RU2267143C2 - Оптический переключатель (варианты), оптическое переключающее устройство (варианты) и способ переключения оптического сигнала - Google Patents

Оптический переключатель (варианты), оптическое переключающее устройство (варианты) и способ переключения оптического сигнала Download PDF

Info

Publication number
RU2267143C2
RU2267143C2 RU2001101435/28A RU2001101435A RU2267143C2 RU 2267143 C2 RU2267143 C2 RU 2267143C2 RU 2001101435/28 A RU2001101435/28 A RU 2001101435/28A RU 2001101435 A RU2001101435 A RU 2001101435A RU 2267143 C2 RU2267143 C2 RU 2267143C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fiber
optical
fibers
matrix
optical signal
Prior art date
Application number
RU2001101435/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2001101435A (ru
Inventor
Херзел ЛАОР (US)
Херзел ЛАОР
Original Assignee
Эй Эф Эн Ллк
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эй Эф Эн Ллк filed Critical Эй Эф Эн Ллк
Publication of RU2001101435A publication Critical patent/RU2001101435A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2267143C2 publication Critical patent/RU2267143C2/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/354—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types
    • G02B6/3554—3D constellations, i.e. with switching elements and switched beams located in a volume
    • G02B6/3556—NxM switch, i.e. regular arrays of switches elements of matrix type constellation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/351—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements
    • G02B6/3512—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being reflective, e.g. mirror
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/3564—Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details
    • G02B6/3584—Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details constructional details of an associated actuator having a MEMS construction, i.e. constructed using semiconductor technology such as etching
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0005—Switch and router aspects
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/351—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements
    • G02B6/3512—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being reflective, e.g. mirror
    • G02B6/3518—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being reflective, e.g. mirror the reflective optical element being an intrinsic part of a MEMS device, i.e. fabricated together with the MEMS device
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/354—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types
    • G02B6/3542—Non-blocking switch, e.g. with multiple potential paths between multiple inputs and outputs, the establishment of one switching path not preventing the establishment of further switching paths
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/354—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types
    • G02B6/356—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types in an optical cross-connect device, e.g. routing and switching aspects of interconnecting different paths propagating different wavelengths to (re)configure the various input and output links
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0005—Switch and router aspects
    • H04Q2011/0007—Construction
    • H04Q2011/0024—Construction using space switching
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0005—Switch and router aspects
    • H04Q2011/0007—Construction
    • H04Q2011/0026—Construction using free space propagation (e.g. lenses, mirrors)
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0005—Switch and router aspects
    • H04Q2011/0007—Construction
    • H04Q2011/0026—Construction using free space propagation (e.g. lenses, mirrors)
    • H04Q2011/003—Construction using free space propagation (e.g. lenses, mirrors) using switches based on microelectro-mechanical systems [MEMS]

