專(zhuān)利名稱(chēng)：光開(kāi)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種光開(kāi)關(guān)，并且特別涉及到含多個(gè)輸入、輸出端口， 和在輸入、輸出端口之間影響開(kāi)關(guān)效果的多個(gè)可位移光束操控裝置的光 開(kāi)關(guān)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)可以分為以下幾類(lèi)第一類(lèi)現(xiàn)有技術(shù)中涉及到包含面向多個(gè)固定的輸出端口的單個(gè)可位 移光束操控裝置的光開(kāi)關(guān)。有很多關(guān)于此類(lèi)光開(kāi)關(guān)的例子，美國(guó)專(zhuān)利 US6， 335, 993B1 (Takahashi)中，提供了固定在圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤(pán)上 的單個(gè)可位移準(zhǔn)直器；美國(guó)專(zhuān)利US4， 896， 935 (Lee)中，提供了可旋轉(zhuǎn)以 指向 一 組徑向伸展的準(zhǔn)直器的單個(gè)可移動(dòng)準(zhǔn)直器；美國(guó)專(zhuān)利 US657, 339 (Fick)中，提供了一種單個(gè)可位移光纖，通過(guò)一維壓電裝置的 伸縮，上述光纖能在兩個(gè)固定光纖所在的位置間彎曲。本類(lèi)技術(shù)的其它 例子多為以下結(jié)構(gòu)包含單個(gè)固定的輸入端口和多個(gè)固定的輸出端口 ， 一可位移的光學(xué)元件來(lái)獲得開(kāi)關(guān)的效果，例如日本專(zhuān)利 JP2004287124 (Nin Sensho)和加拿大專(zhuān)利CA2002386309 (Sun De-Gui)。在美國(guó)專(zhuān)利US2003/0072520 (Wu et al )， US5, 436, 986 (Tsai);和 曰本專(zhuān)利JP58072108 (Matsui)等中也提供了包括單個(gè)可位移光束操控 裝置的光開(kāi)關(guān)的例子。歐洲專(zhuān)利EP0496224A2也可以列入此類(lèi)，它公開(kāi) 一個(gè)雙端口光開(kāi)關(guān)，通過(guò)單個(gè)激勵(lì)器的動(dòng)作使其透鏡產(chǎn)生位移，可位移 光束操控裝置移動(dòng)的同時(shí)透鏡也同時(shí)發(fā)生移動(dòng)。第二類(lèi)現(xiàn)有技術(shù)4是供了多個(gè)輸入、輸出開(kāi)關(guān)，激勵(lì)器的數(shù)目等于端 口的總數(shù)。換句話(huà)說(shuō)，此類(lèi)光開(kāi)關(guān)通常需要輸入、輸出端口的移動(dòng)來(lái)達(dá) 到開(kāi)關(guān)的效果。專(zhuān)利W001/50176 (Polatis), WO02/43432 (Arol)，美國(guó) 專(zhuān)利US6, 256， 429 (Ehrfeld et al), US6， 005, 998 (Lee)中，公開(kāi)了每一 個(gè)端口至少有一個(gè)激勵(lì)器。換句話(huà)說(shuō)，如果總共有M+N個(gè)端口，至少應(yīng)該有M+N個(gè)激勵(lì)器來(lái)移動(dòng)光學(xué)元件。美國(guó)專(zhuān)利US6, 859，120(Sweatt William et al)也公開(kāi)了一種在光開(kāi)關(guān)的輸入、輸出端兩側(cè)都使用激勵(lì) 器的系統(tǒng)。
第三類(lèi)現(xiàn)有光開(kāi)關(guān)4支術(shù)中，采用了至少兩個(gè)在輸入、輸出端口的固 定陣列間的可位移光學(xué)器件。例如，美國(guó)專(zhuān)利US6， 456， 751B1 (Bowers et al)公開(kāi)了兩個(gè)微激勵(lì)的反射鏡陣列的使用。此外，日本專(zhuān)利 JP2001350105公開(kāi)了在一種多輸入多輸出的光開(kāi)關(guān)中，采用了包括至少 兩個(gè)可移動(dòng)的棱鏡的棱鏡組，該棱鏡組可以實(shí)現(xiàn)光束從一個(gè)端口切換到 另外一個(gè)端口 。該類(lèi)開(kāi)關(guān)同樣需要至少有和其總端口數(shù)目相同的激勵(lì)光 學(xué)元件。
