[发明专利]一种集成多级二维光学微机电系统光开关

说明书

技术领域

本发明涉及光学传输领域，具体涉及一种采用Spanke-Benes级间互连规则的集成多级二维光学微机电系统光开关。

背景技术

目前，光网络成为了骨干网数字传输的基础。通过在一根光纤里传输多路不同波长的低比特率光信号，波分复用(Wave DivisionMultiplexing，WDM)传输系统为我们提供了G比特/秒的传输带宽。将在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术，称为波分复用。具体地波分复用是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输；在接收端，经解复用器(亦称分波器或称去复用器，Demultiplexer)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。

由于传统网络在光层缺乏可操作性，人们急需实现光域的优化、路由、保护、恢复功能，所以提出了光交叉连接(OXC)的概念，光交叉连接器相当于一个模块，它具有多个标准的光纤接口，它可以把输入端的任一光纤信号(或其各波长信号)可控制地连接到输出端的任一光纤(或其各波长)中去，并且这一过程是完全在光域中进行的。通过使用光交叉连接器，可以有效地解决现有数字交叉连接(DXC)设备中的电子瓶颈问题。

但是，波分复用系统要求光交叉连接器能在光域进行大规模的光交换，即支持大端口数的光纤/波长交换[C.Y.Li etc.“Using 2×2switching modules to build large 2-D MEMS optical switches，”in GlobalTelecommunications Conf，San Francisco，CA，Dec.2003，vol.5，pp.2798-2802]。在目前提出的建造光交叉连接器的光开关技术中，关学微机电系统(Optical MEMS)是建造大端口数光开关最有前途的技术之一，主要是由于其具有低损耗、低串话、偏振不敏感、波长不敏感、对比特率和数据格式透明，可以把光、电和机械结构集成在一块芯片上等固有优势[Xiaohua Ma and G.S.Kuo，“A novel integratedmultistage optical MEMS-mirror switch architecture design with shuffleBenes inter-stage connecting principle，”Opt.Commun.vol.242，no.1-3，pp.179-189，Nov.2004]。

光学微机电系统光开关通过转动微镜控制光信号的路由。目前提出的光学微机电系统光开关有两种：三维(3-D)光开关和二维(2-D)光开关。三维光开关中的微镜可以在三个空间维度上转动，并且可以停留在多个位置。一个N×N的三维光开关使用2N个微镜(N为整数，表示输入/输出的端口数)，每个微镜可以处于N个位置。当输入/输出端口N较大时，比如说，N大于32，三维光开关具有较小的光信号衰减。但是，多位置的微镜阵列增加了系统复杂性，对控制精度带来了极大的困难，因而影响了系统的可靠性、稳定性和成本[L.Y.Lin and E.L.Goldstein，“Opportunities and challenges for MEMS inlightwave communications，”IEEE J.Sel.Topics Quantum Electron，vol.8，no.l，pp.163-172，Jan.-Feb.2002；L.Y.Lin，E.L.Goldstein and R.W.Tkach，“Free-Space micromachined optical switches for opticalnetworking，”IEEE J.Sel.Topics Quantum Electron，vol.5，no.l，pp.4-9，Jan.-Feb.1999]。