專利名稱：光開關(guān)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及物理領(lǐng)域，，尤其涉及光纖通訊器件，特別是一種光開 關(guān)裝置。
技術(shù)背景
現(xiàn)有技術(shù)中，機(jī)械式光開關(guān)采用移動棱鏡體技術(shù)或者采用移動的光纖 技術(shù)。由于移動部件的質(zhì)量較大，導(dǎo)致移動部件的速度控制響應(yīng)和精度較 低，開關(guān)速度低，插入損耗高，可靠性差，而且存在較大的信道間的串?dāng)_。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種光開關(guān)裝置，所述的這種光開關(guān)裝置 要解決現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)械式光開關(guān)中移動部件質(zhì)量較大的技術(shù)問題。
本實用新型的這種光開關(guān)裝置由一個輸入光纖準(zhǔn)直器、 一個二維光纖 準(zhǔn)直器陣列和掃描器構(gòu)成，其中，所述的掃描器由第一鏡面、第一檢流計、 第二鏡面和第二檢流計構(gòu)成，所述的第一鏡面對準(zhǔn)所述的輸入光纖準(zhǔn)直器， 所述的第二鏡面對準(zhǔn)第一鏡面，所述的二維光纖準(zhǔn)直器陣列對準(zhǔn)第二鏡面， 第一鏡面設(shè)置在第一檢流計的驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)軸上，第二鏡面設(shè)置在第二檢 流計的驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)軸上，第一檢流計驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)軸和第二檢流計驅(qū)動 裝置的轉(zhuǎn)軸垂直，輸入光纖準(zhǔn)直器與二維光纖準(zhǔn)直器陣列中的任意一個輸 出光纖準(zhǔn)直器之間的光程相等，所述的第一檢流計的驅(qū)動裝置和第二檢流 計的驅(qū)動裝置均與一個控制器連接，第一檢流計和第二檢流計上均設(shè)置有 位置檢測裝置，所述的位置檢測裝置與所述的控制器連接。
進(jìn)一步的，所述的輸出光纖準(zhǔn)直器構(gòu)成的陣列設(shè)置在一個曲面的內(nèi)凹 一側(cè)，所述的曲面的曲率半徑值在R和R+d之間，所述的R是第二鏡面和 輸出光纖準(zhǔn)直器所在曲面的距離，d是所述的第一檢流計驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)軸和 第二檢流計驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)軸之間的距離。進(jìn)一步的，所述的輸入光纖準(zhǔn)直器和輸出光纖準(zhǔn)直器之間的光程為
Z = V(V(""2- 7")2-？，所述的R是第二鏡面和輸出光纖準(zhǔn)直 器所在曲面的距離，d是所述的第一檢流計驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)軸和第二檢流計驅(qū)
動裝置轉(zhuǎn)軸之間的距離，所述的(x， y)為所述曲面上一點的x，y坐標(biāo)值。 進(jìn)一步的，所述的第一檢流計和第二檢流計的驅(qū)動裝置是電動機(jī)。 進(jìn)一步的，所述的每一個輸出光纖準(zhǔn)直器沿所述的曲面的外法線方向設(shè)置。
進(jìn)一步的，所述的曲面為球面。
進(jìn)一步的，所述的光輸入端還可以是由復(fù)數(shù)個光纖準(zhǔn)直器構(gòu)成的輸入 光纖準(zhǔn)直器陣列，所述的光路轉(zhuǎn)換部件由第一掃描器和第二掃描器構(gòu)成， 所述的第一掃描器由第一鏡面、第一檢流計、第二鏡面和第二檢流計構(gòu)成， 所述的輸入光纖準(zhǔn)直器陣列根據(jù)光路傳輸方向?qū)?zhǔn)所述的第一鏡面，所述 的第一鏡面根據(jù)光路傳輸方向?qū)?zhǔn)所述的第二鏡面，所述的第二掃描器由 第三鏡面、第三檢流計、第四鏡面和第四檢流計構(gòu)成，所述的第三鏡面根 據(jù)光路傳輸方向?qū)?zhǔn)所述的第二鏡面，所述的第四鏡面根據(jù)光路傳輸?shù)姆?向?qū)?zhǔn)所述的第三鏡面，所述的輸出光纖準(zhǔn)直器陣列根據(jù)光路傳輸方向?qū)?準(zhǔn)所述的第四鏡面，每一個所述的輸入光纖準(zhǔn)直器和每一個個所述的輸出 光纖準(zhǔn)直器之間的光程相等。
