SU1619395A1 - Piezoelectronic switch of optical channels - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к опто- электронике, в частности к волоконно-оптическим переключател м, и может быть использовано дл  коммутации оптических каналов в многоканальных лини х оптической св зи. Цель изобреуени  - повышение точности переключени  оптических каналов. Цель достигаетс  тем, что в устройство введены формирователи 9 импульсов, элемент ИЛИ 10, задатчик 13 каналов, два компаратора 11 и 12, два элемента И 14 и 15 и реверсивный счетчик 16, которые вырабатывают сигналы управлени  блоком 17 управл ющего напр жени , в который введены генера- : тор 18 импульсов, два элемента И 19 и 20, реверсивный счетчик 21, цифро- аналоговый преобразователь 22 и усилитель 23. Переключение оптических каналов, происход щее благодар  изгибу бнморфного пьезоэлемента под действием управл ющего напр жени , не зависит от гистерезиса пьезоэлемента , так как изменение управл ющего напр жени  прекращаетс  сразу по достижении миксимума сигнала на выходе световодного ответвнтел  выбранного канала, t з.п. ф-лы, 1 ил. (Я сThe invention relates to optoelectronics, in particular, to fiber-optic switches, and can be used for switching optical channels in multi-channel optical communication lines. The purpose of the invention is to improve the accuracy of switching optical channels. The goal is achieved by the fact that the device includes 9 pulse generators, an OR 10 element, a 13 channel setpoint generator, two comparators 11 and 12, two AND 14 and 15 elements, and a reversible counter 16, which produce control signals by the control voltage unit 17, in which the generator is introduced: a torus of 18 pulses, two elements 19 and 20, a reversible counter 21, a digital-to-analog converter 22 and an amplifier 23. The switching of optical channels, which occurs due to the bending of a bn-morph piezo element under the action of a control voltage, does not depend on the hister sis piezoelectric element, since the change in the control voltage is stopped immediately after reaching miksimuma signal output waveguide otvetvntel selected channel, t ZP f-ly, 1 ill. (I'm with

Description

Изобретение относится к оптоэлектронике, в частности, к волоконнооптическим переключателям, и может быть использовано для коммутации оптических- каналов·в многоканальных линиях оптической связи.The invention relates to optoelectronics, in particular, to fiber optic switches, and can be used for switching optical channels in multi-channel optical communication lines.

Целью изобретения является повышение точности коммутации оптических каналов путём устранения влияния гистерезиса биморфного пьезоэлемента. ' . . .The aim of the invention is to improve the accuracy of switching optical channels by eliminating the influence of hysteresis of a bimorph piezoelectric element. '. . .

На чертеже представлена функциональная схема переключателя.The drawing shows a functional diagram of the switch.

Пьезоэлектрический переключатель оптических каналов содержит источник 1 света, оптически связанный со световодным волокном 2, снабженным линзой 3, укрепленным на свободном конце биморфного пьезоэлемента 4, матрицу 5 отверстий, каждое из которых посредством световодных ответвитителей 6 в каждом канале связано с фотоприемником 7', выход которого подключен к входу усилителя 8, выход которого подключен к формирователю 9 импульсов по каждому из каналов, логический элемент ИЛИ 10, первый 11 и второй 12 компараторы, задатчик 13 каналов, первый 14 и второй.15 элементы И, первый реверсивный счетчик 16 и.блок 17 управляющего напряжения.The piezoelectric switch of the optical channels contains a light source 1, optically coupled to the light guide fiber 2 provided with a lens 3, mounted on the free end of the bimorph piezoelectric element 4, an array of 5 holes, each of which is connected through a light guide couplers 6 in each channel with a photodetector 7 ', the output of which connected to the input of amplifier 8, the output of which is connected to a pulse shaper 9 for each channel, an OR 10 logic element, the first 11 and second 12 comparators, a 13 channel setter, the first 14 and second F.15 elements And, the first reversible counter 16 and. block 17 of the control voltage.

Бл.ок управляющего напряжения содержит генератор 18 импульсов, элементы И 19 и 20, реверсивный счетчик 21, цифроаналоговый преобразователь 22 и усилитель 23.The control voltage block comprises a pulse generator 18, elements 19 and 20, a reversible counter 21, a digital-to-analog converter 22, and an amplifier 23.

В режиме переключения оптических каналов переключатель работает следующим образом.In the mode of switching optical channels, the switch operates as follows.

