專利名稱：矩陣式光切換器結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一光通信技術(shù)，特別涉及一種光切換器(opticalswitch)，它具有空間補償?shù)奶卣鳌?br> 隨著光通信負(fù)載和寬頻需求的增加，如何有效的管理波長便成為一個棘手的問題。光切換器是目前用來控管波長及流量的關(guān)鍵性元件，光切換器的形態(tài)有很多種，其中利用微機電技術(shù)(Micro-Electro-Mechanical System Technology)來生產(chǎn)光切換器將是未來可能技術(shù)之一。利用微機電技術(shù)生產(chǎn)光切換器的幾何架構(gòu)有很多種，其中又以矩陣的架構(gòu)最被廣泛使用。矩陣型的光切換器早在1986年就已經(jīng)被提出。傳統(tǒng)的矩陣型光切換器的架構(gòu)如

圖1所示。
在光通信的機制中，一般電子信號，特別是數(shù)字電子信號被轉(zhuǎn)換成光信號，而光信號通過光纖傳遞。而光信號要傳遞到另一光纖時，一般需經(jīng)光切換器，進行交換。圖1中，一光信號傳輸元件14可包括一光纖10及一折射率漸變型透鏡12(Gradient-Index Lens，GRINLens)。另外矩陣型光切換器的的本體如虛線所示的矩陣，例如4×4的矩陣。矩陣型光切換器有一光入射邊與一光出射邊，其每一矩陣單元一些光信號傳輸元件14，依序排列，且附于編號G1-G8。圖中例如，光信號傳輸元件G1-G4，位于光入射邊，而光信號傳輸元件G5-G8位于光出射邊。光入射邊與光出射邊相鄰。在矩陣的每一方形單元，具有一反射鏡20。以圖1為例，其有16面反射鏡20。反射鏡20是可升降的。一般反射鏡20是處于下降位置，即是OFF狀態(tài)。當(dāng)入射光信息要從一光信號傳輸元件14切換到另一光信號傳輸元件14時，其對應(yīng)的一反射鏡20可升起，即是ON狀態(tài)，將光信號反射，做90度偏折。例如由傳輸元件G1入射的光信號，經(jīng)(X3，Y1)ON狀態(tài)的反射鏡20而被切換到傳輸元件G7。另外，傳輸元件G4入射的光信號也可經(jīng)不同路徑，切換到傳輸元件G5。
上述圖1的矩陣型光切換器，是傳統(tǒng)的安排方式，其光信號在光切換器中所行經(jīng)的光程會因路徑不同而長短不一。特別例如是，由傳輸元件G1到傳輸元件G8的光程，遠比由傳輸元件G4到傳輸元件G5的光程較長。每個光路因光路徑不同所造成的光損耗，會提高系統(tǒng)控管的復(fù)雜度。
將圖1的光程簡化成如圖2所示的結(jié)構(gòu)。于圖2中，光切換時，其間行經(jīng)一光程，又稱為工作距離(working distance)。光信號行經(jīng)工作距離會損耗，當(dāng)被右邊的傳輸元件10+12接收時，其接收到的光強度會不同。圖3所示是，以工作距離為10mm的光準(zhǔn)值器(collimator)為例，因工作距離的變化，所產(chǎn)生的光損耗變化。由圖3的曲線明顯看出，光損耗明顯不一致。這也表示，在圖1中，不同的路徑，其接收到的光強度也不同。
若是將偵測0/1的臨界值(Threshold)設(shè)定為一固定值，則其偵測到的光強度因不同路徑而有不同強度，將會提高誤碼率的發(fā)生。若是將臨界值設(shè)定為可變動的方式，其會增加系統(tǒng)的復(fù)雜性。因此光損耗不一致對整個通信系統(tǒng)而言是一件相當(dāng)棘手的問題，即使在出口光纖處加裝可調(diào)變衰減器也無法解決光損耗不一致的問題，因為光信號可能由G1進G5出，也可能由G2進G5出，因此即使在G5出口處加裝衰減器也無法有效解決上述的問題。
有鑒于此，本發(fā)明提供一種矩陣式光切換器結(jié)構(gòu)，具有一階梯式補償結(jié)構(gòu)分別于光入射邊與光出射邊，以補償不同路徑的光程。光切換器。對于一N×N的方形矩陣，其階梯式補償結(jié)構(gòu)為一N-1階的階梯，而光程經(jīng)補償后，每一光切換路徑的光程為2N-1個基本單元。在切換時，每一光切換路徑有均勻的光路徑光程及衰減量。
上述的階梯式補償結(jié)構(gòu)也可適用于雙向的光切換器結(jié)構(gòu)，其包括復(fù)數(shù)個方形單元構(gòu)成一陣列式本體，其中此本體具有相對稱的一第一邊及一第二邊。位于第一邊及第二邊的一些矩形單元，構(gòu)成一階梯結(jié)構(gòu)。另外又包括復(fù)數(shù)個可升降反射鏡，位于一部分的矩形單元，可將由一入射邊入射的一光信息反射至一出射邊，其中入射邊為其第一邊及其第二邊二者之一，而出射邊為入射邊的一對邊。
