專利名稱：機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)，尤指一種采用光學(xué)元件的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)光路切換的機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)。
背景技術(shù)：
光學(xué)開(kāi)關(guān)是一種對(duì)光傳輸線路或集成光路中各信號(hào)通路進(jìn)行相互切換或邏輯操作的光學(xué)無(wú)源器件。它被廣泛應(yīng)用在光纖通信系統(tǒng)、光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、光纖測(cè)量系統(tǒng)和光纖傳感系統(tǒng)等，是光通信領(lǐng)域中關(guān)鍵光學(xué)元件之一。
根據(jù)光學(xué)開(kāi)關(guān)的工作原理，可分為機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)和非機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)兩大類。其中，非機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)主要依靠電光效應(yīng)、磁光效應(yīng)、聲光效應(yīng)和熱效應(yīng)改變波導(dǎo)折射率以使光路發(fā)生改變，這類光學(xué)開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)時(shí)間短、體積小、便于光集成和光電集成，但其插入損耗大、隔離度低，且技術(shù)還不成熟，制造成本較高。機(jī)械式光學(xué)開(kāi)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(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)不同輸出端的切換。這類光學(xué)開(kāi)關(guān)的插入損耗低、隔離度高，是目前應(yīng)用最廣泛的光學(xué)開(kāi)關(guān)。
請(qǐng)參閱圖1，為美國(guó)專利第5,420,946號(hào)所揭示的一種移動(dòng)光學(xué)元件型光學(xué)開(kāi)關(guān)。該光學(xué)開(kāi)關(guān)包括一固定平臺(tái)600、一輸入裝置610、多個(gè)輸出裝置620和一反射裝置630。其中，該固定平臺(tái)600固定輸入裝置610、多個(gè)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分別包括一輸出光纖621和一自聚焦透鏡622。該反射裝置630位于固定平臺(tái)600的中央安裝孔601中，包括一反射鏡631和一固持該反射鏡631的基座632，該基座632開(kāi)有一用于配合外部驅(qū)動(dòng)裝置(圖未示)的裝配孔633。該輸入裝置610垂直于固定平臺(tái)600，且與反射鏡631成45度夾角。該多個(gè)輸出裝置620大致成圓形排列于反射裝置630的周?chē)?，通過(guò)外部驅(qū)動(dòng)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，達(dá)到光路切換的目的。
但是，該光學(xué)開(kāi)關(guān)有一些缺陷。首先，各輸出裝置620彼此分離，使得光學(xué)開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)復(fù)雜龐大，且輸入裝置610與輸出裝置620之間的調(diào)校過(guò)程極為繁多；其次，各輸出裝置620分別包括一輸出光纖621和一準(zhǔn)直透鏡622，使得光學(xué)開(kāi)關(guān)成本較高，且插入損耗大，開(kāi)關(guān)速度慢。
因此，提供一種改進(jìn)的機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)實(shí)為必要。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、易于實(shí)現(xiàn)小型化，同時(shí)可降低整體成本的機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的提供一機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)，其包括一輸入裝置、一光路切換裝置、一輸出裝置和一驅(qū)動(dòng)裝置。該輸入裝置包括一輸入光纖和一第一準(zhǔn)直透鏡。該輸出裝置包括多根輸出光纖和一固持裝置。該固持裝置包括一第一支撐元件和一第一套圈，該第一支撐元件具均勻分布的容納固持該多根輸出光纖的多個(gè)凹槽，該第一套圈套設(shè)于該第一支撐元件外。該光路切換裝置位于該輸入裝置和輸出裝置之間，包括一具多個(gè)第二準(zhǔn)直透鏡的透鏡陣列和一收容固持該透鏡陣列的安裝板。該多個(gè)第二準(zhǔn)直透鏡均具一傾斜端面，且各傾斜面擺放角度不同。該驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)該光路切換裝置水平移動(dòng)，使其中一特定第二準(zhǔn)直透鏡移入光路中，將來(lái)自輸入光纖的光束傳輸?shù)较鄳?yīng)的輸出光纖，從而實(shí)現(xiàn)光路的切換。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)因該機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)的光路切換裝置采用的透鏡陣列包括多個(gè)第二準(zhǔn)直透鏡，其直接通過(guò)透鏡的平移來(lái)實(shí)現(xiàn)光路的切換，可減少元件，降低成本；且該機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)采用一固持裝置固持多根輸出光纖，使光學(xué)開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)緊湊，易于實(shí)現(xiàn)小型化，同時(shí)也可降低成本。

