專利名稱：光路轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是關(guān)于一種光路轉(zhuǎn)換裝置，尤其是關(guān)于一種移動光學(xué)元件實現(xiàn)光路轉(zhuǎn)換的光路轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
光路轉(zhuǎn)換裝置是一種對光傳輸線路或集成光路中的各信號通路進行相互轉(zhuǎn)換及邏輯操作的器件，其可用于光纖通信系統(tǒng)、光纖網(wǎng)絡(luò)、光纖測量系統(tǒng)及光纖傳感系統(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器件。
根據(jù)光路轉(zhuǎn)換裝置的工作原理，可將它分為非機械型光路轉(zhuǎn)換裝置與機械型光路轉(zhuǎn)換裝置兩大類。其中，非機械型光路轉(zhuǎn)換裝置主要依靠電光效應(yīng)、磁光效應(yīng)、聲光效應(yīng)及熱效應(yīng)改變波導(dǎo)折射率以使光路發(fā)生改變，其開關(guān)時間短、體積小便于光集成及光電集成。但其插入損耗大、隔離度低，且技術(shù)尚不成熟，制造成本較高。機械型光路轉(zhuǎn)換裝置是利用機械、電磁等方式使光纖或光學(xué)元件發(fā)生移動，從而實現(xiàn)光束在不同輸出端口之間的切換。此類光路轉(zhuǎn)換裝置插入損耗低、隔離度高，是目前應(yīng)用最廣泛的光路轉(zhuǎn)換裝置。
請參閱圖1，美國專利第4,146,856號揭示一移動光纖型光路轉(zhuǎn)換裝置。該光路轉(zhuǎn)換裝置包括一套管10、二導(dǎo)磁彈片111與112、三支撐元件121及122以及123、三光纖131及132以及133。該導(dǎo)磁彈片111、112分別穿過并固定于套管10的二端部(未標(biāo)示)，其位于套管10內(nèi)的端部(未標(biāo)示)相交疊，支撐元件121固定于導(dǎo)磁彈片112的端部且端面(未標(biāo)示)與導(dǎo)磁彈片131的端部齊平，其內(nèi)部具有一通孔124，支撐元件122固定于套管10的內(nèi)管壁(未標(biāo)示)的特定位置，其具有一通孔125，支撐元件123位于導(dǎo)磁彈片111的端部鄰近于支撐元件121的位置，其亦具有一通孔126，三光纖131、132及133穿過套管10的端部且其一端部(未標(biāo)示)分別固定于支撐元件121、122及123的通孔124、125及126中。當(dāng)二導(dǎo)磁彈片111、112具有不同磁性時，二導(dǎo)磁彈片111、112相互抵靠，位于支撐元件121、123的通孔124、126中的光纖131、133相互對準(zhǔn)，當(dāng)二導(dǎo)磁彈片111、112具相同磁性時，二導(dǎo)磁彈片111、112相互排斥，致使支撐元件121抵靠管壁，此時位于支撐元件121、122的通孔124、125中的光纖131、132相互對準(zhǔn)。此光路轉(zhuǎn)換裝置可實現(xiàn)光路的切換，但其通過移動光纖131達成光路的切換，因光纖直徑小，頻繁的開關(guān)移動過程中容易出現(xiàn)對準(zhǔn)失誤而導(dǎo)致光信號損耗較大，影響光信號傳輸品質(zhì)。
請參閱圖2，美國專利第5,420,946號揭示一移動光學(xué)元件型光路轉(zhuǎn)換裝置。該光路轉(zhuǎn)換裝置包括一輸入端14、一反射裝置15及多個輸出端16。其中，輸入端14包括一輸入光纖141及一漸變折射率透鏡142，該漸變折射率透鏡142用于準(zhǔn)直輸入光纖141輸入的光束至反射裝置15。反射裝置15包括一基底151、一設(shè)于基底151的反射鏡152，且其與經(jīng)漸變折射率透鏡142準(zhǔn)直的光束成45度夾角。該基底151底部具有一孔153，其可與驅(qū)動機構(gòu)的連桿(圖未示)配合以驅(qū)動該反射裝置15轉(zhuǎn)動，為使反射裝置15轉(zhuǎn)動時輸入光纖112的輸入光束能耦合至輸出端16，該孔153與漸變折射率透鏡142的中心軸共線，且該反射裝置15可以該中心軸為軸旋轉(zhuǎn)。多輸出端16分別包括輸出光纖161，且各光纖161分別與一漸變折射率透鏡162相配合，該多輸出端16沿與孔153及漸變折射率透鏡142共軸的圓周固定排列。
