光开关矩阵的制作方法

专利名称：：光开关矩阵的制作方法
技术领域：
：本发明一般涉及纤维光学。更具体地说，本发明涉及光开关矩阵。
背景技术：
：集成光开关最近已被广泛使用。为了把光从一个波导转向到另一波导，这两个波导以特定的几何排列关系相对于彼此耦合，其中耦合是通过波导折射率的局部电光处理来修改的。电光开关的典型例子包括Mach-Zehnder干涉仪2X2开关，定向耦合器2X2开关，模式干涉2X2开关(例如，双模干涉开关，分叉有源光开关)，模态演化2X2开关，失衡的y分枝1X2开关，数字光开关，和全内反射(TIR)X开关。取决于施加于这种开关的电压，或者在一些情况下取决于实际施加的电流，光从而部分或者全部地从输入波导转向到输出波导。通过恰当的波导和开关组合，可形成开关阵列(也称为开关矩阵)，从而在多个输出波导之间切换来自多个输入波导的光。而各种各样的几何形状的开关阵列已被使用了。基于诸如交叉几何形状之类几何形状的开关阵列可被用于任意地把输入信号转向到输出通道。来自任意输入通道的信号可被导引到任意输出通道，甚至按照广播和组播传输模式被导引到多个输出通道。图IA是对具有交叉几何形状的典型开关阵列的布局的图解说明。一组输入波导101借助多个开关节点(例如开关节点103)与一组输出波导102相交叉，所述多个开关节点被布置在交叉点，把来自任意一个输入波导101的输入光信号转向到任意一个输出波导102。图IB是图IA中所示的开关节点103的放大图。参见图1B，沿波导104传播的输入光信号经由开关元件110被路由或转向到波导105和106之一。开关元件110在本说明书亦可被简称为具有两个输入端口和两个输出端口的X开关。图IA和IB所示结构中使用的是单一的交叉开关元件。另一方面，也可以使用双重交叉开关节点代替开关节点103。图2A是图解说明典型的双重交叉开关节点的布局。双重交叉开关节点200包括开关203和204，开关203和204都是Y开关。为了从波导201到达波导202，输入光信号由开关204路由到中间波导205，再由开关203路由到波导202。另夕卜，光反射镜可被用于把光信号从一个方向导引到另一方向。图2B是图解说明典型的光反射镜的布局。光反射镜253用于把沿波导251传播的输入光信号从一个方向导引到不同方向的波导252。典型的开关以局部化方式采用热光效应来控制聚合物波导结构内的折射率，从而切换和衰减光信号，但这会限制开关的切换速度。此外，市场上一直缺少具有集成可变光衰减器和集成的光功率监视而具有微秒操作性能的开关。集成功率监视的缺失意味需要外部组件，这使整个方法变得更麻烦和笨拙。
发明内容这里描述一种光开关矩阵。在一个实施例中，示例的光开关矩阵包括(但不限于)多个输入波导，多个输出波导，对于每个输入波导和每个输出波导，耦合相应的输入波导和相应的输出波导的开关节点。所述开关节点包括耦合相应的输入波导和中间波导的第一开关，和耦合中间波导和相应的输出波导的第二开关。第二开关是具有第一和第二输入端口及第一和第二输出端口的χ开关，第一输入端口接纳中间波导，第一输出端口耦合到相应的输出波导。按照本发明的一个方面，提供了一种光数据开关设备，例如，光开关矩阵，其包括多个输入波导；多个输出波导；和互连任意一个输入波导与任意一个输出波导的一个或多个开关节点和一个或多个中间波导，其中至少一个开关节点包括耦合输入波导与中间波导的第一开关和耦合中间波导与输出波导的第二开关，其中第二开关包括第一和第二输入端口及第一和第二输出端口，第一输入端口接纳中间波导，第一输出端口耦合到输出波导。在另一方面，本发明涉及一种光数据开关设备，例如，光开关矩阵，包括多个输入波导；多个输出波导；互连任意一个输入波导与任意一个输出波导的一个或多个开关元件和一个或多个中间波导，其中至少一个开关元件包括第一输入端口、第一输出端口和第二输出端口，第一输入端口接纳输入波导，第一输出端口耦合到输出波导；和与所述至少一个开关元件的第二输出端口耦合的至少一个光电检测器，其中开关元件能够进行部分切换，把从第一输入端口接收的至少一部分的光信号转向到第二输出端口，同时允许其余的光信号被路由到第一输出端口，其中相应的光电检测器检测来自第二输出端口的那部分光信号。在又一方面，本发明涉及一种光数据交换设备，例如，光开关矩阵，包括布置在矩阵的输入侧的N个输入波导，N是大于2的整数；布置在矩阵的输出侧的N个输出波导；和互连N个输入波导中的任意一个与N个输出波导中的任意一个的多个开关元件和中间波导，其中在N个输入波导之一接收的光信号经由所述多个开关元件中的N个开关元件到达N个输出波导之一。在再一方面，本发明涉及一种光数据交换设备，例如，光开关矩阵，包括布置在矩阵的输入侧的多个输入波导；布置在矩阵的输出侧的多个输出波导；互连任意一个输入波导与任意一个输出波导的多个开关元件和中间波导；和布置在除矩阵的输入侧和输出侧外的一个或多个侧面的多个侧面元件，每个侧面元件经由多个开关元件和中间波导的至少一部分，将从输入波导之一接收的光信号向内导引到输出波导之一。不论是单独地还是相互组合地，下面的示例特征可与上面的特征结合使用。至少一个第二开关能够进行部分切换，使至少一部分的光信号转向通过相应第二开关的第二输出端口，同时允许其余的光信号经过第一输出端口。光开关矩阵还包括与至少一个第二开关的第二输出端口耦合的至少一个光电检测器，其中相应的光电检测器接收经第二输出端口转向的那部分光信号。光电检测器可包括光电二极管。光电检测器可被安排成检测光信号，并把光信号转换成一个或多个电信号。一个或多个电信号可被用于测量光信号的一个或多个性质。光开关矩阵还可包括多个辅助输入波导，每个辅助输入波导对应于多个输入波导中的每一个，其中至少一个辅助输入波导与至少一个开关节点的第二开关的第二输入端口華禹合。所述至少一个开关节点的第二开关可把由所述至少一个辅助输入波导接收的光信号路由到输出波导之一，同时阻断由对应的输入波导接收的至少一部分的对应光信号。第一开关可以是具有第一和第二输出端口的X开关和Y开关之一，其中第一输出端口与相应的中间波导耦合。第一开关的第二输出端口可与对应于相应输出波导的辅助输出波导耦合，其中第一开关能够进行部分切换，把由对应的输入波导接收的至少一部分的光信号转向到对应的辅助输出波导，同时剩余的光信号被路由到对应的输出波导。第一和第二开关可以是基于半导体材料中的载流子注入实现的全内反射(TIR)开关。至少一个光电检测器可把一部分的光信号转换成一个或多个电信号，所述电信号被用于测量光信号的一个或多个属性。光开关矩阵还可包括多个辅助输入波导，每个辅助输入波导对应于多个输入波导中的每一个，其中至少一个辅助输入波导与至少一个开关元件的第二输入端口耦合。开关元件可把由所述至少一个辅助输入波导接收的光信号路由到第一和第二输出端口至少之一，同时通过把在第一输入端口接收的对应光信号路由到对应的辅助输出波导来有效地阻断在第一输入端口接收的对应光信号。光开关矩阵还可包括与一个或多个开关元件的第二输出端口耦合的一个或多个辅助输出波导，所述一个或多个辅助输出波导接收来自输入波导之一的光信号。开关元件可以是基于半导体材料中的载流子注入实现的全内反射(TIR)开关。光开关矩阵还可包括沿除矩阵的输入侧和输出侧外的一个或多个侧面布置的多个波导弯头，把光信号从输入侧方向朝着另一方向的输出侧导引。