專利名稱：2×2光切換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種2×2光切換裝置，簡稱為2×2光開關(guān)。屬于光電子科學(xué)領(lǐng)域，應(yīng)用于光電子通信和光信息處理。
在光通信中，經(jīng)常需要對光傳輸路徑進(jìn)行切換，實(shí)現(xiàn)這一功能的器件稱為光切換裝置或光開關(guān)。光信號具有許多電信號無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，如頻率高、抗干擾能力強(qiáng)、傳輸信息量大等。因此光開關(guān)的應(yīng)用前景十分廣泛。激光更以其能量高、單色性好、方向性強(qiáng)等一系列獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)在精密測量、材料加工、通信、測距、全息檢測、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等方面獲得了廣泛的應(yīng)用。研究用最經(jīng)濟(jì)高效的方法對激光或其它光信號進(jìn)行高速、低損耗地切換，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，光開關(guān)也就應(yīng)運(yùn)而生。
光開關(guān)的功能是對光的傳輸路徑進(jìn)行選擇和切換，例如從一根光纖切換到另一根光纖，根據(jù)切換通道數(shù)目的不同，可以分為1×2、2×2、N×M等不同類型。其中1×2光開關(guān)能實(shí)現(xiàn)從一根輸入光纖到兩根輸出光纖之間的切換；N×M光開關(guān)能實(shí)現(xiàn)從N根輸入光纖中的任一根到M根輸出光纖中的任一根切換。本發(fā)明是一種2×2光開關(guān)。
光開關(guān)有以下幾個(gè)主要技術(shù)指標(biāo)1、插入損耗由于將光開關(guān)插入光路而造成的光能量損失大小，單是dB。
2、響應(yīng)時(shí)間光開關(guān)動(dòng)作一次完成光路切換的時(shí)間。
3、串?dāng)_當(dāng)光在不同的路徑之間進(jìn)行切換時(shí)，相鄰信道之間的信號干擾程度，單位是dB。
背景技術(shù)：
以光開關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)看來，具有波導(dǎo)型、液晶型和機(jī)械型三種。波導(dǎo)型光開關(guān)利用光波導(dǎo)對溫度、電場等環(huán)境因素敏感的特性，將傳輸光能量在不同的波導(dǎo)路徑之間進(jìn)行分配，實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能。常見的有熱光波導(dǎo)開關(guān)和電光波導(dǎo)開關(guān)兩種，其優(yōu)點(diǎn)是體積小，便于集成以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模開關(guān)陳列；其缺點(diǎn)是制作工藝復(fù)雜，成本高。液晶型光開關(guān)利用液晶的光電特性，即施加電場后引起液晶光學(xué)性質(zhì)(主要是偏振特性)的改變，再通過一系列偏振器件將光引導(dǎo)到不同的輸出端口，來實(shí)現(xiàn)光的切換。其優(yōu)點(diǎn)是整個(gè)器件無運(yùn)動(dòng)部件，控制方便；缺點(diǎn)是對工作環(huán)境要求嚴(yán)格，在高溫下液晶的光學(xué)特性會(huì)發(fā)生很大變化。
機(jī)械型光開關(guān)采用機(jī)械方式在光路中加入棱鏡或透鏡等光學(xué)元件，對光路進(jìn)行偏折，引導(dǎo)到不同的輸出路徑，實(shí)現(xiàn)對光的切換。機(jī)械光開關(guān)的特點(diǎn)是開關(guān)特性優(yōu)異，工作穩(wěn)定可靠，缺點(diǎn)是體積較大難于集成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為一種2×2光開關(guān)，用以將光在兩對光纖之間進(jìn)行切換，具體可應(yīng)用于光纖通信、光信息處理等各種有光路切換需要的場合。雖然本發(fā)明仍屬于機(jī)械型光開關(guān)的范疇，但由于采用了新的光路結(jié)構(gòu)并結(jié)合機(jī)電控制部件來實(shí)現(xiàn)光路的切換，同現(xiàn)有的光開關(guān)技術(shù)相比較，具備了以下優(yōu)點(diǎn)1、整個(gè)裝置主要由雙光纖準(zhǔn)直器，反射鏡和機(jī)械切換部件構(gòu)成，因而結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。且上述部件的體積都很小，整個(gè)器件結(jié)構(gòu)緊湊，縮小了體積。
2、由于采用了雙光纖準(zhǔn)直器，光開關(guān)采用了貫通連接和反射連接兩種工作狀態(tài)都能夠?qū)崿F(xiàn)低損耗連通，插入損耗很小(可降至0.5dB以下)。相對波導(dǎo)型光開關(guān)1dB左右的插入損耗有明顯的改善。
