DE3147109A1 - Steueranordnung zur steuerung eines lichtschalters fuer optische signale. - Google Patents

Description

• Steueranordnung zur Steuerung eines Lichtschalters für
• optische Signale.
• Die Erfindung betrifft eine spezielle optoelektronische Anordnung, nämlich die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebene spezielle Steueranordnung für einen oder mehrere Lichtschalter.
• Die Erfindung wurde insbesondere zur Steuerung einer Vielzahl von Lichtschaltern entwickelt, welche auf einem einzigen ersten Substrat in integrierter Technik hergestellt sind und insbesondere als Koppelpunkte eines Koppelfeldes mit rein optischen Zwischenleitungen in einem Fernsprech-Vermittlungssystem dienen sollen. Die Erfindung ist jedoch darüber hinaus auch auf anderen technischen Anwendungsgebieten einsetzbar, z.B. zur Steuerung von Lichtschaltern in der Rechnertechnik und in sonstigen, Signale übertragenden bzw.
• verarbeitenden Systemen und Geräten, vor allem falls jedem der verschiedenen Lichtschalter individuell, z.B. durch Herstellungstoleranzen bedingte, anders große elektrische Steuerspannung von präzise eingestellter Amplitude zugeleitet werden muß.
• Elektrisch steuerbare Lichtschalter sind an sich verschieden aufbaubar, vor allem äe nach der Art der Durchschaltung. In als Richtungskoppler aufgebauten Lichtschaltern werden durch spannungsabhängige Lichtgeschwindigkeitsänderungen die entsprechend mitgeänderten Übersprech-Kopplungen zwischen zwei meistens eng benachbart und parallel verlaufenden Lichtleitungen zur direkten oder kreuzweisen Durchschaltung beider Lichtleitungen ausgenutzt. Endet die zweite parallele Lichtleitung in einem lichtabsorbierenden Lichtsumpf , dann wirkt dieser Richtkoppler wie ein der Kerr-Zelle ähnlicher Lichtschalter mit, von außen betrachtet, nur einer einzigen Lichtleitung als Signalausgang. Außerdem gibt es z.B. den Richtungskopplern ähnliche steuerbare Lichtgabeln zur Schaltung der Signale zum einen oder anderen Gabelausgang. Solche Lichtschalter enthalten Jeweils eine oder mehrere elektrisch leitende Elektroden zur Steuerung der Durchschaltung.
• Solche Lichtschalter und deren Steueranordnung, die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegeben istS sind bereits durch eine Vielzahl von Literaturstellen bekannt, wobei dort die Lichtschalter vorzugsweise auf GaAs-Basis oder LiNbO3-Basis in integrierter Technik hergestellte Richtungskoppler sind9 und wobei dort die Steueranordnung im wesentlichen nur durch einS häufig regelbares, Gleichspannungs-Netzgerät gebildet wird und jeweils nur einen einzigen Lichtschalter steuert, vgl. z.B. die Lichtschalter und deren Steueranordnung in (1) Electronics Letters 10 (21. FebrO 1974) NrO 4, 41 bis 43 (2) Electronics Letters 12 (2. Sept. 1977) Nr. 18, 459/460 (3) Electronics Letters 12 (28. Okt. 1976) Nr. 22, 575 bis 5770 (4) Appl. Phys. Lett. 25 (15. Okt. 1974) Nr. 8, 458 bis 460 (5) Appl. Phys. Lett. 25 (15. Nov. 1974) Nr. 10, 561/562 (6) Appl. Phys. Lett. 27 (15. Aug. 1975) Nr. 4, 202 bis 205 (7) Appl. Phys. Lett. 27 (1. Sept. 1975) Nr. 5, 289 bis 291 (8) Appl. Phys. Lett. 28 (1. Mai 1976) Nr. 9, 503 bis 506 (9) Appl. Phys. Lett. 31 (15. Aug. 1977) Nr. 4 266/267 (10) IEEE J. of Quant. El. QE-12 (Juli 1976) Nr. 7 396 bis 401 (11) Integr. Optics. Salt-Lake City Utah (12. bis 14.
• Jan. 1976) MA4-1 bis MA4-3.
• Eine Vielzahl solcher7 auf einem bzw. auf mehreren Substraten angebrachter Lichtschalter können also als Koppelpunkte eines Koppelfeldes mit rein optischen Zwischenleitungen in einem Fernsprech-Vermittlungssystem dienen, worauf insbesondere bereits in den obengenannten Schriften (1) und (3) hingewiesen ist. Solche Lichtschalter können in aqRivalenter Weise häufig 2x2-Schalter in Koppelfeldern für rein elektrische Signale statt für optische Signale ersetzen, nämlich Schalter, die für sich vorbekannt sind z.B. durch (12) US 3 638 193 (13) US 3 593 295 (14) DE-OS 1922-891 (15) DE-AS 2 036 128 (16) DE-AS 2 036 176 (17) BELL-System Techn. J. Mai-Juni 1968, 813 bis 822.
• Auf diese Äquivalenz ist im wesentlichen bereits in den nichtvorveröffentlichten (18) DE-OS 31 38 979 (19) DE-OS 31 38 980 hingewiesen.
• Daneben ist bereits bekannt, die obengenanntenLichtschalter durch Steueranordnungen zu steuern, die Transistoren bzw. Dioden auf dem ersten oder auf einem zweiten Substrat enthalten vgl. z.B.
• (20) Optics Letters 2 (Febr. 1978) Nr. 2, 45 bis 47, insbesondere 45, linke Spalte, Abs. 2 (21) Appl. Phys. Lett. 37 (15. Juli 1980) Nr. 2, 195 bis 197, insbesondere 195, linke Spalte, Abs. 3 und Fig. 2 = in Fig. 2 ist ein Substratblock gezeigt, welcher teils ein erstes LiNbO3-Substrat über einem zweiten Si-Substrat für eine Diode hat.
• (22) 6th ECOC (Europäan Conference on Optical Communication, University York, United Kingdom, 16. bis 19. Sept.
