專利名稱：雙重光開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)元件之間的光切換，特別是涉及一種用于提供此類切換的光學(xué)雙重切換裝置。
背景技術(shù)：
用于將入射光在光纖或光導(dǎo)路徑之間有選擇地切換的各種光開關(guān)已經(jīng)眾所周知，且已在許多場(chǎng)合中得到應(yīng)用。在某些情況下，當(dāng)必須同時(shí)切換兩條或更多的光束(例如從兩條或更多的輸入光纖接收光束)時(shí)，需要光開關(guān)的聯(lián)動(dòng)操作。
這種應(yīng)用的一個(gè)例子是光網(wǎng)絡(luò)中的旁路切換，此時(shí)雙向光流量必須被快速轉(zhuǎn)向至旁路某個(gè)光環(huán)路或節(jié)點(diǎn)。通常，這種轉(zhuǎn)向是通過在每個(gè)光流量方向上采用2×2旁路開關(guān)完成的，如圖1所示，圖中示出了正常光流量和被旁路的光流量。所示的環(huán)網(wǎng)6包含節(jié)點(diǎn)1、2、3和4，它們以串聯(lián)方式連接。2×2旁路開關(guān)5作為環(huán)路與節(jié)點(diǎn)3之間的接口；它可以將光學(xué)信息路由至兩個(gè)通道中的任何一個(gè)。這一點(diǎn)在圖1中示出，圖中將2×2開關(guān)的一個(gè)狀態(tài)示為模塊5a，將另一個(gè)狀態(tài)示為模塊5b，模塊5a和5b分別連接至節(jié)點(diǎn)模塊3a和3b。應(yīng)理解事實(shí)上僅應(yīng)用了單節(jié)點(diǎn)3和單個(gè)旁路開關(guān)5。經(jīng)環(huán)路6進(jìn)、出節(jié)點(diǎn)3的正常光流量與模塊5a所示旁路開關(guān)的交叉狀態(tài)相對(duì)應(yīng)。如果節(jié)點(diǎn)失效或被斷開，環(huán)路就將失效，除非環(huán)路的連續(xù)性仍然得到保持。模塊5b示出了旁路開關(guān)5的又一種狀態(tài)，在此狀態(tài)下環(huán)路的連續(xù)性得以保持。在節(jié)點(diǎn)3失效或斷開時(shí)，該節(jié)點(diǎn)被光回路旁路，這可以被稱為旁路或回路狀態(tài)。
一種小型而高效的2×2光學(xué)旁路開關(guān)由本發(fā)明的發(fā)明者在美國(guó)專利6,353,692中披露，該專利已轉(zhuǎn)讓給JDS尤尼弗思公司(Uniphase)，此處本申請(qǐng)的受讓方通過參考將其合并入本申請(qǐng)中。該開關(guān)有優(yōu)勢(shì)的一點(diǎn)是，它僅采用一個(gè)透鏡，且為單面式，即所有輸入和輸出光纖均位于一面上，從而可以實(shí)現(xiàn)緊湊封裝。
為了應(yīng)對(duì)雙向鏈路中的光學(xué)旁路開關(guān)需求，通常采用兩個(gè)常規(guī)的2×2光學(xué)旁路開關(guān)，它們被同步并且可能被捆綁在一起，如通常所采用的那樣。例如，Young等人在2005年7月19日公布的美國(guó)專利6,920,277中披露了一種使用兩個(gè)旁路開關(guān)來創(chuàng)建終端節(jié)點(diǎn)的光學(xué)旁路的結(jié)構(gòu)和方法。在另外一例中，Wang等人在2004年11月2日公布的美國(guó)專利6,813,241中披露了一種用于在雙向數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行鏈路保護(hù)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，它采用了由兩個(gè)1×2光開關(guān)組成的雙重開關(guān)結(jié)構(gòu)。
在上述采用現(xiàn)有技術(shù)的解決方案中，兩個(gè)單獨(dú)的光開關(guān)被組合在一起，形成一個(gè)雙重光開關(guān)，盡管這樣能夠完成其預(yù)期功能，但體積和成本卻都大致是單一開關(guān)的兩倍。