圖1是現(xiàn)有光學(xué)開(kāi)關(guān)的立體圖。
圖2是本實(shí)用新型機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)的立體圖。
圖3是本實(shí)用新型機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)的剖面圖。
圖4是本實(shí)用新型機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)的固持裝置的左視圖。
圖5是本實(shí)用新型機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)的固持裝置的右視圖。
圖6和圖7是本實(shí)用新型機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)的部分光路示意圖。
具體實(shí)施方式請(qǐng)參閱圖2，本實(shí)用新型機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)包括一輸入裝置10、一輸出裝置20、一光路切換裝置30和一驅(qū)動(dòng)裝置40。該機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)進(jìn)一步包括一固持上述裝置的基板50。
請(qǐng)參閱圖3，該輸入裝置10包括一輸入光纖101、一毛細(xì)管102、一第一內(nèi)套管103、一第一外套管104和一第一準(zhǔn)直透鏡105。該毛細(xì)管102收容固持該輸入光纖101，且其內(nèi)端面108與被收容的輸入光纖101的末端(未標(biāo)示)一起被研磨成6°～8°的傾斜面。該第一準(zhǔn)直透鏡105大致呈圓柱形，用于準(zhǔn)直自輸入光纖101輸入的光束或?qū)⑵叫泄鈺?huì)聚至輸入光纖101。本實(shí)施方式中，該第一準(zhǔn)直透鏡105為模鑄透鏡，也可采用自聚焦透鏡等其它準(zhǔn)直透鏡。該第一準(zhǔn)直透鏡105一端面106為非球面結(jié)構(gòu)，另一端面107研磨成特定角度(通常為6°～8°)的傾斜面，并與該毛細(xì)管102的內(nèi)端面108相平行以增大回波損耗。該第一內(nèi)套管103套設(shè)在該毛細(xì)管102和該第一準(zhǔn)直透鏡105外，用于固持該毛細(xì)管102和該第一準(zhǔn)直透鏡105，并使其相對(duì)定位。該第一外套管104套設(shè)在該第一內(nèi)套管103上，用于進(jìn)一步保護(hù)該毛細(xì)管102和該第一準(zhǔn)直透鏡105。
該輸出裝置20包括五根輸出光纖201(如圖4所示)、一用于固持該五根輸出光纖201的固持裝置202、一第二內(nèi)套管204和一第二外套管206。該五根輸出光纖201一段剝?nèi)ニ芴壮蔀槁愎饫w(為標(biāo)示)。該固持裝置202包括一第一支撐元件203、一第二支撐元件207、一第一套圈205和一第二套圈209。同時(shí)參閱圖4和圖5，該第一支撐元件203開(kāi)設(shè)均勻分布的五個(gè)凹槽208，分別收容固持該五根輸出光纖201的裸光纖段。該第一套圈205套設(shè)在第一支撐元件203外，用于固持該第一支撐元件203和輸出光纖201。該第二支撐元件207大致呈圓形， 固連于第一支撐元件203，未剝?nèi)ニ芴椎妮敵龉饫w201通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂膠均勻地固持于第二支撐元件207外。該第二套圈209套設(shè)在第二支撐元件207外，固持該第二支撐元件207及光纖201。該第二內(nèi)套管204套設(shè)在該固持裝置202上，該第二外套管206則套設(shè)在該第二內(nèi)套管204外，進(jìn)一步保護(hù)該輸出裝置20。
請(qǐng)一起參閱圖2和圖3，該光路切換裝置30位于輸入裝置10與輸出裝置20之間，包括一具五個(gè)平行排列的第二準(zhǔn)直透鏡302的透鏡陣列和一收容固持該透鏡陣列的安裝板301。該安裝板301下部有一梯形突起303。本實(shí)施方式中，該第二準(zhǔn)直透鏡302采用模鑄透鏡，其一端面304為非球面結(jié)構(gòu)，另一端面305研磨成具特定角度的傾斜面以增大回波損耗及使光束偏折。該第二準(zhǔn)直透鏡302按不同的角度擺放，使來(lái)自輸入裝置10的光束在第二準(zhǔn)直透鏡的傾斜面305發(fā)生偏折并傳輸?shù)讲煌妮敵龉饫w201。
請(qǐng)?jiān)俅螀㈤唸D2，該驅(qū)動(dòng)裝置40包括一固定塊403、兩傳動(dòng)桿402、兩支架401和一外部控制裝置(圖未示)。該固定塊403固定在基座50上，并開(kāi)有一與該安裝板301的梯形突起303配合以固持該安裝板301的梯形槽404(參見(jiàn)圖3)，安裝板301可在梯形槽404內(nèi)滑動(dòng)。兩傳動(dòng)桿402大致呈圓柱狀，其一端分別與該安裝板301的兩側(cè)面相抵，另一端則分別與兩支架401配合，并與該外部控制裝置相連。
該基座50包括一基板501及兩支撐架502。該兩支撐架502相互平行，并垂直于基板501，分別支撐固持該輸入裝置10和輸出裝置20。