輸入光纖141輸入的光束經(jīng)漸變折射率透鏡142準(zhǔn)直輸入至反射鏡152，通過旋轉(zhuǎn)至不同位置的反射鏡152反射后可耦合至不同輸出端16，達成光路切換的目的。但該光路轉(zhuǎn)換裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各輸出端16必須精確分布于輸入端14的四周，光路切換時反射裝置15旋轉(zhuǎn)角度的精度要求高，且其多個輸出端16均包括漸變折射率透鏡162，使得該光路轉(zhuǎn)換裝置成本較高，同時亦難于向小型化方向發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、制程簡單、成本低的光路轉(zhuǎn)換裝置。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的提供一光路轉(zhuǎn)換裝置，包括一輸入裝置、一輸出裝置、兩棱鏡陣列及一驅(qū)動裝置。該輸入裝置包括多根輸入光纖、一光纖插針及一準(zhǔn)直透鏡，該光纖插針具有多個收容槽用于收容固持該多根輸入光纖，該準(zhǔn)直透鏡用于準(zhǔn)直該多根輸入光纖輸入之光信號。該輸出裝置具有與輸入裝置相同的結(jié)構(gòu)。該兩棱鏡陣列位于輸入裝置與輸出裝置之間，分別包括多個棱鏡。該驅(qū)動裝置驅(qū)動棱鏡陣列平移以使不同棱鏡組合置于輸入裝置與輸出裝置之間的光路中以實現(xiàn)光路切換。
與現(xiàn)有的光路轉(zhuǎn)換裝置相比，本實用新型具有以下優(yōu)點它通過一具有多個收容槽的光纖插針固持多根輸入/輸出光纖，該多根光纖共用一準(zhǔn)直透鏡，結(jié)構(gòu)緊湊、制程簡單、易于實現(xiàn)小型化，同時可降低光路轉(zhuǎn)換裝置的生產(chǎn)成本。

圖1是現(xiàn)有光路轉(zhuǎn)換裝置的剖面圖。
圖2是又一現(xiàn)有光路轉(zhuǎn)換裝置的立體圖。
圖3是本實用新型光路轉(zhuǎn)換裝置的立體圖。
圖4是本實用新型光路轉(zhuǎn)換裝置的剖面圖。
圖5是圖4沿V-V的剖面圖。
圖6和圖7是本實用新型光路轉(zhuǎn)換裝置的部分光路示意圖。
具體實施方式請參閱圖3和圖4，本實用新型光路轉(zhuǎn)換裝置包括一輸入裝置21、一輸出裝置22、兩棱鏡陣列23與24、一棱鏡固持器25、一底座26及一驅(qū)動裝置27。
輸入裝置21包括多根輸入光纖211、一光纖插針212、一準(zhǔn)直透鏡213、一內(nèi)套管214及一外套管215。該多根輸入光纖211用于輸入光信號至該光路轉(zhuǎn)換裝置。同時參閱圖5，該光纖插針212包括一插芯216、一套筒218及一固持部219。該插芯216大致呈圓柱狀，一端研磨成6至8度斜面(未標(biāo)示)以提高回波損耗，另一端與固持部219鄰接并通過粘膠等方式固連，其外表面沿軸向均勻分布有多個V形收容槽217。多根輸入光纖211的端部收容于該收容槽217中，且于固持部219處粘膠以進一步固定。一套筒218套設(shè)于該具有輸入光纖的插芯216，其兩端部與插芯216的兩端面相對齊，且兩者由環(huán)氧樹脂緊密固持。該準(zhǔn)直透鏡213大致呈圓柱狀，直徑與套筒218外徑相等，相對光纖插針212的端面也研磨成6至8度斜面，另一端面為一非球曲面，其可準(zhǔn)直來自多根輸入光纖211的輸入光束。該光纖插針212與該準(zhǔn)直透鏡213對準(zhǔn)后套裝固持于一內(nèi)套管214中，且準(zhǔn)直透鏡213部分突伸出內(nèi)套管。一外套管215套設(shè)于內(nèi)套管214之外用于收容保護該輸入裝置21。
