用于具有基于MEMS反射镜阵列的交换引擎的MXN光路交换机的非侵入式实时监测系统的制作方法

本公开涉及光学网络（optical network，光网络）领域，并且更具体但非排他性地涉及基于微机电系统（mems）反射镜的光路交换机和监测系统的领域。

背景技术：

1、光路交换机（ocs）或光子交叉连接（pxc）是光路交换网络的核心。ocs提供了优于非交换光学网络或那些具有光-电-光转换的光学网络的益处。

2、mxn ocs是一种光路交换机（ocs），其将来自m个输入端口中任一个的光学信号（optical signal，光信号）连接到n个输出端口中任一个。值得注意的是，mxn ocs装置正在数据中心内部连接中稳步取代电气分组交换机。这可能要归功于人工智能（ai）网络显著推动的容量提高和低功耗。

3、为了提供可靠的网络连接和交换服务，需要监测系统来检测服务期间的性能下降和故障。

4、当前的解决方案只是使用在每个输入端口和每个输出端口处通过光电二极管（pd）和相关电子器件进行的光功率分接（optical power tapping）来监测系统中的光损耗变化。作为响应，可以通过闭环来调节交换引擎操作参数。然而，当前的解决方案需要大量的成本和资源，因为需要m+n组pd和检测电子装置。此外，由于两组分接损耗，这导致了额外的损耗，这进一步增加了光收发器的成本，因为需要高端收发器来补偿额外的分接损耗。此外，在其他情况下（例如暗交换）将面临额外的障碍。在没有输入端口光的情况下，pd监测器上没有信号，并且mems反射镜角度偏移是未知的。

5、因此，希望有一种能够克服已知系统的上述缺点的系统和方法。

技术实现思路

1、根据一个实施例，本公开涉及一种用于光路交换装置的监测系统。该监测系统包括：第一光源，产生第一参考光束；第一光学装置，透射光并反射光；第一滤光器，位于输入准直器阵列和透镜结构之间；第一滤光器从第一光学装置接收第一参考光束，并使第一参考光束穿过一组第一mems阵列和第二mems阵列；第一监测装置，接收第一参考光束，第一参考光束至少监测第一mems阵列中的第一反射镜偏移；以及第二监测装置，同时接收第二参考光束，第二参考光束至少监测第二mems阵列中的第二反射镜偏移。

2、根据另一个实施例，监测系统还包括：第二光源，产生第二参考光束；第二光学装置，其反射光并透射光；以及第二滤光器，位于输出准直器阵列和第二透镜结构之间；第二滤光器从第二光学装置接收第二参考光束，并使第二参考光束穿过一组第二mems阵列和第一mems阵列。

3、根据实施例，本公开涉及一种用于监测光路交换装置的方法。该方法包括以下步骤：通过第一光源产生第一参考光束；经由位于输入准直器阵列和透镜结构之间的第一滤光器，从透射光并反射光的第一光学装置接收第一参考光束；经由第一滤光器，使第一参考光束穿过一组第一mems阵列和第二mems阵列；经由第一监测装置接收第一参考光束，第一参考光束至少监测第一mems阵列中的第一反射镜偏移；并且同时经由第二监测装置接收第二参考光束，第二参考光束至少监测第二mems阵列中的第二反射镜偏移。

4、根据一个实施例，本公开涉及一种用于光路交换装置的监测系统。该监测系统包括：第一准直器阵列，具有从产生测试光束的至少一个测试光源接收测试光束的两个或更多个输入端口；第一mems阵列和第二mems阵列，其从两个或更多个输入端口接收测试光束，并将接收到的测试光束引导至第二准直器阵列；第二准直器阵列，其包括从第一mems阵列和第二mems阵列接收测试光束的两个或更多个输出端口；以及至少一个测试光检测装置，连接到接收测试光束的两个或更多个输出端口，其监测光路交换装置。

5、根据实施例，本公开涉及一种用于监测光路交换装置的方法。该方法包括：从至少一个测试光源产生测试光束；由具有两个或更多个输入端口的第一准直器阵列接收测试光束；通过两个或更多个输入端口，使测试光束穿过第一mems阵列和第二mems阵列；通过第二准直器阵列的两个或更多个输出端口接收测试光束；由至少一个测试光检测装置接收测试光束；并且使用测试光束测量光路交换装置的插入损耗。

6、根据另一个实施例，该方法还包括以下步骤：通过第二光源产生第二参考光束；经由位于输出准直器阵列和第二透镜结构之间的第二滤光器接收来自反射光并透射光的第二光学装置的第二参考光束；并且经由第二滤光器，使第二参考光束穿过一组第二mems阵列和第一mems阵列。

