朱文 唐炳促 黃景元 王琦

摘 要 光開關(guān)是一種具有一個(gè)或多個(gè)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(jìn)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(jī)式緊湊型8×8光開關(guān)。介紹了該光開關(guān)的機(jī)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(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 8×8電機(jī)式緊湊型光開關(guān)的機(jī)構(gòu)組成及工作原理

1.1 8×8電機(jī)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(dá)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(jī)構(gòu)單元如圖1所示：

1.2 8×8電機(jī)式緊湊型光開關(guān)的工作原理

8×8電機(jī)式緊湊型光開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。8個(gè)微型精密馬達(dá)平行固定在底盒內(nèi)，底盒的相連的側(cè)面分別固定1個(gè)8芯陣列準(zhǔn)直器，8個(gè)導(dǎo)軌分別與8個(gè)微型精密馬達(dá)電機(jī)軸平行，8個(gè)滑塊分別安裝在8個(gè)轉(zhuǎn)軸上，每個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸左右轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)各個(gè)滑塊沿著導(dǎo)軌之間往返運(yùn)動(dòng)。8個(gè)反射鏡固定在8個(gè)滑塊頂上，各個(gè)滑塊的前后滑動(dòng)使各個(gè)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(jìn)來，由相應(yīng)導(dǎo)軌移動(dòng)到相應(yīng)的位置，在經(jīng)過相應(yīng)的反射鏡進(jìn)行反射完成輸出狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)8路光路輸出，滑塊右邊安裝復(fù)位片，電機(jī)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(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)碰到光電開關(guān)進(jìn)行啟動(dòng)定位，8個(gè)1×8光開關(guān)單元組合完成了8路輸入光端進(jìn)來到8路輸出光端輸出，實(shí)現(xiàn)了8×8光開關(guān)的功能。因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)采用機(jī)械運(yùn)動(dòng)的方式來改變光路，機(jī)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(dòng)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(diǎn)討論影響機(jī)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(jī)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(jìn)行微調(diào)，因此角度偏差對整個(gè)重復(fù)性的影響最大，影響重復(fù)性的主要因素有幾點(diǎn)：（1）微型馬達(dá)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(gè)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(jìn)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(shí)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(hù)倒換系統(tǒng)，光纖測試中的光源控制、網(wǎng)絡(luò)性能的實(shí)時(shí)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(jī)式緊湊型光開關(guān)機(jī)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)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(jī)機(jī)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(diǎn)，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(xiàn)

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