光开关矩阵还可包括沿除矩阵的输入侧和输出侧外的一个或多个侧面布置的多个光反射镜，把光信号从输入侧方向朝着输出侧方向导引。光反射镜可以是波导全内反射(TIR)反射镜，其中波导TIR反射镜使用与空气的界面产生TIR效应。至少一个开关元件可包含第一开关、第二开关和另一个中间波导，以耦合第一波导和第二波导，其中第一和第二波导是输入波导，输出波导和中间波导之一。第一开关可耦合第一波导和所述另一中间波导，第二开关耦合所述另一中间波导和第二波导。光信号可从第一波导传播到第二波导，其中第二开关包括输入端口、第一输出端口和第二输出端口，其中第一输出端口耦合到第二波导。至少一个开关元件还可包括与第二开关的第二输出端口耦合的光电检测器，其中第二开关能够进行部分切换，把至少一部分的光信号经第二输出端口转向到光电检测器。紧邻至少一个输出波导的至少一个开关元件可包含第一输出端口和第二输出端口，其中第一输出端口耦合到相应的输出波导。光开关矩阵还可包括沿除矩阵的输入侧和输出侧外的一个或多个侧面布置的多个另外的开关元件，所述另外的开关元件从输入侧方向朝着另一方向的输出侧导引光信号。至少一个所述另外的开关元件可包含多个输出端口，其中至少一个另外的开关元件能够进行部分切换，把至少一部分的光信号转向到输出端口之一，同时允许剩余的光信号被路由到一个或多个其它输出端口。光开关矩阵还可包括与至少一个所述另外的开关元件的输出端口耦合的至少一个光电检测器，其中光电检测器被安排成检测光信号并把光信号转换成一个或多个电信号，以便分析光信号的一个或多个属性。按照本发明的另一方面，提供一种在光开关矩阵内切换光信号的开关节点，所述开关节点包括接收来自输入波导的光信号的第一开关元件；与第一开关元件耦合、接收由第一开关元件导引的光信号的中间波导；和与中间波导耦合、从中间波导接收导引的光信号的第二开关元件，第二开关元件具有第一输出端口和第二输出端口，其中第一输出端口把至少一部分的光信号输出给输出波导，第二输出端口使至少一部分的光信号转向以便进行监视。不论是单独地还是相互结合地，下面的示例特征可以和上面的特征组合使用。开关节点还可包括与第二开关元件的第二输出端口耦合的光电检测器，其中光电检测器把转向的那部分光信号转换成一个或多个电信号。一个或多个电信号可用于测量光信号的一个或多个属性。光电检测器可包含光电二极管。第一开关元件可以是X开关和Y开关之一。第二开关元件可以是X开关。第一和第二开关元件至少之一可以是基于半导体材料中的载流子注入实现的全内反射(TIR)开关。按照本发明的另一方面，提供一种在光数据开关设备(例如光开关矩阵)内路由光信号的方法，所述方法包括提供多个开关节点和多个中间波导；和利用一个或多个开关节点和中间波导，耦合多个输入波导中的任意一个和多个输出波导中的任意一个，其中至少一个开关节点包括耦合输入波导与中间波导的第一开关和耦合中间波导与输出波导的第二开关，其中第二开关包括第一和第二输入端口以及第一和第二输出端口，第一输入端口接纳中间波导，第一输出端口耦合到输出波导。按照本发明的另一方面，提供一种在光数据开关设备(例如，光开关矩阵)内路由光信号的方法，所述方法包括利用多个开关元件和中间波导的至少一部分，互连任意一个输入波导与任意一个输出波导，其中至少一个开关元件包括第一输入端口、第一输出端口和第二输出端口，第一输入端口接纳输入波导，第一输出端口耦合到输出波导；和耦合至少一个光电检测器与所述至少一个开关元件的第二输出端口，其中开关元件能够进行部分切换，把从第一输入端口接收的至少一部分的光信号转向到第二输出端口，同时允许其余的光信号被路由到第一输出端口，其中相应的光电检测器检测来自第二输出端口的那部分光信号。按照本发明的又一方面，提供一种在光数据交换设备(例如，光开关矩阵)内路由光信号的方法，所述方法包括在矩阵的输入侧布置N个输入波导，N是大于2的整数；在矩阵的输出侧布置N个输出波导；和利用多个开关元件中的N个开关元件及一个或多个中间波导，互连N个输入波导中的任意一个与N个输出波导中的任意一个。按照本发明的再一方面，提供一种在光数据交换设备(例如，光开关矩阵)内路由光信号的方法，所述方法包括在矩阵的输入侧布置多个输入波导；在矩阵的输出侧布置多个输出波导；利用一个或多个开关元件和中间波导，互连任意一个输入波导与任意一个输出波导；和在除矩阵的输入侧和输出侧外的一个或多个侧面布置多个侧面元件，每个侧面元件经由多个开关元件和中间波导的至少一部分，将从输入波导之一接收的光信号向内导引到输出波导之一。按照本发明的再一方面，提供一种方法，包括耦合中间波导和第一开关元件，第一开关元件用于从输入波导接收光信号；和耦合第二开关元件和中间波导，以从中间波导接收导引的光信号，第二开关元件具有第一输出端口和第二输出端口，其中第一输出端口把至少一部分的光信号输出给输出波导，第二输出端口转向至少一部分的光信号，以便进行监视。不论是单独地还是相互组合地，下面的示例特征可与上面的特征组合使用。该方法还包括部分切换至少一个第二开关，使至少一部分的光信号转向经过相应第二开关的第二输出端口，同时路由其余的光信号经过第一输出端口。该方法还包括耦合至少一个光电检测器与至少一个第二开关的第二输出端口，其中光电检测器接收经第二输出端口转向的那部分光信号。光电检测器可包括光电二极管。光电检测器可检测光信号，并把光信号转换成一个或多个电信号，所述一个或多个电信号被用于测量光信号的一个或多个性质。该方法还包括耦合多个辅助输入波导中的至少一个与至少一个开关节点的第二开关的第二输入端口耦合，每个辅助输入波导对应于多个输入波导中的每一个。所述至少一个开关节点的第二开关可把由所述至少一个辅助输入波导接收的光信号路由到输出波导之一，同时阻断由对应的输入波导接收的至少一部分的对应光信号。第一开关可以是具有第一和第二输出端口的X开关和Y开关之一，其中第一输出端口与相应的中间波导耦合。第一开关的第二输出端口可与对应于相应输出波导的辅助输出波导耦合，其中第一开关能够进行部分切换，把由对应的输入波导接收的至少一部分的光信号转向到对应的辅助输出波导，同时剩余的光信号被路由到对应的输出波导。第一和第二开关可以是基于半导体材料中的载流子注入实现的全内反射(TIR)开关。至少一个开关元件可以是基于半导体材料中的载流子注入实现的全内反射(TIR)开关。至少一个开关元件可包括第一和第二输出端口，其中该方法还包括部分切换至少一个开关元件，把一部分的光信号转向到第一输出端口，同时把剩余的光信号路由到第二输出端口。该方法还包括耦合光电检测器和第一输出端口，以检测光信号并把光信号转换成一个或多个电信号，其中所述一个或多个电信号可被用于测量光信号的一个或多个属性。该方法还包括耦合光电检测器与至少一个开关元件的第一输出端口，以检测被转向到第一输出端口的那部分光信号，同时剩余部分的光信号可被路由到第二输出端口。至少一个具有光电检测器的开关元件可以紧邻输出波导。至少一个具有光电检测器的开关元件可以是输入和输出波导和侧面元件内的内部开关元件。至少一个侧面元件可包括从输入侧的方向朝着另一方向的输出侧导引光信号的波导弯头。至少一个侧面元件可包括从输入侧的方向朝着输出侧的方向导引光信号的光反射镜。至少一个侧面元件可包括从输入侧的方向朝着另一方向的输出侧导引光信号的侧面开关元件。