一種8×8電機式緊湊型光開關

朱文 唐炳促 黃景元 王琦

摘 要 光開關是一種具有一個或多個可選的傳輸端口的光學器件，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。介紹了該光開關的機構、工作原理及影響重復性的因素的分析。

關鍵詞 光傳輸 切換 邏輯操作 光開關

中圖分類號：TM383.6文獻標識碼：A

1 8×8電機式緊湊型光開關的機構組成及工作原理

1.1 8×8電機式緊湊型光開關的結構組成

8×8光開關是由微型馬達陣列、陣列準直器、反射鏡、導軌、滑塊、遮擋片、光電開關。機構單元如圖1所示：

1.2 8×8電機式緊湊型光開關的工作原理

8×8電機式緊湊型光開關的結構示意圖如圖2所示。8個微型精密馬達平行固定在底盒內，底盒的相連的側面分別固定1個8芯陣列準直器，8個導軌分別與8個微型精密馬達電機軸平行，8個滑塊分別安裝在8個轉軸上，每個驅動電機軸左右轉動帶動各個滑塊沿著導軌之間往返運動。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芯陣列準直器8路輸入端進來，由相應導軌移動到相應的位置，在經過相應的反射鏡進行反射完成輸出狀態，實現8路光路輸出，滑塊右邊安裝復位片，電機右前方裝配好帶有光電開關電路板，滑塊上復位片隨著電機軸轉動會碰到光電開關進行啟動定位，8個1×8光開關單元組合完成了8路輸入光端進來到8路輸出光端輸出，實現了8×8光開關的功能。因為該結構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，從而導致插損的不同，也就是重復性比較差。所以，光開關最難解決的就是重復性問題，下面將重點討論影響機械式光開關重復性的因素及解決方案（見圖2）。

2影響重復性的因素分析

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

3 8×8光開關的應用

8×8光開關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換或邏輯操作的器件。在波分復用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）傳輸系統，光時分復用（Optical Time Division Multiple，OTDM）系統等廣泛應用，是光交叉連接的關鍵器件，也是波長變換的重要器件。它主要應用的范圍有：光網絡的保護倒換系統，光纖測試中的光源控制、網絡性能的實時監控系統、關器件的測試、構建OXC設備的交換核心，光插/分復用、光學測試、光傳感系統等。

4小結

本文介紹了8×8電機式緊湊型光開關機的結構，設計原理及影響重復性的因素，并簡單的分析了它在光網絡系統中的應用。由于8×8光開關是一種微型電機機械式陣列光開關，具有體積偏小、插入損耗低、隔離度高、成本低、重復性好的優點，因而必將在未來的光纖網絡中得到廣泛的應用。

參考文獻

[1] 萬助軍.光無源器件技術綜述[J].光纖在線電子雜志，2004.