專利名稱：光開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種光開關(guān)，特別是關(guān)于一種利用三個(gè)反射面作為光路轉(zhuǎn)換裝置的雙光纖平行光管式光開關(guān)及其調(diào)校方法。
背景技術(shù)：
光開關(guān)是一種重要的光無源器件，其可用于光纖通信系統(tǒng)、光纖網(wǎng)絡(luò)、光纖測(cè)量系統(tǒng)及光纖傳感系統(tǒng)中，起光路轉(zhuǎn)換的作用，是光通訊領(lǐng)域中不可缺少的重要元件。
根據(jù)光開關(guān)的工作原理，可分為機(jī)械式光開關(guān)及非機(jī)械式光開關(guān)兩大類。機(jī)械式光開關(guān)是利用機(jī)械、電磁等方式使光纖或光學(xué)元件產(chǎn)生移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)光路在不同輸出端口之間的切換。其中，移動(dòng)光纖型機(jī)械式光開關(guān)是通過移動(dòng)光纖來實(shí)現(xiàn)光路的切換，但是，因光纖直徑小，移動(dòng)過程中容易產(chǎn)生彎曲變形，從而導(dǎo)致插入損耗增大，影響光信號(hào)傳輸，是這種光開關(guān)難以克服的缺點(diǎn)。另一種機(jī)械式光開關(guān)，即移動(dòng)光學(xué)元件型光開關(guān)，它的輸入端光纖與輸出端光纖固定不動(dòng)，通過光學(xué)元件的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)光路的切換，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)，且不受波長(zhǎng)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)。
如圖8所示，美國(guó)專利第5,436,986號(hào)所揭示的一種機(jī)械式光開關(guān)，光纖101通過漸變折射率透鏡111、114與光纖104光路對(duì)準(zhǔn)，光纖103通過漸變折射率透鏡113、112與光纖102光路對(duì)準(zhǔn)，棱鏡201與棱鏡200分別處于輸入端與輸出端之間，當(dāng)光開關(guān)處于第一位置時(shí)，光纖101沿輸入光路輸入的光信號(hào)經(jīng)漸變折射率透鏡111準(zhǔn)直，經(jīng)棱鏡201及棱鏡200側(cè)面兩次反射，通過漸變折射率透鏡112準(zhǔn)直后由光纖102輸出，光纖103輸入的光信號(hào)經(jīng)棱鏡200與棱鏡201的另一側(cè)面兩次反射，通過漸變折射率透鏡準(zhǔn)直后由光纖104輸出；當(dāng)光開關(guān)處于第二位置時(shí)，兩棱鏡201及200離開輸入光路，光纖101輸入的光信號(hào)不經(jīng)反射直接通過漸變折射率透鏡準(zhǔn)直后由光纖104輸出，光纖103輸入的光信號(hào)不經(jīng)反射直接通過漸變折射率透鏡準(zhǔn)直后由光纖102輸出，從而，通過驅(qū)動(dòng)裝置使兩棱鏡移入或移出光路，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的切換。
上述光開關(guān)是利用兩棱鏡的兩反射面實(shí)現(xiàn)光信號(hào)反射，需將兩棱鏡的兩反射面鍍膜，增加成本；而且，由于光是經(jīng)棱鏡200及201兩次反射之后，才會(huì)進(jìn)入預(yù)設(shè)的光路中，且同一棱鏡兩個(gè)面同時(shí)反射兩不同的光信號(hào)，所以棱鏡200及201間的相對(duì)位置必須精確設(shè)定，同時(shí)，棱鏡200與201又必須固定于托板203上，所以為達(dá)到光路精確對(duì)準(zhǔn)會(huì)增加制造及調(diào)校的時(shí)間。
再請(qǐng)參見圖9，美國(guó)專利第5,742,712號(hào)所揭示的光開關(guān)裝置，輸入光纖522與輸出光纖524緊靠一起構(gòu)成雙光纖平行光管置于同一套管526內(nèi)，另一輸入光纖530與輸出光纖532亦緊靠一起構(gòu)成雙光纖平行光管置于同一套管534內(nèi)，分別通過漸變折射率透鏡528與漸變折射率透鏡536實(shí)現(xiàn)輸入光纖與輸出光纖之間的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)，一反射鏡520可移動(dòng)地設(shè)置于漸變折射率透鏡528與漸變折射率透鏡536之間，當(dāng)光開關(guān)處于第一位置時(shí)，反射鏡520處于漸變折射率透鏡528與漸變折射率透鏡536間的光路中，光纖522輸入的光信號(hào)經(jīng)漸變折射率透鏡528準(zhǔn)直后，經(jīng)由反射鏡520的一反射面反射回漸變折射率透鏡528，并經(jīng)漸變折射率透鏡528準(zhǔn)直至光纖524輸出，光纖530輸入的光信號(hào)經(jīng)漸變折射率透鏡536準(zhǔn)直后，經(jīng)由反射鏡520的另一反射面反射回漸變折射率透鏡536，并經(jīng)漸變折射率透鏡536準(zhǔn)直至光纖532輸出；當(dāng)光開關(guān)處于第二位置時(shí)，反射鏡520離開漸變折射率透鏡528與漸變折射率透鏡536之間的光路，光纖522輸入的光信號(hào)不經(jīng)反射直接經(jīng)兩漸變折射率透鏡準(zhǔn)直后輸出至光纖532，光纖530輸入的光信號(hào)不經(jīng)反射直接經(jīng)兩漸變折射率透鏡準(zhǔn)直后輸出至光纖524。因而，通過反射鏡520的移入或移出光路實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的切換。
該光開關(guān)體積較小，易于集成多端口光開關(guān)，但是，該光開是利用同一反射鏡的兩反射面實(shí)現(xiàn)光信號(hào)反射，因反射鏡厚度的影響，反射光信號(hào)難以實(shí)現(xiàn)精確對(duì)準(zhǔn)，導(dǎo)致光損耗增大，且該損耗隨漸變折射率透鏡528與漸變折射率透鏡536間距增大而急劇增大，影響光信號(hào)傳輸，且，反射鏡仍需兩面鍍膜，生產(chǎn)成本較高。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種利用三個(gè)反射面的反射實(shí)現(xiàn)光路切換的光開關(guān)。
本發(fā)明另一目的在于提供一種光開關(guān)調(diào)校的方法。
本發(fā)明光開關(guān)由一基座、兩輸入/輸出端及一光路轉(zhuǎn)換裝置三部分組成。其中，兩輸入/輸出端包括緊靠且平行設(shè)置的第一輸入光纖與第一輸出光纖、緊靠且平行設(shè)置的第二輸入光纖與第二輸出光纖以及兩漸變折射率透鏡；光路轉(zhuǎn)換裝置包括第一反射鏡、第二反射鏡與第三反射鏡及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，第一反射鏡與第二反射鏡可由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，使其可在第一位置與第二位置間移動(dòng)，達(dá)到光信號(hào)在各輸入及輸出光纖之間形成交換的目的。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)易于準(zhǔn)直、插入損耗較小及成本較低。

圖1是本發(fā)明光開關(guān)的立體示意圖。
圖2是本發(fā)明光開關(guān)的光路轉(zhuǎn)換裝置處于第一位置時(shí)的示意圖。
圖3是本發(fā)明光開關(guān)的光路轉(zhuǎn)換裝置處于第二位置時(shí)的示意圖。
圖4是本發(fā)明光開關(guān)圖1沿IV-IV剖面線的套筒剖面示意圖。
圖5是本發(fā)明光開關(guān)的光路轉(zhuǎn)換裝置處于第二位置時(shí)的光路示意圖。
圖6是本發(fā)明光開關(guān)的光路轉(zhuǎn)換裝置處于第一位置時(shí)漸變折射率透鏡與反射鏡的光路示意圖。
圖7是本發(fā)明光開關(guān)的調(diào)校方法流程圖。
圖8是現(xiàn)有技術(shù)光開關(guān)的立體圖。
圖9是另一現(xiàn)有技術(shù)光開關(guān)的光路示意圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參見圖1至圖3，本發(fā)明光開關(guān)1包括一基板50、輸入/輸出端及光路轉(zhuǎn)換裝置三部分。輸入/輸出端包括平行緊靠設(shè)置于第一套筒20內(nèi)的第一光纖11與第三光纖13，平行緊靠設(shè)置于第二套筒22內(nèi)的第二光纖12與第四光纖14，第一漸變折射率透鏡21與第二漸變折射率透鏡23分別貼靠于第一套筒20與第二套筒22，且第一漸變折射率透鏡21與第一套筒20的軸心相互對(duì)準(zhǔn)，第二漸變折射率透鏡23與第二套筒22的軸心相互對(duì)準(zhǔn)，第一套筒20與第一漸變折射率透鏡21固設(shè)于支持座51上，第二套筒22與第二漸變折射率透鏡23固設(shè)于支持座52上，兩支持座固定于基板50上；光路轉(zhuǎn)換裝置30包括第一反射鏡31、第二反射鏡32、第三反射鏡33及驅(qū)動(dòng)裝置，其中，第一反射鏡31與第二反射鏡32固定設(shè)置于底座41上，該兩反射鏡31、32的光軸方向分別與第一漸變折射率透鏡21及第二漸變折射率透鏡23的輸入光路相互對(duì)準(zhǔn)，第三反射鏡33固設(shè)于基板50上，且它的位置設(shè)置使得沿第一漸變折射率透鏡21光路入射的光信號(hào)經(jīng)該第三反射鏡33反射后可與第二漸變折射率透鏡23對(duì)準(zhǔn)并輸出，驅(qū)動(dòng)裝置40通過移動(dòng)臂42連接至底座41，并可將底座41在第一位置與第二位置之間移動(dòng)，其中，驅(qū)動(dòng)裝置可以是壓電陶瓷、伺服電機(jī)等。
