11, так и ведущий 543 предусмотрен соответственно над конечным от точки разветвления 3 к нижнему выходу 11 отрезком 251 ведущего к оптическому поглотитенижний ответвляющийся волновод 11 разделены лю 6 волновода 25 Электрическая система линий соответственно на первый отрезок волновода 11i 7 содержит электрическую линию 74, которая сои соответственно второй отрезок волновода 112, единяет электрод 543 над конечным отрезком 251 который отделен от первого отрезка волновода ответвляющегося от верхнего ответвляющегося волновода 11 волновода 25 с электродом 542, Первый отрезок волновода 11i каждого отрасположенным над лежащим в точке разветвлеветвляющегося волновода 11 содержит, с одной ния 3 конечным отрезком 111 нижнего ответвстороны, лежащий в точке разветвления 3 конечляющегося волновода 11, вто время как электрод ный отрезок 111, который образует конечный от543 над конечным отрезком 251 ответвляющегося резок 111 переключателя 4 согласно Фигуры 2а, и, от нижнего ответвляющегося волновода 11 волс другой стороны, противоположный конечный новода 25 соединен электрической линией 73 сисотрезок 110, который соответствует конечному темы линий 7 с электродом 541, расположенным отрезку 110 в переключателе 4 согласно Фигуры над лежащим в точке разветвления 3 конечным 2а отрезком 111 верхнего ответвляющегося волноВторой отрезок 112 каждого ответвляющегося вода 11 волновода 11 содержит, с одной стороны, расположенный на малом расстоянии от конечного отЗа счет этого вида электрического соединения резка 110 первого отрезка волновода 11i этого электродов 541, 542 и 543, например, подобно ответвляющегося волновода 11 конечный отрезок примеру согласно Фигуре 2а можно достигнуть 111, который соответствует конечному отрезку 111 - путем приложения разницы напряжения одв переключателе 4 согласно Фигуре 2а, и соединой полярности между линией 73 и линией 74 понен, с другой стороны, с выходом 1-і, к которому ложения переключения, при котором попавший в ведет этот ответвляющийся волновод 11 ведущем к точке разветвления 3 волноводе 11 оптический сигнал переходит в верхний ответвНа обращенной от второго отрезка волновода ляющийся волновод 11 и подводится к верхнему 112 каждого ответвляющегося волновода 11 стовыходу 1-і, в то время как одновременно перероне конечного отрезка 110 первого отрезка волшедшая в нижний ответвляющийся волновод 11 новода 11i этого ответвляющегося волновода 11 нежелательная часть этого подведенного сигнала расположен на небольшом расстоянии соответстпереходит в ответвленный от этого нижнего отвующий конечному отрезку 111 в переключателе 4 ветвляющегося волновода 11 волновод 25 и устсогласно Фигуре 2а конечный отрезок 111 волнораняется в соединенном с этим волноводом 25 вода 25, который образует ответвляющийся от поглотителе 6, и этого ответвляющегося волновода 11 в дополнительной точке разветвления 30 волновод и ведет - путем приложения разницы напряжения прок оптическому поглотителю 6 тивоположной полярности между линией 73 и линией 74 - другого положения переключения, при Конечный отрезок 110 первого отрезка волнокотором подведенный к точке разветвления 3 опвода 11i каждого ответвляющегося волновода 11 тический сигнал переходит в нижний ответвляюи соседние конечные отрезки 111 второго отрезка щийся волновод 11 и подводится к нижнему выховолновода 112 этого ответвляющегося волновода ду 11, в то время как одновременно перешедшая в 11 и ответвляющегося от этого волновода 11 волверхний ответвляющийся волновод 11 часть этого новода 25 определяют вместе с расположенной в подведенного сигнала переходит в ответвленный области этих конечных отрезков 110 и 111 систеот этого верхнего ответвляющегося волновода 11 мой электродов 54 расположенный в этом ответвволновод 25 и устраняется в соединенном с этим ляющемся волноводе 11 блокирующий выключаволноводом 25 оптическом поглотителе 6 тель 5 в виде переключателя Примеры согласно Фигурам 