CN209070225U - 一种m×n机械式光开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种M×N机械式光开关，其底盒的A侧面固定安装1个M芯阵列准直器，M个相同的准直输出光路相互平行，与之相邻的B侧面固定安装1个N芯阵列准直器，N≥M，N个相同的准直器的输入光路相互平行。N个电机固装于底盒的B’侧面，N根导轨安装于B和B’两侧面之间，各导轨均垂直于B和B’两侧面，每根导轨有一滑块，各滑块上固装一块反射镜与光路相对。各电机连接的丝杆与导轨平行，各丝杆穿入对应的滑块丝孔，当某个电机启动转动丝杆，滑块沿导轨直线移动。各电机的电磁开关与控制中心连接。反射镜处于不同位置使M路输入光可选择N路输出；本实用新型体积减少、插入损耗低、隔离度高、成本低、重复性好。光开关切换速度高。

Description

一种M×N机械式光开关

技术领域

本实用新型属于光通讯技术领域，具体涉及用于光信号交换的一种M×N机械式光开关。

背景技术

光开关是一种实现光信号通断、光路径改变的光无源器件，是实现光通信网络信号交换的基础器件之一，也是实现全光网络中核心技术之一。伴随着光通信传送网络技术的超高发展，原有的光开关技术性能不断地改进，各种功能类型的光开关不断涌现。按照目前生产工艺来区分主要分为两大类，一类为微机电系统(MEMS)工艺的M×N光开关，另一类即M×N机械式光开关。

机械式光开关具有插入损耗较低、隔离度高、波长和偏振无关、抗振动试验性能强，生产制作技术也相对成熟，因此在光通信网络中占有极其重要的地位，并广泛应用于光网络的故障保护切换，动态的光路径管理与监控，光器件的测试、业务的灵活增减与转移等。

现有的M×N机械式光开关是由M个1×N机械式光开关进行M级级联才实现M×N光路的开关功能。M级1×N机械式光开关级联后的光开关整体体积偏大、响应时间慢、成本也高，难以实现与其它器件的光或光电集成，也不易于大批量生产，这些问题都使现有的M×N机械式光开关难以推广应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种体积较小、切换速度快的M×N机械式光开关，包括一列M芯阵列准直器和一列N芯阵列准直器，两列准直器的光路交角相同。电机驱动的滑块在与N芯阵列准直器对应的导轨上移动，滑块上的反射镜处于两列准直器的光路交点上时，连接二光路。

本实用新型设计的一种M×N机械式光开关包括多芯阵列准直器和控制中心，长方体的底盒四个侧面分别为A、B、A’和B’,A和B相邻且相互垂直，A’平行于A，B’平行于B。A侧面固定安装1个M芯阵列准直器，与之相邻的B侧面固定安装1个N芯阵列准直器，N≥M。所述M芯阵列准直器是排列在底盒A侧面的处于同一平面的M个相同的准直器M₁,M₂…M_i…M_M，它们的输出光路相互平行，与底盒的A侧面的交角为α＝70°～110°。与之相类似，所述N芯阵列准直器是排列在底盒B侧面的处于同一平面的N个相同的准直器N₁,N₂…N_j…N_N，它们的输入光路相互平行，与底盒的底盒的B侧面的交角也为α。M芯阵列准直器和N芯阵列准直器的光路方向均处于同一平面。

N个电机Q₁,Q₂…Q_j…Q_N固定安装于底盒的B’侧面，N根导轨安装于B和B’两侧面之间，各导轨均垂直于B和B’两侧面，每根导轨上安装一个与之配合的滑块，每个滑块上固定安装一块反射镜，反射镜的镜面垂直于M芯阵列准直器和N芯阵列准直器光路方向所处的平面，N块反射镜P₁,P₂…P_j…P_N的镜面分别与N芯阵列准直器的N条光路相对。各电机的输出轴各连接一根丝杆，丝杆与导轨平行，每根丝杆穿入与之对应的滑块的丝孔，当某个电机启动，带动与之相连的丝杆转动，该丝杆上的滑块沿其导轨直线移动。各电机的电磁开关与控制中心连接。

较佳方案为M和N为4～64的整数。

最佳方案为M＝N＝4～32的整数。

较佳方案为所述M芯阵列准直器的输出光路垂直于底盒的A侧面；与之相类似，所述N芯阵列准直器的输入光路垂直于底盒的B侧面。M芯阵列准直器和N芯阵列准直器的光路方向相互垂直，各滑块上的反射镜的反射镜面与光路的交角为45度。

