专利名称：具有重力加速度传感器的波长选择开关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种波长选择开关。特别是涉及一种可以解决由于不同放置状态或运动状态导致的波长选择开关插入损耗等相关指标变化问题的具有重力加速度传感器的波长选择开关。
背景技术：
随着波分复用系统的不断发展，人们对其灵活性要求也越来越高。作为智能光网络系统的核心设备，可重构光分插复用器(ROADM)现已广泛用于核心网。而波长选择开关 (WSS)作为第三代ROADM系统的核心器件，在功能的多样性和稳定性上更胜一筹，正逐步得到广泛应用。目前主流的波长选择开关都是通过基于自由空间平台的透镜系统和切换衰减单元的组合来实现其功能的。由于切换衰减单元自身的特性，当切换衰减控制单元发出的控制指令一定，包括切换衰减单元的波长选择开关本体以不同的状态放置或以不同的状态运动时，切换衰减单元的状态会发生一定变化，从而导致波长选择开关插入损耗等相关指标发生变化。另一方面，由于自由空间平台的透镜系统尺寸较大，当波长选择开关本体以不同的状态放置或以不同的状态运动时，透镜系统的结构也会发生一定变化，同样会导致波长选择开关插入损耗等相关指标变化。因此，如何解决由于不同放置状态或运动状态导致的波长选择开关插入损耗等相关指标变化，是各个波长选择开关厂商必须关注的问题。针对以上问题，各波长选择开关生产厂商之间比较通用的解决方案有以下两个
(I)对自由空间平台透镜系统的固定结构和切换衰减单元进行针对性设计，减小其在波长选择开关本体放置状态或运动状态不同时的变化，从而减小插入损耗等指标的变化；(2)在波长选择开关本体以不同的状态放置或运动时，对其插入损耗等指标进行实时监测、并对切换衰减单元进行实时调整，来减小波长选择开关在不同放置状态或不同运动状态下，插入损耗等指标的变化。这两种方案，各有其特点，第一种方案不需要设计专门的指标实时监控单元和闭环控制系统，但对自由空间平台透镜系统的固定结构和切换衰减单元的结构设计和加工工艺要求极高；第二种方案虽然对自由空间平台透镜系统的固定结构和切换衰减单元的结构设计和加工工艺没有太高的要求，但是需要在波长选择开关本体内设置指标实时监测单元，并对切换衰减单元进行实时的闭环控制，不但控制逻辑复杂，同时，由于内置了指标实时监测单元，不仅会增加波长选择开关本体的体积，同时也会增加其成本。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种通过内设重力加速度传感器感应波长选择开关的放置状态或运动状态，以解决由于不同放置状态或运动状态导致的波长选择开关插入损耗等相关指标变化问题的具有重力加速度传感器的波长选择开关。本实用新型所采用的技术方案是一种具有重力加速度传感器的波长选择开关，包括有本体，设置在本体内的光学系统、切换衰减单元和与切换衰减单元相连接的切换衰减控制单元，所述的本体内还设置有用以感应波长选择开关本体放置状态或运动状态的重力加速度传感器和微处理器，所述的微处理器的信号输入端连接重力加速度传感器，信号输出端连接切换衰减控制单元的信号输入端，用以处理来自重力加速度传感器的感应信号，并将处理后的感应信号传递至切换衰减控制单元。在波长选择开关本体内，所述的重力加速度传感器设置有一个或多个，所述的微处理器与重力加速度传感器相对应的设置有一个或多个。所述的重力加速度传感器和微处理器设置于本体内的任意位置。所述的重力加速度传感器和微处理器是通过焊接或胶水粘接或机械配合固定的设置在本体内。本实用新型的具有重力加速度传感器的波长选择开关，针对由于不同放置状态或 运动状态导致的波长选择开关插入损耗等相关指标变化的问题，弥补了目前已有的两种解决方案的不足之处，提出了一种结构简单、成本低、易实现的解决方案，可以应用于类似波长选择开关等内设切换衰减单元和基于自由空间平台光学系统的任何光通信器件中，并有效解决由于不同放置状态或运动状态导致的插入损耗等相关指标变化的问题。本实用新型的具有重力加速度传感器的波长选择开关，具有以下优点(I)对波长选择开关本体内基于自由空间平台光学透镜系统的固定结构和切换衰减单元的结构设计和制作工艺要求较低；(2)内设重力加速度传感器等功能模块体积小，有利于波长选择开关的模块小型化设计制作；(3)控制逻辑简单，不需要对指标进行实时监测、对切换衰减单元进行实时调整的复杂闭环逻辑控制，降低了波长选择开关的控制逻辑复杂程度；(4)成本低，有利于波长选择开关的批量应用。
