Оптическое передающее устройство, оптическое приемное устройство и оптический кабель - RU2707243C2
Код документа: RU2707243C2
Чертежи
Описание
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к оптическим передающим устройствам, оптическим приемным устройствам и оптическим кабелям.
Уровень техники
В последние годы оптическая передача данных стала популярной благодаря быстрому увеличению пропускной способности. Однако оптическая передача данных в основном используется для передачи данных в ответственной системе инфраструктуры, в которой передается огромное количество данных, и для передачи данных между серверами данных, и оптическая передача данных не пользуется популярностью у потребителей. Кроме того, конфигурация соединения между устройствами и оптическими кабелями определяет приоритет соединения, и такая конфигурация неудобна для обычных пользователей.
С другой стороны, используя электрическую передачу данных, которая уже стала популярной при связи между устройствами для потребительского использования, пользователи могут без специальных инструментов или специальных навыков самостоятельно подключать устройства. Кроме того, с точки зрения удобства использования для пользователей желательно, чтобы соединитель вставлялся независимо от того, каким способом он вставляется при подключении кабеля к устройству.
Например, в патентной литературе 1, приведенной ниже, описана технология, которая относится к оптическому соединителю, выполненному с возможностью направления света по оптическому тракту передачи, имеющему направление оптической оси, которое отличается от направления оптической оси от выходного торца, и направления света на торец ввода света в направлении оптической оси, которое отличается от оптического тракта передачи.
Кроме того, в патентной литературе 2 приведенной ниже, описана конфигурация оптического соединителя, имеющего две поверхности оптического соединения. Одна поверхность оптического соединения линейно соединена с оптическим трактом передачи оптического кабеля, а другая поверхность оптического соединения перпендикулярна к оптическому тракту передачи.
Кроме того, в патентной литературе 3, приведенной ниже, описана конфигурация, в которой ориентация оптического соединителя оптического передающего устройства является такой же, как и ориентация оптического соединителя оптического приемного устройства, в то время как оптическое соединение устанавливается посредством двух противоположных поверхностей по отношению к оптическим соединителям.
Перечень цитируемой литературы
Патентная литература
Патентная литература 1: JP 2008-292962A
Патентная литература 2: JP 2007-240866A
Патентная литература 3: JP 2000-147333A
Сущность изобретения
Техническая задача
Однако согласно технологиям, описанным в патентной литературе, полярность соединителей в направлении вверх/вниз однозначно определена, и невозможно установить соединение в перевернутом положении или установить соединение в другом направлении. Поэтому пользователь должен проверять ориентацию соединителя при установлении соединения, и в связи с этим существует проблема, которая состоит в том, что снижается удобство выполнения подключения.
Поэтому желательно сделать возможным выполнение соединения между устройствами для оптической передачи даже при изменении ориентации соединителя.
Решение технической задачи
Согласно настоящему изобретению, выполнено оптическое передающее устройство, включающее в себя: соединительный блок оптического соединителя, к которому присоединен блок соединителя оптического кабеля; светоизлучающий конец, выполненный с возможностью излучения света для передачи оптического сигнала через оптический кабель и выполненный с возможностью испускания света на отражающую поверхность соединительного блока; и блок привода, выполненный с возможностью привода отражающей поверхности для преломления света, испускаемого на отражающую поверхность в направлении оптического тракта передачи оптического кабеля посредством преломления на отражающей поверхности в случае, когда соединительный блок присоединен в первой ориентации, и выполненный с возможностью привода отражающей поверхности для преломления света, испускаемого на отражающую поверхность в направлении оптического тракта передачи оптического кабеля посредством преломления на отражающей поверхности в случае, когда соединительный блок присоединен во второй ориентации, которая отличается от первой ориентации.
Кроме того, согласно настоящему изобретению, выполнено оптическое приемное устройство, включающее в себя: соединительный блок оптического соединителя, к которому присоединен блок соединителя оптического кабеля; светоприемный конец, выполненный с возможностью приема оптического сигнала, переданного через оптический кабель, и выполненный с возможностью приема света, излученного из оптического тракта передачи оптического кабеля и отраженного от отражающей поверхности блока соединителя; и блок привода, выполненный с возможностью привода отражающей поверхности для преломления света, излученного из оптического тракта передачи по направлению к светоприемному концу посредством преломления на отражающей поверхности в случае, когда соединительный блок присоединен в первой ориентации, и выполненный с возможностью привода отражающей поверхности для преломления света, излученного из оптического тракта передачи по направлению к светоприемному концу посредством преломления на отражающей поверхности в случае, когда соединительный блок присоединен во второй ориентации, которая отличается от первой ориентации.
Кроме того, согласно настоящему изобретению, выполнен оптический кабель, включающий в себя: оптический тракт передачи, по которому передается оптический сигнал; блок соединителя, который предусмотрен в терминале оптического тракта передачи и присоединяется к блоку подключения оптического соединителя внешнего устройства; и отражающую поверхность, которая предусмотрена в блоке соединителя и передает оптический сигнал между оптическим трактом передачи и светоизлучающим концом или светоприемным концом внешнего устройства за счет отражения света оптического сигнала, причем отражающая поверхность переводится в первое положение в случае, когда блок соединителя подключен к блоку подключения оптического соединителя в первой ориентации, при этом отражающая поверхность переводится во второе положение в случае, когда блок соединителя подключен к блоку подключения оптического соединителя во второй ориентации.