進(jìn)一步的，所述的輸入光纖準(zhǔn)直器陣列設(shè)置在一個曲面的內(nèi)凹一側(cè)， 所述的輸出光纖準(zhǔn)直器設(shè)置在一個曲面的內(nèi)凹一側(cè)。
本實用新型的工作原理是輸入光纖準(zhǔn)直器接收到的光束，在控制器 的控制下通過轉(zhuǎn)動的第一個鏡面和第二個鏡面來預(yù)計并校準(zhǔn)對應(yīng)于被選擇 的輸出準(zhǔn)直器鏡面位置，從而直接傳送到任一輸出準(zhǔn)直器。轉(zhuǎn)動鏡面的質(zhì) 量小，可以提高開關(guān)速度，工業(yè)上可制造出的檢流計能夠?qū)㈤_關(guān)速度控制 在lms左右。而且，檢流計能夠連續(xù)地、精確地來驅(qū)動鏡面運(yùn)動，從而改 進(jìn)光開關(guān)的插入損耗。例如，工業(yè)可制造出的檢流計能夠得到角度分辨率為15微弧度，這個精度能使輸出準(zhǔn)直器的每個信道間均勻插入損耗低于 0.5dB。
本實用新型和已有技術(shù)相比，其效果是積極和明顯的。本實用新型在 光開關(guān)中設(shè)置質(zhì)量小的轉(zhuǎn)動鏡面以實現(xiàn)光束從輸入準(zhǔn)直器到輸出準(zhǔn)直器的 光路選擇，提高開關(guān)速度，減小光開關(guān)的插入損耗，其插入損耗低于0.5dB， 并能減少信道之間的串?dāng)_。

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圖1是本實用新型的光開關(guān)裝置在光學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用示意圖。 圖2是本實用新型的光開關(guān)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實用新型的光開關(guān)裝置中第一鏡面和第二鏡面的俯視示意圖。 圖4是本實用新型的光開關(guān)裝置中第一鏡面和第二鏡面的側(cè)視示意圖。 圖5是本實用新型的光開關(guān)裝置中的光路傳輸示意圖。
具體實施方式
實施例1:
如圖l、圖2、圖3、圖4和圖5所示，本實用新型的光開關(guān)裝置20， 由光輸入端、光路轉(zhuǎn)換部件和光輸入出端構(gòu)成，其中，所述的光輸入端是 至少一個輸入光纖準(zhǔn)直器22，所述的光輸出端是復(fù)數(shù)個光纖準(zhǔn)直器32，所 述的復(fù)數(shù)個輸出光纖準(zhǔn)直器32構(gòu)成一個二維光纖準(zhǔn)直器陣列，所述的光路 轉(zhuǎn)換部件由掃描器24構(gòu)成，所述的掃描器24由第一鏡面34、第一檢流計、 第二鏡面36和第二檢流計構(gòu)成，所述的第一鏡面34根據(jù)光束26傳輸方向 對準(zhǔn)所述的輸入準(zhǔn)直器22，所述的第二鏡面36根據(jù)光束傳輸方向?qū)?zhǔn)所 述的第一鏡面34，所述的輸出光纖準(zhǔn)直器32根據(jù)光束26傳輸方向?qū)?zhǔn)所 述的第二鏡面36，所述的第一鏡面34設(shè)置在所述的第一檢流計的驅(qū)動裝 置40轉(zhuǎn)軸上，所述的第二鏡面36設(shè)置在所述的第二檢流計的驅(qū)動裝置轉(zhuǎn) 軸42上，所述的第一檢流計驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)軸和所述的第二驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)軸相垂 直，所述的輸入光纖準(zhǔn)直器22和每一個所述的輸出光纖準(zhǔn)直器32之間的光程相等，所述的第一檢流計的驅(qū)動裝置40和第二檢流計的驅(qū)動裝置42 與一個控制器相連，所述的第一檢流計和第二檢流計上設(shè)置有位置檢測裝 置，所述的位置檢測裝置和所述的控制器相連，該控制器和一個存儲器相 連，在存儲器中存儲有第一鏡面34和第二鏡面36的位置與輸出光纖準(zhǔn)直 器32的對應(yīng)關(guān)系，通過控制器來實現(xiàn)對檢流器的控制。
