專利名稱：機械式光開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光纖通訊光無源器件，特別是涉及一種機械式光開關(guān)。
背景技術(shù)：
美國專利(USP5,742,712)公開了一種結(jié)構(gòu)緊湊的光開關(guān)(其原理見圖1(a)、圖1(b))。它包括開關(guān)輸出輸入端光纖線101、102、105、106、雙光纖準直器103、104、平面反射鏡107。在圖1(a)中端口1光到端口2，端口3光到端口4，圖1(b)中，插入平面反射鏡107后，端口1輸入光在端口4輸出，端口3輸入光在端口2輸出。
這是非常簡潔的一種機械式光開關(guān)結(jié)構(gòu)。這種機械采用了移動的反射式平面鏡，由于光纖準直器對其入射方向非常敏感，所以該設(shè)計對反射鏡重復(fù)轉(zhuǎn)動時方向一致性要求非常高，這會實際制造過程帶來一定的難度。
在機械式光開光中，還有兩種結(jié)構(gòu)有較好的重復(fù)性，第一種結(jié)構(gòu)見圖2。它包括準直器201，202，203，204、菱形棱鏡205。當菱形棱鏡205不在光路時端口1→端口2端口3→端口4當菱形棱鏡在光路時端口1→端口4端口3→端口2這樣結(jié)構(gòu)存在一個問題是準直器201與準直器202，準直器203與準直器204之間必須得保持足夠間隔才能使各準直器得到較好固定，這樣導(dǎo)使菱形棱鏡205尺寸較大，從而需較大的集電器或驅(qū)動裝置，從而使整個開關(guān)尺寸較大。
另一種形式結(jié)構(gòu)見圖3。它包括準直器301，302，303、斜方棱鏡304。當斜方棱鏡304不在光路時，端口1到端口2；當斜方棱鏡304進入光路時，端口1到端口3，從而實現(xiàn)1×2光開關(guān)功能。這里與圖2結(jié)構(gòu)是否同樣問題，斜方棱鏡304尺寸較大，從而使集電器較大。
在光纖通訊領(lǐng)域，陣列光開關(guān)為一重要的光無源器件。常見的陣列光開關(guān)結(jié)構(gòu)見圖4。它包括反射鏡41、N組準直器42、M組準直器43。這種結(jié)構(gòu)一個問題是它采用45°反射鏡41移出光路和重新移入光路，而準直器對光的方向性極為敏感，這對反射鏡驅(qū)動裝置的精度提出了較高的要求。有人用五角棱鏡代替45°全反射鏡，而五角鏡仍然有一維類似普通的反射鏡，不能保證90°轉(zhuǎn)向的一致性。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種制造容易、精度高的機械式光開關(guān)。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)解決方案是本實用新型是開關(guān)，它包括雙光纖準直器、反射鏡或棱鏡，所述的雙光纖準直器包括輸入雙光纖準直器和輸出雙光纖準直器，所述的反射鏡或棱鏡安裝在輸入雙光纖準直器和輸出雙光纖準直器之間的光路上；它還包括驅(qū)動裝置和連接在驅(qū)動裝置上的斜方棱鏡；所述的斜方棱鏡在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下可沿橫向引入或退出輸入雙光纖準直器和輸出雙光纖準直器之間的光路。
所述的反射鏡或棱鏡固定設(shè)置。
在輸入雙光纖準直器和輸出雙光纖準直器的相對面之間分別設(shè)有微透鏡，且位于反射鏡或棱鏡的兩側(cè)。
所述的斜方棱鏡為一對，該兩片斜方棱鏡在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下可沿橫向引入輸入雙光纖準直器和輸出雙光纖準直器之間的光路，且位于反射鏡或棱鏡的兩側(cè)。
所述的斜方棱鏡為一片，該斜方棱鏡在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下可沿橫向引入輸入雙光纖準直器和輸出雙光纖準直器之間的光路，且位于輸入雙光纖準直器與反射鏡之間。
所述的斜方棱鏡為二對，該二對斜方棱鏡在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下可沿橫向引入輸入雙光纖準直器和輸出雙光纖準直器之間的光路，且分別位于反射鏡或棱鏡的四個側(cè)面。
所述的雙光纖準直器包括多組輸入光纖準直器和輸出光纖準直器，在各組輸入光纖準直器和輸出光纖準直器之間的光路上設(shè)有多片反射鏡和多片可由驅(qū)動裝置引入的斜方棱鏡。
所述的驅(qū)動裝置為集電器，所述的斜方棱鏡固接在集電器的活動臂上。
所述的集電器活動臂端部中間具有可使活動臂穿過反射鏡的通孔。
