[实用新型]交叉矩阵光开关

说明书

本实用新型提供了一种交叉矩阵式光开关，开关单元使用两次反射的光组件，并采用参考面定位的方式，使得开关单元移出和移入光路过程中，光线的转向角度对移动机械的抖动误差不敏感；在大大减小了开关单元数量的同时，实现任意输入端口到任意输出端口稳定和可靠的光路切换。

技术领域

本发明涉及具有多个输入和输出端口的光开关，尤其涉及一种交叉矩阵式光开关，通过使用对机械误差不敏感的反射单元移出和移入光路，在大大减小了开关单元数量的同时，实现任意输入端口到任意输出端口稳定和可靠的光路切换。

背景技术

随着数据通信的高速发展，通信节点的光纤数量激增，光纤之间的动态连接成为下一代通信网络的迫切需求，其中有M个输入端口及N(N与M可相等也可不等)个输出端口的光开关设备已逐渐被开发出来，在现有技术中，从形态上分，依据使用开关单元的数量，可分为M+N型、M×N和M型三种。

如图1所示，M+N型光开关使用M个输入开光单元103与M个输入端口101对应，同时使用N个输出开关单元104与N个输出端口102对应。每个输入开关单元需要N个切换状态，每个输出开光单元需要M个切换状态，所有M+N个开光单元的总切换状态数为2M×N。

M+N型的开关单元通常采用两种技术途径进行驱动，如以Calient Networks Inc.产品所代表的Mems驱动方式，以及以Polatis公司基于压电陶瓷技术的驱动方式，无论哪种驱动方式，对每个开关单元讲，都需要M×N个切换状态，这就要求对每个开关单元的状态控制需要十分精确，通常采用反馈光回路达到控制精确的要求(对应于小的插入损耗)，导致光开关系统复杂和庞大。

如图2所示，M×N型光开关采用M×N个开关单元，又称交叉矩阵型，输入端口阵列201和输出端口阵列202互相垂直，形成一个交叉矩阵，在每个交叉点有一个开关单元，每个开关单元只有“开”和“关”两个状态，在图中分别用45度倾斜的实框和虚框表示，总状态数也是2M×N。开关单元的驱动方式有多种，如美国专利4988157所提出的气泡驱动，以及如欧洲专利申请EP1120677A2等提出的MEMS矩阵驱动。这种类型的光开关，开关单元状态数少，容易制造和控制，也不需要增加光反馈回路就可达到插入损耗的要求，缺点是开关单元数目太多，一个开关单元失效，就导致整个光开关器件失效，光开关良率和可靠性低。

M型光开关与M×N型输入和输出端口的配置类似，也是交叉矩阵型，但只使用与输入端口数量相同的M个开关单元，每个开关单元有N个位置可供选择，对应于N个输出端口。开关单元总状态为M×N。对于M型光开关，可借用图2加以说明，只要将实框看作是开关单元实际到达的位置，虚框看作是开关单元可以移动到达的位置即可。对于M型光开关，开关单元数量和状态数较少，原则上可做到高的良率和可靠性，但开关单元---即反射镜在N个位置间来回移动切换，反射镜的角度很难在可移动的机械上保持很高的稳定性，导致其光路切换的稳定性和可靠性差，插入损耗大。

因此，现有技术中，使用开关单元数量较小的M型光开关，需要解决开关单元在光路切换过程中的稳定性和可靠性差的问题。

发明内容

针对现有交叉矩阵光开关技术方案中开关单元在光路切换过程稳定性和可靠性差的问题，本实用新型提供的技术方案，开关单元具有被动或主动的角度对准功能，从而实现稳定和可靠的光路切换。

如图3a和3b所示，本发明提供交叉矩阵光开关，其特征在于，包含：

一个输入端口阵列301，包含有多个输入端口，用于输入多路相互平行的光信号；

一个输出端口阵列302，包含有多个输出端口，用于输出多路相互平行的光信号；

一个基底，包含第一参考平面303；

所述输入和输出端口阵列的光信号方向相互垂直，并在与所述第一参考平面平行的平面内；