專利名稱：機(jī)械式光開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光開關(guān)，尤其是涉及一種機(jī)械式光開關(guān)，該光開關(guān)采用棱鏡實(shí)現(xiàn)光路的轉(zhuǎn)換。
背景技術(shù)作為一種對光傳輸線路或集成光路中各信號通路進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換或邏輯操作的無源器件，光開關(guān)廣泛應(yīng)用于光纖通信系統(tǒng)、光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、光纖測量系統(tǒng)和光纖傳感系統(tǒng)等，是光通信領(lǐng)域中關(guān)鍵光學(xué)器件之一。
根據(jù)不同的工作原理，光開關(guān)可分為機(jī)械式光開關(guān)和非機(jī)械式光開關(guān)兩大類。機(jī)械式光開關(guān)利用機(jī)械、電磁方式使光纖或光學(xué)組件發(fā)生移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)光束在不同輸出埠之間的切換。其中，移動(dòng)光纖型光開關(guān)通過移動(dòng)光纖實(shí)現(xiàn)光路的切換，但因光纖直徑小，移動(dòng)過程中易于產(chǎn)生彎曲變形，導(dǎo)致插入損耗較大，影響光信號傳輸。而移動(dòng)光學(xué)組件型光開關(guān)的輸入端光纖與輸出端光纖固定不動(dòng)，通過光學(xué)組件的移動(dòng)來達(dá)成光路的切換，此種光開關(guān)插入損耗較低，一般不大于2dB；隔離度較高，一般大于45dB；且不受波長和偏振的影響，是目前較為普遍應(yīng)用的一種機(jī)械式光開關(guān)。
一種現(xiàn)有技術(shù)機(jī)械式光開關(guān)可參閱美國專利第5,420,946號(


圖1參照)，其包括一固定平臺600、一輸入裝置610、多個(gè)輸出裝置620和一反射裝置630。其中，該固定平臺600用來固定該輸入裝置610、輸出裝置620和反射裝置630，該輸入裝置610包括一輸入光纖611和一自聚焦透鏡612，各輸出裝置620分別包括一輸出光纖621和一自聚焦透鏡622，反射裝置630位于固定平臺600的中央安裝孔601中，包括一反射鏡631和固持反射鏡631的基座632，該基座632開設(shè)一用來配合外部驅(qū)動(dòng)裝置(圖未示)的裝配孔633。該輸入裝置610垂直于固定平臺600，且與反射鏡631成45度夾角，該多個(gè)輸出裝置620大致成圓形排列在反射裝置630周圍，通過外部驅(qū)動(dòng)裝置選擇性旋轉(zhuǎn)反射裝置630，可使輸入光束從不同的輸出光纖621輸出。由于該光開關(guān)的光路具可逆性，也可選擇使輸入光自多根輸出光纖621之一輸入，并傳輸至輸入裝置610。
然而，該現(xiàn)有技術(shù)機(jī)械式光開關(guān)具有一些缺陷。首先，該光開關(guān)由于各輸出裝置620彼此分立，使得光開關(guān)結(jié)構(gòu)復(fù)雜龐大、且輸入裝置610和多個(gè)輸出裝置620的調(diào)校過程非常繁多。其次，由于各輸出裝置620分別包括一輸出光纖621和一自聚焦透鏡622，使得該光開關(guān)成本較高、且插入損耗大、開關(guān)速度低。再次，該光開關(guān)無法擴(kuò)充輸入裝置610的數(shù)目，即無法實(shí)現(xiàn)輸入光束選擇性從多個(gè)輸入裝置之一傳輸至多個(gè)輸出裝置之一。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、且開關(guān)速度和其它光學(xué)性能較佳的機(jī)械式光開關(guān)。