專利名稱：光開關(guān)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光開關(guān)裝置，尤其是關(guān)于一種機械式光開關(guān)裝置，該光開關(guān)裝置采用旋轉(zhuǎn)透鏡的方式實現(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行相互轉(zhuǎn)換或邏輯操作的器件，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。
根據(jù)不同的工作原理，光開關(guān)可分為機械式光開關(guān)和非機械式光開關(guān)兩大類。機械式光開關(guān)利用機械、電磁方式使光纖或光學元件發(fā)生移動，從而實現(xiàn)光束在不同輸出端口之間的切換。其中，移動光纖型光開關(guān)通過移動光纖實現(xiàn)光路的切換，但因光纖直徑小，移動過程中易于產(chǎn)生彎曲變形，導致插入損耗較大，影響光信號傳輸。而移動光學元件型光開關(guān)的輸入端光纖與輸出端光纖固定不動，通過光學元件的移動來達成光路的切換，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)用的一種機械式光開關(guān)。
一種現(xiàn)有技術(shù)機械式光開關(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)復雜龐大、且輸入裝置610和多個輸出裝置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)無法擴充輸入裝置610的數(shù)目，即無法實現(xiàn)輸入光束選擇性從多個輸入裝置之一傳輸至多個輸出裝置之一。

實用新型內(nèi)容本實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)速度和其它光學性能較佳的光開關(guān)裝置。
本實用新型是這樣實現(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)動裝置的光開關(guān)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)置多根光纖的多光纖插針，該光路轉(zhuǎn)換裝置包括一第一透鏡和一第二透鏡。在驅(qū)動裝置驅(qū)動下，該第一透鏡將來自輸入裝置的輸入光束準直后轉(zhuǎn)變?yōu)檠靥囟ǚ较騻鬏數(shù)墓馐摰诙哥R使該光束的方向偏折并聚焦至輸出裝置內(nèi)的特定輸出光纖。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下優(yōu)點因本實用新型光開關(guān)裝置采用多光纖插針與兩個透鏡的組合，可大為減少透鏡數(shù)目，從而降低成本、且使得整個光開關(guān)結(jié)構(gòu)緊湊，并提高整體光學性能。另外，多光纖插針與透鏡對準時，可一并實現(xiàn)輸入光纖、輸出光纖和透鏡之間的調(diào)校，從而減少工時。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)光開關(guān)的立體圖。
圖2是本實用新型光開關(guān)裝置的立體圖。
圖3是圖2沿III方向的剖面圖。
圖4是圖2沿IV方向的剖面圖。
圖5和圖6是本實用新型光開關(guān)裝置的光路示意圖。
具體實施方式請參照圖2和圖3，本實用新型光開關(guān)裝置10包括一具四根輸入光纖101的輸入裝置100、一具四根輸出光纖201的輸出裝置200、一光路轉(zhuǎn)換裝置300和一驅(qū)動裝置400。該光開關(guān)10進一步包括一用以固持上述裝置的底座500，該底座500包括一基板501。工作時，該光路轉(zhuǎn)換裝置300在驅(qū)動裝置400控制下使來自一輸入光纖101的光束傳輸至一特定輸出光纖201。
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)置四根輸入光纖101的多光纖插針110。該多光纖插針110大致成圓柱狀，其內(nèi)開設(shè)一容納該四根輸入光纖101的通孔111，該輸入光纖101的末端(未標示)與多光纖插針110的一端面112平齊，且為提高回波損耗，該端面112被研磨成傾角為6度至8度的傾斜面。該多光纖插針110套裝固持于一石英套管130中，為進一步保護該輸入裝置100，于石英套管130外套設(shè)一金屬套管140。
該輸出裝置200與輸入裝置100的結(jié)構(gòu)相同，包括一內(nèi)置四根輸出光纖201的多光纖插針210。該輸出裝置200亦固定于一自基板501延伸的定位板503。
該光路轉(zhuǎn)換裝置300包括一第一模鑄透鏡310和一第二模鑄透鏡320，該第一模鑄透鏡310用以將來自輸入裝置100的光束準直為平行光束并傳輸至第二模鑄透鏡320，該第二模鑄透鏡320則使該平行光束發(fā)生偏折并聚焦至輸出裝置200。該模鑄透鏡310大致成圓柱狀，其與多光纖插針110相對的端面311為非球曲面結(jié)構(gòu)，另一端面312亦經(jīng)研磨為6度至8度的傾斜面，由折射定律可知，光束傳輸至端面312后，因入射方向與端面312法線方向不重合，光束將發(fā)生偏折。模鑄透鏡320與模鑄透鏡310的結(jié)構(gòu)相同，亦可采用其它具有準直功能的透鏡，如自聚焦透鏡等替代模鑄透鏡310、320來實現(xiàn)光路偏折功效。