• 1980, IEE Public. Nr. 190, S. 252 bis 255, insbesondere S. 252, Abs. 1 und Fig. 3.
• (23) IEEE J. of QUANT. EL. QE-16, (Apr. 1980) Nr. 4, 390/391, insbesondere Fig. 1 - diese Figur zeigt einen Substratblock mit einem FET auf einem zweiten GaAs-Substrat und einen Laser bzw. eine Lichtleitung in einem ersten GaAs-Substrat, wobei das erste und das zweite Substrat einen gemeinsamen Substratblock bilden Es ist auch bereits bekannt, ein erstes GaAs-Substrat mit Lichtleitungen auf einer SiO2-Schicht zu erzeugen, vgl.
• (24) Electronics (2. Juni 1981), 33, Abs. 3.
• Solche optoelectronischen Lichtschalter haben den oft störenden Nachteil, daß die Steuerspannung bzw. die Steuerpotentiale der Steuerspannung häufig sehr präzis, z.B. auf 1 0/00 genau, eingestellt sein müssen, um einen optimalen Betrieb zu erhalten. Wird nämlich die Steuerspannung nicht genügend präzis eingestellt, dann ist entweder die Nebensprechdämpfung zwischen verschiedenen Lichtleitern des Lichtschalters und evtl. des ganzen ersten Substrats ungünstig, oder sonstige Dämpfungen innerhalb der Lichtleitungen sind ungünstig. Besonders für die Verwendung solcher Lichtschalter als Koppelpunkte eines Fernsprech-Vermittlungssystems mit rein optischen Zwischenleitungen müssen aber äußerst hohe Anforderungen an die Nebensprechdämpfung einerseits und an die Durchgangsdämpfung andererseits der Lichtleitungen gestellt werden.
• Wegen der integrierten Herstellungstechnik und der damit verbundenen relativ großen Herstellungstoleranzen, insbesondere für die Lichtleitungentist aber die jeweils zur optimalen Steuerung nötige präzise Größe der Steuerspannung von Fall zu Fall recht unterschiedlich. Die wirklich optimale Größe der Steuerpotentiale für Jeden der Lichtschalter auf einem solchen ersten Substrat ist nur von Fall zu Fall durch Messungen zu ermitteln. wobei afür im späteren Betrieb,vedert Lichtschalter von vielen, auf demselben ersten Substrat angebrachten Lichtschalternfaeweils verschieden große Steuerpotentiale günstig, also optimal sind.
• Die Erfindung löst die Aufgabe, trotz der Unterschiede der Größe der optimalen Steuerpotentiale für die Lichtschalter, im Betrieb individuell sehr präzise eingestellte Steuerpotentiale zur Steuerung des jeweils betreffenden Lichtschalters in für technische Anwendungen sehr zweckmäßiger Weise zur Verfügung zu stellen. Die Erfindung gestattet daher insbesondere, die Ausschußquote bei der Herstellung von Lichtschaltern dadurch stark zu reduzieren, daß die Erfindung eine spezielle Größe innerhalb eines weiten Bereiches von an sich möglichen Steuerspannungsgrößen jeweils präzise schnell und leicht reproduzierbar zur Verfügung zu stellen gestattet. Durch die Verringerung der Ausschußquote bietet die Erfindung zusätzlich überhaupt erst eine wirtschaftlich reelle Chance zur Herstellung solcher Lichtschalter und ihrer Steueranordnung, insbesondere für den intensiven Einsatz derselben in Koppelfeldern von Fernsprech-Vermittlungs systemen.
• Die Erfindung löst diese Aufgabe, indem die-im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannte Steueranordnung für Lichtschalter gem. den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen weitergebildet wird.
• tes zur kreuzweisen Durchschaltung, mit jeweils präzise eingestellen Steuerspannungen zowohl bei direkter als auch bei kreuzweiser Durchschaltung zu betreiben; 3, bei Verwendung des im Patentanspruch 2 angegebenen speziellen Lichtschalters, insbesondere für ein Koppelfeld, in selbsttätigen Weise bedarfsentsprechend jeweils die direkte oder Kreuzweise Durchschaltung einzustellen; 4, besonders rasch die Umwandlung des Wortes in einen Analogwert durchführen zu können, insbesondere indem die.
• verschiedenen Digits des Wortes in paralleler statt serieller Weise der Digitaleingangsseite des Wandlers zugeführt werden; 5, eine Vielzahl von Lichtschaltern mittels eines einzigen Wandlers, der insbesondere gemäß Patentanspruch 4 besonderes schnell betrieben sein kann, mit optimalen Steuerpotentialen bzw. Steuerspannungen zu beliefern; 6, die Selbstentladung der Elektroden des Lichtschalters unschädlich zu machen; 7, mit einem minimalen Aufwand das zweite Steuerpotential der verschiedenen Steuerspannungen über eine einzige Anschlußklemme mit besonders wenig Aufwand zuleiten zu können; 8, auch der zweiten Steuerelektrode des Lichtschalters individuell jeweils ein für sie optimales Steuerpo tential präzise, schnell und leicht zuzuführen; 9, einen besonders hohen Integrationsgrad und damit besonders wenige, zu verlötende oder sonstwie zu verbindende Außenanschlü.sse zu ermöglichen; 10, eine sowohl hinsichtlich der elektrischen Steueranordnung als auch hinsichtlich der optoelektronischen Signaldurchschaltung besonders schnelle Anordnung zur Verfügung zu stellen; 11, mittels heterogener Technik eine relativ schnelle, rein elektrische Steueranordnung mit besonders dämpfungsarmen optoelektronischen Lichtleitern zu kombinieren; 12, sowohl die Fertigung als auch den späteren Betrieb der Steueranordnung bei heterogenem Substratblock möglichst einfach durchführen zu können; sowie 13, in besonders einfacher Weise, trotz nahezu beliebig großer Streuung der durch Herstellungstoleranzen bedingten Eigenschaften des Wandlers, eine präzise Einstellung der Steuerspannungen durch entsprechende vorherige, z.B. einmalige, Justierung zu erreichen.
