本發(fā)明涉及光互連領(lǐng)域，具體涉及一種陣列波導(dǎo)光柵交換結(jié)構(gòu)的波長重用方法。

背景技術(shù)：

近二十年來，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)量的爆炸性增長極大增加了傳統(tǒng)光交換光互連系統(tǒng)的的能耗。采用陣列波導(dǎo)光柵(arrayedwaveguidegrating，awg)的波長路由技術(shù)結(jié)合高速波長可調(diào)諧激光器，是實現(xiàn)大規(guī)模光交換系統(tǒng)中納秒級交換的最為有效的方案之一。

陣列波導(dǎo)光柵具有循環(huán)路由特性。下面以4×4的awg為例，來簡明的闡述這種路由特性。圖1所示為awg每一對輸入輸出端口所對應(yīng)的波長。由此可見對于某一個特定的輸入端口，當(dāng)輸入某一個光波長時，該波長可以從某一個特定輸出端口輸出。并且，對于某一個特定的輸出端口，每個輸入端口所對應(yīng)的波長互不相同，這就保證了波長路由的無阻塞性。對于n×n的awg來說，其波長路由特性可以由公式表示：(i+j)mod＝k，其中i,j,k,n分別代表波長、輸入端口、輸出端口、awg端口數(shù)目。公式很好的表達(dá)了awg的循環(huán)路由特性以及無阻塞特性。

除了循環(huán)路由特性外，awg的路由還具有周期性。其路由特性的每個周期為一個fsr。我們?nèi)匀灰詧D1所示4×4的awg為例，該awg的路由特性以四個波長為一個周期，也就是說，λ4與λ0具有相同的路由特性。舉例說明，當(dāng)λ4與λ0從輸入端口0輸入時，這兩個波長將會以波分的形式從輸出端口0輸出。該周期性特性對于n×n的awg依然成立，也就是說，λn與λ0具有相同的路由特性。

于是，對于awg，如果利用多個fsr，便能擴(kuò)展交換規(guī)模。例如，對于擁有4個fsr的4×4的awg，通過與光耦合器結(jié)合，能夠得到16×16的無阻塞交換結(jié)構(gòu)。

盡管awg在光交換中有著如此優(yōu)越的特征，但是端口之間信號的串?dāng)_嚴(yán)重影響著端口數(shù)目的規(guī)模。對于這個問題，許多學(xué)者提出利用多個小規(guī)模awg級聯(lián)的方式來實現(xiàn)一個大規(guī)模awg。日本nagoya大學(xué)的k.sato提出了使用多個fsr進(jìn)行兩級級聯(lián)的結(jié)構(gòu)；美國ucdavis的s.b.yoo、中國臺灣學(xué)者chin-taulea也提出并研究過類似方法；上海交通大學(xué)的tongye等人在美國光學(xué)學(xué)會(osa)以及國際電子電工協(xié)會(ieee)的相關(guān)刊物上也做過類似的報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種陣列波導(dǎo)光柵交換結(jié)構(gòu)的波長重用方法，其目是通過由小規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵構(gòu)建的陣列波導(dǎo)光柵交換結(jié)構(gòu)保證縮小波長調(diào)諧范圍的同時，使得波長能夠重用。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種陣列波導(dǎo)光柵交換結(jié)構(gòu)的波長重用方法，其改進(jìn)之處在于，包括：

將由大規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵構(gòu)建的陣列波導(dǎo)光柵交換結(jié)構(gòu)分解為由小規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵構(gòu)建的陣列波導(dǎo)光柵交換結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述由大規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵awg構(gòu)建的陣列波導(dǎo)光柵交換結(jié)構(gòu)包括：輸入節(jié)點(diǎn)、輸入端口、光發(fā)射機(jī)、第一光耦合器、大規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵awg、第二光耦合器、輸出節(jié)點(diǎn)和輸出端口；

其中，所述大規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵的循環(huán)路由周期fsr≥2，每個輸入節(jié)點(diǎn)配備一個光發(fā)射機(jī)，每個輸出節(jié)點(diǎn)配備一個光發(fā)射機(jī)，每個第一光耦合器與一個輸入端口連接，每個第二光耦合器與一個輸出端口連接，每個第一光耦合器與fsr個輸入節(jié)點(diǎn)連接，每個第二光耦合器與fsr個輸出節(jié)點(diǎn)連接。

