基于共封装光学的灵活开关解决方案的制作方法

1.本公开一般涉及基于共封装光学(cpo)技术的光开关。更具体地，本公开涉及支持数据中心可达(dr)和远程可达(fr)标准的灵活解决方案。


背景技术：

2.本世纪以来，互联网和云计算服务的需求不断增长，导致数据中心流量每一年或两年翻一番，这对数据中心网络提出了很大的挑战。为了满足如此快速的流量增长的需求，数据中心网络的速度发展迅速。光收发器技术的快速发展至少在一定程度上支持了这种快速发展。随着速度的提高，新的收发器解决方案每三到四年就会出现一次。100gbps数据速率的光收发器已经广泛部署在数据中心，400gbps的光收发器也开始部署。预计未来几年下一代收发器的速度可以达到1tbps以上。如何不断提高光收发模块的速度以满足云计算和大数据日益增长的带宽需求，同时保持这些模块的成本、功耗和尺寸可控，是高速光互连技术不断发展的关键。
3.新出现的共封装光学(cpo)技术允许光模块与开关专用集成电路(asic)共封装，从而显着减少开关-光学互连的长度并降低光开关电子i/o的功耗。基于cpo技术的开关可以为大型数据中心中的可插拔光收发器提供低功耗和低成本的替代方案。
4.然而，将高速电子组件(即，开关asic)和多个高速光学组件(例如，硅光子芯片)封装在一起可能具有挑战性。更具体地说，数据中心通常可以同时拥有dr(例如dr4)和fr(例如fr4)链路，因此要求设备供应商为dr和fr标准提供基于cpo的开关。设计和制造基于cpo的开关以满足dr和fr链路的不同接口和光路要求给设备供应商带来了额外的负担。


技术实现要素：

5.本文描述的一个实施例提供了一种网络开关。所述网络开关可以包括共封装光学(cpo)组件，该组件包括开关集成电路(ic)模块和耦合到所述开关ic模块的多个光模块，cpo组件外部的被配置为向所述光模块提供连续波(cw)光的远程激光源、cpo组件外部的多个波多路复用器/解复用器阵列，以及多个连接器阵列，所述多个连接器阵列包括第一数量的远程可达(fr)连接器阵列和第二数量的数据中心可达(dr)的连接器阵列。
6.在该实施例的变型中，各个光模块可以包括多个发送路径和多个接收路径。各个发送路径包括调制器和调制器驱动器，并且各个接收路径包括光电探测器和放大器。
7.在进一步的变型中，所述发送路径的调制器和所述接收路径的光电探测器被集成到同一光集成芯片(pic)中。
8.在进一步的变型中，所述光模块可以包括数字信号处理器(dsp)。
9.在该实施例的变型中，所述远程激光源包括具有可配置波长的激光器阵列。
10.在进一步的变型中，所述激光器阵列中的激光器子集可以被配置成为特定光模块提供多个波长的cw光。
11.在进一步的变型中，所述特定光模块通过多路波多路复用器/解复用器阵列耦合
到所述fr连接器阵列。
12.在进一步的变型中，所述激光器阵列中的激光器子集可以被配置成为特定光模块提供单一波长的cw光。
13.在进一步的变型中，所述特定光模块直接耦合到所述dr连接器阵列。
14.在该实施例的变型中，所述网络开关还可以包括多个1
×
2无源光耦合器。各个1
×
2无源光耦合器的第一输出被配置为经由波多路复用器/解复用器阵列将光模块耦合到fr连接器阵列，并且其中各个1
×
2无源光耦合器的第二输出被配置为将光模块耦合到dr连接器阵列。
15.在该实施例的变型中，所述网络开关还可以包括多个1
×
2个开关。其中各个1
×
2开关的第一输出被配置为通过波多路复用器/解复用器阵列将光模块耦合到fr连接器阵列，并且其中各个1
×
2开关的第二输出配置为将光模块耦合到dr连接器阵列。
16.在该实施例的变体中，所述cpo组件可以包括八个光模块。各个模块能够以32
×
100gbps或更高的速度运行。
附图说明
17.图1图示了示例性共封装光学(cpo)开关组件。
18.图2呈现了根据一个实施例的cpo开关组件内部的示例性光模块。
19.图3呈现了根据一个实施例的示例性基于cpo的开关的示意图。
20.图4呈现了根据一个实施例的示例性基于cpo的开关的示意图。
21.图5a呈现了根据一个实施例的示例性基于cpo的开关的示意图。
22.图5b呈现了根据一个实施例的用于构建基于cpo的开关的过程的流程图。
23.图6a呈现了根据一个实施例的示例性可重新配置的基于cpo的开关的示意图。
24.图6b呈现了图示根据一个实施例的用于配置基于cpo的可重配置开关的过程的流程图。
25.在图中，相同的附图标记指代相同的图元素。
具体实施方式
