專利名稱：機(jī)械式光開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光開關(guān)，尤其是關(guān)于一種機(jī)械式光開關(guān)，該光開關(guān)采用光學(xué)元件的旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)光路轉(zhuǎn)換。
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號通路進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換或邏輯操作的光無源器件，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)和光纖傳感系統(tǒng)等，是光通信領(lǐng)域中一種關(guān)鍵的光學(xué)器件。
根據(jù)光開關(guān)的工作原理，其可以分為機(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，從而實現(xiàn)光束在不同輸出端口間的轉(zhuǎn)換。其中，移動光纖型機(jī)械式光開關(guān)通過移動光纖實現(xiàn)光路的轉(zhuǎn)換，但因光纖直徑小，移動過程中容易產(chǎn)生彎曲變形，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)，其輸入端光纖和輸出端光纖固定不動，借助光學(xué)元件的移動而達(dá)成光路的轉(zhuǎn)換，這種光開關(guān)插入損耗較低，一般不大于2dB；隔離度較高，一般大于45dB；而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)有機(jī)械式光開關(guān)可以參閱美國專利第5,420,946號(參照圖1)，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也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)一用以配合外部驅(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，而且和反射鏡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，借助外部驅(qū)動裝置，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，也可以選擇使輸入光自多根輸出光纖621的一端輸入，并且傳輸?shù)捷斎胙b置610。
然而上述現(xiàn)有光開關(guān)具有一些缺陷。首先，該光開關(guān)由于各輸出裝置620彼此分開，使得光開關(guān)結(jié)構(gòu)復(fù)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。

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(xué)性能較佳的機(jī)械式光開關(guān)。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的提供一種機(jī)械式光開關(guān)，其包括一輸入裝置、一具有多根輸出光纖的輸出裝置、一光路轉(zhuǎn)換裝置和一驅(qū)動裝置。該光路轉(zhuǎn)換裝置包括一棱鏡和收容該棱鏡的棱鏡固持器，該光路轉(zhuǎn)換裝置位于輸入裝置和輸出裝置之間。該輸入裝置包括一具輸入光纖的光纖插針和一準(zhǔn)直透鏡，該輸出裝置包括一收容多根輸出光纖的多光纖插針和一準(zhǔn)直透鏡，該輸入裝置將輸入光束準(zhǔn)直傳輸至光路轉(zhuǎn)換裝置，在驅(qū)動裝置驅(qū)動下棱鏡旋轉(zhuǎn)一特定角度，使輸入光束偏折，從而選擇性將輸入光束傳輸?shù)揭惶囟ㄝ敵龉饫w。