輸出裝置22包括多根輸出光纖221、一光纖插針222、一準(zhǔn)直透鏡223、一內(nèi)套管224及一外套管225，其結(jié)構(gòu)與輸入裝置21基本相同，在此不再詳述。
棱鏡陣列23與24均由多個棱鏡構(gòu)成，其位于輸入裝置21與輸出裝置22之間，通過兩棱鏡陣列23、24的不同棱鏡組合改變輸入裝置21與輸出裝置22之間的光路，而使輸入裝置21輸入的光信號傳輸至輸出裝置22的光纖。
棱鏡固持器25包括第一棱鏡座251和第二棱鏡座252，該第一棱鏡座251和第二棱鏡座252均包括多個安裝孔253和一滑塊254。該多個安裝孔253位于棱鏡固持器25的上部用于安裝固定棱鏡陣列23與24，該滑塊254截面為梯形，且鄰近棱鏡固持器25的底邊(未標(biāo)示)較短。
底座26包括一本體260、兩第一安裝座261、兩第二安裝座262。該兩第一安裝座261平行設(shè)置，且頂部相對位置均設(shè)有一安裝孔(未標(biāo)示)以安裝對準(zhǔn)輸入裝置21及輸出裝置22。該兩第二安裝座262平行于第一安裝座261平行設(shè)置，其相對側(cè)面開設(shè)一導(dǎo)向槽2621，該導(dǎo)向槽2621的截面與棱鏡固持器25的滑塊254的截面相同，以與棱鏡固持器25的滑塊254相配合。
驅(qū)動裝置27包括兩驅(qū)動設(shè)備271與四連接桿272，四連接桿分別連接于第一棱鏡座251與第二棱鏡座252的兩側(cè)與兩驅(qū)動設(shè)備271，以驅(qū)動第一棱鏡座251及第二棱鏡座252沿第二安裝座262的導(dǎo)向槽2621平移滑動，從而使棱鏡陣列23與24之不同棱鏡組合置于光路中以切換光路于不同輸入/輸出光纖之間。
請參閱圖6，輸入光纖211的一光纖2111輸入的光信號，經(jīng)準(zhǔn)直透鏡213準(zhǔn)直為平行光束31，因光纖2111的端部不在準(zhǔn)直透鏡213的光軸上，故平行光束31與光軸成一微小夾角，通過棱鏡陣列23的一棱鏡231將光束折射為與光軸平行的平行光束30，平行光束30經(jīng)棱鏡陣列24的一棱鏡241再次折射為與光軸成一特定微小角度的平行光束41，特定方向的平行光束41經(jīng)準(zhǔn)直透鏡223會聚至輸出光纖2211。同時參閱圖3及圖7，通過驅(qū)動裝置27驅(qū)動棱鏡陣列24的另一棱鏡242置于光路，平行光束30經(jīng)棱鏡242折射為與光軸成另一特定微小角度的平行光束42，該特定方向的平行光束42經(jīng)準(zhǔn)直透鏡223會聚至輸出光纖2212。
可以理解，通過驅(qū)動裝置27驅(qū)動棱鏡陣列24的不同棱鏡置于光路可將光纖211的輸入光信號傳輸至輸出裝置22的不同輸出光纖221。同樣，通過驅(qū)動裝置27驅(qū)動棱鏡陣列23的不同棱鏡置于光路可將不同輸入光纖輸入的光信號傳輸至輸出裝置22的輸出光纖。因此，該光路轉(zhuǎn)換裝置可將輸入裝置21任一輸入光纖輸入的光信號輸入至輸出裝置22的任一輸出光纖，因光路可逆，其亦可反向傳輸。
權(quán)利要求1.一種光路轉(zhuǎn)換裝置，包括一輸入裝置、一輸出裝置，該輸入裝置包括多根用于輸入光信號的輸入光纖、一光纖插針以及一用于準(zhǔn)直輸入光信號的準(zhǔn)直透鏡，該輸出裝置包括多根輸出光纖、一光纖插針以及一用于會聚光信號至該多根輸出光纖的準(zhǔn)直透鏡，其特征在于該輸入裝置的光纖插針具有多個用于收容固持該多根輸入光纖的收容槽，該輸出裝置的光纖插針具有多個用于收容固持該多根輸出光纖的收容槽，該光路轉(zhuǎn)換裝置進一步包括兩棱鏡陣列和一驅(qū)動裝置，該兩棱鏡陣列位于輸入裝置與輸出裝置之間，其分別包括多個棱鏡，該驅(qū)動裝置驅(qū)動二棱鏡陣列的不同棱鏡組合置于輸入裝置與輸出裝置之間的光路中。