優(yōu)選的，設(shè)所述由大規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵awg構(gòu)建的陣列波導(dǎo)光柵交換結(jié)構(gòu)的fsr數(shù)量、輸入節(jié)點(diǎn)數(shù)量和輸出節(jié)點(diǎn)數(shù)量依次為kn、kmn²和kmn²，所述大規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵為mn×mn陣列波導(dǎo)光柵，所述大規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵awg的輸入端口數(shù)量和輸出端口數(shù)量均為kmn²，所述大規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵的輸入端口通過1:kn的第一光耦合器與kn個輸入節(jié)點(diǎn)連接，所述大規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵的輸出端口通過1:kn的第二光耦合器與kn個輸出節(jié)點(diǎn)連接，所述輸入節(jié)點(diǎn)配備光發(fā)射機(jī)的波長調(diào)諧范圍＝所述輸出節(jié)點(diǎn)配備光發(fā)射機(jī)的波長調(diào)諧范圍＝△λ×kmn²，其中，△λ為波長間隔。

進(jìn)一步的，對所述由大規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵awg構(gòu)建的陣列波導(dǎo)光柵交換結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解，包括：

將所述大規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵拆分為n²個m×m的小規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵，其中，所述小規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵的輸入端口和輸出端口均為m；

將每個所述輸入節(jié)點(diǎn)配備n個光發(fā)射機(jī)，每個所述輸出節(jié)點(diǎn)配備n個光發(fā)射機(jī)，kn個輸入節(jié)點(diǎn)組成一個輸入節(jié)點(diǎn)組，kn個輸出節(jié)點(diǎn)組成一個輸出節(jié)點(diǎn)組，共mn個輸入節(jié)點(diǎn)組和mn個輸出節(jié)點(diǎn)組；

將每個所述輸入節(jié)點(diǎn)組通過n個第一光耦合器與n個所述小規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵連接。

進(jìn)一步的，所述將每個所述輸入節(jié)點(diǎn)組通過n個第一光耦合器與n個所述小規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵連接，包括：

將第n1mn+mn+n2個所述第一光耦合器與第n1n+n2個所述小規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵的第m個輸入端口連接，其中，n1和n2均為自然數(shù)且n1,n2<n+1，m為自然數(shù)且m<m+1；

將第n1mn+mn+n2個所述第二光耦合器與第n2n+n1個所述小規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵的第m個輸出端口連接。

優(yōu)選的，所述由小規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵構(gòu)建的陣列波導(dǎo)光柵交換結(jié)構(gòu)中的光發(fā)射機(jī)的調(diào)諧范圍為△λ×knm，其中，△λ為波長間隔，m為所述小規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵的輸入端口數(shù)量或輸出端口數(shù)量，kn為所述由小規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵構(gòu)建的陣列波導(dǎo)光柵交換結(jié)構(gòu)中的一個輸入節(jié)點(diǎn)組中輸入節(jié)點(diǎn)數(shù)量或一個輸出節(jié)點(diǎn)組中輸出節(jié)點(diǎn)數(shù)量。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供的一種陣列波導(dǎo)光柵交換結(jié)構(gòu)的波長重用方法，將一個大規(guī)模awg分解為若干個小規(guī)模awg的組合，為每個輸入輸出節(jié)點(diǎn)配備多個光收發(fā)機(jī)，可以縮小波長調(diào)諧范圍，使得波長得以重用，并且利用多個fsr與光耦合器結(jié)合，獲取具有周期性的無阻塞交換結(jié)構(gòu)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的4×4awg的波長路由表；

圖2是本發(fā)明實施例提供的分解前的mn×mnawg結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例提供的分解后的mn×mnawg結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例提供的4個fsr的4×4awg的分解過程示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作詳細(xì)說明。

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明提供的一種陣列波導(dǎo)光柵交換結(jié)構(gòu)的波長重用方法，包括：

將由大規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵構(gòu)建的陣列波導(dǎo)光柵交換結(jié)構(gòu)分解為由小規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵構(gòu)建的陣列波導(dǎo)光柵交換結(jié)構(gòu)。

具體的，如圖2所示，所述由大規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵awg構(gòu)建的陣列波導(dǎo)光柵交換結(jié)構(gòu)包括：輸入節(jié)點(diǎn)、輸入端口、光發(fā)射機(jī)、第一光耦合器、大規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵awg、第二光耦合器、輸出節(jié)點(diǎn)和輸出端口；

其中，所述大規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵的循環(huán)路由周期fsr≥2，每個輸入節(jié)點(diǎn)配備一個光發(fā)射機(jī)，每個輸出節(jié)點(diǎn)配備一個光發(fā)射機(jī)，每個第一光耦合器與一個輸入端口連接，每個第二光耦合器與一個輸出端口連接，每個第一光耦合器與fsr個輸入節(jié)點(diǎn)連接，每個第二光耦合器與fsr個輸出節(jié)點(diǎn)連接。

