一種8×8電機式緊湊型光開關(guān)

朱文 唐炳促 黃景元 王琦

摘 要 光開關(guān)是一種具有一個或多個可選的傳輸端口的光學(xué)器件，其作用是對光傳輸線路或集成光路中的光信號進行物理切換或邏輯操作。本文提出了一種新型的、體積偏小、切換速度快的電機式緊湊型8×8光開關(guān)。介紹了該光開關(guān)的機構(gòu)、工作原理及影響重復(fù)性的因素的分析。

關(guān)鍵詞 光傳輸 切換 邏輯操作 光開關(guān)

中圖分類號：TM383.6文獻標(biāo)識碼：A

1 8×8電機式緊湊型光開關(guān)的機構(gòu)組成及工作原理

1.1 8×8電機式緊湊型光開關(guān)的結(jié)構(gòu)組成

8×8光開關(guān)是由微型馬達陣列、陣列準(zhǔn)直器、反射鏡、導(dǎo)軌、滑塊、遮擋片、光電開關(guān)。機構(gòu)單元如圖1所示：

1.2 8×8電機式緊湊型光開關(guān)的工作原理

8×8電機式緊湊型光開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。8個微型精密馬達平行固定在底盒內(nèi)，底盒的相連的側(cè)面分別固定1個8芯陣列準(zhǔn)直器，8個導(dǎo)軌分別與8個微型精密馬達電機軸平行，8個滑塊分別安裝在8個轉(zhuǎn)軸上，每個驅(qū)動電機軸左右轉(zhuǎn)動帶動各個滑塊沿著導(dǎo)軌之間往返運動。8個反射鏡固定在8個滑塊頂上，各個滑塊的前后滑動使各個反射鏡的位置改變引起不同的光路位置。光路通過8芯陣列準(zhǔn)直器8路輸入端進來，由相應(yīng)導(dǎo)軌移動到相應(yīng)的位置，在經(jīng)過相應(yīng)的反射鏡進行反射完成輸出狀態(tài)，實現(xiàn)8路光路輸出，滑塊右邊安裝復(fù)位片，電機右前方裝配好帶有光電開關(guān)電路板，滑塊上復(fù)位片隨著電機軸轉(zhuǎn)動會碰到光電開關(guān)進行啟動定位，8個1×8光開關(guān)單元組合完成了8路輸入光端進來到8路輸出光端輸出，實現(xiàn)了8×8光開關(guān)的功能。因為該結(jié)構(gòu)采用機械運動的方式來改變光路，機械之間的配合不可避免的要存在少許間隙，所以反射鏡每次移動的位置也有少許的變化，這必將影響反射光線的角度變化，從而導(dǎo)致插損的不同，也就是重復(fù)性比較差。所以，光開關(guān)最難解決的就是重復(fù)性問題，下面將重點討論影響機械式光開關(guān)重復(fù)性的因素及解決方案（見圖2）。

2影響重復(fù)性的因素分析

本文的機械式光開關(guān)結(jié)構(gòu)中，采用了工作距離較長的準(zhǔn)直器，且準(zhǔn)直器的固定可以根據(jù)光路損耗進行微調(diào)，因此角度偏差對整個重復(fù)性的影響最大，影響重復(fù)性的主要因素有幾點：（1）微型馬達轉(zhuǎn)軸與輸入準(zhǔn)直器是否在同一水平線;（2）滑塊與轉(zhuǎn)軸之間的間隙;（3）軸承螺紋一致性。

3 8×8光開關(guān)的應(yīng)用

8×8光開關(guān)是具有多個可選擇的傳輸窗口，可對光傳輸線路或集成光路中的光信號進行相互轉(zhuǎn)換或邏輯操作的器件。在波分復(fù)用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）傳輸系統(tǒng)，光時分復(fù)用（Optical Time Division Multiple，OTDM）系統(tǒng)等廣泛應(yīng)用，是光交叉連接的關(guān)鍵器件，也是波長變換的重要器件。它主要應(yīng)用的范圍有：光網(wǎng)絡(luò)的保護倒換系統(tǒng)，光纖測試中的光源控制、網(wǎng)絡(luò)性能的實時監(jiān)控系統(tǒng)、關(guān)器件的測試、構(gòu)建OXC設(shè)備的交換核心，光插/分復(fù)用、光學(xué)測試、光傳感系統(tǒng)等。

4小結(jié)

本文介紹了8×8電機式緊湊型光開關(guān)機的結(jié)構(gòu)，設(shè)計原理及影響重復(fù)性的因素，并簡單的分析了它在光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的應(yīng)用。由于8×8光開關(guān)是一種微型電機機械式陣列光開關(guān)，具有體積偏小、插入損耗低、隔離度高、成本低、重復(fù)性好的優(yōu)點，因而必將在未來的光纖網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛的應(yīng)用。

參考文獻

[1] 萬助軍.光無源器件技術(shù)綜述[J].光纖在線電子雜志，2004.