CN1190191A - 能够检测转换操作的光学开关 - Google Patents

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Abstract

为了获知光路转换误差,步进电动机以预定角度步距转动,以使与其转轴(24a)相连接的一个光导纤维平行光管(36)与被指定信号指定的多个光导纤维平行光管(271－2712)中的一个光导纤维平行光管相耦合。光导纤维平行光管(36)的光轴方向由安装在转轴(24a)上的槽盘(30)及用于检测形成在槽盘(30)中的槽排(P1－P6)的传感器(38,39)来检测。来自于传感器(38,39)的检测信号被确定是否对应于指定信号。

Description

能够检测转换操作的光学开关
本发明涉及光学开关，更具体地涉及一种具有用于确认转换光路用的光学开关中转换器操作是否正确被执行的技术的光学开关。
众所周知，在光通信系统中，例如当各由光导纤维构成的多个光线路被测试时，测试光必须通过顺序地转换线路而输入到每个线路中。在此情况下，通常总是使用光学开关。
用于上述目的之光学开关具有多个光导，用于输入/输出光，并这样组成，即可选择一个具体的光导与另一指定的光导相耦合。
图10表示一个传统光学开关的机械部分，用于机械地转换一个具体光导的光轴以转换光路。
在该光学开关中，一个构成具体光导的光导纤维平行光管1的顶部(在该光导纤维顶部设置一透镜来制备)由步进电动机2驱动每隔预定角a地转动。
其余的光导纤维平行光管31、32、…3n这样地布置，即每个光导纤维平行光管3的光轴在每个预定角a的间隔上与光导纤维平行光管1的光轴相吻合。
通过对步进电动机2提供使光导纤维平行光管1转动角度N·α(N为一整数)所需的脉冲信号，光导纤维平行光管1就能与其余光导纤维平行光管31、32…3n中的任一个形成光耦合。
在该光学开关中，使用步进电动机2作为驱动源，电动机2将根据以上述方式供给的电(脉冲)信号转动一个精确的旋转角度，但在步进电动机本身、提供驱动脉冲给步进电动机的线路或类似部分中会产生误差。
在此情况下，即使具体光导纤维平行光管1的光轴不与所需光导纤维平行光管3相吻合，这也不能被外部知道。
因此，当光学开关如上所述地用来检测许多线路时，可能会产生错误的检测。
另一可以想到的方法是检测通过光导纤维平行光管的光的强度。
但是，在此情况下，必须测量在光导纤维平行光管及光线路之间连接部分上的光强度，以便能测得用于测试由光导纤维组成的光线路的测试系统中测试光的强度。
为此原因，光强度的测量对光线路的测试产生了不利影响。
因此，本发明的目的是提供一种光学开关，它能够解决上述问题，并在其中能够知道光路转换的误差。
根据本发明，提供了一种光学开关，它包括：多个光导，用于输入/输出光；光路形成装置，它具有在接收到电信号时工作的驱动源，用于形成从多个光导中的一个具体光导延伸到其余光导中任一个上的光路，以便使具体光导光耦合到任一光导上；转换装置，用于对光路形成装置的驱动源提供预定电信号以使具体光导耦合到任一光导；检测装置，用于检测由光路形成装置形成的光路的形成位置。
应该指示，由检测装置检测的光路形成位置是由光路形成装置形成的光路的形成位置，它依赖于具体光导及每个其余光导的组合而改变。
本发明的另外目的及优点将在下面的说明中描述，它们部分地将从说明中显而易见，或可从本发明的实施中习得。
借肋于尤其在附设权利要求书中所指示的特征及其组合可以实现并达到本发明的目的和优点。
包括于本说明中并构成本说明一部分的附图表示本发明的优选实施例，它们与上面绘出的概括说明及以下给出的优选实施例的详细说明一起用来解释本发明的原理。
图1是表示根据本发明的一个实施例的光学开关的机械部分的平面图；
图2是表示根据本发明该实施例的光学开关的机械部分的侧视图；
图3是表示根据本发明的该实施例的光学开关的机械部分中主要部件的解体图；
图4是表示具体光导纤维平行光管的光轴方向与来自传感器的输出之间关系的表；
