專利名稱：1×n型機(jī)械式光開關(guān)器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于一種1×N型機(jī)械式光開關(guān)器件，特別是關(guān)于一種通過旋轉(zhuǎn)一聚焦透鏡實(shí)現(xiàn)光路切換的1×N型機(jī)械式光開關(guān)器件。
背景技術(shù)：
光開關(guān)是一種對(duì)光傳輸線路或集成光路中諸信號(hào)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)與光纖傳感系統(tǒng)等，是光通信領(lǐng)域中關(guān)鍵光學(xué)器件之一。
根據(jù)光開關(guān)的工作原理，其可分為機(jī)械式光開關(guān)與非機(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(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)光束于不同輸出端口間的切換。其中，移動(dòng)光纖型光開關(guān)通過移動(dòng)光纖實(shí)現(xiàn)光路的切換，但因光纖直徑小，移動(dòng)過程中易于產(chǎn)生彎曲變形，導(dǎo)致插入損耗較大，影響光信號(hào)傳輸。移動(dòng)光學(xué)元件型光開關(guān)是另一種機(jī)械式光開關(guān)，其輸入端光纖與輸出端光纖固定不動(dòng)，通過光學(xué)元件的移動(dòng)而達(dá)成光路的切換，此種光開關(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)。
現(xiàn)有技術(shù)如圖1所示，其為美國專利第5,420,946號(hào)所揭示的一種1×N型機(jī)械式光開關(guān)。一輸入光纖110與一準(zhǔn)直透鏡111構(gòu)成一用以輸入光信號(hào)的輸入端100。其中，準(zhǔn)直透鏡111用以將輸入光纖110輸入的光信號(hào)準(zhǔn)直為平行光。多個(gè)輸出端103與該輸入端100大致垂直，且圍繞該輸入端100排列于一平面上，形成圓周狀陣列。各輸出端103均具有一輸出光纖101和一輸出準(zhǔn)直透鏡102。其中，輸出準(zhǔn)直透鏡102一端與輸出光纖101相連，用以將輸出光信號(hào)聚焦耦合至輸出光纖101。一反射裝置115可繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸130自由旋轉(zhuǎn)，該轉(zhuǎn)動(dòng)軸130與輸出端100成一直線。反射裝置115的一反射面120與輸入端100及多個(gè)輸出端103相互對(duì)準(zhǔn)，通過驅(qū)動(dòng)裝置(圖未示)驅(qū)使反射裝置115旋轉(zhuǎn)于不同位置，該反射面120可將輸入端100輸入的光信號(hào)反射至不同輸出端103，從而實(shí)現(xiàn)光信號(hào)在輸入端100與不同輸出端103的輸出光纖101間的切換。
上述光開關(guān)中，因多個(gè)輸出端103均需要準(zhǔn)直透鏡102使光信號(hào)準(zhǔn)直輸出至相應(yīng)的輸出光纖101，造成其元件較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；且因其利用反射面120將光信號(hào)反射至輸出端103，輸入端100、反射裝置115及輸出端103需精確定位，各輸出端103需分別精確設(shè)定，調(diào)校難度增加。
因此，提供一種制造簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、成本較低，易于制造的1×N機(jī)械式光開關(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易于制造、結(jié)構(gòu)緊湊且成本較低的1×N型機(jī)械式光開關(guān)器件。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型1×N型機(jī)械式光開關(guān)器件包括一單光纖輸入準(zhǔn)直器、一多光纖輸出元件、一位于單光纖輸入準(zhǔn)直器與多光纖輸出元件之間的光路切換裝置。該輸入準(zhǔn)直器的光軸與多光纖輸出元件的中心軸同軸。該多光纖輸出元件包括多根輸出光纖，該輸出光纖相對(duì)于其中心軸分布于其周圍；該光路切換裝置包括一非球面透鏡。