第四類(lèi)現(xiàn)有的光開(kāi)關(guān)技術(shù)中，采用了和輸入端口或者輸出端口數(shù)目 相同的光束操控裝置。美國(guó)專(zhuān)利US2002/0003919 (Morimoto)提供了包括 和輸入端口數(shù)目相同的可傾斜的光束操控裝置。但是，因?yàn)檩斎牍馐?jīng) 過(guò)所有反射鏡呈扇形擴(kuò)散，使損耗增加，導(dǎo)致不能夠把光束完整的從輸 入端口傳輸?shù)捷敵龆丝?。因此，光束操控裝置基本上不能截取從輸入端 口進(jìn)入的完整光束，并隨后將一個(gè)光束導(dǎo)向至輸出端口通道當(dāng)中。此外， 現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中，可位移裝置不能在基本上完整光束的截取位置上移入和 移出，它們僅能?chē)@某個(gè)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，而不是在能夠?qū)崿F(xiàn)單獨(dú)截取的位置上 移入或者移出。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第 一 個(gè)主要的獨(dú)立方面，本發(fā)明提供了 一種光開(kāi)關(guān)， 其中包括N個(gè)輸入端口； M個(gè)輸出端口；多個(gè)在開(kāi)關(guān)過(guò)程中進(jìn)行位移的 可位移光束操:控裝置；N大于等于3， M大于等于2;可位移裝置的數(shù)目 基本上對(duì)應(yīng)于N或者M(jìn);其中，在來(lái)自所述輸入端口基本完整光束的截 取位置，所述的可位移裝置能夠?qū)崿F(xiàn)移入或移出，并導(dǎo)向所述光束通過(guò) 一通道至所述^T出端口 。
在上述結(jié)構(gòu)中，對(duì)于等于或大于3x2的光開(kāi)關(guān)，僅需配置N或者M(jìn) 個(gè)可位移裝置，減少了所需激勵(lì)器的數(shù)目，同時(shí)降低了獲得的交叉開(kāi)關(guān) 損耗，減少可位移部件同時(shí)可增強(qiáng)了系統(tǒng)的緊湊性，提高了成本效率。這些特點(diǎn)也使得控制系統(tǒng)大大簡(jiǎn)化。
在本發(fā)明的一個(gè)輔助方面，光束操控裝置包括 一個(gè)第一反射組件， 其功能為截取從輸入端口進(jìn)入的光束，并將其導(dǎo)向至一個(gè)第二反射組件 上； 一個(gè)第二反射組件，其功能為截取從第一反射組件射出的光束，并 導(dǎo)向光束至一輸出端口；其中，所述第一反射組件和第二反射組件都是 可以移動(dòng)的。上述構(gòu)造具有諸多優(yōu)點(diǎn)，它能夠在多輸入多輸出的系統(tǒng)中 實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的切換；同時(shí)，與每一個(gè)端口都配置一激勵(lì)器的系統(tǒng)相比， 這種結(jié)構(gòu)具有更高的緊湊性。
在本發(fā)明的另一輔助方面，所述光束操控裝置包括 一個(gè)第一反射 組件，其功能為截取從輸入端口進(jìn)入的光束，并導(dǎo)向光束至第二反射組 件上； 一個(gè)第二反射組件，其功能為截取從第一反射組件射出的光束， 并導(dǎo)向光束至一輸出端口；其中，在切換過(guò)程中，所述第一反射組件是 可移動(dòng)的，所述第二反射組件是固定的。這種結(jié)構(gòu)進(jìn)一步提高了切換的 精確性。
在本發(fā)明的另一輔助方面，多對(duì)第一和第二反射組件能夠?qū)⒐馐鴱?指定的輸入端口導(dǎo)向至指定的輸出端口 。
在本發(fā)明的另一輔助方面，所述的可位移光束操控裝置為一反射組 件，在第一種位移才莫式下，在使用過(guò)程中，所述反射組件在從第一輸入 端口射出光的光路中是可伸縮的；在第二種位移模式下，所述的反射組 件可以移動(dòng)到能夠接收來(lái)自另 一個(gè)輸入端口的光束的位置，在位移的過(guò) 程中，沒(méi)有和在所述第一端口和所述另 一端口之間的其它輸入端口發(fā)生 干擾。這樣就避免了在切換過(guò)程中切斷其它建立的通道，具有明顯的優(yōu) 勢(shì)。因此，它允許切換是"無(wú)中斷"的。
在本發(fā)明的另一輔助方面，輸入端口按弧形排列；在上述第一種位 移模式下，所述反射組件能夠大致徑向伸縮；在上述第二種位移模式下， 所述反射組件在所述第一端口和所述另 一端口之間是可以旋轉(zhuǎn)的。這種 結(jié)構(gòu)避免了在可重復(fù)的、可靠的、精確的工作才莫式下已建立通道的中斷。
在本發(fā)明的另一輔助方面，所述反射組件為潛望鏡構(gòu)件，這就保證
了切換的精確性和可靠性，同時(shí)，提高了系統(tǒng)的緊湊性。