Преимущественные эффекты изобретения
Как описано выше, в соответствии с настоящим изобретением соединение можно установить между устройствами для оптической передачи даже при изменении ориентации соединителя.
Следует отметить, что описанные выше эффекты не являются обязательно ограничивающими. С помощью или вместо вышеупомянутых эффектов можно достичь любого из эффектов, описанных в данном описании, или других эффектов, которые можно понять из данного описания.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана схема, иллюстрирующая конфигурацию оптической кабельной системы согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 2 показана схема, иллюстрирующая конфигурацию оптического кабеля.
На фиг. 3 показана схема, иллюстрирующая конфигурацию приемного блока оптического соединителя.
На фиг. 4 показана упрощенная схема, иллюстрирующая состояние, когда блок оптического соединителя оптического кабеля не вставлен в приемный блок оптического соединителя.
На фиг. 5А показана схема, иллюстрирующая подробности функционирования механизма сопряжения и направляющее отверстие блока оптического соединителя оптического кабеля.
На фиг. 5B показана схема, иллюстрирующая подробности функционирования механизма сопряжения и направляющее отверстие блока оптического соединителя оптического кабеля.
На фиг. 6 показана упрощенная схема, иллюстрирующая пример размещения множества светоизлучающих концов оптического кабеля, каждый из которых включает в себя оптический тракт передачи.
На фиг. 7 показана схема, иллюстрирующая канальную матрицу оптического кабеля, включающую в себя множество оптических трактов передачи и взаимосвязь компоновки светоизлучающих концов и светоприемных концов.
На фиг. 8 показана схема, иллюстрирующая значение управления выводом в рамках стандарта безопасности источника лазерного излучения.
На фиг. 9 показана схема, иллюстрирующая канальную матрицу оптического кабеля, включающую в себя множество оптических трактов передачи и взаимосвязь компоновки светоизлучающих концов и светоприемных концов.
На фиг. 10А, показана схема, иллюстрирующая конфигурацию MEMS-зеркала, используемого в качестве отражающей поверхности.
На фиг. 10B показана схема, иллюстрирующая конфигурацию зеркала, используемого в качестве отражающей поверхности.
На фиг. 11 показана схема, иллюстрирующая управление углом отражения MEMS-зеркал, используемых в качестве отражающих поверхностей.
На фиг. 12 показана схема, иллюстрирующая поперечный разрез кабеля, в котором объединены оптические тракты передачи и медные провода.
На фиг. 13 показана схема, иллюстрирующая конфигурацию схемы управления углом MEMS-зеркала, используемого в качестве отражающей поверхности.
Осуществление изобретения
Далее, предпочтительный(е) вариант(ы) осуществления настоящего изобретения будет(ут) подробно описаны со ссылкой на сопроводительные чертежи. В данном описании и на прилагаемых чертежах, конструктивные элементы, которые имеют по существу одинаковое назначение и конструкцию, обозначены одинаковыми ссылочными позициями, и повторное объяснение этих конструктивных элементов будет опущено.
Следует отметить, что описание будет приведено в следующем порядке.
1. Конфигурация системы согласно варианту осуществления настоящего изобретения
2. Пример конфигурации оптического кабеля, включающего в себя множество оптических трактов передачи
3. Пример конфигурации, в которой MEMS-зеркало используется в качестве отражающей поверхности
1. Конфигурация системы согласно варианту осуществления настоящего изобретения
Сначала, со ссылкой на фиг. 1, будет описана конфигурация системы согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 1, система согласно варианту осуществления включает в себя оптическое передающее устройство 100, оптическое приемное устройство 200 и оптический кабель 300, выполненный с возможностью подключения оптического передающего устройства 100 и оптического приемного устройства 200.
Оптическое передающее устройство 100 включает в себя светоизлучающий блок 100 для передачи оптических данных, линзу 120, светоизлучающий конец 130 и приемный блок 140 оптического соединителя. Оптическое приемное устройство 200 включает в себя светоприемный конец 210, линзу 220, светоприемный блок 230 и приемный блок 240 оптического соединителя.
На фиг. 2 показана схема, иллюстрирующая конфигурацию оптического кабеля. Оптический кабель 300 включает в себя оптический тракт передачи, выполненный с возможностью передачи оптического сигнала, и оптические коннекторы 320 и 330, которые предусмотрены на концах оптического тракта 310 передачи. Хотя оптические коннекторы 320 и 330 не показаны на фиг. 1, оптический коннектор 320 подключен к приемному блоку 140 оптического соединителя, и оптический коннектор 330 подключен к приемному блоку 240 оптического соединителя. Следует отметить, что также возможно, что оптический коннектор 320 подключен к приемному блоку 240 оптического соединителя, и оптический коннектор 330 подключен к приемному блоку 140 оптического соединителя.
Оптический коннектор 320 включает в себя отражающую поверхность 321, которая выполнена с возможностью направления света из светоизлучающего конца 130 в оптический тракт 310 передачи, линзу 322, выполненную с возможностью фокусировки света, падающего с отражающей поверхности 321, и направляющие отверстия 323 и 324 и механизмы 325 и 326 сопряжения, выполненные с возможностью перемещения отражающей поверхности 321 в соответствии с направлением вставки оптического коннектора 320. Оптический коннектор 330 включает в себя линзу 332, через которую проходит свет из оптического тракта 310 передачи, отражающую поверхность 331, выполненную с возможностью направления света, падающего из линзы 332 на светоприемный конец 210 оптического приемного устройства 200, и направляющие отверстия 333 и 334 и механизмы 335 и 336 сопряжения, выполненные с возможностью перемещения отражающей поверхности 331 в соответствии с направлением вставки оптического коннектора 330.