此透鏡有一斜面使通過此透鏡的匯聚點(diǎn)偏離于光軸且可對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的輸出光纖，通過旋轉(zhuǎn)聚焦透鏡可切換光路至不同的輸出光纖。通過旋轉(zhuǎn)此非球面透鏡便可實(shí)現(xiàn)由一單光纖準(zhǔn)直器到一多光纖頭的1×N光路切換。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)因本實(shí)用新型1×N型機(jī)械式光開關(guān)器件通過轉(zhuǎn)動(dòng)一帶有斜面的非球面透鏡便可以實(shí)現(xiàn)光路切換，同時(shí)，所得產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，緊湊小巧，既提高了可靠性，又減低了生產(chǎn)成本；因本實(shí)用新型的單光纖輸入準(zhǔn)直器、多光纖輸出元件與其間的聚焦透鏡共有一光軸，在制程上可直接借用光纖準(zhǔn)直器的制程，減少了找光、調(diào)光等環(huán)節(jié)。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)1×N型機(jī)械式光開關(guān)的立體圖。
圖2是本實(shí)用新型1×N型機(jī)械式光開關(guān)器件的立體圖。
圖3是圖2沿III-III方向的剖視圖。
圖4是本實(shí)用新型中的多光纖輸出元件的左視圖。
圖5是本實(shí)用新型中的多光纖輸出元件的剖視圖。
圖6是本實(shí)用新型中的多光纖輸出元件的右視圖。
圖7是本實(shí)用新型1×N型機(jī)械式光開關(guān)器件的一種光路狀態(tài)的光路圖。
圖8是本實(shí)用新型1×N型機(jī)械式光開關(guān)器件的另一種光路狀態(tài)的光路圖。
具體實(shí)施方式請(qǐng)參閱圖2，本實(shí)用新型1×N型機(jī)械式光開關(guān)器件包括一輸入裝置10、一輸出裝置30和一光路切換裝置20。光路切換裝置20置于輸入裝置10與輸出裝置30之間。
請(qǐng)一起參閱圖3，輸入裝置10包括一固持元件11和一固持于其上的單光纖準(zhǔn)直器12。該單光纖準(zhǔn)直器12包括一根輸入光纖121、一收容該輸入光纖121的玻璃毛細(xì)管124和一準(zhǔn)直透鏡125。該準(zhǔn)直透鏡125可以是梯度折射率透鏡，也可以是非球面透鏡，將輸入光纖125中發(fā)出的光轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫泄狻Ｔ摴坛衷?1固定于一基板9上。
請(qǐng)一起參閱圖4至圖6，輸出裝置30包括一固持體16(如圖3所示)和固持于其上的多光纖輸出元件310。該多光纖輸出元件310包括一裸光纖固持部31和一光纜固持部39。裸光纖固持部31包括一外表面帶有等間距齒牙38的輸出光纖裸光纖段固持桿32、固持于齒牙38間的多根輸出光纖裸光纖段33以及一套于裸光纖段固持桿32和輸出光纖裸光纖段33外部的外套筒34。輸出光纖裸光纖段33定位于齒牙槽后可通過環(huán)氧樹脂膠固定。該固持體16固定于上述基板9上并與輸入裝置10相對(duì)應(yīng)。
光纜固持部39包括一內(nèi)桿35、一外套筒36和固持于其間的多根輸出光纖光纜段37。該內(nèi)桿35可通過焊接、粘結(jié)等方法與裸光纖固持桿32連接。輸出光纖的光纜段37可進(jìn)一步用環(huán)氧樹脂膠固定。
請(qǐng)?jiān)倥浜蠀⒄請(qǐng)D2與圖3，光路切換裝置20包括一第一齒輪21、一第二齒輪22、用于固持第一齒輪21的齒輪固定臺(tái)23和驅(qū)動(dòng)第二齒輪22的驅(qū)動(dòng)裝置24。齒輪固定臺(tái)23包括兩個(gè)側(cè)壁231，每個(gè)側(cè)壁231上固定一個(gè)滾珠軸承232。這兩個(gè)側(cè)壁231間有一空間以容納第一齒輪21。第一齒輪21的軸心部分為一套管25，該套管兩端分別固定于齒輪固定臺(tái)23的兩個(gè)軸承232上。該齒輪固定臺(tái)23也固定于上述基板9上并位于輸入與輸出裝置10、30之間。該套管25內(nèi)固持有一非球面透鏡26。該非球面透鏡26一端261為一斜面，以使由輸入光纖準(zhǔn)直器10發(fā)出的平行光經(jīng)其后匯聚于偏離光軸的一點(diǎn)。輸入光纖準(zhǔn)直器10、第一齒輪21的套管25中的非球面透鏡26和多光纖輸出元件310的中心軸在同一直線上。第一齒輪21與第二齒輪22相嚙合，當(dāng)?shù)谝积X輪21相對(duì)于其中心軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，其套管25中的非球面透鏡26也同時(shí)旋轉(zhuǎn)，通過調(diào)整多光纖輸出元件310的位置以恰好使光束經(jīng)過非球面透鏡26后，光束的匯聚點(diǎn)恰好可在多光纖輸出元件310的各輸出光纖33的端面間切換。