2.如權(quán)利要求1所述的光路轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于該光纖插針包括一插芯及一套筒，套筒套設(shè)該插芯，收容槽均勻分布于插芯外表面，多根輸入光纖膠固于收容槽內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的光路轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于該輸入裝置進一步包括一內(nèi)套管和一外套管，該內(nèi)套管套設(shè)套筒和準(zhǔn)直透鏡，該外套管套設(shè)于內(nèi)套管外側(cè)以收容保護該輸入裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的光路轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于該輸入裝置進一步包括一固持輸入光纖的固持部。
5.如權(quán)利要求1所述的光路轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于其進一步包括一棱鏡固持器，該棱鏡固持器包括兩棱鏡座，其上均開設(shè)有多個用于安裝多個棱鏡的安裝孔。
6.如權(quán)利要求5所述的光路轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于其進一步包括一底座，該底座包括兩第一安裝座和兩第二安裝座，該兩第一安裝座相對平行設(shè)置，其頂部均具有一安裝輸入裝置和輸出裝置的通孔，該兩第二安裝座平行于第一安裝座設(shè)置且位于兩第一安裝座之間。
7.如權(quán)利要求6所述的光路轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于該兩第二安裝座相對的內(nèi)側(cè)面分別具有一導(dǎo)向槽。
8.如權(quán)利要求7所述的光路轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于該兩棱鏡座之相對外側(cè)分別具有一滑塊，其截面與第二安裝座的導(dǎo)向槽截面相同以與第二安裝座之導(dǎo)向槽相配合。
9.如權(quán)利要求8所述的光路轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于其中該驅(qū)動裝置進一步包括兩驅(qū)動設(shè)備和四連接桿，該四連接桿分別連接兩棱鏡座與兩驅(qū)動設(shè)備。
10.如權(quán)利要求9所述的光路轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于該兩驅(qū)動設(shè)備通過四連接桿可分別驅(qū)動兩棱鏡座于不同位置。
專利摘要一種光路轉(zhuǎn)換裝置，包括一輸入裝置、一輸出裝置、兩棱鏡陣列及一驅(qū)動裝置。該輸入裝置包括多根輸入光纖、一光纖插針及一準(zhǔn)直透鏡，該光纖插針具有多個收容槽以收容固持該多根輸入光纖，該準(zhǔn)直透鏡用于準(zhǔn)直該多根輸入光纖輸入的光信號。該輸出裝置包括多根輸出光纖、一光纖插針及一準(zhǔn)直透鏡，該光纖插針具有多個收容槽以收容固持該多根輸出光纖，該準(zhǔn)直透鏡用于會聚光信號至該多根輸出光纖。該兩棱鏡陣列位于輸入裝置與輸出裝置之間，分別包括多個棱鏡。該驅(qū)動裝置驅(qū)動棱鏡陣列平移以使不同棱鏡組合置于輸入裝置與輸出裝置之間的光路中實現(xiàn)光路之切換。
文檔編號G02B6/35GK2543083SQ02227288
公開日2003年4月2日 申請日期2002年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月27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