DE2713079A1

DE2713079A1 - Opto-electronic switching device for telephone exchanges - consists of ferro-electric ceramic wafer with matrix electrodes to apply field

Info

Publication number: DE2713079A1
Application number: DE19772713079
Authority: DE
Inventors: Willibald Ing Grad Dost
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1977-03-24
Filing date: 1977-03-24
Publication date: 1978-10-05

Abstract

A matrix switching element, particularly for telephone exchanges comprises a wafer (1) of transparent ferro-electric material having thin transparent strip electrodes. The horizontal electrode (2) corresponds to the lines of the usual mechanical coupling system and the vertical strips (3) to the columns. In front of the columns is a polariser (4) and after the lines is an analyser (5) to increase contrast. Each crossing point has a light-emiting diode (6) and a phototransistor (7) associated therewith. On application of an electric field between the electrode (2, 3) the ferroelectric ceramic at the respective crossing point is rendered opaque, thus cutting off the transmission of light between the diode and transistor.

Description

Koordinaten-Vielfachschalter für Fernmelde-, insbesondereCoordinate multiple switches for telecommunication, in particular

Fernsprechvermittlungsanlagen.Telephone exchanges.

Die Erfindung betrifft einen Koordinaten-Vielfachschalter für Fernmelde-, insbesondere Fernsprechvermittlungsanlagen, zur wahlweisen Verbindung von ankommenden mit abgehenden Leitungen.The invention relates to a coordinate multiple switch for telecommunication, in particular telephone switching systems, for the optional connection of incoming with outgoing lines.

Als Wähleinrichtungen in Fernmelde-, insbesondere in Fernsprechanlagen dienen als wichtige Bauteile Koordinatenschalter zur wahlweisen Kontaktgabe zwischen zwei, je einem von sich kreuzenden Vielfachfeldern zugeordneten Kontaktelementen oder Kontaktelementengruppen. Die zu betätigenden Kontakte werden durch zwei jeweils ihren beiden Koordinaten zugeordnete Einstell- oder Durchschalteglieder ausgewählt und betätigt. Die dem einen der Vielfachfelder zugeordneten Kontaktelemente sind als Kontaktdrähte und die dem anderen Vielfachfeld zugeordneten Kontaktelemente als im allgemeinen feststehende Gegenkontakte ausgebildet, wobei nach der Ausbildung in der deutschen Patentscnrift 1 537 772 jeder der Kontaktdrähte an einem Ende ortsfest eingespannt ist und durch die Einstell- oder Durchschalteglieder unmittelbar ausgelenkt wird.As dialing devices in telecommunications, in particular in telephone systems serve as important components coordinate switches for optional contact between two contact elements each assigned to one of intersecting multiple fields or contact element groups. The contacts to be actuated are through two each Adjusting or switching members assigned to their two coordinates are selected and actuated. The contact elements assigned to one of the multiple fields are as contact wires and the contact elements assigned to the other multiple field designed as generally fixed mating contacts, with after the training in German Patent Document 1 537 772 each of the contact wires is stationary at one end is clamped and deflected directly by the adjusting or switching members will.

Typische Anwendungen der Koordinatenschalter, die auch in Leiterplattentechnik zur Verfügung stehen, sind beispielsweise Leitungskonzentratoren (Leitungsdurchschalter) in der Fernsprech - und Eisenbahn-Steuertechnik, Mehrfachausnützung bestehender Schwachstrom-Verbindungsleitungen, wenn eine Vergrößerung der Anzahl der Leitungen zu teuer oder nicht erwünscht ist, Koppel- und Vermittlungseinrichtungen der Fernsprechtechnik, sowie Fernsteueranlagen der Energieverteilung und -versorgung.Typical applications of the coordinate switch, which are also used in printed circuit board technology are available, for example, line concentrators (line switches) on the telephone - and railway control technology, multiple use existing low-voltage connection lines if an increase in the number of lines is too expensive or undesirable, switching and switching equipment telephony technology, as well as remote control systems for power distribution and supply.

