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開關(guān)，尤指一種機械式光開關(guān)，該光開關(guān)利用光路中不同透鏡組合實現(xiàn)光路的轉(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的各種信號通路進行相互轉(zhuǎn)換和邏輯操作的光學(xué)無源器件，其可用于光纖通信系統(tǒng)、光纖網(wǎng)絡(luò)、光纖測量系統(tǒng)和光纖傳感系統(tǒng)中，起光路轉(zhuǎn)換的作用，是光通信領(lǐng)域中不可缺少的重要元件。
根據(jù)光開關(guān)的工作原理，其可分為非機械式光開關(guān)和機械式光開關(guān)兩大類。機械式光開關(guān)利用機械、電磁方式等使光纖或光學(xué)元件發(fā)生移動，從而實現(xiàn)光束在不同輸出端口間的切換。其中，移動光纖型光開關(guān)通過移動光纖實現(xiàn)光路的切換，但因光纖直徑小，移動過程中容易發(fā)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)的輸入端光纖和輸出端光纖固定不動，通過光學(xué)元件的移動實現(xiàn)光路的切換，這種光開關(guān)插入損耗較低，隔離度較高，且不受波長和偏振的影響，是目前較為普遍應(yīng)用的一種機械式光開關(guān)。
請參照圖1，其為美國專利第5,420,946號所揭示的一移動光學(xué)元件型光開關(guān)。該光開關(guān)包括一輸入端610、一反射裝置620和多個輸出端600。其中輸入端610包括一輸入光纖611和一自聚焦透鏡612，上述多個輸出端600也分別包括一輸出光纖601和一自聚焦透鏡602，反射裝置620包括一基底621、一設(shè)于基底的反射鏡622，該反射鏡622與經(jīng)自聚焦透鏡612準直的光束成45度夾角。該基底621底部有一與驅(qū)動機構(gòu)的連桿(圖未示)配合以驅(qū)動該反射裝置620轉(zhuǎn)動的孔623，該孔623與自聚焦透鏡612的中心軸共線，且該反射裝置620可以該中心軸為軸旋轉(zhuǎn)，該多個輸出端600大致成圓形排列于反射裝置620周圍，通過外部驅(qū)動裝置(圖未示)，可選擇性旋轉(zhuǎn)反射裝置620使輸入光束從不同的輸出光纖601輸出。
然而，該光開關(guān)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各輸出端600須精確分布于輸入端610的四周，光路轉(zhuǎn)換時對反射裝置620旋轉(zhuǎn)角度的精確度要求較高，不易實現(xiàn)光束的精確對準輸出，且由于各元件分散排列，難于向小型化方向發(fā)展；又因各輸出裝置600分別包括一輸出光纖601和一自聚焦透鏡602，使得該光開關(guān)成本較高、插入損耗大且開關(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機械式光開關(guān)，該機械式光開關(guān)開關(guān)速度較高，插入損耗低且結(jié)構(gòu)緊湊、制程簡單、成本低。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的提供一種機械式光開關(guān)，其包括一輸入端、一輸出端、一光路轉(zhuǎn)換裝置和一驅(qū)動裝置。其中，該輸入端和輸出端結(jié)構(gòu)相同，均包括多根光纖和一光纖插針，該光纖插針收容固持上述多根光纖。該光路轉(zhuǎn)換裝置位于輸入端和輸出端之間，包括兩透鏡陣列，該兩透鏡陣列分別包括多個透鏡。該驅(qū)動裝置驅(qū)動透鏡陣列平移以使不同透鏡組合置于輸入端和輸出端之間的光路中以實現(xiàn)光路的切換，使從輸入端之一輸入光纖輸入的光束于特定的輸出光纖輸出。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實用新型具有以下優(yōu)點因本實用新型的光開關(guān)通過兩光纖插針分別固持多根輸入光纖和多根輸出光纖，且兩透鏡陣列可于偏折光束時實現(xiàn)準直或聚焦功能，使得輸入端和輸出端無須另外采用準直透鏡，從而使得光開關(guān)整體結(jié)構(gòu)緊湊、易于實現(xiàn)小型化，且可降低光開關(guān)的生產(chǎn)成本。同時，由于可利用兩光纖插針的制程實現(xiàn)輸入光纖和輸出光纖的精確對準，從而可減少調(diào)較過程。