本發(fā)明的目的是提供一種小型的單面光學(xué)多開關(guān)裝置，所述裝置的單個(gè)開關(guān)都共用至少光學(xué)元件的一部分，以減小裝置的體積和復(fù)雜性。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種簡(jiǎn)單而緊湊的雙重2×2光學(xué)旁路開關(guān)，它所包含的光學(xué)部件數(shù)目要少于兩個(gè)單獨(dú)的2×2光學(xué)旁路開關(guān)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種包含單個(gè)透鏡和單個(gè)開關(guān)元件的簡(jiǎn)單而緊湊的雙重光開關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種具備兩個(gè)或更多光開關(guān)功能的光開關(guān)裝置。該光開關(guān)裝置包括多個(gè)端口，第一組端口用于發(fā)射和接收第一光信號(hào)，第二組端口用于發(fā)射和接收第二光信號(hào)；固定反射鏡，用于接收來自第一組端口中第一端口的第一光信號(hào)和來自第二組端口中第一端口的第二光信號(hào)，并將第一和第二光信號(hào)向所述多個(gè)端口充分反射；透鏡，置于多個(gè)端口與固定反射鏡之間，用于將第一和第二光信號(hào)充分準(zhǔn)直到固定反射鏡上的，并將第一光信號(hào)充分會(huì)聚到第一組端口附近，將第二光信號(hào)充分會(huì)聚到第二組端口附近；可移動(dòng)折射鏡，可以有選擇性地置于多個(gè)端口與固定反射鏡之間的第一和第二光信號(hào)光通路上及通路外的兩個(gè)位置上，當(dāng)可移動(dòng)折射鏡處于這兩個(gè)位置中的第一個(gè)時(shí)，用來將第一光信號(hào)引至第一組端口的第二端口，將第二光信號(hào)引至第二組端口的第二端口，并通過將可移動(dòng)折射鏡重新定位至這兩個(gè)位置中的第二個(gè)，將第一光信號(hào)轉(zhuǎn)至第一組端口的第三端口，將第二光信號(hào)轉(zhuǎn)至第二組端口的第三端口；其中第一組端口和第二組端口互為光學(xué)解耦關(guān)系，以便當(dāng)可移動(dòng)折射鏡處于這兩個(gè)位置中任何一個(gè)時(shí)實(shí)現(xiàn)充分的的光隔離，從而實(shí)現(xiàn)雙重開關(guān)功能。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供有一個(gè)光開關(guān)裝置，它包括第一開關(guān)，其帶有至少三個(gè)端口、用于接收和發(fā)射第一光信號(hào)；和第二開關(guān)，帶有至少三個(gè)端口、用于接收和發(fā)射第二光信號(hào)，其中第二開關(guān)的端口與第一開關(guān)的端口相鄰布置，而第一和第二開關(guān)則共用公共的切換裝置，用于對(duì)第一和第二開關(guān)在第一工作模式與第二工作模式之間進(jìn)行同步切換。公共的切換裝置包括固定反射鏡，用于分別從第一和第二開關(guān)的端口接收第一和第二光信號(hào)，并將第一和第二光信號(hào)分別向第一和第二開關(guān)充分反射；透鏡，置于第一和第二開關(guān)端口之間的其中一側(cè)，固定反射鏡置于其中另一側(cè)，用來將第一和第二光信號(hào)充分準(zhǔn)直到固定反射鏡上，并將第一和第二光信號(hào)分別充分會(huì)聚到第一和第二開關(guān)的端口附近，以及可移動(dòng)折射鏡，可以置于固定反射鏡與第一和第二開關(guān)端口之間的第一和第二光信號(hào)的光通路上及通路外，用于實(shí)現(xiàn)第一和第二工作模式，在第一工作模式中，第一開關(guān)的第一端口被光耦至第一開關(guān)的第二端口，第二開關(guān)的第一端口被光耦至第二開關(guān)的第二端口，而在第二工作模式中，第一開關(guān)的第一端口被光耦至第一開關(guān)的第三端口，第二開關(guān)的第一端口被光耦至第二開關(guān)的第三端口。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種雙重旁路2×2開關(guān)，其功能相當(dāng)于為實(shí)現(xiàn)同步切換的兩個(gè)獨(dú)立的2×2聯(lián)動(dòng)旁路開關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供了一種雙重1×2開關(guān)，其功能相當(dāng)于兩個(gè)獨(dú)立的1×2聯(lián)動(dòng)光開關(guān)。