本發(fā)明另外提供一種矩陣式光切換器光程補償方法，包括提供一矩陣式光切換器本體，其由復(fù)數(shù)個方形單元構(gòu)成一N×N矩陣。光切換器本體有相鄰的一光輸入邊與一光輸出邊。接著，補償由光輸入邊到光輸出邊的一光程。其中以光輸入邊與光輸出邊所夾的一中心線的一些方形單元為一基準(zhǔn)，向光輸入邊與光輸出邊的方向，補償光程使各具有N個方形單元。而每一該光程總共具有2N-1個方形單元。
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合附圖作詳細說明如下圖面說明圖1是一傳統(tǒng)矩陣型光切換器；圖2是一光切換器的一路徑與工作距離的關(guān)系；圖3是一光損耗隨工作距離的變化曲線；圖4a是依據(jù)本發(fā)明，一單向光切換器；圖4b是依據(jù)本發(fā)明，一雙向光切換器。
附圖標(biāo)記說明；
10 光纖12 折射率漸變型透鏡(Gradient-Index Lens)14 光信號傳輸元件20 反射鏡31、32、33、34 階梯式光補償結(jié)構(gòu)實施例本發(fā)明的特征之一是利用一階梯式的光補償結(jié)構(gòu)，使得每一路徑的光程皆為等長，因此光損耗有一穩(wěn)定值。
本發(fā)明針對前面，圖1所示的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其產(chǎn)生的問題提出適當(dāng)?shù)墓獬萄a償方法。圖4a是依據(jù)本發(fā)明，一單向光切換器。虛線部分的矩陣結(jié)構(gòu)與前述相同，其有一光入射邊與一光出射邊。例如由傳輸元件G2到傳輸元件G7所示的光程，其經(jīng)一反射鏡反射偏折。
而架構(gòu)在矩陣結(jié)構(gòu)光切換器上，本發(fā)明提出一階梯式的光補償結(jié)構(gòu)31位于矩陣結(jié)構(gòu)的光入射邊，而光補償結(jié)構(gòu)32位于矩陣結(jié)構(gòu)的光出射邊。就以N×N矩陣結(jié)構(gòu)的本體而言，光補償結(jié)構(gòu)31、32是一N-1階的階梯結(jié)構(gòu)。其最高階的位置互相鄰近，由(X1，Y4)的單元向外補償。因為光補償結(jié)構(gòu)比N少一階，傳輸元件G1與G8仍座落于矩陣結(jié)構(gòu)本體的(X1，Y1)及(X4，Y4)方形單元上。因此經(jīng)補償后，每一光路徑的總光程為2N-1個單元。這使得每一光路徑的光損耗有一穩(wěn)定值。如此本發(fā)明的光切換器，可避免引起因路徑不同，產(chǎn)生光強度的偏差(bias)。
依相同上述本發(fā)明提出的補償原則，其也可適用于雙向的光切換器。圖4b是依據(jù)本發(fā)明，一雙向光切換器。在圖4b中，反射鏡20具有可雙面反射的功能，例如當(dāng)反射鏡20在(X3，Y2)升起時，其可將由傳輸元件G2輸入的光信號反射到傳輸元件G7上。此時反射鏡20也可例如將由傳輸元件G11輸入的光信號反射到傳輸元件G15上。反之，也可將由傳輸元件G15輸入的光信號反射到傳輸元件G11上，其路徑相同，僅是傳輸方向的不同。
為了補償光路徑的光程，另外兩個光補償結(jié)構(gòu)33、34也置放在Y1列與X4行上。其原理仍維持，使得到2N-1的總光程。因此由另一個角度而言，光補償?shù)脑瓌t就是，以(X1，Y4)到(X4，Y1)的斜角單元而言，使其兩個方向都有等數(shù)的單元。以圖4b中的(X3，Y2)而言，其兩邊經(jīng)補償后皆有三個單元。因此每一光路徑的總光程都有七個單元。
另外若是不以N×N矩陣結(jié)構(gòu)的本體而言，本發(fā)明的光切換器，可視為由一些方形單元構(gòu)成的一陣列本體。如圖4b所示，此陣列本體具有相對稱的兩對邊，位于兩對邊上的方形單元，構(gòu)成一階梯結(jié)構(gòu)。傳輸元件置于兩邊的方形單元上。此時，反射鏡的位置，僅安排在一些方形單元上，使得傳輸元件得以互相通信。反射鏡的位置可依設(shè)計上的要求而選定。本發(fā)明的光切換器，允許所建立的光路徑，有相同的光程。