至少一个侧面开关元件可包括多个输出端口，其中至少一个开关元件能够进行部分切换，以把至少一部分的光信号转向到输出端口之一，同时把剩余的光信号路由到一个或多个其它输出端口。该方法还包括耦合至少一个光电检测器与至少一个侧面开关元件的输出端口，其中光电检测器可检测光信号并把光信号转换成一个或多个电信号，以便分析光信号的一个或多个属性。至少一个侧面开关元件可以是基于半导体材料中的载流子注入实现的全内反射(TIR)开关。所述多个侧面元件可包含波导弯头、光反射镜和侧面开关元件中的至少两个的组合，以把从输入侧的方向朝着另一方向的输出侧导引光信号。至少一个侧面开关元件可包含多个输出端口，其中至少一个开关元件能够进行部分切换，以把至少一部分的光信号转向到输出端口之一，同时把剩余的光信号路由到一个或多个其它输出端口。光电检测器可与至少一个侧面开关元件的输出端口耦合，以检测光信号并把光信号转换成一个或多个电信号。该方法还包括耦合光电检测器与第二开关元件的第二输出端口；和借助光电检测器，把转向的那部分光信号转换成一个或多个电信号。该方法还包括根据一个或多个电信号，测量光信号的一个或多个属性。根据附图，以及下面的详细说明，本发明的其它特征是显而易见的。附图中举例说明了本发明，其中相同的附图标记表示相似的元件。图1A是图解说明具有交叉几何形状的典型开关阵列的布局。图1B是图解说明可用在本发明的一个实施例中的典型X开关元件的布局。图2A是图解说明可用在本发明的一个实施例中的典型双重交叉开关元件的布局。图2B是图解说明可用在本发明的一个实施例中的典型光反射镜的布局。图3是图解说明按照本发明的一个实施例的示例光开关结构的方框图。图4A和4B是图解说明按照本发明的一些实施例的示例光开关节点的布局。图5A-5B是图解说明按照本发明的一个实施例的示例光开关矩阵体系结构的平面图的布局。图6A-6B是图解说明按照本发明的一个备选实施例的示例光开关矩阵体系结构的平面图的布局。图7A-7B图解说明按照本发明的另一备选实施例的示例光开关矩阵体系结构的平面图的布局。图8A-8B是图解说明按照本发明的另一实施例的示例光开关矩阵体系结构的平面图的布局。图9A-9B是图解说明按照本发明的另一实施例的示例光开关矩阵体系结构的平面图的布局。图10A-10B是图解说明按照本发明的另一实施例的示例光开关矩阵体系结构的平面图的布局。图11是图解说明按照本发明的另一实施例的示例光开关矩阵体系结构的平面图的布局。图12是图解说明按照本发明的另一实施例的示例光开关矩阵体系结构的平面图的布局。图13A-13B是图解说明按照本发明的另一实施例的示例光开关矩阵体系结构的平面图的布局。图14A-14B是图解说明在按照本发明的一些实施例的开关矩阵内的路由算法的布局。具体实施例方式这里描述一种光开关矩阵。在下面的说明中，陈述了众多的具体细节(例如，逻辑资源划分/共享/复制实现，系统组件的种类和相互关系，和逻辑划分/集成选择)。不过，应当理解可以在无这些具体细节的情况下实践本发明的实施例。在其它情况下，为了不使本说明难以理解，未详细说明众所周知的电路、软件指令序列、结构和技术。说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”的引用指示所描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，不过每个实施例可以不必包括该特定特征、结构或特性。此外，这样的用语不一定指的是同一实施例。此外，当结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，认为结合不论是否明确说明的其它实施例，实现这样的特征、结构或特性，都在本领域技术人员的知识范围之内。在下面的说明和权利要求中，可以使用“耦合”和“连接”，以及它们的派生词。应明白这些术语并不被打算互为同义词。相反，在特定的实施例中，“连接”可用于指示两个或者更多的元件相互直接接触(例如，物理接触，电接触，光接触等)。“耦合”可类似地意味两个或者更多的元件直接接触(物理接触，电接触，光接触等)。但是，“耦合”另一方面可意味两个或者更多的元件并不相互直接接触，不过仍然相互合作或者相互作用。图3是图解说明按照本发明的一个实施例的示例光开关结构的方框图。参见图3，示例的开关结构包括(但不限于)光开关矩阵(也称为光开关阵列)302，光开关矩阵302具有接纳多个输入光纤301的多个开关元件，一个或多个可变光衰减器(V0A)303，和借助一个或多个抽头机构304监视沿着多个输出光纤306传播的光信号的一个或多个光电检测器305。在一个实施例中，开关矩阵302可以是利用多个光电开关(例如定向耦合器、BOA耦合器、数字光开关、和X或Y开关)把输入光纤301接收的任意一个光学信号路由到任意一个输出光纤306的8X8开关矩阵。在一个典型实施例中，在示例的开关矩阵302中采用的开关(也称为光交叉连接光开关、开关元件、开关节点、和/或开关)能够进行具有完全集成的可变光衰减和输出光功率监视的1微秒操作(或者更短的时间)，这使得能够在多个通道上实现恒定输出功率操作。在一个实施例中，开关矩阵302内采用的开关可利用半导体材料以及由恰当布置的电极和通过应用正向偏置电压注入的电流产生的载流子感应等离子体效应(密切相关的是依赖于强电场、而不是强电流的Pockels效应和Ken效应)对折射率的局部处理来制造。开关可拥有多种功能，例如衰减和功率监视等等。例如，按照一个实施例，构成开关矩阵的至少一个开关元件能够部分切换，从而把一部分的光信号转向到一个输出端口，同时把剩余部分的光信号路由到另一个输出端口。注意尽管组件302-304被表示成独立的功能块，不过要认识到这些组件在单一基底(例如，单一集成芯片)上被相互集成在一起。图4A是图解说明按照本发明的一个实施例的示例光开关节点的布局。在一个实施例中，示例的开关节点(也称为耦合节点)400包括(但不限于)从输入波导接收光信号的第一开关元件，与第一开关元件耦合以接收由第一开关元件导引的光信号的中间波导，和与中间波导耦合以从中间波导接收导引的光信号的第二开关元件，第二开关元件具有第一输出端口和第二输出端口，其中第一输出端口把至少一部分的光信号输出给输出波导，第二输出端口转向至少一部分的光信号以便进行监视。参见图4A，示例的开关节点400包括第一开关元件401，第二开关元件402和中间波导403。第一开关元件401从输入波导410接收光信号。第一开关元件401能够允许光信号经由波导411继续传播，或者把光信号切换到中间波导403。在一个实施例中，第一开关元件401能够进行部分切换，所述部分切换允许一部分的光信号经由波导411继续传播，而剩余部分的光信号被重新路由到中间波导403。在本例中，第一开关元件401是具有一个输入端口和两个输出端口的Y开关元件。另一方面，第一开关元件401可以是具有两个输入端口和两个输出端口的X开关。第二开关元件402从中间波导403接收光信号，可把光信号路由到另一个波导420。在一个实施例中，第二开关元件402可以是具有两个输入端口和两个输出端口的X开关元件。按照一个实施例，输出端口之一与输出波导420耦合，而另一个输出端口404可用于其它用途，例如监视或测试用途。