光通过M芯阵列准直器的输入端送入本开关，各电机的运行使各滑块移动，当反射镜P_j处于M_i的输出光路上时，将入射准直器M_i的光折射到准直器N_j。反射镜位置改变，光路的连接不同，决定输入M芯阵列准直器的光，经N芯阵列准直器中哪个输出。当反射镜P_j依次处于M₁,M₂…M_M的输出光路上时，输入M₁,M₂…M_MM的光将依次从同一N_j准直器输出。同样当反射镜P,P₂…P_N依次处于M_i的输出光路上时，输入同一M_i准直器的光将依次从N₁,N₂…N_N准直器输出。即入射某个准直器m_i的光可以选择N₁,N₂…N_N的任一准直器输出。

每个电机前侧安装有光电开关，所述光电开关为相对的光发射端和接收端，光电开关的信号线接入控制中心。滑块的一侧安装遮光片，当导轨上的滑块移动到靠近与之连接的电机时，遮光片插在该电机的光电开关的光发射端和接收端之间，光发射端的光被遮，接收端接收不到光，该光电开关将向控制中心发出信号，控制中心及时断开该电机的电磁开关，电机停止运行。

所述反射镜为平面反射镜、直角棱镜或角锥棱镜。最佳方案是直角棱镜，能将光全反射，容易安装，且对机械应力稳定性和强度好。

与现有技术相比，本实用新型一种M×N机械式光开关的优点为：能使M路输入光选择N路输出光路；与输入输出路数相同的级联式机械式光开关相比，体积减少近一半、插入损耗低、隔离度高、成本低、重复性好。导轨上的滑块能快速运动响应，光开关切换速度高。

附图说明

图1为本M×N机械式光开关实施例8芯阵列准直器的整体结构整体结构示意图；

图2为本M×N机械式光开关实施例1的光路示意图；

图3为本M×N机械式光开关实施例1电机、滑块和导轨的结构示意图；

图4为本M×N机械式光开关实施例2光路示意图。

图内标号为

1、底盒，2、丝杆，3、导轨，4、滑块，5、反射镜，6、光电开关，7、遮光片；

M1～M8为8芯阵列准直器的8个准直器，N1～N8为另一8芯阵列准直器的8个准直器，Q1～Q8为8个并列的电机。

具体实施方式

下面结合附图对以本M×N光开关为实施例作进一步说明。

M×N机械式光开关实施例1

本M×N机械式光开关实施例1的M＝N＝8，为8×8机械式光开关，包括2个8芯阵列准直器和控制中心，2个8芯阵列准直器的整体结构如图1所示，长方体的底盒1四个侧面分别为A、B、A’和B’,A和B相邻且相互垂直，A’平行于A，B’平行于B。A侧面固定安装1个8芯阵列准直器，与之相邻的B侧面固定安装另1个8芯阵列准直器，位于底盒A侧面的8芯阵列准直器是处于同一平面的8个相同的准直器M₁,M₂…M₈，它们的输出光路相互平行，垂直于底盒1的A侧面。与之相类似，位于底盒1的B侧面的另一8芯阵列准直器是处于同一平面的8个相同的准直器N₁,N₂…N₈，它们的输入光路相互平行，垂直于B侧面。2个8芯阵列准直器的光路方向相互垂直，均处于同一平面。

8个电机Q₁,Q₂…Q_j…Q_N固定安装于底盒1的B’侧面，8根导轨3安装于B和B’两侧面之间，各导轨3均垂直于B和B’两侧面，每根导轨3上安装一个与之配合的滑块4，每个滑块4上固定安装一块直角棱镜为反射镜5，N块反射镜5P₁,P₂…P₈的斜面反射镜面分别与2个8芯阵列准直器的光路方向成45度。各电机的输出轴各连接一根丝杆2，丝杆2与导轨3平行，每根丝杆2穿入与之对应的滑块4的丝孔，当某个电机启动，带动与之相连的丝杆2转动，该丝杆2上的滑块4沿其导轨3直线移动。各电机的电磁开关与控制中心连接。

本例的光路如图2所示，光通过A侧面的8芯阵列准直器的输入端送入本开关，各电机的运行使各滑块移动，当反射镜P_j处于M_i准直器的输出光路上时，将入射该M_i准直器的光折射到B侧面的准直器N_j。反射镜位置改变，光路的连接不同，决定输入A侧面的8芯阵列准直器的光，经B侧面的8N芯阵列准直器中哪个输出。当反射镜P_j依次处于M₁,M₂…M₈的输出光路上时，输入M₁,M₂…M₈的光将依次从同一N_j准直器输出。同样当反射镜P,P₂…P₈依次处于M_i的输出光路上时，输入同一M_i准直器的光将依次从N₁,N₂…N₈准直器输出。即入射某个准直器M_i的光可以选择N₁,N₂…N₈的任一准直器输出。