• Die Erfindung wird anhand der beiden Figuren näher erläutert, wobei Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines als Richtungskoppler ausgebildeten,durch den Stand der Technik bekannten Lichtschalters ,sowie Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steueranordnung, insbesondere bei der Verwendung zur Steuerung einer Vielzahl von Lichtschaltern in einem Koppelfeld eines Fernsprech-Vermittlungssystems, skizzenhaft zeigen.
• In Fig. 1 ist ein als Richtungskoppler aufgebauter bekannter Lichtschalter LK mit zwei Lichtleitungen LL bzw.
• A-A'; B-B' gezeigt. Er enthält in diesem Fall auf ca.
• 3 mm Länge dicht benachbarte und parallel angeordnete Lichtleitungen LL, sowie acht elektrisch steuerbare Elektroden E11...E24. Letztere sind paarweise. angeordnet und hintereinander über dem parallelen Abschnitt der Lichtleitungen LL angebracht, sowie jeweils abwechselnd vom ersten Steuerungspotential V1 und vom zweiten Steuerungspotential Va gesteuert. Isolierschichten Is trennen räumlich die elektrisch leitenden Zuleitungen der Steuerpotentiale VI von den Zuleitungen der Steuerpotentiale V2. In für sich bekannter Weise beeinflussen diese Steuerpotentiale V1, V2 die Lichtgeschwindigkeit in den Lichtleitungen LL. Bei speziellen Werten der Steuerpotentiale V1, V2 bzw. der Steuerspannung V1/V2 findet eine Kreuzkopplung statt, bei der Signale von A zu B' und von B zu A' kreuzweise so durchgeschaltet sind, daß in direkter Richtung, d.h. von A nach A' und von B zu B', höhe Dämpfungen eintreten. Je nach den Zufällen während der Herstellung dieses Lichtschalters LK sind die präzisen optimalen Größen der Steuerpotentiale V1 und V2, bei denen Jeweils eine kreuzweise Durchschaltung mit hoher Dämpfung in direkter Richtung und bei denen eine direkte Durchschaltung bei hoher Dämpfung in kreuzweiser Richtung eintritt, von Lichtschalter LK zu Lichtschalter LK deutlich, z.B. um 1% und viel mehr, unterschiedlich, Jedenfalls wenn man an hoher Dämpfung in der unerwünschten Durchschalterichtung und niedriger Dämpfung in der erwünschten Durchschalterichtung sehr interessiert ist.
• Es handelt sich hier also um einen speziellenrin integrierter Technik hergestellten Richtungskoppler LK für optischetin mindestens einer Lichtleitung LL geführte Signale. Der Lichtschalter LK ist auf einem ersten Substrat angebracht, das z.B.in für sich bekannter Weise aus Ga4s oder aus LiNbOD besteht. An der Lichtleitung ist zum Steuern des Lichtschalters LK Jeweils mindestens eine elektrisch steuerbare, elektrisch leitende Elektrode, vgl. E11...E24, angebracht Gesteuert vom Steuerpotential, hier V1 und 72, an Elektroden wird das in der betreffenden Lichtleitung LL geführte Licht direkt von -A zu Ag beziehungsweise von B zu 32 durchgeschaltet oder kreuzweise zwischen den Lichtleitungen LL ausgetauscht, d.h. von A.zu B' bzw. B zu A', durchgeschaltet. Bei der Erfindung kann aber Jeder andere, eine Steuerelektrode enthaltende Lichtschalter zur Schaltung von optischen, in einer Lichtleitung geführte Signale verwendet sein.
• Die Erfindung löst das Problem, präzise Steuerspannungen bzw. Steuerpotentiale V1, V2, je nachdem Bedarf des jeweiligen Lichtschalters LK, auf z.-30 9 zV- -genau, in solcher Weise der Elektrode bzw. den Elektroden Ei1...E14 zuzuführen, daß auch im rauhen schnellen Betrieb, z.B.
• innerhalb eines Fernsprech-Vermittlungssystems, wahlweise eine niedrige Dämpfung in der gewünschten Durchschalterichtung, und vor allem wahlweise-eine hohe Dämpfung in einer nicht gewünschten Durchschalterichtung zum Sperren dieser Durchschalterichtung gesichert ist - obwohl die nötige,z.3.auf 1 mV genaue, optimale Größe des Steuerpotentials V1 und/oder V2 von Lichtschalter zu Lichtschalter deutlich jeweils Unterschiede von z.B. einigen 100 mV aufweist. Ein solcher Lichtschalter .LK weist also zwei optische Signaleingänge A, B und zwei optische Signalausgänge A', B' auf.
• Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Variante der Steueranordnung, welche die betreffenden Steuerspannungen VI, V2 rasch mit hoher Präzision und individuell justiert für den jeweils betreffenden Lichtschalter LK mittels des D/A-Wandlers D/A und mittels mindestens eines den Wandler D/A betreibenden Speichers S1S2/S3 liefert.
• Bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel sind auf dem ersten Substrat KF nicht nur ein Lichtschalter LK mit je zwei optischen Signaleingängen und zwei optischen Signalausgängen, sondern eine Vielzahl solcher Lichtschalter LK angebracht. Diese Lichtschalter LK sind, zum Teil in Serie zum Teil parallel, in Lichtleitungen LL eingefügt, so daß bei dieser Variante das erste Substrat KF einen Abschnitt eines Koppelfeldes eines Vermittlungssystems darstellen kann Die Anschlüsse LA, welche optische Signale zuführen und/oder wegführen, stellen daher Eingänge und/oder Ausgänge dieses Koppelfeldabschnittes KF dar Alle diese Lichtschalter LK werden bei diesem Bei spiel von einer einzigen Steueranordnung gesteuert.
• Auf einem zweiten eigenen Substrat IS ist die zugehörende Steueranordnung S1, S29 S3,SW, ZR, D/A9 SZ9 RZ9 TG angebracht - oder wenigstens ein Teil dieser Steueranordnung, vor allem D/A, aber auch z.B. SW; ZR9 SZ, RZ, TG wie in Fig 1 Dieses zweite Substrat mit (Teilen) der Steueranordnung kann, wie unten erläutert, jedoch auch identisch mit dem ersten Substrat KF sein9 so daß in diesem Sonderfall beide Substrate KF/IS einen einzigen homogenen oder hetrogenen Substratblock statt zweier getrennter, über äußere Leitungen verbundener Substrate darstellen Auf dem zweiten Substrat IS ist erder findungsgemäß nämlich D/A-Wandler D/A in integrierter Technik angebracht, welcher hinsichtlich seiner analogen Ausgangs spannung gegen Gleichspannungsversorgungs-Schwankungen stabilisiert ist. Unabhängig von solchen Schwankungen liefert also der Wandler D/A präzise analoge Steuerpotentiale VI und V2 an die Elektrode des jeweils angesteuerten Lichtschalters LKo Die Analogausgangsseite des Wandlers D/A ist in diesem Beispiel mit den Elektroden E11...E24 der verschiedenen Lichtschalter LK über zyklisch betätigte Zwischenschalter SZ elektrisch, leitend verbundend Dazu werden die Zwischenschalter SZ, z.B. mit 100 kHz, zyklisch nacheinander kurzzeitig mittels des, zB 1 MHz-Impulsfolgen erzeugenden9 Taktgenerators TG und des Schieberegisters bzw Ringzählers RZ eitend gesteuert Auf diese Weise kann der Wandler D/A nicht nur einen einzigen, sodern viele, z.B. zehn, Lichtschalter LK mit Steuerpotentialen V1 und/oder V2 beliefern.
• Die Digitaleingangsseite des Wandlers D/A ist zur Steuerung der hier vielen Lichtschalter LK mit einem mindestens einen Speicher enthaltenden Byte-Generator - hier mit drei Speichern S1/S2/S3 mit Zwischenregister ZR, Taktgenerator TG und Ringzähler bzw. Schieberegister RZ - verbunden. Dieser Byte-Generator liefert im Betrieb aus Digits gebildete Wörter an die Digitaleingangsseite des Wandlers D/A. Aus einem solchen Wort kann der gegen Störungen unempfindliche Wandler D/A präzise und rasch jene analogen Steuerpotentiale V1 und/oder V2 erzeugen, welche den jeweils angesteuerten betreffenden Lichtschalter LK, individuell für diesen bestimmt, mit entsprechend hoher Präzision steuern. Es ist günstig, hierbei einen solchen Code für diese Wörter zu verwenden, der in möglichst kleinen Sprüngen die optimale Größe des Steuerpotentials V1 bzw. V2 an derElektrode einzustellen gestattet, wobei häufig eimlineare Kodierung d.h. gleichmäßige Quantisierung (uniform quantizing) hier oft besser als eine logarithmische Kodierung (non-uniform quantizing) ist. Diese analoge Ausgangsspannung des Wandlers D/A stellt dann jeweils die Steuerspannung bzw. das Steuerpotential V1 und/oder V2 dar, welches einem der Lichtschalter LK jeweils individuell, seinem Bedarf entsprechend, zugeführt wird. Im Speicher des Byte-Generators, hier in den Speichern S1/S2, sind im gezeigten Beispiel viele solcher Wörter gespeichert, die, nacheinander gelesen , in dem Zwischenregister ZR zwischengespeichert werden, so daß in besonders zeitsparender Weise der nächste Abfragezyklus innerhalb der Speicher S1/S2 bereits beginnen kann, obwohl das im Zwischenregister ZR zwischengespeicherte, zuletzt gelesene Wort noch längere Zeit zur Erzeugung einer entsprechenden analogen Spannung auf der Analogausgangsseite des Wandlers D/A bereitsteht. Jedem Lichtschalter LK sind in diesem Beispiel jeweils ein Wort im ersten Speicher S1 und ein Wort im zweiten Speicher S2 zugeordnet. Das im ersten Speicher SI gespeicherte Wort stellt hier das, z.B. binär, kodierte wort dar, welches-der Steuerspannung bzw dem Steuerpotential, z.B. V1, für direkte Durchschaltung eines speziellen Lichtschalters LK aus der Vielzahl der Lichtschalter LK entsprichte im ersten Speicher S1 sind hierbei bevorzugt so viele, z.B. binär, kodierte Wörter für direkte Durchschaltung gespeichert, als die Anzahl der Lichtschalter LK beträgt, die von ein und demselben Wandler D/A zyklisch nacheinander über die Zwischenschalter SZ angesteuert werden. In entsprechender Weise sind hier im anderen, zweiten Speicher S2 die, z.B. wieder binär, kodierten Wörter gespeichert, welche Jeweils Jenen anderen Steuerpotentialen, u.zw. wieder V1, entsprechen, welche für die kreuzweise Durchschaltung an dieselben Elektroden des betreffenden Lichtschalters LX zu liefern sind. Derselben Elektrode, z.B. EIl, des Jeweils über einen der Zwischenschalter SZ angesteuerten betreffenden Lichtschalters LX wird von Wandler D/A jeweils genes Steuerpotential, hier V1dir oder V1kreu zugeleitet, das entweder der direkten Durchschalterichtung, also dem im ersten Speicher 51 gespeicherten wort, oder der kreuzweisen Durchschalterichtung, also dem im zweiten Speicher S2 gespeicherten Wort entspricht = abhängig davon, welcher der beiden Wechselschalter SW, von denen stets einer leitend, der andere sperrend ist, soeben leitend ist.