在本發(fā)明的另一輔助方面，所述反射組件包括潛望棱鏡，該潛望棱鏡是能夠獲得所需光質(zhì)量、并且在必要時(shí)能將其自身相對(duì)地直接置換的
體光學(xué)元件的一個(gè)實(shí)例；同時(shí)，使開(kāi)關(guān)的標(biāo)度范圍容易得到提高。
在本發(fā)明的另一輔助方面，所述反射組件通過(guò)彎曲部件，呈輻射狀 置于可旋轉(zhuǎn)基座上。所述光開(kāi)關(guān)進(jìn)一步還包括激勵(lì)器，該激勵(lì)器能夠使 所述潛望鏡構(gòu)件靠所述彎曲部件的彈力做徑向位移。在改進(jìn)的有效方法 中，就可以實(shí)現(xiàn)以激勵(lì)器較小的位移獲得反射組件相對(duì)較大的位移。
在本發(fā)明的另一輔助方面，激勵(lì)器為一細(xì)長(zhǎng)的壓電激勵(lì)器，所述壓 電激勵(lì)器一端與所述的基座相連，在其可位移的另一端通過(guò)彎曲部件與 所述的潛望鏡構(gòu)件相連。上述結(jié)構(gòu)具有使光開(kāi)關(guān)更加緊湊合理的優(yōu)勢(shì)。
在本發(fā)明的另 一輔助方面，為了限制所述潛望鏡構(gòu)件的位移范圍， 所述潛望鏡構(gòu)件在所述基座上的兩個(gè)支墩中間設(shè)置了 一個(gè)凸起。
在本發(fā)明的另一輔助方面，所述的反射組件為一潛望鏡構(gòu)件和相鄰 的附屬第二潛望鏡構(gòu)件，所述潛望鏡構(gòu)件包括上反射面，下反射面和中 間反射鏡；所述附屬第二潛望棱鏡構(gòu)件用于接收從所述第一潛望鏡構(gòu)件 反射來(lái)的光束。
在本發(fā)明的另 一輔助方面，所述的中間反射^:為一部分反射鏡。 在本發(fā)明的另一輔助方面，所述的光開(kāi)關(guān)包括兩個(gè)潛望鏡構(gòu)件，其
中之一可以旋轉(zhuǎn)，另外一個(gè)是固定的。
在本發(fā)明的另一輔助方面，所述的光開(kāi)關(guān)包括一對(duì)潛望鏡構(gòu)件，其
中的每一個(gè)都是獨(dú)立可旋轉(zhuǎn)的，這樣就提供比上述其它結(jié)構(gòu)更大的靈活性。
在本發(fā)明的另 一輔助方面，所述可位移裝置包括一個(gè)第一反射組件 和一個(gè)第二反射組件。所述第一反射組件包括一上反射面和一下反射面，
上反射面和下反射面相距第一距離；所述第二反射組件中也包括一上反 射面和一下反射面，上反射面和下反射面相距第二距離；第二距離小于
第一距離。這種結(jié)構(gòu)允許輸入和輸出端口在多條線(xiàn)上排列，這樣就可以 在一定的開(kāi)關(guān)側(cè)獲得更多數(shù)量的端口 。
在本發(fā)明的另一輔助方面，所述端口按照多條弧的某段排列，其中， 至少有一條弧位于外弧之內(nèi)。
在本發(fā)明的另一輔助方面，向內(nèi)最末端的所述或每個(gè)輸入端口均終止于一個(gè)光學(xué)元件，例如在切換過(guò)程中位置固定的準(zhǔn)直器；向內(nèi)最末端 的所述或每個(gè)輸出端口均終止于一個(gè)光學(xué)元件，例如可被一種光束操控 裝置移動(dòng)的準(zhǔn)直器。
在本發(fā)明的另一主要的獨(dú)立方面，本發(fā)明提供了多個(gè)輸入端口、多 個(gè)輸出端口； 一個(gè)第一反射組件，用于捕捉來(lái)自輸入端口的光束，并將 光束導(dǎo)向至一個(gè)第二反射組件，所述第二反射組件用于捕捉從所述第一 反射組件射出的光束，并將光束導(dǎo)向至輸出端口。其中，所述的第一反 射組件是可以移動(dòng)的，包括一個(gè)第一潛望鏡構(gòu)件和一個(gè)相鄰的附屬第二 潛望鏡構(gòu)件，所述第一潛望鏡構(gòu)件包括上反射面，下反射面和中間反射 鏡；所述附屬第二潛望鏡構(gòu)件用于接收從所述第一潛望鏡構(gòu)件反射來(lái)的 光束。
在本發(fā)明的另一輔助方面，所述的中間反射鏡為一部分反射鏡。 在本發(fā)明的另一主要的獨(dú)立方面，本發(fā)明提供了一種光開(kāi)關(guān)，其中 包括N個(gè)輸入端口； M個(gè)輸出端口；多個(gè)在開(kāi)關(guān)過(guò)程中進(jìn)行位移的可移 動(dòng)光束操控裝置，在切換過(guò)程中，光束才喿控裝置移動(dòng)而無(wú)需輸入、輸出 端口移動(dòng)。N大于等于3， M大于等于2;其中，在來(lái)自所述輸入端口的 基本完整光束的截取位置，所述的可位移裝置能夠?qū)崿F(xiàn)移入或移出，并 導(dǎo)向所述光束通過(guò)一通道至所述輸出端口 。


圖la為可位移光束操控裝置的前視圖，其中輸入端口的一部分位于 棱鏡從相應(yīng)端口的光路中移出的位置；