圖2是本發(fā)明光開關(guān)的光路轉(zhuǎn)換裝置30處于第一位置時(shí)的光路示意圖，第一反射鏡31位于第一漸變折射率透鏡21與第三反射鏡33之間的光路中，第一光纖11輸入光信號(hào)經(jīng)第一漸變折射率透鏡21準(zhǔn)直為平行光后，經(jīng)第一反射鏡31反射回第一漸變折射率透鏡21，并由第三光纖13輸出；第二反射鏡32位于第二漸變折射率透鏡23與第三反射鏡33之間的光路中，第四光纖14輸入光信號(hào)經(jīng)第二漸變折射率透鏡23準(zhǔn)直為平行光后，經(jīng)第二反射鏡32反射回第二漸變折射率透鏡23中，并由第二光纖12輸出。
圖3是本發(fā)明光開關(guān)的光路轉(zhuǎn)換裝置30處于第二位置時(shí)光路示意圖，第一漸變折射率透鏡21與第三反射鏡33之間的光路及第二漸變折射率透鏡23與第三反射鏡33之間的光路成一角度，且第一反射鏡31與第二反射鏡32處于兩光路之外，第一光纖11輸入的光信號(hào)經(jīng)第一漸變折射率透鏡21準(zhǔn)直，經(jīng)第三反射鏡33反射至第二漸變折射率透鏡23后，通過第二漸變折射率透鏡23會(huì)聚于第二光纖12并輸出，第四光纖14輸入的光信號(hào)經(jīng)第二漸變折射率透鏡23準(zhǔn)直，經(jīng)第三反射鏡33反射至第一漸變折射率透鏡21后，通過第一漸變折射率透鏡21會(huì)聚于第三光纖13并輸出。
再請(qǐng)參見圖4，本發(fā)明光開關(guān)的第一光纖11及第三光纖13是水平并置于套管20內(nèi)，第二光纖12及第四光纖14是水平并置于套管22內(nèi)。光纖11、12、13及14可為單模光纖或多模光纖。
請(qǐng)參見圖5，本發(fā)明光開關(guān)光路轉(zhuǎn)換裝置處于第二位置時(shí)的光路示意圖，第一光纖11輸入光路11’經(jīng)第三反射鏡33反射后，反射光路12’輸出至第二光纖12；第四光纖14輸入光路14’經(jīng)第三反射鏡33反射后，反射光路13’輸出至第三光纖13。
再請(qǐng)參見圖6，本發(fā)明光開關(guān)光路轉(zhuǎn)換裝置處于第一位置時(shí)漸變折射率透鏡與反射鏡間的光路示意圖，因光纖直徑非常小，第一光纖11傳輸光可以A點(diǎn)代表，第三光纖13輸入光接收點(diǎn)以B點(diǎn)代表，則A點(diǎn)射出的光信號(hào)經(jīng)過漸變折射率透鏡21，發(fā)散后由反射鏡31反射，反射光經(jīng)漸變折射率透鏡21準(zhǔn)直，會(huì)聚于B點(diǎn)輸出，以使第三光纖13接收到輸出光最大光功率，減少光損耗。
請(qǐng)參見圖7，本發(fā)明光開關(guān)對(duì)應(yīng)的調(diào)校流程圖，包括下列步驟步驟702是設(shè)置第三反射鏡于光路中，即，將光開關(guān)設(shè)定于第二位置，設(shè)置第三反射鏡33于光路中；步驟704是調(diào)整第三反射鏡位置，即調(diào)整第三反射鏡33與第一光纖11、第三光纖13、第二光纖12及第四光纖14的相對(duì)位置，使來自第一光纖11及第四光纖14的光信號(hào)可分別入射至第二光纖12及第三光纖13中；步驟706是固定第三反射鏡，即，將第三反射鏡33固定于基板50上；步驟708是設(shè)置第一及第二反射鏡于光路中，即，將光開關(guān)設(shè)于第一位置，使第一反射鏡31及第二反射鏡32位于光路中；步驟710是調(diào)整第一反射鏡位置，即調(diào)整第一反射鏡31與第一光纖11及第三光纖13的相對(duì)位置，使來自第一光纖11的光信號(hào)可入射至第三光纖13；步驟712是固定第一反射鏡，即，將第一反射鏡31固定于底座41；步驟714是調(diào)整第二反射鏡位置，即調(diào)整第二反射鏡32與第二光纖12及第四光纖14的相對(duì)位置，使來自第四光纖14的光信號(hào)可入射至第二光纖12；步驟716是固定第二反射鏡，即，將第二反射鏡30固定于底座41。
