/2列元素為1 ;矩陣中空格元素為0 ;
[0153] 將個節(jié)點(diǎn)矩陣和互連矩陣帶入S = ，求得· S =
[0156] 步驟三、將傳輸矩陣S代入下式：

[0162] 根據(jù)要求的傳輸路徑，即哪個au輸入端的信號從哪個c 14輸出端輸出，對應(yīng)系數(shù) sm為1，否則為0,確定傳輸矩陣S每個矩陣單元s m的值；即可求出每個A By的值，從而 確定，
[0163] 即光開關(guān)矩陣單個馬赫增德爾干涉儀的控制狀態(tài)。
[0164] 求得結(jié)果時，因兩個參數(shù)Al P 對應(yīng)一個MZI，將這兩個參數(shù)A lP 定義為配對 參數(shù)。求得結(jié)果后，會出現(xiàn)3種情況：情況一是兩個配對參數(shù)都求得；情況二是兩個配對參 數(shù)都未知；情況三兩個配對參數(shù)中只求得1個。此時根據(jù)我們先前的兩個設(shè)定，1.處于多 播狀態(tài)的MZI只允許一個光波輸入到此MZI ;2.第0級MZI的下路輸入端口舍棄，此時不允 許光波從此端口輸出?？芍?，情況三中無法求得的參數(shù)若是跟求得參數(shù)的取值相同，則會出 現(xiàn)與前兩個設(shè)定相違背的情況。故此無法求得參數(shù)與求得參數(shù)應(yīng)不同。這時所有的匹配參 數(shù)都已確定（匹配參數(shù)都無法求得的代表此MZI不使用，故取值可以任意），則每個MZI的 路由狀態(tài)信息都已確定，光波的傳輸路徑也都可以確定。
[0165] 為了更好的描述矩陣算法，選用1 :3多播模式，an輸入端的光波多播到c14、c24、c34輸出端，a12輸入端的光波傳輸?shù)絚 44輸出端。此時c。輸出端和a。輸入端的關(guān)系為：
[0166] c14= a η、c24= a η、c34= a η、c44= a 12，因]t匕，sn= 1，s21= 1，s31= 1，s 42= 1， 其余為〇,所以：

.1外，其余的傳輸矩陣的矩陣元全為0， 根據(jù)此式可求出的值。
[0175] 下表列出了根據(jù)上式求出的一個值：
[0176]
[0177] MZI兩個參數(shù)都未知，表格中的空白部分，表示此MZI不使用，例如M31、M41、M 22、M42、 M33這5個MZI ;MZI的兩個參數(shù)都已知，表格中填入數(shù)值的部分，表示此MZI的狀態(tài)，如Μ 13、 Μ12這兩個MZI ;ΜΖΙ的兩個參數(shù)已知一個，一個未知（表格中含有"？ ")，此時如果填入與已 知參數(shù)相同的數(shù)值，則必定與先前的兩個設(shè)定違背，故此未知參數(shù)選取與已知參數(shù)相異的 數(shù)值，如M41、M24、M34、M44、M 23、M43、M32、Mn、M21這9個ΜΖΙ，此時，未知參數(shù)的取值為表格中括 號里的數(shù)值。故此，所有的未知參數(shù)都已確定，MZI的取值狀態(tài)也已知：M14、M24、M 34、M23、M32、 Mn，這6個MZI工作在直通模式，M44、M43、M21，這3個MZI工作在交叉模式，M 13、M12，這兩個 MZI工作在上路多播模式，其余的MZI不使用。光波的傳輸路徑也確定，如圖4所示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種NXN光開關(guān)矩陣，由NXN個馬赫增德爾干涉儀通過單模波導(dǎo)連接構(gòu)成，N多2， 其特征在于： 所述馬赫增德爾干涉儀包括第一波導(dǎo)（Wl)、第二波導(dǎo)（W2)、前段金屬薄膜（Tl)、后段 金屬薄膜（T2)，所述第一波導(dǎo)（Wl)和第二波導(dǎo)（W2)平行設(shè)置，自前而后依次形成前端3dB 耦合器（Cl)、后端3dB耦合器（C2)，所述第一波導(dǎo)（Wl)位于前端3dB耦合器（Cl)和后端 3dB耦合器（C2)之間的部分依次包裹前段金屬薄膜（Tl)、后段金屬薄膜（T2)，構(gòu)成馬赫增 德爾干涉儀；第一波導(dǎo)（Wl)、第二波導(dǎo)（W2)的首端分別作為馬赫增德爾干涉儀的a輸入 端、b輸入端，第一波導(dǎo)（Wl)、第二波導(dǎo)（W2)的尾端分別作為馬赫增德爾干涉儀的c輸出 端、d輸出端； 前段金屬薄膜（Tl)、后段金屬薄膜（T2)在第一波導(dǎo)（Wl)上包裹長度相等，厚度相同； NXN個馬赫增德爾干涉儀構(gòu)成N行N列的NXN光開關(guān)矩陣，連接方式為： (1)當(dāng)N為奇數(shù)時，上述各表達(dá)式中，"="號表示互相連接，\、1^、(^、(^分別表示光開關(guān)矩陣中第1行第 j列的馬赫增德爾干涉儀的a輸入端、b輸入端、C輸出端、d輸出端，行序號i = 1、2、…、 N，列序號 j = 1、2、"·、Ν。2.