26.以下描述旨在使本领域技术人员能够制作和使用这些实施例，并且是在特定应用及其要求的上下文中提供的。对所公开的实施例的各种修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的，并且在不脱离本公开的精神和范围的情况下，本文定义的一般原理可以应用于其他实施例和应用。因此，本发明不限于所示的实施例，而是符合与本文公开的原理和特征一致的最宽范围。概述
27.所公开的实施例提供了一种可用于基于cpo的开关的模块化设计的共封装的光学开关芯片(cposc)。更具体地说，通过将光源和波多路复用器/解复用器(mux/demux)留在外面，共封装的芯片可用于具有fr接口、dr接口或两者都包含的开关中。共封装的芯片可以包括共封装到同一物理外壳中的开关asic和多个(例如，八个)光模块。光模块可以包括包含调制器驱动器和调制器的发射器阵列、包含光电测器(pd)和放大器的接收器阵列，以及提供时钟
和数据恢复(cdr)的可选数字信号处理器(dsp)模块。外部或远程激光源(rls)可以包括向每个光模块上的多个光通道提供光功率的激光器阵列。激光器阵列中每个激光器的波长均可配置，以便于fr或dr实现。根据实现方式(fr、dr或它们的组合)，开关可以包括一定数量的多路复用器/解复用器阵列(mda)。光纤连接器的类型和数量也可以配置。共封装光学(cpo)开关组件
28.图1示出了示例性共封装光学(cpo)开关组件。cpo开关组件100可包括封装基板102、位于封装基板102上面的开关集成电路(ic)模块104和封装基板102周边围绕开关ic模块104的多个光模块(例如，光模块106和108)。
29.封装基板102可以是尺寸在100
×
100mm2和150
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150mm2之间的高密度有机基板。开关ic模块104可以包括单片ic芯片或用作单个开关的多个芯片。在图1所示的例子中，cpo开关组件100中有八个光模块。实际上，cpo开关组件100可以包括更多或更少的光模块，这取决于每个模块的速度和开关ic模块104的速度。在一个实施例中，每个光模块可以在32
×
100gbps下运行，而开关ic模块104可以在25.6tbps下运行。其他组合也是可能的。例如，开关ic模块104可以以51.2tbps运行，而cpo开关组件可以包括64个光模块，每个以800gbps的速度运行。光模块和开关ic模块104之间的接口可以是高速serdes。可以看出，光模块和开关ic模块104之间的高速serdes链路的长度可以是超短的，从而降低了功耗量。
30.数据中心中存在两种类型的光链路，fr链路和dr链路。fr链路使用多个(如4或8个)波长，链路距离可达2km，而dr链路使用多个(如4个或8个)光纤对，链路距离可达500m。因此，如果开关是为fr链路设计的，则光模块可能需要包括mux/demux以将多个波长合并到耦合到光模块的单个光纤对中或将多个波长从其中分离多个波长。例如，对于fr4，每根光纤将承载四个波长。另一方面，如果开关是为dr链路设计的，光模块不需要包括mux/demux，而是会耦合到多个光纤对上。此外，为了耦合到fr或dr链路，建立在cpo开关组件100上的开关将需要包括(例如，在其前板上)不同类型的光连接器。例如，fr链路可以使用双工lc连接器，而dr链路可以使用多纤推入(mpo)连接器。为fr和dr实施设计和制造不同的光模块和不同的cpo开关组件对于设备供应商来说可能是繁重的工作。需要设计和制造可用于fr和dr实施的cpo开关组件。
31.为了具有可在两种实施方式中使用的cpo开关组件，人们可能希望在封装组件内部仅包括对于两种实施方式通用的组件，而将其他组件留在封装组件外部。因为fr解决方案需要多个波长而dr解决方案仅需要一个波长，所以在一些实施例中，从封装组件中排除了能够进行波分复用(wdm)操作的组件。在一些实施例中，wdm组件可以包括激光源(其提供多个波长)和mux/demux(其提供波长复用和解复用)。
32.图2呈现了根据一个实施例的cpo开关组件内部的示例性光模块。光模块200可以包括发射器阵列210、接收器阵列220和dsp 230。
33.发射器阵列210可以包括多个发射路径(例如，发射路径212和214)，每个路径包括调制器驱动器和调制器。例如，发射路径212包括驱动器216和调制器218。调制器通过多个例如光路252的光学路径耦合到远程激光源(rls)阵列250(其不是光模块200的一部分并且可以包括多个激光源)。接收器阵列220可以包括多个接收路径(例如，接收路径222和224)，每个路径包括光电探测器和放大器(例如，跨阻放大器(tia))。在图2所示的例子中，接收路径224包括pd 226和tia 228。每个发送/接收路径对应于一个光信道，该光信道可以是波长