圖1是現(xiàn)有機械式光開關(guān)的立體圖。
圖2是本實用新型機械式光開關(guān)的立體圖。
圖3是本實用新型機械式光開關(guān)的剖面圖。
圖4是本實用新型機械式光開關(guān)另一剖面圖。
圖5是本實用新型機械式光開關(guān)的光路示意圖。
圖6是本實用新型機械式光開關(guān)的另一光路示意圖。
具體實施方式請參照圖2，本實用新型機械式光開關(guān)包括一輸入端100、一輸出端200、一光路轉(zhuǎn)換裝置300和一驅(qū)動裝置400。其中，輸入端100和輸出端200分別包括多根輸入光纖110、多根輸出光纖210，該光路轉(zhuǎn)換裝置300位于輸入端100和輸出端200之間。該驅(qū)動裝置400驅(qū)動光路轉(zhuǎn)換裝置300，以使光信號從多根輸入光纖110之一傳輸至多根輸出光纖210之一。該光開關(guān)進一步包括一固持上述裝置的底座。
請參照圖3，輸入端100包括多根輸入光纖110、第一光纖插針120、內(nèi)套管130和外套管140。該多根輸入光纖110用以輸入光信號至該機械式光開關(guān)。該第一光纖插針120收容固持該多根輸入光纖110，其一端研磨成6至8度的斜面150以提高回波損耗，該第一光纖插針120內(nèi)部設(shè)有一通孔160，該通孔160靠近輸入端處開設(shè)一錐形開口170，通過該錐形開口170可將多根輸入光纖110穿插于第一光纖插針120的通孔160中，且多根輸入光纖110的端面(未標示)和第一光纖插針120的斜面150齊平。該內(nèi)套管130套設(shè)第一光纖插針120，該外套管140套設(shè)于內(nèi)套管130之外，用以收容保護該輸入端100。
輸出端200的結(jié)構(gòu)和輸入端100的結(jié)構(gòu)基本相同，其包括多根輸出光纖210、第二光纖插針220、內(nèi)套管230及外套管240。
光路轉(zhuǎn)換裝置300位于輸入端100和輸出端200之間，包括第一透鏡陣列310和第二透鏡陣列320，該第一透鏡陣列310和第二透鏡陣列320均包括多個透鏡，在本實施例中，該多個透鏡為模鑄透鏡。然而，也可采用其它具準直功能的透鏡來替代該模鑄透鏡以實現(xiàn)光路轉(zhuǎn)換的功能。第一透鏡陣列310將輸入端100輸入的光束轉(zhuǎn)換為一沿特定方向傳輸?shù)钠叫泄庖暂敵鲋恋诙哥R陣列320。該第一透鏡陣列310的多個透鏡大致成圓柱狀，其與第一光纖插針120相對的端面3101為非球面結(jié)構(gòu)，另一端面3102被研磨成傾角大小不等的斜面。第二透鏡陣列320使從第一透鏡陣列310輸出的平行光的傳輸方向發(fā)生偏折后聚焦輸出至輸出端200。該第二透鏡陣列320的多個透鏡大致成圓柱狀，和第二光纖插針220相對的端面3201為非球面結(jié)構(gòu)，另一端面3202被研磨成傾角大小不等的斜面。
請再次參照圖2，該光路轉(zhuǎn)換裝置300進一步包括第一透鏡固持板301和第二透鏡固持板302，該第一透鏡固持板301包括多個圓柱形安裝孔305，用來安裝固定第一透鏡陣列310，該第一透鏡固持板301還包括一滑塊303，該滑塊303的截面為梯形，且和透鏡固持板301相連接的底邊(未標示)較短。該第二透鏡固持板302的結(jié)構(gòu)和第一透鏡固持板301的結(jié)構(gòu)相同，也包括多個用來安裝第二透鏡陣列320的安裝孔304。
驅(qū)動裝置400包括兩固持塊410和四連接桿420。連接桿420一端固持于該固持塊410，且和外部控制裝置(圖未示)分別相連，另一端則分別連接第一和第二透鏡固持板301、302以驅(qū)動該第一和第二透鏡固持板301、302移動，從而使第一和第二透鏡陣列310、320分別有一特定透鏡位于輸入端100和輸出端200之間以轉(zhuǎn)換光路。