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

Переключатель содержит группу оптических волокон передачи оптических сигналов, группу средств формирования пучка и группу средств направления пучка, каждое из которых оптически связано с одним из волокон из группы оптических волокон. Средства формирования пучка формируют изображения оптической апертуры одного волокна на апертуре другого. Средства направления пучка выполнены с возможностью установления оптического соединения и двухсторонней связи между первым и вторым волокнами. В зоне апертуры каждого из первого и второго волокон угол между осью пучка, входящего или выходящего из волокна, и осью волокна меньше, чем числовая апертура волокна. Переключающее устройство содержит группу узлов направления пучка, каждый из которых расположен с возможностью приема оптического сигнала от конца первого входного оптического волокна и направления на конец одного из группы выходных волокон вдоль оптического пути, ось которого в основном совмещена с осью волокна, выходящей из центра торца упомянутого соответствующего выходного волокна. Технический результат - эффективное и точное непосредственное оптическое переключение оптических сигналов между оптическими волокнами. 6 н. и 29 з.п. ф-лы, 14 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение.
Настоящее изобретение относится к области волоконно-оптических переключателей (коммутаторов) и, в частности, касается устройства и способа непосредственного переключения оптических сигналов между входным и выходным оптическими волокнами с минимальными оптическими потерями.
Уровень техники
Благодаря преимуществам по сравнению с обычными электрическими каналами передачи информации, такими, например, как более широкая полоса сигнала и высокое качество передачи, использование волоконной оптики в сетях связи стало достаточно распространенным. Однако, как и в случае электрических сигналов, передаваемых по проводам, которые необходимо переключать, чтобы направить сигналы в нужное место, оптические сигналы также необходимо переключать между разными оптическими волокнами на соответствующих узлах соединения, чтобы они могли попасть по назначению.
Одним из способов переключения оптического сигнала между волокнами является преобразование оптического сигнала в электрический сигнал, использование обычных электронных переключателей для переключения электрического сигнала и обратное преобразование электрического сигнала в оптический сигнал. Альтернативой этому способу является использование непосредственного оптического переключения, когда оптический сигнал направляется между волокнами. Данный способ теоретически имеет определенные преимущества, включая повышение скорости переключения и снижение искажений сигнала, поскольку здесь исключены преобразования из оптической формы сигнала в электрическую форму и из электрической формы в оптическую.
При осуществлении непосредственного оптического переключения желательно иметь возможность переключения оптического сигнала между любым из нескольких оптических волокон, входящих в узел соединения (входных волокон), и любым из нескольких оптических волокон, выходящих из узла соединения (выходных волокон). Одним таким способом является изгиб концов заданного входного и требуемого выходного волокон таким образом, что оба волокна обращены друг к другу (непосредственно или через сворачивающий оптический тракт), обеспечивая прямой оптический путь для оптического сигнала между волокнами. Известно также использование неподвижных отражателей, как, например, зеркала, в сочетании с изгибом концов волокон. В результате изгиба концы волокон были направлены не навстречу друг другу, а на один или более отражателей таким образом, что оптический сигнал от входного волокна отражался к выходному волокну.
Из уровня техники известен оптический переключатель, который можно отнести к ближайшему уровню техники заявленного изобретения, обеспечивающий переключение оптического сигнала и включающий два или более волноводов для передачи оптических сигналов, средства для формирования пучка в виде фокусирующих линз и отражающих средств, оптически связанных с указанными волноводами, см. патент США 4304460 от 08.12.1981 г., МПК G 02 B 5/16.
Известен также оптический переключатель в виде матрицы, обеспечивающий переключение оптических сигналов между оптическими волокнами, см. патент GB 2224129 А, МПК G 02 В 6/26
Сущность изобретения
Одной из задач настоящего изобретения является осуществление непосредственного переключения оптических сигналов между оптическими волокнами.
Для достижения эффективного и точного переключения оптического сигнала при осуществлении непосредственного оптического переключения желательно, чтобы оптический сигнал из входного волокна был направлен таким образом, чтобы он входил в выходное волокно вдоль оптического пути, в основном совпадающего с направлением выходного волокна. В соответствии с этим, другой задачей настоящего изобретения является осуществление непосредственного переключения оптических сигналов между входным и выходным оптическими волокнами, в котором оптический сигнал входит в выходное волокно вдоль оптического пути, в основном совпадающего с направлением выходного волокна.
В противоположность коллимированному или расходящемуся сигналам, желательно формирование оптического сигнала в сфокусированный пучок, перед его посылкой в выходное волокно с помощью одного или более отражателей, для сокращения потерь оптического сигнала и повышения эффективности выполнения переключения. В соответствии с этим, еще одной задачей настоящего изобретения является осуществление непосредственного переключения оптических сигналов между входным и выходным оптическими волокнами, в котором оптический сигнал, излучаемый входным волокном, формируется в сфокусированный пучок перед тем, как направить его в выходное волокно посредством одного или более отражателей.
Эти и другие задачи и преимущества настоящего изобретения достигаются различными аспектами настоящего изобретения. Согласно одному аспекту изобретения, используются первый и второй отражатели, например, зеркала, причем первый отражатель связан с входным волокном, а второй отражатель связан с выходным волокном. Первый отражатель получает оптически и сигнал от входного волокна и направлен таким образом, что отражает оптический сигнал так, что он попадает на второй отражатель, либо непосредственно с первого отражателя, либо посредством отражения от других отражателей. Второй отражатель получает отраженный оптический сигнал и направлен таким образом, что оптический сигнал отражается к выходному волокну вдоль оптического пути, имеющего ось, в основном совмещенную с осью выходного волокна.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения, первый отражатель не отражает оптический сигнал непосредственно на второй отражатель. В данном случае оптический сигнал со входного волокна отражается первым отражателем к третьему отражателю, который затем отражает оптический сигнал на второй отражатель. Могут быть использованы и еще другие отражатели. Например, в одном варианте выполнения, первый отражатель отражает оптический сигнал к третьему отражателю, который отражает оптический сигнал к четвертому отражателю, который, в свою очередь, отражает оптический сигнал ко второму отражателю.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, группа отражателей собрана в первую и вторую матрицы отражателей, причем каждый отражатель первой матрицы связан с одним отдельным волокном из группы входных волокон, а каждый отражатель второй матрицы связан с одним отдельным волокном из группы выходных волокон. Отражатели первой и второй матриц могут быть направлены (ориентированы) в разных направлениях относительно исходного направления. Например, отражатели первой и второй матриц могут быть повернуты вокруг, по крайней мере, одной оси вращения для ориентации отражателей в нескольких направлениях. Оптический сигнал может быть переключен между любым заданным волокном из входных волокон и любым заданным волокном из выходных волокон путем установки отражателя первой матрицы, связанного с выбранным входным волокном в положение, когда оптический сигнал отражается, либо непосредственно, либо посредством дополнительных отражателей, на отражатель второй матрицы, связанный с заданным выходным волокном. Желательно, чтобы отражатель второй матрицы, связанный с заданным выходным волокном, был, соответственно, установлен в таком направлении, что оптический сигнал, падающий на него, отражался вдоль оптического пути, ось которого в основном совмещена с осью заданного выходного волокна.
Еще одним аспектом настоящего изобретения является узел формирования пучка (сфокусированного пучка оптического сигнала), связанный с входным волокном и соответствующей системой передачи пучка для направления пучка на оптическом пути к заданному выходному волокну. Узел формирования пучка, связанный с входным волокном, принимает оптический сигнал, выходящий из конца (торца) заданного входного волокна, и формирует из него сфокусированный пучок, в отличие от коллимированного или расходящегося сигнала. Сфокусированный пучок оптического сигнала затем направляется системой передачи пучка на заданное выходное волокно. Желательно, чтобы выходное волокно было связано с линзой, установленной таким образом, чтобы она была фокусирующей для узла формирования пучка и выходного волокна. Таким образом, желательно, чтобы был образован симметричный оптический путь, по которому оптический сигнал от входного волокна вводился в конец выходного волокна. Такая конфигурация обеспечивает эффективную двухстороннюю связь между входным и выходным волокнами (обозначения "входной" и "выходной" используются только из соображений удобства).
И еще одним аспектом настоящего изобретения является способ переключения оптических сигналов между входным волокном и выходным волокном. Способ содержит формирование оптического сигнала в виде сфокусированного пучка, наведение пучка на выходное волокно вдоль оптического пути, который, чтобы пучок попал в выходное волокно, предварительно в основном совмещен с выходным волокном, и прием оптического сигнала на конце выходного волокна. Узел формирования симметричного сфокусированного пучка, состоящий из первого узла формирования сфокусированного пучка и второго, по существу, идентичного узла формирования сфокусированного пучка, может быть использован на этапах формирования и приема для улучшения передачи оптического сигнала. Этап направления пучка может осуществляться с использованием двух активных отражателей, каждый из которых связан с одним волокном.
Эти и другие аспекты и преимущества настоящего изобретения станут очевидными при знакомстве с приведенным ниже подробным описанием, рассмотренным вместе с приложенными чертежами.
Перечень чертежей и иных материалов
На Фиг.1 представлен вид сверху варианта выполнения 5×5 переключателя с планарной матрицей согласно настоящему изобретению;
На Фиг.2 представлено аксонометрическое изображение варианта выполнения матричного 9×9 переключателя в соответствии с настоящим изобретением, имеющего две матрицы отражателей;
На Фиг.3 представлено аксонометрическое изображение варианта выполнения матричного 9×9 переключателя в соответствии с настоящим изобретением, имеющего четыре матрицы отражателей;
На Фиг.4 представлен вид сверху варианта выполнения 4×4 переключателя с планарными матрицами в соответствии с настоящим изобретением;
На Фиг.5 представлено аксонометрическое изображение варианта выполнения матричного 16×16 переключателя в соответствии с настоящим изобретением, имеющего две матрицы отражателей;