Светоизлучающий блок 110 оптического передающего устройства 100 выводит видеоданные, звуковые данные или другие данные, которые должны передаваться из оптического передающего устройства 100 в оптическое приемное устройство 200 в качестве оптического сигнала. Свет, излучаемый светоизлучающим блоком 110 в качестве оптического сигнала, падает на линзу 120. Например, падающий свет становится параллельным световым пучком, проходя через линзу 120, и светоизлучающий конец 130 на приемном блоке 140 оптического соединителя, излучает свет на отражающую поверхность 321 оптического коннектора 320. Следует отметить, что линза 120 может быть выполнена как единое целое со светоизлучающим концом 130.
Оптический сигнал, излучаемый светоизлучающим концом 130, падает на боковую поверхность оптического коннектора 320 и преломляется в направлении оптической оси оптического тракта 310 передачи отражающей поверхностью 321. В оптическом кабеле 300, показанном на фиг. 2, свет, излученный из светоизлучающего конца 130, преломляется в направлении оптической оси оптического тракта 310 передачи отражающей поверхностью 321. Оптический сигнал, отраженный от отражающей поверхности 321, фокусируется в оптический тракт 310 передачи через линзу 322 и передается через оптический тракт 310 передачи. Например, оптический сигнал, излученный из оптического тракта 310 передачи, становится параллельным световым пучком, проходя через линзу 332. Затем оптический сигнал преломляется отражающей поверхностью 331 и испускается с боковой поверхности оптического коннектора 330.
Оптический сигнал, испускаемый с боковой поверхности оптического коннектора 330, падает на светоприемный конец 210 в приемном блоке 240 оптического соединителя оптического приемного устройства 200. Используя оптический кабель 300, показанный на фиг. 2, свет, преломленный от отражающей поверхности 331, падает на светоприемный конец 210. Свет, падающий на светоприемный конец 210, фокусируется через линзу 220 и принимается светоприемным блоком 230.
На фиг. 3 показана схема, иллюстрирующая конфигурации приемных блоков 140 и 240 оптического соединителя в оптическом передающем устройстве 100 и оптическом приемном устройстве 200. Оптическое передающее устройство 100 включает в себя подложку 160, и приемный блок 140 оптического соединителя выполнен на подложке 140. Кроме того, светоизлучающий конец 130 размещается на подложке 160. Аналогичным образом, оптическое передающее устройство 200 включает в себя подложку 260, и приемный блок 240 оптического соединителя выполнен на подложке 260. В дополнение к этому, светоприемный конец 210 размещается на подложке 260.
Когда оптический коннектор 320 вставляется в приемный блок 140 оптического соединителя в оптическом передающем устройстве 100, направляющий штырек 150 в приемном блоке 140 оптического соединителя вставляется в направляющее отверстие 323 или 324. Таким образом, можно определить направление вставки оптического коннектора 320. Аналогичным образом, когда оптический коннектор 330 вставляется в приемный блок 240 оптического соединителя в оптическом приемном устройстве 200, направляющий штырек 250 в приемном блоке 240 оптического соединителя вставляется в направляющее отверстие 333 или 334. Таким образом, можно определить направление вставки оптического коннектора 330.
На фиг. 4 показана упрощенная схема, иллюстрирующая внутреннее устройство оптического коннектора 320 и оптического коннектора 330 в случае, когда оптический коннектор 320 или оптический коннектор 330 оптического кабеля 330 не вставлен в приемный блок 140 оптического соединителя оптического передающего устройства 100 или приемного блока 240 оптического соединителя оптического приемного устройства 200. Так как направляющий штырек 150 на приемном блоке оптического соединителя 140 оптического передающего устройства 100 не вставлен в какое-либо из направляющих отверстий 323 и 324, механизмы 325 и 326 сопряжения в оптическом коннекторе 320 закрывают направляющие отверстия 323 и 324. Таким образом, можно уверенно предотвратить проникновение посторонних веществ, таких как пыль, внутрь оптического коннектора 320 через направляющие отверстия 323 и 324. Кроме того, поскольку направляющий штырек 250 в приемном блоке 240 оптического соединителя оптического приемного устройства 200 не вставлен в какое-либо из направляющих отверстий 333 и 334, механизмы 335 и 336 сопряжения в оптическом коннекторе 330 закрывают направляющие отверстия 333 и 334. Таким образом, можно уверенно предотвратить проникновение посторонних веществ, таких как пыль, внутрь оптического коннектора 330 через направляющие отверстия 333 и 334.
На каждом из фиг. 5А и фиг. 5B показана упрощенная схема, иллюстрирующая подробности функционирования направляющих отверстий 323 и 324, механизмов 325 и 326 сопряжения и отражающей поверхности 321 оптического коннектора 320 оптического кабеля 300. Хотя на фиг. 5А и фиг. 5B показаны направляющее отверстие 323, механизм 325 сопряжения и отражающая поверхность 321, другие направляющие отверстия, механизмы сопряжения и отражающие поверхности в оптическом коннекторе 320 и оптическом коннекторе 330, функционируют аналогичным образом.
