一种8×8电机式紧凑型光开关

朱文 唐炳促 黄景元 王琦

摘 要 光开关是一种具有一个或多个可选的传输端口的光学器件，其作用是对光传输线路或集成光路中的光信号进行物理切换或逻辑操作。本文提出了一种新型的、体积偏小、切换速度快的电机式紧凑型8×8光开关。介绍了该光开关的机构、工作原理及影响重复性的因素的分析。

关键词 光传输 切换 逻辑操作 光开关

中图分类号：TM383.6文献标识码：A

1 8×8电机式紧凑型光开关的机构组成及工作原理

1.1 8×8电机式紧凑型光开关的结构组成

8×8光开关是由微型马达阵列、阵列准直器、反射镜、导轨、滑块、遮挡片、光电开关。机构单元如图1所示：

1.2 8×8电机式紧凑型光开关的工作原理

8×8电机式紧凑型光开关的结构示意图如图2所示。8个微型精密马达平行固定在底盒内，底盒的相连的侧面分别固定1个8芯阵列准直器，8个导轨分别与8个微型精密马达电机轴平行，8个滑块分别安装在8个转轴上，每个驱动电机轴左右转动带动各个滑块沿着导轨之间往返运动。8个反射镜固定在8个滑块顶上，各个滑块的前后滑动使各个反射镜的位置改变引起不同的光路位置。光路通过8芯阵列准直器8路输入端进来，由相应导轨移动到相应的位置，在经过相应的反射镜进行反射完成输出状态，实现8路光路输出，滑块右边安装复位片，电机右前方装配好带有光电开关电路板，滑块上复位片随着电机轴转动会碰到光电开关进行启动定位，8个1×8光开关单元组合完成了8路输入光端进来到8路输出光端输出，实现了8×8光开关的功能。因为该结构采用机械运动的方式来改变光路，机械之间的配合不可避免的要存在少许间隙，所以反射镜每次移動的位置也有少许的变化，这必将影响反射光线的角度变化，从而导致插损的不同，也就是重复性比较差。所以，光开关最难解决的就是重复性问题，下面将重点讨论影响机械式光开关重复性的因素及解决方案（见图2）。

2影响重复性的因素分析

本文的机械式光开关结构中，采用了工作距离较长的准直器，且准直器的固定可以根据光路损耗进行微调，因此角度偏差对整个重复性的影响最大，影响重复性的主要因素有几点：（1）微型马达转轴与输入准直器是否在同一水平线;（2）滑块与转轴之间的间隙;（3）轴承螺纹一致性。

3 8×8光开关的应用

8×8光开关是具有多个可选择的传输窗口，可对光传输线路或集成光路中的光信号进行相互转换或逻辑操作的器件。在波分复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）传输系统，光时分复用（Optical Time Division Multiple，OTDM）系统等广泛应用，是光交叉连接的关键器件，也是波长变换的重要器件。它主要应用的范围有：光网络的保护倒换系统，光纤测试中的光源控制、网络性能的实时监控系统、关器件的测试、构建OXC设备的交换核心，光插/分复用、光学测试、光传感系统等。

4小结

本文介绍了8×8电机式紧凑型光开关机的结构，设计原理及影响重复性的因素，并简单的分析了它在光网络系统中的应用。由于8×8光开关是一种微型电机机械式阵列光开关，具有体积偏小、插入损耗低、隔离度高、成本低、重复性好的优点，因而必将在未来的光纤网络中得到广泛的应用。

参考文献

[1] 万助军.光无源器件技术综述[J].光纤在线电子杂志，2004.