2а и 2Ь отличаютСистема электродов 54 расположенного в кася от ниже описанных примеров 2с - 2f тем, что ждом ответвляющемся волноводе 11 блокируюрасположенный в точке разветвления 3 переклющего выключателя 5 в виде переключателя состочатель 4 имеет другую конструкцию, чем оба блоит из электрода 541, расположенного над конечкирующих выключателя 5 ным отрезком 111 второго отрезка волновода 112 этого ответвляющегося волновода 11, и из элекВ противоположность этому в примерах сотрода 542, расположенного над конечным отрезгласно Фигурам 2с - 2f расположенный в точке ком 111 ответвляющегося от этого волновода 11 разветвления 3 переключатель 4 и выполненные волновода 25 также в виде переключателей блокирующие выключатели 5 имеют предпочтительно в основном Конечный отрезок 110 ведущего к точке раз 14 13 56988 ветвления 3 волновода 11 и расположенные на Кроме того, является возможным дополниобеих сторонах этого конечного отрезка 110 котельное положение переключения, при котором нечные отрезки 111 первого отрезка волновода подведенные сигналы ни в переключателе 4, ни в 11і верхнего и нижнего ответвляющегося волноблокирующих выключателях 5 не переходят и не вода 11 определяют вместе с расположенной в передаются дальше области этих конечных отрезков 110 и 111 систеУстройство согласно Фигуры 2d отличается от мой электродов 54 расположенный в этой точке устройства согласно Фигуры 2с тем, что в качестпереключения 3 переключатель 4 ве переключателей вместо ТІС-переключателей используют известные и также имеющие больше Система электродов 54 переключателя 4 в двух положений переключения DOSточке переключения 3 состоит из электрода 541, переключатели, у которых в точке разветвления 3 расположенного над конечным отрезком 111 пери дополнительных точках разветвления 30 распового отрезка волновода 11і верхнего ответвляюложено по одной волноводной вилке 40 с систещегося волновода 11 и из электрода 542, распомой электродов 54 ложенного над конечным отрезком 111 первого отрезка волновода 11і нижнего ответвляющегося В точке разветвления 3 ведущий к этой точке волновода 11 волновод 11 расщепляется в области вилки 40 на верхний и нижний ответвляющийся волновод 11, Электрическая система линий 7 содержит который ведет к верхнему или соответственно электрическую линию 75, которая соединяет элекнижнему выходу 1і От верхнего или соответсттроды 541 конечных отрезков 111 первого и второвенно нижнего ответвляющегося волновода 11 в го отрезка волновода 11і и 112 верхнего ответвсоответствующей дополнительной точке разветвляющегося волновода 11 и электрод 542 конечноления 30 в области расположенной там вилки 40 го отрезка 111 ответвляющегося от нижнего ототходит ответвляющийся от этого волновода 11 ветвляющегося волновода 11 волновода 25, и волновод 25, который ведет к оптическому поглоэлектрическую линию 76, которая соединяет электителю 6 троды 541 конечных отрезков 111 первого и второго отрезка волновода 11і и 112 нижнего ответвСистема электродов 54 содержит в области ляющегося волновода 11 и электрод 542 конечнокаждой вилки 40 два электрода 544 и 545 В вилке го отрезка 111 волновода 25, ответвляющегося от 40 в переключателе 4 электрод 544 расположен верхнего ответвляющегося волновода 11 над ветвью вилки, от которой ответвляется верхний ответвляющийся волновод 11, а электрод 545 Путем такого рода электрического соединения расположен над ветвью вилки, от которой ответвэлектродов 541, 542 и 543 можно достигнуть поляется нижний ответвляющийся волновод 11 В добно примеру согласно Фигуре 2Ь вилке 40 в блокирующем выключателе 5 каждого - путем приложения разницы напряжения одответвляющегося волновода 11 электрод 544 расной полярности между линией 75 и линией 76 поположен над расположенной в этом ответвляюложения переключения, при котором подведенный щемся волноводе 11 и образующей отрезок этого к конечному отрезку 110 подводящего волновода волновода 11 