Предварительно счетчики 16 и 21 обнуляются подачей сигнала на шины Сброс 0'·' для' снятия остаточных деформаций пьезоэлемента. Затем оператор с помощью задатчика 13 выбирает номер канала. В результате на.выходе задатчика появляется двоичный код А, соответствующий выбранному каналу. Этот код поступает на первые входы компараторов 11 и 12, на вторые входы который поступает двоичный код В с выхода реверсивного счетчика 16. Компараторы выполнены таким образом, что компаратор 11 выдает на выходе логическую 1 только в случае, когда код А больше кода В, а компаратор 12 вьщает на рыходе логическую 1, только если код А меньше кода В« При равенстве кодов А и В на выходах обоих компараторов устанавливается логический 0.Preliminarily, the counters 16 and 21 are reset to zero by applying a signal to the Reset 0 '·' buses to remove the residual deformations of the piezoelectric element. Then the operator using the dial 13 selects the channel number. As a result, at the output of the setter appears binary code A, corresponding to the selected channel. This code is fed to the first inputs of the comparators 11 and 12, to the second inputs of which binary code B is supplied from the output of the reversible counter 16. The comparators are designed in such a way that the comparator 11 outputs a logical 1 only when the code A is larger than the code B, and comparator 12 outputs logical 1 on output, only if code A is less than code B “If codes A and B are equal, the outputs of both comparators set logic 0.

Предположим, что код В меньше кода А. В этом случае логическая 1 с выхода компаратора 11 поступает на логические элементы И 15 и 19 и открывает их. В-результате импульсы с генератора 18 начинают поступать через элемент И 19 на суммирующий вход (+) счетчика 21. Двоичный код с выхода счетчика 21 поступает на цифроаналоговый преобразователь 22, где преобразуется в аналоговый сигнал, который после усиления усилителем 23 поступает на биморфный пьезоэлемент 4. В результате биморфный элемент 4 начинает изгибаться, и его свободный конец, к которому прикреплено световодное волокно 2, начинает перемещаться вдоль матрицы отверстий 5 в сторону увеличения номера канала, поочередно освещая фотоприемийки 7. При этом· источник 1 света работает в непрерывном режиме. Сигналы с выходов фотоприемников 7 усиливаются усилителями 8 и подаются на входы формирователей 9. На выходах формирователей 9 появляются импульсы в моменты прохождения оптического луча соответствующего отверстия в матрице 5. Эти импульсы через элемент ИЛИ 10 поступают на суммирующий вход счетчика 16 через открытый элемент Й 15.Suppose that code B is less than code A. In this case, logical 1 from the output of comparator 11 goes to the logical elements And 15 and 19 and opens them. As a result, pulses from the generator 18 begin to flow through the element And 19 to the summing input (+) of the counter 21. The binary code from the output of the counter 21 is fed to a digital-to-analog converter 22, where it is converted into an analog signal, which, after amplification by the amplifier 23, is fed to a bimorph piezoelectric element 4 As a result, the bimorph element 4 begins to bend, and its free end, to which the fiber-optic fiber 2 is attached, begins to move along the matrix of holes 5 in the direction of increasing the channel number, alternately illuminating the photodetectors 7. In this case, · the light source 1 is in continuous operation. The signals from the outputs of the photodetectors 7 are amplified by amplifiers 8 and fed to the inputs of the shapers 9. At the outputs of the shapers 9, pulses appear at the moments of passage of the optical beam of the corresponding hole in the matrix 5. These pulses through the element OR 10 are fed to the summing input of the counter 16 through the open element Y 15.

I .I.

Биморфный пьезоэлемент 4, а соответственно, и световодное волокно 2 с укрепленной на нем линзой 3 перемещаются до тех пор, пока код В на выходе счетчика 16 не станет-равным коду А на выходе задатчика. В мо мент равенства кодов А и В на выходах компараторов устанавливается логический 0, элементы И 15 и. 19 блокируются, прекращая подачу импульсов на счетчики 16 и 21, и биморфный пьезоэлемент 4 останавливается, тем самым подключая световодное волокно 2 к выбранному каналу. При необходимости изменения номера канала оператор устанавливает с помощью задатчика 13 новое значение кода.The bimorph piezoelectric element 4, and, accordingly, the light guide fiber 2 with the lens 3 mounted on it, moves until the code B at the output of the counter 16 becomes equal to the code A at the output of the setter. At the moment of equality of codes A and B at the outputs of the comparators is set to logical 0, the elements And 15 and. 19 are blocked, stopping the supply of pulses to the counters 16 and 21, and the bimorph piezoelectric element 4 is stopped, thereby connecting the light guide fiber 2 to the selected channel. If you need to change the channel number, the operator sets using the dial 13 a new code value.