В случае, когда оптический коннектор 320 не вставлен в приемный блок 140 оптического соединителя, как показано на фиг. 5А, механизм 325 сопряжения фиксируется в положении, закрывающем направляющее отверстие 323 за счет усилия, создаваемого пружиной 340 сжатия. Кроме того, отражающая поверхность 321 фиксируется в положении, продолжающемся в направлении, перпендикулярном к оптическому тракту 310 передачи, показанному на фиг. 3, за счет усилия, создаваемого цилиндрической пружиной 341, присоединенной к оси 321a вращения отражающей поверхности 321. Таким образом, можно уверенно предотвращать попадание посторонних веществ и т.п. в направляющее отверстие 323. Кроме того, так как отражающая поверхность 321 расположена в направлении, перпендикулярном к оптическому тракту 310 передачи, можно надежным образом блокировать свет из оптического тракта 310 передачи, который будет испускаться с боковой поверхности оптического коннектора 320 в состоянии, когда оптический коннектор 320 не вставлен в приемный блок 140 оптического соединителя.
С другой стороны, в случае, когда оптический коннектор 320 вставлен в приемный блок 140 оптического соединителя, как показано на фиг. 5B, направляющий штырек 150 вставлен в направляющее отверстие 323, и механизм 325 сопряжения осуществляет толкательное движение по направлению к отражающей поверхности 321 с помощью направляющего штырька 150. Таким образом, механизм 325 сопряжения, толкающий заднюю поверхность отражающей поверхности 321, поворачивает отражающую поверхность 321 вокруг оси 321a вращения, и оптический сигнал, падающий из боковой поверхности оптического коннектора 320, преломляется в направлении оптической оси оптического тракта 310 передачи отражающей поверхностью 321.
Как показано на фиг. 2, два направляющих отверстия 323 и 324 расположены в противоположных положениях выше/ниже по отношению к оси 321a вращения отражающей поверхности 321 в оптическом коннекторе 320 оптического кабеля 300. Соответственно, в случае, когда оптический коннектор 320 оптического кабеля 300 соединен с приемным блоком 140 оптического соединителя в перевернутом состоянии по сравнению с показанным на фигуре, направляющий штырек 150 вставляется в направляющее отверстие 324, и механизм 325 сопряжения толкает заднюю поверхность отражающей поверхности 321. В этом случае свет, излучаемый из светоизлучающего конца 130, также преломляется отражающей поверхностью 321 и направляется в оптический тракт 310 передачи. Таким образом, пользователь может подключить оптический кабель 300 с оптическим передающим устройством 100 независимо от ориентации оптического кабеля 300.
Аналогичным образом, два направляющих отверстия 333 и 334 также расположены в противоположных положениях выше/ниже на фигуре по отношению к оси вращения отражающей поверхности 331 в оптическом коннекторе 330 оптического кабеля 300. Соответственно, даже в том случае, когда оптический кабель 300 соединен с приемным блоком 240 оптического соединителя оптического приемного устройства 200 в состоянии, когда ориентация оптического коннектора 330 перевернута на фигуре, свет, преломляемый линзой 332, преломляется отражающей поверхностью 331 и направляется на светоприемный конец 210. Таким образом, пользователь может соединить оптический кабель 300 с оптическим приемным устройством 200 независимо от ориентации оптического кабеля 300.
Кроме того, так как оптический коннектор 320 имеет такую же конфигурацию, как и оптический коннектор 330, оптический сигнал можно передать из оптического передающего устройства 100 в оптическое приемное устройство 200 даже в том случае, если оптический коннектор 320 соединен с приемным блоком 240 оптического соединителя оптического приемного устройства 200, и оптический коннектор 330 соединен с приемным блоком 140 оптического соединителя оптического приемного устройства 100.
Поэтому согласно варианту осуществления пользователь может подключать оптическое передающее устройство 100 к оптическому приемному устройству 200 независимо от ориентации вверх/вниз оптических коннекторов 320 и 330, и можно значительно повысить удобство для пользователей.
2. Конфигурация оптического кабеля, включающего в себя множество оптических трактов передачи
На фиг. 1 показана конфигурация оптического передающего устройства 100, включающего в себя один светоизлучающий блок 110, одну линзу 120 и один светоизлучающий конец 130, в соответствии с оптическим кабелем 300, включающим в себя один оптический тракт 310 передачи. Однако в случае, когда оптический кабель 300 включает в себя множество оптических трактов 310 передачи, оптическое передающее устройство 100 может включать в себя множество светоизлучающих блоков 110, множество линз 120 и множество светоизлучающих концов 130. Аналогичным образом, на фиг. 1 показана конфигурация оптического приемного устройства 200, включающего в себя один светоприемный блок 230, одну линзу 220 и один светоприемный конец 210, в соответствии с оптическим кабелем 300, включающим в себя один оптический тракт 310 передачи. Однако в случае, когда оптический кабель 300 включает в себя множество оптических трактов передачи, оптическое приемное устройство 200 может включать в себя множество светоприемных блоков 230, множество линз 220 и множество светоприемных концов 210.
В качестве примера, на фиг. 6 показана упрощенная схема, иллюстрирующая пример размещения множества светоизлучающих концов 130 оптического передающего устройства 100. В этом примере приемный блок 150 оптического соединителя, выполненный на подложке 160 оптического передающего устройства 100, включает в себя четыре светоизлучающих конца 130. Четыре светоизлучающих конца 130 размещаются параллельно торцевой поверхности подложки 160. Кроме того, светоизлучающие концы 130 обращены к четырем оптическим трактам 310 передачи оптического коннектора 320 на конце оптического кабеля 300.