權(quán)利要求1所述NXN光開關(guān)矩陣的路由控制方法，其特征在于，包括下述步驟： 步驟一、給出單個馬赫增德爾干涉儀MZI的矩陣表達(dá)式：輸出接口 矩陣i為光開關(guān)矩陣的行序號，i = 1、2…N;，j是光開關(guān)矩陣的列序 號，j = 1、2…N; AlP Bl j取值為1或0，分別表示對AlP Bl j取反； ayby CipCllj分別表示光開關(guān)矩陣中第i行、第j列的馬赫增德爾干涉儀的a輸入端、 b輸入端、c輸出端、d輸出端； 步驟二、計(jì)算傳輸矩陣 S，S = ENF(N 1MN 1}EN ^"EwFljEj-E1, 其中Ej為第j級節(jié)點(diǎn)矩陣，互連矩陣F ^為第j級節(jié)點(diǎn)矩陣和第j+1級節(jié)點(diǎn)矩陣間的 連接矩陣；m為各級節(jié)點(diǎn)矩陣、互連矩陣以及傳輸矩陣S中矩陣單元的行序號，m = 1，2···， 2N，η為矩陣單元的列序號，η = 1，2···，2N ;E1S 2N行N列矩陣，E i的第m = 2i-l行、η = i列的元素為A u，第m = 2i行、η = i 列的元素為B11,代表光開關(guān)矩陣中第i行、第1列的MZI ;矩陣中空格元素為O ;EjS 2N行2N列矩陣，E j的第m = 2i-l行、n = 2i-l列的元素為A ^，第m = 2i-l行、 n = 2i列的元素為，n = 2i-l列的元素為\j，m = 2i行、n = 2i列元素為代表光開關(guān)矩陣中第i行、第j列的MZI，j辛1、N ;矩陣中空格元素為O ;EA N行2N列矩陣。E N的第m = i行、n = 2i-l列的元素為A ^，第m = i行、n = 2i 列的元素為代表光開關(guān)矩陣第i行、第N列的MZI ;矩陣中空格元素為O ; 對于互連矩陣Flj: (1)當(dāng)N為奇數(shù)時，i: 當(dāng)m < N，第m行、第η = 2m-l列的元素為I ;當(dāng)m>N時，第m行、第η = 2m-2N列的元 素為1 ;矩陣中空格元素為〇 ;當(dāng)m為奇數(shù)時，第m行，第n = (m+l)/2列的元素為1 ;當(dāng)m為偶數(shù)時，第m行，第η = N+m/2列元素為1 ;矩陣中空格元素為O ; (2)當(dāng)N為偶數(shù)時，當(dāng)m < N，第m行、第n = 2m-l列的元素為1 ;當(dāng)m>N時，第m行、第n = 2m-2N列的元 素為1 ;矩陣中空格元素為〇 ;當(dāng)m為奇數(shù)時，第m行，第η = (m+1)/2列的元素為I ;當(dāng)m為偶數(shù)時，第m行，第η = N+m/2列元素為1 ;矩陣中空格元素為O ; 將各級節(jié)點(diǎn)矩陣和互連矩陣代入傳輸矩陣S中：S為NXN階矩陣，Snin是傳輸矩陣S中第m行、η列的矩陣單元，也是關(guān)于A u、Blj表達(dá) 式； 步驟三、將傳輸矩陣S代入下式：au為光開關(guān)矩陣第i行、第1列MZI的a輸入端；c lN為光開關(guān)矩陣第i行、第N列MZI 的c輸出端，i = 1，2…N， 求得 clN = s nl X an+sn2 X a21+…snn X au …+snN X aN1， m的值與c輸出端的角標(biāo)i的值相同，n的值與a輸入端的角標(biāo)i的值相同； 根據(jù)要求的傳輸路徑，即哪個au輸入端的信號從哪個c lN輸出端輸出，對應(yīng)系數(shù)s m為 1，否則為〇,確定傳輸矩陣S每個矩陣單元Snin的值；即可求出每個A lP Blj的值，從而確定M1,即光開關(guān)矩陣單個馬赫增德爾干涉儀的控制狀態(tài)。
【專利摘要】一種光開關(guān)矩陣及其路由控制方法，屬于光電子及光通信元件，解決現(xiàn)有波導(dǎo)光開關(guān)矩陣不能實(shí)現(xiàn)多播功能，或者具有結(jié)構(gòu)的不對稱性，不能實(shí)現(xiàn)雙向無阻塞傳輸并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題。本發(fā)明的N×N光開關(guān)矩陣，由N×N個馬赫增德爾干涉儀連接構(gòu)成，所述馬赫增德爾干涉儀包括第一、第二波導(dǎo)以及前段、后段金屬薄膜；所述N×N光開關(guān)矩陣的路由控制方法，由單個MZI計(jì)算傳輸矩陣S，根據(jù)要求的傳輸路徑，確定S中每個矩陣單元的值，從而確定單個馬赫增德爾干涉儀的控制狀態(tài)。本發(fā)明的光開關(guān)矩陣可以實(shí)現(xiàn)光信號的單播、多播或雙向傳輸，減少了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，且具有無阻塞性能；這種光開關(guān)矩陣的路由控制方法，僅用一個傳輸矩陣即可計(jì)算單播和多播的路由控制信息。
【IPC分類】G02B6/35
【公開號】CN105353471
【申請?zhí)枴緾N201510664480
【發(fā)明人】羅風(fēng)光, 楊柳
【申請人】華中科技大學(xué)
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年10月15日