На Фиг.6 представлен вид сбоку варианта выполнения настоящего изобретения, показанного на Фиг.5;
На Фиг.7 представлено аксонометрическое изображение микроэлектромеханического зеркала, пригодного для использования в качестве отражателя в различных вариантах выполнения настоящего изобретения;
На Фиг.8 представлен вид сбоку варианта выполнения матричного 4х4 переключателя в соответствии с настоящим изобретением, в котором используется одна матрица входных и выходных волокон;
На Фиг.9 показан коллимированный пучок, сформированный формирующим узлом коллимированного пучка;
На Фиг.10 показан сфокусированный пучок, сформированный формирующим узлом сфокусированного пучка;
На Фиг.11 показана симметричная пара формирующих узлов сфокусированного пучка, оптически связанных друг с другом;
На Фиг.12 представлен видпоперечногосечения волокна, показывающий соотношение между входной угловой и числовой апертурами;
На Фиг.13 представлены различные оптические параметры, относящиеся к настоящему изобретению; и
На Фиг.14 проиллюстрирована геометрия, определяющая соотношения при построении изображения, в соответствии с настоящим изобретением.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Оптическое переключающее устройство и способ в соответствии с настоящим изобретением позволяют переключать оптические сигналы между оптическими волокнами. В сетях связи волокна, входящие и выходящие из узла соединения, могут быть объединены в один жгут входных волокон и один жгут выходных волокон. Концы входных и выходных волокон могут быть затем распределены по двум отдельным прямоугольным матрицам. Следует, однако, иметь ввиду, что как в сетях связи, так и в других приложениях оптические волокна могут быть распределены и другим подходящим способом. Например, концы входных и выходных волокон могут быть смешаны в одной прямоугольной матрице. Далее, одно волокно может служить и входным волокном и выходным волокном, в зависимости от направления распространения оптического сигнала в двунаправленном канале связи. В соответствии с этим, несмотря на то, что в приведенном ниже описании с целью иллюстрации речь идет о входных и выходных волокнах, следует понимать, что каждое из волокон может посылать и принимать оптические сигналы.
В приведенных ниже вариантах выполнения настоящего изобретения могут рассматриваться средства направления (отражения) пучка или узлы направления (отражения) пучка, например, выполненные как отдельные отражатели (в частности зеркала), входящие в одну или более матриц отражателей. В процессе приведенного ниже рассмотрения отдельный отражатель матрицы отражателей будет обозначаться как (i,j)-й отражатель, где i показывает ряд, a j показывает столбец расположения конкретного отражателя (для общности, подобные двумерные обозначения будут использоваться и при рассмотрении линейных матриц). Отдельные входные и выходные волокна будут обозначаться тем же способом.
Планарный переключатель
Обратимся к Фиг.1, где представлен один из вариантов выполнения оптического переключающего устройства 10 в соответствии с настоящим изобретением. Для простоты иллюстрации на Фиг.1 представлен переключатель (коммутатор) с линейной матрицей, а более практически полезные переключатели с двумерными матрицами будут рассмотрены далее. Оптическое переключающее устройство 10 содержит группу волокон передачи оптических сигналов и приспособлено для работы с линейной матрицей из пяти оптических волокон 12 и линейной матрицей из пяти оптических волокон 14. Это переключающее устройство 10 называется 5х5 переключателем с планарной матрицей потому, что оно может переключать оптический сигнал между любым из пяти волокон 12, расположенных в линию (и, таким образом, копланарных один с другим), и любым из пяти волокон 14, также расположенных в линию. Следует отметить, что, несмотря на то, что представлен 5×5 переключатель с планарной матрицей, настоящим изобретением предусмотрены обобщенные MxN переключатели с планарными матрицами, посредством которых оптический сигнал может быть переключен между любым из М волокон 12 и любым из N волокон 14 (М может быть равно N, либо может отличаться от него).
Оптическое переключающее устройство 10 содержит первую матрицу 20 пяти отдельных отражателей 22, расположенных по линии, и вторую матрицу 30 пяти отдельных отражателей 32, расположенных по второй линии. Каждый из отдельных отражателей 22 первой матрицы 20 соответствует отдельному волокну 12. Например, (1,1) отражатель 22 первой матрицы 20 соответствует (1,1) волокну 12. Аналогично, каждый из отдельных отражателей 32 второй матрицы 30 соответствует отдельному волокну из волокон 14. Например, (1,1) отражатель 32 второй матрицы 30 соответствует (1,1) волокну 14.
Сигналы переключаются оптическим переключающим устройством 10 между любым из волокон 12 и любым из волокон 14 следующим образом. Первый оптический сигнал (показанный на чертеже стрелкой S1), выходящий из (1,1) волокна 12, распространяется вдоль оптического пути 40 к (1,1) отражателю 22 первой матрицы 20. Для переключения первого оптического сигнала S1 на (1,1) волокно 14, (1,1) отражатель 22 первой матрицы 20 ориентируется таким образом, что первый оптический сигнал S1 отражается вдоль оптического пути 42 к (1,1) отражателю 32 второй матрицы 30. (1,1) отражатель 32 второй матрицы 30 ориентирован, соответственно, таким образом, что он далее отражает первый оптический сигнал S1 вдоль оптического пути 44 к (1,1) волокну 14. Важно отметить, что ось оптического пути 44 в основном совпадает с осью, выходящей из середины (1,1) волокна 14. Если (1,1) отражатель 32 второй матрицы 30 не направлен должным образом, первый оптический сигнал S1 может быть отражен вдоль любого из оптических путей, которые не совмещены в основном с осью (1,1) волокна 14, как, например, путь 50, ухудшая выполнение переключения. При необходимости (1,1) отражатель 32 второй матрицы 30 может быть ориентирован так, чтобы направлять оптический сигнал к (1,5) волокну 14. Однако такая конфигурация не обеспечит оптимальной оптической эффективности, поскольку, согласно теореме яркости (второй закон термодинамики для оптики), требуется, чтобы активные средства (например, отражатели 32 второй матрицы 30) использовались для фокусировки фотонов оптического сигнала в луч малого диаметра, соответствующего сердечнику волокна 14. Когда (1,1) волокно волокон 12 совмещено по направлению с (1,1) волокном волокон 14, то свет может распространяться также и от (1,1) волокна волокон 14 к (1,1) волокну волокон 12.
Второй оптический сигнал (показанный на чертеже стрелкой S2, выходящий из (1,1) волокна 12, переключается к (1,5) волокну 14 следующим образом. Второй оптический сигнал S2 распространяется по оптическому пути 40 к (1,1) отражателю первой матрицы 20, который направлен таким образом, что второй оптический сигнал S2 отражается вдоль оптического пути 46 к (1,5) отражателю второй матрицы 30. (1,5) отражатель второй матрицы 30, соответственно, ориентирован таким образом, что он далее отражает второй оптический сигнал S2 вдоль оптического пути 48 к (1,5) волокну 14. Также, как и в случае оптического пути 44, оптический путь 48 в основном совмещен с осью, выходящей из середины (1,5) волокна 14, и в данном случае, сигнал также может передаваться от (1,5) волокна волокон 14 к (1,1) волокон 12. Следует отметить, что показанный путь 51 не может существовать одновременно с путем 52, поскольку (1,1) отражатель 20 может быть ориентирован в каком-либо одном направлении. Если (1,5) отражатель второй матрицы 30 не ориентирован нужным образом, второй оптический сигнал S2 будет отражен вдоль оптического пути, отклоняющегося от оси (1,5) волокна 14, такого, например, как оптический путь 52, ухудшая выполнение переключения.
На Фиг.4 представлен пример реализации 4×4 оптического переключающего устройства 10. Оптическое переключающее устройство 10 имеет основание 16. Каждый из отдельных отражателей 22 первой матрицы 20 и отражателей 32 второй матрицы 30 прикреплены к основанию 16. Отражатели 22, 32 могут поворачиваться вокруг оси вращения, перпендикулярной основанию 16 таким образом, что они могут быть ориентированы требуемым образом для переключения оптических сигналов. Каждое из оптических волокон 12, 14 связано с отдельным узлом или средством 70 формирования пучка (формирования оптического сигнала в сфокусированный пучок). Узлы 70 формирования пучка состоят из конца 72 оптического волокна и линзы 74, разнесенной с концом 72 оптического волокна и установленной коаксиально с ним. Каждая линза 74 узлов 70 формирования пучка, связанная с волокнами 12, фокусирует оптический сигнал, например, видимый свет или инфракрасное излучение, выходящее из конца 72 волокна связанного с ней волокна 12, в пучок 80 оптического сигнала, падающий на отражатель 22 первой матрицы 20, соответствующей связанному с ней входному волокну 12. Аналогично, каждая линза 74 узлов 70 формирования пучка, связанная с волокном 14, принимает пучок 80 от отражателя 32 второй матрицы 30, соответствующей связанному с ней волокну 14, и фокусирует пучок 80 оптического сигнала на конец 72 волокна связанного волокна 14.
Для переключения оптического сигнала между заданным волокном 12 и заданным волокном 14, отражатель 22 первой матрицы 20, соответствующий выбранному волокну 12, поворачивается таким образом, что пучок 80 оптического сигнала от линзы 74 узла 70 формирования пучка, связанного с заданным волокном 12, отражается на отражатель 32 второй матрицы 30, соответствующий заданному волокну 14. Отражатель 32 второй матрицы 30, соответствующий заданному выходному волокну 14, поворачивается таким образом, что отражает пучок 80 на линзу 74 узла 70 формирования пучка, связанную с заданным волокном 14. Как отмечалось выше, желательно, чтобы пучок 80 оптического сигнала распространялся вдоль оптического пути от отражателя 32 второй матрицы 30 к линзе 74, который в основном совмещен с осью заданного волоконного выхода 14. Когда таким образом устанавливается соединение между волокном 12 и волокном 14, становится возможной двухсторонняя связь между волокнами 12 и 14. В приведенном ниже описании волокна иногда называются "входные волокна" или "входы" и "выходные волокна" или "выходы" для удобства изложения, однако следует иметь ввиду, что такие конфигурации переключателей поддерживают и обычно обеспечивают двухстороннюю связь между присоединенными волокнами.
Оптическое переключающее устройство 10, показанное на Фиг.4, может быть выполнено с использованием микроэлектромеханических (МЭМ) схем (технологий). Основание 16 может содержать плату схемы или другой элемент крепления, на котором устанавливается МЭМ микросхема для каждой матрицы 20, 30 отражателей. Входы и выходы 12, 14 волокон могут быть расположены в V-образных пазах, образованных на поверхности основания 16. Линзы 74 могут быть зонными линзами Френеля, выполненными из кремния, которые образованы на поверхности основания 16 и установлены в вертикальном положении перед V-образными пазами таким образом, что оптическая ось каждой линзы 74 параллельна поверхности основания 16. Отражатели 22,32 также выполнены из кремния и установлены в вертикальном положении с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной основанию 16. Оптическое переключающее устройство должно иметь такую конструкцию, чтобы пучок 80 оптического сигнала проходил параллельно поверхности основания 16. Для достижения этой цели могут быть сделаны незначительные регулировки положения отражателей 22, 32.
Объемные переключатели