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的提供一種包括一輸入裝置、一輸出裝置、一光路轉(zhuǎn)換裝置和一驅(qū)動(dòng)裝置的機(jī)械式光開關(guān)，其中，該輸入裝置和輸出裝置結(jié)構(gòu)相同，均包括一內(nèi)置多根光纖的光纖插針和一準(zhǔn)直透鏡，該光路轉(zhuǎn)換裝置包括一第一棱鏡陣列及一第二棱鏡陣列。該輸入裝置的準(zhǔn)直透鏡將輸入光束準(zhǔn)直后傳輸至光路轉(zhuǎn)換裝置，驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)第一棱鏡陣列的一棱鏡及第二棱鏡陣列的一特定棱鏡位于光路中，第一棱鏡陣列的一棱鏡將輸入光束轉(zhuǎn)變?yōu)檠靥囟ǚ较?，如水平方向傳輸?shù)墓馐摰诙忡R陣列的一特定棱鏡隨后使該光束的方向偏折后輸入至輸出裝置，該輸出裝置的準(zhǔn)直透鏡則用以將該偏折后的光束聚焦至特定輸出光纖。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)因?yàn)楸緦?shí)用新型機(jī)械式光開關(guān)由于采用多光纖插針和單個(gè)準(zhǔn)直透鏡構(gòu)成輸入裝置或輸出裝置，可大為減少準(zhǔn)直透鏡的數(shù)目，從而降低成本、并且使得整個(gè)光開關(guān)結(jié)構(gòu)緊湊，并提高整體光學(xué)性能。另外，多光纖插針和準(zhǔn)直透鏡對準(zhǔn)時(shí)，可一并實(shí)現(xiàn)輸入光纖、輸出光纖和準(zhǔn)直透鏡之間的調(diào)校，從而減少工時(shí)。
圖1是現(xiàn)有機(jī)械式光開關(guān)的立體圖。
圖2是本實(shí)用新型機(jī)械式光開關(guān)的立體圖。
圖3是本實(shí)用新型機(jī)械式光開關(guān)的剖面圖。
圖4是本實(shí)用新型機(jī)械式光開關(guān)的另一剖面圖。
圖5和圖6是本實(shí)用新型光開關(guān)的光路示意圖。
具體實(shí)施方式請參照圖2，是本實(shí)用新型機(jī)械式光開關(guān)的立體圖。該光開關(guān)10包括一具多根輸入光纖101的輸入裝置100、一具多根輸出光纖201的輸出裝置200、一光路轉(zhuǎn)換裝置300和一驅(qū)動(dòng)裝置400。該機(jī)械式光開關(guān)10進(jìn)一步包括一用以固持上述裝置的底座500，其包括一基板501。工作時(shí)，該光路轉(zhuǎn)換裝置300在驅(qū)動(dòng)裝置400控制下使來自一輸入光纖101的光束傳輸至一輸出光纖201。
請配合參閱圖3和圖4，該輸入裝置100固定于一自基板501延伸的定位板502，其包括一內(nèi)置五根輸入光纖101的多光纖插針110和第一模鑄透鏡120，該第一模鑄透鏡120用以將來自輸入光纖101的光束準(zhǔn)直后傳輸至光路轉(zhuǎn)換裝置300，當(dāng)然，也可以采用其它具有準(zhǔn)直功能的透鏡，如自聚焦透鏡等替代第一模鑄透鏡120以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)直功效。該多光纖插針110大致成圓柱狀，其內(nèi)開設(shè)一容納該五根輸入光纖101的通孔111，該輸入光纖101的末端(未標(biāo)示)和光纖插針110的一端面112平齊，并且為了提高回波損耗，該端面112被研磨成傾角為6度至8度的傾斜面。該第一模鑄透鏡120大致成圓柱狀，其與光纖插針110相對的端面121亦經(jīng)研磨以平行于該傾斜端面112，另一端面122為非球面結(jié)構(gòu)。該多光纖插針110和第一模鑄透鏡120對準(zhǔn)后套裝固持于一石英套管130中，而且第一模鑄透鏡120部份突伸出石英套管130外，為了進(jìn)一步保護(hù)該輸入裝置100，于石英套管130外套設(shè)一金屬套管140。
該輸出裝置200和輸入裝置100的結(jié)構(gòu)相同，包括一內(nèi)置五根輸出光纖201的多光纖插針210和第二模鑄透鏡220，該第二模鑄透鏡220用以將來自光路轉(zhuǎn)換裝置300的光束聚焦至特定的輸出光纖201，當(dāng)然，也可以采用自聚焦透鏡等具聚焦作用的透鏡替代第二模鑄透鏡220實(shí)現(xiàn)聚焦功效。該輸出裝置200固定于一自基板501延伸的定位板503。
