本發(fā)明涉及光纖通信的，具體的，涉及一種實(shí)現(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可重構(gòu)的光開關(guān)以及這種光開關(guān)的工作方法。

背景技術(shù)：

1、隨著光通信技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)器件的應(yīng)用越來越廣泛。其中，光開關(guān)是一種常見的光學(xué)器件?，F(xiàn)有的光開關(guān)具有一個(gè)或者多個(gè)輸入端口，并設(shè)置有一個(gè)或者多個(gè)輸出端口，光信號(hào)可以從其中一個(gè)輸入端口輸入，并且從其中一個(gè)輸出端口輸出。另外，光開關(guān)可以切換光信號(hào)的光路，例如，從一個(gè)輸入端口入射的光信號(hào)，可以從第一個(gè)輸出端口出射切換至從第二個(gè)輸出端口出射。

2、現(xiàn)有的光開關(guān)內(nèi)設(shè)置有光路切換的器件，例如通過法拉第旋轉(zhuǎn)片等器件改變光路，或者設(shè)置微電機(jī)驅(qū)動(dòng)的反射鏡，通過改變反射鏡的角度來切換輸入、輸出的光路。

3、然而，現(xiàn)有的光開關(guān)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是固定的，不能更改的，例如，當(dāng)某一個(gè)端口被設(shè)定為輸入端口，則該端口始終只能夠作為輸入端口使用，而不能夠作為輸出端口使用。另外，光開關(guān)的光路也是預(yù)先設(shè)定的，例如光信號(hào)只能夠從特定的輸入端口入射，并且只能從特定的一個(gè)或者多個(gè)輸出端口出射。

4、在實(shí)際應(yīng)用中，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)固定的光開關(guān)已經(jīng)不能夠滿足光通信的需求，例如，一些光纖接口已經(jīng)連接至光開關(guān)的輸入端口或者輸出端口上，但隨著應(yīng)用環(huán)境的變化，這些光纖接口的功能發(fā)生改變，原本是作為光信號(hào)入射的端口需要變化為光信號(hào)出射的端口，或者入射的光信號(hào)需要從其他光纖接口出射，但新的光纖接口有可能是原先連接至光開關(guān)的輸入端口的一個(gè)接口。

5、由于現(xiàn)有的光開關(guān)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無法改變，只能夠根據(jù)新的光路需求更換光開關(guān)，這就需要將原先的光開關(guān)拆卸下來，并安裝新的光開關(guān)，增加光通信系統(tǒng)的維護(hù)成本。另外，拆卸下來的光開關(guān)性能仍然良好，但因?yàn)橥負(fù)浣Y(jié)構(gòu)不適合而無法繼續(xù)使用，導(dǎo)致資源浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的第一目的是提供一種能夠靈活改變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可重構(gòu)的光開關(guān)。

2、本發(fā)明的第二目的是提供一種上述的實(shí)現(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可重構(gòu)的光開關(guān)的工作方法。

3、為了實(shí)現(xiàn)上述的第一目的，本發(fā)明提供的一種實(shí)現(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可重構(gòu)的光開關(guān)包括至少三個(gè)光開關(guān)單元，每一光開關(guān)單元具有一個(gè)公共端口以及至少二個(gè)互聯(lián)端口，每一光開關(guān)單元的每一個(gè)互聯(lián)端口通過互聯(lián)光纖連接至另一個(gè)光開關(guān)單元的一個(gè)互聯(lián)端口；光開關(guān)單元的公共端口在一個(gè)時(shí)刻下僅與該光開關(guān)單元的一個(gè)互聯(lián)端口光路連通，且一個(gè)光開關(guān)單元的公共端口配置為：根據(jù)光開關(guān)的光路需求，切換至與該光開關(guān)單元的另一個(gè)互聯(lián)端口光路連通；每一個(gè)光開關(guān)單元的公共端口可被設(shè)定為光開關(guān)的輸入端口或者輸出端口。

4、由上述方案可見，每一個(gè)光開關(guān)單元均通過一個(gè)互聯(lián)端口、互聯(lián)光纖連接至另一個(gè)光開關(guān)單元的互聯(lián)端口，且公共端口與該光開關(guān)的任意一個(gè)互聯(lián)端口之間的光路連通關(guān)系是可切換的，這樣，通過切換公共端口與互聯(lián)端口之間的光路連通關(guān)系，能夠改變當(dāng)前光開關(guān)單元與其他光開關(guān)單元之間的光路連通關(guān)系，使得每一個(gè)光開關(guān)與其他光開關(guān)的連通關(guān)系不是固定的，實(shí)現(xiàn)了光開關(guān)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的重構(gòu)。

5、這樣，光通信系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)發(fā)生改變時(shí)，只需要對(duì)光開關(guān)器件的公共端口與互聯(lián)端口之間的光路連通關(guān)系進(jìn)行調(diào)整即可，不需要更換光開關(guān)，光通信系統(tǒng)的維護(hù)成本很低，并且仍使用原來的光開關(guān)即可，不會(huì)造成資源的浪費(fèi)。

6、一個(gè)優(yōu)選的方案是，各光開關(guān)單元的互聯(lián)端口的數(shù)量相等；光開關(guān)單元的數(shù)量小于或等于每一光開關(guān)單元的公共端口與互聯(lián)端口的數(shù)量之和。

7、由此可見，通過設(shè)定合適的光開關(guān)數(shù)量，能夠充分利用各個(gè)光開關(guān)單元以及各個(gè)光開關(guān)單元的各個(gè)互聯(lián)端口，不會(huì)導(dǎo)致光開關(guān)單元的浪費(fèi)，降低光開關(guān)的使用成本。

8、進(jìn)一步的方案是，每一光開關(guān)單元均通過自身的一個(gè)互聯(lián)端口與任意另一個(gè)光開關(guān)單元光路連通。

9、可見，由于每一個(gè)光開關(guān)均與任意一個(gè)光開關(guān)存在光路連通，這樣，在光開關(guān)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)重構(gòu)時(shí)，可以充分利用各個(gè)光開關(guān)的公共端口，使得光開關(guān)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)重構(gòu)非常靈活。

10、進(jìn)一步的方案是，多個(gè)光開關(guān)單元?jiǎng)澐譃槎M以上，每一組光開關(guān)單元中，至少一個(gè)光開關(guān)單元的公共端口被設(shè)定為輸入端口，至少另一個(gè)光開關(guān)單元的公共端口被設(shè)定為輸出端口。

11、由此可見，在光開關(guān)單元數(shù)量較多的情況下，可以靈活的對(duì)光開關(guān)單元進(jìn)行分組，每一組的多個(gè)光開關(guān)單元可以相互獨(dú)立的工作，彼此互不干擾。此外，各個(gè)光開關(guān)單元的分組還可以靈活調(diào)整，提升光開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)重構(gòu)的靈活性。

12、進(jìn)一步的方案是，公共端口被設(shè)定為輸入端口的光開關(guān)單元的數(shù)量等于公共端口被設(shè)定為輸出端口的光開關(guān)單元的數(shù)量；或者公共端口被設(shè)定為輸入端口的光開關(guān)單元的數(shù)量不等于公共端口被設(shè)定為輸出端口的光開關(guān)單元的數(shù)量。

13、可見，光開關(guān)的輸入端口數(shù)量、輸出端口數(shù)量可以是相等的，也可以是不相等的，完全可以根據(jù)實(shí)際使用的情況靈活調(diào)整。

14、更進(jìn)一步的方案是，光開關(guān)單元具有一個(gè)尾纖，尾纖內(nèi)設(shè)置有多根傳輸光纖，其中一根傳輸光纖形成公共端口，至少兩根傳輸光纖形成互聯(lián)端口；尾纖的一端設(shè)置有準(zhǔn)直透鏡，準(zhǔn)直透鏡遠(yuǎn)離尾纖的一端設(shè)置有反射鏡，反射鏡相對(duì)于準(zhǔn)直透鏡軸線的傾斜角度可調(diào)。

15、由此可見，光開關(guān)單元的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以采用傳統(tǒng)的微電機(jī)結(jié)構(gòu)的光開關(guān)單元實(shí)現(xiàn)，只需要通過微電機(jī)調(diào)節(jié)反射鏡的角度即可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光開關(guān)單元的光路的選擇與切換。

16、為了實(shí)現(xiàn)上述的第二目的，本發(fā)明提供的實(shí)現(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可重構(gòu)的光開關(guān)的工作方法包括：根據(jù)光開關(guān)的光路設(shè)定多個(gè)光開關(guān)單元中的至少一個(gè)光開關(guān)單元的公共端口為光開關(guān)的輸入端口，并設(shè)定多個(gè)光開關(guān)單元中的至少另一個(gè)光開關(guān)單元的公共端口為光開關(guān)的輸出端口；依據(jù)所設(shè)定的輸入端口和輸出端口，使光開關(guān)單元的公共端口與相應(yīng)的互聯(lián)端口光路連通，使得輸入端口與輸出端口之間光路連通。

17、由上述方案可見，在光通信系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)發(fā)生改變時(shí)，通過改變光開關(guān)單元的公共端口與相應(yīng)的互聯(lián)端口光路連通關(guān)系，即可以實(shí)現(xiàn)光開關(guān)單元的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的重構(gòu)，而不需要將光開關(guān)拆卸后安裝新的光開關(guān)，能夠降低光通信系統(tǒng)的維護(hù)成本。

18、一個(gè)優(yōu)選的方案是，獲取光開關(guān)的光路改變的信息，根據(jù)光路改變的信息調(diào)整多個(gè)光開關(guān)單元中輸入端口和輸出端口的配置：依據(jù)光路改變的信息使光開關(guān)單元的公共端口切換至與該光開關(guān)單元另一互聯(lián)端口光路連通。

19、進(jìn)一步的方案是，光開關(guān)單元具有一個(gè)尾纖，尾纖內(nèi)設(shè)置有多根傳輸光纖，尾纖的一端設(shè)置有準(zhǔn)直透鏡，準(zhǔn)直透鏡遠(yuǎn)離尾纖的一端設(shè)置有反射鏡；使光開關(guān)單元的公共端口切換至與該光開關(guān)單元另一互聯(lián)端口光路連通時(shí)，改變反射鏡相對(duì)于準(zhǔn)直透鏡軸線的傾斜角度。

20、由此可見，通過改變反射鏡的傾斜角度即可以改變光開關(guān)單元的光路，并由此改變光開關(guān)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，光開關(guān)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)重構(gòu)操作非常靈活、方便。

21、更進(jìn)一步的方案是，反射鏡由微電機(jī)驅(qū)動(dòng)；改變反射鏡相對(duì)于準(zhǔn)直透鏡軸線的傾斜角度時(shí)，由控制器向各光開關(guān)單元的微電機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，微電機(jī)根據(jù)所接收的控制信號(hào)調(diào)節(jié)反射鏡的角度。

22、可見，通過控制器可以對(duì)多個(gè)光開關(guān)單元的反射鏡的傾斜角度進(jìn)行調(diào)整，因此能夠同步對(duì)多個(gè)光開關(guān)單元的光路進(jìn)行同步調(diào)節(jié)，滿足光開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)重構(gòu)的需求。

23、本發(fā)明提供的另一種實(shí)現(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可重構(gòu)的光開關(guān)包括至少三個(gè)光開關(guān)單元，每一光開關(guān)單元具有一個(gè)第一公共端口以及至少二個(gè)第一互聯(lián)端口；至少一個(gè)光開關(guān)設(shè)置有一個(gè)分光器，分光器具有一個(gè)第二公共端口和至少二個(gè)第二互聯(lián)端口；每一光開關(guān)單元的每一個(gè)第一互聯(lián)端口通過互聯(lián)光纖連接至另一個(gè)光開關(guān)單元的一個(gè)第一互聯(lián)端口或者第二互聯(lián)端口；每一個(gè)第二互聯(lián)端口通過互聯(lián)光纖連接至另一個(gè)光開關(guān)單元的一個(gè)第一互聯(lián)端口或者第二互聯(lián)端口；光開關(guān)單元的第一公共端口在一個(gè)時(shí)刻下僅與該光開關(guān)單元的一個(gè)第一互聯(lián)端口或者第二公共端口光路連通，且一個(gè)光開關(guān)單元的公共端口配置為：根據(jù)光開關(guān)的光路需求，切換至與該光開關(guān)單元的另一個(gè)第一互聯(lián)端口或者第二公共端口光路連通；每一個(gè)光開關(guān)單元的第一公共端口可被設(shè)定為光開關(guān)的輸入端口或者輸出端口。

24、由上述方案可見，每一個(gè)光開關(guān)單元均通過一個(gè)第一互聯(lián)端口或者第二互聯(lián)端口、互聯(lián)光纖連接至另一個(gè)光開關(guān)單元的第一互聯(lián)端口或者第二互聯(lián)端口，且第一公共端口與該光開關(guān)的任意一個(gè)第一互聯(lián)端口之間的光路連通關(guān)系是可切換的，這樣，通過切換第一公共端口與第一互聯(lián)端口、第二互聯(lián)端口之間的光路連通關(guān)系，能夠改變當(dāng)前光開關(guān)單元與其他光開關(guān)單元之間的光路連通關(guān)系，使得每一個(gè)光開關(guān)與其他光開關(guān)的連通關(guān)系不是固定的，實(shí)現(xiàn)了光開關(guān)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的重構(gòu)。

25、另外，由于設(shè)置了分光器，通過分光器可以將光開關(guān)單元一個(gè)端口輸出的光信號(hào)分成多個(gè)光信號(hào)并以廣播的形式發(fā)送至多個(gè)其他的光開關(guān)單元，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的廣播功能。并且，由于各個(gè)光開關(guān)單元的光路互聯(lián)關(guān)系不是固定的，因此，廣播的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也不是固定的，實(shí)現(xiàn)了帶有廣播功能的光開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的重構(gòu)。

26、此外，由于光開關(guān)單元可以靈活的切換光信號(hào)輸出的端口，包括第一互聯(lián)端口或者第二公共端口，因此，廣播功能將根據(jù)實(shí)際需求啟動(dòng)或者不啟動(dòng)，使得光開關(guān)能夠工作在廣播模式、非廣播模式或者混合模式這三種模式下。

27、一個(gè)優(yōu)選的方案是，通過分光器的各個(gè)第二互聯(lián)端口的光信號(hào)的光功率相等或者不相等。

28、由此可見，分光器的分光功率可以相等或者不相等，這樣可以根據(jù)實(shí)際需求選擇不同的光開關(guān)單元的分光器進(jìn)行光信號(hào)的傳輸，滿足不同場(chǎng)景的使用需求。

29、本發(fā)明提供的另一種實(shí)現(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可重構(gòu)的光開關(guān)的工作方法包括：根據(jù)光開關(guān)的光路設(shè)定多個(gè)光開關(guān)單元中的至少一個(gè)光開關(guān)單元的第一公共端口為光開關(guān)的輸入端口，并設(shè)定多個(gè)光開關(guān)單元中的至少另一個(gè)光開關(guān)單元的第一公共端口為光開關(guān)的輸出端口；依據(jù)所設(shè)定的輸入端口和輸出端口，使光開關(guān)單元的第一公共端口與相應(yīng)的第一互聯(lián)端口或者第二公共端光路連通，使得輸入端口與輸出端口之間光路連通；其中，光信號(hào)通過第二公共端口入射到分光器的第二互聯(lián)端口，并從分光器的第二互聯(lián)端口入射到另一個(gè)光開關(guān)單元的一個(gè)第一互聯(lián)端口或者第二互聯(lián)端口。

30、由上述方案可見，在光通信系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)發(fā)生改變時(shí)，通過改變光開關(guān)單元的第一公共端口與相應(yīng)的互聯(lián)端口光路連通關(guān)系，即可以實(shí)現(xiàn)光開關(guān)單元的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的重構(gòu)。另外，由于設(shè)置了分光器，通過分光器能夠?qū)崿F(xiàn)光信號(hào)的廣播，滿足需要進(jìn)行光信號(hào)廣播場(chǎng)景下的使用需求。