Очевидно, что число волоконных входов 12 и выходов 14, которые может иметь описанный выше переключатель с планарными матрицами, ограничено практическими возможностями расположения по линии узлов 70 формирования пучков волокна и отражателей 22, 32. Для подключения дополнительных волоконных входов и выходов в настоящем изобретении предлагается использование трехмерных структур.
Рассмотрим чертеж на Фиг.2, где изображен другой вариант выполнения оптического переключающего устройства 110 в соответствии с настоящим изобретением, которое приспособлено для работы с девятью волоконными входами 112, расположенными в виде 3×3 прямоугольной матрицы, и девятью волоконными выходами 114, расположенными в виде второй 3×3 прямоугольной матрицы. Данное переключающее устройство 110 далее называется 9×9 матричным переключателем, поскольку оно может переключать оптический сигнал с любого из девяти волоконных входов 112, расположенных в виде матрицы, имеющей три строки и три столбца, на любой из девяти волоконных выходов 114, расположенных в виде матрицы, имеющей три строки и три столбца. Следует отметить, что, хотя рассматривается матрица размером 9×9, в настоящем изобретении имеются ввиду переключатели с матрицей произвольного размера М х N, в которых оптический сигнал может переключаться с любого из М волоконных входов 112 на любой из N волоконных выходов 114 (М может быть равно N либо они могут различаться).
Оптическое переключающее устройство 110 содержит первую 3х3 прямоугольную матрицу 120 отдельных отражателей 122 и вторую 3х3 прямоугольную матрицу 130 отдельных отражателей 132. Каждый из отдельных отражателей 122 первой матрицы 120 соответствует одному из отдельных волоконных входов 112, а каждый из отражателей 132 второй матрицы соответствует одному из отдельных волоконных выходов 114. Отражатели 122, 132 могут поворачиваться вокруг, по крайней мере, двух ортогональных осей (оси Х и Z показанной на чертеже системы координат) таким образом, что оптический сигнал может переключаться с любого из девяти волоконных входов 112 на любой из девяти волоконных выходов 114. Например, оптический сигнал, выходящий из конца (1,1) волоконного входа 112, распространяется вдоль оптического пути 140 к (1,1) отражателю 122 первой матрицы 120. (1,1) отражатель 122 поворачивается в положение, когда оптический сигнал отражается вдоль оптического пути на нужный отражатель 132 второй матрицы, соответствующий требуемому волоконному выходу 114. Например, в зависимости от его направления (ориентации), (1,1) отражатель 122 первой матрицы может отразить оптический сигнал вдоль оптических путей 142, 144, 146, 148 на, соответственно, (1,1), (1,3), (3,1) или (3,3) отражатели 132, которые поворачиваются для отражения сигнала вдоль, соответственно, оптических путей 150, 152, 154, 156 к, соответственно, (1,1), (1.3), (3,1) и (3,3) волоконным выходам 114. Оптические пути 150, 152, 154, 156 между второй матрицей 130 и волоконными выходами 114 в основном совмещены с осями, выходящими из середины соответствующих волоконных выходов 114.
Вариант выполнения 16×16 оптического переключающего устройства 110, показанного на Фиг.2, представлен на Фиг.5 и 6. Первая матрица 120 отражателей 122 содержит первый держатель 124 зеркал. Каждый из отдельных отражателей 122 первой матрицы 120 прикреплен к первому держателю 124 зеркал и может поворачиваться вокруг, по крайней мере, двух ортогональных осей. Вторая матрица 130 отражателей 132 содержит второй держатель 134 зеркал. Каждый из отражателей 132 второй матрицы 130 прикреплен ко второму держателю 134 зеркал и может поворачиваться вокруг, по крайней мере, двух ортогональных осей. Каждый из волоконно-оптических входов и выходов 112, 114 связан с отдельным узлом 170 формирования пучка.
Как показано на виде сбоку на Фиг.6, узлы 170 формирования пучка состоят из конца 172 оптического волокна и линзы 174, установленной коаксиально с концом 172 оптического волокна. Узлы формирования пучка могут также содержать цилиндрическую гильзу 176, установленную вокруг конца 172 волокна и линзы 174. Линза 174 может быть отнесена от конца 172 волокна, либо они могут соприкасаться, как, например, при использовании линз с переменным коэффициентом преломления (GRIN) либо толстых линз. Каждая линза 174 узлов 170 формирования пучка, связанная с волоконными входами 112, фокусирует оптический сигнал, например, видимый свет или инфракрасное излучение, выходящее из конца 172 волокна связанного с ней волоконного входа 112, в пучок 180, падающий на отражатель 122 первой матрицы 120, соответствующий связанному с ним волоконному входу 112. Аналогично, каждая линза 174 узлов 170 формирования пучка, связанных с волоконными выходами 114, принимает пучок 180 от отражателя 132 второй матрицы 130, соответствующего связанному с ним волоконному выходу 114, и фокусирует пучок 180 оптического сигнала на конце 172 волокна связанного волоконного выхода 114.
Для переключения оптического сигнала между заданным волоконным входом 112 и заданным волоконным выходом 114, отражатель 122 первой матрицы 120, соответствующий заданному волоконному входу 112, поворачивается таким образом, что пучок 180 оптического сигнала, выходящего из линзы 174 узла 170 формирования пучка, связанного с заданным волоконным входом 112, отражается на отражатель 132 второй матрицы 130, соответствующий заданному волоконному выходу 114. Отражатель 132 второй матрицы 130, соответствующий заданному волоконному выходу 114, поворачивается таким образом, что он отражает пучок 180 на линзу 174 узла 170 формирования пучка, связанного с заданным волоконным выходом 114. Как отмечалось выше, важно, чтобы пучок 180 оптического сигнала распространялся от отражателя 132 второй матрицы 130 к линзе 174 вдоль оптического пути, который в основном совмещен с осью заданного волоконного выхода 114. Также отмечалось, что пучок 180, выходящий из волокна 112 должен быть совмещен с зеркалом 122.
На Фиг.7 показан один из отражателей 122, 132 оптического переключающего устройства 110, показанного на Фиг.2, 5 и 6. Отражатель в показанном варианте выполнения представляет собой установленное на микросхеме микроэлектромеханическое (МЭМ) зеркало, например, типа, выпускаемого фирмой Texas Instruments, хотя могут быть использованы отражатели и многих других типов, имеющие подходящие характеристики отражения. МЭМ зеркало 410 выполнено из кремния и установлено на микросхеме 412 МЭМ. Зеркало 410 может по команде поворачиваться, имея две степени свободы, вокруг двух ортогональный осей 414, 416. Ортогональные оси 414, 416 параллельны поверхности микросхемы.
На Фиг.3 показан другой вариант выполнения оптического переключающего устройства 210 в соответствии с настоящим изобретением. Как и в варианте выполнения, показанном на Фиг.2, данный оптический переключатель является трехмерным и также представляет собой 9×9 матричный переключатель для переключения оптических сигналов с любого из девяти волоконных входов 212, образующих матрицу, имеющую три строки и три столбца, на любой из девяти волоконных выходов 214, образующих вторую матрицу, имеющую три строки и три столбца. Следует, однако, отметить, что показанное на Фиг.3 оптическое переключающее устройство 210 в общем случае может быть М×N матричным переключателем.
Оптическое переключающее устройство 210 содержит первую 3х3 прямоугольную матрицу 220 девяти отражателей 222, вторую 3х3 прямоугольную матрицу 230 девяти отражателей, третью 3х3 прямоугольную матрицу 240 девяти отражателей 242 и четвертую 3х3 прямоугольную матрицу 250 девяти отражателей 252. Каждый из отражателей 222 первой матрицы 220 соответствует отдельному волоконному входу 212, а каждый из отражателей 252 четвертой матрицы 250 соответствует отдельному волоконному выходу 214. Для осуществления переключения сигнала с любого из волоконных входов 212 на любой из волоконных выходов 214, каждый из отражателей 222, 242 первой и третьей матриц 220, 240 должны поворачиваться вокруг оси вращения, параллельной показанной координатной оси Z, а каждый из отражателей 232, 252 второй и четвертой матриц 230, 250 должны поворачиваться вокруг оси вращения, параллельной показанной координатной оси X. Отражатели 222, 232, 242, 252 могут быть того же типа, что и показанные на Фиг.7, за исключением того, что им необходимо поворачиваться вокруг только одной оси.
Следующие примеры демонстрируют, как оптическое переключающее устройство 210 переключает оптический сигнал с любого из волоконных входов 212 на любой из волоконных выходов 214. Оптический сигнал с (1,1) волоконного входа 212 распространяется по оптическому пути 260 на (1,1) отражатель 222 первой матрицы 220. Для переключения сигнала на (1,1) волоконный выход 214, (1,1) отражатель 222 первой матрицы 220, (1,1) отражатель 232 второй матрицы 230, (1,1) отражатель 242 третьей матрицы 240 и (1,1) отражатель 252 четвертой матрицы 250 каждый поворачивается в нужное положение так, что оптический сигнал отражается по оптическим путям 262, 272, 282, 292 от (1,1) отражателя 222 первой матрицы 220 на (1,1) отражатель 232 второй матрицы 230, на (1,1) отражатель 242 третьей матрицы 240, на (1,1) отражатель 252 четвертой матрицы 250 и на (1,1) волоконный выход 214. Для переключения сигнала на (1,3) волоконный выход 214, (1,1) отражатель 222 первой матрицы 220, (1,1) отражатель 232 второй матрицы 230, (1,1) отражатель 242 третьей матрицы 240 и (1,3) отражатель 252 четвертой матрицы 250 каждый поворачивается в нужное положение так, что оптический сигнал отражается по оптическим путям 262, 272, 284, 294 от (1,1) отражателя 222 первой матрицы 220 на (1,1) отражатель 232 второй матрицы 230, на (1,1) отражатель 242 третьей матрицы 240, на (1,3) отражатель 252 четвертой матрицы 250 и на (1,3) волоконный выход 214. Для переключения сигнала на (1,3) волоконный выход 214, (1,1) отражатель 222 первой матрицы 220, (3,1) отражатель 232 второй матрицы 230, (3,1) отражатель 242 третьей матрицы 240 и (3,1) отражатель 252 четвертой матрицы 250 каждый поворачивается в нужное положение так, что оптический сигнал отражается по оптическим путям 266, 276, 286, 296 от (1,1) отражателя 222 первой матрицы 220 на (3,1) отражатель 232 второй матрицы 230, на (3,1) отражатель 242 третьей матрицы 240, на (3,1) отражатель 252 четвертой матрицы 250 и на (3,1) волоконный выход 214. Для переключения сигнала на (3,3) волоконный выход 214, (1,1) отражатель 222 первой матрицы 220, (3,1) отражатель 232 второй матрицы 230, (3,1) отражатель 242 третьей матрицы 240 и (3,3) отражатель 252 четвертой матрицы 250 каждый поворачивается в нужное положение так, что оптический сигнал отражается по оптическим путям 266, 276, 288, 298 от (1,1) отражателя 222 первой матрицы 220 на (3,1) отражатель 232 второй матрицы 230, на (3,1) отражатель 242 третьей матрицы 240, на (3,3) отражатель 252 четвертой матрицы 250 и на (3,3) волоконный выход 214. Важно отметить, что оптические пути 292, 294, 296, 298 между отражателями 252 четвертой матрицы 250 и волоконными выходами 214 в основном совмещены с осями, проходящими через середину соответствующих волоконных выходов 214.
Обратимся к Фиг.8, на которой показан еще один вариант выполнения оптического переключающего устройства 310 в соответствии с настоящим изобретением. Оптическое переключающее устройство 310 также является трехмерным и приспособлено для переключения оптического сигнала между любым из нескольких волокон 312 и любым из волокон 312, где волокна 312 образуют единую матрицу. Хотя изображена 1х4 линейная матрица волокон 312, оптическое переключающее устройство может использоваться с прямоугольной или иной планарной матрицей волокон 312. Следует отметить, что любое из волокон 312 может служить как передающим волокном, так и приемным волокном, в зависимости от направления распространения оптического сигнала. Таким образом, переключающее устройство 310, изображенное на Фиг.8, может называться матричным переключателем 4х4 потому, что оно может переключать оптический сигнал от любого из четырех волокон 312 к любому другому из четырех волокон 312.
