一种集成化传输多功能光学装置的制作方法

本技术涉及光交换，具体涉及一种集成化传输多功能光学装置。

背景技术：

1、光交换模块在云计算、数据中心等应用中起着重要的作用，它用来建立互联网络，进行高速数据交换。光交换模块具有一个或多个可选的传输端口，对光传输线路或集成光路中的光信号进行物理切换或逻辑操作，在光网络中起到十分重要的作用。现有光交换模块主要由mems(微机电系统)光开关进行级联拼接而成。当要实现m路输入、n路输出的光交换时，光交换模块需要使用m个1×n加上n个1×m mems光开关，将m个1×n mems光开关的输入端形成光交换模块的m路输入，将m个1×n mems光开关的输出端与n个1×m mems光开关的输出端依次连接，n个1×m mems光开关的输入端形成光交换模块的n路输出。如图1为8个1×4mems光开关所构成的4×4的光交换模块。然而这种光交换模块存在着不足之处：1、只能实现m×n路光交换功能，而不具备m路光路的应急容灾功能，因此对于某些特殊的需要始终保持光路畅通的重要使用场景(如军工场合)来说，现有光交换模块并不完全适用；2、mems光开关在进行级联使用时，不仅结构复杂、而且存在隔离可靠性不高、插入损耗偏大和切换时间偏长等性能不佳的问题；3、由于国外核心mems技术封锁，只能购买国外的mems芯片来组装mems光开关，而无法对mems本身进行随意改动，而现有mems光开关因mems技术本身无法进行掉电保持，进而导致现有光交换模块也无法实现掉电保持。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的是现有光交换模块不具备光路应急容灾功能，从而无法适用于重要的场合、以及结构复杂和性能不佳的问题，提供一种集成化传输多功能光学装置。

2、为解决上述问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

3、一种集成化传输多功能光学装置，包括m个输入准直器、n个主切换准直器、n个次切换准直器、m个应急容灾准直器、m×n个微型继电器、2(m×n)个反射镜、以及控制板；所有微型继电器在控制板上呈规则矩阵排列形成继电器矩阵；每个微型继电器包括2组横向并排的触端组成；每组触端包括1个静触端与1个动触端，静触端和动触端的位置上下相对，且静触端位于正下方，动触端位于正上方；每个微型继电器的2个静触端固定安装在控制板上；所有准直器即m个输入准直器、n个主切换准直器、n个次切换准直器、m个应急容灾准直器处于同一水平高度；m个输入准直器、n个主切换准直器、m个应急容灾准直器和n个次切换准直器分别设置在继电器矩阵的四周；m个输入准直器呈纵向平行排列于继电器矩阵的第一侧，并分别与继电器矩阵的每一行的微型继电器的正对；n个主切换准直器呈横向平行排列于继电器矩阵的第二侧，并分别与微型继电器阵列的每一列的微型继电器的一组触端正对；m个应急容灾准直器呈纵向平行排列于继电器矩阵的第三侧，并分别与继电器矩阵的每一行的微型继电器的正对；n个次切换准直器呈横向平行排列于继电器矩阵的第四侧，并分别与微型继电器阵列的每一列的微型继电器的另一组触端正对；每个微型继电器的2个动触端上各安装有1个反射镜，其中主反射镜的反射面同时与对应行的输入准直器和对应列的主切换准直器同时相对，次反射镜的反射面同时与对应行的输入准直器和对应列的次切换准直器同时相对；所有微型继电器的2组触端的控制端与控制板电连接；每个微型继电器的2组触端在控制板的控制下独立工作，即控制板通过给微型继电器的1组触端的静触端通断电，让该组触端的动触端与静触端实现吸合与分离，进而动触端带动其上的反射镜下降与上升。

4、当第m行第n列的微型继电器的主反射镜处于上升状态、次反射镜处于下降状态时，主反射镜的高度与所有准直器的高度一致、次反射镜的高度低于所有准直器的高度，此时从第m行的输入准直器输出的光信号经过第m行第n列的主反射镜反射到第n列的主切换准直器，并由第n列的主切换准直器将光信号输出；