• Diese Wechselschalter SW können auch automatisch mittels des dritten, z.B. im Zentralsteuerwerk des Vermittlungssystems angebrachten, Speichers 53 gesteuert werden, welcher speichert, ob der Schalt-SOLL-Zustand des jeweils angesteuerten Lichtschalters LX direkt oder kreuzweise ist. Abhängig von diesem im dritten Speicher S3 gespeicherten Schalt-SOLLZuf tandssignals wird der Jeweils über einen Zwischenschalte SZ angesteuerte Lichtschalter LX von dem ihm individuell zugeordneten Wort aus dem ersten Speicher SI direkt oder von dem ihm individuell zugeordneten Wort aus dem zweiten Speicher-S2 kreuzweise durchgeschaltet. llie beiden Speicher S1, S2 oder weitere solche Speicher können zusätzlich nochmals in gleicher Anzahl weitere kodierte Wörter enthalten, welche dem zweiten Steuerpotential V2 an einer anderen Elektrode des Lichtschalters LK, vgl. E21, entsprechen und welche für sich durch denselben Wandler D/A oder durch einen weiteren solchen Wandler D/A aus solchen weiteren Wörtern erzeugt sein können. Für die Erzeugung dieses zweiten Steuerpotentials V2 kann also dabei ein eigener, zweiter Wandler D/A angebracht sein, oder ein auf einer zweiten-Ader eXec zweiadrigen Ausgangs des Wandlers D/A auftretendes verzierliches Potential ausgenutzt werden.
• Grundsätzlich ist Jedoch auch eine andere0rganisation der Abspeicherung der Wörter in den verschiedenen Bereichen von Speichern möglich, statt sie, wie soeben geschildert, für direkte Durchschaltung im Speicher S1 und für kreuzweise Durchschaltung im Speicher S2 abzuspeichern. Das Wesen des Kernes der Erfindung wird davon nicht berührt, wie die Abspeicherung organisiert ist.
• Wesentlich ist, daß mindestens ein kodiert gespeichertes Wort über mindestens einen Wandler D/A mindestens ein analoges Steuerpotential V1 und/oder V2 erzeugt, welches seinerseits zur Steuerung von mindestens einem Lichtschalter LK dient.
• Dadurch,- daß also auf einem zweiten Substrat, z.B. aus Si oder GaAs, ein hinsichtlich seiner analogen Ausgangsspannung gegen Gleichspannungsversorgungs-Schwankungen stabilisierter D/A-Wandler in integrierter Technik angebracht ist, daß die Analogausgangsseite des Wandlers mit mindestens einer Elektrode des Lichtschalters verbunden ist und daß die Digitaleingangsseite des Wandlers zur Steuerung des Lichtschalters mit einem Byte-Generator, welcher im Betrieb aus Digits gebildete Wörter liefert, verbunden ist9 wird also eine präzise optimale rasche Einstellung des betreffenden Lichtschalters er mögliche, unabhängig um welchen speziellen Lichtschaltertyp es sich handelte Falls der Lichtschalter ein Richtungskoppler mit parallel angeordneten Lichtleitungen ist, kann der Byte-Generator zwei Speicher enthalten, von denen der erste Speicher Wörter speichert, welche der direkten Durchschaltung der betreffenden Lichtleitung des Lichtschalters entsprechen und von denen der zweite Speicher Wörter speichert, welche der kreuzweisen Durchschaltung zu der anderen Lichtleitung dieses Lichtschalters entsprechen.
• Se ist wkemplizisrt mittels ein und desselben Wandlers die Belieferung der betreffenden Elektrode mit sowohl für direkte als auch für kreuzweise Durchschaltung optimalen Steuerpotentialen möglich. Falls hierbei zusätzlich der Byte-Generator noch einen dritten Speicher enthält, in welchem, z.B. binär, gespeichert ist9 ob der erste Speicher oder der zweite Speicher ein Wort an die Digi taleingangsseite des Wandlers liefern soll, und falls zusätzlich der Ausgang dieses dritten Speichers jeweils mit dem Steuereingang von mindestens einem zwischen einerseits dem ersten Speicher und dem zweiten Speicher und andererseits der Digitaleingangsseite des Wandlers eingefügten Wechselschalter verbunden ist, kann in selbsttätiger Weise bedarfentsprechend, z.B unmittelbar vom Zentralsteuerwerk des Vermittlungssystems dem jeweiligen Wegesuchergebnis entsprechend9 die direkte und kreuzweise Durchschaltung eingestellt werden Wenn dann noch zusätzlich pro parallel übertragenem Digit zwischen jeweils dem ersten und/oder zweiten Speicher und dem Wandler Je ein Wechselschalter angebracht ist9 ist eine besonders rasche Neueinstellung des betreffenden Lichtschalters möglich, und zwar noch rascher dann, wenn zwischen den Wechselschaltern und der Digitaleingangsseite des Wandlers jeweils eine Speicherzelle eines Zwischenregisters einge- fügt ist, welches im Betrieb das den Lichtschalter steuernde Wort zwischenspeichert, so daß im ersten und zweiten Speicher bereits die nächste Abfrage läuft, obwohl der Wandler noch vom bisher anliegenden Wort gesteuert wird.