圖lb為與圖la相似的視圖，其中棱鏡位于截取由相應(yīng)端口射出的 光束的位置；
圖2a示出了光開(kāi)關(guān)的一部分，包括一固定棱鏡和一可移動(dòng)棱鏡，其 中可移動(dòng)的棱鏡位于其收縮的位置；
圖2b示出了如圖2a中所示可收縮的棱^i位于其截取位置；
圖3示出了可位移的雙棱鏡光束才乘控裝置，所述操控裝置與兩固定 棱鏡配合運(yùn)行；
圖4為包括兩個(gè)可位移光束才喿控裝置光開(kāi)關(guān)的局部^L圖；圖5為包括兩個(gè)可位移光束操控裝置光開(kāi)關(guān)的局部視圖，操控裝置
中， 一個(gè)棱4竟要比另外一個(gè)短；
圖6a為圖2a所示光開(kāi)關(guān)的功能性開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖6b為圖2b所示光開(kāi)關(guān)的功能性開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖7為如圖4所示的具體實(shí)施例的功能性開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖8為在旋轉(zhuǎn)棱鏡對(duì)中間插入的固定棱鏡的具體實(shí)施例的功能性開(kāi)
關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖9為如圖5所示光開(kāi)關(guān)的功能性開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖IO示出了光開(kāi)關(guān)的另一個(gè)具體實(shí)施例，其中輸入準(zhǔn)直器固定，輸
出準(zhǔn)直器可移動(dòng)。
具體實(shí)施例方式
圖la示出了光束操控裝置1，也是多個(gè)光束才喿控裝置的其中之一。 光束操控裝置1以前視圖的形式示出，多個(gè)輸入準(zhǔn)直器2位于端口內(nèi)部 的最末端。說(shuō)明書(shū)中"輸入端口"和"輸出端口"兩個(gè)術(shù)語(yǔ)經(jīng)?？梢曰?換。因?yàn)殚_(kāi)關(guān)是雙向的，輸入端口可以當(dāng)作輸入端口或者輸出端口，這 依賴(lài)于端口的功能是輸入還是輸出。使用者可以根據(jù)需要來(lái)定義輸入端 口和lt出端口。
為闡述清楚起見(jiàn)，"輸入/輸出"兩術(shù)語(yǔ)在本文中不互換，此外，"端 口"的定義也被廣義化，以便其能夠包括最外側(cè)和最內(nèi)側(cè)的部分。在某 些結(jié)構(gòu)中，以下的情況是可能的最外側(cè)的部分是固定的，而表現(xiàn)為準(zhǔn) 直器形式的最內(nèi)側(cè)的部分是可移動(dòng)的，如圖IO所示的實(shí)施例。
輸入端口 2在一段弧上按固定的間隔排列。在具體的實(shí)施例中，這 段弧可能是整圓。本發(fā)明同樣包括以下的實(shí)施例為了容納盡可能多的 端口，在光開(kāi)關(guān)的特定側(cè)面可以包括多個(gè)不同半徑的弧或者圓。如箭頭 3所示，光束#:控裝置可以順時(shí)針或者逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。在適當(dāng)情況下，光 束操控裝置可以繞光開(kāi)關(guān)的縱向中央軸101旋轉(zhuǎn)，光束才喿控裝置1的旋 轉(zhuǎn)可以通過(guò)適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，如采用步進(jìn)電^/L。
步進(jìn)電機(jī)或者其它合適的驅(qū)動(dòng)裝置傳送旋轉(zhuǎn)動(dòng)作到基座4,基座4 帶動(dòng)潛望棱鏡形式的反射組件5和壓電激勵(lì)器6轉(zhuǎn)動(dòng)。而示出的反射組件為潛望棱鏡的形式，其他形式的反射系統(tǒng)也可以;故采用，例如由一系 列的反射鏡組成的潛望鏡。潛望棱鏡5由上斜面7和下斜面8組成。
棱鏡的上部由支撐臂9和一系列的彎曲部件(如彎曲部件10和11 )， 連接到基座4上。棱鏡5和彎曲部件之間留有一定的空隙以允許棱鏡做 徑向位移。
在棱鏡5的下部，支撐臂12用以保護(hù)棱鏡，彈性板13將動(dòng)作傳輸 部件14和支撐臂12連接起來(lái)。動(dòng)作傳輸部件是棒或者平板，而且相對(duì) 于彈性板13來(lái)講，應(yīng)該是剛性的。動(dòng)作傳輸部件14通過(guò)另外一個(gè)彈性 部件15連接到基座4的下部。壓電激勵(lì)器6的自由端連接到板17,在 板17和動(dòng)作傳輸構(gòu)件14之間，放入襯墊塊16。
