大容量光纖開(kāi)關(guān)裝置及程控交換方法
【專(zhuān)利摘要】大容量光纖開(kāi)關(guān)裝置通過(guò)DMD芯片的鏡片部分對(duì)激光的反射進(jìn)行光纖之間的光傳輸；所述DMD芯片的鏡片部分由以一維數(shù)組方式排列的至少兩片單片鏡片或者至少兩個(gè)鏡片基本單元構(gòu)成。程控交換方法：激光由輸入光纖射出至DMD芯片的鏡片部分；DMD芯片的鏡片部分的轉(zhuǎn)動(dòng)將光反射出去；反射出的光射入輸出光纖。本發(fā)明將非通訊領(lǐng)域的DMD影像技術(shù)經(jīng)過(guò)再創(chuàng)造應(yīng)用于通訊領(lǐng)域并完成技術(shù)構(gòu)思和技術(shù)方案，通過(guò)一維數(shù)組的技術(shù)應(yīng)用，將DMD與光纖對(duì)接，實(shí)現(xiàn)了大容量、光纖切換>5的光開(kāi)關(guān)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
大容量光纖開(kāi)關(guān)裝置及程控交換方法
(一)技術(shù)領(lǐng)域:
[0001]本發(fā)明涉及一種激光通訊領(lǐng)域光開(kāi)關(guān)裝置，是一種以一維數(shù)組為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的光纖大容量并可達(dá)萬(wàn)門(mén)?千萬(wàn)門(mén)以上級(jí)量的程控交換機(jī)、路由器的光開(kāi)關(guān)。
(二)【背景技術(shù)】:
[0002]現(xiàn)在通訊領(lǐng)域普遍采用光導(dǎo)纖維，取代傳統(tǒng)銅線進(jìn)行長(zhǎng)距離的的信息(圖像、數(shù)據(jù)、語(yǔ)音)傳輸，是傳送信號(hào)的一種通訊手段。光纖的頻帶寬、理論可達(dá)30T無(wú)中繼支持長(zhǎng)度可達(dá)幾十到上百公里，壽命長(zhǎng)、成本低、重量輕、不受電磁場(chǎng)和電磁輻射的影響，抗干擾能力強(qiáng)、光纖不帶電，使用安全，使用環(huán)境溫度范圍寬等，被國(guó)內(nèi)外大量普遍采用。
[0003]程控交換機(jī)(或路由器)電信號(hào)的切換依靠邏輯器件門(mén)電路，很容易實(shí)現(xiàn)大容量電子交換機(jī)(路由器)的切換。光通訊通過(guò)光纖傳輸激光，光纖沒(méi)有邏輯器件，I萬(wàn)根光纖組成光纖程控交換，采用小容量光纖開(kāi)關(guān)拼接，與很容易實(shí)現(xiàn)的萬(wàn)門(mén)電子交換機(jī)不匹配。
[0004]遠(yuǎn)距離光通訊是以萬(wàn)門(mén)電子程控交換機(jī)為切換主體，進(jìn)行連續(xù)的η次光-電-光-電轉(zhuǎn)換，激光經(jīng)過(guò)電子器件后，帶寬進(jìn)行了壓縮，性能降低，每當(dāng)出現(xiàn)斷纜時(shí)，切換到其它光纖的數(shù)量〈5，通訊信息中斷。由于光纖沒(méi)有邏輯光路，小容量光開(kāi)關(guān)容量無(wú)法與萬(wàn)門(mén)電子開(kāi)關(guān)匹配，被通訊行業(yè)普遍看好的MEMS芯片光纖開(kāi)關(guān)只有4 X 4、I Xη結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于四門(mén)或10門(mén)左右。國(guó)內(nèi)外本領(lǐng)域技術(shù)人員研究探索的其它原理的光開(kāi)關(guān)，如機(jī)械式光開(kāi)關(guān)、移動(dòng)反射鏡式光纖開(kāi)關(guān)、電光開(kāi)關(guān)、定向耦合型光開(kāi)關(guān)M-Z型干涉儀光開(kāi)關(guān)、液晶光開(kāi)關(guān)、磁光效應(yīng)光開(kāi)關(guān)、聲光開(kāi)關(guān)等，輸入都是一，輸出為二的光纖開(kāi)關(guān)，只相當(dāng)于二門(mén)，與萬(wàn)門(mén)電子程控交換機(jī)也不在一個(gè)數(shù)量級(jí)上。
[0005]被通訊行業(yè)普遍看好的MEMS芯片光纖開(kāi)關(guān)反光鏡是4X4、1 Xn結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展到萬(wàn)門(mén)系統(tǒng)太復(fù)雜，MEMS芯片反光鏡反射角度只有一個(gè)，芯片中的反光鏡反射后干擾其它門(mén)的激光通道，無(wú)法使萬(wàn)門(mén)電子交換機(jī)開(kāi)關(guān)能力充分發(fā)揮，隨著通訊信息量、地址的幾何級(jí)數(shù)增加，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足通訊的需要。
[0006]2016年中國(guó)政府提出十三五規(guī)劃100項(xiàng)國(guó)家級(jí)重大項(xiàng)目，其中之一的第四十項(xiàng)高速光纖通訊系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，大容量光纖開(kāi)關(guān)將可能是瓶頸，本領(lǐng)域技術(shù)人員目前無(wú)法實(shí)現(xiàn)，光纖的激光經(jīng)過(guò)電路轉(zhuǎn)換后，帶寬進(jìn)行了壓縮。
