專利名稱：機械式光學轉換裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型是關于一種機械式光學轉換裝置，尤指一種通過移動光學元件實現光路切換的機械式光學轉換裝置。
背景技術：
光學轉換裝置是一種對光傳輸線路或集成光路中的信號通路進行相互轉換和邏輯操作的器件，其可用在光纖通信系統、光纖網絡、光纖測量系統及光纖傳感系統中，起光路轉換的作用，是光通信領域中不可缺少的重要元件。
根據光學轉換裝置的工作原理，可將其分為非機械式光學轉換裝置與機械式光學轉換裝置兩大類。其中，非機械式光學轉換裝置主要依靠電光效應、磁光效應、聲光效應和熱效應改變波導折射率以使光路發(fā)生改變，其開關時間短、體積小便于實現光集成和光電集成。不足之處是其插入損耗大、隔離度低，且技術要求較高，制造成本高。機械式光學轉換裝置是利用機械、電磁方式等使光纖或光學元件發(fā)生移動，從而實現光束在不同輸入/輸出端之間的切換。此類機械式光學轉換裝置插入損耗低、隔離度高，是目前應用最廣泛的光路轉換設備。
請參閱圖1，美國專利第4,146,856號揭示一移動光纖型機械式光學轉換裝置。該機械式光學轉換裝置包括一套管10、二導磁彈片111與112、三支撐元件121及122以及123、三光纖131及132以及133。該導磁彈片111、112分別穿過并固定于套管10的二端部(未標示)，其位于套管10內的端部(未標示)相交迭，支撐元件121固定在導磁彈片112的端部且端面(未標示)與導磁彈片131的端部齊平，其內部具有一通孔124，支撐元件122固定在套管10的內管壁(未標示)的特定位置，其具有一通孔125，支撐元件123位于導磁彈片111的端部鄰近支撐元件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(未標示)分別固定在支撐元件121、122及123的通孔124、125及126中。當二導磁彈片111、112具不同磁性時，二導磁彈片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，當二導磁彈片111、112具有相同磁性時，二導磁彈片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。此機械式光學轉換裝置可實現光路的切換，不足之處，其通過移動光纖131達成光路的切換，因光纖直徑小，頻繁的開關移動過程中容易導致彎曲變形且其未使用準直透鏡準直光束，因而光信號損耗較大，影響傳輸品質。
請參閱圖2，美國專利第5,420,946號揭示一種移動光學元件型機械式光學轉換裝置。該機械式光學轉換裝置包括一輸入端14、一反射裝置15以及多個輸出端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是用以準直輸入光纖141輸入之光束至反射裝置15。反射裝置15包括一基底151、一設在基底151上的反射鏡152，且其與經漸變折射率透鏡142準直的光束成45度夾角。該基底151底部具有一孔153，其可與驅動機構的連桿(圖未示)配合以驅動該反射裝置15轉動，為使反射裝置15轉動時輸入光纖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。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，輸出端16沿與孔153和漸變折射率透鏡142共軸的圓周固定排列。
輸入光纖141輸入的光束經漸變折射率透鏡142準直輸入到反射鏡152，經旋轉至不同位置的反射鏡152反射后耦合到不同的輸出端16，達成光路切換的目的。不足之處是該機械式光學轉換裝置的結構復雜，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的旋轉角度的定位精度要求高，且每一輸出端16均包括一漸變折射率透鏡162，使得該機械式光學轉換裝置成本較高，同時也難以向小型化方向發(fā)展。
因此，提供一種結構緊湊，制程簡單，成本低的機械式光學轉換裝置實為必要。

發(fā)明內容本實用新型的目的在于提供一種結構緊湊、制程簡單、成本低的機械式光學轉換裝置。
本實用新型的目的是這樣實現的提供一機械式光學轉換裝置包括一輸入端、一輸出端、一棱鏡陣列和一驅動裝置。該輸入端包括一輸入光纖、一光纖插針和一準直透鏡，該光纖插針收容固持該輸入光纖，該準直透鏡用來準直該輸入光纖輸入的光信號。該輸出端包括多根輸出光纖、一多芯光纖固持器及一與多芯光纖固持器相對設置的準直透鏡，該多芯光纖固持器收容固持該多根光纖，該驅動裝置驅動棱鏡平動實現光路的轉換。
與現有技術相比較，本機械式光學轉換裝置具以下優(yōu)點一是通過一多芯光纖固持器固持多根光纖，且該多根光纖共享一準直透鏡，因而結構緊湊、易于實現小型化；二是在二準直透鏡間進行光路切換，降低了對準難度，使得整個裝置的對準精度大為提高，同時制程簡單，降低了生產成本。

圖1是現有機械式光學轉換裝置的剖面示意圖。
圖2是又一現有機械式光學轉換裝置的立體圖。
圖3是本實用新型機械式光學轉換裝置的立體圖。
圖4是圖3沿IV方向的剖面圖。
圖5是圖3沿V方向的剖面圖。
圖6A是本實用新型機械式光學轉換裝置的多芯光纖固持器的左視圖。
圖6B是本實用新型機械式光學轉換裝置的多芯光纖固持器的剖面圖。
圖6C是本實用新型機械式光學轉換裝置的多芯光纖固持器的右視圖。
圖7和圖8是本實用新型機械式光學轉換裝置的部分光路示意圖。
具體實施方式請參閱圖3、圖6A至6C，本實用新型機械式光學轉換裝置包括一輸入端21、一輸出端22、一棱鏡陣列23、一棱鏡固持器25、一底座26和一驅動裝置27。
輸入端21包括一輸入光纖211、光纖插針212、準直透鏡213、內套管214和外套管215。該輸入光纖211用來輸入光信號至該機械式光學轉換裝置。該光纖插針212收容固持該輸入光纖211，其一端研磨成6至8度的斜面(未標示)以提高回波損耗，內部具有一通孔(未標示)，且通孔相對于光纖插針212的斜面的另一端具有錐形開口(未標示)，經由該錐形開口可將光纖211的端部導入光纖插針212的通孔中，且光纖211的端面與光纖插針212的斜面齊平。準直透鏡213與光纖插針212相互對準用來準直輸入光纖211輸入的光束，其鄰近光纖插針212的端面也研磨成與插針212同向的6至8度斜面以提高回波損耗。該內套管214套固光纖插針212和準直透鏡213，用來定位光纖插針212與準直透鏡213的相對位置。該外套管215套固在內套管214之外，用來收容和保護該輸入端21。
棱鏡固持器25包括一棱鏡固持板251，該棱鏡固持板251具有共線排列的多個安裝孔252和一與多個安裝孔252平行的導桿253。該多個安裝孔252位于棱鏡固持板251的上部且每一安裝孔252內均有一臺肩(未圖標)，用來分別安裝和固定棱鏡23，該導桿253截面為梯形，且其與棱鏡固持板251相接觸一側(未標示)較窄。棱鏡陣列23由多個不同方向裝配的棱鏡構成，其中，每個棱鏡均有一垂直于光軸的面2311及一斜面2312，棱鏡陣列23位于輸入端21和輸出端22之間，經由棱鏡陣列23中的不同方向裝配的棱鏡置于光路而改變輸入端21與輸出端22之間光路的路徑，而使輸入端21輸入的信號光傳輸至輸出端22的不同光纖221。
輸出端22包括一多芯光纖固持器222、多根光纖221、一準直透鏡223、一內套管224、一外套管225和多纖尾部保護架226，其中多根光纖221均有一裸露端2211；該多芯光纖固持器222包括一內固持架2220和一外固持管2222，該內固持架2220外圍均勻分布有多個凹槽2221，多根光纖221的裸露端2211分別置于該凹槽2221內，外固持管2222套設在內固持架2220之外，用來收容和保護該多根光纖221的裸露端2211；該多纖尾部保護架226是通過粘膠等方式固定于內固持架2220的一端，其包括內套柱2261和外套筒2262，內套柱2261與外套筒2262間固持多根光纖221的非裸露部份2212，輸出端22的整體裝配結構和輸入端基本相同，在此不再詳述。