設(shè)所述由大規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵awg構(gòu)建的陣列波導(dǎo)光柵交換結(jié)構(gòu)的fsr數(shù)量、輸入節(jié)點(diǎn)數(shù)量和輸出節(jié)點(diǎn)數(shù)量依次為kn、kmn²和kmn²，所述大規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵為mn×mn陣列波導(dǎo)光柵，所述大規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵awg的輸入端口數(shù)量和輸出端口數(shù)量均為kmn²，所述大規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵的輸入端口通過1:kn的第一光耦合器與kn個輸入節(jié)點(diǎn)連接，所述大規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵的輸出端口通過1:kn的第二光耦合器與kn個輸出節(jié)點(diǎn)連接，所述輸入節(jié)點(diǎn)配備光發(fā)射機(jī)的波長調(diào)諧范圍＝所述輸出節(jié)點(diǎn)配備光發(fā)射機(jī)的波長調(diào)諧范圍＝△λ×kmn²，其中，△λ為波長間隔。

進(jìn)一步的，如圖3所示，對所述由大規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵awg構(gòu)建的陣列波導(dǎo)光柵交換結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解，包括：

將所述大規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵拆分為n²個m×m的小規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵，其中，所述小規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵的輸入端口和輸出端口均為m；

將每個所述輸入節(jié)點(diǎn)配備n個光發(fā)射機(jī)，每個所述輸出節(jié)點(diǎn)配備n個光發(fā)射機(jī)，kn個輸入節(jié)點(diǎn)組成一個輸入節(jié)點(diǎn)組，kn個輸出節(jié)點(diǎn)組成一個輸出節(jié)點(diǎn)組，共mn個輸入節(jié)點(diǎn)組和mn個輸出節(jié)點(diǎn)組；

將每個所述輸入節(jié)點(diǎn)組通過n個第一光耦合器與n個所述小規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵連接。

其中，所述將每個所述輸入節(jié)點(diǎn)組通過n個第一光耦合器與n個所述小規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵連接，包括：

將第n1mn+mn+n2個所述第一光耦合器與第n1n+n2個所述小規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵的第m個輸入端口連接，其中，n1和n2均為自然數(shù)且n1,n2<n+1，m為自然數(shù)且m<m+1；

將第n1mn+mn+n2個所述第二光耦合器與第n2n+n1個所述小規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵的第m個輸出端口連接。

所述由小規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵構(gòu)建的陣列波導(dǎo)光柵交換結(jié)構(gòu)中的光發(fā)射機(jī)的調(diào)諧范圍為△λ×knm，其中，△λ為波長間隔，m為所述小規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵的輸入端口數(shù)量或輸出端口數(shù)量，kn為所述由小規(guī)模陣列波導(dǎo)光柵構(gòu)建的陣列波導(dǎo)光柵交換結(jié)構(gòu)中的一個輸入節(jié)點(diǎn)組中輸入節(jié)點(diǎn)數(shù)量或一個輸出節(jié)點(diǎn)組中輸出節(jié)點(diǎn)數(shù)量。

實施例

如圖4所示，采用4個fsr的4×4awg，awg的每個輸入輸出對都可以提供4個連接。例如，對于輸入端口0與輸出端口0，提供λ0、λ4、λ8、λ12四個波長選擇，對于每個輸入輸出端口，采用一個1×4的光耦合器連接至四個節(jié)點(diǎn)，再例如，輸入節(jié)點(diǎn)0、輸入節(jié)點(diǎn)1、輸入節(jié)點(diǎn)2、輸入節(jié)點(diǎn)3通過第一光耦合器0進(jìn)入awg輸入端口0。最終利用4個fsr的4×4awg構(gòu)成了一個16×16的光交換網(wǎng)絡(luò)。在此結(jié)構(gòu)中，每個輸入輸出節(jié)點(diǎn)配備一個光發(fā)射機(jī)，這樣，每個光發(fā)射機(jī)波長需要能夠在λ0～λ15范圍內(nèi)調(diào)諧。

本發(fā)明提供的一種陣列波導(dǎo)光柵交換結(jié)構(gòu)的波長重用方法針對圖4中的4×4awg進(jìn)行分解，將其分解為4個2×2awg的排列。對于輸入節(jié)點(diǎn)0～輸入節(jié)點(diǎn)3，利用第一光耦合器0與第一光耦合器2，將其分別連接至awg0與awg1。其他輸入節(jié)點(diǎn)的連接方法也類似。對于輸出節(jié)點(diǎn)0～輸出節(jié)點(diǎn)3，利用第二光耦合器0與第二光耦合器2，將其分別連接至awg0與awg2。其他輸出節(jié)點(diǎn)的連接方法也類似。

通過上述連接方法，對于每一個輸入輸出節(jié)點(diǎn)，利用兩個光發(fā)射機(jī)將其在空間上的連線分成了兩部分，而每一部分通過中間級的awg后會分別進(jìn)入8個可供選擇的輸出節(jié)點(diǎn)。這樣，對于每一個發(fā)射機(jī)，其波長只需要能夠在λ0～λ7范圍內(nèi)調(diào)諧即可。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。