图I是本实用新型的具有重力加速度传感器的波长选择开关的功能示意图；图2是本实用新型的具有重力加速度传感器的波长选择开关的功能原理图；图3a、图3b是本实用新型的光学系统功能实现示意图其中，图3a为俯视图，图3b为正视图；图4(a)、(b)、(C)分别是光学系统部分光纤阵列准直器各端口示意图；图5是本实用新型的使用重力加速度传感器的控制逻辑功能原理图；图6是本实用新型的具有重力加速度传感器的波长选择开关中的微处理器的功能不意图；图中10 :本体12 :重力加速度传感器14 :微处理器16 :切换衰减控制单元18 :切换衰减单元20 :感应信号22 :处理后的感应信号24 :控制指令30 :光纤阵列准直器32 :光束放大系统34 :分光元件36 :准直透镜系统[0030]141 :信号输入单元142 :模拟/数字转换单元143:数字滤波单元145 :数据存储单元147 :逻辑运算单元149 :信号输出单元
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本实用新型的具有重力加速度传感器的波长选择开关做出详细说明。本实用新型提供了一种具有重力加速度传感器的波长选择开关，以解决由于不同放置状态或运动状态导致的波长选择开关插入损耗等相关指标变化的问题。在所述波长选 择开关的本体内设有至少一个重力加速度传感器和一个微处理器；其中所述重力加速度传感器设置于波长选择开关本体内部，供感应波长选择开关的放置状态或运动状态，以产生相应的感应信号；所述微处理器同样设置于波长选择开关本体内部，并与所述重力加速度传感器电连接，用以处理来自重力加速度传感器的感应信号。波长选择开关切换衰减控制单元与所述微处理器电连接，接收处理后的感应信号，并控制波长选择开关切换衰减单元，以解决由于不同放置状态或运动状态导致的波长选择开关插入损耗等相关指标变化的问题。以下结合实施例和图3、图4，对本实用新型本体内基于自由空间平台的光学系统部分的功能实现原理做进一步说明。图3a所示为本实用新型的具有重力加速度传感器的波长选择开关的光学系统部分的俯视图，由光纤阵列准直器30、光学扩束系统32、分光元件34、准直透镜系统36及切换衰减单元18依次排列组成。其中，光纤阵列准直器30可以是基于透镜阵列技术、单准直器拼接技术等一切技术的阵列准直器；光学扩束系统可以是基于凸、凹透镜系统、棱镜系统等一切光学结构的光束放大系统；分光元件可以是衍射光栅或其他一切可将不同波长光束传播路径分开的元件；切换衰减单元可以是基于微机电系统(MEMS)技术、硅基液晶(LCoS)技术、液晶(LC)技术等一切技术的切换衰减单元。图3b所示为本实用新型的具有重力加速度传感器的波长选择开关的光学系统部分的正视图，其中，包含有多个信道波长的光信号通过光纤阵列准直器30的一个端口输入，该端口为光纤阵列准直器30的输入端口。输入的光信号经过光束放大系统32后,光斑放大，入射在分光兀件34上,经过分光兀件34,不同信道波长的光信号沿不同的方向传播，再经准直透镜系统36准直后，各信道波长的光信号变化为依次排序的平行单信道波长光信号，最后入射到切换衰减单元18上。切换衰减单元18是由一组阵列的子单元组成，每一个子单元对应一个波长信道的光信号，各波长信道光信号入射到切换衰减单元18上，然后反射再经过准直透镜系统36、分光元件34和光束放大系统32进入光纤阵列准直器30不同于输入端口的其他某个端口，此端口为光纤阵列准直器30的输出端口。光纤阵列准直器30的输出端口数目为I至N个。切换衰减单元18各子单元的状态不同，决定了返回的各波长信道光信号进入光纤阵列准直器30的位置不同，从而实现任意波长信道光信号到任意输出端口的开关选择及衰减功能。当切换衰减控制单元16发出指令对切换衰减单元18进行控制,改变其各子单元的状态时，各波长信道光信号从切换衰减单元18上反射回来的状态也随之发生变化，最终从光纤阵列准直器30不同的输出端口输出。