進(jìn)一步的，所述的輸出光纖準(zhǔn)直器32構(gòu)成的陣列設(shè)置在一個曲面的內(nèi) 凹一側(cè)，本實施例中將輸出光纖準(zhǔn)直器陣列設(shè)置在一個盤33的內(nèi)凹表面 上，每個輸出光纖準(zhǔn)直器32對準(zhǔn)一個相應(yīng)的方向或者稱光路30，通過光 束26后，由掃描器24來確定方向，這樣構(gòu)成一個1XN的光開關(guān)。光束 26從輸入光纖準(zhǔn)直器22到任一個輸出光纖準(zhǔn)直器32的光程長通過光開關(guān) 20后是一樣的，因此從輸入準(zhǔn)直器22發(fā)出的光束對準(zhǔn)任何輸出準(zhǔn)直器32 沿它的相應(yīng)光路30在相同光程上傳輸可以減少插入損耗，減少信道間的串 擾。因為從輸入光纖準(zhǔn)直器22到輸出光纖準(zhǔn)直器32的光程相等，輸出光 纖準(zhǔn)直器陣列所在的表面可以是球面，其曲率半徑的值定在R和R+d之 間，在這里R表示第二鏡面36和輸出準(zhǔn)直器32之間的距離，d表示所述 的第一檢流計驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)軸和第二檢流計驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)軸之間的距離。
進(jìn)一步的，所述的輸入光纖準(zhǔn)直器22和輸出光纖準(zhǔn)直器32之間的光
程為z = A/""")2- ")2"2 ，所述的R是第二鏡面36和輸出 光纖準(zhǔn)直器32所在曲面的距離，d是所述的第一檢流計驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)軸和第 二檢流計驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)軸之間的距離，所述的(x， y)為所述曲面上一點在 坐標(biāo)系38中的x， y坐標(biāo)值。可以從圖5理解相等光程的相關(guān)含義。考慮多 條光線48通過線50對應(yīng)于第二鏡面36的反射表面。線50表示設(shè)定的點 沿第二鏡面36由于被第一鏡面34反射而轉(zhuǎn)動。光線48到達(dá)一個凹處，相 同光程長度輸出的表面52。這個起始點設(shè)為0，而Z軸和輸出表面52的交 線設(shè)為頂點E。線50正好與X軸重合，并且穿過0點。01點定為虛象曲線 54的中點。虛象曲線54在YZ (X二0)平面內(nèi)。虛象54是一個以0為中心的圓弧，半徑為d。半徑d即是鏡面34、 36的軸之間的距離。原點0和頂 點E被標(biāo)為R。
進(jìn)一步的，所述的第一檢流計和第二檢流計的驅(qū)動裝置40和42是電 動機(jī)。
進(jìn)一步的，所述的每一個輸出光纖準(zhǔn)直器32沿所述盤33的內(nèi)凹曲面 的外法線方向設(shè)置。
具體的，應(yīng)用本實用新型光開關(guān)裝置20的光學(xué)系統(tǒng)10包括一個光源 12和一個多元光接收器181、 182、 183，在它們之間通過光開關(guān)20對相應(yīng) 輸入和輸出連接，比如通過光纖14和16，光源12產(chǎn)生的光束通過輸入光 纖14到光開關(guān)20，然后從光開關(guān)20另一端和輸出光纖16傳輸選擇接收 器181、 182、 183中的一個接收器輸出。光開關(guān)20是被控制用來選擇光束 從光接收器181、 182、 183中輸出的裝置。 實施例2:
所述的光輸入端是復(fù)數(shù)個光纖準(zhǔn)直器構(gòu)成的輸入光纖準(zhǔn)直器陣列，這 樣可以構(gòu)成一個MxN的光開關(guān)，所述的光路轉(zhuǎn)換部件由第一掃描器和第 二掃描器構(gòu)成，所述的第一掃描器由第一鏡面、第一檢流計、第二鏡面和 第二檢流計構(gòu)成，所述的輸入光纖準(zhǔn)直器陣列根據(jù)光路傳輸方向?qū)?zhǔn)所述 的第一鏡面，所述的第一鏡面根據(jù)光路傳輸方向?qū)?zhǔn)所述的第二鏡面，所 述的第二掃描器由第三鏡面、第三檢流計、第四鏡面和第四檢流計構(gòu)成， 所述的第三鏡面根據(jù)光路傳輸方向?qū)?zhǔn)所述的第二鏡面，所述的第四鏡面 根據(jù)光路傳輸?shù)姆较驅(qū)?zhǔn)所述的第三鏡面，所述的輸出光纖準(zhǔn)直器陣列根 據(jù)光路傳輸方向?qū)?zhǔn)所述的第四鏡面，每一個所述的輸入光纖準(zhǔn)直器和每 一個個所述的輸出光纖準(zhǔn)直器之間的光程相等。
進(jìn)一步的，所述的輸入光纖準(zhǔn)直器陣列設(shè)置在一個曲面的內(nèi)凹一側(cè)， 所述的輸出光纖準(zhǔn)直器設(shè)置在一個曲面的內(nèi)凹一側(cè)。