5、当第m行第n列的微型继电器的次反射镜处于上升状态、主反射镜处于下降状态时，次反射镜的高度与所有准直器的高度一致、主反射镜的高度低于所有准直器的高度，此时从第m行的输入准直器输出的光信号经过第m行第n列的次反射镜反射到第n列的次切换准直器，并由第n列的次切换准直器将光信号输出；

6、当第m行的所有微型继电器的主反射镜和次反射镜均处于下降状态时，主反射镜和次反射镜的高度低于所有准直器的高度，此时从第m行的输入准直器输出的光信号直接掠过主反射镜和次反射镜入射到第m行的应急容灾准直器，并由第m行的应急容灾准直器输出；

7、上述m＝1,2,…,m，n＝1,2,…,n，m和n为设定的大于1的正整数。

8、上述方案中，每2个相邻的继电器矩阵之间的行间距或列间距相等。

9、上述方案中，每个微型继电器的每组触端主要有线圈、铁芯、衔铁和复位弹簧组成；线圈与铁芯共同形成该组触端的静触端；衔铁形成该组触端的动触端；线圈的引出端形成该组触端的控制端；线圈缠绕在铁芯的内部，衔铁位于铁芯的正上方，复位弹簧的一端连接铁芯，另一端连接衔铁。

10、与现有技术相比，本实用新型具有如下特点：

11、1、本实用新型将电学器件(控制板和微型继电器)与光学器件(准直器和反射镜)等集成一体，具有结构紧凑和工艺简单可靠的特点，其不仅具备两组m×n无阻塞光路交换，而且还多出一组m光路进行光路应急容灾，这对于多通道传输集成化光交换模块的实际应用有重要的价值，使其可以灵活且稳定地适用于广泛的应用场合。

12、2、由于本实用新型全部光学链路无级联，仅通过自由空间直接准直实现传输，因此优化了光传输链路，使得切换可靠性提升，插入损耗和切换时间有效降低，以16×16为例子，体积能做到30×30×30mm以下，插入损耗≤1db，切换时间≤8ms，单模隔离度≥60db，工作温度范围-45～85度。

技术特征：

1.一种集成化传输多功能光学装置，其特征是，包括m个输入准直器(1)、n个主切换准直器(2)、n个次切换准直器(3)、m个应急容灾准直器(4)、m×n个微型继电器(5)、2(m×n)个反射镜(6)、以及控制板(7)；

2.根据权利要求1所述的一种集成化传输多功能光学装置，其特征是，每2个相邻的继电器矩阵之间的行间距或列间距相等。

3.根据权利要求1所述的一种集成化传输多功能光学装置，其特征是，每个微型继电器(5)的每组触端主要有线圈(51)、铁芯(52)、衔铁(54)和复位弹簧(53)组成；线圈(51)与铁芯(52)共同形成该组触端的静触端；衔铁(54)形成该组触端的动触端；线圈(51)的引出端形成该组触端的控制端；线圈(51)缠绕在铁芯(52)的内部，衔铁(54)位于铁芯(52)的正上方，复位弹簧(53)的一端连接铁芯(52)，另一端连接衔铁(54)。

技术总结
本技术公开一种集成化传输多功能光学装置，包括M个输入准直器、N个主切换准直器、N个次切换准直器、M个应急容灾准直器、M×N个微型继电器、2(M×N)个反射镜、以及控制板。本技术将电学器件(控制板和微型继电器)与光学器件(准直器和反射镜)等集成一体，具有结构紧凑和工艺简单可靠的特点，其不仅具备两组M×N无阻塞光路交换，而且还多出一组M光路进行光路应急容灾，这对于多通道传输集成化光交换模块的实际应用有重要的价值，使其可以灵活且稳定地适用于广泛的应用场合。

技术研发人员：付益,钟昌锦,童章伟,覃良标,汤科,刘斌,梁钢,徐明阳
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第三十四研究所
技术研发日：20221229
技术公布日：2024/1/12