信道或空间信道。虽然在图2中的发射器阵列210和接收器阵列220均放置在虚线框内，实际上，各种组件可以集成到不同的管芯上。例如，调制器和光电探测器可以集成到同一光学芯片上，例如光集成芯片(pic)，如实心框232所示。pic可以基于inp或si衬底。另一方面，调制器驱动器可以集成到单个电子芯片上，如实心框234所示。类似地，tia也可以集成到单个电子芯片上，如实心框236所示。
34.dsp 230可以耦合到发射器阵列210和接收器阵列220。在接收方向上，dsp 230可以提供时钟和数据恢复功能以及均衡功能；在传输方向，dsp 230可以提供各种信号处理功能，例如均衡。dsp的特定类型及其能力可以基于实际需要(例如，基于开关ic和光模块200的速度和特性)来确定。dsp 230可以通过高速电i/o(例如serdes)耦合到开关ic模块。另一方面，光模块200可以通过光i/o(如图2右侧所示)耦合到开关模块前板上的光纤连接器。光模块200的光i/o可以包括光纤连接器或集成光连接器。
35.因为光模块200不包括专用于fr或dr实施的部件，使用类似于光模块200的光模块构建的cpo开关组件可用于具有fr接口或dr接口或两者都有的开关中。因此，cpo开关组件的制造商只需设计和制造单一类型的产品即可同时满足fr开关方案和dr开关方案的需求，从而显着降低产品开发的成本和精力。基于cpo的开关
36.图3呈现了图示根据一个实施例的示例性基于cpo的开关的图。如图3所示，可以为fr应用构造开关300。开关300可包括cpo开关组件302、多个mux/demux阵列(mda)(例如mda 304和306)、远程激光源(rls)阵列308、前板310和多个光连接器阵列(例如，连接器阵列312和314)。光学连接器阵列称为光学连接器阵列，是因为它包括连接器阵列。
37.cpo开关组件302可以类似于图1中所示的cpo开关组件100，并且可以包括开关ic模块和多个光模块(也称为光引擎)。在一些实施例中，开关ic模块可以执行以太网交换功能。每个光学引擎(oe)可以类似于图2中所示的光模块200。如前所述，在传输方向上，oe仅包括调制器及其驱动器；在接收方向，oe仅包括pd和放大器。
38.rls阵列308可以包括外部激光器阵列，用于向oe提供连续波(cw)光信号。对于fr4应用，rls阵列308可以向每个oe提供四个粗波分复用(cwdm)波长(即，cwdm4波长)。具体取决于设计，每个oe上的光通道数量可能会有所不同。例如，一个oe在每个方向上可以有32个通道，每个通道以100gbps运行。在这种情况下，可以将32对光纤耦合到oe。为了向32个通道提供cw信号，在一些实施例中，rls阵列308可以包括八个激光器的阵列，每个激光器向四个通道(即，四个调制器)提供cw信号。此外，八台激光器可以分为两组，每组提供cwdm4波长(即1270、1290、1310和1330nm)。根据功率预算和外部激光器的特性，rls阵列308中的激光器数量可以更多或更少。虽然图3示出了耦合rls阵列308和oe的单条实线，每条实线可以包括多个实际光路(例如，光纤或波导)。
39.图3示出了cpo开关组件302上的每个oe耦合到mda。例如，oe 316耦合到mda 304，并且oe 318耦合到mda 306。类似地，每个耦合(显示为加粗的阴影线)代表多个(例如，32个)光路。每个mda可以包括多路复用器和多路分解器阵列。对于fr4应用，多路复用器可以将四个波长复用到单根光纤上，而解复用器可以将单个光纤承载的四个波长解复用到四个单独的路径(例如，光纤或波导)。在一些实施例中，mda可以包括阵列波导光栅(awg)。如果每个oe在每个方向有32个通道(或8组，每组有4个波长通道)，每个mda在发送方向可以包括
8个多路复用器，在接收方向可以包括8个解复用器。
40.图3还示出了每个mda耦合到光连接器阵列，该光连接器阵列可以包括连接器阵列。例如，mda 304耦合到连接器阵列312，并且mda 306耦合到连接器阵列314。多路复用器和解复用器的数量对应于每个连接器阵列中的连接器的数量。在上述的32通道示例中，每个mda包括八个多路复用器和八个解复用器。因此，八个多路复用器分别耦接至八个fr4输出连接器，而八个解复用器分别耦接至八个fr4输入连接器。如前所述，fr4连接器可以是双工lc连接器，用于耦合到在每个方向上承载四个波长通道的单模光纤(smf)。
