[发明专利]2×2全光路由器及其组成的N×N全光路由器

说明书

技术领域

本发明属于光通信技术领域，尤其涉及一种2×2全光路由器及其组成的N×N全光路由器。

背景技术

随着高速全光网络的发展，基于电子技术的网络方案缺点逐渐显现，由于受限于电子器件工作上限速率最大为40G，一般电子技术网络方案难以完成高速宽带综合业务的传送和交换处理，网络中还会出现带宽“瓶颈”。只有全光网络方案能提供高速、大容量的传输及处理能力，打破信息传输的“瓶颈”，可以在很长的时间内适应高速宽带业务的带宽需求。全光网络(全光通信网络)是指光信息流在网络中的传输及交换时始终以光的形式存在，而不需要经过光/电、电/光变换。也就是说，信息从源节点到目的节点的传输过程中始终在光域内，因此，全光网络以其良好的透明性、兼容性和扩展性，成为下一代高速(超高速)宽带网络的首选。

目前机械式光开关主要为微机电型光开关，优点是插入损耗低，不受偏振和波长的影响，缺点是响应时间长，一般在毫秒量级，有的还存在回跳抖动和重复性较差等问题，特别是很难实现很大数目的光开关集成；非机械式光开关主要有波导耦合型、声光调制型、液晶型、全息型、电光调制型等。其中非机械式光开关中波导耦合型响应速度较慢，不易实现三维互连；声光调制速度可达到微秒量级，但是不适合形成大型光交换矩阵，且损耗与波长有关；全息型光开关速度可达纳秒量级，但是制造工艺复杂。

先前技术[1](李志扬.适用于全光网络的M×N×K光开关阵列及其方法，发明专利，申请号:CN03127962.7.)所描述的光开关网络采用阵列波导干涉的方法。它能够在不影响其他波长的条件下单独把某一波长的光波从输入光波导中分离出来，并存在光缓存和光增益功能，但是阵列波导干涉的串扰较大，且速度较慢，不适合在高速、大容量的全光网络下应用。

先前技术[2](侯培培,宋哲,李旭东,张娟和刘立人.单块晶体集成的N×N纵横开关网络及其控制算法[J]，ACTAOPTICASINICA，2008,28(2).)中设计了一种单块晶体集成的N×N纵横开关(Crossbar)网络，可以实现任意输入输出通道之间的无阻塞连接。但是只能实现固定输入端与输出端的连接，不能实现全光路由中所需要的任意端口的无阻塞连接。

电光开关切换速度非常快，可达纳秒量级；由于纯固态结构，无活动部件，其具有极高的可靠性与稳定性，方便拓展与集成，很容易组成多端口的光交换系统；另外还具有插入损耗低、串扰小、调制对比度高等特点，因此本发明利用LiNbO₃晶体的电光效应和改进crossbar网络结构组成N×N全光路由器，可以有效匹配全光网络，实现高速、大容量的信息传输和处理。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种能够匹配高速大容量全光网络的全光路由装置，能够实现任意N×N端口的同偏振光输出的网络互连，光路传输具有可逆性。系统有极高的可靠性与稳定性，方便拓展与集成，很容易组成多端口的光交换系统，另外还具有插入损耗低、串扰小、调制对比度高等特点。

技术方案：本发明中的2×2全光路由器包括若干偏振分束棱镜和若干电光晶体开关，每个偏振分束棱镜均设置有入射光口，每个偏振分束棱镜入射光口处均设置电光晶体开关，该电光晶体开关用于控制进入偏振分束棱镜入射光口的入射光束的偏振方向，从而通过偏振分束棱镜控制该光束的出射方向。