專利名稱：機(jī)械式光開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是關(guān)于一種光開關(guān)，尤指一種借助透鏡平動以實現(xiàn)光路轉(zhuǎn)換的機(jī)械式光開關(guān)。
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諸多信號通路進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換及邏輯操作的器件，它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，它是光通信領(lǐng)域中不可缺少的重要元件。
根據(jù)光開關(guān)的工作原理，可將它分為非機(jī)械型光開關(guān)和機(jī)械型光開關(guān)兩大類。其中，機(jī)械型光開關(guān)是利用機(jī)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)光束在不同輸出端之間的切換。此類光開關(guān)插入損耗低、隔離度高，是目前應(yīng)用最廣泛的光開關(guān)。
請參閱圖1，美國專利第4,146,856號揭示一種移動光纖型光開關(guān)。該光開關(guān)包括一套管10、二導(dǎo)磁彈片111和112、三支撐元件121和122以及123、三光纖131和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)，且該兩導(dǎo)磁彈片111、112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112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，它具有一通孔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，它亦具有一通孔126，三光纖131、132和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和123的通孔124、125和126中。當(dāng)二導(dǎo)磁彈片111、112具不同磁性時，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)。此光開關(guān)可實現(xiàn)光路的切換，但是，它通過移動光纖131實現(xiàn)光路的切換，因為光纖直徑小，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號揭示一種移動光學(xué)元件型光開關(guān)。該光開關(guān)包括一輸入端14、一反射裝置15和多個輸出端16。其中，輸入端14包括一輸入光纖141和一漸變折射率透鏡142，該漸變折射率透鏡142是用來將輸入光纖141輸入的光束準(zhǔn)直至反射裝置15。反射裝置15包括一基底151、一設(shè)于基底151的反射鏡152，且它與經(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，它可與驅(qū)動機(jī)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141的輸入光束能耦合至輸出端16，該孔153的軸線和漸變折射率透鏡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)。多個輸出端16分別包括輸出光纖161，且各光纖161分別和一漸變折射率透鏡162相配合，該多個輸出端16沿與漸變折射率透鏡142中心軸共軸的特定圓周固定排列。
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，實現(xiàn)光路切換的目的。但是，該光開關(guān)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各輸出端16必須精確分布于輸入端的四周，光路切換時反射裝置15旋轉(zhuǎn)角度的精度要求高，且其每一個輸出端16均具有漸變折射率透鏡162，使得該光開關(guān)成本較高，同時亦難于向小型化方向發(fā)展，且不能實現(xiàn)多輸入對多輸出的功能。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種機(jī)械式光開關(guān)，其結(jié)構(gòu)緊湊，制程簡單且成本低。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，提供一種機(jī)械式光開關(guān)包括一輸入端、一輸出端、一光路切換裝置和一驅(qū)動裝置。該輸入端包括多根輸入光纖和一固持輸入光纖的多光纖插針。該輸出端包括多根輸出光纖和一固持輸出光纖的多光纖插針。該光路切換裝置位于輸入端和輸出端之間，它包括多個透鏡和二固持該多個透鏡的固持板，且每一個透鏡都具有一非球曲面。該驅(qū)動裝置驅(qū)動光路切換裝置平動以使不同的透鏡置于輸入端和輸出端之間的光路中，實現(xiàn)光路的切換。