壓電激勵(lì)器是由壓電材料和電極板構(gòu)成的交疊層組成的一個(gè)整體。 相關(guān)的例子可以從申請(qǐng)者以前的專(zhuān)利。>開(kāi)號(hào)WO2002103816 )中找到， 并可作為參考。在上述專(zhuān)利中，提供了二維的壓電激勵(lì)器，而在本實(shí)施 例中，應(yīng)該更傾向于采用一維的壓電激勵(lì)器。
連接線(xiàn)18和19用來(lái)驅(qū)動(dòng)壓電激勵(lì)器沿圖la和圖lb上的箭頭20和 21的方向移動(dòng)。壓電激勵(lì)器的連接線(xiàn)18和19必須足夠的靈活，以配合 基座4的旋轉(zhuǎn)。這可以通過(guò)一對(duì)支持基座旋轉(zhuǎn)的電學(xué)絕緣軸承來(lái)實(shí)現(xiàn)。 此外，連接線(xiàn)的一端還可以通過(guò)支持棱鏡的消隙彈簧或其他的方法，如 軟電線(xiàn)或滑動(dòng)環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)被激勵(lì)時(shí)，依照施加在連接線(xiàn)上電壓的極性，壓電激勵(lì)器沿箭頭 21或20的方向彎曲。由于襯墊塊16提供的間隔，就可以得到如圖沿箭 頭22和23方向的向上或者向下的放大動(dòng)作。
從圖lb可以看出，當(dāng)壓電激勵(lì)器向其基座4的側(cè)面彎曲時(shí)，棱鏡上 升，進(jìn)入到在某種程度上截取光路的位置，在該位置上就可以接收到由 端口 24射出的基本完整光束。由于上斜面7的角度，捕捉的光束被傳輸 到下斜面8，而后光束被進(jìn)一步反射到引導(dǎo)光束進(jìn)入特定輸出端口的反 射組件。
棱鏡的側(cè)面的凸起為一個(gè)端頭止擋25，無(wú)論當(dāng)由于壓電激勵(lì)器的作 用，棱鏡上升或者下降時(shí)，該端頭止擋都會(huì)倚靠在兩個(gè)支墩26和27上， 端頭止擋12限定了光束的正確位置，在該位置，光束從輸入列8射出，而后傳輸至光開(kāi)關(guān)的中心軸101。它同時(shí)避免了當(dāng)棱鏡按照?qǐng)Dla所示方 向位移時(shí)，超出規(guī)定的范圍。這樣就保證了壓電激勵(lì)器可以用相對(duì)簡(jiǎn)單 的開(kāi)/關(guān)電壓控制，而不用在棱鏡的位置處使用專(zhuān)門(mén)的伺服控制。
圖2b示出了棱鏡5位于靠上位置時(shí)，光開(kāi)關(guān)的簡(jiǎn)化表示。此時(shí)，棱 鏡5耦合由輸入準(zhǔn)直器28進(jìn)入的光至光開(kāi)關(guān)的中心軸29,而后通過(guò)固 定棱鏡30進(jìn)入輸出準(zhǔn)直器31。作為對(duì)比，圖2a示出了棱鏡5從能夠截 取從輸入或者輸出準(zhǔn)直器射出的光路位置收回的一個(gè)實(shí)施例。在圖2a所 示的位置，在定位于截取從光開(kāi)關(guān)的其他端口射出的光束的位置之前， 棱鏡5可以自由的如箭頭32或者33的方向旋轉(zhuǎn)至合適的半徑。
本實(shí)施例示出了由一可移動(dòng)的棱鏡和固定棱鏡組成的成對(duì)光學(xué)組件 的使用，本發(fā)明還包括兩個(gè)可移動(dòng)棱鏡組成的棱鏡對(duì)的使用。為了至少 在光開(kāi)關(guān)的 一側(cè)實(shí)現(xiàn)端口的緊湊，本發(fā)明中所采用棱鏡還可以是不同長(zhǎng) 度的。此外，在本發(fā)明中，棱鏡對(duì)的數(shù)目基本上等于輸入或者輸出端口 的數(shù)目。
圖3示出了光開(kāi)關(guān)另一實(shí)施例，其不同之處在于，從固定的準(zhǔn)直器 32和33兩個(gè)方向進(jìn)入的光能夠被慣用的移動(dòng)雙棱鏡構(gòu)件34所捕獲。雙 棱鏡構(gòu)件34允許接收的光獨(dú)立的連接到輸出準(zhǔn)直器35和36,這個(gè)雙棱 鏡系統(tǒng)包括一個(gè)第一潛望棱鏡37和一個(gè)第二潛望棱鏡38,第二潛望鏡 38與第一潛望棱鏡37沿縱向軸39對(duì)稱(chēng)放置。棱鏡37不同于棱鏡38, 它包括在上表面41和下表面42之間的一斜面40，斜面40可以是一全 反射鏡，例如一個(gè)波長(zhǎng)距離或者更長(zhǎng)的氣隙，或者鍍金屬或介電材料的 表面，斜面40也可以是一個(gè)部分反射鏡。當(dāng)斜面40為部分反射鏡時(shí)， 光開(kāi)關(guān)允許部分的光在準(zhǔn)直器33和32之間傳播，同時(shí)，當(dāng)光束由準(zhǔn)直 器32射向準(zhǔn)直器33時(shí)，就會(huì)有部分光射向準(zhǔn)直器36;而當(dāng)光束由準(zhǔn)直 器33射向準(zhǔn)直器32時(shí)，就會(huì)有部分光射向準(zhǔn)直器35。在生產(chǎn)當(dāng)中，雙 棱鏡裝置的元件可以由兩塊平行的玻璃板( 一厚一薄)由涂層粘結(jié)而成， 而后再沿45度角切成薄板。與此類(lèi)似，棱鏡38被做成厚板。它們粘結(jié) 在一起，最后被切成如圖3所示的完整的部件。