在一个实施例中，第二开关元件402能够进行部分切换，从而把从中间波导403接收的一部分光信号转向到输出波导420，同时把剩余部分的光信号路由到另一个输出端口404。可选地，按照一个实施例，一个或多个监视或测试装置405可与输出端口404耦合，以便进行监视和/或测试。例如，装置405可以是检测从输出端口404接收的光信号并把接收的光信号转换成一个或多个电信号、以便进行监视和/或测试的光电检测器。在一个特定的实施例中，装置405可以是光电二极管器件。图4B是图解说明按照本发明的一个备选实施例的示例光开关节点的布局。在本实施例中，开关元件401和402都是具有多个输入端口和多个输出端口的开关元件，例如X开关元件。从而，一个或多个监视和/或测试装置405和407可分别与辅助输出端口404和406耦合。监视和/或测试装置405和407可以是光电检测器，例如光电二极管。可以13存在其它配置。图5A是图解说明按照本发明的一个实施例的示例光开关矩阵体系结构的平面图的布局。在一个实施例中，示例的开关阵列500包括(但不限于)布置在矩阵的输入侧的多个输入波导，布置在矩阵的输出侧的多个输出波导，互连任意一个输入波导和任意一个输出波导的多个开关元件和中间波导，和布置在除矩阵的输入侧和输出侧外的一个或多个侧面的多个侧面元件，每个侧面元件经由所述多个开关元件和中间波导的至少一部分，把从输入波导之一接收的光信号向内导引到输出波导之一。在另一实施例中，示例的开关矩阵500包括(但不限于)布置在矩阵的输入侧的N个输入波导，N是大于2的整数，布置在矩阵的输出侧的N个输出波导，互连N个输入波导中的任意一个和N个输出波导中的任意一个的多个开关元件和中间波导，其中在N个输入波导之一接收的光信号经由所述多个开关元件中的N个开关元件到达N个输出波导之一。参见图5A，示例的开关矩阵500包括布置多个输入波导501的输入侧，和布置多个输出波导502的输出侧。输入波导501用于接收输入光信号。输入光信号可以是波分多路复用(WDM)网络或者密集WDM(DWDM)网络中的波长(也称为入)之一。开关矩阵500也可被称为NXN开关矩阵，其中存在N个输入波导和N个输出波导。在一个特定的实施例中，存在8个输入波导和8个输出波导。要认识到可以实现更多或更少的输入波导和/或输出波导。来自任意一个输入波导501的光信号经过一个或多个光开关元件(例如开关元件503)以及输入波导501与输出波导502之间的一个或多个中间波导(例如中间波导504和506)可被路由到任意一个输出波导502。布置在除输入侧501和输出侧502之外的侧面510和520的元件可被称为侧面元件。布置在输入侧501和输出侧502以及侧面510和520内的元件可被称为内部元件。例如，开关元件511可被称为内部元件之一，而元件505可被称为侧面元件。图5A中所示的布局500也可被称为共线布局(colinearlayout)，它形成长而窄的矩形光子集成电路芯片。图5A的一些开关元件中可包括一个或多个物理开关(例如，子开关)。在一个实施例中，开关元件可以是可采用半导体材料根据载流子注入技术实现的全内反射(TIR)开关。在一个实施例中，除了标准的开关功能之外，一些开关元件还可能起可变光衰减器(V0A)的作用。例如，按照一个实施例，开关元件可包括多个输出端口，例如第一输出端口和第二输出端口。开关元件能够进行部分切换，从而把从开关元件的一个输入端口接收的至少一部分光信号转向到第一输出端口，同时把其余部分的光信号导引到第二输出端口。从而，开关元件起V0A的一部分的作用。在一个实施例中，开关元件可以是具有两个输入端口和两个输出端口的X开关，例如图1B的开关节点103。另一方面，开关元件可以是具有一个输入端口和两个输出端口，或者一个输出端口和两个输入端口的Y开关，类似于图2A中所示的那些开关。按照一个实施例，输出端口之一可被用作辅助输出端口，输入端口之一可被用作辅助输入端口。辅助输入光信号可被送入辅助输入端口中，并被路由到对应的常规输出端口，同时从相同的输出端口阻断常规的输入光信号(例如，类似于插入/分出(add/drop)功能)。在一个实施例中，光电检测器可与一些开关元件的输出端口耦合，光电检测器可接收已由相应的开关元件转向的一部分光信号，并且出于各种目的(例如监视和/或诊断目的)把接收的光信号转换成一个或多个电信号。在一个实施例中，光电检测器可以是光电二极管。参见图5A，按照一个实施例，在除输入侧和输出侧外的边缘或侧面(例如横侧)，可以使用一个或多个侧面元件505顺着相应的边缘朝着输出侧改变光信号的方向。在一个实施例中，侧面元件505可以是光学反射镜。在一个实施例中，光学反射镜可以是波导TIR反射镜。波导TIR反射镜利用与空气的界面来产生TIR效应。可以实现其它元件或配置。图5B是图5A中所示的开关矩阵的一部分的放大图。图6A是图解说明按照本发明的一个备选实施例的示例光开关矩阵体系结构的平面图的布局。参见图6A，示例的开关矩阵600包括布置多个输入波导601的输入侧，和布置多个输出波导602的输出侧。输入波导601用于接收输入光信号。输入光信号可以是波分多路复用(WDM)网络或者密集WDM(DWDM)网络中的波长(也称为X)之一。开关矩阵600也可被称为NXN开关矩阵，其中存在N个输入波导和N个输出波导。来自任意一个输入波导601的光信号经过一个或多个光开关元件(例如开关元件603)以及输入波导601与输出波导602之间的一个或多个中间波导(例如中间波导604和606)可被路由到任意一个输出波导602。图6A的一些开关元件中可包括一个或多个物理开关(例如，子开关)。在一个实施例中，开关元件可以是可采用半导体材料根据载流子注入技术实现的全内反射(TIR)开关。在一个实施例中，除了标准的开关功能之外，一些开关元件还可能起可变光衰减器(V0A)的作用。例如，按照一个实施例，开关元件可包括多个输出端口，例如第一输出端口和第二输出端口。开关元件能够进行部分切换，从而把从开关元件的一个输入端口接收的至少一部分光信号转向到第一输出端口，同时把其余部分的光信号导引到第二输出端口。从而，开关元件起V0A的一部分的作用。在一个实施例中，开关元件可以是具有两个输入端口和两个输出端口的X开关，例如图1B的开关节点103。另一方面，开关元件可以是具有一个输入端口和两个输出端口，或者一个输出端口和两个输入端口的Y开关，类似于图2A中所示的那些开关。按照一个实施例，输出端口之一可被用作辅助输出端口，输入端口之一可被用作辅助输入端口。辅助输入光信号可被送入辅助输入端口中，并被路由到对应的常规输出端口，同时从相同的输出端口阻断常规的输入光信号(例如，类似于插入/分出功能)。在一个实施例中，光电检测器可与一些开关元件的输出端口耦合，其中光电检测器可接收已由相应的开关元件转向的一部分光信号，并且出于各种目的(例如监视和/或诊断目的)把接收的光信号转换成一个或多个电信号。在一个实施例中，光电检测器可以是光电二极管。在本例中，代替如图5A和5B中所示的在侧面使用光学反射镜作为侧面元件，可使用一个或多个另外的开关元件(例如开关元件605)把光信号从一个方向导引到另一个方向。图6B是图6A中所示的开关矩阵的一部分的放大图。开关元件605可具有一个或多个上述特征。