ветвью вилки, а электрод 545 расI I оптический сигнал переходит в первый отрезок положен над ветвью вилки, от которой ответвляволновода 11і ведущего к верхнему выходу 1і ется ответвленный от этого волновода 11 волноверхнего ответвляющегося волновода 11 и от этовод 25 го первого отрезка волновода 111 во второй отрезок волновода 112 этого верхнего волновода 11 и По сравнению с примерами согласно Фигурам попадает к верхнему выходу 1-і, в то время как 2с и 2d, как в переключателе 4, так и в каждом перешедшая в первый отрезок волновода 111 веблокирующем выключателе 5 электрод 544 соотдущего к нижнему выходу 1і нижнего ответвляюветствует электроду 541 и электрод 545 электроду щегося волновода 11 нежелательная часть этого 542 сигнала переходит в ответвленный от этого нижВ примере согласно Фигуре 2d за счет такой него ответвляющегося волновода 11 волновод 25 же системы линий 7 из линий 75 и 76, которые и подводится к соединенному с этим волноводом электрически соединяют электроды 544 и 545 та25 оптическому поглотителю 6, и ким же образом, как и электроды 541 или соответственно 542 примера согласно Фигуре 2с, может - путем приложения разницы напряжения пробыть достигнута точно такая же характеристика тивоположной полярности между линией 75 и ликоммутационного процесса, как в примере согласнией 76 достигается положение переключения, но Фигуре 2с при котором подведенный к конечному отрезку I I I подводящего волновода 11 оптический сигнал В примере согласно Фигуре 2е переключатель переходит в первый отрезок волновода 11і веду4 и блокирующие выключатели 5 состоят из перещего к нижнему выходу 1і нижнего ответвляющеключателя в виде известного управляемого оптигося волновода 11 и от этого первого отрезка волческого направленного ответвителя, как он, нановода 11і переходит во второй отрезок волновопример, использован в примере согласно Фигуре да 112 этого нижнего волновода 11 и подводится к 2Ь для блокирующих выключателей 5 нижнему выходу 1-і, вто время как перешедшая в В примере согласно Фигуре 2е, например, первый отрезок волновода 11і верхнего ответвсделано так, что ведущий к точке разветвления 3 ляющегося волновода 11 нежелательная часть волновод 11 переходит в этой точке разветвления этого сигнала переходит в ответвленный от этого 3 без прерывания в ведущий к выходу 1i ответвверхнего ответвляющегося волновода 11 волноляющийся волновод 11, например, ведущий к вод 25 и подводится к соединенному с этим волнижнему выходу 1i ответвляющийся волновод 11 новодом 25 оптическому поглотителю 6 Ведущий к другому, в примере, к верхнему выходу 16 15 56988 1i ответвляющийся волновод 11 подобно как в ских волноводов ветви интерферометра 62 и 63, и примере согласно Фигуре 2Ь, разделен на первый оптический элемент связи 64, который приводит к отрезок волновода 11 -і и отделенный от него втоинтерференции друг с другом подведенные в ветрой отрезок волновода 111 вях интерферометра составляющие сигнала, и затем в зависимости от приложенного к системе Первый отрезок волновода 11і содержит коэлектродов 54 электрического управляющего сигнечный отрезок 112, который в области переклюнала включает на один или другой из двух ведучателя 4 в точке разветвления 3 расположен на щих от него волноводов 11 или соответственно 11 малом расстоянии от ведущего к этой точке рази 25 ветвления 3 волновода 11 и вместе с этим волноводом 11 и системой электродов 54 определяет Система электродов 54 каждого интерферонаправленный ответвитель переключателя 4 метра состоит, например, из электрода 546, расположенного над одной ветвью интерферометра Первый отрезок волновода 111 в примере 63, который функционально соответствует элекверхнего ответвляющегося волновода 11 в дополтроду 543 примера согласно Фигуре 2е Состоянительной точке разветвления 30 переходит без щая из электрической линии 75 система линий 7, прерывания в ответвляющийся от этого верхнего соединяющая друг с другом