權(quán)利要求1. 一種光開關(guān)裝置，由一個輸入光纖準(zhǔn)直器、一個二維光纖準(zhǔn)直器陣列和掃描器構(gòu)成，其特征在于所述的掃描器由第一鏡面、第一檢流計、第二鏡面和第二檢流計構(gòu)成，所述的第一鏡面對準(zhǔn)所述的輸入光纖準(zhǔn)直器，所述的第二鏡面對準(zhǔn)第一鏡面，所述的二維光纖準(zhǔn)直器陣列對準(zhǔn)第二鏡面，第一鏡面設(shè)置在第一檢流計的驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)軸上，第二鏡面設(shè)置在第二檢流計的驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)軸上，第一檢流計驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)軸和第二檢流計驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)軸垂直，輸入光纖準(zhǔn)直器與二維光纖準(zhǔn)直器陣列中的任意一個輸出光纖準(zhǔn)直器之間的光程相等，所述的第一檢流計的驅(qū)動裝置和第二檢流計的驅(qū)動裝置均與一個控制器連接，第一檢流計和第二檢流計上均設(shè)置有位置檢測裝置，所述的位置檢測裝置與所述的控制器連接。
2. 如權(quán)利要求l所述的光開關(guān)裝置，其特征在于所述的二維光纖準(zhǔn)直器 陣列設(shè)置在一個曲面的內(nèi)凹一側(cè)，所述的曲面的曲率半徑值在R和R+d 之間，R是第二鏡面和輸出光纖準(zhǔn)直器所在曲面的距離，d是所述的第 一檢流計驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)軸和第二檢流計驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)軸之間的距離。
3. 如權(quán)利要求l所述的光開關(guān)裝置，其特征在于所述的輸入光纖準(zhǔn)直器和輸出光纖準(zhǔn)直器之間的光程為2 = V^了(及+ ")2-- ")2- Z ,所述的R是第二鏡面和輸出光纖準(zhǔn)直器所在曲面的距離，"是所述的第一檢流計驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)軸和第二檢流計驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)軸之間的距離，所述的"，jO為所述曲面上一點的x,/坐標(biāo)值。
4. 如權(quán)利要求1所述的光開關(guān)裝置，其特征在于所述的第一檢流計和第二檢流計的驅(qū)動裝置是電動機(jī)。
5. 如權(quán)利要求1所述的光開關(guān)裝置，其特征在于所述的每一個輸出光纖 準(zhǔn)直器沿所述的曲面的外法線方向設(shè)置。
6.,如權(quán)利要求2所述的光開關(guān)裝置，其特征在于所述的曲面為球面。
專利摘要一種光開關(guān)裝置，由光輸入端、光路轉(zhuǎn)換部件和光輸入出端構(gòu)成，光輸入端是至少一個輸入光纖準(zhǔn)直器，光輸出端是復(fù)數(shù)個光纖準(zhǔn)直器，復(fù)數(shù)個輸出光纖準(zhǔn)直器構(gòu)成一個二維光纖準(zhǔn)直器陣列，光路轉(zhuǎn)換部件由掃描器構(gòu)成，掃描器由第一鏡面、第一檢流計、第二鏡面和第二檢流計構(gòu)成，第一鏡面根據(jù)光路傳輸方向?qū)?zhǔn)輸入準(zhǔn)直器，第二鏡面根據(jù)光路傳輸方向?qū)?zhǔn)第一鏡面，輸出光纖準(zhǔn)直器根據(jù)光路傳輸方向?qū)?zhǔn)第二鏡面，輸入光纖準(zhǔn)直器和每一個輸出光纖準(zhǔn)直器之間的光程相等。本實用新型在光開關(guān)中設(shè)置質(zhì)量小的轉(zhuǎn)動鏡面以實現(xiàn)光束從輸入準(zhǔn)直器到輸出準(zhǔn)直器的光路選擇，提高開關(guān)速度，減小光開關(guān)的插入損耗，其插入損耗低于0.5dB，并能減少信道之間的串?dāng)_。
文檔編號G02B6/35GK201266252SQ200820151458
公開日2009年7月1日 申請日期2008年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月31日
發(fā)明者方祖云, 王建華, 健 陳 申請人:翔光(上海)光通訊器材有限公司