控制光交换结构的方法技术

本发明专利技术公开了一种控制系统，用于在基于ＭＥＭＳ的光交换结构中控制各个镜面。控制系统包括位置感应检测器，被定位以接收从第一镜面阵列的各个镜面所反射的控制光束。在一些实施例中，控制光束可以与校准光束时分复用。响应于校准光束的位置而被校正的控制光束的位置，可以与基于各个镜面的端口指定而计算的位置相比较，以向各个镜面的基于反馈的控制系统提供反馈。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及光网络的开关，更具体而言，涉及用于有倾斜镜面的光交换结构的、基于反馈的控制系统。
技术介绍
随着光纤不断地补充并代替作为电信网络骨干的金属导线，路由光信号的开关已变成明显的瓶颈。传输系统移动作为光学光子的信息，而交换、路由、复用和解复用光信号的交换系统和所谓的交叉连接结构一般都是电子化的。电子交换要求在称为光-电-光(OEO)转换的过程中，光被转换成电信号来穿过开关，然后被重新转换成光，这个过程导致时间延迟和耗费。因此在电信工业中，对开发全光交换以避免必须多次OEO转换有着很大的兴趣。在长距离网络中，在每根光纤上复用数十或数百个不同的波长，每个波长都承载了信号。希望在光纤级、波长级或者这两个级别上提供全光交换的开关。例如，如Bishop等人在《科学美国人》(ScientificAmerican)(2001年1月pp.88-94)中所描述的，提出了基于多种基础技术的全光开关，包括微机电系统(MEMS)的倾斜镜面、热光器件、由喷墨打印头形成的气泡以及液晶。基于MEMS镜面的光纤开关尤其有吸引力，因为它们可结合超大规模集成光路并能够是鲁棒的、长期使用的和可扩充的。例如，在Lin的美国专利5,960,132中所描述的一种光纤开关，包括铰接MEMS镜面的阵列，其中每个都可绕其枢轴在反射状态和非反射状态之间旋转。需要一个有N2个这种镜面的阵列来将由N个输入光纤承载的信号从N个输出光纤的一个切换到另一个。很不幸，对于大的N，N2的标度会导致器件复杂得无法管理。在以上所引的Bishop等人的文章以及Bishop等人在《PhotonicsSpectra》(2000年3月pp.167-169)中所描述的另一种光纤开关，包括位于单个表面上的MEMS镜面阵列。每个镜面独立地倾斜，以将从输入/输出光纤阵列接收的光引导到任一个其他的镜面，并由此引导到任一个输入/输出光纤。目前为止在出版物中没有描述用于此开关的内部光学诊断。另一种光纤开关基于两个MEMS镜面阵列，所述MEMS镜面能够倾斜成任何方向。输入光被引导到第一阵列中的镜面，该镜面将其反射到第二阵列中的预定镜面上。接着，第二阵列中的所述镜面将光引导到预定输出端口。在这些所谓的2N配置中，必须非常精确地控制镜面的位置，精确到度的很小部分，以提供所希望的连接。因此，具有低插入损耗并能够精细调节以交叉连接大量输入输出光纤的光纤开关，将促进光纤电信网络的发展。此外，需要用于控制光纤开关的调节的控制系统。
技术实现思路
根据本专利技术，公开了一种控制系统，用于在基于微机电系统(MEMS)的光交换结构中控制各个镜面。光交换结构是指具有多个输入端口和多个输出端口的光开关，该光开关允许在任何输入端口上进入该设备的光信号被引导到任何输出端口。这样，光交换结构从节点控制器接收指令，并基于这些指令将来自输入端口的光引导到指定的输出端口。于是基于MEMS的光交换结构可以包括输入镜面阵列，该输入镜面阵列从输入端口接收信号光束并将信号光束反射到输出镜面阵列。输出镜面阵列从输入镜面阵列接收信号光束并将这些信号光束引导到输出端口。例如，特定的信号光束通过第一输入端口进入光交换结构，然后通过从输入镜面阵列的单个镜面反射到输出镜面阵列的单个镜面而被路由。输出镜面的该单个镜面根据来自节点控制器的指令，将此特定光束引导到其指定的输出端口。在本专利技术的一些实施例中，信号光束可以在两个方向上行进通过光交换结构，使得光束可以由输出镜面阵列接收并由输入镜面阵列引导出光交换结构。在一些实施例中，输入镜面阵列的各个镜面中的每一个从输入端口中的一个接收光，而输出镜面阵列的各个镜面中的每一个将光引导到输出端口中的一个。输入镜面阵列的单个镜面可以被定向，以将来自其对应输入端口的光引导到输出镜面阵列的各个镜面中的一个。