Предположим теперь, что код А. с выхода задатчика 13 меньше кода В с выхода счетчика ’16. При' этом логическая 1 появляется на выходе компаратора 12 и открываются логические элементы И 14 и 20. В этом случае импульсы с генератора 18 поступают на вычитающий вход (-) счетчика 21Now suppose that the code A. from the output of the setter 13 is less than the code B from the output of the counter ’16. In this case, logical 1 appears at the output of the comparator 12 and the logical elements And 14 and 20 open. In this case, the pulses from the generator 18 are fed to the subtracting input (-) of the counter 21

161 через элемент И 20. Код на выходе счетчика 21 убывает, что приводит к уменьшению напряжения, подаваемого на биморфный пьезоэлемент 4. В результате его свободный конец перемещает световодное волокно 2 в обратном направлении. При прохождении отверстий матрицы 5 на выходе логического элемента ИЛИ 10 появляются импульсы, которые поступают через открытый элемент И 14 на вычитающий вход счетчика 16, Так же, как и в предыдущем случае, движение биморфного пьезоэлемента происходит до тех пор, пока коды А и В не сравняются.161 through the element And 20. The code at the output of the counter 21 decreases, which leads to a decrease in the voltage supplied to the bimorph piezoelectric element 4. As a result, its free end moves the light guide fiber 2 in the opposite direction. When passing through the holes of the matrix 5, pulses appear at the output of the logic element OR 10, which arrive through the open element AND 14 to the subtracting input of the counter 16. As in the previous case, the movement of the bimorph piezoelectric element occurs until codes A and B equal.

Таким образом, предлагаемое устройство обладает более высокой точностью коммутации оптических каналов·, так как наличие гистерезиса при движении свободного конца биморфного элемента не влияет на точность соединения каналов ввиду тоΓο^ что устройство автоматически следит за перемещением световодного волокна и изменяет управляющее напряжение до тех пор, пока не будет найЦден выбранный оптический канал.Thus, the proposed device has a higher accuracy of switching optical channels ·, since the presence of hysteresis during the movement of the free end of the bimorph element does not affect the accuracy of the connection of the channels due to the fact that the device automatically monitors the movement of the light guide fiber and changes the control voltage until The selected optical channel will not be found.

Claims (2)

Формула изобретенияClaim 1. Пьезоэлектронный переключатель оптических каналов, содержащий источник света, оптически связанный со световодным волокном, снабженным линзой и укрепленным на свободномконце биморфного пьезоэлемента, матрицу отверстий, оптически связанных в каждом канале с первыми полюсами световодных ответвителей, вторые полюсы которых являются информационными выходами переключателя, а третьи полюсы подключены к фотоприемникам, выходы которых подключены к входам 1. A piezoelectric switch of optical channels containing a light source optically coupled to a light guide fiber provided with a lens and mounted on the free end of a bimorph piezoelectric element, a matrix of holes optically coupled in each channel to the first poles of the light guide couplers, the second poles of which are information outputs of the switch, and the third the poles are connected to photodetectors, the outputs of which are connected to the inputs 9395 усилителей, блок управляющего напряжения, выход которого подключен к биморфному пьезоэлементу, о т л и чающийся тем, что, с целью . повышения точности переключения, введены общий элемент ИЛИ, первый реверсивный счетчик, первый и второй компараторы, задатчик каналов, <θ первый и второй элементы И и в каждом из каналов формирователь импульсов, вход которого подключен к выходу усилителя, а выход - к входу ' общего логического элемента ИЛИ, выэд ход которого подключен к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены к выходам соответственно второго и первого компараторов, а выходы - к вхо20 дам первого реверсивного счетчика, выход которого подключен к вторым входам компараторов, первые входы которых подключены к выходу задатчика каналов, вход которого является 25 входом переключателя, выходы первого и второго компараторов подключены к входам блока управляющего напряжения .9395 amplifiers, a control voltage unit, the output of which is connected to a bimorph piezoelectric element, which is characterized by the fact that, for the purpose. To increase switching accuracy, a common OR element, a first reversible counter, a first and second comparator, a channel setter, <θ first and second And elements, and a pulse shaper in each channel, the input of which is connected to the amplifier output and the output to the input OR gate, the output of which is connected to the first inputs of the first and second AND elements, the second inputs of which are connected to the outputs of the second and first comparators, respectively, and the outputs - to the inputs of the first 20 counter, whose output I connect It is connected to the second inputs of the comparators, the first inputs of which are connected to the output of the channel setter, whose input is the 25th input of the switch, the outputs of the first and second comparators are connected to the inputs of the control voltage unit. 2. Переключатель по п.1, о т л и 30 чаю щ и й с я тем, что блок управляющего напряжения содержит генератор импульсов, два элемента И, выходы которых соединены с соответствующими входами реверсивного счетчика, цифроаналоговый преобразователь, вход которого соединен с выходом счетчика, а выход - с входом усилителя, выход которого является выходом блока управляющего напряжения, 40 первые входы элементов И соединены с выходом генератора импульсов, а вторые-входы являются входами блока управляющего напряжения.2. The switch according to claim 1, with the fact that the control voltage unit contains a pulse generator, two AND elements, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of a reversible counter, a digital-to-analog converter, the input of which is connected to the output counter, and the output is with the input of the amplifier, the output of which is the output of the control voltage unit, 40 the first inputs of AND elements are connected to the output of the pulse generator, and the second inputs are inputs of the control voltage unit.