图5是表示根据本发明的该实施例的光学开关及测量系统结构的框图；
图6是表示根据本发明该实施例的光学开关中主要部分处理程序的流程图；
图7A、7B及7C是用于解释根据本发明该实施例的操作的图；
图8是表示根据本发明的另一实施例的光学开关的机械部分的概图；
图9是表示根据本发明的又一实施例的光学开关的机械部分的概图；及
图10是表示传统开关的机械部分的概图。
现在将参照附图中描绘的本发明目前优选实施例来作详细说明，其中在多个附图中用相似的标号表示相似或相对应的部分。
对本发明将先作出概括的描述。为了获得上述目的，如图1中所示，本发明的光学开关具有：多个用于输入/输出光的光导(271-2712，36)；一个可调机构(24，35)，它具有在接收到电信号时工作的驱动源(24)，并且它使光导中至少一个具体光导或插在具体光导及另外光导之间的光部件的方向和位置产生变化，以便使具体光导与另外任一光导形成光耦合；及一个转换装置(40)，用于接收指定其余光导中任一个的信号，并将相应于该信号的电信号提供给可调机构的驱动源，以使具体光导与指定的光导相耦合，该开关还具有：
设置在可调机构中的检测机械(30、38、39)，用于检测具体光导或插在具体光导及另一光导之间的光元件的由可调机械改变的方向或位置，及
一个确定装置(42)，用于确定来自传感器的输出是否对应于指定光导的信号。
以下参照附图中的多个图来描述基于上述概要说明的根据本发明的一个实施例的光学开关。
图1至3是说明根据本发明该实施例的光学开关的机械部分的图。
在图1至3中，该光学开关的机械部分被安装在具有由盖21封闭的上、下部分的一个盒形底盘22中。
底盘22的内部被一隔板23分隔成上部分和下部分。
该实施例的一个可调机械及用作其驱动源的步进电动机24被固定在隔板23一端的下表面上，以使转轴24a伸到隔板23上表面侧。
步进电动机24设置得以例如0.9°的分辨率使其转轴24a转动。
一个支座25位于隔板23另一端的上表面上。
支座25具有12个以步进电动机24的旋转轴24a的轴C为中心并以3.6°为间隔的水平支撑孔26。
用作光导的12根光导纤维平行光管271至2712中每个的一端27a被安装在支座25的相应支撑孔26中。
每个光连接器28连接在从底盘22中延伸出的每个光导纤维平行光管271至2712的另一端。
一个用作编码器以提供相应于旋转角的光路形成位置的槽盘30被同心地安装在步进电动机24的转轴24a的上部。
三个槽31a的排P1至P3及三个槽31b的排P4至P6形成在槽盘(编码器)30的两个对称的圆周区域30a及30b中，以检测光导纤维平行光管36的光轴角度(描述于下)。
当槽盘(编码器)30通过形成在槽盘30中心的孔32安装在步进电动机24的转轴24a上时，槽盘30被垂直地夹持在作成小直径盘的两个连接体33和34之间并用螺丝拧住，及与连接件33和34一起固定在步进电动机24的转轴24a上。
一个支座35固定在连接件34的下表面上。
支座35水平地支承着构成该实施例中具体光导的光导纤维平行光管36的一端36a。
光导纤维平行光管36的一端36a这样地支承，即该端36a与每个光导纤维271至2712的一端27a齐平，并且光导纤维平行光管36的光轴绕步进电动机24的转轴24a的轴C转动。
光导纤维平行光管36可通过步进电动机24的转动光耦合到任一其余的光导纤维平行光管271至2712。
光导纤维平行光管36的另一端被抽出到底盘22的外部，在该另一端的顶部连接了一个光连接器28，这类似于光导纤维平行光管271至2712。
构成该实施例的检测装置的传感器38和39与槽盘30一起设置在围绕步进电动机24的转轴24a的对称位置上。
每个传感器38和39是由三对彼此垂直面对着并带有间隙的光发送及光接收部分组成的光断续器，它们被固定在隔板23上，以使得槽盘(编码器)30的槽排通过其间隙。
一个传感器38从槽板30的一表面侧发光照射在槽排P1至P3上，并接收通过各槽排单元中的槽31a的光以输出平行光接收信号。
