Оптичний комутатор

б НОЗК 17/78, G02B 26/08 ОПТИЧНИЙ КОМУТАТОР Пропонований винахід мае відношення до пристроїв для ноаду тацІІ електричних сигналів за допомогою оптичних засобів І може бути використаний для створення високопродуктивних багатоабоне ментних кояіутаційних систем передачі та прийовд великшс масивів Інформації, а також для кокутацІІ у оптичних ЛІНІЯХ зв'язку. Відомий оптичний координатний перемикач за заявкою ШВ № 0510628; М.кл.002В 26/02, 26/08, оцубл. 28.10.92* Цей перемикач, як І пристрій, що заявляється, містить ВХІДНІ та ВИХІДНІ С J u t , світловоди та розташовані між ними відбивачі з електростатични ми керованими елементами, які переміщують відбивачі . Оптичний перемикач технологічно складний через необхідність розміщувати відбивачі у спеціально зформованих проміжках . * * 1 V • J 4 Відомий пристрій для управління світловими лучками за па тентом США W 5392I5I, М.кл. G02R. 26/06, оцубл, 21.02.95. Даний пристрІй,як*той, що заявляється, містить джерело світла, модулятори та пересувні відбивачі . Складність керування модулятора ми та кутом повороту відбивачів викликає оптичні утрати , що обмежують можливу швидкість передавання Інформації . Відомий оптичний комутатор за заявкою Японії № 52-29603, М.кл. G02B 27/00, ощгбл. 23.10.1977. Цей комутатор, як І той, uto заявляється, містить джерела оптичних сигналів , систему пересувних відбивачів та фотоприймальний пристрій . Через керувант відбивачами за допомогою механічних засобів цей комутатор має невисоку частоту комутації оптичних сигналів від джерел . Найбільш близьким за сукупністю ознак до пропонованого пристрою є оптичний комутатор за патентом CPGP Ш 1838805, -2 Нлси. G02B 26/08. Відомий комутатор, як І той, що заявляється^ містить формувач оптичних сигналів , виходи якого через систему пересувних відбивачів оптично зв'язані з входами фотоприймального пристрою , виходи якого Є виходами оптичного комутатору . На відміну від запропонованого комутатора , у відомому комутаторі пересувні відбивачі виконані з можливостю зміни кута повороту І не мають С С * к о , * . Індивідуального керування , бо групи відбивачів розмішені на трьох механічних платформах , причому привод обертання кожної платформи забеспечуё одночасовий поворот усіх відбивачів , розмі ше ни х на В І ДП ОВ І ДН І Й пл ат фо рм і. і , * Відомий комутатор забеепецує комутацію оптичного сигналу з множини вхідних оптичних каналів до одного фотоприймача по слідовно у часі від кожного джерела сигнаду * Ця обставина зву жує функціональні можливості пристрою за патентомGPCP № І8388СБ, с * бо він у кожний певний момент часу може комутувати тільки один з вхідних каналів • Крім цього швидкість перемикання відомого комутатора не висока , що обумовлено Інерційністю механічних платформ, що обертаються. В основу винаходу поставлено задачу створити такий оптич-ний кої^утатор, у якому нове виконання системи відбивачів з мож ливістю паралельного переміщення пересувних відбивачів у площі * в • розповсюдження світлового потоку та Індивідуального керування переміщенням кожного відбивача дозволило б забеспечити одноча t » • * сову комутацію усіх входів з усіма виходами пристрою при до вільних сполученнях вхідних та вихідних каналів І шягяхом цього розширити функціональні можливості комутатора ; а також скоро тити час установлення сполучень завдяки відсутності у пристрої Інерційних механічних систем І за рахунок цього підвищити швид кість дії комутатора . * Саме завдяки тому , що кожний пересувний відбивач кожного -З и вибраного рядка матриць пересувних відбивачів за допомогою власного приводу мода бути переміщеним та установленим у по « * ложення, що відповідає коду адреса вихідного канаду , можна створювати будь-які пари вхідних та вихідних каналів • Задача, яку поставлено, вирішується так, що у оптично^ комутаторі» що містить» так само як прототип , формувач оптичних сигналів з пг сигнальними входами , виходи котрого через систему пересувних відбивачів оптично зв'язані з входами фотоприймаль ного пристрою» виходи якого є виходами оптичного ноазутатора , І С І Ї 1 t , с ' зідно з винаходом уведені слідуючі суттєві ознаки, ВІДМІННІ ВІД прототипу. Система пересувних відбивачів здійснена у вигладі двох мат риць пересувних відбивачів згП рядків у кожній матриці . Кожний рядок однієї матриці містить непарні , а другої матриці - парні відбивачі з загальної КІЛЬКОСТІ ҐЬ відбивачів у рядку» де (Ь визначається з виразу Z =m. Матриці розташовані паралельно та орієнтовані відбивачами назустріч одна одній Із зміщенням. Відбивачі обладнані керованими приводами з спромож ністю паралельного переміщення відбивачів у плоші розповсюджен ня світлового потоку рядка на величину переміщення кожного від бивача удвічі менвд ніж величина переміщення попереднього від бивача по ходу розповсюдження світлового потоку . Оптичні ВХОДИ фотоприймального пристрою розташовані у площині, перпендикулярній світловим потокам після відбиття від д . их відбивачів кожного рядка та утворені боковими поверхнями , СВІТЛОВОДІВ з частково знятою оболонкою. Сигнальні входи формувача оптичних сигналів та адресні входи системи відбивачів підключені ВІДПОВІДНО до першої та другої шин керування. Перелічені нові ознаки достатні у всіх випадках, на які розповсюджується обсяг правової охорони . - 4~ На фіг. І показано функціональну схему оптичного комутато • * pa. На фіг. 2 наведено схематичне зображення двох крайніх вав > ; є ріантів розміщення відбивачів К-ого рядка матриць системи пе ресувних відбивачів: у ВИХІДНІЙ ПОЗИЦІЇ (безперервніЛІНІЇ) та у позиції коли всі відбивачі рядка переміщені (штрихові лінії); на * » V • фіг, 3 - приклад розміщення пересувних відбивачів Х-ого рядка при комутації і{-го входу на 26-й вихід комутатора у випадку,ко ли (v (запальна КІЛЬКІСТЬ ^відбивачів у рядку) дорівнює п'яти. Оптичний комутатор містить формувач І оптичних сигналів , систему Z пересувних відбивачів, фотоприймальний пристрій 3; сигнальні входи 4,- 4т, де ГП - КІЛЬКІСТЬ каналів, що потрібно комутувати; адресні входи 5^f - 5Ш, де ҐІ визначається з вираа зу 2 =pij виходи комутатора . 6/- бт. Формувач І оптичних сигналів містить джерело 7 світлового • * • потоку; світловоди 8/- 8Л, спрямовані до джерела 7 світла торцями волоюзших елементів'модулятори 9^- 9т світлового потоку; коліматори 10^- І0т, Система 2 пересувних відбивачів містить матриці 11,12 пересувних відбивачів з т рядків у кожній матриці » На матриці II розташовані непарні пересувні відбивачі ІЗ кожного рядка , а на матриці 12 « парні пересувні відбивачі ІЗ кожного рядка , Загальна КІЛЬКІСТЬ Індивідуально керованих відбивачів ІЗ у кожному з ВІДПОВІДНИХ рядків матриць II,12 дорівнює ґі . Матриці 11,12 розташовані паралельно та орієнтовані відбивачами назустріч од на одній Із зміщенням. Фотоприймальний пристрій 3 містить світловоди 14/- І4Ф , фотоприймачі Щ - І5Л та підсилювачі Щ - 16^ . Виходи фзтоприймального пристрою 3 є виходами 6/- Ьт оптичного комутатора. Сигнальні входи 4,- 4т, де 4,, 4Л*..4«... 4 /п- номера входів, що комутуються, об»еднанІ з ВІДПОВІДНИМИ входами керування модуляторів 9,- 9^ та підключені до першої шини керування . і * t ї L . ї І*. , > . . г ЛІНІЙКИ мікролінз з колімацією світлового потоку з модуляторів Эу- 9т так, що після проходження світлового потоку шляхом пос лідовного відбиття від відбивачів ІЗ,- 13^ ВІДПОВІДНОГО ртдка матриць 11,12 його зфокусовано на відповідному СВІТЛОВОДІ 14. Пересувні відбивачі 13^ - ІЗЛУ7г_ здійснені у вигляді плос• ' . 