請(qǐng)參閱圖6，為本實(shí)用新型機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)的部分光路示意圖。來(lái)自輸入光纖101的光束經(jīng)第一準(zhǔn)直透鏡105后變?yōu)槠叫泄馐?，再?jīng)由透鏡陣列的一第二準(zhǔn)直透鏡3021偏折并會(huì)聚至一特定輸出光纖2011。同時(shí)參閱圖2和圖7，驅(qū)動(dòng)裝置40驅(qū)動(dòng)該安裝板301平行移動(dòng)，使另一第二準(zhǔn)直透鏡3022移入光路，來(lái)自輸入光纖101的光束經(jīng)第一準(zhǔn)直透鏡105后變?yōu)槠叫泄馐俳?jīng)由該另一第二準(zhǔn)直透鏡3022偏折并會(huì)聚至另一輸出光纖2012。
同樣，該透鏡陣列采用傾斜角度不同的第二準(zhǔn)直透鏡302也可達(dá)成相同的效果。
而且，本實(shí)用新型并不僅限于五根輸出光纖的機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)，同樣適用于多輸出光纖的機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)。且，因光路可逆，本實(shí)用新型機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)亦可選擇由輸出裝置之一光纖輸入，經(jīng)光路切換裝置傳輸入輸入裝置。
權(quán)利要求1.一種機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)，包括一輸入裝置、一光路切換裝置、一輸出裝置和一驅(qū)動(dòng)裝置，該輸入裝置包括一輸入光纖與一第一準(zhǔn)直透鏡，該輸出裝置包括多根輸出光纖，其特征在于該輸出裝置進(jìn)一步包括一固持裝置，該固持裝置包括一第一支撐元件和一第一套圈，該第一支撐元件具均勻分布的容納固持該多根輸出光纖的多個(gè)凹槽，該第一套圈套設(shè)于該第一支撐元件外，該光路切換裝置位于輸入裝置與輸出裝置之間，包括一具多個(gè)第二準(zhǔn)直透鏡的透鏡陣列，該驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)該光路切換裝置水平移動(dòng)，一特定第二準(zhǔn)直透鏡移入輸入裝置和輸出裝置的光路中。
2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)，其特征在于該第一準(zhǔn)直透鏡的一端面為非球面結(jié)構(gòu)，另一端面為研磨成一特定角度的傾斜面。
3.如權(quán)利要求1所述的機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)，其特征在于該多個(gè)第二準(zhǔn)直透鏡的一端面為非球面結(jié)構(gòu)，另一端面為研磨成一特定角度的傾斜面。
4.如權(quán)利要求3所述的機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)，其特征在于該多個(gè)第二準(zhǔn)直透鏡呈水平排列，且各準(zhǔn)直透鏡的傾斜面擺放角度不同。
5.如權(quán)利要求3所述的機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)，其特征在于該多個(gè)第二準(zhǔn)直透鏡的傾斜面傾斜角度不同。
6.如權(quán)利要求1所述的機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)，其特征在于該光路切換裝置進(jìn)一步包括一收容固持該多個(gè)第二準(zhǔn)直透鏡的安裝板。
7.如權(quán)利要求1所述的機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)，其特征在于該驅(qū)動(dòng)裝置包括兩傳動(dòng)桿和一外部控制裝置，該兩傳動(dòng)桿連接該外部控制裝置和光路切換裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)，其特征在于該驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)一步包括一與該光路切換裝置相配合的固定塊。
9.如權(quán)利要求1所述的機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)，其特征在于該多根輸出光纖一端為裸纖，該固持裝置進(jìn)一步包括一第二支撐元件和一第二套圈，該第二支撐元件固連于該第一支撐元件，該第二套圈套設(shè)于該第二支撐元件外，該多根輸出光纖之裸纖段收容在第一支撐元件的凹槽中，其余部分固持在第二支撐元件與第二套圈之間。
10.如權(quán)利要求1所述的機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)，其特征在于該凹槽為V形槽。
專利摘要一種機(jī)械式光學(xué)開(kāi)關(guān)包括一輸入裝置、一輸出裝置、一光路切換裝置和一驅(qū)動(dòng)裝置。該輸入裝置包括一輸入光纖和一第一準(zhǔn)直透鏡。該輸出裝置包括多根輸出光纖和一固持裝置。該光路切換裝置位于輸入裝置和輸出裝置之間，包括一具多個(gè)準(zhǔn)直透鏡的透鏡陣列。該驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)該光路切換裝置水平移動(dòng)，使一特定準(zhǔn)直透鏡移入輸入裝置和輸出裝置之間的光路中，使得來(lái)自輸入光纖的光束傳輸至相應(yīng)的輸出光纖。
文檔編號(hào)G02B6/35GK2557968SQ02226859
公開(kāi)日2003年6月25日 申請(qǐng)日期2002年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月13日
發(fā)明者周明寶 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