另一传感器39从槽板30的一表面侧发光照射在槽排P4至P6上，并接收通过各槽排单元中的槽31b的光以输出平行光接收信号。
图4表示光导纤维平行光管36的光轴方向与并列地从两传感器38和39输出的光接收信号之间的关系。
更具体地，在图4中，最低位是对应槽排P1的光接收信号，第二位是对应槽排P2的光接收信号，…，最高位是对应槽排P6的光接收信号，光接收信号是由6位数据表示的，其中使用〔1〕作为接收到光时的信号，及〔0〕作为未接收到光时的信号。
如图4中所示，当光导纤维平行光管36的光轴指向从光导纤维平行光管271向该光导纤维平行光管271的外侧移动3.6°的参考位置Ro时，由传感器38和39输出并列数据〔111111〕，这时各传感器检测到各槽排P1至P6的槽31a及31b的开头部分。
当光导纤维平行光管36的光轴顺时针地(见图1)从参考位置Ro转过3.6°(光导纤维平行光管36的光轴与光导纤维平行光管271的光轴相吻合)时，得到数据〔000001〕。
数据值设置成每当光导纤维平行光管36的光轴顺时针转过3.6°时递增1。在槽列之间的角度位置上光接收信号数据为〔000000〕。
由传感器38及39检测由槽盘(编码器)30提供的光路形成位置信息而输出的数据值中除数据值[000000]外对应于每个光导纤维平行光管271至2712的序号(标号中的尾号)，这时光导纤维平行光管271至2712顺序地从最靠近参考位置Ro的一个开始被计数。
图5表示具有上述机械部分的光学开关的整个结构及使用它的测试系统的构型。
在图5中，光学开关20的转换单元40例如由一个CPU构成并接收由控制器50输出的指定信号(待以下描述)，以便经由驱动脉冲输出电路41向步进电动机24输出与该指定信号相对应的使光导纤维平行光管36与光导纤维平行光管27相耦合所需的脉冲信号。
当在驱动步进电动机24时转换单元40接收到一个来自确定单元42的指示误差的信号(待以下描述)的情况下，该转换单元将根据该信号执行如再驱动步进电动机24的处理。
确定单元24例如由一个CPU构成。确定单元42在转换单元40改变了光导纤维平行光管36的光轴方向后确定来自传感器38和39的输出数据是否对应于指定信号。如果是的话，确定单元42对转换单元40输出一个指示正常转换的信号；否则，确定单元42将指示误差的信号及来自传感器38和39的数据输出到转换单元40。
当使用具有该结构的光学开关20对多个各由一光导纤维组成的光线路进行测试时，光学开关20的光导纤维平行光管36的光连接器28与一个光脉冲测试仪(光时域反射仪：OTDR)45相连接。与此同时，光导纤维平行光管271至2712的光连接器28连接到被测试的线路上(未示出)。控制器50控制光学开关20及光脉冲测试仪45以便使用光脉冲顺序及自动地测试线路。
光脉冲测试仪(OTDR)45将光脉冲供给光导纤维，并在其入射端获取由光导纤维返回的光(Fresnel反射光或反发射光)的幅值，直到供给光脉冲后预定时间期满为止。根据在时间上幅值的变化，光脉冲测试仪45测量出光导纤维损耗的变化，有/无断接点或断接点的位置、或类似情况。
图6是表示在上述测试系统中使用的光学开关20的转换单元40的处理程序的流程图。
下面将参照图6来解释该光学开关的操作。
假定，当光导纤维平行光管36的光轴指向参考位置Ro时控制器50向光开关20输入指示第三光导纤维平行光管273的信号N(＝3)(步骤S1)。
然后，转换单元40计算在光导纤维平行光管36的光轴当前方向(参考位置)和与光导纤维平行光管273的光轴相吻合时的位置之间所定义的角度A(在此情况下A＝3×3.6°)(步骤S2)。
转换单元40引起驱动脉冲输出电路42输出给步进电动机24脉冲信号，该脉冲数目对应于使光导纤维平行光管36的光轴转过角度A所需的数目(如一个脉冲可获得0.9°的转角时，A/0.9＝12)(步骤S3)。