例如，开关元件605可包括多个输出端口，开关元件605能够进行部分切换，把一部分的光信号导引到一个或多个输出端口。在一个实施例中，开关元件605的输出端口之一可以与出于各种目的(例如监视和/或诊断目的)接收至少一部分的光信号的光电检测器耦合。另一方面，除了用作常规输出之外，输出端口之一还可被用作辅助输出。可以实现其它元件或配置。图7A是图解说明按照本发明的另一备选实施例的示例光开关矩阵体系结构的平面图的布局。参见图7A，示例的开关矩阵700包括布置多个输入波导701的输入侧，和布置多个输出波导702的输出侧。输入波导701用于接收输入光信号。输入光信号可以是波分多路复用(WDM)网络或者密集WDM(DWDM)网络中的波长(也称为X)之一。开关矩阵700也可被称为NXN开关矩阵，其中存在N个输入波导和N个输出波导。来自任意一个输入波导701的光信号经过一个或多个光开关元件(例如开关元件703)以及输入波导701与输出波导702之间的一个或多个中间波导(例如中间波导704和706)可被路由到任意一个输出波导702。图7A的一些开关元件中可包括一个或多个物理开关(例如，子开关)。在一个实施例中，开关元件可以是可采用半导体材料根据载流子注入技术实现的全内反射(TIR)开关。在一个实施例中，除了标准的开关功能之外，一些开关元件还可能起可变光衰减器(V0A)的作用。例如，按照一个实施例，开关元件可包括多个输出端口，例如第一输出端口和第二输出端口。开关元件能够进行部分切换，从而把从开关元件的输入端口接收的至少一部分光信号转向到第一输出端口，同时把其余部分的光信号导引到第二输出端口。从而，开关元件起V0A的一部分的作用。在一个实施例中，开关元件可以是具有两个输入端口和两个输出端口的X开关，例如图1B的开关节点103。另一方面，开关元件可以是具有一个输入端口和两个输出端口，或者一个输出端口和两个输入端口的Y开关，类似于图2A中所示的那些开关。按照一个实施例，输出端口之一可被用作辅助输出端口，输入端口之一可被用作辅助输入端口。辅助输入光信号可被送入辅助输入端口中，并被路由到对应的常规输出端口，同时从相同的输出端口阻断常规的输入光信号(例如，类似于插入/分出功能)。在一个实施例中，光电检测器可与一些开关元件的输出端口耦合，其中光电检测器可以接收已由相应的开关元件转向的一部分光信号，并出于各种目的(例如监视和/或诊断目的)把接收的光信号转换成一个或多个电信号。在一个实施例中，光电检测器可以是光电二极管。在本例中，代替如图5A和5B中所示的在除输入侧和输出侧外的边缘使用光学反射镜、或者如图6A和6B中所示的使用另外的开关元件，可使用一个或多个波导弯头(例如波导弯头705)把光信号从一个方向导引到另一个方向。可以实现其它的元件或配置。图7B是图7A中所示的开关矩阵的一部分的放大图。图8A是图解说明按照本发明的一个实施例的示例光开关矩阵体系结构的平面图的布局。在一个实施例中，示例的开关矩阵800包括(但不限于)布置在矩阵的输入侧的多个输入波导，布置在矩阵的输出侧的多个输出波导，互连任意一个输入波导和任意一个输出波导的多个开关元件和中间波导，每个开关元件具有第一输出端口和第二输出端口，其中与输出波导之一相邻的至少一个开关元件能够进行部分切换，把至少一部分的光信号转向到第一输出端口，同时把剩余的光信号路由到第二输出端口，并且对于与输出波导之一相邻的至少一个开关元件，光电检测器与第一输出端口耦合，而输出波导与第二输出端口華禹合。参见图8A，类似于图5A中所示的结构，示例的开关矩阵800包括布置多个输入波导801的输入侧，和布置多个输出波导802的输出侧。输入波导801用于接收输入光信号。输入光信号可以是波分多路复用(WDM)网络或者密集WDM(DWDM)网络中的波长(也称为入)之一。开关矩阵800也可被称为NXN开关矩阵，其中存在N个输入波导和N个输出波导。来自任意一个输入波导801的光信号经过一个或多个光开关元件(例如开关元件803)以及输入波导801与输出波导802之间的一个或多个中间波导(例如中间波导804和806)可被路由到任意一个输出波导802。图8的一些开关元件可包括图5A和5B中所示的开关元件的一个或多个特征。按照一个实施例，在除输入侧和输出侧之外的边缘或侧面，一个或多个光学反射镜(例如光学反射镜805)可被用于顺着相应的边缘朝着输出侧改变光信号的方向。在一个实施例中，光学反射镜可以是波导TIR反射镜。波导TIR反射镜利用与空气的界面来产生TIR效应。另外，按照一个实施例，紧邻或者直接耦合到一个或多个输出波导802的一个或多个开关元件(例如开关元件808)可包括多个输出端口。输出端口之一可与输出波导802之一耦合，而另一个输出端口可与光电检测器(例如光电检测器807)耦合。光电检测器807可接收已由相应的开关元件转向的一部分光信号，并出于各种目的(例如监视和/或诊断目的)把接收的光信号转换成一个或多个电信号。可以实现其它的元件或配置。图8B是图8A中所示结构的一部分的放大图。图9A是图解说明按照本发明的一个实施例的示例光开关矩阵体系结构的平面图的布局。在一个实施例中，示例的开关矩阵900包括(但不限于)布置在矩阵的输入侧的多个输入波导，布置在矩阵的输出侧的多个输出波导，互连任意一个输入波导和任意一个输出波导的多个开关元件和中间波导，每个开关元件具有第一输出端口和第二输出端口，其中沿除矩阵的输入侧和输出侧之外的一个或多个侧面布置的至少一个开关元件能够进行部分切换，把至少一部分的光信号转向到第一输出端口，同时把其余的光信号路由到第二输出端口，对于能够进行部分切换的至少一个开关元件，光电检测器与第一输出端口耦合，而波导与第二输出端口耦合。参见图9A，类似于图5A和6A中所示的结构，示例的开关矩阵900包括布置多个输入波导901的输入侧，和布置多个输出波导902的输出侧。输入波导901用于接收输入光信号。输入光信号可以是波分多路复用(WDM)网络或者密集WDM(DWDM)网络中的波长(也称为入)之一。来自任意一个输入波导901的光信号经过一个或多个光开关元件(例如开关元件903)以及输入波导901与输出波导902之间的一个或多个中间波导(例如中间波导904和906)可被路由到任意一个输出波导902。图9的一些开关元件可包括上面所述并且示于图5A和6A中的开关元件的一个或多个特征。按照一个实施例，在除输入侧和输出侧之外的边缘或侧面，一个或多个光学反射镜(例如光学反射镜905)可被用于顺着相应的边缘朝着输出侧改变光信号的方向。在一个实施例中，光学反射镜可以是波导TIR反射镜。波导TIR反射镜利用与空气的界面来产生TIR效应。另一方面，布置在除输入侧和输出侧外的边缘的一些光学反射镜可被另外的17开关元件(例如开关元件908)代替。要认识到可以利用光学反射镜、光开关、波导弯头、和/或其它重定向耦合器的组合。在一个实施例中，开关元件908可包括多个输出端口。输出端口之一可与中间波导之一(例如中间波导904)或者输出波导耦合，而另一个输出端口可与光电检测器(例如光电检测器907)耦合。光电检测器可接收已由相应的开关元件转向的一部分光信号，并出于各种目的(例如监视和/或诊断目的)把接收的光信号转换成一个或多个电信号。可以实现其它的元件或配置。