41.在图3所示的例子中，八个连接器阵列安装在前板310上，每个oe一个。每个连接器阵列内的实际连接器数量取决于每个e支持的光通道数量。对于fr4应用，如果每个oe在每个方向支持32个通道，则每个连接器阵列中fr4连接器对的数量可以是32/4＝8。如果每个oe在每个方向支持64个通道，则fr4连接器对的数量可以是64/4＝16。
42.除了fr应用之外，可以使用相同类型的cpo开关组件来构造用于dr应用的开关。图4呈现了图示根据一个实施例的示例性基于cpo的开关的示意图。如图4所示，可以为dr应用构建开关400。开关400可以包括cpo开关组件402、远程激光源(rls)阵列404、前板410和多个光连接器阵列(例如，连接器阵列412和414)。
43.cpo开关组件402可以类似于图1中所示的cpo开关组件100，并且可以包括开关ic模块和多个oe。每个oe可以类似于图2中所示的光模块200。如前所述，在传输方向上，oe仅包括调制器及其驱动器；在接收方向，oe仅包括pd和放大器。
44.rls阵列404可以包括外部激光器阵列，用于向oe提供连续波(cw)光信号。对于dr4应用，rls阵列404可以被配置为向每个oe提供相同的波长。换句话说，所有外部激光器都可以在相同波长下工作。具体取决于设计，每个oe上的光通道数量可能会有所不同。例如，一个oe在每个方向上可以有32或64个通道，每个通道以100gbps运行。如果使用32个通道，则可以将32对光纤耦合到oe。在一些实施例中，rls阵列404可以包括八个激光器的阵列，每个激光器向四个通道(即，四个调制器)提供cw信号，因此能够向32个通道提供cw信号。根据功率预算和外部激光器的特性，rls阵列404中的激光器数量可以更多或更少。
45.与图3所示的不同，图4示出每个cpo开关组件402上oe的直接耦合(中间没有mux/demux)到前板410上的连接器阵列。例如，oe 406耦合到连接器阵列412，并且oe 408耦合到连接器阵列414。在如图4的示例中所示，八个连接器阵列安装在前板410上，每个oe一个。每个连接器阵列内的实际连接器数量取决于每个oe支持的光通道数量。对于dr4应用，每个连接器都可以包括一个mpo连接器，该mpo连接器能够耦合八根光纤，每个方向四根。如果oe支持32个通道，则连接器阵列可以包括八个这样的mpo连接器。如果oe在每个方向支持64个通道，则连接器阵列可以包括16个这样的mpo连接器。
46.在图3和图4所示的示例中，基于cpo的开关是支持所有fr链路的纯fr开关或支持所有dr链路的纯dr开关。在实践中，也可以构建一个混合开关，支持fr和dr混合链路。图5a提供了示出根据一个实施例的示例性基于cpo的开关的示意图。在图5a中，可以构建开关500以支持fr和dr应用程序。开关500可以包括cpo开关组件502、多个mux/demux阵列(mda)(例如mda 504)、远程激光源(rls)阵列508、前板510和多个光连接器阵列(例如，连接器阵列512和514)。
47.cpo开关组件502可以类似于图3中所示的cpo开关组件302，或图4所示的cpo开关
组件402。在图5a所示的示例中，oe的一小部分(例如，一半)可以直接耦合到前板510上的光连接器阵列。例如，oe 516直接耦合到dr连接器阵列512，启用dr链路(例如，dr4链路)。每个dr连接器阵列可以类似于图4中所示的连接器阵列。其他oe可以通过mda耦合到fr连接器阵列。例如，oe 506可以通过mda 504耦合到fr连接器阵列514。每个mda可以类似于图3中所示的mda，并且每个fr连接器阵列可以类似于图3所示的fr连接器阵列。
48.rls阵列508可以包括外部激光器阵列，用于向所有oe提供连续波(cw)光信号。注意，rls阵列508需要为耦合到fr链路的oe(例如，oe 506)和耦合到dr链路的oe(例如，oe 516)两者提供电力。更具体地，对于耦合到fr连接器阵列(例如，oe 506)的oe，rls阵列508可以向每个oe提供多个波长(例如，cwdm4波长，如果fr连接器是fr4连接器)。另一方面，对于耦合到dr连接器阵列(例如，oe 516)的oe，rls阵列508可以向每个oe提供单一波长的cw光。这可以通过配置rls阵列508中各种外部激光器来实现。例如，激光器可以分为两组，一组向耦合到fr链路的oe提供cwdm波长，另一组向耦合到dr链路的oe提供单个波长。rls阵列508中的激光器数量可以基于功率预算和激光器的特性来确定。
