專利名稱：多路光開關(guān)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多路光開關(guān)裝置，尤其是關(guān)于一種通過旋轉(zhuǎn)棱鏡實(shí)現(xiàn)光路轉(zhuǎn)換的機(jī)械式多路光開關(guān)裝置。
背景技術(shù)：
光開關(guān)是一種對光傳輸線路或集成光路中各信道進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換或邏輯操作的無源器件，其廣泛應(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)以及光纖傳感系統(tǒng)中，是光通信領(lǐng)域中的關(guān)鍵光學(xué)器件之一。
根據(jù)光開關(guān)的工作原理，可將它分為機(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)元件發(fā)生移動，從而實(shí)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(shí)現(xiàn)光路切換，但因光纖直徑小，移動過程中易產(chǎn)生彎曲變形，從而導(dǎo)致插入損耗較大，影響光信號傳輸。移動光學(xué)元件型光開關(guān)是另一種機(jī)械式光開關(guān)，它的輸入端光纖和輸出端光纖固定不動，通過光學(xué)元件的移動達(dá)成光路切換的目的，此種光開關(guān)的插入損耗較低，一般不大于2dB；隔離度較高，一般大于45dB；且不受波長及偏振的影響，是目前較為普遍應(yīng)用的一種機(jī)械式光開關(guān)。
現(xiàn)有技術(shù)如美國專利第5,420,946號所揭示的一種光開關(guān)(參閱圖1)，它包括一固定平臺600、一輸入裝置610、多個輸出裝置620以及一反射裝置630。其中，該固定平臺600用來固持該輸入裝置610、輸出裝置620以及反射裝置630，該輸入裝置610包括一輸入光纖611及一自聚焦透鏡612，各輸出裝置620分別包括一輸出光纖621及一自聚焦透鏡622，位于固定平臺600的中央安裝孔601中的反射裝置630包括一反射鏡631及固持反射鏡631的基座632，該基座632上開有一用來配合外部驅(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大致成圓形排列于反射裝置630周圍，通過外部驅(qū)動裝置的作用，可選擇性旋轉(zhuǎn)反射裝置630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，也可選擇使輸入光從任一輸出光纖621輸入，從輸入裝置610輸出。
但是，該現(xiàn)有技術(shù)光開關(guān)具有一些缺陷。首先，由于該光開關(guān)的各個輸出裝置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與多個輸出裝置620的調(diào)校過程極為繁瑣。其次，由于各輸出裝置620分別包括一輸出光纖621及一自聚焦透鏡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)多路輸入與多路輸出之間的切換。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、成本低及其光學(xué)性能較佳的多路光開關(guān)裝置。
為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型多路光開關(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，均包括一多光纖插針和一準(zhǔn)直透鏡，該多光纖插針上開有多條容納光纖的槽。該光路轉(zhuǎn)換裝置包括一第一棱鏡和一第二棱鏡。該輸入裝置的準(zhǔn)直透鏡將輸入光束準(zhǔn)直后并輸至光路轉(zhuǎn)換裝置，在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下，該第一棱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摰诙忡R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。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)因本實(shí)用新型多路光開關(guān)裝置采用多光纖插針與單個準(zhǔn)直透鏡分別構(gòu)成輸入裝置及輸出裝置，可大大減少準(zhǔn)直透鏡的數(shù)目，從而降低成本、且使得整個多路光開關(guān)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，并提高整體光學(xué)性能。另，多根輸入光纖及輸出光纖分別分散排列于多光纖插針的槽內(nèi)，使得多個輸入(輸出)光信道相互間距較大，可減少光信道間的串?dāng)_，提高其光學(xué)性能。又，多光纖插針與準(zhǔn)直透鏡對準(zhǔn)時，可一并實(shí)現(xiàn)多根輸入光纖、輸出光纖與準(zhǔn)直透鏡之間的調(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(shí)用新型多路光開關(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是圖3沿V方向的剖面圖。