In der Funkschau 1976, Heft 12/13 ist auf den Seiten 529 und 530 ein Aufsatz über ferroelektrische Bildtechnik abgedruckt, die der optischen Darstellung und Speicherung von elektrischen Signalen in einem ferroelektrischen Werkstoff dient. Bei den Keramiken, z. B. Blei-Zirkonat-Titanat, das durch Dotieren mit Lanthan transparent herzustellen ist, handelt es sich um polykristalline Werkstoffe. Alle elektrischen Dipole werden durch ein elektrisches Feld in eine Vorzugsrichtung gedreht.In Funkschau 1976, issue 12/13, there is a on pages 529 and 530 Article on ferroelectric imaging technology, that of optical representation and storage of electrical signals in a ferroelectric material is used. In the case of ceramics, e.g. B. lead zirconate titanate, which is transparent by doping with lanthanum is to be produced, it is polycrystalline materials. All electric Dipoles are rotated in a preferred direction by an electric field.

Diese Keramiken sind für Licht bestimmter Wellenlänge transparent.These ceramics are transparent to light of a certain wavelength.

Diese Technik umfaßt eine ganze Reihe von Anwendungsmöglichkeiten, die vom einfachen Indikator bis zum ProJektionsdisplay reichen. Dabei kommen als elektrooptische Eigenschaften die elektrisch steuerbare Doppelbrechung sowie die elektrisch steuerbare Lichtstreuung in Betracht. Diese ferroelektrische Keramik zeigt also optische Effekte, die mit der elektrischen Polarisation verknüpft sind und sich somit durch äußere elektrische Felder steuern lassen. Durch Anlegen von elektrischen Feldern erhält man eine Doppelbrechung, die quadratisch von der elektrischen Feldstärke abhängt. Diese Doppelbrechung kann durch Verwendung von optischen Polarisatorenals Intensitätsänderung des durchstrahlenden Lichts sichtbar gemacht werden.This technique covers a whole range of possible applications, ranging from simple indicators to projection displays. Thereby come as electro-optical properties the electrically controllable birefringence as well as the electrically controllable light scattering into consideration. This ferroelectric ceramic thus shows optical effects that are linked to electrical polarization and can thus be controlled by external electric fields. By creating electric fields one obtains a birefringence that is the square of the electric Field strength depends. This birefringence can be achieved by using optical polarizers as Changes in the intensity of the light shining through can be made visible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schalt- und Koppelelement für einen eingangs definierten Koordinatenschalter zu schaffen, der zur Übertragung von Sprach- oder Datensignalen Verwendung finden kann und ohne mechanische Bauteile aufgebaut ist. Die Lösung nach der Erfindung, die die Erkenntnisse und Erfahrungen der ferroelektrischen Bildtechnik verwertet, besteht darin, daß als Schalt- und Koppelelement ein Steuerglied aus transparenter ferroelektrischer Keramik dient, das auf den sich gegenüberliegenden Seiten mit sich kreuzenden durchsichtigen Elektroden versehen ist, die den Zeilen und Spalten bei mechanischen Schaltern entsprechen und mit elektrischen Feldern beaufschlagt sind, unddaß jedem Kreuzungspunkt polarisatorseitig eine Fotodiode und analysatorseitig ein Fototransistor zugeordnet sind.The invention is based on the object of a switching and coupling element for a coordinate switch defined at the beginning that is used for transmission of voice or data signals can be used and without mechanical components is constructed. The solution according to the invention that the findings and experience of ferroelectric imaging technology is that a control element made of transparent ferroelectric as a switching and coupling element Ceramic is used, the transparent on the opposite sides with intersecting Electrodes are provided which correspond to the rows and columns in mechanical switches and are exposed to electric fields, and that each crossing point is polarizer side a photodiode and a phototransistor on the analyzer side are assigned.