如图7A中所示，接收到这些脉冲的步进电动机24试图使光导纤维平行光管36的光轴从参考位置Ro转动角度A，以使光导纤维平行光管36的光轴与指定的第三光导纤维平行光管273的光轴相吻合并获得预定的光路形成位置。
在转换单元40使步进电动机24转动后，确定单元42检验来自于传感器38和39的6位数据是否对应于指定信号N(＝3)(在该实施例中，它们彼此相对应)。
如图7A中所示，当光导纤维平行光管36的光轴与指定的第三光导纤维平行光管273的光轴相吻合时，来自传感器38和39的数据为〔000011〕，它与指定信号N(＝3)相符合。因此，确定单元42确定出：已获得预定光路形成位置，并输出指示正常转换的信号(步骤4)。
当接收到该信号时，转换单元40将指定信号N作为代表当前位置的数据R存储到存储器(未示出)中，将指示转换完成的信号输出给控制器50，并返回到步骤S1以等待下个指定信号的输出(步骤S5和S6)。
假定在步进电动机24中产生了误差，及虽然光导纤维平行光管36的光轴在与第二光导纤维平行光管272的光轴相一致的位置上，如图7B中所示，传感器38和39输出数据〔000010〕。
此外，假定光导纤维平行光管36的光轴在从指定的第三光导纤维平行光管273的光轴移过例如0.9°的位置上，传感器38及39输出数据〔000000〕，如图7C中所示。
在该不一致的情况下，确定单元42确定出不能获得预定的光路形成位置，并将指示误差的信号及该数据输出给转换单元40(步骤S4)。
当接收到来自确定单元42的数据〔000000〕及指示误差的信号时，转换单元40引起驱动脉冲输出电路41输出一个脉冲，以使得步进电动机24在+2.7°的范围上每步转动0.9°，因为光导纤维平行光管36的当前位置是未知的(步骤S7)。
转换单元40在每当输出一个相应于0.9°的脉冲时验验确定单元42的确定结果。如果确定单元输出指示正常转换的信号时，流程转移到步骤S5(步骤S8)。
但是，甚至当供给了相应于2.7°的脉冲后，当确定单元42输出的数据仍为[000000]时转换单元40对控制器50输出一个指示转换失败的信号(步骤S7至S10)。
当在步骤S4或S8上转换单元40接收到非〔000000〕的数据及一个指示误差的信号时，它根据该数据计算相对参考位置Ro的角度B，并引起驱动脉冲输出电路41输出一个使步进电动机24向着参考位置Ro转动角度B的脉冲(步骤S11和S12)。
转换单元40检验确定单元42的确定结果。当转换单元40接收到来自确定单元42的数据〔111111〕及一指示误差的信号时，它对步进电动机24输出对应于使光导纤维平行光管36的光轴转动到一个与指定信号N相对应的角度位置上所需的数目的脉冲，然后再检验确定单元42的确定结果。如果确定结果指示正常转换，则流程转移到步骤S5；否则，流程转移到步骤S10，以对控制器50输出一个指示转换失败的信号(步骤S13至S15)。
如果在输出指定信号N给光学开关20后控制器50接收到来自光学开关20指示转换完成的信号，它将来自光脉冲测试仪45的光脉冲提供给待测试的线路，该测试线路通过光学开关20连接在与指令信号相对应的光导纤维平行光管273上，并使用光脉冲测试仪(OTDR)45获得从线路返回的光的幅值变化。在控制器50使用户检验出线路损耗增大或有/无断接处后，控制器50输出给光学开关20一个与待测试的下个线路相连接的光导纤维平行光管相对应的指定信号N，由此测试下一线路。
如果控制器50接收到来自光学开关20的指示转换失败的信号，它将中断该试验并通知测试系统的管理人员转换失败。另一方式是，控制器50提供给光学开关20与下个待测线路相对应的指定信号。当接收到来自光学开关20的指示转换失败的信号后，控制器停止该测试。
更具体地，根据本发明，作为与用作多个光导的每个光通路相连接的具体光导的公共光导纤维与具有代表光路数据的槽的槽盘(编码器)在光学开关的转换驱动单元(步进电机)上以预定的位置关系相固定。
用于从槽盘(编码器)的槽读光路数据的检测装置(光断续器)与转换驱动单元以预定位置关系相固定。