與現(xiàn)有機(jī)械式光開關(guān)相比較，本實用新型采用一多光纖插針固持多根光纖，且通過二透鏡陣列實現(xiàn)準(zhǔn)直和光路切換功能，其結(jié)構(gòu)緊湊、制程簡單、易于實現(xiàn)小型化，同時可降低光開關(guān)的生產(chǎn)成本，且可實現(xiàn)在多輸入端與多輸出端之間切換光路。

圖1是現(xiàn)有光開關(guān)的剖面示意圖。
圖2是另一現(xiàn)有光開關(guān)的立體示意圖。
圖3是本實用新型機(jī)械式光開關(guān)的立體示意圖。
圖4是本實用新型機(jī)械式光開關(guān)的剖面示意圖。
圖5是本實用新型機(jī)械式光開關(guān)的另一剖面示意圖。
圖6A是本實用新型機(jī)械式光開關(guān)的多光纖插針剖面放大示意圖。
圖6B是本實用新型機(jī)械式光開關(guān)的多光纖插針的另一剖面放大示意圖。
圖7A是本實用新型機(jī)械式光開關(guān)的部分光路示意圖。
圖7B是本實用新型機(jī)械式光開關(guān)的另一部分光路示意圖。
具體實施方式請參閱圖3至圖6B，本實用新型機(jī)械式光開關(guān)包括一輸入端21、一輸出端22、一光路切換裝置23、一固持器25、一底座26和一驅(qū)動裝置27。
輸入端21包括多根輸入光纖211、固持輸入光纖211的多光纖插針212、內(nèi)套管213和外套管214。該多根光纖211用以輸入光信號至該機(jī)械式光開關(guān)。該多光纖插針212包括一內(nèi)芯2122、一外套2123和一固持端2121，該多根光纖211均勻分布于內(nèi)芯2122和外套2123之間，并緊固于內(nèi)芯2122。為達(dá)到較佳的緊固和定位效果，可在內(nèi)芯2122表面制成多道均勻分布的凹槽2125(如V型槽等)，用以精確定位多根光纖211的端部。該內(nèi)套管213套設(shè)該多光纖插針212，用以緊固多光纖插針212。該外套管214套設(shè)于內(nèi)套管213之外，用以收容保護(hù)該輸入端21。
輸出端22包括多根輸出光纖221、固持輸出光纖221的多光纖插針222、內(nèi)套管223和外套管224，其結(jié)構(gòu)與輸入端21基本相同，在此不再詳述。
光路切換裝置23包括二透鏡陣列231、232，其均由多個透鏡構(gòu)成且位于輸入端21和輸出端22之間。其中，該多個透鏡均具有一特定角度的光學(xué)端面50，用以改變通過該光學(xué)端面50的光束的傳播方向，通過二透鏡陣列的不同透鏡組合改變輸入端21和輸出端22之間的光路，而使輸入端21任意一光纖211輸入的光信號傳輸至輸出端22的任一光纖221。同時，該多個透鏡每一個皆進(jìn)一步包括一非球曲面70，它被用來準(zhǔn)直或匯聚多根輸入或輸出光纖211(221)的入射或出射光束。
透鏡固持器25包括第一透鏡座251和第二透鏡座252，該第一透鏡座251和第二透鏡座252均包括多個安裝孔253和一滑塊254。該多個安裝孔253位于透鏡固持器25的上部用以安裝固定透鏡陣列231和232，該滑塊254截面為梯形，且鄰近透鏡固持器25的底邊(未標(biāo)示)較短。
底座26包括一本體260、二第一安裝座261和二第二安裝座262。該二第一安裝座261平行設(shè)置，且其頂部相對位置均設(shè)有一安裝孔(未標(biāo)示)以安裝對準(zhǔn)輸入端21和輸出端22。該二第二安裝座262平行于第一安裝座261，其相對側(cè)面開設(shè)一導(dǎo)向槽2621，該導(dǎo)向槽2621的截面和透鏡固持器25的滑塊254的截面相同，以與透鏡固持器25的滑塊254相配合。
驅(qū)動裝置27包括二驅(qū)動設(shè)備271和四連接桿272，四連接桿272分別連接于第一透鏡座251和第二透鏡座252的兩側(cè)與二驅(qū)動設(shè)備271，以驅(qū)動第一透鏡座251和第二透鏡座252沿第二安裝座262的導(dǎo)向槽2621滑動，從而使透鏡陣列231和232的不同透鏡組合置于光路中，以切換光路于不同輸入/輸出光纖之間。