• Ein Wandler kann an viele Lichtschalter jeweils individuell zugeordnete optimale präzise Größen von Steuerpotentialen rasch liefern, wenn die Analogausgangsseite des Wandlers über eine Vielzahl von zyklisch nacheinander betätigten Zwischenschaltern mit den Elektroden verschiedener, dadurch in gleicher Weise zyklisch nacheinander angesteuerter, bevorzugt auf ein und demselben ersten Substrat angebrachter, Lichtschalter verbunden ist. An sich ist die Selbstentladung der so angesteuerten Elektroden meistens gering - sie kann aber dadurch, sogar völlig, kompensiert werden, daß die mittels der Zwischenschalter erreichbare zyklische Ansteuerung der Lichtschalter im Regelfall einen Refresh-Zyklus darstellt, welcher die Selbstentladungen der Elektroden, welche seit der letzten Ansteuerung auftraten, beseitigt.
• Falls bei einer erfindungsgemäßen Steueranordnung mit einer Vielzahl von Lichtschaltern auf dem ersten.Substrat das zweite Potential V2, vgl. Fig. 2, der die Lichtschalter jeweils steuernden Steuerspannungen,für alle Lichtschalter auf diesem ersten Substrat,über einen einzigen gemeinsamen Steuereingang zugeleitet wird, ist der Aufwand für dieses zweite Steuerpotential V2 besonders gering. Die Werte für die Dämpfungen des Lichtschalters LK können aber noch dadurch weiter verbessert werden, daß das zweite Steuerpotential.V2, im Prinzip ebenso wie das erste Steuerpotential VI, mittels eines in einem D/A-Wandler gewandelten Wortes jeweils zusätzlich erzeugt wird - und zwar in einem weiteren D/A-Wandler, oder im Prinzip sogar in demselben D/A-Wandler welcher zur Erzeugung des ersten Steuerpotentials dient- - insbesondere falls dieser Wandler gleichzeitig zwei analogseitige Ausgangsanschlüsse aufweist.
• Besonders wenige Leitungen sind zu stecken bzw. zu verlöten oder verschweißen, wenn das erste Substrat KF und das zweite Substrat IS gemeinsam einen einzigen Substratblock bilden, wobei also die Steueranordnung - oder zumindest ein Teil dieser Steueranordnung - auf demselben Substratblock IS/KF wie die Lichtleitungen LL des Lichtschalters/der Lichtschalter LX angebracht ist. Eine besonders hohe Geschwindigkeit der Steueranordnung und leichte Herstellbarkeit wird dabei erreichbar, wenn der Substratblock IS/KF in für sich im Prinzip bekannter Weise einen im wesentlichen homogenen9 z0B auf GaAs-Basis hergestellten, Körper darstellt Eine hohe Geschwindigkeit der Steueranordnung bei besonders günstigen Dämpfungswerten der Lichtleitungen und der Lichtschalter wird aber dadurch erreicht, wenn der Substratblock IS/KF einen im wesentlichen heterogenen Körper darstellt, bei welchem das zweite9 z.B. aus Si oder GaAs gebildete, Substrat IS in DUnnschichttechnik auf dem ersten, z.B.
• aus GaAs oder vor allem aus LiNbO3 gebildeten, Substrat KF angebracht ist. Die Herstellung eines solchen heterogenen Substratblockes wird dadurch erleichtert, sowie die oft ohnehin nötige elektrische Isolation zwischen den beiden Substraten des Substratblockes wird dadurch erleichtert, daß das erste Substrat IS vom zweiten Substrat XF im Substratblock IS/D durch eine dünne isolierende Zwischenschicht9 die z.B. aus SiO2 gebildet ist9 getrennt ist.
• Trotz großer Streuung; der auch durch Herstellungstoleranzen bedingten Eingenschaften des Wandlers, kann in besonders einfacher Weise eine präzise optimale Einstellung der Steuerpotentiale durch eine oft nur einmalige Prüfung jedes Lichtschalters dadurch erreicht werden9 daß das jeweils optimale Potential V1pV2 der Stser- spannung V1/V2, bei dem das Nebensprechen und/oder die Dämpfung ein betreffenden Lichtschalter LK optimal ist, durch Variieren der der Digitaleingangsseite des D/A-Wandlers D/A gelieferten Wörter ermittelt wird und daß anschließend das dem Optimum entsprechende Wort im Byt-Regenerator SI, S2 gespeichert wird. Unabhängig von den Herstellungstoleranzen der Lichtschalter und des Wandlers ist dann der jeweils für diese Lichtschalter und für diese Steueranordnung optimale Betrieb raschest reproduzierbar eingestellt, wobei die Ausschußquote für diese Herstellung von Substraten mit integrierten Lichtschaltern und Steueranordnungen zudem vergleichsweise sehr klein ist. Damit ist eine besonders grobe Chance für die wirtschaftliche Verwendung der in integrierter -ten Technik gebilde Lichtschalter trotz der sehr hohen Forderungen an die Dämpfungen und an den Herstellungsaufwand erreicht.
• 13 Patentansprüche 2 Figuren