Оптическое переключающее устройство 310 содержит матрицу 320 поворачиваемых отражателей 322 и неподвижный отражатель 324, который неподвижен относительно матрицы 320 поворачиваемых отражателей 322. Каждый из поворачиваемых отражателей 322 соответствует отдельному волокну 312. Поворачиваемые отражатели могут быть того типа, что и представленный на Фиг.7. Оптическое переключающее устройство 310 также содержит узлы 370 формирования пучка, состоящие из цилиндрических гильз 376, окружающих концы оптических волокон (не показаны), и линзы (не показаны). С каждым из волокон 312 связан отдельный узел 370 пучка.
Оптический сигнал с любого из волокон 312 переключается на любое другое волокно 312 следующим образом. Оптический сигнал, например, с (1,1) волокна 312 распространяется вдоль оптического пути 330 между узлом 370 формирования пучка, связанного с (1,1) волокном 312, и (1,1) поворачиваемым отражателем 322. (1,1) поворачиваемый отражатель 322 поворачивается таким образом, что оптический сигнал отражается на неподвижный отражатель 324 по оптическому пути 340. Неподвижный отражатель 324 отражает оптический сигнал по оптическому пути 350 на (1,3) поворачиваемый отражатель 322. (1,3) поворачиваемый отражатель 322 поворачивается таким образом, что он отражает оптический сигнал по оптическому пути 334 на узел 370 формирования пучка, связанный с (1,3) волокном 312. Аналогично, оптический сигнал от (1,2) волокна 312 распространяется по оптическому пути 332 к (1,2) поворачиваемому отражателю 322, который повернут так, что оптический сигнал отражается по оптическому пути 342 на неподвижный отражатель 324. Неподвижный отражатель 324 отражает оптический сигнал по оптическому пути 352 на (1,4) поворачиваемый отражатель 322, который повернут так, что оптический сигнал отражается по оптическому пути 336 к узлу 370 формирования пучка, связанного с (1,4) волокном 312. Оптические пути 330, 332, 334, 336 между поворачиваемыми отражателями 322 и узлами 370 формирования пучка, связанными с соответствующими им волокнами 312 в основном совмещены с осями, проходящими через середину соответствующего волокна 312.
Узлы формирования сфокусированного пучка
Как отмечалось выше, представленные варианты выполнения могут содержать узлы формирования пучка, связанные с каждым волоконным входом и выходом, для формирования пучков оптических сигналов. Желательно, чтобы такие узлы формирования пучка формировали оптические сигналы в виде сфокусированных пучков, в противоположность другим расходящимся сигналам и коллимированным сигналам.
Чертежи, представленные на Фиг.9 и 10, иллюстрируют различие между коллимированным сигналом 510, сформированным узлом 512 формирования коллимированного пучка, и сфокусированным пучком 520, сформированным узлом 522 формирования сфокусированного сигнала. Как показано на Фиг.9, первый узел 512А формирования коллимированного пучка содержит источник, например, конец 514 оптического волокна, из которого выходит оптический сигнал, например, инфракрасный свет, и коллимирующую линзу 516. Поскольку конец 514 оптического волокна не является бесконечно малым, точечным, источником, лучи света от различных точек на конце 514 оптического волокна, например, лучи 518А, 518В, 518С, направлены на поверхность коллимирующей линзы 516, обращенную к концу 514 оптического волокна. Коллимирующая линза 516 направляет лучи 518А, 518В, 518С таким образом, что лучи, выходящие из какой-либо точки на конце 514 оптического волокна, выходят из линзы 516 параллельными. Как показано на Фиг.9, из-за того, что каждый из лучей 518А, 518В, 518С выходят из линзы 514 параллельными, значительная часть оптического сигнала не попадает на линзу 516 второго узла 512В формирования пучка, на которую направлен оптический сигнал, что приводит к потере значительной части оптического сигнала.
На Фиг.10 показан сфокусированный пучок 520, сформированный первым узлом 522А формирования сфокусированного пучка. Первый узел 522А формирования сфокусированного пучка содержит источник, например, конец 524 оптического волокна, из которого выходит оптический сигнал, например, инфракрасный свет, и фокусирующую линзу 526. Также, как и в случае первого узла 512А формирования коллимированного пучка, лучи света от различных точек на конце 524 оптического волокна, например, лучи 528А, 528В, 528С, падают на поверхность фокусирующей линзы 526, обращенную к концу 524 оптического волокна. Вместо того, чтобы направлять лучи 528А, 528В, 528С из каждой точки параллельно, фокусирующая линза 526 направляет лучи 528А, 528В, 528С так, что лучи из какой-либо точки на конце 524 оптического волокна сходятся в одну точку на поверхности фокусирующей линзы 526 второго узла 522В формирования фокусирующего пучка, на которую направлен оптический сигнал. Таким образом, значительная часть оптического сигнала достигает пункта назначения и потери оптического сигнала сводятся к минимуму.
На Фиг.11 представлена симметричная система по существу, идентичных узлов 522А, 522В формирования сфокусированного пучка, в которой волокна с каждой стороны имеют одинаковые диаметр d оптической апертуры и числовую апертуру N.A. Использование такой симметричной системы предпочтительнее для обеспечения оптимальной эффективности передачи оптического сигнала между узлами 522А, 522В формирования сфокусированного пучка. Оптимальная эффективность передачи оптического сигнала обычно достигается, когда приблизительно соблюдаются следующие три уравнения, с учетом некоторых практических ограничений, как, например, различная длина путей распространения в переключателе для различных комбинаций переключения с входного на выходное волокно:
D=2u·tan(sin-1(N.A.))+d
1/f=1/v+1/u
d/u=D/v
D является эффективной оптической апертурой фокусирующих линз 526. Расстояние между линзой 526 и концом 524 оптического волокна первого узла 522А формирования сфокусированного пучка, также, как и расстояние между линзой 526 и концом 524 оптического волокна второго узла 522В формирования сфокусированного пучка, равно u. Расстояние между линзой 526 первого узла 522А формирования сфокусированного пучка и линзой 526 второго узла 522В формирования сфокусированного пучка равно v. Следует иметь ввиду, что величина v может меняться в зависимости от конкретной рассматриваемой комбинации переключения и, с учетом этого, рассматриваемая здесь степень фокусировки будет включать те отклонения от идеальной фокусировки, которые могут быть допустимы в практических конструкциях переключателей. NA обозначает числовую апертуру концов 524 оптического волокна, a f - фокусное расстояние линз 526. Используется приближение тонкой линзы и предполагается, что D много больше d. Кроме того, в случае, если пучок, распространяющийся в волокне, является Гауссовым, то эффективные значения d, D и NA определяются по уровню 1/е2 плотности энергии излучения.
Условие приблизительного совмещения
В вариантах выполнения, описанных выше, отмечалось, что когда оптический сигнал направлен на конец волокна и/или узел формирования пучка, связанный с концом волокна, он должен распространяться по оптическому пути, ось которого в основном (приблизительно) совмещена с осью, выходящей из центра торца волоконного выхода и/или линзы узла формирования пучка, связанного с выходным волокном, и должен проходить в пределах диаметра эффективной оптической апертуры узла формирования пучка. Для специалиста понятно, что достаточно иметь приблизительное совмещение, когда угол рассогласования, если оно имеется, оси оптического пути и оси, выходящей из выхода волокна и/или линзы, существенно меньше, чем N.A. волокна, а оптический путь проходит через диаметр эффективной оптической апертуры узла формирования пучка.
Это положение легко объяснить с помощью Фиг.12-14. На Фиг.12 представлен вид поперечного сечения волокна 600. Волокно содержит сердечник 602 для передачи оптических сигналов, окруженный оболочкой 604. Для эффективной передачи оптических сигналов по волокну 600 желательно обеспечить высокий коэффициент отражения на границе 606 сердечник/оболочка, например, путем выполнения сердечника 602 и оболочки 604 из материалов, имеющих различные показатели преломления, либо обеспечивая отражающее покрытие другим способом. Согласно Фиг.12, показанная граница раздела 606 имеет критический угол, при котором оптические лучи 608, имеющие угол падения меньше критического угла, распространяются по сердечнику 602, а лучи 610 с углом падения, превышающим критический угол, не распространяются по сердечнику 602. Этот критический угол определяет входную угловую апертуру α волокна 600, sin которого и называется числовой апертурой волокна.
На Фиг.13 представлена геометрия волокна 600 и линзы 612. Видно, что эффективный диаметр D оптической апертуры линзы 612 определяется диаметром d оптической апертуры сердечника 602 волокна и числовой апертурой NA.
В частности, как отмечалось выше:
D=2u·tan(sin-1(NA))+d
Физически это означает, что сигналы, выходящие из волокна 600, пройдут в пределах площади, определяемой D. И наоборот, входящие оптические сигналы, в основном совмещенные с осью волокна перед падением на линзу и проходящие через площадь, определяемую D, будут, в основном, восприняты волокном 600.
На Фиг.14 представлена геометрия передаваемого изображения в соответствии с настоящим изобретением. Для иллюстрации показан прямой (несвернутый) оптический путь, соединяющий первое и второе волокна, а узлы направления луча, например, матрицы зеркал, отсутствуют. Как было описано выше, желательно, чтобы первый узел 700 формирования пучка формировал изображение сердечника 702 первого волокна на эффективном диаметре D2 второго узла 706 формирования пучка. По аналогии, желательно, чтобы второй узел 706 формирования пучка формировал изображение сердечника 708 второго волокна 710 на эффективном диаметре D1 первого узла 700 формирования пучка. Надо иметь ввиду, что в случае переключателя N×N длина v оптического пути между узлами формирования пучка может несколько изменяться в зависимости от конкретного соединения. Однако достаточно успешное формирование изображения может быть достигнуто для всех соединений, при условии, что изменения длины v от одного оптического пути к другому минимальны, желательно, не более 10%. Этого можно достигнуть, например, увеличением величины v по сравнению с размерами матриц волокон. При использовании свернутых оптических трактов хорошее изображение может быть получено в достаточно компактных переключателях. Как показано на Фиг.14, узел 700 формирования пучка изображает сердечник 702 на узле 706 формирования пучка, а узел 706 формирования пучка изображает сердечник 708 на узле 700 формирования пучка. На рисунке это показано стрелками и перевернутыми стрелками. Это достигается выполнением математических/геометрических соотношений, приведенных выше. При использовании такого построения изображения можно улучшить оптическую эффективность переключателя.
Несмотря на то, что были подробно описаны различные варианты выполнения настоящего изобретения, очевидно, что специалисты могут предложить и другие модификации и изменения изобретения. Такие модификации и изменения, безусловно, находятся в пределах, определяемых существом и объемом притязаний настоящего изобретения.