該光路轉(zhuǎn)換裝置300位于輸入裝置100和輸出裝置200之間，包括一第一棱鏡陣列301和一第二棱鏡陣列302。在驅(qū)動(dòng)裝置400的驅(qū)動(dòng)下，該第一棱鏡陣列301的一棱鏡運(yùn)動(dòng)至光路中，用以將來自輸入裝置100的光束轉(zhuǎn)變?yōu)樗焦馐髠鬏斨恋诙忡R陣列302，該第二棱鏡陣列302的一棱鏡亦位于光路中，使該水平光束發(fā)生偏折后傳輸至輸出裝置200。
該驅(qū)動(dòng)裝置400包括配合第一棱鏡陣列301的第一傳動(dòng)桿410、第一安裝板420以及配合第二棱鏡陣列302的第二傳動(dòng)桿430、第二安裝板440。該第一傳動(dòng)桿410大致成圓柱狀，其一端(未標(biāo)示)固持于一固定塊504，并與一外部控制裝置(圖未示)配合。該固定塊504自基板501延伸而成，其包括一固持該第一傳動(dòng)桿410一端的定位孔505，該第一傳動(dòng)桿410的另一端(未標(biāo)示)則固連于第一安裝板420。該第一安裝板420大致呈矩形，可以在基板501的凹槽506內(nèi)擺動(dòng)，其相對第一傳動(dòng)桿410的另一側(cè)開設(shè)五個(gè)排列成弧線狀，用以收容固納該第一棱鏡陣列301的安裝孔421，該第一傳動(dòng)桿410在外部控制裝置帶動(dòng)下，使該第一安裝板420擺動(dòng)，從而使第一棱鏡陣列301的一特定棱鏡處于輸入裝置100和輸出裝置200之間的光路中，進(jìn)而將來自輸入裝置100的光束轉(zhuǎn)變?yōu)樗焦馐髠鬏斨恋诙忡R陣列302。
該第二傳動(dòng)桿430和第二安裝板440的結(jié)構(gòu)與第一傳動(dòng)桿410和第二安裝板420的結(jié)構(gòu)相同，用以在外部控制裝置帶動(dòng)下，驅(qū)動(dòng)第二棱鏡陣列302的一棱鏡位于光路中，從而使來自第一棱鏡陣列301的光束發(fā)生偏折后傳輸至輸出裝置200。
組裝時(shí)，首先于底座500安裝驅(qū)動(dòng)裝置400，再調(diào)校輸入裝置100和輸出裝置200的相對位置后固定，隨后依次裝配第一棱鏡陣列301和第二棱鏡陣列302，最后檢測各信道的光學(xué)性能，若結(jié)果表明性能完好則固定各裝置的位置。
請配合參考圖5，是本實(shí)用新型機(jī)械式光開關(guān)的光路示意圖。驅(qū)動(dòng)裝置400驅(qū)動(dòng)安裝板420、440擺動(dòng)，使第一棱鏡陣列301的一棱鏡3011和第二棱鏡陣列302的一棱鏡3021位于光路中，來自輸入光纖1011的光束經(jīng)第一模鑄透鏡120準(zhǔn)直為平行光，通過第一棱鏡陣列301時(shí)由于折射效應(yīng)而轉(zhuǎn)變?yōu)橐谎靥囟ǚ较騻鬏數(shù)墓馐肷渲恋诙忡R陣列302的一棱鏡3021，棱鏡3021使該光束傳輸方向發(fā)生偏折，該光束隨后通過第二模鑄透鏡220會(huì)聚至特定輸出光纖2011。請配合參考圖6，通過驅(qū)動(dòng)裝置400控制安裝板440擺動(dòng)，使得第二棱鏡陣列302的另一棱鏡3022位于光路中，從而使光束改變偏折方向，經(jīng)第二模鑄透鏡220時(shí)將聚焦至輸出光纖2012。同樣，通過驅(qū)動(dòng)裝置400控制安裝板420的擺動(dòng)，可以使第一棱鏡陣列301的其它棱鏡置于光路中，從而使得來自不同輸入光纖101的光束發(fā)生偏折后入射至輸出裝置200。因此，該機(jī)械式光開關(guān)10可實(shí)現(xiàn)不同輸入光纖101和輸出光纖201的導(dǎo)通。