Следует отметить, что количество светоизлучающих концов 130 не ограничивается количеством, показанным на фиг. 6. Количество светоизлучающих концов 130 может быть равно или больше количества, показанного на фиг. 6, или равно или меньше количества, показанного на фиг. 6. Кроме того, размещение светоизлучающих концов 130 не ограничивается примером размещения, показанным на фиг. 6. Размещение светоизлучающих концов 130 может отличаться от примера размещения, показанного на фиг. 6. В дополнение к этому, на фиг. 6 показано размещение светоизлучающих концов 130 в оптическом передающем устройстве 100, и светоприемные концы 310 могут быть аналогичным образом размещены в оптическом приемном устройстве 200.
Кроме того, хотя на фиг. 1 показан пример односторонней связи из оптического передающего устройства 100 в оптическое приемное устройство 200, связь может быть двухсторонней связью. Кроме того, линза 120 может размещаться в положении светоизлучающего конца 130, и линза 220 может размещаться в положении светоприемного конца 210.
На фиг. 7 показана схема, иллюстрирующая блок оптического соединителя оптического кабеля 300, в котором размещается множество оптических трактов 310 передачи. В данном случае оптический кабель 300 включает в себя оптические тракты 310 передачи с восемью каналами (два ряда × четыре столбца). В примере, показанном на фиг. 7, каналы 310a передачи - два ряда × два столбца и каналы 310b приема - два ряда × два столбца размещены в оптическом коннекторе 320 оптического кабеля 300. Каналы 310 передачи обращены к светоизлучающим концам 130, выполненным на подложке 160, даже в случае преломления под углом 90 градусов отражающей поверхностью 321 в оптическом коннекторе 320. То есть свет, излучаемый из четырех светоизлучающих концов 130 (фиг. 7), отражается отражающей поверхностью 321 и попадает в четыре оптических тракта 310 передачи с левой стороны, из восьми оптических трактов 310 передачи. Кроме того, свет, излучаемый из четырех оптических трактов 310 передачи с левой стороны, из восьми оптических трактов 310 передачи, отражается отражающей поверхностью 331 и попадает в четыре светоприемных конца 210. Поэтому не требуется, чтобы количество отражающих поверхностей 321 в оптическом коннекторе 320 было равно количеству каналов. Достаточно одной отражающей поверхности. Аналогичным образом, не требуется, чтобы количество отражающих поверхностей 331 в оптическом коннекторе 320 было равно количеству каналов. Достаточно одной отражающей поверхности.
Для того чтобы защитить потребителей от вредного воздействия лазерного излучения, в качестве стандартов лазерной безопасности установлены "Стандарт IEC60825/JISC6802: Безопасность лазерной аппаратуры" и "Стандарт IEC60825/JISC6803: Безопасность лазерной аппаратуры (Безопасность волоконно-оптических систем связи)". В рамках IEC60825/JISC6802 риски эксплуатации устройства, оснащенного источником лазерного излучения, определены семью классами в зависимости от интенсивности лазерного излучения при использовании устройства отдельно от аппаратуры.
Оптоволоконные системы для потребительского использования должны быть "Класса 1" или "Класса 1M" среди семи классов. В "Классе 1" сетчатка глаза не повреждается даже в том случае, если смотреть на лазерное излучение в течение 100 секунд без моргания. "Класс 1M" похож на "Класс 1", но иногда может быть опасно, если используется вспомогательная оптическая система, например, увеличительное стекло, и поэтому необходимо отображать предупреждение.
Предписанное значение выходной мощности лазерного излучения в "Классе 1" и "Классе 1M" (допустимый предел излучения (AEL)) рассчитывается из следующего уравнения (1) в случае, когда длина волны излучения составляет 700 нм – 1050 нм, и используется протяженный источник. Следует отметить, что уравнения (2)-(4) представляют собой уравнения для вычисления C4, C6 и T2 в уравнении (1).
Следует отметить, что в уравнении (1) λ представляет собой длину волны излучения источника света, используемую для передачи. Кроме того, как показано на фиг. 8, A представляет собой диаметр источника света, который является размером светоизлучающей торцевой поверхности оптического соединителя 300, и α представляет собой визуальный угол, определяемый на основе расстояния D, на котором проводится измерение (70 мм/100 мм/2000 мм), и диаметра A источника света.
Со ссылкой на уравнение (1), выходная мощность P лазерного излучения зависит от длины волны λ и диаметра A источника света. В случае, когда длина волны является постоянной, способ увеличения диаметра источника света является наиболее эффективным при увеличении выходной мощности P. В данном случае, диаметр A источника света представляет собой среднее значение по горизонтали и вертикали в случае рассредоточенного размещения множества источников света.
На фиг. 9 показан пример размещения оптических трактов 310a передачи (каналов передачи) и оптических трактов 310b передачи (каналов приема) при таких условиях. Как показано на фиг. 9, четыре оптических тракта 310 передачи с левой стороне из оптических трактов 310 передачи 8 каналов соответствуют каналам 310a передачи, и четыре оптических тракта 310 передачи с правой стороны соответствуют каналам 310b приема.