输出镜面阵列的所述单个镜面从输入镜面阵列的所述单个镜面接收光，并将其引导到相关联的输出端口。于是，通过将输入镜面的各个镜面恰当定向以将光引导到输出镜面阵列的恰当镜面，并将输出镜面的各个镜面恰当定向，以从输入镜面阵列的相关联的各个镜面接收光并将光引导到与该单个镜面相关联的输出端口，这样来将输入端口光耦合到所选择的输出端口。根据本专利技术，位置感应检测器相对于第一镜面阵列而被定位，以监控第一镜面阵列中每个镜面的方向。可以由激光器或其他光源产生的第一控制光束，可以被二色光学元件所引导，以至少从第一镜面阵列反射到第一位置感应检测器上。第一镜面阵列可以是输入镜面阵列或输出镜面阵列中的任何一个。在一些实施例中，还可以将第一校准光束引导到第一位置感应检测器上。于是，第一镜面阵列的各个镜面的方向，直接与来自第一镜面阵列的各个镜面中的每一个的第一控制光束在第一位置感应检测器的单元上的位置相关。在一些实施例中，可以沿着信号光束的光路共线地，将第二控制光束引导通过第二镜面阵列并引导到第二位置感应检测器上。在一些实施例中，还可以将第二校准光束引导到第二位置感应检测器上。第二镜面阵列的各个镜面的方向，直接与来自第二镜面阵列的各个镜面中的每一个的第二控制光束在第二位置感应检测器的单元上的位置相关。第二镜面阵列可以是输入镜面阵列或输出镜面阵列中的任何一个。在另一些实施例中，第三控制光束可以沿着信号光束光路行进通过第一镜面阵列和第二镜面阵列，并被引导到第三位置感应检测器的单元上。第三位置感应检测器接收被引导通过第一镜面阵列和第二镜面阵列的第三控制光束，为镜面方向的细调对准提供数据。在一些实施例中，还可以将第三校准光束引导到第三位置感应检测器上，以校准第三位置感应检测器。在一些实施例中，多个控制和校准光束可以由多个激光器产生，并被引导到位置感应检测器上。例如，第一控制光束和第二控制光束可以由第一激光器产生；第三控制光束和第二校准光束可以由第二激光器产生；第一校准光束和第三校准光束可以由第三激光器产生。控制光束通过被第一镜面阵列或第二镜面阵列的一个或多个反射到位置感应检测器上，而被引导到位置感应检测器上。校准光束不从第一镜面阵列或第二镜面阵列反射。于是，在一些实施例中，包括如下时序打开第一激光器以产生第一控制光束和第二控制光束，第一控制光束从第一镜面阵列反射到第一位置感应检测器上，而第二控制光束从第二镜面阵列反射到第二位置感应检测器上；关闭第一激光器并打开第二激光器以产生第三控制光束和第二校准光束，第三控制光束从第一镜面阵列和第二镜面阵列反射到第三位置感应检测器上，第二校准光束入射到第二位置感应检测器上；以及关闭第二激光器并打开第三激光器以产生第一校准光束和第三校准光束，第一校准光束入射到第一位置感应检测器上，而第三校准光束入射到第三位置感应检测器上。在一些实施例中，来自第一位置感应检测器、第二位置感应检测器和第三位置感应检测器中的每一个的PSD信号由积分和数字化电路积分、数字化并存储起来以在后来被读取。数字信号处理器读取累积的数据，并相应地调节第一镜面阵列和第二镜面阵列中各个镜面的方向。在一些实施例中，一个或多个数字信号处理器从位置感应检测器读取已积分和数字化的数据，并基于该数据来调节第一镜面阵列和第二镜面阵列中各个镜面的方向。保持第一镜面阵列和第二镜面阵列中各个镜面的方向，使得从它们反射的控制光束到达相关位置感应检测器的单元上的特定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光交换结构的控制系统，包括：　　　　第一位置感应检测器，被定位以接收从第一镜面阵列的各个镜面所反射的第一控制光束；　　　　第一处理器，被耦合以从所述第一位置感应检测器接收信号，并从以下两者之间的比较来计算电压校正值：所述第一控制光束在所述第一位置感应检测器的单元上的位置，与对所述第一控制光束在所述第一位置感应检测器的单元上的指定位置；和　　　　第一致动器驱动器，其从所述第一处理器接收所述电压校正值，并产生改变所述第一镜面阵列上各个镜面的方向的致动器电压。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：程中黄，兰德尔B斯普拉格，达瑞尔雷霍金斯，戴维斯库尔尼克，埃里克查尔斯阿博特，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]