[0007]當(dāng)光纖出現(xiàn)斷纜時(shí)，往往是由于意外事件引起，具有隨時(shí)、隨機(jī)性，無(wú)法預(yù)料，現(xiàn)有技術(shù)以電子程控交換機(jī)為主的光通訊模式，進(jìn)行連續(xù)的η次(η是自然數(shù))光電、電光切換，系統(tǒng)復(fù)雜，斷纜和斷纖時(shí)，通訊傳輸信息中斷。
[0008]美國(guó)英特爾公司的專(zhuān)利(21^2821272.乂、21^2821138.3)，提供的腿1^技術(shù)方案輸入1000門(mén)，輸出1000門(mén)，這個(gè)發(fā)明不能做到輸入1000門(mén)，輸出5000門(mén)以上自由擴(kuò)展。它公開(kāi)了一種1000門(mén)MEMS開(kāi)關(guān)陣列的技術(shù)方案，但專(zhuān)利沒(méi)有給出器件的具體技術(shù)方案。輸入/輸出有1000個(gè)端口，MEMS芯片特性是只有X軸方向一個(gè)光軸，當(dāng)有一片反光片出現(xiàn)反射時(shí)，反光鏡阻擋住了前后其它的999個(gè)反光鏡。1000個(gè)輸入端口，輸出也只能是1000端口，Y軸也如此，MEMS芯片X軸1000個(gè)反光鏡乘以Y軸1000個(gè)反光鏡，總數(shù)1000000個(gè)的矩陣反光鏡，只能實(shí)現(xiàn)1000門(mén)的光開(kāi)關(guān)，效率低，1000000個(gè)的矩陣反光鏡同樣無(wú)法實(shí)現(xiàn)國(guó)際通訊領(lǐng)域的產(chǎn)品所需要的大容量光纖開(kāi)關(guān)，并達(dá)到輸入為η輸出為〉n+5的擴(kuò)展功能(n2 I，自然數(shù))。
[0009]要想實(shí)現(xiàn)大容量光開(kāi)關(guān)需要增加下面的功能:
[0010]I)增加MEMS芯片光開(kāi)關(guān)反光鏡反射的角度，從I個(gè)擴(kuò)展到3個(gè)或以上，解決激光干擾問(wèn)題及光開(kāi)關(guān)擴(kuò)展問(wèn)題。
[0011 ] 2)增加MEMS芯片光開(kāi)關(guān)，從小尺寸4 X 4、5 X 5反光鏡為一基本單元(I門(mén))擴(kuò)大到單片大尺寸反光鏡，幾十門(mén)?萬(wàn)門(mén)及以上，增加矩陣反光鏡、數(shù)組反光鏡數(shù)量。
[0012]3)使用單片或多片幾十門(mén)?萬(wàn)門(mén)光開(kāi)關(guān)，進(jìn)行縱向幾何級(jí)數(shù)擴(kuò)展，達(dá)到光纖輸出的程控萬(wàn)門(mén)數(shù)量級(jí)及以上。
[0013]4)使用單片或多片幾十門(mén)?萬(wàn)門(mén)開(kāi)關(guān)，輸出到輸入反復(fù)在這些器件上連接，解決程控橫向鏈接擴(kuò)展。
[0014]5)將3)、4)合并，組成萬(wàn)門(mén)矩陣，進(jìn)行程控交換。
[0015]6)開(kāi)發(fā)通訊用千門(mén)或萬(wàn)門(mén)大尺寸數(shù)組或矩陣反射鏡光開(kāi)關(guān)。
[0016]7)通訊用千門(mén)或萬(wàn)門(mén)光開(kāi)關(guān)，反光鏡反射角度為縱向方向，則橫向?yàn)閿?shù)組或矩陣的位數(shù)排列方向，反之則反。數(shù)組中每個(gè)反光鏡反射方向互不干擾，平行排布，數(shù)組反光鏡排列方向指向另外方向，4X4、5 X 5矩陣反光鏡為一基本單元的也如此。
[0017]8)根據(jù)7)反光鏡采用數(shù)組模式:一個(gè)反光鏡尺寸對(duì)應(yīng)一根光纖尺寸，擴(kuò)大反光鏡尺寸到50μ?? X 50μ??、62.5μπι X 62.5μπι或更大;矩陣模式:采用小尺寸4 X 4、5 X 5等個(gè)反光鏡，幾片反光鏡尺寸對(duì)應(yīng)一根光纖直徑、或擴(kuò)大反光鏡尺寸。小尺寸反光鏡每一鏡片的尺寸為14μηιΧ 14μηι(或16μηιΧ 16μηι)，單模光纖芯的直徑為8μηι?ΙΟμπι，可以直接對(duì)應(yīng)。多模光纖芯的直徑是50μηι和62.5μηι兩種，現(xiàn)在每一鏡片尺寸為14μηιΧ 14μηι(或16μηιΧ 16μηι)采用矩陣4X 4、5 X 5等個(gè)反光鏡或更大尺寸予以對(duì)應(yīng)。
[0018]9)矩陣模式的反光鏡反射方向如同數(shù)組，可以錯(cuò)位使用，即所有的反光鏡都平行使用，但可以錯(cuò)位，擴(kuò)大了矩陣中相鄰反光鏡的距離，縮小了激光干擾問(wèn)題，但帶來(lái)了光纖對(duì)準(zhǔn)的問(wèn)題。
[0019]【背景技術(shù)】遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足通訊信息量、地址的幾何級(jí)數(shù)增加的現(xiàn)實(shí)需要。大容量、光纖切換>5的光開(kāi)關(guān)，是滿(mǎn)足通訊信息量、地址的幾何級(jí)數(shù)增加的一種技術(shù)構(gòu)思及技術(shù)方案。