和現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)因本實用新型采用多光纖插針和單個準(zhǔn)直透鏡構(gòu)成的輸出裝置，可大大減少準(zhǔn)直透鏡的數(shù)目，從而降低成本、而且使得整個機(jī)械式光開關(guān)結(jié)構(gòu)緊湊，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，可以一齊實現(xiàn)多根輸出光纖和準(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)機(jī)械式光開關(guān)的立體圖。
圖2是本實用新型機(jī)械式光開關(guān)的立體圖。
圖3是本實用新型機(jī)械式光開關(guān)的剖面圖。
圖4是本實用新型機(jī)械式光開關(guān)的另一剖面圖。
圖5是本實用新型機(jī)械式光開關(guān)的光路示意圖。
圖6是本實用新型機(jī)械式光開關(guān)的另一光路示意圖。
具體實施方式請參照圖2，是本實用新型機(jī)械式光開關(guān)的立體圖。該機(jī)械式光開關(guān)1包括一具輸入光纖21的輸入裝置2、一具多根輸出光纖31的輸出裝置3、一光路轉(zhuǎn)換裝置4和一驅(qū)動裝置5。其中，該光路轉(zhuǎn)換裝置4位于輸入裝置2和輸出裝置3之間。該機(jī)械式光開關(guān)1還包括一用來固持上述裝置的底座6，其包括一基板61。工作時，該光路轉(zhuǎn)換裝置4在驅(qū)動裝置5控制下工作，使來自輸入光纖21的光束傳輸?shù)蕉喔敵龉饫w31的其中一根。
請參閱圖3，是本實用新型機(jī)械式光開關(guān)的剖面圖。該輸入裝置2固定在一自基板61延伸的定位板62上，其包括輸入光纖21、光纖插針22和第一模鑄透鏡23，該第一模鑄透鏡23用以將來自輸入光纖21的光束準(zhǔn)直并傳輸?shù)焦饴忿D(zhuǎn)換裝置4，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23。該光纖插針22大致成圓柱狀，該輸入光纖21的末端(未標(biāo)示)和光纖插針22的一端面221平齊，而且為了提高回波損耗，該端面221被研磨成傾角為6度至8度的傾斜面。該第一模鑄透鏡23大致成圓柱狀，其和光纖插針22相對的端面231也經(jīng)研磨以平行于該傾斜端面221，另一端面232成非球面結(jié)構(gòu)。該光纖插針22和第一模鑄透鏡23對準(zhǔn)后套裝固持在一石英套管24中，而且第一模鑄透鏡23部分突伸出石英套管24的外面，為進(jìn)一步保護(hù)該輸入裝置2，在石英套管24外套裝一金屬套管25。
該輸出裝置3和輸入裝置2的結(jié)構(gòu)大致相同，其固定在一自基板61延伸的定位板63上，包括一內(nèi)置多根輸出光纖31的多光纖插針32和第二模鑄透鏡33，該多光纖插針32具有一通孔321，用來容納該多根輸出光纖31，該第二模鑄透鏡33用以將來自光路轉(zhuǎn)換裝置4的光束聚焦至特定的輸出光纖31，當(dāng)然，也可以采用自聚焦透鏡等具有該作用的透鏡替代第二模鑄透鏡33。
該光路轉(zhuǎn)換裝置4處于輸入裝置2和輸出裝置3之間，包括一棱鏡41和一收容該棱鏡41的棱鏡固持器42。該棱鏡41用來使光束傳輸方向產(chǎn)生偏折進(jìn)而實現(xiàn)光路轉(zhuǎn)換，當(dāng)然，也可以采用其它光路偏折元件來實現(xiàn)該功能。該棱鏡固持器42包括一圓柱狀主體422，其內(nèi)部開有一用來容納該棱鏡41的通孔421，該圓柱狀主體422的中部延伸出一用以配合驅(qū)動裝置5(參見圖2)的齒輪結(jié)構(gòu)(未標(biāo)示)。該光路轉(zhuǎn)換裝置4固定在一自基板61延伸的定位板64上，該定位板64包括一凹槽641和與凹槽641貫通的定位孔642，該凹槽641使棱鏡固持器42可以在里面自由旋轉(zhuǎn)，該定位孔642具有滾軸643用來安裝棱鏡固持器42，以利于其轉(zhuǎn)動。
請配合參閱圖2和圖4，該驅(qū)動裝置5包括驅(qū)動該棱鏡固持器42的齒輪52和傳動桿51，該傳動桿51一端固持在自基板61延伸的定位板65，并且和一外部控制裝置(圖未示)配合，該傳動桿51的另一端(未標(biāo)示)和齒輪52相連。該齒輪52和棱鏡固持器42的齒輪結(jié)構(gòu)互相嚙合。工作時，該傳動桿51在外部控制裝置的驅(qū)動下使齒輪52轉(zhuǎn)動，從而帶動棱鏡固持器42轉(zhuǎn)動，使收容在該棱鏡固持器42的棱鏡41轉(zhuǎn)動一特定角度，而使光束偏折至一特定角度而傳輸?shù)捷敵鲅b置3，當(dāng)然，該驅(qū)動裝置5也可以借助皮帶輪等方式驅(qū)動該棱鏡固持器42。