底座500包括一底板510、兩定位機構(gòu)520和兩固定器530。該兩定位機構(gòu)520的頂部相對位置分別開設(shè)一用來安裝對準輸入端100和輸出端200的安裝孔(未標示)。該兩固定器530位于兩定位機構(gòu)520之間，其一側(cè)均具一滑槽531(請參照圖4)，該滑槽531與第一和第二透鏡固持板301、302的滑塊303相配合，在驅(qū)動裝置400的作用下實現(xiàn)第一和第二透鏡固持板301、302的平行移動。
請配合參照圖2和圖5，驅(qū)動裝置400驅(qū)動第一和第二透鏡固持板301、302平動，使第一透鏡陣列310的一透鏡311和第二透鏡陣列320的一透鏡321置于光路中，來自輸入光纖111的光束通過透鏡311后轉(zhuǎn)變?yōu)橐谎靥囟ǚ较騻鬏數(shù)钠叫泄?并入射至透鏡321，該透鏡321使該光束3傳輸方向發(fā)生偏折并聚焦輸出至特定輸出光纖211。請配合參照圖6，通過驅(qū)動裝置400控制第二透鏡固持板302的平動，使第二透鏡陣列320的另一透鏡322位于光路中，從而使光束3聚焦輸出至輸出光纖210的另一特定光纖212?？梢岳斫?，通過驅(qū)動裝置400驅(qū)動第一透鏡固持板301平動，使第一透鏡陣列310的其它透鏡位于光路中，可使來自不同輸入光纖110的光束發(fā)生偏折并聚焦入射至輸出光纖210中。因此，該機械式光開關(guān)可實現(xiàn)不同輸入光纖110與輸出光纖210的導(dǎo)通。
權(quán)利要求1.一種機械式光開關(guān)，包括一輸入端、一輸出端、一光路轉(zhuǎn)換裝置和一驅(qū)動裝置，其特征在于該輸入端和輸出端均包括一具有多根光纖的光纖插針，該光路轉(zhuǎn)換裝置位于輸入端和輸出端之間，包括兩具有多個透鏡的透鏡陣列，該驅(qū)動裝置驅(qū)動兩透鏡陣列平動以使該兩透鏡陣列分別有一特定透鏡置于輸入端和輸出端之間的光路中以實現(xiàn)光路的切換。
2.如權(quán)利要求1所述的機械式光開關(guān)，其特征在于該光路轉(zhuǎn)換裝置進一步包括安裝該兩透鏡陣列的兩透鏡固持板。
3.如權(quán)利要求2所述的機械式光開關(guān)，其特征在于該兩透鏡固持板均開設(shè)多個安裝透鏡的安裝孔，且均具有一滑塊。
4.如權(quán)利要求1所述的機械式光開關(guān)，其特征在于該驅(qū)動裝置進一步包括用以連接光路轉(zhuǎn)換裝置的四連接桿。
5.如權(quán)利要求1所述的機械式光開關(guān)，其特征在于其進一步包括一用以固持輸入端、輸出端、光路轉(zhuǎn)換裝置和驅(qū)動裝置的底座。
6.如權(quán)利要求1所述的機械式光開關(guān)，其特征在于該多個透鏡包括至少一模鑄透鏡。
7.如權(quán)利要求6所述的機械式光開關(guān)，其特征在于該至少一模鑄透鏡一端面為傾斜面，另一端面為非球面結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求1所述的機械式光開關(guān)，其特征在于該輸入端和輸出端的光纖插針均開設(shè)一用以容納多根光纖的通孔。
9.如權(quán)利要求1所述的機械式光開關(guān)，其特征在于該兩透鏡陣列的多個透鏡成直線排列。
專利摘要一種機械式光開關(guān)包括一輸入端、一輸出端、一光路轉(zhuǎn)換裝置和一驅(qū)動裝置。其中，該輸入端和輸出端結(jié)構(gòu)相同，均包括多根光纖和一光纖插針，該光纖插針收容固持上述多根光纖。該光路轉(zhuǎn)換裝置位于輸入端和輸出端之間，包括兩透鏡陣列，該兩透鏡陣列分別包括多個不同透鏡。該驅(qū)動裝置驅(qū)動透鏡陣列平移使不同透鏡組合置于輸入端和輸出端之間的光路中以實現(xiàn)光路的切換，使從輸入端之一輸入光纖輸入的光束于特定的輸出光纖輸出。
文檔編號G02B6/35GK2546894SQ0222654
公開日2003年4月23日 申請日期2002年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月30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