[0020]大容量、光纖切換>5的光開(kāi)關(guān)，是光纖通訊領(lǐng)域的技術(shù)難題。目前國(guó)內(nèi)外通訊領(lǐng)域的技術(shù)人員沒(méi)有解決方案；以數(shù)組為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)方案的，目前國(guó)內(nèi)外更是沒(méi)有。如果光纖能夠達(dá)到像電子程控交換機(jī)那樣(或路由器)的切換能力及容量，就可以實(shí)現(xiàn)無(wú)壓縮的遠(yuǎn)距離點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光通訊，最后I公里光/電切換，實(shí)現(xiàn)的話將改變世界的光通訊系統(tǒng)模式。
[0021]綜上所述:國(guó)內(nèi)外通訊領(lǐng)域普遍看好的4X4、IXn MEMS芯片與通訊行業(yè)需求相差甚遠(yuǎn)相差無(wú)數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí)，無(wú)法完成上述通訊行業(yè)的功能，即便美國(guó)英特爾公司1000門(mén)MEMS專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)化路線也是有限。
[0022]本發(fā)明將非通訊領(lǐng)域的DMD技術(shù)應(yīng)用于通訊領(lǐng)域，并應(yīng)用于光開(kāi)關(guān)和光纖程控交換機(jī)，目前本領(lǐng)域技術(shù)人員沒(méi)有人能夠想到，更沒(méi)有創(chuàng)造性的技術(shù)構(gòu)思和設(shè)計(jì)技術(shù)方案；DMD數(shù)字影像微鏡芯片與本發(fā)明的DMD—維數(shù)組芯片在技術(shù)領(lǐng)域、解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案、技術(shù)指標(biāo)均不同?，F(xiàn)有技術(shù)中一片DMD數(shù)字影像微鏡芯片，反光鏡數(shù)量800 X 600、1024 X768、1920父1080、41(、81(等，例:一片0101920\1080芯片200多萬(wàn)個(gè)矩陣反光鏡，即便將其做通訊用光開(kāi)關(guān)，用于多模光纖時(shí)有用的只有大約幾百門(mén)，其余無(wú)用；用于單模光纖時(shí)有用的只有幾千門(mén)(至今沒(méi)有人想到做通訊光纖開(kāi)關(guān))。
(三)
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0023]本發(fā)明的目的:在于提供大容量光纖開(kāi)關(guān)裝置及程控交換方法，它能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，是一種新型大容量DMD數(shù)組或以DMD基本單元組成的數(shù)組光纖開(kāi)關(guān)，單片輸入幾十門(mén)?千萬(wàn)門(mén)以上，輸出達(dá)到百門(mén)?數(shù)千萬(wàn)門(mén)以上，多片DMD光纖開(kāi)關(guān)縱橫連接，實(shí)現(xiàn)輸入/輸出程控交換光纖開(kāi)關(guān)；當(dāng)光纖(光纜)出現(xiàn)斷時(shí)，光開(kāi)關(guān)可以迅速切換到其它>5光纖(光纜)O
[0024]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種光纖大容量程控交換機(jī)的光開(kāi)關(guān)，其特征在于:它由輸入光纖、DMD芯片、輸出光纖組成，所述輸入光纖射出的激光射到DMD芯片的鏡片部分上，DMD芯片控制電路發(fā)出控制信號(hào)后，通過(guò)鏡片的鉸鏈控制鏡片轉(zhuǎn)動(dòng)，鏡片將光線反射到對(duì)應(yīng)的輸出光纖;所述DMD芯片的鏡片部分由至少兩片單片單片大尺寸鏡片或單片小尺寸鏡片以數(shù)組方式排列構(gòu)成，或者由若干片單片小尺寸鏡片按照nXn(2 Sn <10)矩陣形式排列成鏡片基本單元后，至少兩個(gè)基本單元再以數(shù)組方式排列構(gòu)成;所述數(shù)組方式排列的單片鏡片或者鏡片基本單元的排列方向使激光反射后互不干擾;所述數(shù)組方式排列的單片鏡片的地址控制信號(hào)或者鏡片基本單元的地址控制信號(hào)均是一維數(shù)組;所述鏡片矩陣基本單元中的各單片鏡片均同時(shí)接受同一個(gè)地址控制信號(hào)，同步動(dòng)作。
[0025]所述DMD芯片的鏡片部分均能構(gòu)成至少3個(gè)光反射角，即每個(gè)DMD芯片反光鏡的輸入為I個(gè)角度，輸出至少3個(gè)角度。
[0026]所述DMD芯片采用N級(jí)縱向擴(kuò)展方式布置構(gòu)成包括至少2個(gè)DMD芯片的DMD芯片組，即輸入光纖射出的激光射入第一級(jí)DMD芯片，然后光線由第一級(jí)DMD芯片通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)鏡片部分將光反射至與第一級(jí)DMD芯片的至少3個(gè)輸出角度相對(duì)應(yīng)的下一級(jí)DMD芯片，以此方式光纖依次反射至第N級(jí)DMD芯片，然后反射到對(duì)應(yīng)的輸出光纖。