7、这些和其他优点将在下面的具体实施方式中更全面地描述。

1.一种用于光路交换装置的监测系统，所述监测系统包括：

2.根据权利要求1所述的监测系统，其中所述第一光源包括准直参考光源。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的监测系统，其中所述第一光学装置包括以下之一：偏振分束器（pbs）、分束器、波分复用（wdm）滤光器、耦接器和环行器。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的监测系统，

5.根据权利要求4所述的监测系统，

6.根据权利要求1至5中任一项所述的监测系统，其中所述第一光源包括以下之一：发光二极管（led）、垂直腔面发射激光器（vcsel）、法布里-珀罗激光器（fp）和分布式反馈激光器（dfb）。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的监测系统，其中所述透镜结构包括消色差场透镜，所述消色差场透镜将入射信号光束聚焦到所述第二mems阵列的中心。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的监测系统，其中所述第一监测装置包括图像中继透镜结构、相机透镜和传感器阵列。

9.根据权利要求8所述的监测系统，其中所述第一监测装置还包括配置在所述相机透镜和所述传感器阵列之间的微透镜阵列。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的监测系统，还包括：

11.一种用于监测光路交换装置的方法，所述方法包括：

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一光源包括准直参考光源。

13.根据权利要求11至12中任一项所述的方法，其中所述第一光学装置包括以下之一：偏振分束器（pbs）、分束器、波分复用（wdm）滤光器、耦接器和环行器。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，

15.根据权利要求14所述的方法，

16.根据权利要求11至15中任一项所述的方法，

17.根据权利要求11至16中任一项所述的方法，其中所述透镜结构包括消色差场透镜，该消色差场透镜将入射信号光束聚焦到所述第二mems阵列的中心。

18.根据权利要求11至17中任一项所述的方法，其中所述第一监测装置包括图像中继透镜结构、相机透镜和传感器阵列。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述第一监测装置还包括配置在所述相机透镜和所述传感器阵列之间的微透镜阵列。

20.根据权利要求11至19中任一项所述的方法，还包括：

21.一种用于光路交换装置的监测系统，所述监测系统包括：

22.根据权利要求21所述的监测系统，其中所述至少一个测试光源包括准直光源。

23.根据权利要求21至22中任一项所述的监测系统，其中所述至少一个测试光检测装置测量每个所述测试光束的插入损耗及其变化。

24.根据权利要求23所述的监测系统，

25.根据权利要求21至24中任一项所述的监测系统，还包括：

26.根据权利要求25所述的监测系统，其中所述第一参考光束和第二光束是在所述至少一个测试光检测装置确定每个测试光束的测量插入损耗变化大于预定阈值之后产生的。

27.根据权利要求21至26中任一项所述的监测系统，

28.根据权利要求21至27中任一项所述的监测系统，其中所述至少一个测试光源包括以下之一：发光二极管（led）、垂直腔面发射激光器（vcsel）、法布里-珀罗激光器（fp）和分布式反馈激光器（dfb）。

29.根据权利要求28所述的监测系统，其中所述至少一个测试光源具有与所述光路交换装置所使用的信号相同的波长。

30.根据权利要求21至29中任一项所述的监测系统，其中所述至少一个测试光源包括两个光源，这两个光源通过耦接器组合并被分配到所述输入光端口。

31.一种用于监测光路交换装置的方法，所述方法包括：

32.根据权利要求31所述的方法，其中所述至少一个测试光源包括准直参考光源。

33.根据权利要求31至32中任一项所述的方法，其中所述第一mems阵列包括反射镜的第一矩阵，所述第二mems阵列包括反射镜的第二矩阵；并且

34.根据权利要求31至33中任一项所述的方法，还包括：

35.根据权利要求34所述的方法，还包括：

36.根据权利要求34至35中任一项所述的方法，

37.根据权利要求31至36中任一项所述的方法，其中所述至少一个测试光源包括以下之一：发光二极管（led）、垂直腔面发射激光器（vcsel）、法布里-珀罗激光器（fp）和分布式反馈激光器（dfb）。

38.根据权利要求37所述的方法，其中所述至少一个测试光源具有与所述光路交换装置所使用的信号相同的波长。

39.根据权利要求31至38中任一项所述的方法，其中在操作所述光路交换装置的同时，周期性地执行所述监测。

40.根据权利要求39所述的方法，其中当所述插入损耗变化大于预定阈值时，所述光路交换机被置于校准模式。