Claims (15)

Patentansprüche.

1. Steueranordnung zur Steuerung eines in integrierter Technik hergestellten Lichtschalters (LK) für optische, in einer auf einem ersten Substrat (KF), z.B. aus GaAs oder aus LiNb03,angebrachten Lichtleitung (LL, A-A', B-B') geführte Signale - z.B. zur Steuerung eines für sich bekannten, als Richtungskoppler ausgestalteten Lichtschalters (LK) mit zwei eng benachbart längs einer Koppel strecke parallel angeordneteng direkt oder kreuzweise durchschaltbaren Lichtleitungen (A-Açs B-B') -, wobei an der Lichtleitung (LL) zum Steuern des Lichtschalters (LK) Jeweils mindestens eine elektrisch steuerbare, elektrisch leitende Elektrode (E11...E14) des Lichtschalters (LK) angebracht ist und gesteuert von dem elektrischen Steuerpotential (vi, V2) an der Elektrode, das in der betreffenden Lichtleitung (LL, A-A') geführte Licht geschaltet wird - also z.3.

direkt vom Eingang der Lichtleitung zum Ausgang derselben Lichtleitung (von A Zu AP) ) durchgeschaltet wird oder kreuzweise zwischen den Lichtleitungen des Richtungskopplers (LK) ausgetauscht (von A zu B) durchgeschaltet wird -insbesondere zur Steuerung einer Vielzahl solcher, auf einem einzigen ersten Substrat (KF) in integrierter Technik hergestellter Lichtschalter (LK), die als Koppelpunkte eines Koppelfeldes mit rein optischen Zwischenleitungen in einem Fernsprech-Vermittlungssystem dienen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t p daß - auf einem zweiten Substrats z.B. .B. aus Si oder GaAs, ein hinsichtlich seiner analogen Ausgangs spannung gegen Gleichspannungsversorgungs-Schwankungen stabilisierter D/A-Wandler (D/A) in integrierter Technik angebracht ist, - die Analogausgangsseite des Wandlers (D/A) mit mindestens einer Elektrode (über VI an Eil, E22, E13, E24) des Lichtschalters (LK) verbunden ist und - die Digitaleingangsseite des Wandlers (D/A) zur Steuerung des Lichtschalters (LK) mit einem mindestens einen Speicher (S1, S2, S3) enthaltenden Byte-Generator (S1, S2, ZR), welcher im Betrieb aus Digits gebildete Wörter liefert, verbunden ist.

