DE19702743A1

DE19702743A1 - Integriert-optische Schaltanordnung

Info

Publication number: DE19702743A1
Application number: DE19702743A
Authority: DE
Inventors: Klaus Prof Dr Petermann; Rudolf Dipl Ing Moosburger; Carsten Dipl Ing Kostrzewa; Goetz Dipl Phys Fischbeck
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 1997-01-15
Filing date: 1997-01-15
Publication date: 1998-07-23
Also published as: JPH10308961A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine integriert-optische Schaltanordnung mit jeweils zwei Anschlüsse aufweisenden, un abhängig voneinander ansteuerbaren, integriert-optischen Schalteinrichtungen, mit den Schalteinrichtungen in Verbin dung stehenden elektrischen Ansteuerleitungen, die jeweils einen äußeren Anschluß aufweisen, und einer mit den äußeren Anschlüssen verbundenen, elektrischen Ansteuerschaltung.

Eine Schaltanordnung dieser Art ist beispielsweise aus der Druckschrift ThD.2.2 des Konferenzbandes der "22nd European Conference on Optical Communication ECOC '96" bekannt. Bei dieser vorbekannten Schaltanordnung handelt es sich um eine 8×8 Schaltanordnung für acht optische Eingangswellenleiter und acht optische Ausgangswellenleiter. Die vorbekannte Schaltanordnung weist 128 Schaltelemente auf, von denen je weils zwei elektrisch parallel geschaltet sind und unabhängig voneinander ansteuerbare Schalteinrichtungen bilden; die Gesamtzahl der Schalteinrichtungen beträgt somit 64. Jede Schalteinrichtung ist mit jeweils zwei Ansteuerleitungen verbunden, wobei jede Ansteuerleitung einen äußeren Anschluß aufweist. Folglich enthält die vorbekannte Schaltanordnung 128 Ansteuerleitungen mit ebenso vielen äußeren Anschlüssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine integriert-op tische Schaltanordnung anzugeben, die mit einer verhältnismä ßig einfachen Ansteuerung auskommt.

Diese Aufgabe wird bei einer integriert-optischen Schaltanordnung der bekannten Art erfindungsgemäß dadurch ge löst, daß die Schalteinrichtungen elektrisch in Form einer Matrix angeordnet sind, indem Schalteinrichtungen jeweils einer Zeile mit ihrem jeweils einen Anschluß mit jeweils ei ner Ansteuerleitung einer Gruppe von Ansteuerleitungen und Schalteinrichtungen jeweils einer Spalte mit ihrem jeweils anderen Anschluß an jeweils eine Ansteuerleitung einer an deren Gruppe von Ansteuerleitungen angeschlossen sind, und die Ansteuerschaltung einen Taktgeber und eine an die äußeren Anschlüsse und den Taktgeber angeschlossene Steuereinrichtung enthält, mit der an die Schalteinrichtungen Ansteuerpulse in Form von Spannungs- oder Strompulsen im Zeitmultiplexbetrieb angelegt werden.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltanordnung besteht darin, daß für eine Anzahl Z von Schalteinrichtungen nur ca. 2√Z Ansteuerleitungen und ca. 2√Z äußere Anschlüsse er forderlich sind. Die erfindungsgemäße Schaltanordnung kommt bei 64 unabhängig voneinander ansteuerbaren Schalteinrichtun gen also mit nur 16 Ansteuerleitungen und nur 16 äußeren An schlüssen aus. Damit ist in vorteilhafter Weise die elektri sche Kontaktierung vereinfacht und die Anzahl der Ansteuer treiber reduziert.

Da die Schalteinrichtungen im Zeitmultiplexbetrieb angesteu ert werden, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Schalteinrichtungen digitale optische Schalter sind. Beim Zeitmultiplexbetrieb werden die Schalteinrichtungen nämlich nicht zeitkontinuierlich mit Spannung bzw. Strom versorgt, sondern in regelmäßigen zeitlichen Abständen mit Spannungs- bzw. Strompulsen beaufschlagt, so daß bei jeder Schaltein richtung der für eine hohe Übersprechdämpfung exakt einzu stellende Schaltpunkt nur im zeitlichen Mittel erreicht wird. Digitale optische Schalter sind für den Zeitmultiplexbetrieb besonders geeignet, da sie eine digitale Schaltcharakteristik aufweisen, die auch bei nicht exakt eingestelltem Schaltpunkt eine hohe Übersprechdämpfung ermöglicht.