有利的是，本發(fā)明提供了一種開關(guān)裝置，其中，相互充分光隔離的兩個(gè)或更多端口組內(nèi)的同步切換是通過共用公共的切換裝置來實(shí)現(xiàn)的，目的是對(duì)每個(gè)端口組內(nèi)的光進(jìn)行重定向。這種共享使該裝置幾乎和單一開關(guān)一樣簡(jiǎn)單，但卻可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或更多相互光隔離的開關(guān)的功能，從而與現(xiàn)有技術(shù)方案相比，本裝置在體積和成本方面都有大幅降低。
同樣具備優(yōu)勢(shì)的是，本發(fā)明所提供的光學(xué)開關(guān)裝置是單面的，從而所有光纖端口被置于同一面上，使得此開關(guān)比常規(guī)的雙面開關(guān)更為緊湊。


現(xiàn)在結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式舉例進(jìn)行說明[17]圖1為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)采用單個(gè)2×2旁路開關(guān)對(duì)一個(gè)單向光流量進(jìn)行切換的示意結(jié)構(gòu)圖。
圖2A和2B分別是根據(jù)本發(fā)明給出的一種雙重2×2旁路開關(guān)裝置的側(cè)視圖和垂直橫剖面圖。
圖3A是描繪如圖2A和2B所示、處于第一工作模式下的開關(guān)裝置內(nèi)的光束的示意圖。
圖3B和3C分別示出在如圖2A和2B中所示開關(guān)裝置在第一工作模式下，第一組端口和第二組端口內(nèi)的光學(xué)耦合圖。
圖4A是描繪本發(fā)明的、處于第二工作模式下的開關(guān)裝置內(nèi)的光束的示意圖。
圖4B和4C分別示出在本發(fā)明的開關(guān)裝置在第二工作模式下，第一組端口和第二組端口內(nèi)的光學(xué)耦合圖。
圖5為根據(jù)本發(fā)明采用雙重2×2旁路開關(guān)對(duì)一個(gè)雙向光流量進(jìn)行切換的示意結(jié)構(gòu)圖。 具體實(shí)施方式
根據(jù)本發(fā)明給出的一種光學(xué)開關(guān)裝置的優(yōu)選實(shí)施方式如圖2A-4C所示，現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行討論。在本實(shí)施方式中，開關(guān)裝置的功能相當(dāng)于兩個(gè)組合在一起的2×2旁路光開關(guān)，它們可在兩種工作模式之間同時(shí)切換。這種能夠作為兩個(gè)組合光開關(guān)使用的開關(guān)裝置在此也被稱為雙重光開關(guān)，而在以下介紹的特定的第一實(shí)施方式中，也可以稱為雙重2×2旁路光開關(guān)。
圖2A根據(jù)本發(fā)明示意性地示出了雙重2×2旁路開關(guān)裝置的側(cè)視圖。光纖套管100中容納有多個(gè)光纖端頭。光纖的端面形成了多個(gè)光學(xué)端口，被統(tǒng)稱為102。端口102被光耦合至充分準(zhǔn)直/會(huì)聚透鏡104，透鏡優(yōu)選采用自聚焦(GRIN)透鏡的形式，靠近端口102布置。透鏡104用于將光會(huì)聚在端口102上，并將開關(guān)遠(yuǎn)端的光準(zhǔn)直到反射鏡106上，該反射鏡具體可采用固定式反射鏡。在所示實(shí)施例中，透鏡104和端口102相對(duì)于光軸101對(duì)稱布置，而固定反射鏡106的反射面則垂直于光軸101布置。提供端口102的光纖端頭可以為單?；蚨嗄?。