圖6和圖7是本實(shí)用新型多路光開關(guān)裝置的光路示意圖。
具體實(shí)施方式
請參照圖2和圖3，本實(shí)用新型多路光開關(guān)裝置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)動裝置400。該多路光開關(guān)裝置10進(jìn)一步包括一固持上述裝置的底座500，其包括一基板501。工作時，該光路轉(zhuǎn)換裝置300在驅(qū)動裝置400控制下使來自一根輸入光纖101的光束傳輸至一根輸出光纖201。
該輸入裝置100固定在一從基板501延伸的定位板502上，其包括一具多根輸入光纖101的多光纖插針110和第一模鑄透鏡120，該第一模鑄透鏡120用來將來自輸入光纖101的光束準(zhǔn)直后并輸至光路轉(zhuǎn)換裝置300，當(dāng)然，也可采用其它具有準(zhǔn)直功能的透鏡，如自聚焦透鏡(Gradient Index Lens)等替代第一模鑄透鏡120。一起參閱圖5，該多光纖插針110大致成圓柱狀，其一端面112被研磨成傾斜面，另一端通過膠與一圓柱形固持物140固持，一比固持物140稍大的套圈141安裝于固持物140外部。該多光纖插針110上開設(shè)多條容納輸入光纖101除去包層的部分的V形槽111，該輸入光纖101通過膠固定于V形槽111內(nèi)，該多根輸入光纖101的末端與多光纖插針110的一端面112平齊，另一端排列成一圓周，通過膠固持于固持物140與套圈141之間。該具輸入光纖101的多光纖插針110被安裝于一圓柱形套筒130中，套筒130及多光纖插針110兩者利用膠固持。該第一模鑄透鏡120大致成圓柱狀，其直徑與圓柱形套筒130的外徑相同，其與多光纖插針110相對的端面121經(jīng)研磨且平行于多光纖插針端面112，另一端面122為一非球面結(jié)構(gòu)。該多光纖插針110及第一模鑄透鏡120對準(zhǔn)后套裝固持于一石英套筒150中，且第一模鑄透鏡120部分突伸出石英套管150外，為進(jìn)一步保護(hù)該輸入裝置100，于石英套管150外部套設(shè)一金屬套管160。
該輸出裝置200與輸入裝置100的結(jié)構(gòu)相同，包括一具多根輸出光纖201的多光纖插針210及第二模鑄透鏡220，該第二模鑄透鏡220用來將來自光路轉(zhuǎn)換裝置300的光束聚焦至特定的輸出光纖201，當(dāng)然，也可采用自聚焦透鏡等具匯聚功能的透鏡替代第二模鑄透鏡220。該輸出裝置200固定在一自基板501延伸的定位板503上。
該光路轉(zhuǎn)換裝置300包括一第一棱鏡301及一第二棱鏡302，該第一棱鏡301將來自輸入裝置100的光束轉(zhuǎn)變?yōu)樗焦馐蟛⑤斨恋诙忡R302，該第二棱鏡302則使該水平光束發(fā)生偏折后并輸至輸出裝置200，此外，第一棱鏡301及第二棱鏡302都可用其它光學(xué)元件代替以實(shí)現(xiàn)同樣的功能。
一起參閱圖2至圖4，該驅(qū)動裝置400包括一配合第一棱鏡301的第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)410、一第一從動機(jī)構(gòu)420及一配合第二棱鏡302的第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)430、一第二從動機(jī)構(gòu)440。該第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)410包括一傳動桿411及位于傳動桿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)一收容傳動桿411的一端的定位孔505。該第一從動機(jī)構(gòu)420包括一圓柱狀主體421，其內(nèi)開設(shè)一收容固納該第一棱鏡301的通孔422，圓柱狀主體421的兩端部(未標(biāo)示)固持于一從動機(jī)構(gòu)固持器506內(nèi)，該從動機(jī)構(gòu)固持器506自基板501延伸而成，包括一底部507及自底部507延伸的兩側(cè)壁508，該兩側(cè)壁508均具有容納該圓柱狀主體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與第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)410的驅(qū)動齒輪412相配合，進(jìn)而帶動第一棱鏡301旋轉(zhuǎn)，以將來自輸入裝置100的光束轉(zhuǎn)變?yōu)樗焦馐鬏斨恋诙忡R302。當(dāng)然，該第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)410也可采用皮帶輪驅(qū)動第一從動機(jī)構(gòu)420。