Besonders einfache Schalteinrichtungen lassen sich realisie ren, wenn die Schalteinrichtungen thermo-optische Schalter oder Ladungsträgerinjektionsschalter sind.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in einer Figur ein Ausfüh rungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltanordnung darge stellt.

Die Figur zeigt Schalteinrichtungen A_x,y (x=1 . . . N, y=1 . . . M), die elektrisch in Form einer Matrix angeordnet sind. Tat sächlich sind die einzelnen Schalteinrichtungen entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall der Schaltanordnung räumlich zueinander angeordnet, häufig also nicht matrixförmig pla ziert. Jede Schalteinrichtung A_x,y jeweils einer Zeile X ist mit ihrem jeweils einen Anschluß mit jeweils einer Ansteuer leitung L_x einer Gruppe N von Ansteuerleitungen verbunden. Außerdem ist jede Schalteinrichtung A_x,y jeweils einer Spalte Y mit ihrem jeweils anderen Anschluß an jeweils eine An steuerleitung L_y einer anderen Gruppe M von Ansteuerleitun gen angeschlossen. Die Ansteuerleitungen L_x, L_y der beiden Gruppen N und M sind über jeweils einen äußeren Anschluß mit einer Ansteuerschaltung 30 verbunden, die einen Taktgeber 31 und eine Steuereinrichtung 32 aufweist. Der Taktgeber 31 ist mit einem Eingang E321 der Steuereinrichtung 32 verbunden; an einem weiteren Eingang E322 der Steuereinrichtung 32 ist ein Steuergerät 35 zum Vorgeben des optischen Schaltzustandes der integriert-optischen Schaltanordnung angeschlossen. Durch dieses Steuergerät 35 wird - ähnlich wie in der eingangs angegebenen Literaturstelle beschrieben - festgelegt, welche Schalteinrichtungen zur Schaffung eines vorbestimmten opti schen Übertragungsweges jeweils zu betätigen sind. Die Steuereinrichtung 32 weist einen Eprom-Baustein 40 auf, der mit seinem einen Eingang E401 mit dem einen Eingang E321 der Steuereinrichtung 32 und somit mit dem Ausgang des Taktgebers 31 verbunden ist. Ein weiterer Eingang E402 des Eprom-Bausteins 40 ist mit dem weiteren Eingang E322 der Steuerein richtung 32 und damit mit dem Steuergerät 35 verbunden. Dem Eprom-Baustein 40 nachgeschaltet sind Verstärker V_x, die je weils mit einem äußeren Anschluß einer Ansteuerleitung L_x der einen Gruppe N von Ansteuerleitungen verbunden sind. Eine Hilfseinrichtung 60 in der Steuereinrichtung 32 ist mit ihrem Eingang mit dem einen Eingang E321 der Steuereinrichtung 32 verbunden. Ausgangsseitig ist sie an Schalter S_y ange schlossen, die jeweils mit einem äußeren Anschluß einer An steuerleitung L_y der anderen Gruppe M von Ansteuerleitungen verbunden sind.

Um einen definierten Schaltzustand der erfindungsgemäßen Schaltanordnung zu erreichen, werden die einzelnen Schalt einrichtungen A_x,y mit der Steuereinrichtung 32, dem Takt geber 31 und dem Steuergerät 35 jeweils für eine kurze Zeit dauer, d. h. im Zeitmultiplexbetrieb, angesteuert, wobei die Schalteinrichtungen A_x,y hierzu mit einem Strom- bzw. Span nungspuls beaufschlagt werden. Dieser Pulsbetrieb ist beson ders geeignet für langsame Schalteinrichtungen, wie z. B. thermo-optische Schalteinrichtungen, deren Schaltzeit im Be reich von Millisekunden liegt. Die erfindungsgemäße Schaltanordnung läßt sich aber auch bei anderen vergleichs weise langsamen Schaltprinzipien wie z. B. Ladungsträgerin jektionsschaltern mit hoher Ladungsträgerlebensdauer ein setzen. Die Schalteinrichtungen A_x,y sollten digitale opti sche Schalter sein, da diese aufgrund ihrer stufenförmigen Schaltcharakteristik besonders unempfindlich gegenüber Schwankungen der Ansteuerleistung bzw. der Ansteuerströme sind.