Кроме того, светоизлучающие концы 130 размещены в ряд в приемном блоке 140 оптического соединителя, и светоизлучающие концы 210 размещены в ряд в приемном блоке 240 оптического соединителя. Как описано выше, можно увеличить выходную мощность P лазерного излучения путем размещения светоизлучающих концов 130 в ряд для увеличения диаметра источника света.
При размещении каналов, как показано на фиг. 9, каналы 310a передачи или каналы 310b приема не могут быть подключены к светоприемным концам 210 или светоизлучающими концами 130 даже в случае преломления отражающей поверхностью 321 или 331 с постоянным углом преломления (в данном случае, 90 градусов), предусмотренным в оптическом коннекторе 320 или оптическом коннекторе 330. Таким образом, необходимо установить такое же количество отражающих поверхностей 321 и 331, как и количество каналов, и отрегулировать углы преломления каждой поверхности.
Так как диаметр источника света канала 310a передачи является маленьким, например, φ=0,18 мм, трудно получить такой диаметр источника света, используя отражающую поверхность с механическим приводом. С другой стороны, подвижные микрозеркала, у которых размер зеркал равен приблизительно двенадцать микрометров, используются на практике благодаря развитию технологий в последние годы микроэлектромеханических систем (MEMS). Используя такие микрозеркала в качестве отражающих поверхностей 321 и 331 согласно варианту осуществления изобретения, можно направлять свет из соответствующих светоизлучающих концов 130 в соответствующие каналы 310a передачи, и можно направлять свет из каналов 310a передачи в соответствующие светоприемные концы 210. Далее это будет описано более подробно.
3. Пример, в котором MEMS-зеркало используется в качестве отражающей поверхности
На фиг. 10 показана схема, иллюстрирующая работу MEMS-зеркала. Как показано на фиг. 10А, MEMS-зеркало включает зеркальную часть 400, подложку 410 и электроды 420a - 420d. Ось 430 X представляет направление, в котором размещены электроды 420b и 402d, и ось 440 Y представляет направление, в котором размещены электроды 420a и 402c. На фиг. 10B показан поперечный разрез вдоль оси 430 X. Как показано на фиг. 10B, зеркальная часть 400 перемещается из состояния, показанного штрихпунктирной линией, в состояние, наклоненное под углом θ, когда на электрод 420d подается напряжение V. Аналогичным образом, зеркальная часть 400 перемещается в состояние, наклоненное под углом θ в противоположном направлении, когда на электрод 420d, расположенный в противоположном направлении, подается напряжение V.
Угол θ представляет собой угол, пропорциональный квадрату напряжения V, приложенного к каждому электроду. Следующее уравнение (5) представляет угол θ.
Прикладывая соответствующее напряжение в направлениях оси 430 X и оси 440 Y таким образом, можно установить наклон зеркальной части 400 на любой угол θ. Кроме того, регулируя углы θ соответствующих MEMS-зеркал в оптическом коннекторе 320, можно правильно соединить множество каналов 310a передачи и каналов 310b приема со светоприемными концами 210 и светоизлучающими концами 130 на подложке 160 под любыми углами. В результате, можно получить гибкое размещение светоизлучающих концов 130, светоприемных концов 210, а также каналов передачи и каналов приема в оптическом тракте 300 передачи, что обеспечивает оптимальную компоновку.
На фиг. 11 показана схема, иллюстрирующая пример, в котором управление углами θ отражения осуществляется по-разному в соответствии с различными напряжениями, прикладываемыми к различным зеркальным частям 400a и 400b. На зеркальную часть 400a падающий свет 450a падает из канала 310a передачи. Падающий свет 450a отражается под углом θ1 в виде отраженного света 460a в соответствии с углом отражения, сформированным напряжением V1, которое прикладывается к MEMS-зеркалу 400a. Аналогичным образом, на зеркальную часть 400b падающий свет 450b попадает из канала 310b передачи. Падающий свет 450b отражается под углом θ2 в виде отраженного света 460b в соответствии с углом отражения, сформированным напряжением V2, которое прикладывается к зеркальной части 400b. Таким образом, можно отражать множество падающих пучков света 450a и падающих пучков света 450b под различными углами θ1 и θ2 и получать отраженный свет 460a и отраженный свет 460b.
Хотя на фиг. 11 показан пример двух зеркальных частей 400a и 400b, можно произвольным образом размещать каналы 310a передачи, каналы 310b приема, светоизлучающие концы 130 и светоприемные концы 210 путем размещения необходимого количества зеркальных частей 400 и управления напряжением, прикладываемым к каждой зеркальной части даже в том случае, когда оптические тракты 310 передачи - два ряда × четыре столбца - размещены в виде матрицы, как показано на фиг. 9.
На фиг. 12 показана схема, иллюстрирующая поперечный разрез комбинированного кабеля для передачи оптического сигнала, напряжения, подаваемого на MEMS-зеркало, и управляющего сигнала. Поперечный разрез выполнен перпендикулярно направлению передачи. Как показано на фиг. 12, используя комбинированный кабель, в котором оптические тракты 310 передачи (каналы 310a передачи и каналы 310b приема) и медные провода 470a-470c для передачи электрических сигналов объединены, можно подавать напряжение, которое прикладывает к MEMS-зеркалам, и подавать управляющие сигналы из передающего устройства 100 или приемного устройства 200 в оптический коннектор 320 или 330. Таким образом, можно приводить в движение MEMS-зеркала, размещенные в оптических коннекторах 320 и 330.