采用上述方案后，本實用新型包括光纖準直器、反射鏡或棱鏡、驅(qū)動裝置和連接在驅(qū)動裝置上的斜方棱鏡，利用斜方棱鏡有不改變光方向的特點，通過斜方棱鏡對插入或退出光路即可實現(xiàn)光開關(guān)功能，由于本實用新型的反射鏡或棱鏡為固定元件，因而，具有制造容易、精度高的優(yōu)點。本實用新型制成的陣列開關(guān)更具有結(jié)構(gòu)可制造插損值重復(fù)性高，驅(qū)動結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點。
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的說明。
圖1A、1B是一種習(xí)用光開關(guān)的原理圖；圖2、圖3是另兩種習(xí)用機械式光開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是習(xí)用陣列光開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5A、圖5B是本實用新型的原理圖；圖6是本實用新型構(gòu)成陣列光開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖(第二實施例)；圖6A-6F是本實用新型構(gòu)成陣列光開關(guān)的原理圖；圖7A-7D是本實用新型第三個實施例；圖8是本實用新型第四個實施例；圖9是本實用新型第五個實施例。
具體實施方式
實施例1(如圖5所示)本實用新型2×2光開關(guān)結(jié)構(gòu)。
它由兩個雙光纖準直器1520、1530、微透鏡1507、1508、平面反射鏡1513、一對斜方棱鏡1514、集電器1517和光開關(guān)金屬外殼1518組成。
所述的雙光纖準直器1520由光纖線1501、1502、雙光纖頭1505、準直器套管1509構(gòu)成；雙光纖頭1505套置于準直器套管1509內(nèi)。
所述的雙光纖準直器1530由光纖線1503、1504、雙光纖頭1506、準直器套管1510構(gòu)成；雙光纖頭1506套置于準直器套管1510內(nèi)。
所述的準直器套管1509、1510通過焊錫1511、1512固接在光開關(guān)金屬外殼1518上部的固定孔內(nèi)。
所述的平面反射鏡1513安裝在光開關(guān)金屬外殼1518的中上部，其兩側(cè)分別依序設(shè)置微透鏡1507、1508和雙光纖準直器1520、1530。平面反射鏡1513、微透鏡1507、1508和雙光纖準直器1520、1530位于同一光路上。所述的一對斜方棱鏡1514固定在集電器1517的金屬薄片1515(活動臂)上，金屬薄片1515下部固接集電器的開關(guān)簧片1516，該對斜方棱鏡1514在集電器1517的金屬薄片1515的驅(qū)動下可分別插入或退出平面反射鏡1513與微透鏡1507、1508之間的光路。
本實施例的原理(如圖5A、5B所示)。
它包括光開關(guān)輸入輸出光纖線501、502、506、507、雙光纖準直器503、505、平面反射鏡504和兩個斜方棱鏡508、509。光從端口1輸入在端口4輸出，光從端口3輸入，經(jīng)反射鏡504從端口2輸出。本結(jié)構(gòu)中反射鏡504為固定元件，而不是移動元件。采用兩個斜方棱鏡508、509引入光路(如圖5B所示)，由于斜方棱鏡508、509有不改變光方向的特點，從而實現(xiàn)了開關(guān)功能。此時進入端口1的光從端口2輸出，從端口3輸入的光在端口4輸出。即在圖5A、圖5B中端口1→端口4 端口3→端口2 端口1→端口2 端口3→端口4。從而斜方棱鏡508、509對插入或退出光路即可實現(xiàn)光開關(guān)功能。如果3不輸入光，即端口3閑置，則此時開關(guān)為1×2光開關(guān)。
實施例2(如圖6所示)本實用新型n×m光開關(guān)結(jié)構(gòu)。
其原理如圖6A-6F所示(其中，圖6B、6C是圖6A沿B-B、A-A線的視圖)。
圖6A-6C為本專利反射單元示意圖，它包括45°反射鏡601、一對斜方棱鏡602、603、另一對斜方棱鏡604、605。兩對斜方棱鏡602、603、604，605分別設(shè)置在45°反射鏡601的四邊。
在圖6D中，當從光路中移開兩對斜方棱鏡時，固定平面反射鏡601起作用，它反射兩個方向來的光，使之各轉(zhuǎn)向90°。
在圖6E中，當光路插入兩對斜方棱鏡602、603、604、605時，兩對斜方棱鏡602和603，604和605使光越過反射鏡601，保持原方向不變，等效于移開平面反射鏡。
本實施例回避移動45°反射鏡而使反射鏡位置固定；而采用移動斜方棱鏡的方式，這大大降低了對移動機構(gòu)的精度要求，這是因為斜方棱鏡在全內(nèi)反射角范圍內(nèi)將保持原光路方向不變的性能，這使這樣的移動可采用簡單的集電器動臂來實現(xiàn)移動的功能。
采用本實施例原理結(jié)構(gòu)陣列開關(guān)的關(guān)路原理圖見圖6F。