權(quán)利要求1.一種機(jī)械式光開關(guān)，包括一輸入裝置、一光路轉(zhuǎn)換裝置、一輸出裝置和一驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于該光路轉(zhuǎn)換裝置位于輸入裝置和輸出裝置之間，包括至少兩棱鏡陣列，該驅(qū)動(dòng)裝置包括分別固持該至少二棱鏡陣列的至少兩安裝板，輸入裝置包括一內(nèi)置多個(gè)輸入光纖的多光纖插針，輸出裝置包括一內(nèi)置多個(gè)輸出光纖的多光纖插針，該驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)該至少兩安裝板擺動(dòng)，使該至少兩棱鏡陣列分別有一特定棱鏡位于輸入裝置和輸出裝置之間的光路中，從而選擇性將輸入光束從一輸入光纖傳輸至一特定輸出光纖。
2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)械式光開關(guān)，其特征在于該輸入裝置進(jìn)一步包括一準(zhǔn)直透鏡，用以將來自輸入光纖的光束準(zhǔn)直至光路轉(zhuǎn)換裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的機(jī)械式光開關(guān)，其特征在于該準(zhǔn)直透鏡為模鑄透鏡，其一端面為非球面。
4.如權(quán)利要求1所述的機(jī)械式光開關(guān)，其特征在于該輸出裝置進(jìn)一步包括一準(zhǔn)直透鏡，用以將來自光路轉(zhuǎn)換裝置的光束聚焦至輸出光纖。
5.如權(quán)利要求1所述的機(jī)械式光開關(guān)，其特征在于該驅(qū)動(dòng)裝置包括多根傳動(dòng)桿，各安裝板的一側(cè)形成一用以固連傳動(dòng)桿的孔洞。
6.如權(quán)利要求5所述的機(jī)械式光開關(guān)，其特征在于該安裝板的另一側(cè)開設(shè)容納相應(yīng)棱鏡的多個(gè)安裝孔。
7.如權(quán)利要求1所述的機(jī)械式光開關(guān)，其特征在于該光開關(guān)進(jìn)一步包括一用以固持該輸入裝置、輸出裝置、光路轉(zhuǎn)換裝置和驅(qū)動(dòng)裝置的底座。
8.如權(quán)利要求1所述的機(jī)械式光開關(guān)，其特征在于該光路轉(zhuǎn)換裝置中棱鏡陣列的數(shù)目為兩個(gè)。
9.如權(quán)利要求8所述的機(jī)械式光開關(guān)，其特征在于該驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)安裝板擺動(dòng)，使該兩棱鏡陣列分別有一特定棱鏡位于輸入裝置和輸出裝置之間的光路中，而且該第一棱鏡陣列之一棱鏡將來自輸入裝置之光束轉(zhuǎn)變?yōu)檠靥囟ǚ较騻鬏斨馐?，該第二棱鏡陣列之棱鏡隨后使該光束之方向偏折后輸入至輸出裝置。
專利摘要一種機(jī)械式光開關(guān)包括一輸入裝置、一輸出裝置、一光路轉(zhuǎn)換裝置和一驅(qū)動(dòng)裝置。其中，該輸入裝置和輸出裝置結(jié)構(gòu)相同，均包括一內(nèi)置多根光纖的光纖插針和一準(zhǔn)直透鏡，該光路轉(zhuǎn)換裝置包括一第一棱鏡陣列及一第二棱鏡陣列。該輸入裝置的準(zhǔn)直透鏡將輸入光束準(zhǔn)直后傳輸至光路轉(zhuǎn)換裝置，驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)第一棱鏡陣列的一棱鏡及第二棱鏡陣列的一特定棱鏡位于光路中，第一棱鏡陣列的一棱鏡將輸入光束轉(zhuǎn)變?yōu)檠靥囟ǚ较颍缢椒较騻鬏數(shù)墓馐?，該第二棱鏡陣列的一特定棱鏡隨后使該光束的方向偏折后輸入至輸出裝置，該輸出裝置的準(zhǔn)直透鏡則用以將該偏折后的光束聚焦至特定輸出光纖。
文檔編號G02B6/35GK2533483SQ0222602
公開日2003年1月29日 申請日期2002年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月1日
發(fā)明者周明寶 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司