Beim Betrieb der Schaltanordnung ist sicherzustellen, daß die einzelnen Schalteinrichtungen A_x,y mit ausreichend hoher Wiederholfrequenz der Ansteuerpulse angesteuert werden. Dies ist sichergestellt, wenn die Schaltzeit jeder Schalteinrich tung A_x,y deutlich höher als die Gesamtzeit ist, die zum An sprechen aller in der Schaltanordnung vorgesehenen Schaltein richtungen A_x,y notwendig ist. In diesem Fall ergibt sich im zeitlichen Mittel bei jeder Schalteinrichtung A_x,y ein nahezu konstanter Schaltzustand. Die Höhe der Ansteuerpulse, die in Form von Spannungs- oder Strompulsen vorliegen können, kann durch eine Variation der Pulshöhe oder der Pulsbreite oder einer Kombination davon geregelt werden.

Um die Zeit zwischen zwei Ansteuerpulsen bei jeder Schalt einrichtung A_x,y möglichst gering zu halten, wird die An steuerung der Schalteinrichtungen A_x,y nicht einzeln, sondern spaltenweise vorgenommen. Hierzu wird eine Ansteuerleitung L_y der anderen Gruppe M von Ansteuerleitungen mit dem Schalter S_y auf ein definiertes Potential, beispielsweise Masse, geschaltet, während die übrigen Ansteuerleitungen L_y der an deren Gruppe M von Ansteuerleitungen zeitgleich potentialfrei geschaltet werden. Die Schalteinrichtungen A_x,y der Spalte Y können nun mit den Verstärkern V_x angesprochen werden. Das dem gewünschten Schaltzustand der Schaltanordnung entspre chende Ansteuermuster für die einzelnen Spalten Y ist in dem Eprom-Baustein 40 abgespeichert. Die Ansteuermuster werden abgerufen, indem die zugehörige Speicheradresse mit dem Takt geber 31 und dem Steuergerät 35 an den Eprom-Baustein 40 an gelegt wird; die Speicheradresse ergibt sich hierbei aus ei ner Kombination des gewünschten Schaltzustandes der Schaltanordnung mit der Nummer der anzusteuernden Spalte Y. Der Schaltzustand der Schaltanordnung wird dabei vom Steuer gerät 35 zum Eprom-Baustein 40 übermittelt; die Nummer der jeweiligen Spalte Y wird vom Taktgeber 35 festgelegt, der zu gleich das Hilfsgerät 60 mit den nachgeordneten Schaltern S_y ansteuert.

Die Ansteuerung der übrigen Spalten wird in gleicher Form durchgeführt; danach wird die Ansteuerung beginnend mit der ersten Spalte wiederholt.

Claims

1. Integriert-optische Schaltanordnung mit

- jeweils zwei Anschlüsse aufweisenden, unabhängig voneinan der ansteuerbaren, integriert-optischen Schalteinrichtun gen,
- mit den Schalteinrichtungen in Verbindung stehenden elek trischen Ansteuerleitungen, die jeweils einen äußeren An schluß aufweisen, und
- einer mit den äußeren Anschlüssen verbundenen, elektrischen Ansteuerschaltung,

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Schalteinrichtungen (A_x,y) elektrisch in Form einer Ma trix angeordnet sind, indem Schalteinrichtungen (A_x,y) je weils einer Zeile (X) mit ihrem jeweils einen Anschluß mit jeweils einer Ansteuerleitung (L_x) einer Gruppe von Ansteu erleitungen (N) und Schalteinrichtungen jeweils einer Spalte (Y) mit ihrem jeweils anderen Anschluß an jeweils eine Ansteuerleitung (L_y) einer anderen Gruppe von Ansteu erleitungen (M) angeschlossen sind, und
- die Ansteuerschaltung (30) einen Taktgeber (31) und eine an die äußeren Anschlüsse und den Taktgeber (31) angeschlos sene Steuereinrichtung (32) enthält, mit der an die Schalteinrichtungen (A_x,y) Ansteuerpulse in Form von Spannungs- oder Strompulsen im Zeitmultiplexbetrieb ange legt werden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtungen (A_x,y) digitale optische Schalter sind.

3. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtungen (A_x,y) thermo-optische Schalter sind.

4. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtungen (A_x,y) Ladungsträgerinjektions schalter sind.