[0027]所述DMD芯片采用橫向擴(kuò)展方式布置構(gòu)成包括至少2個(gè)DMD芯片的DMD芯片組，即輸入光纖射出的激光射入其中一片DMD芯片后，DMD芯片反射的至少3個(gè)輸出角度中至少有一個(gè)角度的反射光線反射至另一片DMD芯片，然后此DMD芯片反射出去的光線中至少有一個(gè)角度的反射光線反射至另一片DMD芯片，其余的光線反射到對(duì)應(yīng)的輸出光纖，以此方式入射光線得到橫向擴(kuò)展。
[0028]所述采用N級(jí)縱向擴(kuò)展方式布置構(gòu)成的DMD芯片組與采用橫向擴(kuò)展方式布置構(gòu)成的DMD芯片組對(duì)接后，配合其它器件組成程控縱橫光纖交換機(jī)。
[0029]所述DMD芯片的端口均為雙向端口，激光通過(guò)光纖連接DMD芯片端口，或各個(gè)芯片端口相互之間對(duì)接或混合連接，按照程序交換控制的需要任意連接。
[0030]所述DMD芯片的各單片鏡片之間的間距可以按照常規(guī)設(shè)定任意搭配。也可以根據(jù)光纖的直徑，按照需要設(shè)定。
[0031]所述DMD芯片的單片大尺寸鏡片的尺寸為50μπιΧ50μπι，對(duì)應(yīng)一根直徑是50μπι多模輸入光纖，或者單片大尺寸鏡片的尺寸為62.5μηι X 62.5μηι，對(duì)應(yīng)一根直徑是62.5μηι多模輸入光纖，或者大于以上尺寸的鏡片，對(duì)應(yīng)一根直徑是50μηι、62.5μηι多模輸入光纖。
[0032]所述DMD芯片的單片小尺寸鏡片的尺寸為14μπιΧ14μπι或16μπιΧ16μπι，對(duì)應(yīng)一根直徑為8μηι?I Ομπι單模輸入光纖。
[0033]所述尺寸為14μπιΧ 14μπι或16μπιΧ 16μπι的反光鏡片以η Χη(2 <η< 10)矩陣形式組成鏡片基本單元，同步動(dòng)作對(duì)應(yīng)一根直徑是50μπι、62.5μπι多模輸入光纖。
[0034]所述每片50μπι X 50μπι或62.5μπι X 62.5μπι或其它大尺寸鏡片，或者每片14μπι X 14μπι或16μπιΧ 16μπι或其它小尺寸鏡片分別使用一個(gè)地址和半導(dǎo)體光開(kāi)關(guān);或者14μπιΧ 14μπι或16μπιΧ 16μπι或其它小尺寸鏡片以ηΧη(2 <η< 10)的矩陣形式組成一個(gè)鏡片基本單元，每個(gè)單元分別使用一個(gè)地址和半導(dǎo)體光開(kāi)關(guān)，同步動(dòng)作。
[0035]所述DMD芯片的鏡片轉(zhuǎn)動(dòng)角度為能夠反射雙向入射光線的角度。
[0036]所述光纖通信線路出現(xiàn)故障時(shí)，反饋信號(hào)傳回，通過(guò)控制電路改變地址，改變DMD芯片的鏡片角度，從而改變輸出光纖端口。
[0037]所述光纖(纜)中斷時(shí)，控制信號(hào)同時(shí)動(dòng)作于多片DMD芯片的相關(guān)反光鏡，切換到其它光纖(纜)>5;同步地址信號(hào)控制多片DMD光開(kāi)關(guān)的相關(guān)反光鏡時(shí)滯< I毫秒。
[0038]所述現(xiàn)在使用的常規(guī)多模光纖芯的直徑是50μηι和62.5μηι兩種，單模光纖芯的直徑S8ym?10ymo
[0039]所述一維數(shù)組是一維空間的有序排列。
[0040]所述一種光纖大容量程控交換機(jī)的光開(kāi)關(guān)與英特爾公司的1000門(mén)MEMS技術(shù)組合組成光纖程控交換機(jī);所述一種光纖大容量程控交換機(jī)的光開(kāi)關(guān)任意一個(gè)光纖輸出端口(> I)對(duì)接美國(guó)英特爾公司的1000門(mén)MEMS技術(shù)中任意一個(gè)光纖輸入端口( 2 I)，MEMS的輸出端口是1000門(mén)，或者是100個(gè)O?9端口 ； 一種光纖大容量程控交換機(jī)的光開(kāi)關(guān)輸出端口對(duì)接MEMS的輸入端口，兩種芯片及端口按照程控交換的需要搭接。
[0041]本發(fā)明的工作原理及工作過(guò)程:
[0042]DMD器件是一個(gè)半導(dǎo)體光開(kāi)關(guān)，一片單片鏡片或者鏡片基本單元表示一個(gè)地址，每一個(gè)單片鏡片或者鏡片基本單元的存儲(chǔ)單元以二進(jìn)制平面信號(hào)進(jìn)行尋址;DMD上的每個(gè)鏡片被以靜電方式傾斜，脈沖寬度控制(PWM)技術(shù)決定每個(gè)鏡片傾斜在哪個(gè)方向上為多長(zhǎng)時(shí)間。微鏡片的轉(zhuǎn)動(dòng)受控于來(lái)自CMOS RAM的數(shù)字驅(qū)動(dòng)信號(hào)。正常狀態(tài)下鏡片傾斜角度為O度，當(dāng)數(shù)字信號(hào)被寫(xiě)入SRAM時(shí)，靜電激活地址電極、鏡片和軛板(YOKE)以促使鉸鏈裝置轉(zhuǎn)動(dòng);接收到相應(yīng)信號(hào)后，鏡片傾斜;通過(guò)鏡片的不同角度(如-12度、O度、+10度、+ 12度或其它適合的若干個(gè)角度)反射需要的激光，光柵照射在DMD上，通過(guò)鏡片將激光直接投射到對(duì)應(yīng)的光纖上，或DMD芯片上。