圖4示出了光路中兩塊棱鏡都是可以獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的實(shí)施例，此時(shí)，棱 鏡43和44具有相同的有效長(zhǎng)度。圖5示出了包括多對(duì)不同長(zhǎng)度的棱鏡45和46的光開(kāi)關(guān)，其中，在 開(kāi)關(guān)的兩側(cè)，都能夠提供多個(gè)環(huán)，如環(huán)47和48。
圖6a和圖6b分別為如圖2a和圖2b所示光開(kāi)關(guān)的功能開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)示 意圖。在圖6b中，棱鏡5被移動(dòng)至能夠截取由端口 28射出的光束的位 置，而后再通過(guò)固定棱鏡30射到輸出端口 31。如果截取沒(méi)有發(fā)生，例 如端口 50所示，光束沒(méi)有被棱鏡5所截取，而是通過(guò)光開(kāi)關(guān)，射至輸出 端口51。當(dāng)棱鏡5掃描光束時(shí)，隨著棱鏡5的旋轉(zhuǎn)，開(kāi)關(guān)52a至52e可 能被觸發(fā)。旋轉(zhuǎn)棱鏡5收縮會(huì)產(chǎn)生以下的效果棱鏡在旋轉(zhuǎn)時(shí)不再通過(guò) 光束，因此使隱含的寄生開(kāi)關(guān)集52a至52e (圖6a )失去功能。
圖7為如圖4所示光開(kāi)關(guān)的功能開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖。與此類(lèi)似，圖8 是為了得到額外的輸出端口 61、 62、 63、 64,在旋轉(zhuǎn)棱鏡對(duì)之間插入固 定棱鏡的功能開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9為如圖5所示光開(kāi)關(guān)的功能開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖。這種結(jié)構(gòu)在功能 上等效于兩個(gè)如圖6b所示的光開(kāi)關(guān)通過(guò)他們主要的輸出接口 31和65連 接起來(lái)后所形成的光開(kāi)關(guān)。
圖IO示出了具有3個(gè)輸入端口 (301， 302和303 )和2個(gè)輸出端口 (311和312)的光開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)的具體實(shí)施例。在該實(shí)施例中，輸入端口在 其最內(nèi)側(cè)位置上并入準(zhǔn)直器，該準(zhǔn)直器能夠引導(dǎo)進(jìn)入開(kāi)關(guān)內(nèi)的光通過(guò)空 隙304射向輸出準(zhǔn)直器(例如311和312),光束梯:控裝置上下移動(dòng)以進(jìn) 入和移出與輸入準(zhǔn)直器在一條直線(xiàn)上的位置，使由該準(zhǔn)直器進(jìn)入的光線(xiàn) 基本上能全部被截取準(zhǔn)直器收到。
權(quán)利要求
1. 一種光開(kāi)關(guān)，其包括N個(gè)輸入端口，M個(gè)輸出端口；多個(gè)可位移光束操控裝置，在開(kāi)關(guān)的過(guò)程中，該裝置可以產(chǎn)生位移；N大于等于3，M大于等于2；所述多個(gè)可位移裝置的數(shù)目對(duì)應(yīng)于N或者M(jìn)；其特征在于，在來(lái)自所述輸入端口基本完整光束的截取位置，所述的可位移裝置能夠?qū)崿F(xiàn)移入或移出，并導(dǎo)向所述光束通過(guò)一通道至所述輸出端口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述光束操控裝 置包括 一個(gè)第一反射組件，截取來(lái)自一輸入端口的光束，并將光束導(dǎo) 向至一個(gè)第二反射組件，所述第二反射組件截取從第一反射組件射出的 光束，并將光束導(dǎo)向至一個(gè)輸出端口；其特征在于，所述第一反射組件 和第二反射組件均可移動(dòng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述光束操控裝 置包括 一個(gè)第一反射組件，截取來(lái)自一輸入端口光束，并將光束導(dǎo)向 至一個(gè)第二反射組件，所述第二反射組件截取從第一反射組件射出的光 束，并將光束導(dǎo)向至一個(gè)輸出端口；其特征在于，在開(kāi)關(guān)的過(guò)程中，所 述的第 一反射組件是可移動(dòng)的，所述的第二反射組件是固定的。
4. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的光開(kāi)關(guān)，其特征在于，多對(duì)第一 和第二反射組件能夠?qū)⒐馐鴱囊粋€(gè)指定的輸入端口導(dǎo)向至一個(gè)指定的輸 出端口。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述的可位移光 束操控裝置為一反射組件，在第一種位移模式下，在使用過(guò)程中，所述 反射組件在從第 一輸入端口射出光束的光路中是可以伸縮的；在第二種 位移^t式下，所述的反射組件可以移動(dòng)到能夠接收來(lái)自另 一輸入端口的 光束的位置，在其位移的過(guò)程中，不會(huì)和位于所述第一端口和所述另一 端口之間的其它輸入端口發(fā)生干擾。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的光開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述輸入端口按 弧形排列；所述反射組件在所述第一種位移模式下，是可以徑向伸縮的， 在所述第二種位移^^莫式下，所述反射組件在所述第 一端口和所述另 一端 口之間可以旋轉(zhuǎn)。
7. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的光開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述反射 組件為一潛望鏡構(gòu)件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的光開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述的反射組件 包括一潛望棱鏡。
9. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的光開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述反射 組件通過(guò)彎曲部件，呈輻射狀安裝于可旋轉(zhuǎn)基座上，所述光開(kāi)關(guān)進(jìn)一步 還包括一激勵(lì)器，激勵(lì)器能夠使所述潛望鏡構(gòu)件靠所述彎曲部件的彈力 做徑向位移。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的光開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述激勵(lì)器為一 細(xì)長(zhǎng)的壓電激勵(lì)器，所述壓電激勵(lì)器一端與所述的基座相連，其可位移 的另一端與所述的潛望鏡構(gòu)件通過(guò)彎曲部件相連。
11. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的光開(kāi)關(guān)，其特征在于，為了限制 所述潛望鏡裝置的位移，所述潛望鏡裝置在所述基座上的兩個(gè)支墩中間 設(shè)置一凸起。
12. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的光開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述的反 射組件為一潛望鏡構(gòu)件和相鄰的附屬第二潛望鏡構(gòu)件，所述潛望鏡構(gòu)件 包括一個(gè)上反射面， 一個(gè)下反射面和一個(gè)中間反射鏡；所述附屬第二潛 望鏡構(gòu)件用于接收從所述第一潛望鏡構(gòu)件反射來(lái)的光束。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的光開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述的中間反 射鏡為一部分反射鏡。
14. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的光開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述的光開(kāi)關(guān)包 括兩個(gè)潛望鏡構(gòu)件，其中之一可以旋轉(zhuǎn)，另外一個(gè)則是固定的。
15. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的光開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述的光開(kāi)關(guān)包 括兩個(gè)可以獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的潛望鏡構(gòu)件。
16. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的光開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述可位 移裝置包括一個(gè)第一反射組件和一個(gè)第二反射組件，所述第一反射組件 包括一上反射面和一下反射面，其中上反射面和下反射面相隔第 一距離； 所述第二反射組件包括一上反射面和一下反射面，其中上反射面和下反 射面相隔第二距離，所述第二距離小于所述第一距離。
17. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的光開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述端口按照多條弧的某段進(jìn)行排列，其中至少有一條弧位于外弧之內(nèi)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光開(kāi)關(guān)，其特征在于，向內(nèi)最末端的所 述或每個(gè)輸入端口均終止于一個(gè)光學(xué)元件，例如在切換過(guò)程中固定的準(zhǔn) 直器；向內(nèi)最末端的所述或每個(gè)輸出端口均終止于一個(gè)光學(xué)元件，例如 可被一種光束操控裝置移位的準(zhǔn)直器。
19. 一種光開(kāi)關(guān)，其包括多個(gè)輸入端口、多個(gè)輸出端口； 一個(gè)第一 反射組件，用于捕捉來(lái)自一輸入端口的光束，并將光束導(dǎo)向至一第二反 射組件，所述第二反射組件用于捕捉從所述第一反射組件射出的光束， 并將光束導(dǎo)向至一輸出端口；其特征在于，所述的第一反射組件是可以 移動(dòng)的，包括一個(gè)第一潛望鏡構(gòu)件和相鄰的附屬第二潛望鏡構(gòu)件，所述 第一潛望鏡構(gòu)件包括一個(gè)上反射面， 一個(gè)下反射面和一個(gè)中間反射鏡； 所述附屬第二潛望鏡構(gòu)件用于接收從所述第一潛望鏡構(gòu)件反射來(lái)的光 束。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的光開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述的中間反 射鏡為一部分反射鏡。
21. —種光開(kāi)關(guān)，其中包括N個(gè)輸入端口； M個(gè)輸出端口；多個(gè) 可位移光束操控裝置，在切換過(guò)程中，所述光束操控裝置移動(dòng)而無(wú)需移 動(dòng)所述端口； N大于等于3， M大于等于2;其特征在于，在來(lái)自所述輸 入端口基本完整光束的截取位置，所述的可位移裝置能夠?qū)崿F(xiàn)移入或移出，并導(dǎo)向所述光束通過(guò)一通道至所述輸出端口。
22. —種在上文中以任何恰當(dāng)?shù)奈淖趾?或圖形的組合描述和/或 圖示說(shuō)明的光開(kāi)關(guān)。
全文摘要
一種光開(kāi)關(guān)，其包括N個(gè)輸入端口，M個(gè)輸出端口；多個(gè)可位移光束操控裝置，在開(kāi)關(guān)的過(guò)程中，該裝置可以產(chǎn)生位移；N大于等于3，M大于等于2；所述多個(gè)可位移裝置的數(shù)目大體上對(duì)應(yīng)于N或者M(jìn)；其中，在來(lái)自所述輸入端口基本完整光束的截取位置，所述的可位移裝置能夠?qū)崿F(xiàn)移入或移出，并導(dǎo)向所述光束通過(guò)一通道至所述輸出端口。
文檔編號(hào)G02B6/35GK101305306SQ200680041589
公開(kāi)日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2006年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月14日
發(fā)明者安德魯·尼古拉斯·達(dá)姆 申請(qǐng)人:保樂(lè)提斯有限公司