Claims (35)

1. Оптический переключатель, содержащий совокупность оптических волокон для передачи оптических сигналов; совокупность средств формирования пучка, каждое имеющее оптическую апертуру, причем каждое из упомянутых средств формирования пучка оптически связано с соответствующим одним волокном из упомянутой совокупности оптических волокон, при этом указанные оптические волокна и средства формирования пучка сконфигурированы таким образом, что каждое из упомянутых средств формирования пучка может изображать оптическую апертуру соответствующего волокна из упомянутых волокон на оптической апертуре другого из упомянутых средств формирования пучка, соответствующего другому из упомянутых волокон; совокупность средств направления пучка, причем каждое из упомянутых средств направления пучка оптически связано с соответствующим волокном из совокупности упомянутых оптических волокон и соответствующим средством формирования пучка из указанной совокупности средств формирования пучка, а упомянутые средства направления пучка используются для установления оптического соединения между первым волокном из упомянутых оптических волокон и вторым из упомянутых оптических волокон посредством направления пучков от упомянутого первого волокна к упомянутому второму волокну и направления пучков от упомянутого второго волокна к упомянутому первому волокну так, чтобы обеспечить двухстороннюю связь между упомянутыми первым и вторым волокнами; при этом упомянутые средства направления пучка также используются для установления упомянутого соединения между упомянутыми первым и вторым волокнами так, что на оптической апертуре каждого из упомянутых первого и второго волокон любой угол между осью пучка, входящего или выходящего из соответствующего волокна из упомянутых первого и второго волокон, и осью упомянутого соответствующего волокна из упомянутых первого и второго волокон меньше чем числовая апертура упомянутого соответствующего волокна из упомянутых первого и второго волокон.
2. Оптический переключатель по п.1, отличающийся тем, что каждое из упомянутых средств направления пучка является зеркалом, выполненным с возможностью поворота вокруг, по меньшей мере, одной оси.
3. Оптический переключатель по п.2, отличающийся тем, что упомянутое зеркало установлено в микроэлектромеханической схеме.
4. Оптический переключатель по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит неподвижное зеркало, при этом упомянутая совокупность оптических волокон образуют матрицу, обращенную к указанному неподвижному зеркалу так, чтобы обеспечивалось взаимное соединение между любой парой упомянутых волокон.
5. Оптический переключатель по п.1, отличающийся тем, что упомянутая совокупность оптических волокон образуют первую и вторую матрицы так, чтобы обеспечить взаимное соединение между любым волокном упомянутой первой матрицы и любым волокном упомянутой второй матрицы.
6. Оптическое переключающее устройство для передачи оптических сигналов между концом первого входного оптического волокна из совокупности концов входных оптических волокон и концами совокупности выходных оптических волокон, отличающееся тем, что содержит совокупность узлов для направления пучка, расположение каждого из которых относительно соответствующего конца из упомянутой совокупности концов выходных оптических волокон оптически обеспечивает прием оптического сигнала, переданного от конца первого входного оптического волокна, и направление оптического сигнала на упомянутый соответствующий конец одного из упомянутой совокупности выходных волокон вдоль оптического пути, ось которого в основном совмещена с осью волокна, выходящей из середины конца упомянутого соответствующего выходного волокна.
7. Оптическое переключающее устройство по п.6, отличающееся тем, что любой угол между упомянутой осью пути и упомянутой осью волокна меньше числовой апертуры выходного волокна.
8. Оптическое переключающее устройство по п.6, отличающееся тем, что упомянутый узел для направления пучка содержит первые отражающие средства, связанные с концом первого входного волокна, для приема оптического сигнала от конца первого входного волокна и отражения оптического сигнала под углом, определяемым ориентацией упомянутых первых отражающих средств; и вторые отражающие средства, связанные с соответствующим концом упомянутого выходного волокна, для приема оптического сигнала, отраженного упомянутыми первыми отражающими средствами, и отражения оптического сигнала по оптическому пути, ось которого проходит между упомянутыми вторыми отражающими средствами и соответствующим концом из концов упомянутых выходных волокон, причем упомянутые вторые отражающие средства ориентированы так, что упомянутая ось упомянутого оптического пути в основном совмещена с упомянутым волокном.
9. Оптическое переключающее устройство по п.8, отличающееся тем, что упомянутые первое и второе отражающие средства являются зеркалами.
10. Оптическое переключающее устройстве по п.8, отличающееся тем, что упомянутые первое и второе отражающие средства могут иметь несколько положений ориентации.
11. Оптическое переключающее устройство по п.8, отличающееся тем, что упомянутые первое и второе отражающие средства выполнены с возможностью поворота вокруг, по меньшей мере, одной оси поворота в несколько положений ориентации.
12. Оптическое переключающее устройство по п.8, отличающееся тем, что также содержит первые средства формирования пучка, расположенные между концом первого входного волокна и упомянутыми первыми отражающими средствами, для формирования оптического сигнала, выходящего из конца первого входного волокна, в сфокусированный пучок оптического сигнала, направленный на упомянутые первые отражающие средства; вторые средства формирования пучка, расположенные между соответствующим концом из упомянутых концов выходных волокон и упомянутыми вторыми отражающими средствами, для приема сфокусированного пучка оптического сигнала от упомянутых вторых отражающих средств и фокусировки сфокусированного пучка оптического сигнала на соответствующий конец из упомянутых концов выходных волокон.
13. Оптическое переключающее устройство по п.8, отличающееся тем, что также содержит третьи отражающие средства, неподвижно установленные относительно упомянутых первого и второго отражающих средств, для приема отраженного оптического сигнала от упомянутых первых отражающих средств и отражения оптического сигнала далее к упомянутым вторым отражающим средствам.
14. Оптическое переключающее устройство для передачи оптических сигналов между совокупностью входных и выходных оптических волокон, отличающееся тем, что упомянутое оптическое переключающее устройство содержит отражающие средства для отражения оптического сигнала, падающего на них под углом, определяемым ориентацией упомянутых отражающих средств, первую матрицу из совокупности упомянутых отражающих средств, по меньшей мере, одну дополнительную матрицу из совокупности упомянутых отражающих средств, в котором оптический сигнал, выходящий из заданного входного волокна, передается к заданному выходному волокну, если комбинация из заданного средства из упомянутых отражающих средств упомянутой первой матрицы и заданного средства из упомянутых отражающих средств каждой из упомянутых дополнительных матриц имеют предварительно заданную взаимную ориентацию, при этом в указанных отражающих средствах предусмотрены две ортогональных оси вращения, вокруг которых поворачиваются указанные отражающие средства в несколько положений ориентации.
15. Оптическое переключающее устройство по п.14, отличающееся тем, что упомянутые отражающие средства могут устанавливаться в несколько положений ориентации.
16. Оптическое переключающее устройство по п.14, отличающееся тем, что упомянутые отражающие средства являются зеркалами.
17. Оптическое переключающее устройство по п.14, отличающееся тем, что упомянутая, по меньшей мере, одна дополнительная матрица содержит вторую, третью и четвертую матрицы из совокупности упомянутых отражающих средств.
18. Оптическое переключающее устройство по п.17, отличающееся тем, что каждые упомянутые отражающие средства упомянутых первой и третьей матриц имеют ось вращения, вокруг которой упомянутые отражающие средства упомянутой первой и третьей матриц могут поворачиваться в несколько положений ориентации, а каждые упомянутые отражающие средства упомянутой второй и четвертой матриц имеют ось вращения, вокруг которой упомянутые отражающие средства упомянутой второй и четвертой матриц могут поворачиваться в несколько положений ориентации, причем упомянутые оси вращения упомянутых отражающих средств упомянутых перзой и третьей матриц ортогональны упомянутым осям вращения упомянутых второй и четвертой матриц.
19. Оптическое переключающее устройство по п.14, отличающееся тем, что также содержит средства формирования пучка, связанные с каждым входным волокном и расположенные между концом связанного с ними входного волокна и упомянутой первой матрицей, для формирования оптического сигнала, выходящего из конца связанного с ними входного волокна, в сфокусированный пучок оптического сигнала, направленный на соответствующее отражающее средство из упомянутых отражающих средств упомянутой первой матрицы, и средства формирования пучка, связанные с каждым выходным волокном и расположенные между концом связанного с ними выходного волокна и последней из упомянутых, по меньшей мере одной, дополнительных матриц, для приема сфокусированного пучка оптического сигнала от одного из упомянутых отражающих средств упомянутой последней дополнительной матрицы из упомянутых, по меньшей мере одной, дополнительных матриц, соответствующих связанному с ними выходному волокну, и для фокусировки сфокусированного пучка оптического сигнала на конец связанного с ними выходного волокна.
20. Оптическое переключающее устройство для передачи оптических сигналов между концами совокупности оптических волокон, причем упомянутое оптическое переключающее устройство содержит отражающие средства для отражения оптического сигнала, падающего на них под углом, определяемым ориентацией упомянутых отражающих средств, матрицу из совокупности упомянутых отражающих средств, отличающееся тем, что указанное переключающее устройство содержит дополнительные средства для отражения оптического сигнала от одного из упомянутых отражающих средств упомянутой матрицы ко второму из упомянутых отражающих средств упомянутой матрицы, при этом, если комбинации из двух из упомянутых отражающих средств упомянутой матрицы имеют заданную взаимную ориентацию, оптический сигнал, выходящий из конца одного оптического волокна, направляется посредством упомянутой комбинации к концу второго оптического волокна, при этом указанные отражающие средства имеют две ортогональные оси вращения, вокруг которых поворачиваются указанные отражающие средства в нескольких положениях ориентации.
21. Оптическое переключающее устройство по п.20, отличающееся тем, что упомянутые отражающие средства могут устанавливаться в несколько положений ориентации.
22. Оптическое переключающее устройство по п.20, отличающееся тем, что упомянутые отражающие средства являются зеркалами.
23. Оптическое переключающее устройство по п.20, отличающееся тем, что упомянутые дополнительные средства являются зеркалом, установленным неподвижно относительно упомянутой матрицы.
24. Оптическое переключающее устройство по п.20, отличающееся тем, что также содержит средства формирования пучка для формирования оптического сигнала в фокусированный пучок, связанные с каждым оптическим волокном и расположенные между концом связанного с ними волокна и упомянутой матрицей так, что оптический сигнал, выходящий из конца связанного с ними волокна, фокусируется на соответствующем средстве из упомянутых отражающих средств упомянутой матрицы.
25. Оптический переключатель для передачи оптического сигнала между концом первого волокна и концом заданного второго волокна из совокупности выходных волокон, отличающийся тем, что упомянутый оптический переключатель содержит первые фокусирующие средства, имеющие заданное пространственное положение относительно конца первого волокна, для приема упомянутого оптического сигнала от конца упомянутого входного волокна и формирования сфокусированного пучка, где упомянутый сфокусированный пучок содержит сходящиеся лучи для формирования изображения первого волокна на вторых фокусирующих средствах; вторые фокусирующие средства для формирования изображения конца второго волокна на первых фокусирующих средствах; узел направления пучка, расположенный таким образом относительно упомянутых фокусирующих средств, чтобы обеспечить оптический прием упомянутого сфокусированного пучка, для направленной передачи упомянутого сфокусированного пучка к концу упомянутого заданного второго волокна так, чтобы оптически соединить конец упомянутого первого волокна и конец упомянутого заданного выходного волокна для передачи упомянутого оптического сигнала между ними.
26. Оптический переключатель по п.25, отличающийся тем, что также содержит вторые фокусирующие средства, имеющие заданное пространственное положение относительно конца заданного выходного волокна, для приема упомянутого сфокусированного пучка от упомянутого узла направления пучка и фокусировки упомянутого сфокусированного пучка на конце заданного выходного волокна.
27. Оптическое переключающее устройство по п.26, отличающееся тем, что каждое из указанных первых фокусирующих средств является первой линзой, имеющей первую поверхность, обращенную к концу входного волокна, и вторую поверхность, обращенную в сторону, противоположную упомянутой первой поверхности упомянутой первой линзы, при этом каждое из упомянутых вторых фокусирующих средств является второй линзой, имеющей первую поверхность, обращенную к концу выходного волокна, и вторую поверхность, обращенную в сторону, противоположную упомянутой первой поверхности упомянутой первой линзы.
28. Оптическое переключающее устройство по п.27, отличающееся тем, что если D обозначает эффективную апертуру упомянутых первой и второй линз и обозначает расстояние между упомянутой первой линзой и концом входного волокна и расстояние между упомянутой второй линзой и концом выходного волокна, v обозначает расстояние между упомянутыми первой и второй линзами, NA обозначает числовую апертуру концов входного и выходного волокон, а f обозначает фокусное расстояние упомянутых первой и второй линз, то удовлетворяются следующие уравнения:
D=2utan(sin-1(NA))+d,
101/f=1/v+1/u,
d/u=D/v,
где используется приближение тонкой линзы.
29. Оптическое переключающее устройство по п.25, отличающееся тем, что упомянутый узел направления пучка содержит первый отражатель и второй отражатель.
30. Оптическое переключающее устройство по п.29, отличающееся тем, что упомянутые отражатели являются микроэлектромеханическими зеркалами.
31. Оптическое переключающее устройство по п.30, отличающееся тем, что каждое из упомянутых зеркал выполнено с возможностью поворота вокруг, по меньшей мере, одной оси.
32. Способ переключения оптического сигнала между концом входного волокна и концом выходного волокна, отличающееся тем, что способ содержит следующие этапы: формирование сигнала, выходящего из конца входного волокна, в сфокусированный пучок, в котором лучи оптического сигнала, выходящие из точки на конце входного волокна, направляются сходящимся пучком, направление упомянутого сфокусированного пучка в направлении конца выходного волокна таким образом, что для достижения конца выходного волокна центральная ось упомянутого сфокусированного пучка в основном совмещается с осью, выходящей из середины конца выходного волокна, прием упомянутого сфокусированного пучка на конце выходного волокна.
33. Способ по п.32, отличающийся тем, что на упомянутом этапе формирования используется первый узел формирования сфокусированного пучка, а на упомянутом этапе приема используется второй узел формирования сфокусированного пучка, причем упомянутые первый и второй узлы формирования сфокусированного пучка являются, по существу, одинаковыми и вместе образуют симметричный узел сфокусированного пучка.
34. Способ по п.32, отличающийся тем, что на упомянутом этапе направления сфокусированного пучка угол между упомянутой центральной осью упомянутого сфокусированного пучка и осью, выходящей из середины конца выходного волокна, меньше числовой апертуры упомянутого выходного волокна.
35. Способ по п.32, отличающийся тем, что на упомянутом этапе направления сфокусированного пучка используются, по меньшей мере, два отражателя.
RU2001101435/28A 1998-06-05 1999-06-04 Оптический переключатель (варианты), оптическое переключающее устройство (варианты) и способ переключения оптического сигнала RU2267143C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US8807598P 1998-06-05 1998-06-05
US60/088,075 1998-06-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001101435A RU2001101435A (ru) 2003-03-20
RU2267143C2 true RU2267143C2 (ru) 2005-12-27

