[发明专利]矩阵式光切换器结构

说明书

本发明涉及一光通信技术，特别涉及一种光切换器(opticalswitch)，它具有空间补偿的特征。

随着光通信负载和宽频需求的增加，如何有效的管理波长便成为一个棘手的问题。光切换器是目前用来控管波长及流量的关键性元件，光切换器的形态有很多种，其中利用微机电技术(Micro-Electro-Mechanical System Technology)来生产光切换器将是未来可能技术之一。利用微机电技术生产光切换器的几何架构有很多种，其中又以矩阵的架构最被广泛使用。矩阵型的光切换器早在1986年就已经被提出。传统的矩阵型光切换器的架构如图1所示。

在光通信的机制中，一般电子信号，特别是数字电子信号被转换成光信号，而光信号通过光纤传递。而光信号要传递到另一光纤时，一般需经光切换器，进行交换。图1中，一光信号传输元件14可包括一光纤10及一折射率渐变型透镜12(Gradient-Index Lens，GRINLens)。另外矩阵型光切换器的的本体如虚线所示的矩阵，例如4×4的矩阵。矩阵型光切换器有一光入射边与一光出射边，其每一矩阵单元一些光信号传输元件14，依序排列，且附于编号G1-G8。图中例如，光信号传输元件G1-G4，位于光入射边，而光信号传输元件G5-G8位于光出射边。光入射边与光出射边相邻。在矩阵的每一方形单元，具有一反射镜20。以图1为例，其有16面反射镜20。反射镜20是可升降的。一般反射镜20是处于下降位置，即是OFF状态。当入射光信息要从一光信号传输元件14切换到另一光信号传输元件14时，其对应的一反射镜20可升起，即是ON状态，将光信号反射，做90度偏折。例如由传输元件G1入射的光信号，经(X3，Y1)ON状态的反射镜20而被切换到传输元件G7。另外，传输元件G4入射的光信号也可经不同路径，切换到传输元件G5。

上述图1的矩阵型光切换器，是传统的安排方式，其光信号在光切换器中所行经的光程会因路径不同而长短不一。特别例如是，由传输元件G1到传输元件G8的光程，远比由传输元件G4到传输元件G5的光程较长。每个光路因光路径不同所造成的光损耗，会提高系统控管的复杂度。

将图1的光程简化成如图2所示的结构。于图2中，光切换时，其间行经一光程，又称为工作距离(working distance)。光信号行经工作距离会损耗，当被右边的传输元件10+12接收时，其接收到的光强度会不同。图3所示是，以工作距离为10mm的光准值器(collimator)为例，因工作距离的变化，所产生的光损耗变化。由图3的曲线明显看出，光损耗明显不一致。这也表示，在图1中，不同的路径，其接收到的光强度也不同。

若是将侦测0/1的临界值(Threshold)设定为一固定值，则其侦测到的光强度因不同路径而有不同强度，将会提高误码率的发生。若是将临界值设定为可变动的方式，其会增加系统的复杂性。因此光损耗不一致对整个通信系统而言是一件相当棘手的问题，即使在出口光纤处加装可调变衰减器也无法解决光损耗不一致的问题，因为光信号可能由G1进G5出，也可能由G2进G5出，因此即使在G5出口处加装衰减器也无法有效解决上述的问题。

有鉴于此，本发明提供一种矩阵式光切换器结构，具有一阶梯式补偿结构分别于光入射边与光出射边，以补偿不同路径的光程。光切换器。对于一N×N的方形矩阵，其阶梯式补偿结构为一N-1阶的阶梯，而光程经补偿后，每一光切换路径的光程为2N-1个基本单元。在切换时，每一光切换路径有均匀的光路径光程及衰减量。

上述的阶梯式补偿结构也可适用于双向的光切换器结构，其包括复数个方形单元构成一阵列式本体，其中此本体具有相对称的一第一边及一第二边。位于第一边及第二边的一些矩形单元，构成一阶梯结构。另外又包括复数个可升降反射镜，位于一部分的矩形单元，可将由一入射边入射的一光信息反射至一出射边，其中入射边为其第一边及其第二边二者之一，而出射边为入射边的一对边。

本发明另外提供一种矩阵式光切换器光程补偿方法，包括提供一矩阵式光切换器本体，其由复数个方形单元构成一N×N矩阵。光切换器本体有相邻的一光输入边与一光输出边。接着，补偿由光输入边到光输出边的一光程。其中以光输入边与光输出边所夹的一中心线的一些方形单元为一基准，向光输入边与光输出边的方向，补偿光程使各具有N个方形单元。而每一该光程总共具有2N-1个方形单元。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图作详细说明如下：

图面说明：

图1是一传统矩阵型光切换器；