請參閱圖7A，輸入光纖211的一根光纖2111輸入的光信號，經(jīng)透鏡陣列231的一個透鏡2311的非球曲面70折射為平行光束31，因光纖的端部不在該透鏡陣列231和232的光軸上，故平行光束31和光軸成一微小夾角，通過透鏡2311的特定角度的光學(xué)端面50將光束折射為和光軸平行的平行光束30，平行光束30經(jīng)透鏡陣列232的一個透鏡2321的特定角度的光學(xué)端面50再次折射為和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)透鏡2321的非球曲面70折射后會聚至輸出光纖2211。通過驅(qū)動裝置驅(qū)動透鏡陣列232的另一個透鏡2322置于光路中，請參閱圖7B，平行光束30經(jīng)透鏡2322的特定角度的光學(xué)端面50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)透鏡2322的非球曲面70折射后會聚至另一根輸出光纖2212。
可以理解，通過驅(qū)動裝置27驅(qū)動透鏡陣列232的不同透鏡置于光路中，可將光纖211的輸入光信號傳輸至輸出端22的不同輸出光纖。同樣，通過驅(qū)動裝置27驅(qū)動透鏡陣列231的不同透鏡置于光路中，可將不同輸入光纖輸入的光信號傳輸至輸出端22的輸出光纖。所以，該機(jī)械式光開關(guān)可將輸入端21任一輸入光纖輸入的光信號輸入至輸出端22的任一輸出光纖，因光路可逆，故其也可反向傳輸。
權(quán)利要求1.一種機(jī)械式光開關(guān)，其包括一輸入端、一輸出端和一驅(qū)動裝置，其特征在于該輸入端包括多根輸入光纖和一固持該多根輸入光纖的多光纖插針，該輸出端包括多根輸出光纖和一固持輸入光纖的多光纖插針，該多光纖插針進(jìn)一步包括一內(nèi)芯和一外套，該多根輸入或輸出光纖均勻分布于該內(nèi)芯和該外套之間，并緊固于該內(nèi)芯，該機(jī)械式光開關(guān)進(jìn)一步包括二透鏡陣列，該二透鏡陣列位于輸入端與輸出端之間，其分別包括多個透鏡，該驅(qū)動裝置驅(qū)動二透鏡座移動而使二透鏡陣列的不同透鏡組合置于輸入端和輸出端之間的光路中實現(xiàn)光路的切換。
2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)械式光開關(guān)，其特征在于該輸入端進(jìn)一步包括一內(nèi)套管和一外套管，該內(nèi)套管套設(shè)該固持輸入光纖的多光纖插針，該外套管套設(shè)于內(nèi)套管外側(cè)。
3.如權(quán)利要求1所述的機(jī)械式光開關(guān)，其特征在于該輸出端進(jìn)一步包括一內(nèi)套管和一外套管，該內(nèi)套管套設(shè)該固持輸入光纖的多光纖插針，該外套管套設(shè)于內(nèi)套管外側(cè)。
4.如權(quán)利要求1所述的機(jī)械式光開關(guān)，其特征在于該多個透鏡均進(jìn)一步包括一用以準(zhǔn)直輸入或輸出光信號的非球曲面。
5.如權(quán)利要求4所述的機(jī)械式光開關(guān)，其特征在于每一透鏡與非球曲面相對的一端為一特定角度的光學(xué)端面。
6.如權(quán)利要求1所述的機(jī)械式光開關(guān)，其特征在于該機(jī)械式光開關(guān)進(jìn)一步包括一底座，該底座包括二第一安裝座及二第二安裝座。
7.如權(quán)利要求6所述的機(jī)械式光開關(guān)，其特征在于該二第一安裝座平行設(shè)置且其上分別具有一安裝孔，該二第二安裝座位于第一安裝座之間且平行于第一安裝座設(shè)置，且其相對的內(nèi)側(cè)面分別具有一導(dǎo)向槽。
8.如權(quán)利要求7所述的機(jī)械式光開關(guān)，其特征在于該機(jī)械式光開關(guān)進(jìn)一步包括一透鏡固持器，該透鏡固持器包括二透鏡座，其均具有多個安裝孔用以安裝二透鏡陣列，且該二透鏡座下部具有一滑塊，其截面與第二安裝座的導(dǎo)向槽截面相同并與導(dǎo)向槽配合。
9.如權(quán)利要求8所述的機(jī)械式光開關(guān)，其特征在于該驅(qū)動裝置進(jìn)一步包括二驅(qū)動設(shè)備及四連接桿，該四連接桿分別連接二透鏡座與二驅(qū)動設(shè)備。
10.如權(quán)利要求9所述的機(jī)械式光開關(guān)，其特征在于二驅(qū)動設(shè)備通過四連接桿可分別驅(qū)動二透鏡座至不同位置。
專利摘要一種機(jī)械式光開關(guān)，其包括一輸入端、一輸出端、一光路切換裝置和一驅(qū)動裝置。該輸入端包括多根輸入光纖和一固持輸入光纖的多光纖插針。該輸出端包括多根輸出光纖和一固持輸出光纖的多光纖插針。該光路切換裝置位于輸入端和輸出端之間，其包括多個透鏡和二固持該多個透鏡的固持板。該驅(qū)動裝置驅(qū)動光路切換裝置平動以使不同的透鏡置于輸入端和輸出端之間的光路中，實現(xiàn)光路的切換。
文檔編號G02B6/35GK2560959SQ02227289
公開日2003年7月16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