外部控制单元将光路数据1提供给步进电动机，以便使公共光导纤维与预定光路相连接。
然后，步进电动机工作使公共光导纤维及槽盘(编码器)移动，由此使公共光导纤维与预定光路相连接。
在此时，光断续器检验到来自槽盘(编码器)的槽的光路数据2。
通过将光路数据1及数据2彼此比较来确定光学开关的转换操作。
如果光学开关的转换操作是正常的，光路数据1与数据2相同；否则，它们不相同。
因此，通过确定光学开关的转换操作，可以增加光路检测的可靠性。
以此方式，可以知道具体光导纤维平行光管36是否与指定光导纤维平行光管37相耦合。
可以防止当具体光导纤维平行光管36未与任一光导纤维平行光管耦合或与指定光导纤维平行光管不同的光导纤维平行光管相耦合时作出的错误测量。
当具体光导纤维平行光管36不能正确地与指定光导纤维平行光管耦合时，在光导纤维平行光管36的光轴转动预定范围或暂时返回参考位置及接着转动以与指定光导纤维平行光管再次耦合后，试图再次使它们耦合。
因此，甚至偶然地由于步进电动机24的滑动或类似情况使转换未正确执行时，使用该光学开关的自动检测也无需被暂停。
在光学开关20中，对于12个光导纤维平行光管27形成了六个槽排。
该数目的设置是考虑到增加光导纤维平行光管27的数目。
更具体地，光导纤维平行光管27的数目在3.6°的间隔下可最大达到49(180÷3.6-1)个。
当如前所述，光导纤维平行光管27的数目为12时，槽排的数目可减至四。
在上述实施例中，作为一个光导的光导纤维平行光管36的光轴是由步进电动机24直接地驱动旋转的。
与此相反，如图8中所示，光导纤维平行光管36可以这样构成，即它的光轴与其余的M个光导纤维平行光管271至27m的光轴相交在由步进电动机24驱动旋转的一个反射镜61的镜面61a上的一点上，及该反射镜61的角度可由槽盘(编码器)30来检测。
在上述实施例中，用作具体光导的光导纤维平行光管36的光轴是转动的。
与此相反，如图9中所示，光导纤维平行光管271至27m可以各在一直线上以预定间隔相对齐，光导纤维平行光管36可以构成为与一带状槽板(编码器)71一起地由具有作为驱动源的步进电动机24的可调机构73驱动，在平行于光导纤维平行光管271至27m的对齐方向上移动，而槽板71上的槽72可由传感器38和39检测。
除了如在上述实施例中使用遮挡及通过光的槽的方法外，也可使用一个板在其上例如以条形码形式印有可借助光反射通过光检测的图案。
在上述实施例中，槽盘(编码器)30中的槽被编码，以使得由传感器38和3 9的输出数据直接地指示与用作具体光导的光导纤维平行光管36耦合的光导纤维平行光管27。
但是，这并不限制本发明。例如可使用一个其中的槽是以与各光导纤维平行光管27之间的间隔相等的间隔在一排上形成的槽板(编码器)，并使其与光导纤维平行光管36一起运动，及对通过传感器的槽数进行计数，以检验计数结果是否与指定信号相对应。
虽然上述实施例式中示范地说明了用于光导纤维作成的线路的测试系统中的光学开关，但本发明也可用于能人工转换的光学开关。
在此情况下，与具体光导纤维平行光管36相耦合的光导纤维平行光管36可通过用灯等来显示确定单元42的确定结果或显示与来自传感器38和39的数据相对应的数，从外部可视地进行检验。
虽然上述实施例使用了可调机构及用作驱动源的步进电动机，但是本发明也可类似地用于使用由电位器输出驱动旋转的伺服电动机作为可调机构驱动源的光学开关。
在上述实施例中，本发明应用于具有一个线路及多个接点的光学开关。但是，本发明也可应用于具有多个线路及多个接点的光学开关。
在此情况下，多个光线路可以同时地使用多个光脉冲测试仪(OTDR)来检测。
如以上已描述的，本发明的光学开关是这样构成的，即当转换装置驱动可调机构并使得具体光导与相应于指定信号的光导相耦合时，检测装置检测可调机构的实际运动，确定装置确定来自检测装置的输出是否对应于指定信号。
根据本发明的光学开关，可以容易地知道出现了转换的故障状态，即其中由于驱动源等的误差引起具体光导未与指定光导相耦合。