49.图5b提供了示出根据一个实施例的用于构建基于cpo的开关的过程的流程图。在操作期间，开关制造商首先制造开关-cpo组件(操作542)。开关-cpo组件可以类似于图5a中所示的组件，包含一个开关ic和多个封装在一起的光模块(例如，安装在一个通用封装基板并封闭在同一物理外壳中)。开关ic可以是定制设计的，也可以是现成的组件。光模块可以与图2所示的类似。光模块可以通过高速serdes接口与开关ic耦合。光模块的光输入/输出可包括多个平行光路。光模块的数量和每个模块的并行光路数量可以根据开关ic的总速度和电通道数量确定。在一个实施例中，开关ic可以以256
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100gbps或25.6tbps的速度运行，这意味着256个通道每个以100gbps运行。其他开关ic也是可能的，例如以512
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100gbps或128
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400gbps速度运行。为了匹配256
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100gbps开关ic的速度，开关-cpo组件中可以包含8个32
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100gbps光模块或16个16
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100gbps光模块。除了并行的光输入/输出路径之外，每个oe还包括将外部激光源耦合到oe内的调制器的光路。在一个实施例中，这些供电光路也可以是平行的路径，以允许将波长独立分配给每个调制器。
50.开关制造商可以从客户接收要求(操作544)。需求可以指定开关上有多少端口配置为fr端口，开关上有多少端口配置为dr端口。因此，开关制造商可以基于所需的fr端口数量获得多个mda(操作546)。每个mda中mux/demux模块的数量可以根据光模块提供的总通道数和每个fr链路包含的波长通道数确定。例如，fr4链路可以在每条光纤上包括四个波长通道，而fr8链路可以在每条光纤上包括八个波长通道。对于32路光模块和fr4，每个mda可以包含8个mux/demux模块。开关制造商可以选择适当数量的oe作为fr oe和剩余的oe用作dr oe(操作548)。开关制造商然后可以配置耦合到oe的外部激光器以确保向fr oe提供多个波长的cw光并且向dr oe提供单个波长的cw光(操作550)。
51.开关制造商随后可以在开关的前面板上安装适当数量和类型的连接器组(操作552)。fr连接器组可以包括双工lc连接器或其他类型的单纤连接器。dr连接器组可以包括mpo连接器或其他类型的多光纤连接器。然后，开关制造商可以通过mda将fr oe耦合到fr连接器组(例如，通过将mda放置在oe和fr连接器组之间的路径上)并将dr oe直接耦合到dr连接器组(操作554)。这种耦合可以通过光纤阵列或波导来实现。
52.在图5a所示的示例中，开关500提供的fr链路的数量和dr链路的数量可以由开关
的制造商确定。更具体地说，通过在rls中配置激光器的波长并安排激光器和oe之间的耦合，可以确定特定的oe是输入/输出fr信号还是dr信号。fr信号可以通过mda耦合到fr连接器，而dr信号可以直接耦合到dr连接器。这可以为开关制造商提供极大的灵活性，使他们能够制造满足客户不同需求的开关，而无需显着改变其制造工艺。同一种cpo开关组件(最难设计和制造的部分)可用于所有类型(即fr、dr或混合)开关，从而显着降低制造成本。
53.另外，使用相同的概念和相同种类的cpo开关组件，也可以构建可重新配置的基于cpo的开关，这允许最终用户(例如，数据中心开发者)配置可以按需耦合到开关的fr或dr链路。图6a提供了示出根据一个实施例的示例性可重新配置的基于cpo的开关的图。在图6a中，开关600可以包括cpo开关组件602、多个mux/demux阵列(mda)(例如mda 604和606)、多个光耦合器(例如耦合器608和610)、远程激光源(rls)阵列612、前面板614和多个光连接器组(例如，连接器组616、618、620和622)。