2. Steueranordnung nach Patentanspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - der Lichtschalter (LK) ein Richtungskoppler mit parallel angeordneten Lichtleitungen (A-A', B-B') ist und - der Byte-Generator zwei Speicher (S1, S2) enthält, von denen --- der erste Speicher (S1) Wörter speichert, welche der direkten Durchschaltung der betreffenden Lichtleitung (von A nach A') des Lichtschalters (alk) entsprechen und --- der zweite Speicher (S2) Wörter speichert, welche der kreuzweisen Durchschaltung zu der anderen Lichtleitung (von A nach B') dieses Lichtschalters (LK) entsprechen.

3. Steueranordnung nach Patentanspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - der Byte-Generator auch einen dritten Speicher (S3) enthält, in welchem, z.B. binär, gespeichert ist, ob der erste Speicher (S1) oder der zweite Speicher (S2) ein Wort an die Digitaleingangsseite des Wandlers (D/A) liefern soll, und - der Ausgang dieses dritten Speichers (53) jeweils mit dem Ste.uereingang von mindestens einem zwischen einerseits dem ersten Speicher (S1) und dem zweiten Speicher (S2) und andererseits der Digitaleingangsseite des Wandlers (D/A) eingefügten Wechselschalter (SW) verbunden ist.

40 Steueranordnung nach Patentanspruch 3 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t 9 daß - pro parallel übertragenem Digit des jeweils vom ersten und/oder zweiten Speicher (S19 S2) gelieferten Wortes je ein Wechselschalter (SV) angebracht ist, und zwischen den Wechselschaltern (Sw) und der Digitaleingangsseite des Wandlers (D/A) jeweils eine Speicherzelle eines Zwischenregisters (ZR) eingefügt ist, welches im Betrieb das den Lichtschalter (LK) steuernde Wort zwischenspeichert.

5. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Analogausgangsseite des Wandlers (D/A) über eine Vielzahl von zyklisch (mit 100 kHz) nacheinander betätigten Zwischenschaltern (SZ) mit den Elektroden verschiedener, dadurch in gleicher Weise zyklisch (mit 100 kHz) nacheinander angesteuerter, bevorzugt auf ein und demselben ersten Substrat (KF) angebrachter, Lichtschalter (LK) verbunden ist0

6. Steueranordnung nach Patentanspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß a die dadurch erreichbare zyklische Ansteuerung der Lichtschalter (LK) im Regelfall einen Refresh-Zyklus darstellt, welcher Selbstentladungen der Elektroden (E11...E24)welche seit der letzten Ansteuerung auftraten, beseitigt.

7. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einer Vielzahl von Lichtschaltern (LK) auf dem ersten Substrat (KF), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - das zweite Steuerpotential (V2) der die Lichtschalter (LK) jeweils steuernden Steuerspannungen (V1/V2) fUr alle Lichtschalter (LK) auf diesem ersten Substrat (KF) ein Uber einen einzigen, gemeinsamen Steuere-ingang zugeleitetes Gleichpotential (V2) ist.

8. Steueranordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - das zweite Steuerpotential (V2) der den/die Lichtschalter (LK) Jeweils steuernden Steuerspannungen (V1/V2), ebenso wie dessen erstes Steuerpotential (V1), mittels eines in einem D/A-Wandler (D/A) gewandelten Wortes erzeugt ist.

9. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprtche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - das erste Substrat (KF) und das zweite Substrat (IS) gemeinsam einen einzigen Substratblockbilden, - also die Steueranordnung - oder zumindest ein Teil dieser Steueranordnung (ZR, D/A, RZ) - auf demselben Substratblock (IS/KS) wie die Lichtleitungen (LL) des Lichtschalters/der Lichtschalter (LK) angebracht ist.

10. Steueranordnung nach Patentanspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - der Substratbeocln (IS/KF) einen im wesentlichen homogenen, z.B. auf GaAs-Basis hergestellten, Körper darstellt.

11. Steueranordnung nach Patentanspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - der Substratblock (IS/KF) einen im wesentlichen heterogenen Körper darstellt, bei welchem das zweite, z.B.

aus Si gebildete, Substrat (IS) in DUnnschichttechnik auf dem ersten, z.B. aus GaAs oder.

LiNbO3 gebildeten, Substrat (KF) angebracht ist 12.

Steueranordnung nach Patentanspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - das erste Substrat (IS) vom zweiten Substrat (KF) durch eine dünne isolierende Zwischenschicht, die z.B. aus SiO2 gebildet ist, getrennt ist.

15. Verfahren zum Betriebs nämlich zur Justierung, der Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patent ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - das Jeweils optimale Potential (vi, V2) der Steuerspannung (VI/V2), bei dem das Nebensprechen und/oder die Dämpfung im betreffenden Lichtschalter (LK) optimal ist, durch Variieren der der Digitaleingangsseite des D/A-Wandlers (D/A) gelieferten Wörter ermittelt wird und - das dem Optimum entsprechende Wort im Byte-Generator (S1, S2) gespeichert wird.