На фиг. 13 показана схема, иллюстрирующая блок управления MEMS-зеркала. Как показано на фиг. 13, что касается блока управления MEMS-зеркала, электропитание, управляющий сигнал и земляной потенциал подаются соответственно в блок 480 управления, встроенный в оптический коннектор 320 или 330, по медным проводам 470a, 470b и 470c оптического кабеля 330. Кроме того, линии управления подаваемого напряжения, которые соответствуют количеству зеркальных частей 400, соединяют блок 480 управления и соответствующие зеркальные части 400 и устанавливают углы θ отражения соответствующих зеркальных частей 400. Кроме того, как показано пунктирной линией на фиг. 13, управляющий сигнал MEMS-зеркала может накладываться на медный провод 470a и передаваться.
Предпочтительный(ые) вариант(ы) осуществления настоящего изобретения был(и) описаны выше со ссылкой на сопроводительные чертежи, в то время как настоящее изобретение не ограничивается приведенными выше примерами. Специалисты в данной области техники могут найти различные изменения и модификации в объеме прилагаемой формулы изобретения, и следует понимать, что они естественным образом подпадают под объем технического решения настоящего изобретения.
Кроме того, эффекты, описанные в данном описании, являются только иллюстративными или примерными эффектами и не являются ограничивающими. То есть с помощью или вместо приведенных выше эффектов оборудование, соответствующее настоящему изобретению, позволяет достичь других эффектов, которые ясны специалистам в данной области техники из приведенного выше описания.
Кроме того, настоящее оборудование может быть конфигурировано как указано ниже.
(1) Оптическое передающее устройство, содержащее:
приемный блок оптического соединителя, к которому присоединяется коннектор оптического кабеля;
светоизлучающий конец, выполненный с возможностью излучать свет для передачи оптического сигнала через оптический кабель и с возможностью испускать свет на отражающую поверхность указанного коннектора; и
приводной блок, выполненный с возможностью приводить в движение отражающую поверхность для преломления света, излучаемого на отражающую поверхность, в направлении оптического тракта передачи указанного оптического кабеля посредством преломления на отражающей поверхности в случае, когда коннектор присоединен в первой ориентации, и выполненный с возможностью приводить в движение отражающую поверхность для преломления света, излучаемого на отражающую поверхность, в направлении указанного оптического тракта передачи оптического кабеля посредством преломления на отражающей поверхности в случае, когда коннектор присоединен во второй ориентации, отличающейся от первой ориентации.
(2) Оптическое передающее устройство согласно (1), в котором приводной блок выполнен с возможностью поворачивать отражающую поверхность в соответствии с перемещением коннектора в направлении присоединения.
(3) Оптическое передающее устройство согласно (2), в котором приводной блок содержит направляющий штырек, выполненный с возможностью толкать отражающую поверхность и поворачивать отражающую поверхность в соответствии с перемещением коннектора в направлении присоединения.
(4) Оптическое передающее устройство согласно (3), в котором направляющий штырек выполнен с возможностью поворачивать отражающую поверхность путем толкания содержащегося в коннекторе блока сопряжения, смещенного к указанному приемному блоку оптического соединителя, назад - в направлении от приемного блока оптического соединителя, в соответствии с перемещением коннектора в направлении присоединения.
(5) Оптическое передающее устройство согласно (2), в котором приводной блок содержит первый направляющий штырек, выполненный с возможностью поворачивать отражающую поверхность в первом направлении в случае, когда коннектор присоединен в первой ориентации, и второй направляющий штырек, выполненный с возможностью поворачивать отражающую поверхность во втором направлении в случае, когда коннектор присоединен во второй ориентации.
(6) Оптическое передающее устройство согласно (1), в котором второй ориентацией является ориентация, при которой коннектор повернут на 180° по отношению к первой ориентации, при этом направление присоединения коннектора рассматривается в качестве оси вращения.
(7) Оптическое приемное устройство, содержащее:
приемный блок оптического соединителя, к которому присоединяется коннектор оптического кабеля;
светоприемный конец, выполненный с возможностью принимать оптический сигнал, передаваемый через оптический кабель, и выполненный с возможностью принимать свет, излучаемый из оптического тракта передачи указанного оптического кабеля и отраженного отражающей поверхностью указанного коннектора; и
приводной блок, выполненный с возможностью приводить в движение отражающую поверхность для преломления света, излучаемого из оптического тракта передачи в направлении светоприемного конца, посредством преломления на отражающей поверхности в случае, когда коннектор присоединен в первой ориентации, и выполненный с возможностью приводить в движение отражающую поверхность для преломления света, излучаемого из оптического тракта передачи, в направлении светоприемного конца, посредством преломления на отражающей поверхности в случае, когда коннектор присоединен во второй ориентации, которая отличается от первой ориентации.
(8) Оптическое приемное устройство согласно (7), в котором приводной блок выполнен с возможностью поворачивать отражающую поверхность в соответствии с перемещением коннектора в направлении присоединения.
(9) Оптическое приемное устройство согласно (8), в котором приводной блок содержит направляющий штырек, выполненный с возможностью толкать отражающую поверхность и поворачивать отражающую поверхность в соответствии с перемещением коннектора в направлении присоединения.
(10) Оптическое приемное устройство согласно (9), в котором направляющий штырек выполнен с возможностью поворачивать отражающую поверхность посредством толкания содержащегося в указанном коннекторе блока сопряжения, смещенного к указанному приемному блоку оптического соединителя, назад - в направлении от приемного блока оптического соединителя, в соответствии с перемещением коннектора в направлении присоединения.
