[发明专利]光开关组件和包含该组件的网络

说明书

发明领域

本发明涉及光开关组件并且涉及包含这样的组件的网络。本发明尤其涉及适于切换具有高比特率的分组数据流的全光开关组件。

发明背景

在过去的十年里极高的光纤带宽使得数据传输速度极大增加。在许多系统中，光信号在连接节点处被转换成电信号。然后通过分析电子信号，在电域中执行数据环绕网络的路由。由于电开关的电信号处理和操作相对于全光处理而言本质上要慢，所以这就限制了能够获得的速度。

各种光路由器是已知的，也许最广泛使用的是光放大器，它能够被放置在网络中的节点处以增加网络的传输长度。这些设备提升信号的电平，从而使得尽管有传输损耗也可以穿行很长距离。然而，这样的设备不对信号环绕网络的路径进行切换。

已经进行了提供全光开关的若干尝试，但至今申请人还不知道任何可以被成功集成到光传输网络中的设备。已提出了使用干涉测量原理的设备，它们能够完成2×2切换但尚未被广泛地建立。

2×2开关组件的功能是使输入数据流转到两个输出路径之一上。该开关通常在两种配置之间操作：条状态(bar state)和交叉(cross-over)配置。在条配置中，第一输入流被传送至第一输出路径而第二输入流被传送至第二输出路径。在交叉配置中，第一输入流被传送至第二输出路径而第二输入流被传送至第一路径。开关的状态通过读取在输入数据分组内包含的路由信息(通常通过对信号的电子处理)来确定。

发明内容

根据第一方面，本发明提供了一种光开关组件，其包括：至少两个光放大器；用于把第一输入信号加到这两个放大器的一端并把第二输入信号加到另一端的装置；以及用于同时驱动放大器中的这个或那个至饱和状态而另一个未饱和以使得只有未饱和的放大器在每一端提供对输入信号的任意显著放大的装置；以及用于把经放大的输出信号从放大器馈送到至少两个输出节点以使得以相反连接(opposite connection)将这两个放大器连接到这两个输出节点的装置。

按照以相反方式连接进行连接，我们指的是一个放大器的第一端和另一个放大器的第二端被一起连接在一个节点，而该放大器的第二端和另一个放大器的第一端被一起连接在另一个输出节点。

该组件更具体地可以包括至少两个半导体放大器，其均具有输入节点和输出节点。

它可以进一步包括适于接收第一和第二输入数据流的两个输入数据流节点。

驱动装置可以包括适于接收第一和第二泵浦信号(pump signal)的两个控制节点；反向(inverted)泵浦信号与泵浦信号反相；第一连接装置用于将泵浦输入节点连接至第一放大器输入；并且第二连接装置用于将反向泵浦信号连接至第二放大器的输入节点。

驱动装置另外可以包括用于将第一数据信号连接至这两个放大器的第一端的第三连接装置；以及用于将第二数据信号连接至这两个放大器的第二端的第四连接装置。

开关组件可以包括第一和第二输出节点，其中第五连接装置用于将第一放大器的第一端连接至第二输出节点，第六连接装置用于将第二放大器的第一端连接至第一输出节点，第七连接装置用于将第一放大器的第二端连接至第一输出节点；并且第八连接装置用于将第二放大器的第二端连接至第二输出节点。

在提供两个光放大器的情况下，本发明提供能够以交叉或条配置来操作的全光2×2开关。开关的配置由分别被加到第一和第二放大器的泵浦信号和反向泵浦信号的相位相对于数据信号的相位来确定。

半导体光放大器(SOA)本质上为无端镜的激光二极管，其使光纤附着于两端。它们放大来自任一光纤的任何光信号并且将所述信号的放大版从另一光纤发出。然而，如果放大器因被加到一端的泵浦信号或反向泵浦信号而饱和，则它不会对加到该放大器的数据流信号提供任何额外的放大。这就有效地允许对这些放大器进行控制以使得任何时候只有一个放大器在放大(未饱和)而另一个不会施加任何显著的放大(饱和)。

第一放大器和放大器可以包括半导体光放大器，其具有比加到放大器的泵浦信号和反向泵浦信号更低的饱和电平。本发明因此可以包括足以使选定放大器饱和的泵浦信号和反向泵浦信号的源。

泵浦信号和反向泵浦信号可以包括方波信号。这些可以是反相的以提供信号之间的期望反转(inversion)。方波可以具有与将信号分组施加到开关输入的速率相等的频率。

连接装置可以包括一个或多个光波导，例如光纤。