Family

ID=22209266

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001101435/28A RU2267143C2 (ru) 1998-06-05 1999-06-04 Оптический переключатель (варианты), оптическое переключающее устройство (варианты) и способ переключения оптического сигнала

Country Status (12)

Country Link
US (4) US6466711B1 (ru)
EP (1) EP1092166A4 (ru)
JP (1) JP2002518700A (ru)
KR (1) KR20010071412A (ru)
CN (1) CN1192263C (ru)
AU (1) AU760646B2 (ru)
BR (1) BR9911618A (ru)
CA (1) CA2331990A1 (ru)
IL (1) IL140031A0 (ru)
MX (1) MXPA00012024A (ru)
RU (1) RU2267143C2 (ru)
WO (1) WO1999066354A2 (ru)

Families Citing this family (71)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL140031A0 (en) * 1998-06-05 2002-02-10 Astarte Fiber Networks Inc Planar array optical switch and method
US6694072B1 (en) 1999-07-21 2004-02-17 Armand P. Neukermans Flexible, modular, compact fiber switch improvements
US6445844B1 (en) 1999-09-15 2002-09-03 Xros, Inc. Flexible, modular, compact fiber optic switch
US6690885B1 (en) * 1999-10-07 2004-02-10 Lucent Technologies Inc. Optical crossconnect using tilting mirror MEMS array
US6618520B2 (en) * 1999-11-09 2003-09-09 Texas Instruments Incorporated Micromirror optical switch
US6798992B1 (en) * 1999-11-10 2004-09-28 Agere Systems Inc. Method and device for optically crossconnecting optical signals using tilting mirror MEMS with drift monitoring feature
EP1102096B1 (en) * 1999-11-17 2005-03-23 Lucent Technologies Inc. Optical crossconnect using tilting mirror MEMS array
CA2325611C (en) 1999-12-01 2004-04-20 Lucent Technologies Inc. An optical cross connect employing a curved optical component
AU1811501A (en) * 1999-12-01 2001-06-12 Xros, Inc., Nortel Networks Arrangement for multiple 1xn optical switches
CA2300780C (en) * 2000-03-15 2007-08-07 Nortel Networks Corporation Integrated photonic switch
US6330102B1 (en) * 2000-03-24 2001-12-11 Onix Microsystems Apparatus and method for 2-dimensional steered-beam NxM optical switch using single-axis mirror arrays and relay optics
US7023604B2 (en) 2000-03-25 2006-04-04 Analog Devices, Inc. Three dimensional optical switches and beam steering modules
US6738583B1 (en) * 2000-05-01 2004-05-18 Agilent Technologies, Inc. Self-aligning infra-red communication link
WO2001086762A2 (en) * 2000-05-12 2001-11-15 University Of Southern California Reflector for laser interrogation of three-dimensional objects
US6585383B2 (en) 2000-05-18 2003-07-01 Calient Networks, Inc. Micromachined apparatus for improved reflection of light
US6516109B2 (en) * 2000-05-30 2003-02-04 Siwave, Inc. Low insertion loss non-blocking optical switch
US6728016B1 (en) 2000-06-05 2004-04-27 Calient Networks, Inc. Safe procedure for moving mirrors in an optical cross-connect switch
US6587611B1 (en) 2000-06-06 2003-07-01 Calient Networks, Inc. Maintaining path integrity in an optical switch
US6363182B2 (en) * 2000-07-31 2002-03-26 James D. Mills Optical switch for reciprocal traffic
US6643425B1 (en) 2000-08-17 2003-11-04 Calient Networks, Inc. Optical switch having switch mirror arrays controlled by scanning beams
US6775043B1 (en) 2000-08-21 2004-08-10 Blue Sky Research Reflector assemblies for optical cross-connect switches and switches fabricated therefrom
US6418247B1 (en) * 2000-09-08 2002-07-09 Harris Corporation Fiber optic switch and associated methods
US6633694B2 (en) * 2000-09-29 2003-10-14 Texas Instruments Incorporated Micromirror optical switch
KR100805969B1 (ko) * 2000-09-29 2008-02-25 텍사스 인스트루먼츠 인코포레이티드 광 애드 드롭 멀티플렉서
US6816640B2 (en) * 2000-09-29 2004-11-09 Texas Instruments Incorporated Optical add drop multiplexer
JP2002214546A (ja) * 2000-11-15 2002-07-31 Oki Electric Ind Co Ltd 光スイッチ
CA2327862A1 (en) 2000-11-20 2002-05-20 Thomas Ducellier Optical switch
US6600849B2 (en) 2000-11-20 2003-07-29 Jds Uniphase Inc. Control system for optical cross-connect switches
CA2326362A1 (en) 2000-11-20 2002-05-20 Thomas Ducellier Optical switch
US7039267B2 (en) * 2000-11-20 2006-05-02 Jds Uniphase Inc. Optical switch
US6560000B2 (en) 2000-11-20 2003-05-06 Jds Uniphase Inc. Wavelength-dependent optical signal processing using an angle-to-offset module
US7212745B2 (en) 2000-11-30 2007-05-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical transmission system
US6873755B2 (en) * 2000-12-20 2005-03-29 Pts Corporation Wavelength router with staggered input/output fibers
US6690849B1 (en) 2001-01-05 2004-02-10 Tellium, Inc. Optical switch having MEMS array with reduced optical loss
US6628857B1 (en) * 2001-01-11 2003-09-30 Tellium, Inc. Optical switch with an array of offset angled micro-mirrors
US6480645B1 (en) 2001-01-30 2002-11-12 Tellium, Inc. Sidewall electrodes for electrostatic actuation and capacitive sensing
JP4023584B2 (ja) * 2001-03-02 2007-12-19 富士通株式会社 光スイッチ
US6792177B2 (en) * 2001-03-12 2004-09-14 Calient Networks, Inc. Optical switch with internal monitoring
JP2002277763A (ja) * 2001-03-22 2002-09-25 Mitsubishi Electric Corp 空間伝搬型光スイッチ
US6882766B1 (en) 2001-06-06 2005-04-19 Calient Networks, Inc. Optical switch fabric with redundancy
US7110633B1 (en) 2001-08-13 2006-09-19 Calient Networks, Inc. Method and apparatus to provide alternative paths for optical protection path switch arrays
US6794793B2 (en) * 2001-09-27 2004-09-21 Memx, Inc. Microelectromechnical system for tilting a platform
US6813057B2 (en) 2001-09-27 2004-11-02 Memx, Inc. Configurations for an optical crossconnect switch
US6640023B2 (en) 2001-09-27 2003-10-28 Memx, Inc. Single chip optical cross connect
US6738539B2 (en) 2001-10-03 2004-05-18 Continuum Photonics Beam-steering optical switching apparatus
US6636656B2 (en) * 2001-10-24 2003-10-21 Transparent Networks, Inc. System architecture of optical switching fabric
US20030081883A1 (en) * 2001-10-26 2003-05-01 Corning, Inc. Checker-board optical cross-connect
US6900915B2 (en) 2001-11-14 2005-05-31 Ricoh Company, Ltd. Light deflecting method and apparatus efficiently using a floating mirror
US6944365B2 (en) * 2002-01-03 2005-09-13 Memx, Inc. Off axis optical signal redirection architectures
US6959126B1 (en) 2002-02-08 2005-10-25 Calient Networks Multipurpose testing system for optical cross connect devices
US6788842B1 (en) 2002-03-05 2004-09-07 Calient Networks Method and apparatus for internal monitoring and control of reflectors in an optical switch
US7379668B2 (en) 2002-04-02 2008-05-27 Calient Networks, Inc. Optical amplification in photonic switched crossconnect systems
JP2004077854A (ja) * 2002-08-20 2004-03-11 Fujitsu Ltd 光スイッチ及びその使用方法
US6961259B2 (en) 2003-01-23 2005-11-01 Micron Technology, Inc. Apparatus and methods for optically-coupled memory systems
US7027219B2 (en) * 2003-02-03 2006-04-11 Gatton Averell S Method and system for mirror telescope configuration
US6900922B2 (en) * 2003-02-24 2005-05-31 Exajoule, Llc Multi-tilt micromirror systems with concealed hinge structures
GB2403022C (en) * 2003-06-19 2008-10-30 Polatis Ltd Flexible increase to optical switch capacity
US7403719B2 (en) * 2003-06-30 2008-07-22 Texas Instruments Incorporated Feedback control for free-space optical systems
JP2005031388A (ja) 2003-07-14 2005-02-03 Hitachi Ltd ビームダイレクションモジュール及びそれを用いた光スイッチ
US7263252B2 (en) * 2003-07-28 2007-08-28 Olympus Corporation Optical switch and method of controlling optical switch
EP1664835B1 (en) * 2003-09-26 2015-11-04 Mbda Uk Limited Optical imaging system with optical delay lines
JP2008506981A (ja) * 2004-07-15 2008-03-06 ポラティス リミテッド 光学スイッチ
GB0518732D0 (en) * 2005-09-14 2005-10-19 Polatis Ltd Latching switch improvements
US20100040325A1 (en) * 2007-03-26 2010-02-18 Trex Enterprises Corp. Low-cost multimode optical fiber switch
CN102156330B (zh) * 2010-08-12 2013-01-30 华为技术有限公司 光开关和光开关实现方法
CN105829946B (zh) * 2014-11-05 2018-06-19 华为技术有限公司 微电机系统光开关和交换节点
KR101911351B1 (ko) * 2017-01-11 2018-10-25 재단법인 오송첨단의료산업진흥재단 타원형 리플렉터 및 이를 포함하는 광 신호 전달 모듈
CN107561718B (zh) * 2017-10-26 2024-01-23 广东工业大学 一种数字光纤合束器及利用光纤合束获取动态掩膜的方法
FR3094501B1 (fr) * 2019-03-29 2021-04-02 Oledcomm Système d’éclairage et de communication comportant un émetteur et un récepteur de signaux lumineux modulés
CN114200590B (zh) * 2021-12-09 2023-06-27 武汉光迅科技股份有限公司 一种二维MEMS光开关Hitless切换控制方法和装置
CN115016080B (zh) * 2022-08-09 2022-11-01 武汉乾希科技有限公司 光传输组件和用于组装光传输组件的方法