Auf diese Weise ist es möglich, einen Koordinaten-Vielfachschalter zu konzipieren, der aufgrund der kleinen Abmessungen der Dioden wesentlich kleiner als ein mechanischer Koordinatenschalter in seinem Aufbau zu gestalten ist. Außerdem finden keine mechanischen Teile Anwendung, so daß ein derartiger Schalter ohne Verschleiß arbeitet und darüber hinaus wesentlich schneller zu schalten ist. Der Koppelpunkt nach der Erfindung zeichnet sich außerdem durch besondere Wirtschaftlichkeit und durch geringe Temperaturabhängigkeit der optischen Eigenschaften aus. Ferner läßt sich damit ein bistabiler Zustand des geschalteten Kreuzungspunktes einstellen, über die Information übertragen werden kann.In this way it is possible to use a multiple coordinate switch to design, which is much smaller due to the small dimensions of the diodes is to be designed as a mechanical crossbar switch in its structure. aside from that no mechanical parts are used, so that such a switch without wear works and is also much faster to switch. The crosspoint according to the invention is also characterized by particular economy and due to the low temperature dependence of the optical properties. Furthermore lets a bistable state of the switched crossing point is established, over which information can be transmitted.

Die Erfindung wird anhand einer schematischen Darstellung eines Schalt- und Koppel elementes mit einem Steuerglied aus ferroelektrischer Keramik erläutert.The invention is based on a schematic representation of a switching and coupling element explained with a control member made of ferroelectric ceramic.

In der Figur ist eine Scheibe 1 aus transparenter ferroelektrischer Keramik dargestellt, auf deren gegenüberliegenden Seiten dünne transparente streifenförmige Elektroden angebracht sind.In the figure, a disk 1 is made of transparent ferroelectric Ceramic shown, on their opposite sides thin transparent stripes Electrodes are attached.

Die waagerechten Elektroden 2 entsprechen den Zeilen in den üblichen mechanischen Koppel systemen und die Streifen 3 den Spalten dieser Systeme. Vor den Steuerleitungen 3 der Spalte ist ein Polarisator 4 und nach den Steuerleitungen 2 der Zeile ein Analysator 5 angebracht. Die Polarisatoren erhöhen die Kontrastverhältnisse.The horizontal electrodes 2 correspond to the lines in the usual ones mechanical coupling systems and the strips 3 the columns of these systems. before the control lines 3 of the column is a polarizer 4 and after the control lines 2 of the row an analyzer 5 is attached. The polarizers increase the contrast ratios.

Jedem Kreuzungspunkt ist polarisatorseitig eine Fotodiode 6 und analysatorseitig ein Fototransistor 7 zugeordnet. Die Fotodioden werden durch die ankommenden Leitungen beaufschlagt, während die Fototransistoren eine Nachricht auf die abgehenden Leitungen weitergeben. Die Polarisatoren 4 und 5 sind um 900 zueinander verdreht, so daß ein Lichtsignal, welches einem Sprachsignal entsprechen kann, nicht durchgelassen wird.Each crossing point has a photodiode 6 on the polarizer side and a photodiode 6 on the analyzer side a phototransistor 7 is assigned. The photodiodes are through the incoming lines applied while the phototransistors send a message to the outgoing lines pass on. The polarizers 4 and 5 are rotated by 900 to each other, so that a Light signal, which can correspond to a speech signal, is not allowed through.

Durch Anlegen von elektrischen Feldern an die Elektroden 2 und 3 wird die Keramik lichtbrechend, so daß Lichtintensität, z. B.By applying electric fields to electrodes 2 and 3, refracting the ceramic so that light intensity, e.g. B.

in Richtung des Pfeiles 8, den Analysator 5 passieren und von einem zugeordneten Fototransistor in elektrische Pulse umgesetzt werden kann. Im besonderen Fall ist es zweckmäßig, die Effekte der Lichtstreuung auszunutzen, weil durch den Wegfall der Polarisatorennoch ein wirtschaftlicher Aufbau möglich ist.in the direction of arrow 8, pass the analyzer 5 and from one assigned phototransistor can be converted into electrical pulses. In particular Case, it is useful to take advantage of the effects of light scattering, because by the If the polarizers are omitted, an economical construction is still possible.