[0043]本發(fā)明的技術(shù)效果及優(yōu)越性:
[0044]1、DMD芯片采用N級(jí)縱向擴(kuò)展方式布置的光開(kāi)關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)激光通過(guò)光纖或芯片端口相互對(duì)接后達(dá)到萬(wàn)門(mén)?千萬(wàn)門(mén)以上。
[0045]2、DMD芯片光開(kāi)關(guān)，米用光纖一對(duì)一的方式，輸入、輸出端口反復(fù)對(duì)接后，實(shí)現(xiàn)橫向通訊及小容量光開(kāi)關(guān)，單片組成幾十門(mén)?千萬(wàn)門(mén)以上光開(kāi)關(guān)，并且可以增加橫向DMD芯片數(shù)量。
[0046]3、多片DMD芯片縱向幾何級(jí)數(shù)排列，單片、多片橫向輸入/輸出反復(fù)對(duì)接后，將縱向、橫向DMD輸入/輸出連接組成縱橫交換程控光纖開(kāi)關(guān)交換機(jī)。
[0047]4、通過(guò)DMD芯片縱向和橫向的擴(kuò)展，使輸出角度得到幾何級(jí)數(shù)擴(kuò)展，當(dāng)光纖(纜)斷時(shí)切換到其它其它光纖(纜)。
[0048]5、每片DMD芯片的鏡片部分可以由幾十門(mén)?千萬(wàn)門(mén)以上反光鏡組成。
[0049]6、DMD芯片采用新結(jié)構(gòu)技術(shù)，即鏡片部分由二維矩陣排列方式改為一維的數(shù)組排列方式，將鏡片部分的每片反光鏡尺寸加大到50μηι X 50μηι、62.5μηι X 62.5μηι或更大尺寸反光鏡提供反饋控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)單片幾十門(mén)?萬(wàn)門(mén)光開(kāi)關(guān)。
[0050]7、01?)芯片鏡片部分由現(xiàn)有的144111\144111或164111\164111的鏡片采用11\11(2 <η<10)矩陣形式排列構(gòu)成矩陣鏡片基本單元，相當(dāng)于擴(kuò)大反光鏡尺寸，每個(gè)鏡片基本單元對(duì)應(yīng)一根光纖，鏡片基本單元組成一維數(shù)組幾十門(mén)?千萬(wàn)門(mén)以上光開(kāi)關(guān)。
[0051 ] 8、DMD芯片的鏡片部分能夠?qū)崿F(xiàn)-12度、O度、+ 10度、+ 12度或其它適合的若干個(gè)反射角度，角度可根據(jù)控制靜電場(chǎng)的功率大小，予以擴(kuò)展，也可以采用多個(gè)電極場(chǎng)提供不同的反光鏡反射角度，如每個(gè)反光鏡有10個(gè)反射角度，就可以代表O?9個(gè)數(shù)字，成為光通訊開(kāi)關(guān)擴(kuò)展的應(yīng)用技術(shù)解決方案。
[0052]9、擴(kuò)大DMD芯片的鏡片的間距尺寸，利于光纖接口的對(duì)接。
[0053]10、當(dāng)光纖通信線路出現(xiàn)故障時(shí)，反饋信號(hào)傳回，通過(guò)控制電路改變地址，改變DMD反光鏡角度，改變光纖輸出端口 ；并且可以連續(xù)多片改變控制信號(hào)同時(shí)動(dòng)作于多片DMD，切換時(shí)間相當(dāng)于一片DMD，減少光開(kāi)關(guān)時(shí)滯。
[0054]11、本發(fā)明的大容量光纖開(kāi)關(guān)及應(yīng)用方法可以實(shí)現(xiàn)全程無(wú)壓縮光纖通訊，最后一公里光/電轉(zhuǎn)換的通訊系統(tǒng)目標(biāo)，顛覆現(xiàn)有光纖通訊領(lǐng)域的技術(shù)，為2016年中華人民共和國(guó)十三五規(guī)劃100項(xiàng)重大國(guó)家項(xiàng)目第四十項(xiàng)的高速光纖通訊系統(tǒng)作出貢獻(xiàn)，為人類(lèi)社會(huì)共享的知識(shí)作出華人的貢獻(xiàn)。
[0055]12、本發(fā)明將非通訊領(lǐng)域的DMD影像技術(shù)經(jīng)過(guò)再創(chuàng)造應(yīng)用于通訊領(lǐng)域并完成技術(shù)構(gòu)思和技術(shù)方案，通過(guò)一維數(shù)組的技術(shù)應(yīng)用，將DMD與光纖對(duì)接，實(shí)現(xiàn)了大容量、光纖切換>5的光開(kāi)關(guān);如將一片DMD1920 X 1080芯片200多萬(wàn)個(gè)矩陣反光鏡改為數(shù)組排列用作單模光纖開(kāi)關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)600多萬(wàn)門(mén)光開(kāi)關(guān)。
(四)【附圖說(shuō)明】:
[0056]附圖1:是一種DMD芯片的鏡片部分由單片鏡片以數(shù)組方式橫向排列(也可以縱向排列)的示意圖。
[0057]附圖2:是一種DMD芯片的鏡片部分由單片小尺寸鏡片按照矩陣形式(4*4)排列成鏡片基本單元后基本單元再以數(shù)組方式橫向排列(也可以縱向排列)的示意圖。