три электрода 546 ответвляющегося волновода 11 волновод 25, кообеспечивает, чтобы пример согласно Фигуре 2f торый ведет к оптическому поглотителю 6 имел такую же характеристику коммутационного Второй отрезок волновода 112 верхнего отпроцесса, какую имеет пример согласно Фигуре ветвляющегося волновода 11 ведет к верхнему 2е выходу 1і и имеет в дополнительной точке разветвления 30 этого верхнего ответвляющегося Соответствующая изобретению 1xNволновода 11 в области расположенного в этом коммутационная матрица является в принципе и, верхнем ответвляющемся волноводе 11 блокив частности, в представленных примерах выполрующего выключателя 5 конечный отрезок 113, нения, эксплуатируемой в обоих направлениях, то который вместе с первым отрезком волновода 11і есть каждый выход 1i может быть входом для опи системой электродов 54 определяет направлентического сигнала, который может направляться в ный ответвитель блокирующего выключателя 5 волноводной структуре 1 к единственному входу 1i так, что прежний вход 1о может также быть выОт нижнего ответвляющегося волновода 11 в ходом Это учтено также в формуле изобретения дополнительной точке разветвления 30 ответвлятаким образом, что 1о обозначен "вход/выход", а ется волновод 25, который ведет к оптическому 1i как "выход/вход" Эта выгодная особенность поглотителю, и в области расположенного в этом соответствующей изобретению 1xNнижнем ответвляющемся волноводе 11 блокирующего выключателя 5 имеет расположенный на коммутационной матрицы имеет значение для малом расстоянии от нижнего ответвляющегося соответствующей изобретению NxNволновода 11 конечный отрезок 114, который вмекоммутационной матрицы сте с этим волноводом 11 и системой электродов Соответствующая изобретению NxN54 определяет направленный ответвитель этого коммутационная матрица схематически представблокирующего выключателя 5 лена на Фигуре 3, например, для N=8 Эта коммутационная матрица содержит центральное оптиСистема электродов 54 переключателя 4 и ческое поле коммутации 15 с рядом выводов 15i каждого блокирующего выключателя 5 этого прииз соответственно 8x8=64 оптических выводов на мера согласно Фигуре 2е образована соответстлевой стороне и рядом выводов 15i из соответственно расположенным над конечным отрезком венно 8x8=64 оптических выводов на правой сто112, конечным отрезком 113 или соответственно роне этого поля, причем каждый вывод служит в конечным отрезком 114 электродом 543, которые качестве оптического входа и/или выхода поля электрически проводяще соединены друг с друкоммутации 15 и причем поле коммутации 15 имегом, например, системой линий 7 в виде линии 75 ет такое внутреннее выполнение, что каждый выЗа счет таких электрически соединенных друг с вод ряда выводов 15і на левой стороне является другом электродов 543 направленные ответвитеоптически соединимым с каждым выводом ряда ли переключателя 4 и блокирующих выключатевыводов 15і на правой стороне и наоборот Поле лей 5 могут управляться правильным образом так, коммутации 15 может, например, представлять что подведенный в ведущем к точке разветвления собой общеизвестный Perfect Shuffle 3 волноводе 11 оптический сигнал попадает или только к верхнему выходу 11 или только к нижнему На левой стороне поля коммутации 15 расповыходу 1і и нежелательные части этого сигнала ложен матричный ряд 200 из соответственно попадают в верхний или нижний поглотитель 6, а восьми соответствующих изобретению оптических не выходу 1і 1х8-коммутационных матриц, причем каждая 1x8коммутационная матрица соответственно имеет Пример согласно Фигуре 2f отличается от по одному оптическому входу/выходу 1 о и восемь примера согласно Фигуре 2е только тем, что оптиоптических выходов/входов 1-і, из которых в кажческие направленные ответвители примера содой 1х8-коммутационной матрице только один гласно Фигуре 2е заменены в примере согласно снабжен ссылочной позицией 1i Фигуре 2f известными интегральными