4 ких дзеркал з керованими приводами І7/у - V7/9fnf що переміщують при надходженні сигналів керування з- ВІДПОВІДНИХ адресних входів Ьн « Ъпт дзеркала з вихідаоі позиції у зміщену позицію < . « • у площі розповсюдження світлового потоку рядка . Плоскі дзер , « ... кала відбивачів І 3„ - ІЗЛ/Л мають дві фіксованих позиції - ви хідау та ту, що установлюється після завершення переміщення , -6причоаду величина переміщення дзеркала залежить від порядкового номеру відбивача у рядку . Як привод 17 переміщення можна викорио тонувати електромагнітні , електростатичні або п'єзоелектричні елементи з електричними сигналами керування . Світловоди I4f- I4m розташовані так, що їх оптичні входи знаходяться у площині, перпендикулярній світловим потокам після їх відбиття від /2-их відбивачів кожного рядка. Кожний Із СВІТЛОВОДІВ 14,- ІА т утворює /я- входову схему АБО для світлових потоків, що попадають на бокову поверхню СВІТЛОВОДІВ. У місцях попадання світлових потоків з СВІТЛОВОДІВ І4у- 14^ знято • Ізоляційвд оболонку до серцевини СВІТЛОВОДІВ І4 /- 1А т так, що світло попадає зразу на серцевину світловоду. Як фотоприймачі 15, - І5т можна використовувати фотодіоди та фототранзистори. Частотні характеристики фотоприймачів 15,- 15^ та підсилювачів І6 у- 16^ визначаються параметрами сигналів, що їх комутують, які надходять на входи 4 - 4^. Оптичний комутатор працює таким чином . Джерело 7 світлового потоку освітлює торці СВІТЛОВОДІВ 8, 8Л. Світло» ЩО випромінює даерело 7, безперервним потоком приймається цучком СВІТЛОВОДІВ 8, - 8^1 шляхом повного відбиття у волокнах підводиться до входів модуляторів 9, - 9^. У ви-• . , * .'- • < хідному стані Інформація , що II коадутують, на сигнальних входах 4,- Ат відсутня. Через це сигнали керування не надходять на модулятори 9^ - 9^ І на їх виходах СВІТЛОВІ ПОТОКИ відсутні. Дзеркальні площини пересувних відбивачів ІЗ - ІЗ^знаходяться у ВИХІДНІЙ позиції, тобто не с переміщені.СВІТЛОВІ ПОТОКИ не * * надходять на СВІТЛОДІОДИ 14, - 14^ , фотоприймачі 15, - I5W не освітлені й на виходах підсилювачів 16,- 16т сигнали відсутні. При необхідності здійснити сполучення го рядка матриць І t 11,12 системи 2 пересувних відбивачів. У I f . ВІДПОВІДНОСТІ З КОДОМ збудауються ті відбивачі ІЗ *Г~го рядка, на входи керування приводами 17 котрих надходить сигнал, ВІДПОВІДНИЙ " І " виходу. Збуджені відбивачі ІЗ за допомогою коду /-го ВІДПОВІДНИХ приводів 17 переміщуються на відстань, яка залежить від порядкового номеру відбивача у рядку. Найбільше переміщення здійснює відбивач * » • ** 13^, Далі величина переміщення кожного відбивача рядка удвічі • * менше величини переміщення попереднього відбивача рядка по ходу розповсюдження світлового потоку , Інформація з входу 4^-надходить на вхід керування модулятора 9^. Світловий потік, ггромоду. * « * льований у ВІДПОВІДНОСТІ з цією Інформацією, колімубться коліматором 10* та надходить на перший пересувний відбивачІ3,# . Далі світловий потіле послідовно відбиваючись від відбивачів , що перемішені або знаходяться у ВИХІДНІЙ ПОЗИЦІЇ ВІДПОВІДНО ДО коду /"-го виходу, ІЗІК- , ІЗж ... ІЗЛ , надходить на вихід комутатора 6/, Інформація на якому буде відповідати Інформації на вході 4^«. Таким чином можуть бути одночасово скомутовані І знаходитись у сполученні усі т. входів 4 з т виходами 6, причому сполучення вхідних та вихідних каналів шже бути довільним. У випадку відсутності сигналів керування на усіх адресних входах 5ул - Ьпк , коли усі відбивачі ІЗ^го рядка знаходяться у ВИХІДНІЙ позиції, сигнал з1 ©ходу 4^ надходить на перший ви-хід б* комутатора. Оптичний шлях сигналу при цьому зображено _8безперервною ЛІНІЄЮ (фіг. 2), У випадку, коли усі відбивачі ІЗ >С-го рядка знаходяться у зміщеному стані, сигнал з входу 44К Ї74К 2N гл-З 2 ЇЇ. °v. 26 Фіг. З