图9B是图9A中所示结构的一部分的放大图。图10A是图解说明按照本发明的一个实施例的示例光开关矩阵体系结构的平面图的布局。在一个实施例中，示例的开关矩阵1000包括(但不限于)多个输入波导、多个输出波导、对于每个输入波导和每个输出波导耦合相应的输入波导和相应的输出波导的开关节点，其中开关节点包括耦合相应的输入波导和中间波导的第一开关，和耦合中间波导和相应的输出波导的第二开关，其中第二开关是具有第一和第二输入端口以及第一和第二输出端口的X开关，第一输入端口接纳中间波导，第一输出端口与相应的输出波导耦合。参见图10A，类似于图5A中所示的结构，示例的开关矩阵1000包括布置多个输入波导1001的输入侧，布置多个输出波导1002的输出侧。输入波导1001用于接收输入光信号。输入光信号可以是波分多路复用(WDM)网络或者密集WDM(DWDM)网络中的波长(也称为人)之一。来自任意一个输入波导1001的光信号经过一个或多个光开关节点(例如开关节点1003)以及输入波导1001与输出波导1002之间的一个或多个中间波导(例如中间波导1004和1006)可被路由到任意一个输出波导1002。图10A的一些开关元件可包括上面所述并且示于图5A中的开关元件的一个或多个特征。按照一个实施例，在除输入侧和输出侧之外的边缘或侧面，一个或多个光学反射镜(例如光学反射镜1005)可被用于朝着输出侧的方向顺着相应的边缘改变光信号的方向。在一个实施例中，光学反射镜可以是波导TIR反射镜。波导TIR反射镜利用与空气的界面产生TIR效应。另一方面，布置在除输入侧和输出侧外的边缘上的一些光学反射镜可用类似于图9A和9B中所示的另外的开关元件和/或波导弯头替代。在一个实施例中，开关节点1003中可包括多个开关。为了把光信号从一个波导路由到另一个波导，可以利用开关节点内的多个开关。例如，参见图10B(图10B是图10A的示例开关矩阵1000的一部分的放大图)，为了把光信号从波导1006路由到波导1004，可以利用开关节点1003的开关1008和1009。S卩，沿波导1006传播的光信号经由开关1009可被切换到中间波导1007。沿中间波导1007传播的光信号随后经由开关1008被切换到目标波导1004。在一个实施例中，开关1008-1009可以是具有两个输入端口和两个输出端口的X开关，它能够沿着波导1010-1011切换光信号。另一方面，开关1008-1009可以是Y开关。在一个实施例中，未被光信号使用的一些输出端口可以与光电检测器耦合。光电检测器可接收已由相应的开关元件转向的一部分光信号，并出于各种目的(例如监视和/或诊断目的)把接收的光信号转换成一个或多个电信号。可以实现其它的元件或配置。可以实现其它的配置。图11是图解说明按照本发明的另一实施例的示例光开关矩阵体系结构的平面图的布局。参见图11，类似于图5A和5B中所示的结构，示例的开关矩阵1100包括布置多个输入波导1101-1108的输入侧，和布置多个输出波导1109-1116的输出侧。输入波导1101-1108用于接收输入光信号。输入光信号可以是波分多路复用(WDM)网络或者密集WDM(DffDM)网络中的波长(也称为λ)之一。来自输入波导1101-1108任意之一的光信号经过输入波导1101-1108和输出波导1109-1116之间的一个或多个光开关节点和一个或多个中间波导，可被路由到输出波导1109-1116任意之一。图11的一些开关元件可包括上面说明的开关元件的一个或多个特征。例如，开关节点可以是X或Y开关元件。另一方面，开关节点可以是双重交叉结构，具有图4Α和4Β中所示的X和Y开关元件，或者替换地，两个Y开关元件。在一个实施例中，一些开关元件可包括多个输出端口，并且输出端口之一可与一个或多个光电检测器耦合。光电检测器可接收已由相应的开关元件转向的一部分光信号，并出于各种目的(例如监视和/或诊断目的)把接收的光信号转换成一个或多个电信号。可以实现其它的元件或配置。另外，输入侧的额外一组波导1117-1124可被用作辅助输入波导。辅助光信号可被送入辅助输入波导1117-1124之一中并被路由到对应的输出波导1109-1116。在收到辅助输入光信号的情况下，通过仅仅允许来自输入波导1101-1108的对应常规输入波导经过一个或多个开关元件到达其相应的备选输出波导1125-1132(例如，辅助输出波导)，任何输出波导可有效地封锁来自输入波导1101-1108的对应常规输入波导。这种配置的作用实际上和插入/分出复用器(ADM)所起的作用类似。可以实现其它的配置。图12是图解说明按照本发明的一个实施例的示例光开关矩阵体系结构的平面图的布局。在一个实施例中，示例的开关矩阵1200包括(但不限于)多个输入波导和多个输出波导，对于每个输入波导和每个输出波导耦合相应的输入波导和相应的输出波导的开关元件，其中开关元件包括第一和第二输入端口以及第一和第二输出端口，第一输入端口接纳相应的输入波导，第一输出端口与相应的输出波导耦合，至少一个光电检测器与至少一个开关元件的第二输出端口耦合，其中开关元件能够进行部分切换，把从第一和第二输入端口之一接收的至少一部分的光信号转向到第二输出端口，同时允许其余的光信号被路由到第一输出端口，其中相应的光电检测器检测来自第二输出端口的那部分光信号。参见图12，类似于图IA中所示的结构，示例的开关矩阵1200包括布置多个输入波导1201的输入侧，布置多个输出波导1202的输出侧。输入波导1201用于接收输入光信号。输入光信号可以是波分多路复用(WDM)网络或者密集WDM(DWDM)网络中的波长(也称为λ)之一。来自任意一个输入波导1201的光信号经过一个或多个光开关节点(例如开关节点1205)以及输入波导1201与输出波导1202之间的一个或多个中间波导(例如中间波导1204和1206)可被路由到任意一个输出波导1202。图12的一些开关元件可包括上面说明的开关元件的一个或多个特征。例如，开关节点120可以是X开关。另一方面，开关节点1205中可包括多个开关，类似于图10Α-10Β和11Α-11Β中所示的双重交叉结构。在一个实施例中，一些开关元件(尤其是与输出波导1202较近的开关元件)可与一个或多个光电检测器(例如，光电检测器1203)耦合。只是出于举例说明的目的示出了光电检测器1203的位置。可以实现其它的位置。光电检测器可接收已由相应的开关元件转向的一部分光信号，并出于各种目的(例如监视和/或诊断目的)把接收的光信号转换成一个或多个电信号。可以实现其它的元件或配置。另外，输入侧的额外一组波导1204可被用作辅助输入波导。辅助光信号可被送入辅助输入波导1204之一中，并被路由到对应的输出波导1202。在收到辅助输入光信号的情况下，通过仅仅允许来自输入波导1201的对应常规输入波导经过一个或多个开关元件到达其相应的备选输出波导1203，任何输出波导可有效地封锁来自输入波导1201的对应常规输入波导。这种配置的作用实际上和插入/分出复用器(ADM)所起的作用类似。可以实现其它的配置。图13A是图解说明按照本发明的一个实施例的示例光开关矩阵体系结构的平面图的布局。参见图13A，类似于图12中所示的结构，示例的开关矩阵包括布置多个输入波导1301的输入侧，和布置多个输出波导1302的输出侧。输入波导1301用于接收输入光信号。