оптическими интерферометрами Маха-Цендера На правой стороне оптического поля коммутации 15 находится также матричный ряд 200 из Каждый интерферометр содержит известным соответственно восьми соответствующих изобреобразом оптический элемент связи 61, который тению оптических 1х8-коммутационных матриц, разделяет подведенный в подводящем волноводе причем каждая 1х8-коммутационная матрица со11 оптический сигнал на две состоящих из оптиче 17 56988 ответственно содержит по одному оптическому входу/выходу 1о и по восьми оптических выходов/входов 1-і, из которых в каждой 1x8коммутационной матрице только один снабжен ссылочной позицией 1i В целом 8x8=64 оптических выходов/входов 1-і восьми оптических 1х8-коммутационных матриц матричного ряда 200 на левой стороне поля коммутации 15 соединены параллельно с 8x8=64 оптическими выводами ряда выводов 151 этой на левой стороне и в целом 8x8=64 оптических выходов м восьми оптических 1х8-коммутационных матриц матричного ряда 200 на правой стороне поля коммутации 15 соединены параллельно с 8x8=64 оптическими выводами ряда выводов 15i этой на правой стороне В целом восемь оптических входов/выходов 1о восьми оптических 1х8-коммутационных матриц матричного ряда 200 на левой стороне поля коммутации 15 образуют входы или выходы 8x8коммутационной матрицы и в целом восемь оптических входов/выходов 1о восьми оптических 1x8коммутационных матриц матричного ряда 200 на правой стороне поля коммутации 15 образуют восемь выходов или соответственно входов 8x8коммутационной матрицы, которая является эксплуатируемой в обоих направлениях не только в случае N=8 Каждая 1х8-коммутационная матрица согласно Фигуры 3 может состоять из, например, 1x8коммутационной матрицы согласно Фигуры 1 Фигура 4 показывает по сравнению с соответствующей изобретению ixN-коммутационной матрицей согласно Фигуры 1 обычную 1xNкоммутационную матрицу без блокирующих выключателей 5, причем остальные совпадающие детали снабжены одинаковыми ссылочными позициями Соответствующие изобретению 1xNкоммутационные матрицы и NxN-коммутационные матрицы имеют преимущество, что подавление переходного разговора сильно улучшено, не требуются никакие дополнительные затраты на управление, вносимое затухание повышено только минимально и не требуются никакие дополнительные затраты на изготовление В соответствующей изобретению 1xNкоммутационной матрице для каждого светового пути от входа/выхода 1 о к выходу/входу 1-і подавление переходного разговора повышается на таковое блокирующего выключателя 5 Ниже данные соответствующей изобретению 1х8-коммутационной матрицы согласно Фигуры 1 сравниваются с обычной 1х8-коммутационной матрицей согласно Фигуры 4, причем предполагается, что как переключатель 4, так и блокирующие выключатели 5 являются ТІС-переключателями с более чем двумя положениями переключения Для лучшего различия выходов/входов 1-і на Фигурах 1 и 4 эти выходы/входы 1і дополнительно снабжены стоящими в скобках буквами от а до f Если, например, переключатель 4 в самой верхней точке разветвления 3 последней ступени разветвления 2з включен так, что свет сигнала через верхний из двух ответвляющихся от этой 18 самой верхней точки разветвления 3 волноводов 11 направляется к выходу а, то одновременно свет переходного разговора из ведущего к выходу b нижнего из двух ответвляющихся от этой самой верхней точки разветвления 3 волноводов 11 через волновод 25, ответвляющийся от этого нижнего волновода 11, направляется в связанный с этим волноводом поглотитель 6 Для управления 1х8-коммутационной матрицы следует предположить, что электрически управляются только те переключатели 4 и блокирующие выключатели 5, через которые ведет желаемый световой путь В соответствии с конструкцией соответствующей изобретению 1x8коммутационной матрицы в этом случае управляются только два блокирующих выключателя 5 Если, например, выбирается ведущий от входа 1о к выходу а