因此本發(fā)明利用一階梯結(jié)構(gòu)，補償于光切換器中的光路徑，使每一光路徑皆有相同的光程。這使得光信號在光切換器中的光損耗，有一穩(wěn)定值。光信號的光強度不會因不同行進路徑而有不同。
本發(fā)明的光補償階梯結(jié)構(gòu)，事實上是一空間補償，就以方法的觀點而言，只要將傳輸元件適當(dāng)依上述原則增加光程即可。
本發(fā)明配合傳統(tǒng)的N×N矩陣式光切換器，利用兩個N-1階的階梯式補償結(jié)構(gòu)，不需經(jīng)復(fù)雜的過程即可達到相同光程的特征。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以一較佳實施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熱習(xí)此技術(shù)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更新與改進。但本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以權(quán)利要求書限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種矩陣式光切換器結(jié)構(gòu)，其特征在于它包括一N階矩陣切換器本體，其有一光入射邊，及鄰近的一光出射邊；一第一階梯結(jié)構(gòu)，具有N-I階，位于該光入射邊，其中該第一階梯結(jié)構(gòu)的一最高階，位于該N階矩陣切換器本體的一角落；一第二階梯結(jié)構(gòu)，具有N-1階，位于該光出射邊，其中該第二階梯結(jié)構(gòu)的一最高階也位于該角落。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩陣式光切換器結(jié)構(gòu)，其特征在于它還包括復(fù)數(shù)個光學(xué)輸出/輸入元件，位于該第一階梯結(jié)構(gòu)與該第二階梯結(jié)構(gòu)的每一階，及在該光入射邊與該光出射邊未被覆蓋的該切換器本體上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩陣式光切換器結(jié)構(gòu)，其特征在于由該光入射邊到該光出射邊的每一光切換光程，經(jīng)該第一階梯結(jié)構(gòu)與該第二階梯結(jié)構(gòu)的補償，該每一光切換光程為2N-1個單位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩陣式光切換器結(jié)構(gòu)，其特征在于該切換器本體包括一反射鏡，可將由該光入射邊的一入射光反射至該光出射邊。
5.一種雙向矩陣式光切換器結(jié)構(gòu)，其特征在于它包括一N階矩陣切換器本體，依序有一第一光入射邊、一第二光出射邊、一第二光入射邊及一第一光出射邊，其中該第一光入射邊與該第一光出射邊在一第一角落相鄰，而該第二光入射邊與該第二光出射邊在一第二角落相鄰；一第一階梯結(jié)構(gòu)，一第二階梯結(jié)構(gòu)，一第三階梯結(jié)構(gòu)，及一第四階梯結(jié)構(gòu)，各具有N-1階，依序位于該第一光入射邊，該第二光出射邊，該第二光入射邊及該第一光出射邊，其中該第一階梯結(jié)構(gòu)及該第四階梯結(jié)構(gòu)的最高階在該第一角落相互鄰近，而該第一階梯結(jié)構(gòu)及該第三階梯結(jié)構(gòu)的最高階在該第二角落相互鄰近。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙向矩陣式光切換器結(jié)構(gòu)，其特征在于它還包括復(fù)數(shù)個光學(xué)輸出/輸入元件，位于該第一階梯結(jié)構(gòu)、該第二階梯結(jié)構(gòu)、該第三階梯結(jié)構(gòu)與該第四階梯結(jié)構(gòu)的每一階，及未被覆蓋的該切換器本體上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙向矩陣式光切換器結(jié)構(gòu)，其特征在于所建立的每一光切換光程為2N-1單位。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙向矩陣式光切換器結(jié)構(gòu)，其特征在于該切換器本體包括一反射鏡，可將由該第一光入射邊及該第二光入射邊二者之一入射的一入射光，反射至該第一光出射邊及該第二光出射邊。