如图3b和图4(a)所示，当切换衰减单元18处于某种状态时，光信号从第N个端口输出，当切换衰减单元18状态发生变化，处于另一种状态时，光信号从第N-I个端口输出。以下结合实施例和图4，对没有设置重力加速度传感器的波长选择开关，插入损耗等相关指标受到其放置状态或运动状态的不同而发生变化的问题做进一步说明。图4所示，为波长选择开关光学系统部分光纤阵列准直器各端口示意图，从上至下，第一个为输入端口 R，其余为输出端口 C。光信号从输入端口 R输入，波长选择开关本体10放置状态和运动状态固定，切换衰减控制单元16发出固定指令对切换衰减单元18进行控制，将其设置为某一状态，光信号从第N-I个端口完全输出，插入损耗等相关指标正常，如图4(b)所示。若此时波长选择开关本体10放置状态或运动状态发生变化，其包含的光学透镜系统结构和切换衰减单元18的状态也可能随之发生变化，导致光信号不能从第N-I 个端口完全输出，插入损耗等相关指标发生变化，如图4(c)所示。本实用新型的具有重力加速度传感器的波长选择开关，由于本体10内设有重力加速度传感器12，可以感应波长选择开关本体10的放置状态和运动状态。所以当波长选择开关本体10的放置状态和运动状态发生变化时，切换衰减控制单元16可以根据重力加速度传感器12的感应信号，发出相对应的指令对切换衰减单元18进行控制。在波长选择开关本体10的放置状态和运动状态发生变化的情况下，保持光信号返回到光纤阵列准直器30上的位置不变，从而保持插入损耗等相关指标不变，以此来解决波长选择开关由于放置状态或运动状态的变化导致插入损耗等相关指标变化的问题。以下结合实施例和图I、图2，对本实用新型的内部结构及各功能单元模块相互连接形式做进一步说明。如图I、图2所示，本实用新型的具有重力加速度传感器的波长选择开关，包括有本体10，设置在本体10内的光学系统、切换衰减单元18、与切换衰减单元18相连接的切换衰减控制单元16、用以感应波长选择开关本体10放置状态和运动状态的重力加速度传感器12和信号输入端连接重力加速度传感器12信号输出端连接切换衰减控制单元16的微处理器14，微处理器14所述用以处理来自重力加速度传感器12的感应信号，并将处理后的感应信号传递至切换衰减控制单元16。其中，重力加速度传感器12为至少可以感应不少于三个方向的动态加速度和静态加速度，并输出相应感应信号的基于任何技术的加速度传感器；微处理器14为至少内置有模拟/数字转换单元142、数字滤波单元143、数据存储单元145、逻辑运算单元147、信号输入单兀141、信号输出单兀149的基于任何技术的微处理器。如所述的微处理器14可以是微控制单元(MCU)、Advanced RISC Machines (ARM)等通用微处理器。本实用新型使用的微处理器14的型号为80C51R)20单片机。以上所述的重力加速度传感器12在波长选择开关本体10内设置有一个或多个，所述的微处理器14与重力加速度传感器12相对应的设置有一个或多个。所述的重力加速度传感器12和微处理器14设置于本体10内的任意位置。所述的重力加速度传感器12和微处理器14是通过焊接或胶水粘接或机械配合固定的设置在本体10内。以下结合实施例和图2、图5、图6，对本实用新型的用于具有重力加速度传感器的波长选择开关的功能实现及控制原理做进一步说明。[0047]如图2、图5、图6所示，当波长选择开关本体10以不同的状态放置或运动时，根据放置状态或运动状态的不同，本体10内置的重力加速度传感器12产生并输出不同的各方向动态加速度和静态加速度模拟感应信号20，该模拟感应信号包含至少三个方向的动态加速度和静态加速度信息。重力加速度传感器12输出的模拟感应信号20被传送至微处理器14，并被微处理14的信号接收单元141接收。微处理器14的模拟/数字转换单元142将接收到的模拟感应信号20转换为相应的数字信号。微处理器14的数字滤波单元143对数字信号进行运算处理，获得波长选择开关本体10各方向某一时间点的加速度数值。