输入光信号可以是波分多路复用(WDM)网络或者密集WDM(DWDM)网络中的波长(也称为λ)之一。输入波导1304可用作辅助输入波导。来自任意一个输入波导1301的光信号经过一个或多个光开关节点(例如开关节点1305)以及输入波导1301与输出波导1302之间的一个或多个中间波导，可被路由到任意一个输出波导1302。图13Α的一些开关节点可包括上面说明的开关元件的一个或多个特征。在一个实施例中，类似于图4Α和4Β中所示的，一些开关节点可包括多个输入和/或输出端口。另外，代替使用与图12的光电检测器1203类似的光电检测器，可以实现辅助输出波导1303。其它配置，例如一个或多个光电检测器可与一些开关节点的一个开关的一个输出端口耦合，如图13Β中所示。图14Α和14Β是按照本发明的一个实施例，图解说明光开关矩阵内的示例路由算法的布局。在一个实施例中，在任意指定时间，64个节点中只有8个节点被供电。此外，仅仅一个数值和仅仅一个特定字母与供电的TIRX-开关关联。图14Α和14Β中所示的开关节点可以是单一的或者双重的交叉开关节点。就单一的交叉体系结构来说，按照一个实施例，路由算法可由下表概述。<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>就双重的交叉体系结构来说，路由算法给出特定开关节点的两个开关(例如，子节点A和子节点B)是应起2X2开关的作用，还是起具有可变光衰减的2X2开关的作用，监视器1X2开关是应仅仅把信号传给光电检测器，还是应起具有可变光衰减的1X2开关的作用。在一个实施例中，该路由算法可由下表概述。__<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>注意上面的表格中示出的算法也适用于其中TIRX开关有选择地被TIRY开关替换、或者完全被TIRY开关替换的情况。甚至用于进行功率监视的TIRX开关(例如，mon-1)也可被TIRY开关替换。在使用TIRX开关的情况和使用TIRY开关的情况之间，具体的光学性能(例如光损失、串扰、开关特性，和功率监视器的性能)可能是不同的。可以实现其它配置。另外，注意示例的开关矩阵并不限于在上面说明的各个附图中表示的具体结构。要认识到示例的开关矩阵可以单独实现，或者结合上面说明的一个或多个特性和/或配置来实现。此外，在上面表示和说明的每个结构内的各个组件，例如，开关元件、输入和输出波导、光反射镜、波导弯头、和/或光电检测器的布局只是用于举例说明。通过利用上面提及的技术，可以结合其它布局和/或更多或更少的组合来实现光开关矩阵。从而，说明了一种光开关矩阵。在前面的说明书中，参考本发明的具体实施例说明了本发明。显然在不脱离如在下面的权利要求中陈述的本发明的精神和范围的情况下，可做出各种修改。因此，说明书和附图只是对本发明的举例说明，而不是对本发明的限制。权利要求一种光开关矩阵，包括多个输入波导；多个输出波导；和互连任意一个输入波导与任意一个输出波导的一个或多个开关节点和一个或多个中间波导，其中，至少一个开关节点包括使输入波导与中间波导耦合的第一开关，和使中间波导与输出波导耦合的第二开关，其中第二开关包括第一和第二输入端口以及第一和第二输出端口，第一输入端口接纳所述中间波导，第一输出端口耦合到输出波导。2.按照权利要求1所述的光开关矩阵，其中至少一个第二开关能够进行部分切换，使至少一部分通过相应第二开关的光信号转向至第二输出端口，同时允许其余的光信号经过第一输出端口。3.按照权利要求1或2所述的光开关矩阵，还包括与至少一个第二开关的第二输出端口耦合的至少一个光电检测器，其中相应的光电检测器接收经第二输出端口转向的那部分光信号。4.按照权利要求1-3中任一项所述的光开关矩阵，其中光电检测器包括光电二极管。5.按照权利要求3或4所述的光开关矩阵，其中所述光电检测器被安排使其可检测光信号，并把检测到的光信号转换成一个或多个电信号。6.按照权利要求5所述的光开关矩阵，其中所述一个或多个电信号被用于测量光信号的一个或多个性质。7.按照任意前述权利要求所述的光开关矩阵，还包括多个辅助输入波导，每个辅助输入波导对应于多个输入波导中的其中一个，其中至少一个辅助输入波导与至少一个开关节点的第二开关的第二输入端口耦合。8.按照权利要求7所述的光开关矩阵，其中所述至少一个开关节点的第二开关把由所述至少一个辅助输入波导接收的光信号路由到输出波导之一，同时阻断由相应的输入波导接收的至少一部分的相应光信号。9.按照任意前述权利要求所述的光开关矩阵，其中第一开关是具有第一和第二输出端口的X开关或Y开关之一，其中第一开关的第一输出端口与相应的中间波导耦合。10.按照权利要求9所述的光开关矩阵，其中第一开关的第二输出端口与对应于相应输出波导的辅助输出波导耦合，其中第一开关能够进行部分切换，把由对应的输入波导接收的至少一部分的光信号转向到相应的辅助输出波导，同时剩余的光信号被路由到相应的输出波导。11.按照任意前述权利要求所述的光开关矩阵，其中第一和第二开关是基于对半导体材料的载流子注入以实现的全内反射(TIR)式开关。12.一种光开关矩阵，包括多个输入波导；多个输出波导；互连任意一个输入波导与任意一个输出波导的一个或多个开关元件和一个或多个中间波导，其中至少一个开关元件包括第一输入端口、第一输出端口和第二输出端口，第一输入端口接纳输入波导，第一输出端口耦合到输出波导；和与所述至少一个开关元件的第二输出端口耦合的至少一个光电检测器，其中开关元件能够进行部分切换，把从第一输入端口接收的至少一部分的光信号转向到第二输出端口，同时允许其余的光信号被路由到第一输出端口，其中相应的光电检测器检测来自第二输出端口的那部分光信号。13.按照权利要求12所述的光开关矩阵，其中开关元件把由所述至少一个辅助输入波导接收的光信号路由到第一和第二输出端口至少其中之一，同时通过把在第一输入端口接收的对应光信号路由到对应的辅助输出波导来有效地阻塞在第一输入端口接收的对应光信号。14.按照权利要求12或13所述的光开关矩阵，还包括与一个或多个开关元件的第二输出端口耦合的一个或多个辅助输出波导，所述一个或多个辅助输出波导接收来自于输入波导之一的光信号。15.按照权利要求12-14任意之一所述的光开关矩阵，其中开关元件是基于半导体材料中的载流子注入实现的全内反射(TIR)式开关。16.一种光开关矩阵，包括布置在矩阵输入侧的N个输入波导，N是大于2的整数；布置在矩阵输出侧的N个输出波导；和互连N个输入波导中的任意一个与N个输出波导中的任意一个的多个开关元件和中间波导，其中在N个输入波导之一接收的光信号经由所述多个开关元件中的N个开关元件到达N个输出波导之一。17.按照权利要求16所述的光开关矩阵，还包括沿除矩阵的输入侧和输出侧外的一个或多个侧面布置的多个波导弯头，所述波导弯头的布置为使光信号从输入侧方向朝着另一方向的输出侧导引。18.按照权利要求16或17所述的光开关矩阵，还包括沿除矩阵的输入侧和输出侧外的一个或多个侧面布置的多个光反射镜，所述波导弯头的布置为使光信号从输入侧方向朝着输出侧方向导引。19.按照权利要求18所述的光开关矩阵，其中光反射镜是波导全内反射(TIR)式反射镜，其中波导TIR反射镜使用与空气的界面产生TIR效应。