[0058]附圖3:是一種(如13片)光開(kāi)關(guān)縱向幾何級(jí)數(shù)輸入/輸出鏈接形式(每個(gè)方框即可以代表一片DMD，也可以代表DMD中的一片反光鏡)
[0059]附圖4:是一種(如7片)光開(kāi)關(guān)橫向輸入/輸出鏈接形式(每個(gè)方框即可以代表一片DMD，也可以代表DMD中的一片反光鏡)
[0060]附圖5:是一種單片DMD鏡片結(jié)構(gòu)圖。
[0061]其中，I為鏡片，2為鏡片基本單元。
(五)【具體實(shí)施方式】:
[0062]實(shí)施例:一種光纖大容量程控交換機(jī)的光開(kāi)關(guān)，其特征在于:它由輸入光纖、DMD芯片、輸出光纖組成，所述輸入光纖射出的激光射到DMD芯片的鏡片部分上，DMD芯片控制電路發(fā)出控制信號(hào)后，通過(guò)鏡片的鉸鏈控制鏡片轉(zhuǎn)動(dòng)，鏡片將光線反射到對(duì)應(yīng)的輸出光纖;所述DMD芯片的鏡片部分由單片大尺寸鏡片I或單片小尺寸鏡片I以數(shù)組方式排列構(gòu)成(見(jiàn)圖1、圖5)，或者由若干片單片小尺寸鏡片I按照矩陣形式排列成鏡片基本單元2后，基本單元2再以數(shù)組方式排列構(gòu)成(見(jiàn)圖2、圖5);所述數(shù)組方式排列的單片鏡片I或者鏡片基本單元2的排列方向使激光反射后互不干擾;所述數(shù)組方式排列的單片鏡片I的地址控制信號(hào)或者鏡片基本單元2的地址控制信號(hào)均是一維數(shù)組;所述鏡片矩陣基本單元2中的各單片鏡片I均同時(shí)接受同一個(gè)地址控制信號(hào)，同步動(dòng)作。
[0063]所述鏡片部分采用尺寸為50μπιΧ50μπι的單片大尺寸鏡片，對(duì)應(yīng)一根直徑是50μπι多模輸入光纖，或者尺寸為62.5μηιX 62.5μηι的單片大尺寸鏡片，對(duì)應(yīng)一根直徑是62.5μηι多模輸入光纖，或者大于以上尺寸的鏡片，對(duì)應(yīng)一根直徑是50μηι或62.5μηι多模輸入光纖;每片50μπι X 50μπι或62.5μπι X 62.5μπι分別使用一個(gè)地址和半導(dǎo)體光開(kāi)關(guān)；
[0064]或者，所述鏡片部分采用美國(guó)德州儀器的尺寸為14μηι X 14μηι或16μηι X 16μηι的單片小尺寸鏡片，對(duì)應(yīng)一根直徑為8μηι?1(^111單模輸入光纖;每片144111\ 14μηι或16μηιΧ 16μηι分別使用一個(gè)地址和半導(dǎo)體光開(kāi)關(guān)；
[0065]鏡片部分以800 X 1個(gè)單片鏡片、1024 X I個(gè)單片鏡片、1920 X I個(gè)單片鏡片、4Κ X I個(gè)單片鏡片、8ΚΧ I個(gè)單片鏡片或者10000 X I個(gè)單片鏡片?千萬(wàn)以上X I個(gè)單片鏡片構(gòu)成光開(kāi)關(guān)，僅用一片由4000個(gè)反光鏡片構(gòu)成的一維數(shù)組DMD芯片就能實(shí)現(xiàn)之12000門(mén)光開(kāi)關(guān)。
[0066]或者，鏡片部分采用美國(guó)德州儀器的尺寸為14μηιΧ 14μηι或16μηιΧ16μηι的反光鏡片以4 X4或5 X 5片矩陣形式排列構(gòu)成鏡片基本單元，然后以800 X I個(gè)鏡片基本單元、1024 X I個(gè)鏡片基本單元、1920 X I個(gè)鏡片基本單元或者3840 X I個(gè)鏡片基本單元等結(jié)構(gòu)構(gòu)成矩陣光開(kāi)關(guān)，每個(gè)單元分別使用一個(gè)地址和半導(dǎo)體光開(kāi)關(guān)，同步動(dòng)作對(duì)應(yīng)一根直徑是50μπι、62.5μπι多模輸入光纖;僅用一片由16000?25000個(gè)以4 X 4或5 X 5片矩陣形式排列的反光鏡片構(gòu)成的DMD芯片就能實(shí)現(xiàn)Μ2000門(mén)光開(kāi)關(guān)。
[0067]所述DMD芯片的鏡片轉(zhuǎn)動(dòng)角度為能夠反射雙向入射光線的角度，S卩-12度、O度、+12度。所述DMD芯片的鏡片均能構(gòu)成3個(gè)光反射角，即每個(gè)DMD芯片反光鏡的輸入為I個(gè)角度，輸出3個(gè)角度。
[0068]所述DMD芯片采用3級(jí)縱向擴(kuò)展方式布置構(gòu)成包括13個(gè)DMD芯片的DMD芯片組，即輸入光纖射出的激光射入第一級(jí)DMD芯片，然后光線由第一級(jí)DMD芯片通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)鏡片部分將光反射至與第一級(jí)DMD芯片的3個(gè)輸出角度相對(duì)應(yīng)的下一級(jí)DMD芯片，以此方式光纖依次反射至第3級(jí)DMD芯片，然后反射到對(duì)應(yīng)的輸出光纖；(見(jiàn)圖3)
[0069]或者，所述DMD芯片采用橫向擴(kuò)展方式布置構(gòu)成包括7個(gè)DMD芯片的DMD芯片組，SP輸入光纖射出的激光射入其中一片DMD芯片后，DMD芯片反射的至少3個(gè)輸出角度中至少有一個(gè)角度的反射光線反射至另一片DMD芯片，然后此DMD芯片反射出去的光線中至少有一個(gè)角度的反射光線反射至另一片DMD芯片，其余的光線反射到對(duì)應(yīng)的輸出光纖，以此方式入射光線得到橫向擴(kuò)展；(見(jiàn)圖4)