Sobald die Steuerleitungen geschaltet sind, d. h., daß ein Kreuzungspunkt durch Anlegen eines elektrischen Feldes an Spalte 3 und Zeile 2 ausgewählt worden ist, kann eine auf der ankommenden Seite ansprechende Fotodiode 6 ihren Lichtstrahl durch die Matrix hindurch auf den zugeordneten Fototransistor 7 übertragen.As soon as the control lines are switched, i. that is, a crossing point has been selected by applying an electric field to column 3 and row 2 is, a responsive photodiode 6 on the incoming side can its light beam transmitted through the matrix to the associated phototransistor 7.

In der Fig. 2 ist ein Schalt- und Koppelelement mit Lichtleitern 9, 10 in der Seitenansicht und in der Fig. 3 in der Draufsicht dargestellt. Mit 9 sind die ankommenden und mit 10 die abgehenden Lichtleiter bezeichnet, die in ihrer Ausführung einander gleich sind. Mit den Pfeilen in den Figuren 2 und 3 ist Jeweils die Lichtrichtung dargestellt. Die rechten Pfeile in der Fig. 2 sind um 900 gedreht gezeichnet. Die Blende 11 ist nur auf einer Seite des Schaltelementes direkt oder in einem gewissen Abstand in Abhängigkeit des gewünschten Rontrastes angebracht.In Fig. 2 is a switching and coupling element with light guides 9, 10 shown in side view and in FIG. 3 in plan view. With 9 are the incoming and 10 denotes the outgoing light guides, in their execution are equal to each other. The arrows in FIGS. 2 and 3 indicate the direction of light in each case shown. The right arrows in FIG. 2 are drawn rotated by 900. the Aperture 11 is only on one side of the switching element directly or in a certain way Distance depending on the desired contrast.

Bei der Wiedergabe in den Figuren 2 und 3 handelt es sich bei den abgewinkelten Lichtleitern 9 und 10 nur um ein Ausführungsbeispiel, da die Lichtleiter auch senkrecht zum Schaltelement angeordnet sein können.In the reproduction in Figures 2 and 3, it concerns with the angled light guides 9 and 10 only to one embodiment, since the light guide also perpendicular to the switching element can be arranged.

Der ankommende Lichtleiter 9 und der abgehende Lichtleiter 10 sind jeweils so geformt, daß ihre Querschnitte am Schaltelement 1 den Elektroden 2 oder 3 entsprechen. Das ankommende Licht wird nur am ausgewählten Koppelpunkt hindurchgelassen und vom abgehenden Lichtleiter weitergeführt. Die Lichtleiter sind entweder massiv oder aus einzelnen Fasern aufgebaut, wobei soviel Fasern wie Koppelpunkte pro Elektrode erforderlich sind.The incoming light guide 9 and the outgoing light guide 10 are each shaped so that their cross-sections on the switching element 1 the electrodes 2 or 3 correspond. Incoming light is only allowed through at the selected crosspoint and continued from the outgoing light guide. The light guides are either solid or made up of individual fibers, with as many fibers as coupling points per electrode required are.

4 Patentansprüche 3 Figuren Leerseite4 claims 3 figures Blank page

Claims

Claims 1. ' Coordinate multiple switches for telecommunication, in particular telephone switching systems, for the optional connection of incoming with outgoing lines, that is, that as switching and coupling element a control member (1) made of transparent, ferroelectric ceramic serves, the transparent on the opposite sides with intersecting Electrodes (2, 3) are provided for the rows and columns in mechanical switches correspond, and are subjected to electric fields, and that each intersection point A photodiode (6) is assigned on the input side and a phototransistor (7) is assigned on the output side are.

2. Crossbar switch according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n notices that there is a polarizer (4) on the side of the incoming lines and on the side of the outgoing lines one by 900 opposite the polarizer rotated analyzer (5) are provided.

3. Coordinate switch according to claim 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that instead of the photodiode (6) and the phototransistor (7), respectively Light guides (9, 10) are provided.

4. Crossbar switch according to claim 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that to prevent spreading to neighboring crosspoints a diaphragm (11) is arranged for each crossing point.