3、器件的結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，對工作環(huán)境的要求也低。


圖1是2×2光開關(guān)的工作原理圖。其中1和2是兩根輸入光纖，3和4是兩根輸出光纖，5是切換部件。2×2光開關(guān)兩種不同的內(nèi)部連接方式分別如圖1中的虛線6(1→3、2→4)和點(diǎn)線7(1→4、2→3)所示，這兩種連接狀態(tài)的切換是通過切換部件5來實(shí)現(xiàn)的。
圖2為2×2光開關(guān)的結(jié)構(gòu)簡圖。雙光纖準(zhǔn)直器8由兩根光纖1、4及準(zhǔn)直透鏡10組成；雙光纖準(zhǔn)直器9由兩根光纖2、3及準(zhǔn)直透鏡11組成。準(zhǔn)直透鏡用來將從光纖輸出的光轉(zhuǎn)換為平行光輸出，或?qū)⑤斎氲钠叫泄鈺?huì)聚到光纖輸出。雙光纖準(zhǔn)直器8、9經(jīng)光學(xué)對準(zhǔn)后可實(shí)現(xiàn)1→3、2→4的連通狀態(tài)，這是2×2光開關(guān)的工作狀態(tài)之一，稱為貫通連接狀態(tài)；另有機(jī)械動(dòng)作部件12，它由控制機(jī)構(gòu)13、機(jī)械臂14和反光鏡15組成，當(dāng)需要切換時(shí)，控制機(jī)構(gòu)13接收控制信號后可帶動(dòng)機(jī)械臂14及反光鏡15移入雙光纖準(zhǔn)直器8和9的光路中(如圖2中的虛線所示)實(shí)現(xiàn)光從1→4、2→3的連通狀態(tài)，這是2×2光開關(guān)的另一工作狀態(tài)，稱為反射連接狀態(tài)。撤除控制信號，反光鏡退出光路，恢復(fù)貫通連接狀態(tài)。這樣通過機(jī)械動(dòng)作部件12的動(dòng)作與否，就能實(shí)現(xiàn)2×2光開關(guān)的全部功能。
圖3為2×2光開關(guān)的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
圖3為2×2光開關(guān)的一個(gè)具體實(shí)施方式
。其中雙光纖準(zhǔn)直器20和21的透鏡部件采用漸變折射率透鏡(GRIN Lcns)或是能對點(diǎn)光源起準(zhǔn)直作用的球面透鏡。連接于準(zhǔn)直器20上的光纖16、18和連接于準(zhǔn)直器21上的光纖17、19作為光開關(guān)的輸入輸出的端口。雙光纖準(zhǔn)直器20和21經(jīng)過精密光學(xué)對準(zhǔn)后由套筒22固定。反射鏡23采用兩面鍍有高反射率膜的平面鏡來制作，或是一面鍍有高反射率膜，另一面鍍有光學(xué)增透膜的鏡片來制作。反射鏡23與連接臂24及電磁鐵25的動(dòng)片剛性連接，是光開關(guān)的機(jī)械部件。若電磁鐵25通電吸合，動(dòng)片產(chǎn)生微小位移，連接臂24將這微小位移放大，帶動(dòng)反射鏡23移入雙光纖準(zhǔn)直器20、21的光路中；電磁鐵斷電釋放時(shí)反射鏡23退出雙光纖準(zhǔn)直器20、21的光路，這樣就實(shí)現(xiàn)了光路連接狀態(tài)的切換。電磁鐵25通電吸合、斷電釋放則通過電控引腳26從外部控制。電磁鐵25也可以用微型繼電器改制，上述所有部件均故置于外殼27中。
權(quán)利要求
1.一種對光進(jìn)行切換的2×2光開關(guān)，其特征在于用了一對雙光纖準(zhǔn)直器20、21構(gòu)成的光路，以及反射鏡23、連接臂24、電磁鐵25、電控引腳26等主要部件；反射鏡23、連接臂24與電磁鐵25的動(dòng)片之間的連接是剛性連接；以貫通連接和反射連接兩個(gè)工作狀態(tài)之間的相互切換來實(shí)現(xiàn)四根光纖之間光學(xué)連接狀態(tài)的切換。
2.如權(quán)利要求1所述的2×2光開關(guān)，其特征在于通過電信號控制機(jī)械部件來帶動(dòng)反射鏡移動(dòng)，使之移入或移出光路。
3.如權(quán)利要求1所述的2×2光開關(guān)，其特征在于反射鏡為兩面均鍍有高反射率膜的平面鏡，或者一面鍍有高反射率膜，另一面鍍有光學(xué)增透膜的鏡片。
4.如權(quán)利要求1所述的2×2光開關(guān)，其特征在于雙光纖準(zhǔn)直器的透鏡部件可以是漸變折射率透鏡，也可以是同樣能對點(diǎn)光源起準(zhǔn)直作用的球面透鏡。
5.如權(quán)利要求1所述的2×2光開關(guān)，其特征在于機(jī)械部件中的電磁鐵可由經(jīng)改制的微型繼電器代替。
全文摘要
一種2×2光切換裝置，依靠貫通連接和反射連接兩種工作狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)兩對光纖光路的切換。當(dāng)反射鏡移入光路中時(shí)，處于反射連接狀態(tài)；反射鏡移出光路時(shí)，處于貫通連接狀態(tài)。
文檔編號G02B6/35GK1432832SQ0211390
公開日2003年7月30日 申請日期2002年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月9日
發(fā)明者蔣毅 申請人:蔣毅