[0070]或者，所述采用N級(jí)縱向擴(kuò)展方式布置構(gòu)成的DMD芯片組與采用橫向擴(kuò)展方式布置構(gòu)成的DMD芯片組對(duì)接后，配合其它器件組成程控縱橫光纖交換機(jī)。
[0071]所述DMD芯片的端口均為雙向端口，激光通過(guò)光纖連接DMD芯片端口，或各個(gè)芯片端口相互之間對(duì)接或混合連接，按照程序交換控制的需要任意連接。
[0072]所述DMD芯片的各單片鏡片之間的間距可以按照常規(guī)設(shè)定任意搭配。也可以根據(jù)光纖的直徑，按照需要設(shè)定。
[0073]光纖通信線路出現(xiàn)故障時(shí)，反饋信號(hào)傳回，通過(guò)控制電路改變地址，改變DMD芯片的鏡片角度，從而改變輸出光纖端口。
[0074]所述光纖(纜)中斷時(shí)，控制信號(hào)同時(shí)動(dòng)作于多片DMD芯片的相關(guān)反光鏡，切換到其它光纖(纜)>5;同步地址信號(hào)控制多片DMD光開(kāi)關(guān)的相關(guān)反光鏡時(shí)滯< I毫秒。
[0075]所述現(xiàn)在使用的常規(guī)多模光纖芯的直徑是50μηι和62.5μηι兩種，單模光纖芯的直徑S8ym?10ymo
[0076]所述一維數(shù)組是一維空間的有序排列。
[0077]所述一種光纖大容量程控交換機(jī)的光開(kāi)關(guān)與英特爾公司的1000門(mén)MEMS技術(shù)組合組成光纖程控交換機(jī);所述一種光纖大容量程控交換機(jī)的光開(kāi)關(guān)任意一個(gè)光纖輸出端口(> I)對(duì)接美國(guó)英特爾公司的1000門(mén)MEMS技術(shù)中任意一個(gè)光纖輸入端口( 2 I)，MEMS的輸出端口是1000門(mén)，或者是100個(gè)O?9端口 ； 一種光纖大容量程控交換機(jī)的光開(kāi)關(guān)輸出端口對(duì)接MEMS的輸入端口，兩種芯片及端口按照程控交換的需要搭接。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光纖大容量程控交換機(jī)的光開(kāi)關(guān)，其特征在于它通過(guò)DMD芯片的鏡片部分對(duì)激光的反射進(jìn)行光纖之間的光傳輸;所述DMD芯片的鏡片部分由以一維數(shù)組方式排列的至少兩片單片鏡片或者至少兩個(gè)鏡片基本單元構(gòu)成;所述鏡片基本單元由若干片單片鏡片按照η X η矩陣形式排列而成，其中2 ^ n ^ 10;所述一維數(shù)組排列的方向使激光反射后互不干擾；所述單片鏡片或者鏡片基本單元的面積不小于單根光纖的截面積。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種光纖大容量程控交換機(jī)的光開(kāi)關(guān)，其特征在于所述光纖之間通過(guò)DMD芯片的光傳輸為雙向傳輸;所述DMD芯片的端口均為雙向端口，激光通過(guò)光纖連接DMD芯片端口，或各個(gè)芯片端口相互之間對(duì)接或混合連接，按照程序交換控制的需要連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種光纖大容量程控交換機(jī)的光開(kāi)關(guān)，其特征在于所述以一維數(shù)組方式排列的單片鏡片的地址控制信號(hào)或者鏡片基本單元的地址控制信號(hào)均是一維數(shù)組；即:所述以一維數(shù)組方式排列的各單片鏡片分別使用一個(gè)地址和半導(dǎo)體光開(kāi)關(guān);所述以一維數(shù)組方式排列的各鏡片基本單元分別使用一個(gè)地址和半導(dǎo)體光開(kāi)關(guān)，鏡片基本單元中的各單片鏡片同步動(dòng)作。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種光纖大容量程控交換機(jī)的光開(kāi)關(guān)，其特征在于所述DMD芯片設(shè)置于輸入光纖和輸出光纖之間；所述激光由輸入光纖射出到DMD芯片的鏡片部分上，DMD芯片控制電路發(fā)出控制信號(hào)后，通過(guò)鏡片的鉸鏈控制鏡片轉(zhuǎn)動(dòng)，鏡片將光線發(fā)射到對(duì)應(yīng)的輸出光纖。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種光纖大容量程控交換機(jī)的光開(kāi)關(guān)，其特征在于所述DMD芯片的鏡片部分均能構(gòu)成至少3個(gè)光反射角，即每個(gè)DMD芯片反光鏡的輸入為I個(gè)角度，輸出之3個(gè)角度。