54.cpo开关组件602可以类似于图3-5a中所示的cpo开关组件。mda(例如，mda 604和mda 606)可以类似于图3和图5中所示的mda，并且可以使用各种光学滤波技术来实现，例如薄膜滤波器(tff)和干涉滤波器。在一个实施例中，mux/demux可以包括awg对。在图6a所示的例子中，cpo开关组件602内的oe可以通过1
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2无源光耦合器耦合到mda。例如，oe 624可以通过无源光耦合器608耦合到mda 604，而oe 626可以通过无源光耦合器610耦合到mda 606。1
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2无源光耦合器将来自oe的光输出分开并将其发送至两条路径。一条路径耦合到mda，然后到前面板614上的fr耦合器模块，而另一条路径绕过mda并直接耦合到dr耦合器模块。在图6a中，耦合器608的一个输出可以通过mda 604耦合到fr连接器组616，而耦合器608的另一个输出可以直接耦合到dr连接器组618。类似地，耦合器610的一个输出可以通过mda 606耦合到fr连接器组620，而耦合器610的另一个输出可以直接耦合到dr连接器组622。fr和dr连接器组的每一对形成可重新配置的开关接口(意味着它可以配置为fr接口或dr接口)。请注意，每个耦合器实际上都是一个耦合器阵列，一个用于来自oe的每个平行光路。在一个实施例中，代替无源耦合器，可以选择使用1
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2光开关将oe耦合到选定的连接器组。
55.rls阵列612可以包括多个具有可配置波长的激光器。每个激光器可以为一个或多个oe提供光功率。通过配置这些激光器的波长，可以配置每个oe的工作模式。例如，如果向oe提供多个波长的cw信号(例如，cwdm4波长)，它将输出具有多个波长的光信号，从而实现fr应用。另一方面，如果向oe提供单一波长的cw信号，它会输出相同波长的光信号，从而实现dr应用。为确保完全可配置性，可能需要大量激光器。在一个实施例中，还可以允许用户对开关600使用外部激光器。一旦用户确定了开关600的配置(例如，fr链路需要哪些oe，dr链路需要哪些oe)，用户可以选择要耦合到开关600的多个外部激光器，并确定这些外部激光器的适当波长配置以向oe提供功率。这可以减少要包括在开关600中的激光器的数量。
56.从图6a可以看到前面板614现在包括两倍数量的耦合器模块。事实上，在这个包含8个oe的示例中，需要16个耦合器模块，每个oe两个，形成八个可重新配置的开关接口。这种内置的冗余为用户提供了配置灵活性，允许用户根据实际需要配置开关的输出模式。在本示例中，用户可以将8个开关接口中的每一个任意配置为fr接口或dr接口。如果一个接口被配置为fr，则该接口的fr连接器组将用于将开关耦合到fr链路，而相应的dr连接器组将断开连接。如果接口被配置为dr，则接口的dr连接器组将用于将开关耦合到dr链路，而相应的fr连接器组将断开连接。
57.在一个特定示例中，用户可以以这样一种方式配置rls阵列612，即oe 624内以32
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100gbps运行的调制器接收四种不同波长(例如，cwdm4波长)的cw光。在传输方向，无源光耦合器608将oe 624的输出分束并将一部分发送到mda 604，mda 604包括八个4
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1多路复用器。每个多路复用器将四个波长信道复用到一个空间信道(例如，光纤或波导)上。然后将八根光纤或波导耦合到fr连接器组616，它可以包括用于耦合到外部光纤的八个双工lc连接器。在接收方向，fr连接器组616从外部光纤接收多波长信号并将它们发送到mda 604，mda 604包括八个1
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4解复用器。每个解复用器将四个波长解复用到四个分离的空间信道(例如，光纤或波导)，并通过耦合器608将解复用的信号发送到oe 624。