可移動(dòng)折射鏡110為折射率與鄰近環(huán)境介質(zhì)不同的透光光楔，該可移動(dòng)折射鏡110可以置于透鏡104和反射鏡106之間光通路上和通路外的兩個(gè)位置。作為選擇，折射鏡110包括棱鏡或折射光電子器件。致動(dòng)器112與折射鏡110相連，用于對(duì)折射鏡110進(jìn)行有選擇性的重定位，以完成對(duì)端口102之間的入射光束的切換，如本說明書后續(xù)詳述?？蛇x的，可以在端口102與透鏡104之間的光通路上選擇放置透光材料制成的墊片108，以減小由存在于透鏡104與反射鏡106之間的大氣空間產(chǎn)生的插入損耗。
圖2A中所示的光學(xué)開關(guān)裝置基于美國(guó)專利6,353,692中公開的單側(cè)式光開關(guān)的常規(guī)設(shè)計(jì)概念，以下稱“692”，光纖端口102的數(shù)量和位置除外。根據(jù)本發(fā)明，圖2B中給出了光纖套管100內(nèi)端口102的位置舉例，該圖代表位于與光纖端頭垂直的平面內(nèi)的裝置的縱截面AA。在所示例子中，端口102在光纖套管100內(nèi)的布置也確定了端口102相對(duì)于GRIN透鏡104的位置。
根據(jù)本發(fā)明，端口102之間以及與透鏡104之間按預(yù)定的空間排列布置，以形成兩互為光解耦關(guān)系的端口組。在本說明書的上下文中，開關(guān)裝置的兩組端口可被視為互為光解耦，或者等效地被視為相互充分光隔離，條件是當(dāng)處于裝置兩種固定工作模式中的任何一種時(shí)，一束光在穿過設(shè)備后被兩組中的任何一個(gè)端口接收，之后被導(dǎo)向至同一組端口中的一個(gè)端口，或者被實(shí)際上丟失，因此在任何兩個(gè)來自不同組的端口之間提供至少20dB(優(yōu)選40dB以上)的光隔離。
在如圖2A、2B所示的示例實(shí)施方式中，這兩個(gè)光解耦的組是由四個(gè)端口102a、102b、102c和102d組成的第一組端口，它們與兩個(gè)聯(lián)動(dòng)光開關(guān)中的第一開關(guān)相關(guān)，以及由四個(gè)端口102e、102f、102g和102h組成的第二組端口，它們與兩個(gè)聯(lián)動(dòng)光開關(guān)中的第二開關(guān)相關(guān)。出于說明的目的，在圖2A中及其后，第一組端口和相應(yīng)的光纖端頭以點(diǎn)影表示。第一組端口也將被稱為端口102a-d，第二組端口也將被稱為端口102e-h。
參考圖2B，在所示例子中，端口102被布置為兩行，每行有四個(gè)端口，以使第一組端口被置于第二組端口之間。在每一行之內(nèi)，各端口被相互對(duì)齊。箭頭99顯示了對(duì)應(yīng)于圖2A的觀察方向，因此在圖2A中，端口102a、102c和102g分別位于端口102f、102b和102d之后，由標(biāo)記“102f(a)”、“102b(c)”和“102d(g)”示出，括號(hào)中的字符對(duì)應(yīng)于隱藏的端口。
在沒有第二組端口102e-h的情況下，圖2A、B中所示的裝置基本類似于“692”中披露的單側(cè)4端口光學(xué)開關(guān)，它有兩種工作模式，作為2×2旁路光學(xué)開關(guān)工作。具備優(yōu)勢(shì)的一點(diǎn)是，對(duì)‘692”中披露的第一組端口102a-d增加第二組端口102e-h后的功能等效于添加第二2×2旁路光學(xué)開關(guān)以形成雙重開關(guān)裝置，而不需要添加其它任何光學(xué)元件，從而基本上不會(huì)增加開關(guān)的體積或成本，因?yàn)榈谝唤M端口和第二組端口共用相同的光重新導(dǎo)向的光學(xué)元件透鏡104、反射鏡106、可選墊片108、可移動(dòng)折射鏡110和致動(dòng)器112，它們一同構(gòu)成公用的器件的開關(guān)裝置。
現(xiàn)在將通過描述裝置的固定工作模式來講解圖2A、B所示雙重開關(guān)裝置的功能。
再回到圖2B，對(duì)于所示的兩組端口的每一組，在該組的一個(gè)端口處接收到光束，它經(jīng)過光學(xué)元件104、106、108和110被導(dǎo)向至該組中任一另一端口，或轉(zhuǎn)離端口102a-102h中的任何一個(gè)，從而失去光束。這種端口布置使該裝置不增加光學(xué)端口外的其他任何光學(xué)部件就可以實(shí)現(xiàn)雙重2×2光學(xué)旁路開關(guān)的光重新導(dǎo)向功能，現(xiàn)在對(duì)此進(jìn)行介紹。
在第一工作模式中，第一組端口的端口102a和102b各發(fā)出光束，穿過透鏡104準(zhǔn)直到反射鏡106上，再經(jīng)過同一個(gè)透鏡104會(huì)聚之后被分別反射至同一第一組端口的相鄰端口102c和102d。與此相獨(dú)立，第二組端口的端口102e和102f各發(fā)出光束，通過透鏡104準(zhǔn)直到反射鏡106上，再經(jīng)過同一個(gè)透鏡104會(huì)聚之后被分別反射至第二組端口的相鄰端口102h和102g。
圖3A、3B和3C中示出了這種工作模式，可移動(dòng)折射鏡110被置于兩位置中的第一位置，即在透鏡104與反射鏡106之間光通路之外。圖3A示意性地描繪了開關(guān)內(nèi)的光束，而圖3B和3C則分別示出了第一組端口和第二組端口內(nèi)的光耦合。應(yīng)理解圖3B和3C是同時(shí)發(fā)生的，因而開關(guān)裝置顯示為相同的工作模式。
圖3A中的箭頭125表示第一組端口的端口102b上接收到的光束，它穿過透鏡104準(zhǔn)直到反射鏡106上，而在經(jīng)透鏡104會(huì)聚之后，該光束被反射至第一組的隱藏端口102c。如本領(lǐng)域的那些熟練技術(shù)人員所知，此光束路徑可以是可逆的，導(dǎo)致端口102b、102c的耦合，如圖3B中雙側(cè)箭頭所示。類似地，下文中所述其他所有光束的方向均可逆，因此下文中所述的兩個(gè)光耦合端口中的每一個(gè)都可以既是此裝置的輸入端口，也可以是輸出端口。
圖3A中的箭頭120表示兩束光一束光在第二組的端口102f處被接收，另一束光在第一組的隱藏端口102a處被接收；這兩束光經(jīng)過同一個(gè)透鏡104準(zhǔn)直到反射鏡106上，并從此處反射之后，被透鏡104會(huì)聚，并被分別轉(zhuǎn)至第二組的隱藏端口102g和第一組的端口102d，如圖3B、3C所示。
最后，箭頭130表示通過第二組的端口102e進(jìn)入開關(guān)裝置的光束，被透鏡104和反射鏡106導(dǎo)向至同一第二組的端口102h。
上述第一工作模式(根據(jù)圖3B、C所示)提供了一種雙重旁路2×2開關(guān)，其功能相當(dāng)于‘692中所公開的兩個(gè)單獨(dú)的2×2旁路開關(guān)，一個(gè)帶有端口102a-d，另一個(gè)則帶有端口102e-h，其他所有光學(xué)元件則為共用，而兩個(gè)單獨(dú)的2×2旁路開關(guān)中的每一個(gè)都處于交叉狀態(tài)。
第二工作模式在圖4A、4B和4C中示出，可移動(dòng)折射鏡110被置于兩個(gè)位置中的第二個(gè)，即處于透鏡104與反射鏡106之間的光通路上。圖4A示意性地示出了開關(guān)內(nèi)的光束，以代表射出光線的箭頭表示，而圖4B和4C則分別示出了第一組端口和第二組端口內(nèi)的光學(xué)耦合。應(yīng)理解圖4B和4C是同時(shí)發(fā)生的，開關(guān)裝置也顯示為相同的工作模式。通過其端口進(jìn)入本發(fā)明開關(guān)裝置的光束(例如圖3A-4C中所示)在本說明書下文中也將被稱為光學(xué)信號(hào)。
在第二工作模式中，由第一組端口的端口102a和102b發(fā)出的兩束光，穿過透鏡104和折射鏡110，用以準(zhǔn)直到反射鏡106上并在其上反射。在光束穿過空氣與折射鏡的界面時(shí)，其方向按照斯涅爾定律(Snell′s Law)改變。光束通過同一折射鏡110和透鏡104返回，并以這樣的方式被導(dǎo)向，即從端口102b傳輸?shù)墓馐粫?huì)聚在端口102d處，如圖4A中的箭頭140所示，而端口102a發(fā)出的光束則不會(huì)被導(dǎo)向第一或第二組端口的任何端口，如圖4C所示，從而失去光束。類似地，在第二工作模式中，由第二組端口的端口102f和102e發(fā)出的兩束光穿過同一透鏡104和同一折射鏡110，用以準(zhǔn)直到反射鏡106上并在其上反射，在通過折射鏡110時(shí)按照斯涅爾定律發(fā)生方向改變，再通過同一折射鏡110和透鏡104返回，并以這樣的方式被導(dǎo)向，即端口102f發(fā)出的光束在端口102h處會(huì)聚，如圖4A中的箭頭150所示，而端口102e發(fā)出的光束則不會(huì)被導(dǎo)向第一或第二組端口的任何端口，如圖4C所示，從而失去光束。當(dāng)處于第二工作模式時(shí)，第一組端口的端口102a和102c以及第二組端口的端口102e、102g都不會(huì)被耦合至本開關(guān)的其他任何端口。
上述第二工作模式，正如從圖4B、4C可明顯看出，提供了一種雙重旁路2×2開關(guān)，其每個(gè)單獨(dú)的開關(guān)都處于旁路狀態(tài)。
與‘692中所述類似，啟動(dòng)致動(dòng)器112可實(shí)現(xiàn)第一和第二工作模式之間的切換，該致動(dòng)器會(huì)將折射鏡110移入或移出光通路。有利的是，在本發(fā)明的開關(guān)裝置中，折射鏡110的這種重新定位可以實(shí)現(xiàn)第一和第二組端口內(nèi)的光束同步切換。
圖2A-4C中所示的開關(guān)裝置可有效地實(shí)現(xiàn)兩個(gè)獨(dú)立的2×2聯(lián)動(dòng)開關(guān)，以進(jìn)行同步工作，其中第一組端口形成第一獨(dú)立開關(guān)端口，第二組端口形成第二獨(dú)立開關(guān)端口，開關(guān)裝置的兩個(gè)獨(dú)立開關(guān)共用由透鏡104、反射鏡106、折射鏡110和致動(dòng)器112組成的公共切換裝置，以同步切換第一和第二開關(guān)。
圖5示出如何在雙向光網(wǎng)絡(luò)200中使用雙重旁路2×2開關(guān)裝置210以包含或繞開節(jié)點(diǎn)220。點(diǎn)劃線230顯示了開關(guān)裝置210內(nèi)部的連接，它處于第二即旁路或回路工作模式。圖5A示出了第一即交叉狀態(tài)工作模式，其中節(jié)點(diǎn)220包含在網(wǎng)絡(luò)中。模塊240a將同一部分網(wǎng)絡(luò)顯示為模塊240，而開關(guān)210則處于第一工作模式。點(diǎn)線230a顯示了開關(guān)210內(nèi)部的連接。
前述光學(xué)開關(guān)裝置也可以有其他工作模式例如它可以充當(dāng)雙重1×2開關(guān)，或者1×2和2×2聯(lián)動(dòng)旁路開關(guān)的組合。舉例來說，在上述光學(xué)開關(guān)裝置的第二工作模式中(如圖2A、2B所示)，端口102a和102e不工作，由第一組端口的第一端口102b接收到的第一光信號(hào)被導(dǎo)向至第一組端口的第二端口102c，而由第二組端口的第一端口102f接收到的第二光信號(hào)則被導(dǎo)向至第二組端口的第二端口102g，此時(shí)可移動(dòng)折射鏡110不在第一和第二光信號(hào)的路徑上。將可移動(dòng)折射鏡110插入透鏡104與反射鏡106之間的光通路上，可將開關(guān)裝置轉(zhuǎn)入第四工作模式，其中開關(guān)裝置通過端口102b和102f接收到的光束被分別導(dǎo)向至第一組端口的第三端口102d和第二組端口的第三端口102h。
由此，第三與第四模式之間的切換使該裝置有效地成為雙重1×2開關(guān)，在雙重1×2開關(guān)的第一1×2開關(guān)內(nèi)，當(dāng)裝置處于第三工作模式時(shí)，在端口102b處接收的光束被導(dǎo)向端口102c，在切換至第四工作模式之后，則被導(dǎo)向至端口102d，而在雙重1×2開關(guān)的第二1×2開關(guān)內(nèi)，當(dāng)裝置處于第三工作模式時(shí)，在端口102f處接收的光束被導(dǎo)向端口102g，在切換至第四工作模式之后，則被導(dǎo)向至端口102h。
有利的是，本發(fā)明提供了一種開關(guān)裝置，其中在兩組或更多組端口之間的同步切換是通過共用以下相同的光學(xué)元件來重新導(dǎo)向每組端口內(nèi)的光線透鏡104、反射鏡106、折射鏡110和致動(dòng)器112。這種共用的結(jié)果是該裝置幾乎與單個(gè)開關(guān)一樣簡(jiǎn)單，但卻能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或更多光學(xué)隔離而共用公共切換裝置以實(shí)現(xiàn)同步切換的功能，從而較采用現(xiàn)有技術(shù)方案在體積和成本上有實(shí)質(zhì)性的縮減。同樣有利的是，本發(fā)明所給出的光學(xué)開關(guān)裝置為單面式，所有光纖端口均被布置于同一面上，從而使此開關(guān)較常規(guī)雙面開關(guān)結(jié)構(gòu)更為緊湊。
在不偏離本發(fā)明的范圍，即可容易地得到其他實(shí)施方式及工作模式。例如，可以添加與第一和第二組端口均互為光學(xué)解耦的第三組端口，以實(shí)現(xiàn)三重開關(guān)功能，和/或者可以包括附加的可移動(dòng)折射鏡，以便將光線切換至其他端口組合。
權(quán)利要求
1.一種光開關(guān)裝置，其包括多個(gè)端口，其包括第一組端口，用以發(fā)送和接收第一光信號(hào)和第二組端口，用以發(fā)送和接收第二光信號(hào)；固定反射鏡，用于接收來自所述第一組端口的第一端口的所述第一光信號(hào)和所述第二組端口的第一端口的所述第二光信號(hào)，并用于將所述第一和第二光信號(hào)向所述多個(gè)端口充分反射；透鏡，置于所述多個(gè)端口與所述固定反射鏡之間，用于將所述第一和第二光信號(hào)充分準(zhǔn)直至所述固定反射鏡，并將所述第一光信號(hào)充分會(huì)聚在所述第一組端口附近，將所述第二光信號(hào)充分會(huì)聚在所述第二組端口附近；可移動(dòng)折射鏡，可以有選擇性地置于兩個(gè)位置處，所述兩個(gè)位置是所述多個(gè)端口與所述固定反射鏡之間的所述第一和第二光信號(hào)的光通路上及光通路外，當(dāng)所述可移動(dòng)折射鏡處于所述兩個(gè)位置中的第一個(gè)時(shí)，用來將所述第一光信號(hào)引至所述第一組端口的第二端口，將所述第二光信號(hào)引至所述第二組端口的第二端口，以及通過將所述可移動(dòng)折射鏡重新定位至所述兩個(gè)位置中的第二個(gè)，將所述第一光信號(hào)導(dǎo)向至所述第一組端口的第三端口，和將所述第二光信號(hào)轉(zhuǎn)至所述第二組端口的第三端口；其中所述第一組端口和第二組端口互為光學(xué)解耦關(guān)系，以便當(dāng)所述可移動(dòng)折射鏡處于所述兩個(gè)位置中任何一個(gè)時(shí)實(shí)現(xiàn)充分的光隔離，從而實(shí)現(xiàn)雙重開關(guān)功能。
2.如權(quán)利要求1中所述的光開關(guān)裝置，其中所述第一組端口和所述第二組端口中的每一組均包含至少三個(gè)端口，用于形成雙重1×2開關(guān)。
3.如權(quán)利要求1中所述的光開關(guān)裝置，其中所述第一組端口和所述第二組端口中的每一組均包含至少四個(gè)端口，用于形成雙重2×2開關(guān)。
4.如權(quán)利要求1中所述的光開關(guān)裝置，其中所述第一組端口位于所述第二組端口的各端口之間。
5.如權(quán)利要求1中所述的光開關(guān)裝置，還包括與所述第一和第二組端口中的每一組均互為光學(xué)解耦的第三組端口，用于提供三重開關(guān)功能。
6.如權(quán)利要求1中所述的光開關(guān)裝置，還包括可置于所述多個(gè)端口與所述透鏡之間的墊片，以減小所述開關(guān)裝置的插入損耗。
7.如權(quán)利要求1中所限定的光開關(guān)裝置，其中所述可移動(dòng)折射鏡可以置于所述透鏡與所述固定反射鏡之間。
8.如權(quán)利要求1中所限定的光開關(guān)裝置，其中所述可移動(dòng)折射鏡的折射率與相鄰的環(huán)境介質(zhì)不同。
9.如權(quán)利要求1中所限定的光開關(guān)裝置，還包括致動(dòng)器，用于有選擇性地將所述可移動(dòng)折射鏡從所述兩個(gè)位置中的所述第一個(gè)重新定位到所述第二個(gè)。