9.一種雙向矩陣式光切換器結(jié)構(gòu)，其特征在于它包括一N階矩陣切換器本體，依序有一第一光入射邊、一第二光入射邊、一第二光出射邊及一第一光出射邊，其中該第一光入射邊與該第一光出射邊在一第一角落相鄰，而該第二光入射邊與該第二光出射邊在一第二角落相鄰；一第一階梯結(jié)構(gòu)，一第二階梯結(jié)構(gòu)，一第三階梯結(jié)構(gòu)及一第四階梯結(jié)構(gòu)，各具有N-I階，依序位于該第一光入射邊、該第二光入射邊、該第二光出射邊及該第一光出射邊，其中該第一階梯結(jié)構(gòu)及該第四階梯結(jié)構(gòu)的最高階在該第一角落相互鄰近，而該第一階梯結(jié)構(gòu)及該第三階梯結(jié)構(gòu)的最高階在該第二角落相互鄰近。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的雙向矩陣式光切換器結(jié)構(gòu)，其特征在于它還包括復(fù)數(shù)個光學(xué)輸出/輸入元件，位于該第一階梯結(jié)構(gòu)、該第二階梯結(jié)構(gòu)、該第三階梯結(jié)構(gòu)與該第四階梯結(jié)構(gòu)的每一階，及未被覆蓋的該切換器本體上。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的雙向矩陣式光切換器結(jié)構(gòu)，其特征在于所建立的每一光切換光程為2N-1個單位。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的雙向矩陣式光切換器結(jié)構(gòu)，其特征在于該切換器本體包括一反射鏡，可將由該第一光入射邊及該第二光入射邊二者之一入射的一入射光，反射至該第一光出射邊及該第二光出射邊。
13.一種光切換器結(jié)構(gòu)，其特征在于它包括復(fù)數(shù)個方形單元構(gòu)成一陣列本體，其中該陣列本體具有相對稱的一第一邊及一第二邊，位于該第一邊及該第二邊的這些方形單元，構(gòu)成一階梯結(jié)構(gòu)；復(fù)數(shù)個可升降反射鏡，位于一部分的這些矩形單元，可將由一入射邊入射的一光信息反射至一出射邊，其中該入射邊為該第一邊及該第二邊二者之一，而該出射邊為該入射邊的一對邊。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光切換器結(jié)構(gòu)，其特征在于這些反射鏡為一單向反射鏡。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光切換器結(jié)構(gòu)，其特征在于這些反射鏡為一雙向反射鏡。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光切換器結(jié)構(gòu)，其特征在于該階梯結(jié)構(gòu)為一N階梯結(jié)構(gòu)，所形成的每一切換光程具有N個這些矩形單元。
17.一種矩陣式光切換器光程補償方法，該光程補償方法包括提供一矩陣式光切換器本體，其由復(fù)數(shù)個方形單元構(gòu)成一N×N矩陣，該光切換器本體有相鄰的一光輸入邊與一光輸出邊，以及補償由該光輸入邊到該光輸出邊的一光程，其特征在于以該光輸入邊與該光輸出邊所夾一中心線的這些方形單元為一基準(zhǔn)，向該光輸入邊與該光輸出邊的方向，補償該光程，使各具有N個方形單元，而每一該光程總共具有2N-1方形單元。
全文摘要
一種矩陣式光切換器結(jié)構(gòu),是分別于光入射邊和光出射邊設(shè)一階梯式補償結(jié)構(gòu),用來補償不同路徑的光程。光切換器,對于一N×N的方形矩陣,其階梯式補償結(jié)構(gòu)為N－1階的階梯,而光程經(jīng)補償后,每一光切換路徑的光程均為2N－1個單元。因此,在切換時,每一光切換路經(jīng)都有均勻的光衰減量。
文檔編號G02B6/26GK1374538SQ01109410
公開日2002年10月16日 申請日期2001年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月8日
發(fā)明者林士強, 邱和風(fēng), 董尚儀, 吳俊雄 申請人:臺研光電科技股份有限公司