本發(fā)明光開關(guān)的開關(guān)速度基本上取決于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，例如壓電陶瓷的反應(yīng)速度，一般可達(dá)毫秒級(jí)或更快；光開關(guān)因通過三個(gè)反射面完成光路的反射，故，完全避免了因一個(gè)反射面完成兩端光路反射時(shí)所不可避免的因反射面的一定厚度而產(chǎn)生的兩端對(duì)準(zhǔn)差異，容易對(duì)準(zhǔn)；三個(gè)反射面只需單面反射性質(zhì)即可，成本較低；且，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種光開關(guān)，其包括輸入輸出裝置，具有第一光纖、第二光纖、第三光纖及第四光纖，其特征在于該光開關(guān)還包括一光路轉(zhuǎn)換裝置，具有第一反射面、第二反射面及第三反射面，該第一反射面與第二反射面可移動(dòng)于第一位置與第二位置之間，而第三反射面則相對(duì)固定，當(dāng)?shù)谝环瓷涿媾c第二反射面處于第一位置時(shí)，第三反射面可使來自第一光纖的光信號(hào)反射至第二光纖，且使來自第四光纖的光信號(hào)反射至第三光纖，而當(dāng)?shù)谝环瓷涿媾c第二反射面處于第二位置時(shí)，則第一反射面將來自第一光纖的光信號(hào)反射至第三光纖，第二反射面則將來自第四光纖的光信號(hào)反射至第二光纖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光開關(guān)，其特征在于其中該第一光纖與第三光纖是平行緊靠設(shè)置于同一套管中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光開關(guān)，其特征在于其中該第二光纖與第四光纖是平行緊靠設(shè)置于同一套管中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光開關(guān)，其特征在于其中該光開關(guān)可進(jìn)一步設(shè)置一第一漸變折射率透鏡并貼靠于該套管。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光開關(guān)，其特征在于其中該光開關(guān)可進(jìn)一步設(shè)置一第二漸變折射率透鏡并貼靠于套管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光開關(guān)，其特征在于其中該光開關(guān)進(jìn)一步包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，可使第一反射面與第二反射面移動(dòng)于第一位置與第二位置之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光開關(guān)，其特征在于其中該第一反射面與第二反射面形成一特定的夾角。
8.一種光開關(guān)調(diào)校方法，其特征在于包括下列步驟1)提供第一光纖與第三光纖，使其平行并固定于適當(dāng)位置；2)提供第二光纖與第四光纖，使其平行并固定于與該第一光纖及第三光纖形成特定夾角的適當(dāng)位置；3)提供一第三反射鏡，并設(shè)置該第三反射鏡于光開關(guān)的光路中；4)調(diào)整第三反射鏡與第一光纖、第二光纖、第三光纖及第四光纖的相對(duì)位置，使來自第一光纖的光信號(hào)入射至第二光纖，而來自第四光纖的光信號(hào)入射至第三光纖；5)固定第三反射鏡；6)提供一第一反射鏡、第二反射鏡及一可移動(dòng)底座，并設(shè)置第一反射鏡及第二反射鏡于光開關(guān)的光路中；7)調(diào)整第一反射鏡與第一光纖及第三光纖的相對(duì)位置，使來自第一光纖的光信號(hào)可入射至第三光纖；8)固定第一反射鏡于一可移動(dòng)底座；9)調(diào)整第二反射鏡與第二光纖及第四光纖的相對(duì)位置，使來自第四光纖的光信號(hào)可入射至第二輸出光纖；10)固定第二反射鏡于該可移動(dòng)底座。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光開關(guān)調(diào)校方法，其特征在于其中該可移動(dòng)底座可移動(dòng)于第一及第二位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光開關(guān)調(diào)校方法，其特征在于其中光開關(guān)可進(jìn)一步設(shè)置一驅(qū)動(dòng)裝置用以驅(qū)動(dòng)該可移動(dòng)底座。
全文摘要
一種雙光纖平行光管式光開關(guān)，其包括兩雙光纖平行光管，以及具有三個(gè)反射面的光路轉(zhuǎn)換裝置，其可在第一位置及第二位置間移動(dòng)，通過移動(dòng)該光路轉(zhuǎn)換裝置，可實(shí)現(xiàn)光路切換的目的。
文檔編號(hào)G02B6/26GK1415989SQ01129849
公開日2003年5月7日 申請(qǐng)日期2001年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月30日
發(fā)明者吳熴燦, 廖上秦 申請(qǐng)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