圖6是采用本實施例原理制成的陣列開關(guān)機械結(jié)構(gòu)圖。它采用集電器帶動一組四斜方棱鏡系統(tǒng)。它包括45°反射鏡1641……164N、準直器1611、1612……161N、連接件1621、1622……162N、集電器1651……165N、粘在集電器1651……165N活動臂上的斜方棱鏡組1661，……166N和外套基座1600。
其中，集電器1651……165N活動臂中一端中心為方孔，可以在臂移動時避開45°反射鏡1641……164N。準直器16021、16022……1602N通過連接件1621、1622……162N與基座1600的連接。
實施例3本實施例是另一種方案應(yīng)用于1×2開關(guān)，其原理圖見圖7A-圖7B。
在圖7A中，它包括開關(guān)輸入和輸出光纖701、702、706、雙光纖準直器703、單光纖準直器705、平面反射鏡704、斜方棱鏡707。
平面反射鏡704為固定反射鏡，端口1輸入光經(jīng)平面反射鏡704反射從端口3輸出，在圖7B中，斜方棱鏡707插入，從端口1進入的光經(jīng)過雙光纖準直器703、斜方棱鏡707后為準直器705所接受，所以斜方棱鏡707插入和退出可實現(xiàn)1×2光開關(guān)功能。
本實施例原理還可用于多端口輸入輸出開關(guān)，對2×2開關(guān)，光纖頭，橫切面結(jié)構(gòu)如圖7C所示，當兩個光纖頭光纖數(shù)為偶數(shù)，并以中心對稱分布時，如圖7D所示，由光路對稱性原理可知M和N其中之一為偶數(shù)時，則和第一個實施例原理相同，采用第一個實施例(如圖5A、5B所示)相同結(jié)構(gòu)，則由可實現(xiàn)M×N輸入光從M×N端輸出，同時可以切換到另一組M×N端輸出。
實施例4(如圖8所示)1×6開關(guān)結(jié)構(gòu)圖。它包括輸入準直器800b、一組接受準直器871b、872b、873b、874b、875b、876b、一組斜方棱鏡821b、822b、823b、……826b、斜方棱鏡支架，831b、832b、……836b、集電器動臂841b、842b、……846b、集電器851b、852b……856b、一組梯形棱鏡861b、1162b、……866b。通過全內(nèi)反射將各個棱鏡出射光轉(zhuǎn)到不同方向。
對1×n的光天關(guān)可實現(xiàn)圖8相同原理和結(jié)構(gòu)。
實施例5(如圖9所示)1×9開關(guān)結(jié)構(gòu)圖。本實施例與實施例4工作原理類似。只是通過給準直器產(chǎn)生裝配空間。
它包括輸入光準直器901a、一組接受端準直器951a、952a……959a、一組集電器911a、912a、……918a、集電器在動臂921a、922a、……928a、一組不同長度斜方棱鏡931a、932a、……938a、另一組斜方棱鏡941a、942a、……948a。對1×n均采用圖11相同結(jié)構(gòu)和原理。
實施例4、5結(jié)構(gòu)基本思路是為解決微形集電器帶動斜方棱鏡長度和重量問題；同時使固定準直器所需準直器之間間隔較大，常見光準直器發(fā)出準直光直徑僅0.5mm，所常見固定準直器之間間隔約5-6mm；如直接用單一斜方棱鏡則多路時斜方形棱鏡長度太長，集電器帶不動；另一方面準直器光斑僅0.5mm，若使931a、932a、……938a該組準直器相鄰長度相差1-2mm，則可彼此分開光路不影響光路；在圖9中采用另一組斜方棱鏡將941a……948a將對應(yīng)的931a、932a、……938a光拉開到準直器固定所需問題。在圖8中采用另一組梯形棱鏡利用其全內(nèi)反射改變光方向，并拉開光束之間間隔以裝配準直器。
實施例4、5各集電器在通常都是帶著菱形棱鏡脫離光路，當光開關(guān)所需通道時再將相應(yīng)集電器帶著相應(yīng)菱形棱鏡落入光路。
本實用新型的發(fā)明點就在于采用雙光纖準直器，平面反射鏡，斜方棱鏡集電器在構(gòu)成1×2和2×2的光開關(guān)，采用斜方棱鏡，集電器和單光纖準直器構(gòu)成1×n光開關(guān)；采用兩對斜方棱鏡和一片反射鏡作為陣列光開關(guān)的一個光反射單元，構(gòu)成N×M的陣列開關(guān)。