10.如權(quán)利要求1中所限定的光開關(guān)裝置，包括置于所述多個(gè)端口與所述固定反射鏡之間的多個(gè)可移動(dòng)折射鏡。
11.如權(quán)利要求1中所限定的光開關(guān)裝置，其中所述可移動(dòng)折射鏡為可充分透光的光楔。
12.如權(quán)利要求1中所限定的光開關(guān)裝置，其中所述可移動(dòng)折射鏡為棱鏡。
13.如權(quán)利要求1中所限定的光開關(guān)裝置，其中所述固定反射鏡為可充分反射的反射鏡。
14.如權(quán)利要求1中所限定的光開關(guān)裝置，其中所述透鏡為自聚焦GRIN透鏡。
15.如權(quán)利要求1中所限定的光開關(guān)裝置，其中所述多個(gè)端口中的每一個(gè)均由光纖端頭實(shí)現(xiàn)。
16.如權(quán)利要求15中所限定的光開關(guān)裝置，其中所述光纖為多模光纖。
17.一種光開關(guān)裝置，其包括第一開關(guān)，其具有至少三個(gè)端口，用于接收和發(fā)送第一光信號(hào)，第二開關(guān)，其具有至少三個(gè)端口，用于接收和發(fā)送第二光信號(hào)，其中所述第二開關(guān)的所述端口與所述第一開關(guān)的所述端口相鄰布置，以及其中所述第一和第二開關(guān)共用公共切換裝置，以便對(duì)所述第一和第二開關(guān)在第一工作模式與第二工作模式之間進(jìn)行同步切換。所述公共切換裝置包括固定反射鏡，用來分別從所述第一和第二開關(guān)的端口接收所述第一和第二光信號(hào)，并將所述第一和第二光信號(hào)向所述第一和第二開關(guān)的所述端口分別充分反射；透鏡，置于位于其一側(cè)的所述第一和第二開關(guān)的所述端口之間，而所述固定反射鏡置于其另一側(cè)，用來將所述第一和第二光信號(hào)充分準(zhǔn)直到所述固定反射鏡上，并將所述第一和第二光信號(hào)分別充分會(huì)聚在所述第一和第二開關(guān)的所述端口附近；可移動(dòng)折射鏡，可置于所述固定反射鏡與所述第一和第二開關(guān)的所述端口之間的所述第一和第二光信號(hào)的光通路上及通路外，用來實(shí)現(xiàn)所述第一和第二工作模式；其中在所述第一工作模式中，所述第一開關(guān)的第一端口被光學(xué)耦合至所述第一開關(guān)的第二端口，所述第二開關(guān)的第一端口被光學(xué)耦合至所述第二開關(guān)的第二端口，和其中在所述第二工作模式中，所述第一開關(guān)的所述第一端口被光學(xué)耦合至所述第一開關(guān)的第三端口，所述第二開關(guān)的所述第一端口被光學(xué)耦合至所述第二開關(guān)的第三端口。
18.如權(quán)利要求17中所限定的光開關(guān)裝置，其中所述透鏡為自聚焦GRIN透鏡。
19.如權(quán)利要求17中所限定的光開關(guān)裝置，其中所述第一和第二光學(xué)開關(guān)的所述端口的每一個(gè)均由光纖的端部實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一個(gè)可作為雙重開關(guān)使用的單面式光開關(guān)裝置，其中各開關(guān)共用同一套切換裝置。各開關(guān)有獨(dú)立的端口，共用由可移動(dòng)折射鏡、透鏡和固定反射鏡組成的公共切換裝置，其中可移動(dòng)折射鏡可以置于透鏡與固定反射鏡之間，以導(dǎo)向各開關(guān)的端口內(nèi)的光。該裝置的一種實(shí)現(xiàn)方式提供了一種包含單透鏡和單切換元件的單面式雙重2×2旁路開關(guān)。
文檔編號(hào)G02B6/35GK1955771SQ20061014966
公開日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2006年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月25日
發(fā)明者保羅·高本 申請(qǐng)人:Jds尤尼弗思公司