58.在同一示例中，用户可以以这样的方式配置rls阵列612，即oe 626内以32
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100gbps运行的调制器接收相同波长的cw光。在传输方向上，无源光耦合器610将oe 626的输出分束并将一部分直接发送到dr连接器组622，其可以包括用于耦合到外部光纤的八个mpo连接器对。每个mpo连接器可以耦合到四根光纤。在接收方向上，dr连接器组622从外部光纤接收32路相同波长的光信号，并通过耦合器610将它们发送到oe626。
59.从上面的例子可以看出，每个oe输出的光功率的一半被丢弃，因为光耦合器将一半的功率发送到未连接到任何外部链路的连接器组。使用1
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2光开关可以降低功率损耗，但需要额外的控制电路来根据基于cpo的开关的所需配置来配置光开关。
60.图6b提供了示出根据一个实施例的用于配置基于cpo的可重新配置开关的过程的流程图。在操作期间，数据中心管理员获得基于cpo的可重新配置开关(操作642)。基于cpo的可重新配置开关可以类似于图6a中所示的开关。开关上的端口数量和每个端口的速度可具体取决于实际需要而有所不同。
61.基于开关在数据中心网络中的实际实现，管理员可以确定开关上有多少端口将被配置为fr端口以及开关上有多少端口将被配置为dr端口(操作644)。基于所需的端口配置，管理员可以选择适当数量的oe来充当fr oe，而剩余的oe可以充当dr oe(操作646)。因此，管理员然后可以配置耦合到oe的外部激光器以确保向fr oe提供多个波长的cw光并且向dr oe提供单个波长的cw光(操作648)。在一些实施例中，该操作可包括添加或移除激光器。如果在开关内部使用1
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2开关，管理员可以配置内部开关，使得oe的输入/输出耦合到适当的连接器组(操作650)。例如，fr oe的输入/输出将(通过mda)耦合到fr连接器组，而dr oe直接耦合到dr连接器组。如果使用无源光耦合器，则不再需要操作650，因为oe的输入/输出耦合到两种类型的连接器组。然后，数据中心管理员可以通过将外部光缆连接到相应的开关端口来完成开关配置(操作652)。fr线缆连接fr端口，dr线缆连接dr端口。
62.一般而言，所公开的实施例提供了一种用于灵活设计和制造可用于fr和dr应用的基于cpo的开关的解决方案。更具体地，因为cpo开关组件仅包括fr和dr应用共有的组件，所以相同的cop组件可用于fr应用和dr应用。通过配置向oe提供cw光的外部激光器的波长，可以将cpo开关组件内各个oe的输入/输出配置为fr或dr输入/输出。fr特定组件(例如，波长多路复用器和多路分解器)位于cpo组件之外，可在需要时安装在开关内。此外，还可以提供可重新配置开关，允许用户将开关上的各个端口配置为fr端口或dr端口。在图3、图4、图5a和图6a所示的例子中，cpo开关组件包括八个oe。实际上，cpo开关组件中的oe数量可以更多或更少。类似地，每个oe提供的光通道数量可多可少。此外，在图5a和6a所示的例子中，每个oe可以整体配置为具有fr或dr输入/输出。也可以将单个oe的输入/输出分为两组，一组支
持fr应用，另一组支持dr应用。请注意，图中所示的开关仅包括与本发明构思有关的组件。用于网络开关标准的其他组件，例如开关背面的电气接口、电源、控制电路、散热器等，未包含在图中。基于cpo的开关可以是独立模块或开关机箱上的线卡。
63.在详细描述部分中描述的方法和过程可以体现为代码和/或数据，其可以存储在如上所述的计算机可读存储介质中。当计算机系统读取和执行存储在计算机可读存储介质上的代码和/或数据时，计算机系统执行体现为数据结构和代码并存储在计算机可读存储介质中的方法和过程。
64.此外，上述方法和过程可以包括在硬件模块或设备中。硬件模块或设备可以包括但不限于专用集成电路(asic)芯片、现场可编程门阵列(fpga)、专用或共享处理器，它们以特定的速度特定时间执行特定的软件模块或一段代码，以及现在已知或以后开发的其他可编程逻辑设备。当硬件模块或设备被激活时，它们执行包含在其中的方法和过程。
65.上述实施例的描述仅用于说明和描述的目的。它们并非旨在穷举或将本公开的范围限制为所公开的形式。因此，许多修改和变化对于本领域技术人员来说将是显而易见的。