微处理器14的数字滤波单元143对数字信号进行运算处理，是根据重力加速度传感器输出信号数值与加速度数值对应的关系函数进行运算。其函数由重力加速度传感器型号决定，不同型号的重力加速度传感器函数略有不同。波长选择开关本体10各方向不同时间点的加速度数值被依次存储于微处理器14的数据存储单元145内。微处理器14的逻辑运算单元147定时对最后一定时间内存储于数据存储单元145的加速度数值进行运算比 较，判断其变化量是否超过阈值。如果变化量没有超过阈值，逻辑运算单元147继续定时对更新后的最后一定时间存储于数据存储单元145的加速度数值进行运算比较；如果变化量超过阈值，则微处理器14的信号输出单元149将变化后的各方向加速度数值发送到切换衰减控制单元16。切换衰减控制单元16接收到各方向加速度数值并发送相对应控制指令24到切换衰减单元18，对其进行相应控制调整。从而在波长选择开关本体10的放置状态和运动状态发生变化的情况下，保持光信号返回到光纤阵列准直器30上的位置不变，以此来解决波长选择开关由于放置状态或运动状态的变化导致插入损耗等相关指标变化的问题。综上所述，根据本实用新型所公开的内容，本实用新型确实可以达到预期目的，提供一种具有重力加速度传感器的波长选择开关，以解决由于不同放置状态或运动状态导致的插入损耗等相关指标变化的问题。其具有产业利用的价值。所述通过内设重力加速度传感器以解决由于不同放置状态或运动状态导致的波长选择开关插入损耗等相关指标变化的方法，既可应用于波长选择开关，也可应用于类似波长选择开关等内设切换衰减单元和基于自由空间平台的任何光通信器件。上述说明及附图仅是用以说明本实用新型的实施例，凡本领域技术人员，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型范围内，仍可在形式上和细节上对本实用新型做出各种变化，其并未脱离本实用新型的技术与精神。
权利要求1.一种具有重力加速度传感器的波长选择开关，包括有本体(10)，设置在本体(10)内的光学系统、切换衰减单元(18)和与切换衰减单元(18)相连接的切换衰减控制单元(16)，其特征在于，所述的本体(10)内还设置有用以感应波长选择开关本体(10)放置状态或运动状态的重力加速度传感器(12)和微处理器(14)，所述的微处理器(14)的信号输入端连接重力加速度传感器(12)，信号输出端连接切换衰减控制单元(16)的信号输入端，用以处理来自重力加速度传感器(12)的感应信号，并将处理后的感应信号传递至切换衰减控制单元(16)。
2.根据权利要求I所述的具有重力加速度传感器的波长选择开关，其特征在于，在波长选择开关本体(10)内，所述的重力加速度传感器(12)设置有一个或多个，所述的微处理器(14)与重力加速度传感器(12)相对应的设置有一个或多个。
3.根据权利要求I所述的具有重力加速度传感器的波长选择开关，其特征在于，所述的重力加速度传感器(12)和微处理器(14)设置于本体(10)内的任意位置。
4.根据权利要求I所述的具有重力加速度传感器的波长选择开关，其特征在于，所述的重力加速度传感器(12)和微处理器(14)是通过焊接或胶水粘接或机械配合固定的设置在本体(10)内。
专利摘要一种具有重力加速度传感器的波长选择开关，具有设置在本体内的光学系统、切换衰减单元和与切换衰减单元相连接的切换衰减控制单元，用以感应波长选择开关本体放置状态或运动状态的重力加速度传感器和微处理器，微处理器的信号输入端连接重力加速度传感器，信号输出端连接切换衰减控制单元的信号输入端，用以处理来自重力加速度传感器的感应信号，并将处理后的感应信号传递至切换衰减控制单元。本实用新型结构简单、成本低、易实现，可以应用于类似波长选择开关等内设切换衰减单元和基于自由空间平台光学系统的任何光通信器件中，并有效解决由于不同放置状态或运动状态导致的插入损耗等相关指标变化的问题。
文档编号G02B6/293GK202494807SQ20122012584
公开日2012年10月17日 申请日期2012年3月29日 优先权日2012年3月29日
发明者宋丽丹, 张传彬, 杨柳, 杨睿, 梁飞, 袁志林, 郭路, 陈定康 申请人:武汉光迅科技股份有限公司