световой путь а, то переключатель 4 точки разветвления 3 первой ступени разветвления 1i включается на ответвляющийся от этой точки разветвления 3 верхний ответвляющийся волновод 11, который ведет к верхней точке разветвления 3 второй ступени разветвления 2г Находящийся в этой точке разветвления 3 переключатель 4 включается на ведущий от этой точки разветвления 3 верхний ответвляющийся волновод 11, который ведет к верхней точке разветвления 3 третьей ступени разветвления 2з Находящийся в этой самой верхней точке разветвления 3 переключатель 4 включается на ответвляющийся от этой самой верхней точки разветвления 3 к выходу а верхний ответвляющийся волновод 11 Находящийся в этом волноводе 11 блокирующий выключатель 5 включается так, что свет сигнала попадает к этому выходу а В противоположность этому блокирующий выключатель 5, который находится в ведущем от самой верхней точки разветвления 3 к выходу b нижнем ответвляющемся волноводе 11 включается так, что направляемый в этом волноводе 11 свет переходного разговора направляется не к выходу Ь, а к связанному с этим блокирующим выключателем 5 через ответвляющийся от этого нижнего ответвляющегося волновода 11 волновод 25 поглотителю 6 Все остальные переключатели 4 и блокирующие выключатели 5 находятся в третьем положении переключения, при котором через переключатели 4 и блокирующие выключатели 5 не проходит никакой свет сигнала Для каждого переключателя 4 и каждого блокирующего выключателя 5 следует предположить, что при освобожденном световом пути пропускание составляет -1дБ, при блокированном световом пути -11дБ, а в третьем положении переключения, при котором оба световых пути должны быть заперты, составляет -6дБ Для этого случая следующая таблица показывает мощности переходного разговора 1x8коммутационной матрицы согласно Фигуры 1 по сравнению с 1х8-коммутационной матрицей согласно Фигуры 4 для случая, что самый верхний выход а обеих матриц управляется по световому пути а 19 56988 20 Таблица Выход а b с d е f g h световая мощность Фиг 4 [ДБ] -3 -13 -18 -18 -23 -23 -23 -23 световая мощность Фиг 1 [ДБ] -4 -24 -24 -24 -29 -29 -29 -29 Эти значения пропускания показывают, что соответствующая изобретению 1x8коммутационная матрица обуславливает существенное улучшение подавления переходного разговора на ЮдБ, в частности, на ведущем к выходу b главном пути переходного разговора Ценой этого является только незначительное повышение вносимого затухания на 1дБ В целом полезное окно (= разнице мощности самого сильного по мощности канала переходного разговора от полезного канала) соответствующей изобретению 1х8-коммутационной матрицы по сравнению с обычной 1х8-коммутационной матрицей повышается на ЮдБ В случае выполненной с этими соответствующими изобретению 1х8-коммутационными матрицами 8х8-коммутационной матрицы можно ожидать соответствующее увеличение окна в 20дБ, что является чрезвычайно выгодным с системотехнической точки зрения переходи разговор Фиг 4 [ДБ] -10 -15 -15 -20 -20 -20 -20 переходи разговор Фиг 1 [ДБ] -20 -20 -20 -25 -25 -25 -25 Улучшение [ДБ] -1 10 5 5 5 5 5 5 В принципе для соответствующей изобретению NxN-коммутационной матрицы получается "в худшем случае" подавление переходного разговора СТ CT=2-CTi+2-CT2-10-log(log2(N)), причем СТі означает подавление переходного разговора блокирующего выключателя 5 и СТ2 подавление переходного разговора переключателя 4, значения затухания указаны в дБ и использовано приближение, указанное в R A Spanke "Architectures for large nonblockmg optical space switches", IEEE J Quantum Electronics, T QE-22, Nr6, p964, 1987 В случае обычных NxN-коммутационных матриц без соответствующих изобретению блокирующих выключателей 5, при которых СТі отпадает, подавление переходного разговора может быть хуже 20дБ 21 56988 22 23 Комп'ютерна верстка Л Ціхановська 56988 24 Підписано до друку 05 07 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна