CN1442026A

CN1442026A - 一种可重新设置的光开关

Info

Publication number: CN1442026A
Application number: CN01809624A
Authority: CN
Inventors: 杰斐逊L·瓦格纳; 托马斯·安德鲁·斯特拉瑟
Original assignee: Photuris Inc
Current assignee: Photuris Inc
Priority date: 2000-05-16
Filing date: 2001-05-16
Publication date: 2003-09-10
Also published as: WO2001094994A2; KR20040020785A; US6631222B1; JP2004515798A; AU2001294506A1; CA2409264A1; WO2001094994A3; EP1297717A2

Abstract

一种光开关，包括至少一个输入端口，用于接收包含多个波长分量的WDM光信号，至少三个输出端口，以及多个波长选择元件，它们的每一个从多个波长分量中选出一个波长分量。还提供多个光元件，它们中的每一个与波长选择元件之一相关连。每一个光元件独立于其它的波长分量把被与之相连的选择元件选择出来的波长分量引导到一个给定的输出端口之一。给定的输出端口能在所有的输出端口中可变地选择。

Description

一种可重新设置的光开关

发明的领域

本发明一般涉及一种光通信系统，以及特别涉及一种以波长选择的方式灵活地路由光的光开关。

发明的背景

强烈的兴趣存在于多波长通信系统，它一般地被称为波分复用(WDM)系统。这些系统采用一种WDM光信号，该信号具有支持不同的信息流的不同的波长分量。WDM系统一开始是研究用来提高在两点之间的光纤可以传输的信息容量，而最近在其它事情中，在光滤波技术里的进步，导致了开关元件的发展，从而允许构建一种不同于从波长到波长的复杂路径的网络。更进一步地，除了有可以使用的依据波长的开关元件，在这种元件中，将给定的波长沿着一个给定的路径路由，可重新设置的光元件也变得可能了。这种可变配置的光元件可以动态地改变路径，沿着一个给定的波长路由以有效地在需要的时候重新配置网络的拓扑结构，以便满足所需的改变或在网络故障时恢复服务。

可重新配置的光元件的例子包括分/插复用器(OADM)和光交叉连接(OXC)。使用OADM以从一个WDM信号里分离或分路出一种或多种波长分量，然后再把它们引导进不同的路经上。有时分出的波长被引导进一个公共的光纤路径，而在其它情况下，每个分离的波长被引导进它自己的光纤路径。OXC是比OADM更灵活的设备，它实际上可以重新分发多个WDM输入信号的任意组合的分量到任意数量的输出路径。

前面提到的可重新配置的光元件的功能可由各种不同的设备实现。例如，一种常用的方法是采用许多不同的插入在一对分解器/复用器之间的宽带开关光纤中的任意一种。OADM元件的例子公开在美国专利第5,504,827号，第5,612,805号和第5,959,749号中，而通用的OXC开关结构在T.Koch和I.Kaminow编辑的E.Murphy的OpticalFiber Telecommunications IIIB的第10章中评述。如这些参考文献中所示，这些方法顺序地分解波长，执行必要的开关然后重新复用，其中OXC可以引导一个给定的波长到任意的输出，因为一个常规的OXC采用一种相对复杂的M×M设备用于开关光纤，而OADM的灵活性小一些，因为它们采用一个2×2的光开关矩阵，它只能在两个输出之间引导。OADM的两种另外的方法采用了有效地插入在设备之间的可开关的镜子，以同时地进行波长的分解和复用。这些方法中的第一个采用了一个薄膜电介质分解器/复用器，它两次通过该波长(例如美国专利第5,974,207号)，而第二种方法采用了大衍射光栅的色散在它们被一个可倾斜镜子阵反射掉之前去分解(分解)波长信道(美国专利第5,960,133号)。另一套OADM技术采用了4端口的设备，它以一种可重新配置的方式把多个波长分出到一根单独的光纤输出，并且如果信道在接收机上需要经受宽带光电转换的话，则需要一个额外的分解器。这种功能的一种实现采用了光纤环路器附加到一个双端口类型的预定义的衍射光栅分解器和倾斜镜子阵(Ford等人，超期论文LEOS′97，IEEE Laser and Electn-optiossociety)。第二种实现采用集成的硅波导技术(例如，Doerr，IEEE Phot.Tech.Lett′98)利用热-光相移器为每个波长在插入和分出状态之间切换。另一个4端口的OADM采用了一个光纤环路器和一个可选的可调的光纤光栅反射器以路由分出的信道(例如，C.R.Giles，IOOC′95，JDS2000 catalog)。

所有上面提到的常规的光开关技术都有缺点。考虑到它们的缺点，这些设备通常属于两种类型：非常灵活的设备具有高的成本和大的光损耗，以及低灵活度的设备，它不太昂贵并具有较低的光损耗。最灵活的OXC可被编程用来切换任意大数量的波长的路径，令每种波长进入它自己的光纤(例如带开关的分解/复用)，然而这些设备可能具有大至20dB的插入损耗，并因此需要一个光放大器去补偿这个损耗。这极大地增加了已经很昂贵的设备的成本。因为这些设备太昂贵，低灵活度的其它选择例如光纤光栅和薄膜滤波器经常被使用。在这些设备具有非常低的成本和插入损耗(2-5dB/节点)的同时，它们一般地缺少灵活因为它们采用了例如固定的波长的不能重新配置的OADM。这些设备不灵活还因为当你定制它们以使它们分出更多波长时，它们的损耗、成本、大小和/或复杂性增加，使更灵活的OXC的另选方案变得更有吸引力。最近，如美国专利第5,479,082号所示，一些灵活性被添加到这些低成本的OADM设备上使得它们能选择性地分出或通过一个预先确定的波长的事先指定的固定的子集。此外，前面提到的可重新配置的OADM设备提供了一些增强的灵活性，但典型地其代价是更高的插入损耗(对于分解器/开关)，有限的波长分辨率(对于大光栅方法)和/或附加的用于连接4端口设备的复用/分解设备的更高的成本。

常规的OXC和OADM方法，它们在光开关之前要分解输入信号，其一个特别的限制是每个输出端口只能分出一个特定的固定的波长，它不能被改变。在这种配置中将每个开关安排得使得它仅从分解器上接收一个预定的波长分量，并因此仅能输出这个特定的波长。除非使用了后续的光开关，这些设备的灵活性将受到限制，因为在需要时，它不可能从一个输出端口到另一个输出端口重新引导一个给定的波长，或者重新引导多个波长到一个给定的输出端口。当网络中唯一的元件通过一个特定的端口可访问时，这种功能是需要的。并且需要(a)改变引导到这个端口的波长信道，或者(b)在通过这个端口接入的这个特定的光纤上引入额外的波长。这种功能被证明是有用的两种情况是：当一个链路需要用一种不同的波长来恢复时，或当引导进一个特定的端口的信息容量需要通过在同一根光纤上增加额外的WDM波长来提高时。

考虑到光开关在灵活性及光通信网的价值上的重要作用，提供一种开关元件，它没有前面提到的设备的缺点。

因此，有必要提供一种光开关元件，它是廉价的，对光信号产生相对低的损耗以及它是充分灵活的独立于其它波长从任意输入端口到任意输出端口引导每个种每种波长分量。

发明的概述

本发明提供一种光开关，它包括至少一个输入端口，用于接收一个具有多个波长分量的WDM光信号；至少三个输出端口，以及多个波长选择元件，每个元件从多个波长分量中选出一个波长分量。还提供多个光元件，它们中的每一个与多个波长选择元件之一相关。每一个光元件把由与之相连的选择元件选择出来的独立于每个其它的波长分量的波长分量引导到一个给定的输出端口之一。给定的输出端口可以在所有的输出端口中可变地选择。

根据本发明的一个方面，所述光开关包括位于输入端口和波长选择元件之间的一个自由空间区域。

根据本发明的另一个实施例，波长选择元件是薄膜滤波器，每一个透过它传送各种波长分量中的不同的一种，并反射其余的波长分量。

根据本发明的再另一个实施例，光元件是一些镜子它们选择地可在许多位置上倾斜，使得在每一个位置上镜子把入射在其上的波长分量反射到若干输出端口的不同的一个。可倾斜的镜子可通过例如一个微机电系统或一个压电系统来驱动。

本发明还提供一种方法，用于从包括许多波长分量的WDM信号中引导至少第一和第二波长分量，从一个输入端口到许多输出端口中所选的一个。该方法通过从WDM信号中分出第一个波长分量开始。第一个波长分量随后被引导入一个给定的输出端口。第二个波长分量也从WDM信号中被分出并被引入选择地输出端口之一，这个输出端口的独立于给定的输出端口。

根据本发明的一个方面，分出和引导第二个波长分量的步骤在分出和引导第一个波长分量的步骤之后进行。

根据本发明的另一个方面，引导第一和第二个波长分量的步骤包括通过自由空间区域引导第一和第二个波长分量的步骤。

根据本发明的再另一个方面，将第一个波长通过具有相应于第一个波长的带通薄膜滤波器分出。

根据本发明的另一个方面，将第一个波长分量由一个可倾斜的镜子通过自由空间区域引导。

根据本发明的另一个方面，分出和引导步骤通过多个窄带自由空间开关来执行。或者，分出和引导步骤通过多个可调的，波长选择性的耦合器来执行。

附图的简要说明

图1显示了根据本发明构造的一个光开关光纤所实现的功能。

图2例示了根据本发明的光开关元件的一个实施例。

图3显示了本发明的另一个实施例，它采用了波长相关的声零点耦合器(acoustic null coupler)。

图4显示了本发明的另一个采用了复用器/分解器的实施例。

详细说明

图1显示了由根据本发明构造的一个光开关光纤所实现的功能。在输入端口10接收到一个波分复用的(WDM)信号。也可以提供附加的输入端口以接收额外的WDM信号。光开关光纤12设计用于引导WDM信号的个别波长分量到输出端口14₁，14₂，…，14_n中选出的一个。即开关光纤12可以选择性地从任意输入端口引导任何波长分量到任意输出端口，不依赖于其它波长的路由。

应该注意开关光纤12以一种对称的方式工作，使得被引导到任意输出端口的任意波长分量可以被选择地引导到任意输入端口。因此，本领域内的一个普通技术人员将认识到开关路径是可逆的，并且因此这里所使用的输入和输出的术语不限于以相对于开关光纤的单一的方向发射WDM信号或波长分量的元件。换句话说，当光从任意一个所谓的输出端口进入本装置，这个输出端口就作为一个输入端口，并且类似地，任意所谓的输入端口可以等价地作为一个输出端口。

如下面所要阐述的，本发明可以以多种方式实现图1中所示的功能。各种不同的装置大致上可以被分为两类。在第一类中，可以采用具有固定的传输和反射带宽的滤波器，它允许波长分量的独立的方向进入不同的光路径。可选择地，在第二类中，采用可调的滤波器，它把波长分量沿着固定的路径引导。

图2例示了根据本发明构造的光开关元件的第一个实施例。在图2中，光开关元件300包括一个光透明的衬底308，多个电介质的薄膜滤波器301，302，303和304，多个准直透镜对321₁和321₂，322₁和322₂，323₁和323₂，324₁和324₂，多个可倾斜的镜子315，316，317和318，以及多个输出端口340₁，340₂，…，340_n。衬底308具有平行的平面表面309和310，在它们上面分别安放了第一和第二滤波器阵。第一滤波器阵包括薄膜滤波器301和303，而第二滤波器阵包括薄膜滤波器302和304。准直透镜对321-324中的单独一个以及可倾斜的镜子315-318与每一个薄膜滤波器相关。如下面所描述的，每个薄膜滤波器，和与之相关的准直透镜对和可倾斜的镜子有效地构成了一个窄带的自由空间开关，即沿着不同的路径路由单个波长成份的开关。开关元件300的总的物理尺寸将由WDM信号的光束直径决定。

薄膜滤波器310-304是众所周知的元件(例如，见美国专利第5,583,683号)，它具有一个电介质的多层结构。薄膜滤波器301-304具有波长相关的特性，也就是，它们的反射性和透射性依赖于光的波长。具体地，在薄膜滤波器收到的WDM光信号的波长分量中，只有波长为λ₁的分量能透过它传输。其余的波长分量全都被薄膜滤波器301反射。同样地，薄膜滤波器302仅仅传输波长为λ₂的分量并反射所有其它的波长。以同样的方式，薄膜滤波器303和304分别传输波长为λ₃和λ₄的分量并反射所有其它的波长。这样，本发明通过具有不同通带的多个薄膜滤波器分解了波长。

可倾斜的镜子315-318是任意的镜子，它可以精确地在2个轴上倾斜并且是优选地小和非常可靠。这里讨论的示范的镜子由一个或多个采用微机电系统(MEMS)的曲臂支撑。曲臂的驱动，倾斜了镜子的表面以改变入射光束的传播方向。这种微机电的镜子的例子在美国专利第6,028,689号已经公开，在此引用作为参考。当然，可选地，也可以采用其它机理来控制镜子的位置，比如，例如压电的驱动器。

在操作中，包括不同的波长λ₁，λ₂，λ₃和λ₄的WDM光信号从光输入端口312中被引入一个准直透镜314。WDM信号经过衬底308，并被薄膜滤波器301接收。根据薄膜滤波器301的特性，具有波长λ₁的光分量透过薄膜滤波器301传输，而其它波长分量被反射并由衬底308引导进薄膜滤波器302。透过薄膜滤波器301传输的波长分量λ₁由准直透镜321₁汇聚到可倾斜的镜子315。可倾斜的镜子315被定位使得波长分量λ₁从镜子上被反射到所选的输出端口340₁-340_n中的一个，其路径经过薄膜滤波器302-304，它们都反射波长分量λ₁。选择用来接收这个波长分量的特定的输出端口将决定镜子315的具体的方向。

如所提及的，其余的波长分量λ₂，λ₃和λ₄由薄膜滤波器301反射，通过透镜321₂回到衬底308，并被引导到薄膜滤波器302。波长分量λ₂透过薄膜滤波器302和透镜322₁传输并由可倾斜的镜子316经过都反射波长分量λ₂的薄膜滤波器303-304引导到所选的输出端口。同样地，所有其它的波长分量由薄膜滤波器303-304按顺序分开，并顺序地由可倾斜的镜子317-318引导进所选的输出端口。通过对可倾斜的镜子的适当的驱动，每个波长分量可被引导进一个输出端口，这个口的选择独立于所有其它的波长分量。任何没有被任意可倾斜的镜子重定向的波长分量可以由一个可选的旁路口或光纤343接收。尽管图2的实施例被设置为选择性地开关四个波长，应该认识到，本发明更普遍地可以通过采用相应数量的窄带、自由空间开关选择性地交换任意数量的波长。

一些重要的优点由图2所示的本发明的实施例来实现。例如，由于采用了自由空间开关，光连结的数量保持在最小值，减少了插入损耗、复杂性和设备的成本。当图2中所需的连接的数量与图4中的本发明的实施例所需的连接数量相比时，这个优势在下面将更清楚地展示。

下面给出的描述仅用于举例的目的，阐述了图2所示的本发明的实施例的一个具体的例子。在这个例子中，衬底308是一个矩形的硅块，厚度为10mm，宽度为50mm，长度为90mm。单个的准直透镜把光引导进输入光纤，它相对于这个块被固定，相对于这个块的法线呈5.7°角。透镜的焦距的选择使得光从Corning SMF-28^TM光纤上出来并穿过一个透镜形成一个宽度为1mm的准直光束。在输出端，提供一个准直透镜阵，它们中的每个把光耦合到输出阵的一根光纤。光纤尾部被抛光为平面并具有一层防反射的外套。还可以提供一个可选的旁路端口或光纤，它收集从输入光纤收到的没有透过任何薄膜滤波器的波长。旁路光纤为将来采用不在原来的设备中谐振的额外波长的升级提供一个输出。作为另一种选择，这个口还可以被用在如果成本和损耗的限制使得切换整个入射波长的一个子集是适宜的时，剩余的(未被切换的)波长绕过开关光纤。第一和第二窄带自由空间开关阵中每一个包括八个薄膜滤波器。薄膜滤波器每一个是一个三空腔谐振薄膜滤波器，其表面尺寸为10mm乘10mm。在第一个阵列中，第一个薄膜滤波器，它位于距衬底边缘10mm处，用光学质量的、指数匹配的环氧树脂粘在衬底上，并且具有一个以194.0THz(1545.32nm)为中心的通带。光通带在从峰值下降-0.5dB处通常有0.4nm宽，从距离中心波长100GHz开始，隔离度优于-22dB。将一个5mm焦距的准直透镜粘在薄膜滤波器上。然后，将一个可商用的微电子-机械(MEMS)可倾斜的镜子定位在透镜的焦点上。将电压施加在可倾斜的镜子上以便沿两个轴改变其角度方向。镜子可调整的典型的角度不超过30°。

第一个阵还包括第二个窄带自由空间开关，它位于距第一个自由空间开关10mm处。在这个开关中采用的薄膜滤波器具有193.8THz(1546.92nm)的中心光波长。六个附加的窄带自由空间开关沿着衬底安放，其中心波长分别为1548.52nm，1550.12nm，1551.72nm，1553.32nm，1554.92nm和1556.52nm。每个开关之间的中心到中心的距离为10mm。

第二个窄带自由空间开关阵位于衬底表面，与第一个开关阵所处的衬底表面相对。第二个开关阵，它们也位于相互间距离10mm处，横向位于第一个开关阵的半路上。第二个开关阵中采用了八个薄膜滤波器，其中心通带波长分别为1544.52nm，1546.12nm，1547.72nm，1549.32nm，1550.92nm，1552.52nm，1554.12nm和1555.72nm。

每个单独的可倾斜的镜子具有一个电子电路，将电压加在它上面以便操纵镜子。操纵镜子以使得镜子反射的波长被引导到一个特定的输出光纤所需的电压，各镜子间都不一样。用于操纵镜子的操作电压(-20到+20伏范围)的选择使得耦合进想要的输出光纤的光功率最大。

该领域的普通技术人员将认识到，图2中所示的每一个窄带自由空间开关不一定需要两个透镜和一个单独的镜子。而其它光元件的组合可用于适当地重新引导波长分量。例如，可以设置两个可倾斜的镜子以便实现同样的结果而不需要使用透镜。作为另一种选择，可以用一个单独的镜子如果除了可沿着两个轴倾斜，它的位置也可以进行空间的改变。

监视图2所示的开关所收到的每一个单独的波长分量的出现和强度通常是重要的。当WDM信号包含大量波长分量时，采用传统的光纤监视抽头会变得特别困难。在本发明中，因为只有一个单独的波长分量被一个可倾斜的镜子所收到，这个问题已经被克服。因此，单个波长分量可以通过在镜子后面放置一个检测器，以致于接收透过镜子的波长分量的一小部分功率来进行监视。这个信息与传统的抽头监视组合在一起可以为网络控制和管理提供更完整的通过开关的光路由的监视图像。

在可倾斜的镜子的各种位置和输入输出光纤上保持精确的对准以便优化它们接收来自镜子的功率是很重要的。这可通过缓慢调整镜子，同时通过传统的光纤监视抽头监视耦合到光纤上的功率来实现。然而，如果在光纤上有许多其它的波长时，这种方法就变得复杂，在这种情况下，用一个具有唯一RF频率的小的振幅调制编码，在调整可倾斜镜子的位置时，这个频率在相应的输出光纤上检测，通过这种方法改善对每个波长分量的检测是很有用的。这个RF音可以在发送器上用单独的音为每一个波长编码，或者RF振幅调制可以在镜子调整时通过提供一个轻微改变到光纤的耦合效率的镜子倾斜的小的振荡临时地编码。后一种方法在调制音上是有益的，这个音在它被测量时被编码，消除了在整个网络中跟踪它们的需要，并且此外，这个音仅仅在它们需要调整时才被编码。

图3显示了本发明的另一个实施例，它采用了波长相关的声零点耦合器以便实现可调的波长滤波。这种耦合器仅仅根据对耦合区域应用合适的声震荡交叉耦合从第一到第二光纤所选的波长。如果没有施加合适的声震荡，所选的波长继续沿着第一根光纤传播。声零点耦合器的例子在D.O.Culverhouse等人，Opt.Lett22，96，1997以及美国专利第5,915,050号中已经公开。

如图3所示，将一个接收WDM信号的输入光纤50连接到一个第一个零点耦合器52₁的输入端口。将第一个零点耦合器52₁的输出端口连接到一个或多个单独的波长分量要被引导到的一个输出光纤54₁。将其它输出端口连到一个第二个零点耦合器52₂的输入端口。与第一个零点耦合器52₁的输出端口类似，将第二个零点耦合器52₂的输出端口分别连接到第二个输出光纤54₂和第三个零点耦合器52₃的输入端口。如图3中所示，额外的零点耦合器可以以这种方式级连以提供额外的输出端口，所选的波长分量可以引导到这些输出端口。

在操作中，沿着输入光纤50引导的一个或多个波长分量可以通过为这些分量采用合适的声波到在它们连接到所选的输出端口之前的零点耦合器52₁，52₂，…，54_m引入到任意选定的输出端口54₁，54₂，…，54_m。例如，如果任何给定的n个波长分量需要引导到输出端口54₃，那么声波应当施加到零点耦合器52₃。尽管本发明的这个实施例要求波长分量以串连的方式穿过零点耦合器，造成的插入损耗不一定是不可接受的大损耗，因为每个单独的耦合器的插入损耗可以非常的小(例如，小于0.5dB)。在图4所示的本发明的实施例中采用的级连的可调的滤波器处理通过采用前面描述的四端口可调的OADM设备技术也可以实现本发明的开关功能。

图4示出了本发明的实施例的另一个可选实施例，它采用常规的复用器/分解器和常规的1×m个开关，其中n表示开关的输出端口的数量。复用器/分解器可以采用例如薄膜滤波器或波导光栅。如所示的，将支持具有n个(这里n不一定要等于m)波长分量的WDM信号的输入光纤60引导到分解器61的输入端口。分解器61有n个输出端口63₁，63₂，…，63_n，它们分别耦合到1×m个开关65₁，65₂，…，65_n的输入端口。第一个开关65₁的m个输出端口分别连接到复用器67₁，67₂，…，67_m的第一个输入端口。同样地，第二个开关65₂的n个输出端口分别连接到复用器67₁，67₂，…，67_m的第二个输入端口。其余的开关继续以这种顺序的方式耦合到复用器直到开关65_n的输出端口耦合到复用器67₁，67₂，…，67_m的第m个输入端口。

图4中所示的本发明的实施例的一个问题是它需要相对大量的开关和复用器/分解器，并因此有相对大量的光连接。特别地，在本发明的这个实施例中光连接的数量由波长分量的数量和输出端口的数量的积决定。特别是，对于具有10个输出端口支持16个波长分量的开关，图2所示的本发明的实施例仅需要11个光连接，而图4所示的实施例需要363个光连接。由于结果设备的成本和复杂性直接与光连接的数量有关，图2所示的本发明的开关特别具有吸引力。

Claims

1.一种光开关，包括：

至少一个输入端口，用于接收一个具有多个波长分量的WDM光信号；

至少三个输出端口；

多个波长选择元件，每一个从多个波长分量中选出一个所述的波长分量；以及

多个光元件，每一个与波长选择元件之一相关，每一个所述的光元件独立于每个其它的波长分量把被与之相关的选择元件选择出来的波长分量引导到至少三个输出端口中给定的一个，所述给定的输出端口用于在至少三个输出端口中可变地选择。

2.如权利要求1所述的光开关，进一步包括一个位于输入端口和波长选择元件之间的自由空间区域。

3.如权利要求1所述的光开关，其中所述的波长选择性元件是一些薄膜滤波器，每一个透过它传送各种波长分量中的不同的一种并反射其余的波长分量。

4.如权利要求1所述的光开关，其中所述的光元件是微机电的(MEM)光元件。

5.如权利要求4所述的光开关，其中所述的MEM光元件是MEM镜子。

6.如权利要求5所述的光开关，其中所述的MEM镜子是可在许多位置上倾斜的，使得在每一个位置上MEM镜子把入射在其上的波长分量反射到输出端口中的不同的一个。

7.如权利要求1所述的光开关，其中所述的光元件是镜子，它们选择地可在许多位置上倾斜，使得在每一个位置上的镜子把入射在其上的波长分量反射到输出端口的不同的一个。

8.如权利要求7所述的光开关，其中所述的镜子每一个包括一个压电驱动器。

9.如权利要求2所述的光开关，其中所述的自由空间区域包括一个光透明的衬底，它有第一和第二平行表面，所述的多个波长选择元件被分别安排为沿着第一和第二平行表面延伸的第一个和第二个阵列。

10.如权利要求9所述的光开关，其中所述的第一个和第二个阵列是相对于另一个横向错开的。

11.如权利要求9所述的光开关，其中所述的光元件是能在多个位置上倾斜的MEM镜子，使得在每一个位置上MEM镜子把入射在其上的波长分量反射到输出端口中的不同的一个。

12.如权利要求11所述的光开关，其中以第一阵列安排的每个所述的波长选择元件引导选择的波长分量到另一个以第二阵列安排的所述的波长选择元件。

13.如权利要求1所述的光开关，进一步包括一对准直透镜，它位于每个所述的波长选择元件和与之相关的光元件之间，每个所述的光元件位于每个与之相关的准直透镜对中的每个透镜的焦点上。

14.如权利要求1所述的光开关，其中所述的光元件每个包括多个准直透镜和一个可倾斜的镜子。

15.如权利要求7所述的光开关，其中所述的光元件每个包括一对镜子。

16.如权利要求7所述的光开关，其中所述的光元件每个包括一个可倾斜的镜子，它是能在空间上移动的。

17.一种用于引导来自输入端口的包含多个波长分量的WDM信号的至少第一和第二个波长分量到多个输出端口中所选的一个端口的方法，所述方法包括下列步骤：

(a)从WDM信号上分解第一个波长分量；

(b)引导第一个波长分量到给定的输出端口；

(c)从WDM信号上分解第二个波长分量，并引导第二个波长分量到独立于给定的输出端口所选的输出端口之一。

18.如权利要求17所述的方法，其中步骤(c)是在步骤(a)和(b)之后。

19.如权利要求18所述的方法，其中引导第一和第二波长分量的步骤包括引导第一和第二波长分量通过一个自由空间的步骤。

20.如权利要求17所述的方法，其中所述第一个波长是由具有相应的第一个波长的通带的薄膜滤波器分解出。

21.如权利要求19所述的方法，其中所述第一个波长分量由可倾斜的镜子引导通过自由空间区域。

22.如权利要求21所述的方法，其中可倾斜的镜子是MEM镜子。

23.如权利要求21所述的方法，其中所述可倾斜的镜子包括一对可倾斜的镜子。

24.如权利要求19所述的方法，其中第一个波长分量由能在空间上移动的镜子引导。

25.如权利要求21所述的方法，其中所述的可倾斜的镜子包括压电驱动器。

26.如权利要求21所述的方法，进一步包括准直第一个波长分量到可倾斜的镜子的步骤。

27.如权利要求17所述的方法，其中所述的分解和引导步骤由多个窄带自由空间开关实现的。

28.如权利要求17所述的方法，其中所述的分解和引导步骤由多个可调的、波长选择的耦合器实现的。

29.如权利要求17所述的方法，其中所述的多个输出端口包括N个输出端口，并且分解和引导步骤由一个分解器、N个复用器和多个1×M耦合所述的分解器到所述的N个复用器的开关来实现，其中M＞1。

30.一种光开关，包括：

至少一个输入端口，它用于接收具有多个波长分量的WDM光信号；

多个输出端口；

从多个波长分量中选择至少一个所述的波长分量，并独立于每个其它所有波长分量引导至少一个所选的波长分量到一个给定的多个输出端口之一的装置，所述的给定输出端口在多个输出端口中可变地选择。

31.如权利要求30所述的光开关，其中所述的选择和引导装置包括多个窄带自由空间开关。

32.如权利要求31所述的光开关，其中所述的窄带自由空间开关包括一个薄膜滤波器和一个可倾斜的光元件。

33.如权利要求31所述的光开关，其中所述的窄带自由空间开关包括一个薄膜滤波器和一对可倾斜的镜子。

34.如权利要求31所述的光开关，其中所述的窄带自由空间开关包括一个薄膜滤波器和一个可倾斜的镜子，该镜子还是在空间上可移动的。

35.如权利要求30所述的光开关，其中所述的选择和引导装置包括多个可调的、波长选择耦合器。

36.如权利要求35所述的光开关，其中所述的耦合器是声波零点耦合器。

37.如权利要求30所述的光开关，其中所述的多个输出端口包括N个输出端口，并且所述的选择和引导装置包括一个分解器、N个复用器和多个1×M用于耦合所述分解器到所述N个复用器的开关，其中M＞1。

38.如权利要求3所述的光开关，进一步包括一个检测器，它与每个波长选择元件相关，用于监视通过其传输的波长分量。

39.如权利要求31所述的光开关，进一步包括一个检测器，它与每个窄带自由空间开关相关。

40.如权利要求17所述的方法，进一步包括在进行分解步骤之后监视第一个波长分量的步骤。