20.按照权利要求16-19任意之一所述的光开关矩阵，其中至少一个开关元件包含第一开关、第二开关和另一个中间波导，以耦合第一波导和第二波导，其中第一和第二波导是输入波导、输出波导和中间波导之一。21.按照权利要求20所述的光开关矩阵，其中第一开关耦合第一波导和所述另一中间波导，第二开关耦合所述另一中间波导和第二波导。22.按照权利要求21所述的光开关矩阵，其中光信号从第一波导传播到第二波导，其中第二开关包括输入端口、第一输出端口和第二输出端口，其中第一输出端口耦合到第二波导。23.按照权利要求22所述的光开关矩阵，其中所述至少一个开关元件还包括与第二开关的第二输出端口耦合的光电检测器，其中第二开关能够进行部分切换，以把至少一部分的光信号经第二输出端口转向到光电检测器。24.按照权利要求16-23任意之一所述的光开关矩阵，其中紧邻至少一个输出波导的至少一个开关元件包含第一输出端口和第二输出端口，其中第一输出端口与相应的输出波导華禹合。25.按照权利要求24所述的光开关矩阵，其中开关元件能够进行部分切换，以把至少一部分的光信号转向到第二输出端口，同时允许剩余的光信号被路由到第一输出端口。26.按照权利要求16-25任意之一所述的光开关矩阵，还包括与相应的开关元件的第二输出端口耦合的至少一个光电检测器，所述光电检测器检测光信号并把光信号转换成一个或多个电信号，其中所述一个或多个电信号被用于测量光信号的一个或多个属性。27.按照权利要求16-26任意之一所述的光开关矩阵，还包括沿除矩阵的输入侧和输出侧外的一个或多个侧面布置的多个另外的开关元件，所述另外的开关元件从输入侧方向朝着另一方向的输出侧导引光信号。28.按照权利要求16-27任意之一所述的光开关矩阵，其中至少一个所述另外的开关元件包含多个输出端口，其中至少一个另外的开关元件能够进行部分切换，以把至少一部分的光信号转向到输出端口之一，同时允许剩余的光信号被路由到一个或多个其它输出端29.按照权利要求16-28任意之一所述的光开关矩阵，还包括与至少一个所述另外的开关元件的输出端口耦合的至少一个光电检测器，其中光电检测器被安排成检测光信号并把光信号转换成一个或多个电信号，以便分析光信号的一个或多个属性。30.按照权利要求16-29任意之一所述的光开关矩阵，其中每个开关元件是基于半导体材料中的载流子注入实现的全内反射(TIR)式开关。31.一种光开关矩阵，包括布置在矩阵输入侧的多个输入波导；布置在矩阵输出侧的多个输出波导；互连任意一个输入波导与任意一个输出波导的多个开关元件和中间波导；和布置在除矩阵的输入侧和输出侧外的一个或多个侧面的多个侧面元件，每个侧面元件经由多个开关元件和中间波导的至少一部分，将从输入波导之一接收的光信号向内导引到输出波导之一。32.按照权利要求31所述的光开关矩阵，其中至少一个开关元件包含第一输出端口和第二输出端口，其中该开关元件能够进行部分切换，以把至少一部分的光信号转向到第一输出端口，同时把剩余的光信号路由到第二输出端口。33.按照权利要求31或32所述的光开关矩阵，还包括与至少一个开关元件的第一输出端口耦合的光电检测器，以检测转向到第一输出端口的那部分光信号，同时剩余部分的光信号被路由到第二输出端口。34.按照权利要求31-33任意之一所述的光开关矩阵，其中具有光电检测器的所述至少一个开关元件紧邻输出波导。35.按照权利要求31-34任意之一所述的光开关矩阵，其中具有光电检测器的所述至少一个开关元件是输入波导和输出波导以及侧面元件内的内部开关元件。36.按照权利要求31-35任意之一所述的光开关矩阵，其中光电检测器被安排成检测接收的光信号，并把接收的光信号转换成一个或多个电信号，以便测量光信号的一个或多个属性。37.按照权利要求31-36任意之一所述的光开关矩阵，其中至少一个开关元件是基于半导体材料中的载流子注入实现的全内反射(TIR)式开关。38.按照权利要求31-37任意之一所述的光开关矩阵，其中至少一个侧面元件包含从输入侧方向朝着另一方向的输出侧导引光信号的波导弯头。39.按照权利要求31-38任意之一所述的光开关矩阵，其中至少一个侧面元件包含从输入侧方向朝着输出侧方向导引光信号的光反射镜。40.按照权利要求31-39任意之一所述的光开关矩阵，其中至少一个侧面元件包含从输入侧方向朝着另一方向的输出侧导引光信号的侧面开关元件。41.按照权利要求40所述的光开关矩阵，其中至少一个侧面开关元件包含多个输出端口，其中至少一个开关元件能够进行部分切换，以把至少一部分的光信号转向到输出端口之一，同时把剩余的光信号路由到一个或多个其它输出端口。42.按照权利要求40-41任意之一所述的光开关矩阵，还包括与至少一个侧面开关元件的输出端口耦合的至少一个光电检测器，其中光电检测器被安排成检测光信号并把光信号转换成一个或多个电信号，以便分析光信号的一个或多个属性。43.按照权利要求40-42任意之一所述的光开关矩阵，其中至少一个侧面开关元件是基于半导体材料中的载流子注入实现的全内反射(TIR)式开关。44.按照权利要求31-43任意之一所述的光开关矩阵，其中所述多个侧面元件包含波导弯头、光反射镜和侧面开关元件中的至少两个的组合，以便从输入侧方向朝着另一方向的输出侧导引光信号。45.按照权利要求31-44任意之一所述的光开关矩阵，其中光电检测器与至少一个侧面开关元件的输出端口耦合，以检测光信号并把光信号转换成一个或多个电信号。46.按照权利要求31-45任意之一所述的光开关矩阵，其中每个开关元件是X开关和Y开关之一。47.一种在光开关矩阵内切换光信号的开关节点，所述开关节点包括接收来自输入波导的光信号的第一开关元件；与第一开关元件耦合及接收由第一开关元件导引的光信号的中间波导；和与中间波导耦合以从中间波导接收导引的光信号的第二开关元件，第二开关元件具有第一输出端口和第二输出端口，其中第一输出端口把至少一部分的光信号输出给输出波导，第二输出端口使至少一部分的光信号转向以便进行监视。48.按照权利要求47所述的开关节点，还包括与第二开关元件的第二输出端口耦合的光电检测器，其中光电检测器把转向的那部分光信号转换成一个或多个电信号。49.按照权利要求47或48所述的开关节点，其中第一开关元件是X开关和Y开关之ο50.按照权利要求47-49任意之一所述的开关节点，其中第二开关元件是X开关。51.按照权利要求47-50任意之一所述的开关节点，其中第一和第二开关元件至少之一是基于半导体材料中的载流子注入实现的全内反射(TIR)式开关。全文摘要这里描述一种光开关矩阵。在一个实施例中，示例的光开关矩阵包括(但不限于)多个输入波导，多个输出波导，为每个输入波导和每个输出波导，耦合相应的输入波导和相应的输出波导的开关节点。所述开关节点包括耦合相应的输入波导和中间波导的第一开关，和耦合中间波导和相应的输出波导的第二开关。第二开关是具有第一和第二输入端口及第一和第二输出端口的X开关，第一输入端口接纳中间波导，第一输出端口耦合相应的输出波导。还描述了其它方法和设备。文档编号G02B6/26GK101802668SQ200880000278公开日2010年8月11日申请日期2008年9月26日优先权日2008年9月26日发明者C·M·露克,J·J·马基申请人:动力方法企业有限公司