本例电机、滑块4和导轨3的结构如图3所示，每个电机前侧安装有光电开关6，该光电开关6为相对的光发射端和接收端，光电开关6的信号线接入控制中心。滑块4的一侧安装遮光片7，当导轨3上的滑块4移动到靠近与之连接的电机时，遮光片7插在该电机的光电开关6的光发射端和接收端之间，光发射端的光被遮，接收端接收不到光，该光电开关6将向控制中心发出信号，控制中心及时断开该电机的电磁开关，电机停止运行。

M×N机械式光开关实施例2

本M×N机械式光开关实施例2的M＝4，N＝6，为4×6机械式光开关，包括4芯阵列准直器、6芯阵列准直器和控制中心，其底盒1的结构与实施例1相同，该4芯阵列准直器是排列在底盒A侧面的处于同一平面的4个相同的准直器M₁,M₂，M₃，M_M，它们的输出光路相互平行，与底盒的A侧面的交角为α＝80°。与之相类似，所述6芯阵列准直器是排列在底盒B侧面的处于同一平面的6个相同的准直器N₁,N₂…N₆，它们的输入光路相互平行，与底盒的底盒的B侧面的交角也为80°。4芯阵列准直器和6芯阵列准直器的光路方向均处于同一平面。

本例的光路如图4所示，光通过A侧面的4芯阵列准直器中的某个准直器M_i的输入端送入本开关，各电机的运行使各滑块移动，当反射镜P_j处于M_i准直器的输出光路上时，将入射该M_i准直器的光折射到B侧面的准直器N_j。

本例电机、导轨3、丝杆2、滑块4和反射镜5的结构与实施例1相同。

上述实施例，仅为对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本实用新型并非限定于此。凡在本实用新型的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种M×N机械式光开关，包括多芯阵列准直器和控制中心，长方体的底盒四个侧面分别为A、B、A’和B’,A和B相邻且相互垂直，A’平行于A，B’平行于B；其特征在于：

所述底盒(1)的A侧面固定安装1个M芯阵列准直器，与之相邻的B侧面固定安装1个N芯阵列准直器，N≥M；所述M芯阵列准直器是排列在底盒(1)A侧面的处于同一平面的M个相同的准直器M₁,M₂…M_i…M_M，它们的输出光路相互平行，与底盒(1)的A侧面的交角α＝70°～110°；与之相类似，所述N芯阵列准直器是排列在底盒(1)的B侧面的处于同一平面的N个相同的准直器N₁,N₂…N_j…N_N，它们的输入光路相互平行，与底盒(1)的B侧面的交角也为α；M芯阵列准直器和N芯阵列准直器的光路方向均处于同一平面；

N个电机Q₁,Q₂…Q_j…Q_N固定安装于底盒(1)的B’侧面，N根导轨(3)安装于B和B’两侧面之间，各导轨(3)均垂直于B和B’两侧面，每根导轨(3)上安装一个与之配合的滑块(4)，每个滑块(4)上固定安装一块反射镜(5)，反射镜(5)的镜面垂直于M芯阵列准直器和N芯阵列准直器光路方向的平面，N块反射镜(5)P₁,P₂…P_j…P_N的镜面分别与N芯阵列准直器的N条光路相对；各电机的输出轴各连接一根丝杆(2)，丝杆(2)与导轨(3)平行，每根丝杆(2)穿入与之对应的滑块(4)的丝孔，当某个电机启动，带动与之相连的丝杆(2)转动，该丝杆(2)上的滑块(4)沿其导轨(3)直线移动；各电机的电磁开关与控制中心连接。

2.根据权利要求1所述的M×N机械式光开关，其特征在于：

所述M和N为4～64的整数。

3.根据权利要求1所述的M×N机械式光开关，其特征在于：

所述M＝N＝4～32。

4.根据权利要求1所述的M×N机械式光开关，其特征在于：

所述M芯阵列准直器的输出光路垂直于底盒(1)的A侧面；与之相类似，所述N芯阵列准直器的输入光路垂直于底盒(1)的B侧面；M芯阵列准直器和N芯阵列准直器的光路方向相互垂直；各滑块(4)上的反射镜(5)的反射镜面与光路的交角为45度。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的M×N机械式光开关，其特征在于：

每个电机前侧安装有光电开关(6)，所述光电开关(6)为相对的光发射端和接收端，光电开关(6)的信号线接入控制中心；滑块(4)的一侧安装遮光片(7)，当导轨(3)上的滑块(4)移动到靠近与之连接的电机时，遮光片(7)插在该电机的光电开关(6)的光发射端和接收端之间，该光电开关(6)向控制中心发出信号，控制中心断开该电机的电磁开关，电机停止运行。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的M×N机械式光开关，其特征在于：

所述各反射镜(5)分别安装于各滑块(4)顶部。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的M×N机械式光开关，其特征在于：

所述反射镜(5)为平面反射镜、直角棱镜或角锥棱镜。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的M×N机械式光开关，其特征在于：

所述反射镜(5)为直角棱镜。