請配合參考圖4和圖5，驅(qū)動裝置5驅(qū)動棱鏡固持器42，使棱鏡41旋轉(zhuǎn)一特定角度，來自輸入光纖21的光束經(jīng)過第一模鑄透鏡23準(zhǔn)直為平行光，通過棱鏡41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肷涞降诙ｈT透鏡33，并且匯聚到多根輸出光纖31中的一根311。請一起參閱圖6，在驅(qū)動裝置5驅(qū)動下，該棱鏡41旋轉(zhuǎn)另一特定角度，使得輸入光束的偏折方向發(fā)生變化，從而使光束進(jìn)入不同的輸出光纖312。因此，該機(jī)械式光開關(guān)1可以實現(xiàn)從單根輸入光纖21到多根輸出光纖31之一的光路導(dǎo)通。根據(jù)光路可逆原理，光束也可以從輸出裝置3經(jīng)光路轉(zhuǎn)換裝置4傳輸?shù)捷斎胙b置2，實現(xiàn)從多根輸出光纖31的一根光纖到單根輸入光纖21的光路導(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)動裝置，該輸入裝置包括一輸入光纖，其特征在于該光路轉(zhuǎn)換裝置位于輸入裝置與輸出裝置之間，并且包括至少一棱鏡，該輸出裝置包括一具多根輸出光纖的多光纖插針和一準(zhǔn)直透鏡，在該驅(qū)動裝置驅(qū)動下，該棱鏡固持器轉(zhuǎn)動，使該至少一棱鏡分別以一定角度位于輸入裝置和輸出裝置之間的光路中，選擇性將輸入光束從輸入光纖傳輸?shù)揭惶囟ㄝ敵龉饫w。
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)一步包括一用以將來自輸入光纖的光束準(zhǔn)直到光路轉(zhuǎn)換裝置的準(zhǔn)直透鏡。
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)直透鏡是模鑄透鏡，其一端面是非球面結(jié)構(gòu)。
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的準(zhǔn)直透鏡是模鑄透鏡。
5.如權(quán)利要求1所述的機(jī)械式光開關(guān)，其特征在于該至少一棱鏡均具有不平行二表面。
6.如權(quán)利要求1所述的機(jī)械式光開關(guān)，其特征在于該棱鏡固持器的中心有一用以容納相應(yīng)棱鏡的通孔。
7.如權(quán)利要求1所述的機(jī)械式光開關(guān)，其特征在于該驅(qū)動裝置進(jìn)一步包括一齒輪，該齒輪和棱鏡固持器互相嚙合。
8.如權(quán)利要求1所述的機(jī)械式光開關(guān)，其特征在于其進(jìn)一步包括一固持該輸入裝置、輸出裝置、光路轉(zhuǎn)換裝置和驅(qū)動裝置的底座。
9.如權(quán)利要求1所述的機(jī)械式光開關(guān)，其特征在于該輸出光纖的多光纖插針具有一容納該多根輸出光纖的通孔。
專利摘要一種機(jī)械式光開關(guān)，包括一輸入裝置、一具有多根輸出光纖的輸出裝置、一光路轉(zhuǎn)換裝置和一驅(qū)動裝置。該光路轉(zhuǎn)換裝置包括一棱鏡和收容該棱鏡的棱鏡固持器，其置于輸入裝置和輸出裝置之間。該輸入裝置包括一具輸入光纖的光纖插針和一準(zhǔn)直透鏡，該輸出裝置包括一收容多根輸出光纖的多光纖插針，該準(zhǔn)直透鏡將輸入光束準(zhǔn)直傳輸?shù)焦饴忿D(zhuǎn)換裝置，在驅(qū)動裝置驅(qū)動下棱鏡旋轉(zhuǎn)一特定角度，使輸入光束偏折，從而選擇性將輸入光束傳輸?shù)揭惶囟ㄝ敵龉饫w。
文檔編號G02B6/35GK2557967SQ0222671
公開日2003年6月25日 申請日期2002年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月6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