權(quán)利要求1.一種機械式光開關(guān)，它包括雙光纖準直器、反射鏡或棱鏡，所述的雙光纖準直器包括輸入雙光纖準直器和輸出雙光纖準直器，所述的反射鏡或棱鏡安裝在輸入雙光纖準直器和輸出雙光纖準直器之間的光路上；其特征在于它還包括驅(qū)動裝置和連接在驅(qū)動裝置上的斜方棱鏡；所述的斜方棱鏡在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下可沿橫向引入或退出輸入雙光纖準直器和輸出雙光纖準直器之間的光路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式光開關(guān)，其特征在于所述的反射鏡或棱鏡固定設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式光開關(guān)，其特征在于在輸入雙光纖準直器和輸出雙光纖準直器的相對面之間分別設(shè)有微透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式光開關(guān)，其特征在于所述的斜方棱鏡為一對，該兩片斜方棱鏡在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下可沿橫向引入輸入雙光纖準直器和輸出雙光纖準直器之間的光路，且位于反射鏡或棱鏡的兩側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式光開關(guān)，其特征在于所述的斜方棱鏡為一片，該斜方棱鏡在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下可沿橫向引入輸入雙光纖準直器和輸出雙光纖準直器之間的光路，且位于輸入雙光纖準直器與反射鏡之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式光開關(guān)，其特征在于所述的斜方棱鏡為二對，該二對斜方棱鏡在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下可沿橫向引入輸入雙光纖準直器和輸出雙光纖準直器之間的光路，且分別位于反射鏡或棱鏡的四個側(cè)面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式光開關(guān)，其特征在于所述的驅(qū)動裝置為集電器，所述的斜方棱鏡固接在集電器的活動臂上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機械式光開關(guān)，其特征在于所述的集電器活動臂端部中間具有可使活動臂穿過反射鏡的通孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式光開關(guān)，其特征在于所述的雙光纖準直器包括多組輸入雙光纖準直器和輸出雙光纖準直器，在各組輸入雙光纖準直器和輸出雙光纖準直器之間的光路上設(shè)有多片反射鏡和多片可由驅(qū)動裝置引入的斜方棱鏡。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式光開關(guān)，其特征在于它由一對雙光纖準直器、一對斜方棱鏡、一個平面反射鏡和一個集電器構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式光開關(guān)，其特征在于它由一個雙光纖準直器、一個單光纖準直器、一個平面反射鏡、一個斜方棱鏡和一個集電器構(gòu)成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式光開關(guān)，其特征在于它由N+2個準直器、2×W個斜方棱鏡、W組集電器可構(gòu)成。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式光開關(guān)，其特征在于它由N+1個準直器、N個斜方棱鏡、N組梯形棱鏡、N組集電器構(gòu)成。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式光開關(guān)，其特征在于它由兩對斜方棱鏡、一個平面反射鏡、一個集電器構(gòu)成。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式光開關(guān)，其特征在于它由一對斜方棱鏡、一個平面反射鏡、一個集電器和由N×M光纖排列光纖頭制成的兩個準直器組成；N×M光纖排列光纖頭中的N與M之一為偶數(shù)，光纖對稱排列。
專利摘要本實用新型公開了一種機械式光開關(guān)，它包括雙光纖準直器、反射鏡或棱鏡、驅(qū)動裝置和連接在驅(qū)動裝置上的斜方棱鏡。所述的斜方棱鏡在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下可沿橫向引入或退出輸入雙光纖準直器和輸出雙光纖準直器之間的光路。本實用新型利用斜方棱鏡有不改變光方向的特點，通過斜方棱鏡對插入或退出光路即可實現(xiàn)光開關(guān)功能，由于本實用新型的反射鏡或棱鏡為固定元件，因而，具有制造容易、精度高的優(yōu)點。
文檔編號G02B6/35GK2735362SQ200420079458
公開日2005年10月19日 申請日期2004年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月9日
發(fā)明者吳礪 申請人:吳礪