驅(qū)動(dòng)裝置24包括一驅(qū)動(dòng)軸241，該驅(qū)動(dòng)軸241與第二齒輪22相連。當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置24驅(qū)動(dòng)第二齒輪22轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，固持于第一齒輪套管25內(nèi)的非球面透鏡26也相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)。相應(yīng)地，經(jīng)過非球面透鏡后的匯聚點(diǎn)也會(huì)在多光纖輸出元件310的輸出光纖33端面間切換，如此以實(shí)現(xiàn)光路的切換。
請(qǐng)參閱圖7和圖8，調(diào)整好輸入裝置10、光路切換裝置20與輸出裝置30之后，由輸入光纖121輸入的光通過非球面透鏡26導(dǎo)入一輸出光纖33中；當(dāng)非球面透鏡26相對(duì)于其中心軸線被轉(zhuǎn)動(dòng)后，由輸入光纖121輸入的光可以相應(yīng)被導(dǎo)入另一輸出光纖33中，由此以實(shí)現(xiàn)光路切換的功能。
權(quán)利要求1.一種1×N型機(jī)械式光開關(guān)器件，包括一單光纖輸入準(zhǔn)直器、一多光纖輸出元件和一位于單光纖輸入準(zhǔn)直器與多光纖輸出元件之間的光路切換裝置，該單光纖輸入準(zhǔn)直器包括一光軸，多光纖輸出元件包括多根輸出光纖，其特征在于該多光纖輸出元件進(jìn)一步包括一固持多根輸出光纖的齒輪狀固持元件，該多根輸出光纖相對(duì)于該光軸分布于其周圍，該光路切換裝置包括一個(gè)聚焦透鏡，通過該聚焦透鏡的光線的匯聚點(diǎn)偏離于該光軸且對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的輸出光纖，通過旋轉(zhuǎn)聚焦透鏡可切換光路至不同的輸出光纖。
2.如權(quán)利要求1所述的1×N型機(jī)械式光開關(guān)器件，其特征在于該聚焦透鏡一端為斜面。
3.如權(quán)利要求1所述的1×N型機(jī)械式光開關(guān)器件，其特征在于該聚焦透鏡為非球面透鏡。
4.如權(quán)利要求1所述的1×N型機(jī)械式光開關(guān)器件，其特征在于該光路切換裝置進(jìn)一步包括兩齒輪，且該聚焦透鏡固持于其中一齒輪中心套管內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1所述的1×N型機(jī)械式光開關(guān)器件，其特征在于該單光纖輸入準(zhǔn)直器包括一輸入光纖和一準(zhǔn)直透鏡。
6.如權(quán)利要求4所述的1×N型機(jī)械式光開關(guān)器件，其特征在于該光開關(guān)器件進(jìn)一步包括一驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。
7.如權(quán)利要求5所述的1×N型機(jī)械式光開關(guān)器件，其特征在于該準(zhǔn)直透鏡為梯度折射率透鏡。
8.如權(quán)利要求5所述的1×N型機(jī)械式光開關(guān)器件，其特征在于該準(zhǔn)直透鏡為一非球面透鏡。
專利摘要一種1×N型機(jī)械式光開關(guān)器件，其包括一單光纖輸入準(zhǔn)直器、一多光纖輸出元件、一位于單光纖輸入準(zhǔn)直器與多光纖輸出元件之間的光路切換裝置。該多光纖輸出元件包括多根輸出光纖，該多根輸出光纖相對(duì)于光軸分布于其周圍；該光路切換裝置包括一個(gè)聚焦透鏡，通過該聚焦透鏡的光線的匯聚點(diǎn)偏離于光軸且可對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的輸出光纖，通過旋轉(zhuǎn)聚焦透鏡可切換光路至不同的輸出光纖。
文檔編號(hào)G02B6/35GK2543080SQ02227010
公開日2003年4月2日 申請(qǐng)日期2002年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月20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