(11) Оптическое приемное устройство согласно (8), в котором приводной блок содержит первый направляющий штырек, выполненный с возможностью поворачивать отражающую поверхность в первом направлении в случае, когда коннектор присоединен в первой ориентации, и второй направляющий штырек, выполненный с возможностью поворачивать отражающую поверхность во втором направлении в случае, когда коннектор присоединен во второй ориентации.
(12) Оптическое приемное устройство согласно (7), в котором второй ориентацией является ориентация, при которой коннектор повернут на 180° по отношению к первой ориентации, при этом направление присоединения коннектора рассматривается в качестве оси вращения.
(13) Оптический кабель, содержащий:
оптический тракт передачи, по которому передается оптический сигнал;
коннектор, размещенный на конце оптического тракта передачи и подключаемый к блоку подключения оптического соединителя внешнего устройства; и
отражающую поверхность, расположенную в указанном коннекторе и обеспечивающую передачу оптического сигнала между оптическим трактом передачи и светоизлучающим концом или светоприемным концом внешнего устройства посредством отражения света оптического сигнала, причем отражающая поверхность переведена в первое положение в случае, когда коннектор подключен к блоку подключения оптического соединителя в первой ориентации, и указанная отражающая поверхность переведена во второе положение в случае, когда коннектор подключен к блоку подключения оптического соединителя во второй ориентации.
(14) Оптический кабель согласно (13), в котором отражающая поверхность размещена с возможностью приводится в движение при ее толкании направляющим штырьком, который содержится в блоке подключения оптического соединителя внешнего устройства, в соответствии с перемещением коннектора в направлении блок подключения оптического соединителя,
при этом отражающая поверхность поворачивается в первое положение в случае, когда коннектор подключен к блоку подключения оптического соединителя в первой ориентации, и
отражающая поверхность поворачивается во второе положение в случае, когда коннектор подключен к блоку подключения оптического соединителя во второй ориентации.
(15) Оптический кабель согласно (14), содержащий
блок сопряжения, выполненный с возможностью его толкания указанным направляющим штырьком в соответствии с перемещением коннектора в направлении блока подключения оптического соединителя,
причем блок сопряжения входит в контакт с отражающей поверхностью и поворачивает отражающую поверхность за счет того, что является смещенным в направлении блока подключения оптического соединителя и приводится в движение в направлении, противоположном указанному направлению смещения, посредством направляющего штырька.
(16) Оптический кабель согласно (15), в котором коннектор имеет сквозное отверстие, в которое входит направляющий штырек в соответствии с перемещением коннектора в направлении блока подключения оптического соединителя, и блок сопряжения приводится в движение указанным направляющим штырьком, вставленным в указанное сквозное отверстие.
(17) Оптический кабель согласно (13), в котором второй ориентацией является ориентация, при которой коннектор повернут на 180° по отношению к первой ориентации, при этом направление присоединения коннектора рассматривается в качестве оси вращения.
(18) Оптический кабель согласно (13), содержащий:
множество указанных оптических трактов передачи; и
множество указанных отражающих поверхностей, соответствующих указанному множеству оптических трактов передачи,
причем указанное множество отражающих поверхностей образовано MEMS-зеркалами.
(19) Оптический кабель согласно (18), содержащий блок управления, выполненный с возможностью управления MEMS-зеркалами на основе сигналов управления.
(20) Оптический кабель согласно (19), содержащий в дополнение к оптическому тракту передачи сигнальную линию, выполненную с возможностью передачи указанного сигнала управления.
Перечень ссылочных позиций
100 – оптическое устройство связи
130 – светоизлучающий конец
140 – приемный блок оптического соединителя
150 – направляющий штырек
200 – оптическое приемное устройство
210 – светоприемный конец
240 – приемный блок оптического соединителя
250 – направляющий штырек
260 – подложка
300 – оптический кабель
310 – оптический тракт передачи
320, 330 – оптический коннектор
321, 331, 333, 334 – отражающая поверхность
323, 324 – направляющее отверстие
325, 326, 335, 336 – механизм сопряжения
340 – пружина механизма сопряжения
341 – пружина отражающей поверхности
400 – зеркальная часть
470 – медный провод
480 – блок управления
Реферат
Группа изобретений относится к устройствам для передачи данных. Оптическое передающее устройство содержит: блок подключения оптического соединителя, к которому присоединен коннектор оптического кабеля; светоизлучающий конец, выполненный с возможностью излучать свет для передачи оптического сигнала через оптический кабель и выполненный с возможностью излучать свет на отражающую поверхность коннектора. При этом устройство также содержит и приводной блок, выполненный с возможностью приводить в движение отражающую поверхность для преломления света, излучаемого на отражающую поверхность, в направлении оптического тракта передачи оптического кабеля посредством преломления на отражающей поверхности в случае, когда коннектор присоединен в первой ориентации, и выполненный с возможностью приводить в движение отражающую поверхность для преломления света, излучаемого на отражающую поверхность, в направлении оптического тракта передачи оптического кабеля посредством преломления на отражающей поверхности в случае, когда коннектор присоединен во второй ориентации, которая отличается от первой ориентации. Технический результат – обеспечение возможности соединения между устройствами для оптической передачи даже при изменении ориентации соединителя. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 13 ил.