配合參閱圖4，該驅(qū)動裝置400包括一配合第一模鑄透鏡310的第一驅(qū)動機構(gòu)410、一第一從動機構(gòu)420和一配合第二模鑄透鏡320的第二驅(qū)動機構(gòu)430、一第二從動機構(gòu)440。該第一驅(qū)動機構(gòu)410包括一傳動桿411和位于傳動桿411一端的驅(qū)動齒輪412，傳動桿411的另一端則套裝固持于固定塊504中，并與外部控制裝置(圖未示)配合。該固定塊504自基板501延伸而成，開設(shè)一用以收容傳動桿411的一端的定位孔505。該第一從動機構(gòu)420包括一圓柱狀主體421，其內(nèi)開設(shè)一用以收容固納該第一模鑄透鏡310的通孔422，，圓柱狀主體421的兩端部(未標示)固持于一從動機構(gòu)固持器506內(nèi)，該從動機構(gòu)固持器506自基板501延伸而成，包括一底部507和自底部507延伸的兩側(cè)壁508，該兩側(cè)壁508均布設(shè)用以容納該圓柱狀主體421的兩端部的安裝孔509，該圓柱狀主體421中部形成一從動齒輪423，該從動齒輪423用以配合第一驅(qū)動機構(gòu)410的驅(qū)動齒輪412，進而帶動第一模鑄透鏡310旋轉(zhuǎn)，將來自輸入裝置100的光束轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫泄馐鬏斨恋诙ｈT透鏡320。該第一驅(qū)動機構(gòu)410亦可采用皮帶輪驅(qū)動第一從動機構(gòu)420。
該第二驅(qū)動機構(gòu)430及第二從動機構(gòu)440的結(jié)構(gòu)和第一驅(qū)動機構(gòu)410及第一從動機構(gòu)420的結(jié)構(gòu)相同，用以在外部控制裝置帶動下，驅(qū)動第二模鑄透鏡320旋轉(zhuǎn)，進而將來自第一模鑄透鏡310的光束發(fā)生偏折后傳輸至輸出裝置200。
請參考圖5，是本實用新型光開關(guān)裝置的光路示意圖。來自輸入光纖1011的光束經(jīng)第一模鑄透鏡310的端面311后準直為平行光，通過第一模鑄透鏡310的端面312時由于折射效應(yīng)而轉(zhuǎn)變?yōu)橐谎靥囟ǚ较騻鬏數(shù)墓馐肷渲恋诙ｈT透鏡320，第二模鑄透鏡320的端面322使該光束傳輸方向發(fā)生偏折，該光束隨后經(jīng)第二模鑄透鏡320的端面321匯聚至特定輸出光纖2011。一并參考圖3及圖6，通過驅(qū)動裝置400控制第二模鑄透鏡320的旋轉(zhuǎn)，可使得來自第一模鑄透鏡310的光束通過第二模鑄透鏡320時，其偏折方向相應(yīng)發(fā)生變化，從而經(jīng)第二模鑄透鏡320時將聚焦至不同的輸出光纖2012。同樣，通過驅(qū)動裝置400控制第一模鑄透鏡310的旋轉(zhuǎn)，可使來自不同輸入光纖101的光束發(fā)生偏折后入射至第二透鏡320。因此，通過驅(qū)動裝置400驅(qū)動第一透鏡310及/或第二透鏡320旋轉(zhuǎn)，可實現(xiàn)不同輸入光纖101與輸出光纖201的導通。
權(quán)利要求1.一種光開關(guān)裝置，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，包括至少兩透鏡，輸入裝置包括一內(nèi)置多根輸入光纖的多光纖插針，輸出裝置包括一內(nèi)置多根輸出光纖的多光纖插針，該至少兩透鏡在驅(qū)動裝置驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，從而選擇性的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所述的光開關(guān)裝置，其特征在于該透鏡可為自聚焦透鏡。
3.如權(quán)利要求1所述的光開關(guān)裝置，其特征在于該透鏡可為模鑄透鏡。
4.如權(quán)利要求3所述的光開關(guān)裝置，其特征在于該透鏡的一端面可為一斜面，以利光束偏折。
5.如權(quán)利要求4所述的光開關(guān)裝置，其特征在于該透鏡的另一端面為非球曲面。
6.如權(quán)利要求1所述的光開關(guān)裝置，其特征在于該驅(qū)動裝置包括多個驅(qū)動機構(gòu)和多個從動機構(gòu)，各驅(qū)動機構(gòu)可驅(qū)動相應(yīng)從動機構(gòu)。
7.如權(quán)利要求6所述的光開關(guān)裝置，其特征在于該從動機構(gòu)內(nèi)部可開設(shè)一通孔，以容納相應(yīng)透鏡。
8.如權(quán)利要求7所述的光開關(guān)裝置，其特征在于該透鏡可在該從動機構(gòu)帶動下旋轉(zhuǎn)，以選擇光束。
9.如權(quán)利要求1所述的光開關(guān)裝置，其特征在于該光開關(guān)裝置進一步包括一底座，用以固持該輸入裝置、輸出裝置、光路轉(zhuǎn)換裝置及驅(qū)動裝置。
專利摘要一種光開關(guān)裝置包括一輸入裝置、一輸出裝置、一光路轉(zhuǎn)換裝置和一驅(qū)動裝置。其中，該輸入裝置和輸出裝置結(jié)構(gòu)相同，均包括一個內(nèi)置多根光纖的多光纖插針，該光路轉(zhuǎn)換裝置包括一第一透鏡和一第二透鏡。在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下，該第一透鏡將來自輸入裝置的光束轉(zhuǎn)變?yōu)檠靥囟ǚ较騻鬏數(shù)墓馐?，該第二透鏡隨后使該光束的方向偏折并輸入至輸出裝置。
文檔編號G02B6/35GK2543078SQ0222654
公開日2003年4月2日 申請日期2002年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月30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