甚至当使用该光学开关对多个各由一光导纤维制成的光线路进行检测时，可以防止测试被错误地执行。
根据本发明，可以提供一种其中能解决传统技术中的问题并可知道光路转换误差的光学开关。
对于本领域的熟练技术人员，通过考虑本说明书及对这里所公开的本发明的实践，本发明的另外实施形式将是显而易见的。
希望将该说明书及例子仅作为示范例来考虑，而本发明的实际范围将由以下权利要求书来指定。

Claims (10)

1.一个光学开关，用于通过在接收到电信号时进行工作的光路形成装置(24)使具体光导(36)选择地与多个光导(271，2712)中的任一个相耦合，其特征在于包括：
与所述光路形成装置(14)相关设置的编码器(30)，用于提供相应于每个光路形成位置的光路形成位置信息，该光路形成位置是通过使所述具体光导(36)与所述任一光导相耦合而形成的；
转换装置(40)，用于对所述光路形成装置(24)提供与由所述编码器提供的光路形成位置信息相对应的电信号：及
检测装置(38，39)，用于当所述光路形成装置(24)根据由所述转换装置(40)提供的电信号进行操作时，检测由所述编码器(30)提供的光路形成位置信息；
其中所述光学开关的转换操作可基于来自所述检测装置(38，39)的检测输出来确定。
2.根据权利要求1的光学开关，其特征在于：所述编码器(30)包括与用作所述光路形成装置(24)的电动机(24)的转轴相连接的，并具有提供光路形成位置信息的预定槽排(P1-P6)。
3.根据权利要求1的开关，其特征在于：所述检测装置(38，39)各包括一个传感器(38，39)，用于检测槽部件(30)的预定槽排(P1-P6)
4.根据权利要求1至3中任一项的开关，其特征在于：所述转换装置(40)接收指定所述任一光导的信号，并将相应于该信号的电信号提供给所述光路形成装置(24)。
5.根据权利要求4的开关，其特征在于：还包括确定装置(42)，用于确定所述检测装置的输出是否对应于指定所述任一光导的信号。
6.根据权利要求1至5中任一项的开关，其特征在于：所述检测装置(38，39)检测所述具体光导(36)，所述任一光导或插在所述具体光导(36)与所述任一光导之间的光部件(61)的方向及位置。
7.根据权利要求5的开关，其特征在于：当所述确定装置(42)确定出来自所述检测装置(38，39)的输出不与指定所述任一光导的信号相对应时，所述转换装置(40)还对所述光路形成装置(24)提供用于使所述具体光导(36)耦合到任一光导上的电信号。
8.根据权利要求1至7中任一项的开关，其特征在于：所述具体光导(36)垂直地与用作所述光路形成装置的所述转轴相连接，及所述多个光导(271-2712)以预定间隔布置在以所述电动机(24)的所述转轴为中心的各位置上，其中所述多个光导(271-2712)可以面对着垂直地与所述电动机(24)的所述转轴相连接的所述具体光导(36)。
9.根据权利要求1至7中任一项的开关，其特征在于：所述光路形成装置(24)具有用作驱动源的所述电动机(24)及与所述电动机的所述转轴相连接的反光镜(61)，所述具体光导(36)设置在光能被入射到所述反光镜(61)的位置上，及所述多个光导(271-2712)以预定间隔设在从所述反光镜(61)返回的光能被接收到的位置上。
10.根据权利要求1至7中任一项的开关，其特征在于：所述光路形成装置(24)具有用作驱动源的所述电动机(24)，及由所述电动机(24)驱动的一个线性运动机构(73)，所述具体光导(36)与所述线性运动机构(73)连接并垂直于所述线性运动机构(73)的运动方向，及所述多个光导(271-2712)以预定间隔设置在使所述多个光导(271-2712)以预定间隔设置在所述多个光导(271-2712)能够面对着与所述线性运动机构(73)相连接并垂直于所述线性运动机构(73)的所述具体光导(36)的各位置上。
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