Family Cites Families (98)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2982859A (en) 1959-02-04 1961-05-02 Engelhard Hanovia Inc Light communication alinement system
US3349174A (en) 1964-02-03 1967-10-24 Raytheon Co Beam scanning device
GB1160546A (en) 1965-07-08 1969-08-06 Spiro John Catravas Selector Switching Systems Utilising Optical Interconnecting Paths Occupying a Common Space
DE1255541B (de) 1965-12-15 1967-11-30 Nippon Electric Co Optische Nachrichtenuebertragungsanordnung
US3649105A (en) 1968-02-21 1972-03-14 North American Rockwell Optical shutter
US4003655A (en) 1975-04-17 1977-01-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Hybrid silicon avalanche quadrant detector
US4198116A (en) 1975-04-30 1980-04-15 Thomson-Csf Electro-optical switch and modulator
US3990780A (en) 1975-08-22 1976-11-09 Gte Laboratories Incorporated Optical switch
JPS53137631A (en) 1977-05-07 1978-12-01 Canon Inc Terminal unit for information processing
FR2411426A1 (fr) 1977-12-09 1979-07-06 Thomson Csf Bifurcation optique a commande electrique et son application aux dispositifs de transmission par fibres optiques
US4304460A (en) * 1978-03-10 1981-12-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical switching device
US4234145A (en) 1978-05-17 1980-11-18 Northrop Corporation Radiant energy quadrant detection device
US4208094A (en) 1978-10-02 1980-06-17 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Optical switch
JPS5566154A (en) 1978-11-13 1980-05-19 Hitachi Denshi Ltd Optical communication system
JPS5574503A (en) 1978-11-29 1980-06-05 Nec Corp Mechanical photo switch
JPS55105210A (en) 1979-02-08 1980-08-12 Nec Corp Photo switch element
FR2458195B1 (fr) 1979-05-30 1986-02-28 Materiel Telephonique Commutateur optique a tres grand nombre de voies
JPS55159402A (en) * 1979-05-31 1980-12-11 Fujitsu Ltd Full mirror type channel-connecting photo switch having photo detector
US4993796A (en) 1979-08-14 1991-02-19 Kaptron, Inc. Fiber optics communication modules
US4249814A (en) 1979-10-01 1981-02-10 Iowa State University Research Foundation, Inc. Frustrated total internal reflection camera shutter
US4303302A (en) 1979-10-30 1981-12-01 Gte Laboratories Incorporated Piezoelectric optical switch
US4796263A (en) 1979-12-21 1989-01-03 Westinghouse Electric Corp. FTIR optical manifold and wavelength agile laser system
US4603975A (en) 1980-03-17 1986-08-05 Hughes Aircraft Company Apparatus and method for nighttime and low visibility alignment of communicators
US4432599A (en) * 1981-03-27 1984-02-21 Sperry Corporation Fiber optic differential sensor
US4431258A (en) 1981-12-15 1984-02-14 Gte Laboratories Incorporated Optical fiber transmission system and dichroic beam splitter therefor
DE3206919A1 (de) 1982-02-26 1983-09-15 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg Vorrichtung zum optischen trennen und verbinden von lichtleitern
FR2523735A1 (fr) * 1982-03-22 1983-09-23 Labo Electronique Physique Systeme de commutation optique
DE3213076A1 (de) 1982-04-07 1983-10-20 Max Planck Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V., 3400 Göttingen Sekundaerspiegel-kippvorrichtung fuer ein spiegelteleskop
US4574191A (en) 1982-12-30 1986-03-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Wide field-of-view laser spot tracker
US4470662A (en) 1983-04-07 1984-09-11 Mid-West Instrument Rotary optic switch
FR2548795B1 (fr) 1983-07-04 1986-11-21 Thomson Csf Dispositif de commutation optique a deplacement de fluide et dispositif de composition d'une ligne de points
US4644160A (en) 1983-12-14 1987-02-17 Hitachi, Ltd. System for holding plural light beams in predetermined relative positions
US4626066A (en) 1983-12-30 1986-12-02 At&T Bell Laboratories Optical coupling device utilizing a mirror and cantilevered arm
JPS60185918A (ja) 1984-03-05 1985-09-21 Canon Inc 光変調方法
FR2569864B1 (fr) 1984-09-04 1987-01-30 Commissariat Energie Atomique Equipement d'emission et de distribution de lumiere par fibres optiques, notamment pour le controle spectrophotometrique en ligne a l'aide d'un spectrophotometre double faisceau
US4614868A (en) 1984-10-12 1986-09-30 Caterpillar Industrial Inc. Fiber optic seam tracking apparatus
GB2171793B (en) 1985-02-27 1989-06-14 Drottninghamnsvagen Bergstrom Electromagnetic radiation circuit element
EP0220455A1 (de) * 1985-09-24 1987-05-06 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung zur Kopplung einer Laserdiode und eines Monomode-Lichtwellenleiters
DE3538898A1 (de) 1985-11-02 1987-05-07 Zeiss Carl Fa Elektro-magnetisch angetriebener schwingspiegel
US4789215A (en) 1986-04-18 1988-12-06 Northern Telecom Limited Fiber optic switch with prism mounted for reciprocal and rotational movement
US4823402A (en) 1986-04-21 1989-04-18 Trw Inc. Agile optical beam steering system
US4838631A (en) 1986-12-22 1989-06-13 General Electric Company Laser beam directing system
US4838637A (en) 1987-05-04 1989-06-13 Unisys Corporation Integrated solid state non-volatile fiber optic switchboard
US5028104A (en) 1987-05-21 1991-07-02 Kaptron, Inc. Fiber optics bypass switch
US4859012A (en) 1987-08-14 1989-08-22 Texas Instruments Incorporated Optical interconnection networks
JPH0192233A (ja) 1987-10-02 1989-04-11 Teijin Ltd 樹脂含浸シート
JPH0830787B2 (ja) * 1987-10-16 1996-03-27 日本電信電話株式会社 光ファイバコネクタ
US4790621A (en) 1987-12-07 1988-12-13 Gte Products Corporation Fiber optic switch
GB8800600D0 (en) 1988-01-12 1988-02-10 Univ Manchester Increasing efficiency of animal performance
JP2576562B2 (ja) 1988-01-28 1997-01-29 ソニー株式会社 光空間伝送装置
JPH01226228A (ja) 1988-03-04 1989-09-08 Sony Corp 光空間伝送装置
GB8816277D0 (en) 1988-07-08 1988-08-10 Univ London Optical transmission arrangement
EP0367407A3 (en) 1988-10-14 1990-06-13 British Aerospace Public Limited Company Process and apparatus for controlling alignment of a transmit laser beam of a coherent detection optical communications transmitter/receiver terminal
US4927225A (en) 1989-05-30 1990-05-22 Finisar Corporation 2×2 Optical bypass switch
US5005934A (en) 1989-07-11 1991-04-09 Galileo Electro-Optics Corporation Fiber optics channel selection device
US4932745A (en) 1989-07-25 1990-06-12 At&T Bell Laboratories Radiation switching arrangement with moving deflecting element
US5150245A (en) 1989-10-18 1992-09-22 International Business Machines Corporation Multiprocessor computer with optical data switch
US5205104A (en) * 1989-11-10 1993-04-27 Ishida Scales Mfg. Co., Ltd. Devices for supplying and transporting film for packaging apparatus
NZ236008A (en) * 1989-11-10 1992-12-23 Ishida Scale Mfg Co Ltd Packaging apparatus has film roll support and film transporting device that are width adjustable
US5037173A (en) * 1989-11-22 1991-08-06 Texas Instruments Incorporated Optical interconnection network
US5031987A (en) 1990-01-02 1991-07-16 Sundstrand Data Control, Inc. Fiber optic thermal switch utilizing frustrated total internal reflection readout
US4988157A (en) * 1990-03-08 1991-01-29 Bell Communications Research, Inc. Optical switch using bubbles
DE69114692T2 (de) 1991-03-25 1996-06-20 Ibm Faseroptischer Schalter mit optischer Fernspeisung.
JP2617054B2 (ja) 1991-10-18 1997-06-04 日本電信電話株式会社 光接続モジュール
US5204922A (en) 1991-10-22 1993-04-20 Puritan-Bennett Corporation Optical signal channel selector
US5627669A (en) 1991-11-13 1997-05-06 Canon Kabushiki Kaisha Optical transmitter-receiver
US5199088A (en) 1991-12-31 1993-03-30 Texas Instruments Incorporated Fiber optic switch with spatial light modulator device
US5221987A (en) 1992-04-10 1993-06-22 Laughlin Richard H FTIR modulator
US5208880A (en) 1992-04-30 1993-05-04 General Electric Company Microdynamical fiber-optic switch and method of switching using same
US5255332A (en) * 1992-07-16 1993-10-19 Sdl, Inc. NxN Optical crossbar switch matrix
US5353164A (en) * 1992-10-30 1994-10-04 At&T Bell Laboratories Objective lens for a free-space photonic switching system
US5291324A (en) 1992-11-24 1994-03-01 At&T Bell Laboratories Comparison apparatus with freespace optical interconnections between optoelectronic integrated circuits
US5317659A (en) 1993-02-09 1994-05-31 Dicon Fiberoptics Conical fiberoptic switch
US5453827A (en) 1993-02-24 1995-09-26 Dicon Fiberoptics Fiberoptic in-line filter and technique for measuring the transmission quality of an optical fiber through the use of a fiberoptic in-line filter
US5420946A (en) 1993-03-09 1995-05-30 Tsai; Jian-Hung Multiple channel optical coupling switch
US5436986A (en) 1993-03-09 1995-07-25 Tsai; Jian-Hung Apparatus for switching optical signals among optical fibers and method
US5624669A (en) * 1993-03-31 1997-04-29 Tri-Point Medical Corporation Method of hemostatic sealing of blood vessels and internal organs
US5375132A (en) * 1993-05-05 1994-12-20 Coherent, Inc. Solid state laser with interleaved output
US5440654A (en) 1993-12-30 1995-08-08 Raytheon Company Fiber optic switching system
US5444801A (en) * 1994-05-27 1995-08-22 Laughlin; Richard H. Apparatus for switching optical signals and method of operation
US5546484A (en) 1994-10-14 1996-08-13 Kaptron, Inc. Fiber optic switch using polished-type directional coupler
US5594820A (en) 1995-02-08 1997-01-14 Jds Fitel Inc. Opto-mechanical device having optical element movable by twin flexures
US5524153A (en) 1995-02-10 1996-06-04 Astarte Fiber Networks, Inc. Optical fiber switching system and method using same
CA2156029C (en) 1995-08-14 2000-02-29 John O. Smiley Optical switching device
US5661591A (en) * 1995-09-29 1997-08-26 Texas Instruments Incorporated Optical switch having an analog beam for steering light
US5548669A (en) * 1995-10-11 1996-08-20 Wireless Control Systems Optical fiber light cone switch
US5671304A (en) 1995-12-21 1997-09-23 Universite Laval Two-dimensional optoelectronic tune-switch
US5956441A (en) * 1996-06-14 1999-09-21 Lucent Technologies, Inc. Multiple port optical component such as an isolater or the like
US6097859A (en) * 1998-02-12 2000-08-01 The Regents Of The University Of California Multi-wavelength cross-connect optical switch
US5960132A (en) * 1997-09-09 1999-09-28 At&T Corp. Fiber-optic free-space micromachined matrix switches
US6031946A (en) * 1998-04-16 2000-02-29 Lucent Technologies Inc. Moving mirror switch
IL140031A0 (en) * 1998-06-05 2002-02-10 Astarte Fiber Networks Inc Planar array optical switch and method
US6295154B1 (en) * 1998-06-05 2001-09-25 Texas Instruments Incorporated Optical switching apparatus
US6320993B1 (en) * 1998-06-05 2001-11-20 Astarte Fiber Networks, Inc. Optical switch pathway configuration using control signals
AU2059600A (en) * 1998-12-31 2000-07-31 Optical Coating Laboratory, Inc. Wavelength selective optical switch
US7245647B2 (en) * 1999-10-28 2007-07-17 Ricoh Company, Ltd. Surface-emission laser diode operable in the wavelength band of 1.1-1.7mum and optical telecommunication system using such a laser diode
US6763160B2 (en) * 2001-04-26 2004-07-13 Creo Srl Optical cross connect switch having improved alignment control system
US6941073B2 (en) * 2002-07-23 2005-09-06 Optical Research Associates East-west separable ROADM

Also Published As

Publication number Publication date
WO1999066354A2 (en) 1999-12-23
US20030142900A1 (en) 2003-07-31
KR20010071412A (ko) 2001-07-28
US7483602B2 (en) 2009-01-27
EP1092166A2 (en) 2001-04-18
JP2002518700A (ja) 2002-06-25
US20060013526A1 (en) 2006-01-19
AU5541999A (en) 2000-01-05
IL140031A0 (en) 2002-02-10
US20070053630A1 (en) 2007-03-08
EP1092166A4 (en) 2004-09-29
US6754409B2 (en) 2004-06-22
CN1307690A (zh) 2001-08-08
MXPA00012024A (es) 2003-04-14
CN1192263C (zh) 2005-03-09
US7054520B2 (en) 2006-05-30
CA2331990A1 (en) 1999-12-23
BR9911618A (pt) 2001-03-06
AU760646B2 (en) 2003-05-22
US6466711B1 (en) 2002-10-15
WO1999066354A3 (en) 2000-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2267143C2 (ru) Оптический переключатель (варианты), оптическое переключающее устройство (варианты) и способ переключения оптического сигнала
US6002818A (en) Free-space optical signal switch arrangement
US6668108B1 (en) Optical cross-connect switch with integrated optical signal tap
US6487334B2 (en) Optical switch
RU2001101435A (ru) Оптический переключатель (варианты), оптическое переключающее устройство (варианты) и способ переключения оптического сигнала
US5037173A (en) Optical interconnection network
US4856863A (en) Optical fiber interconnection network including spatial light modulator
US6687428B2 (en) Optical switch
JP2005502080A (ja) インターリーブチャンネルを備えたフリースペース波長ルーティングシステム
KR20010085964A (ko) 다중 포트, 광섬유 커플링 장치 및 그 조립방법
EP1271200B1 (en) Imaging technique and optical switch using optical MEMS devices
TW538605B (en) Optical serial link
US7057716B2 (en) White cell antenna beamformers
CA2355918C (en) M x n optical matrix switch
US6768838B2 (en) Optical module
US7623744B2 (en) Methods and apparatus to make substantially uniform losses in optical cross connects
CA2363624C (en) Optical switch
WO2002021180A1 (en) Optical switch
CA2363607A1 (en) Optical switch

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090605