該第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)430及第二從動機(jī)構(gòu)440的結(jié)構(gòu)與第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)410及第一從動機(jī)構(gòu)420的結(jié)構(gòu)相同，在外部控制裝置帶動下，驅(qū)動第二棱鏡302旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使來自第一棱鏡301的光束發(fā)生偏折并傳輸至輸出裝置200。
請參考圖6，為本實(shí)用新型多路光開關(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120準(zhǔn)直為平行光，通過第一棱鏡301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忡R302，第二棱鏡302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匯聚至特定輸出光纖2011。一起參考圖7，通過驅(qū)動裝置400控制第二棱鏡302的旋轉(zhuǎn)，可使來自第一棱鏡301的光束通過第二棱鏡302時，其偏折方向相應(yīng)變化，從而經(jīng)第二模鑄透鏡220時將聚焦至不同的輸出光纖2012。同樣，通過驅(qū)動裝置400控制第一棱鏡301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棱鏡302。因此，通過驅(qū)動裝置400驅(qū)動第一棱鏡301及/或第二棱鏡302旋轉(zhuǎn)，可實(shí)現(xiàn)不同輸入光纖101與輸出光纖201的導(dǎo)通。
權(quán)利要求1.一種多路光開關(guān)裝置，包括一輸入裝置、一輸出裝置、一驅(qū)動裝置及一位于輸入裝置與輸出裝置之間的光路轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于該輸入裝置及輸出裝置分別包括一多光纖插針，多光纖插針上開有用來容納固持多根光纖的多條槽，光路轉(zhuǎn)換裝置包括至少兩棱鏡，在驅(qū)動裝置的作用下旋轉(zhuǎn)，選擇性地將輸入光束從任一輸入光纖傳輸?shù)饺我惠敵龉饫w。
2.如權(quán)利要求1所述的多路光開關(guān)裝置，其特征在于該輸入裝置與輸出裝置的多光纖插針大致成圓柱狀，且多條槽開設(shè)在多光纖插針的外表面上。
3.如權(quán)利要求2所述的多路光開關(guān)裝置，其特征在于該槽是V形槽。
4.如權(quán)利要求3所述的多路光開關(guān)裝置，其特征在于該輸入裝置及輸出裝置的多根光纖分別通過膠固持在V形槽內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1所述的多路光開關(guān)裝置，其特征在于該輸入裝置及輸出裝置分別進(jìn)一步包括一準(zhǔn)直透鏡，與多光纖插針相對設(shè)置。
6.如權(quán)利要求5所述的多路光開關(guān)裝置，其特征在于該輸入裝置及輸出裝置分別進(jìn)一步包括一用以容納、固持相應(yīng)多光纖插針的套筒。
7.如權(quán)利要求1所述的多路光開關(guān)裝置，其特征在于該輸入裝置及輸出裝置的多光纖插針一端有一用以固持光纖的固持物。
8.如權(quán)利要求1所述的多路光開關(guān)裝置，其特征在于該驅(qū)動裝置包括多個驅(qū)動機(jī)構(gòu)及多個從動機(jī)構(gòu)，各驅(qū)動機(jī)構(gòu)可驅(qū)動相應(yīng)從動機(jī)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求8所述的多路光開關(guān)裝置，其特征在于該從動機(jī)構(gòu)內(nèi)部開設(shè)有用以容納相應(yīng)棱鏡的通孔。
10.如權(quán)利要求1所述的多路光開關(guān)裝置，其特征在于進(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)動裝置的底座。
專利摘要一種多路光開關(guān)裝置包括一輸入裝置、一輸出裝置、一光路轉(zhuǎn)換裝置以及一驅(qū)動裝置。其中，該輸入裝置及輸出裝置結(jié)構(gòu)相同，均包括一多光纖插針和一準(zhǔn)直透鏡，該光路轉(zhuǎn)換裝置包括一第一棱鏡和一第二棱鏡。該輸入裝置的準(zhǔn)直透鏡將輸入光束準(zhǔn)直后傳輸?shù)焦饴忿D(zhuǎn)換裝置，在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下，該第一棱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摰诙忡R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)直透鏡將該偏折后的光束聚焦至特定輸出光纖。
文檔編號G02B6/35GK2543084SQ0222729
公開日2003年4月2日 申請日期2002年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月27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