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種光纖大容量程控交換機(jī)的光開(kāi)關(guān)，其特征在于所述DMD芯片采用N級(jí)縱向擴(kuò)展方式布置構(gòu)成包括至少2個(gè)DMD芯片的DMD芯片組，即輸入光纖射出的激光射入第一級(jí)DMD芯片，然后光線由第一級(jí)DMD芯片通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)鏡片部分將光反射至與第一級(jí)DMD芯片的至少3個(gè)輸出角度相對(duì)應(yīng)的下一級(jí)DMD芯片，以此方式光纖依次反射至第N級(jí)DMD芯片，然后反射到對(duì)應(yīng)的輸出光纖； 或者，所述DMD芯片采用橫向擴(kuò)展方式布置構(gòu)成包括至少2個(gè)DMD芯片的DMD芯片組，SP輸入光纖射出的激光射入其中一片DMD芯片后，DMD芯片反射的至少3個(gè)輸出角度中至少有一個(gè)角度的反射光線反射至另一片DMD芯片，然后此DMD芯片反射出去的光線中至少有一個(gè)角度的反射光線反射至另一片DMD芯片，其余的光線反射到對(duì)應(yīng)的輸出光纖，以此方式入射光線得到橫向擴(kuò)展。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種光纖大容量程控交換機(jī)的光開(kāi)關(guān)，其特征在于它與英特爾公司的1000門(mén)MEMS技術(shù)組合組成光纖程控交換機(jī);所述一種光纖大容量程控交換機(jī)的光開(kāi)關(guān)的至少一個(gè)光纖輸出端口對(duì)接美國(guó)英特爾公司的1000門(mén)MEMS技術(shù)中至少一個(gè)光纖輸入端口，英特爾公司的MEMS的輸出端口是1000門(mén)，或者是100個(gè)O?9端口；一種光纖大容量程控交換機(jī)的光開(kāi)關(guān)輸出端口對(duì)接MEMS的輸入端口，兩種芯片及端口按照程控交換的需要搭接。8.—種權(quán)利要求1所述光纖大容量程控交換機(jī)的光開(kāi)關(guān)的工作方法，其特征在于它包括以下步驟: (1)激光由輸入光纖射出至DMD芯片的鏡片部分； (2)DMD芯片的鏡片部分的轉(zhuǎn)動(dòng)將光反射出去；當(dāng)鏡片部分為單片鏡片以一維數(shù)組方式排列而成時(shí)，單片鏡片對(duì)應(yīng)一根光纖，各單片鏡片分別使用一個(gè)地址和半導(dǎo)體光開(kāi)關(guān)，單片鏡片分別單獨(dú)動(dòng)作； 當(dāng)鏡片部分為鏡片基本單元以一維數(shù)組方式排列而成時(shí)，鏡片基本單元對(duì)應(yīng)一根光纖，各鏡片基本單元分別使用一個(gè)地址和半導(dǎo)體光開(kāi)關(guān)，鏡片基本單元中的各單片鏡片同步動(dòng)作； (3)反射出的光射入輸出光纖； (4)若步驟(3)中的輸出光纖的通信線路出現(xiàn)故障時(shí)，反饋信號(hào)傳回，通過(guò)控制電路改變地址，改變DMD芯片的鏡片角度，改變輸出光纖端口。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種光纖大容量程控交換機(jī)的光開(kāi)關(guān)的工作方法，其特征在于所述步驟(2)中所述DMD芯片采用N級(jí)縱向擴(kuò)展方式布置構(gòu)成DMD芯片組，即輸入光纖射出的激光射入第一級(jí)DMD芯片，然后光線由第一級(jí)DMD芯片通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)鏡片部分將光反射至與第一級(jí)DMD芯片的至少3個(gè)輸出角度相對(duì)應(yīng)的下一級(jí)DMD芯片，以此方式光纖依次反射至第N級(jí)DMD芯片，然后反射到對(duì)應(yīng)的輸出光纖； 或者，所述DMD芯片采用橫向擴(kuò)展方式布置構(gòu)成DMD芯片組，即輸入光纖射出的激光射入其中一片DMD芯片后，DMD芯片反射的至少3個(gè)輸出角度中至少有一個(gè)角度的反射光線反射至另一片DMD芯片，然后此DMD芯片反射出去的光線中至少有一個(gè)角度的反射光線反射至另一片DMD芯片，其余的光線反射到對(duì)應(yīng)的輸出光纖，以此方式入射光線得到橫向擴(kuò)展； 或者，所述采用N級(jí)縱向擴(kuò)展方式布置構(gòu)成的DMD芯片組與采用橫向擴(kuò)展方式布置構(gòu)成的DMD芯片組對(duì)接，用于組成光纖縱橫程控交換機(jī)、路由器。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種光纖大容量程控交換機(jī)的光開(kāi)關(guān)的工作方法，其特征在于所述步驟(2)中激光由輸入光纖射出到DMD芯片的鏡片部分上，DMD芯片控制電路發(fā)出控制信號(hào)后，通過(guò)鏡片的鉸鏈控制鏡片轉(zhuǎn)動(dòng)，鏡片將光線發(fā)射到對(duì)應(yīng)的輸出光纖； 所述步驟(4)中所述通信線路出現(xiàn)故障時(shí)，控制信號(hào)同時(shí)動(dòng)作于多片DMD芯片，切換到其它若干輸出光纖。
【文檔編號(hào)】G02B6/35GK105891965SQ201610306016
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年5月10日
【發(fā)明人】韓繼亮, 劉廣樹(shù), 許德蛟
【申請(qǐng)人】許德蛟, 天津圣運(yùn)新材料科技有限公司, 劉廣樹(shù), 韓繼亮