底座26包括一本體260、二第一安裝座261和一第二安裝座262。該二第一安裝座261平行設置，且其頂部相對位置均設有一安裝孔(未標示)用來安裝對準輸入端21和輸出端22。第二安裝座262和第一安裝座261平行設置，其一側面開設一導向槽2622，該導向槽2622的截面和棱鏡固持板251的導桿253的截面相同，便于同棱鏡固持板251的導桿253相配合。
驅動裝置27包括一驅動設備271和二連接桿272，該二連接桿272分別連接棱鏡固持板251和驅動設備271，以驅動棱鏡固持板251沿第二安裝座262的導向槽2622滑動，從而使棱鏡陣列23的不同方向裝配的棱鏡置于光路中，在光纖221的不同輸出端之間切換光路。
請參閱圖7和圖8，輸入光纖211的輸入光信號，經準直透鏡213準直為平行光束30，平行光束30經棱鏡231折射成和光軸成一微小夾角的平行光31射向準直透鏡223，經準直透鏡223會聚后進入輸出光纖221的一光纖。經由驅動裝置驅動使另一方向裝配的棱鏡232置于光路中，使光束30經棱鏡232折射成另一方向的平行光束32，經準直透鏡223會聚后進入另一輸出光纖221。
可以理解，經由驅動裝置27驅動棱鏡陣列23的不同方向裝配的棱鏡置于光路中，該不同方向裝配的棱鏡可將光纖211的輸入光信號切換至輸出端22的不同輸出光纖221。因此，該機械式光學轉換裝置可將輸入端21輸入的光信號輸入到輸出端22的任一根輸出光纖，因光路光路具有可逆性，故其也可以反向傳輸。
權利要求1.一種機械式光學轉換裝置，其包括一輸入端、一輸出端及一驅動裝置，該輸入端包括一輸入光纖和一光纖插針以及一準直透鏡，該光纖插針收容固持該輸入光纖，該準直透鏡用以準直該輸入光纖輸入的信號光；其特征在于該輸出端包括多根輸出光纖、一多芯光纖固持器及一與多芯光纖固持器相對設置的準直透鏡，該多芯光纖固持器收容固持該多根光纖，該驅動裝置驅動棱鏡平動實現光路的轉換。
2.如權利要求1所述的機械式光學轉換裝置，其特征在于其進一步包括一底座，該底座包括二第一安裝座及一第二安裝座，其中該第二安裝座平行于第一安裝座設置且位于二第一安裝座之間。
3.如權利要求1所述的機械式光學轉換裝置，其特征在于其進一步包括一棱鏡固持器，該棱鏡固持器包括一棱鏡固持板，其上均開設有多個以安裝棱鏡安裝孔，該棱鏡分別置于該安裝孔中。
4.如權利要求1所述的機械式光學轉換裝置，其特征在于該輸入端進一步包括一內套管及一外套管，該內套管套固光纖插針和準直透鏡，該外套管套設于內套管之外側。
5.如權利要求1所述的機械式光學轉換裝置，其特征在于該輸出端進一步包括一內套管及一外套管，該內套管套固多芯光纖固持器及準直透鏡，該外套管套設于內套管外側。
6.如權利要求2所述的機械式光學轉換裝置，其特征在于該二第一安裝座相對平行設置，其頂部均具有安裝輸入端和輸出端一通孔。
7.如權利要求3所述的機械式光學轉換裝置，其特征在于該第二安裝座裝配棱鏡固持器，且置于輸入端和輸出端的兩準直透鏡之間。
8.如權利要求1所述的機械式光學轉換裝置，其特征在于該驅動裝置進一步包括一驅動設備和二連接桿，該驅動設備經由二連接桿驅動棱鏡固持板于不同位置。
9.如權利要求1所述的機械式光學轉換裝置，其特征在于該多芯光纖固持器包括一內固持架和一外固持管，該外固持管套固在該內固持架的外部。
10.如權利要求9所述的機械式光學轉換裝置，其特征在于該內固持架上開設有多個凹槽，分別容納該多根光纖。
專利摘要一種機械式光學轉換裝置，其包括一輸入端、一輸出端、一棱鏡陣列和一驅動裝置。該輸入端包括一輸入光纖、一光纖插針和一準直透鏡，該光纖插針收容固持該輸入光纖，該準直透鏡用來準直該輸入光纖輸入的信號。該輸出端包括多根輸出光纖、一多芯光纖固持器及一準直透鏡，該多芯光纖固持器收容固持該多根輸出光纖，該準直透鏡用以會聚信號光至該輸出光纖。該棱鏡陣列位于輸入端與輸出端之間，其由多個棱鏡構成。該驅動裝置驅動棱鏡陣列平移以使不同方向裝配的棱鏡置于輸入端和輸出端之間的光路中實現對光路的切換。
文檔編號G02B6/35GK2546896SQ02227290
公開日2003年4月23日 申請日期2002年4月27日 優(yōu)先權日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