[发明专利]多路对多路无阻塞机械光开关

说明书

技术领域：

本发明是一种多路对多路(N×N)的无阻塞机械光开关，主要应用于光纤通信全光交叉连接的多路输入光束对多路输出光束((N×N)的光开关系统，以及其他用于光路切换的光开关系统。

背景技术：

现代光纤通信技术正在向着全光网络系统方向发展。全光网络的规模不断扩大，在一个结点中交换的光路数量，从几路到数十路，到数百路，以至于大于1000路光纤。全光交叉连接(OXC)是组成不同规模全光网的关键器件，起着十分重要的作用。在自愈光网中，当光器件和光缆由于种种原因发生阻断时，光开关是保证通信线路切换到保护环路的关键器件。在光器件的大批量生产和安装中，也需要光开关切换光路，以提高器件和光路检验的效率。在许多光器件模块和光端机子系统中，光开关是提高器件和机器性能，增加功能的必备元件。在光网系统中也需要光开关实时采集系统各处的运行信息，以便进行网络管理监控。

在各种光开关中，机械光开关技术成熟、稳定可靠、性能优良。是现在通信系统中大量采用的光开光。为了降低成本、缩小体积、增加开关路数、提高速度等性能，机械光开关在技术上仍在不断发展。尤其是在多路对多路的光开关，与一路对多路的光开关相比，动作单元的数量很大。N×N的光开关，就需要N²个动作单元。这就大大增加了器件的成本，降低了开关速率，还降低了可靠性。而且，要实现N×N光开关的严格无阻塞运行，需要采用十分复杂的结构。一个N×N的光开关，有N！种不同的通路排列。对于较大的N，这是一个巨大的数字。在先技术[1](参见文献IEEE PHOTONICSTECHNOLOGY LETTERS，Vol.10，No.6，June 1998，pp.810-812)报道，采用热光控制波导马赫—曾德干涉仪，实现了16×16严格无阻塞光开关。该器件十分复杂。而且，由于是干涉型的器件，对于工作波长有严格的要求，不是一个宽带的开关。在先技术[2]，专利CN1257211A提出一种4×4光开关矩阵，可以实现无阻塞运行。但是需要采用16个直角棱镜反射器和相应的驱动器。在先技术[3]，专利ZL95195064采用树形分路和单路门开关的方式，实现1×N光开关。再用1×N光开关，组合成N×N光开关。该器件从原理上看插入损耗很大，驱动单元数量很多。在实施中该种N×N机械光开关，还没有发现能实现严格无阻塞、而驱动单元数小于N平方的技术方案。

上述在先技术中的机械光开关，一个反射镜通常只能切换一路光束，只能实现1×2的光开关。其中采用的平面反射镜，一般是在玻璃平板的一个表面上蒸镀高反射膜制成的，如图1所示。图中表面01为高反面，表面02不镀膜或镀增透膜。这样，在反射镜插入光路后，光线会发生一定的位移。从光的折射定律，用图1所示符号，可以得到光线的平移量为： t = d sin α ( 1 - cos α n 2 - sin 2 α ) ]]>

在入射角为45度时，即α＝45°， t = d 2 ( 1 - 1 2 n 2 - 1 ) ]]>