專利名稱：：4×4型光開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及一種光開關(guān)，特別是涉及一種可以廣泛應(yīng)用于光通信系統(tǒng)、光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、光學(xué)測量系統(tǒng)或儀器以及光纖傳感系統(tǒng)中的光信號切換的4X4型光開關(guān)。
背景技術(shù)：
：光開關(guān)作為全光網(wǎng)絡(luò)各種設(shè)備器件當(dāng)中的關(guān)鍵器件，隨著系統(tǒng)的不斷擴(kuò)容，要求也越來越高。傳統(tǒng)的4X4機(jī)械式光開關(guān)一般采用級聯(lián)原理和MEMS來實現(xiàn)光路的切換。傳統(tǒng)的級聯(lián)原理的4X4光開關(guān)，其采用的最小級聯(lián)單位為2X2光開關(guān)，需要使用6個2X2光開關(guān)級聯(lián)，級聯(lián)方案所使用的光開關(guān)數(shù)量較多，導(dǎo)致4X4光開關(guān)體積大，插入損耗大，重復(fù)性差，且穩(wěn)定性差。而MEMS4X4光開關(guān)一般采用MEMS芯片和微型旋轉(zhuǎn)鏡的方式來實現(xiàn)，設(shè)備成本和制作成本較高，相關(guān)的工藝和技術(shù)要求也比較高，而且不能滿足掉電保持的功能。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種體積小，成本低，結(jié)構(gòu)簡單，集成度高，指標(biāo)好，應(yīng)用廣的機(jī)械式的4X4型光開關(guān)。本實用新型所采用的技術(shù)方案是一種4X4型光開關(guān)，包括有四個輸入端口光纖準(zhǔn)直器和四個輸出端口光纖準(zhǔn)直器，五個反射鏡和兩個直角棱鏡，所述的四個輸入端口光纖準(zhǔn)直器和四個輸出端口光纖準(zhǔn)直器設(shè)置在第一平面上均連接有光纖，其中，第一輸入端口光纖準(zhǔn)直器和第四輸入端口光纖準(zhǔn)直器對角的設(shè)置在所述第一平面上，第三輸出端口光纖準(zhǔn)直器和第四輸出端口光纖準(zhǔn)直器也對角的設(shè)置在所述第一平面上，并且，第一輸入端口光纖準(zhǔn)直器與第三輸出端口光纖準(zhǔn)直器相鄰設(shè)置，第四輸出端口光纖準(zhǔn)直器與第四輸入端口光纖準(zhǔn)直器相鄰設(shè)置，所述的第一輸入端口光纖準(zhǔn)直器與第四輸出端口光纖準(zhǔn)直器之間設(shè)置第二輸入端口光纖準(zhǔn)直器，所述的第二輸入端口光纖準(zhǔn)直器的光路分別與第一輸入端口光纖準(zhǔn)直器及第四輸出端口光纖準(zhǔn)直器光路的夾角成直角，所述的第四輸入端口光纖準(zhǔn)直器至第三輸出端口光纖準(zhǔn)直器之間依次設(shè)置第三輸入端口光纖準(zhǔn)直器、第一輸出端口光纖準(zhǔn)直器和第二輸出端口光纖準(zhǔn)直器，所述的第三輸入端口光纖準(zhǔn)直器、第一輸出端口光纖準(zhǔn)直器和第二輸出端口光纖準(zhǔn)直器的光路分別與第四輸入端口光纖準(zhǔn)直器和第三輸出端口光纖準(zhǔn)直器光路的夾角成直角；所述的五個反射鏡設(shè)置于一矩形電路板上，所述的電路板位于四個輸入端口光纖準(zhǔn)直器和四個輸出端口光纖準(zhǔn)直器所圍成的平面內(nèi)，其中第一至第四反射鏡的連線構(gòu)成一個矩形面，并且，第一至第四反射鏡分別與自己所對應(yīng)的輸入端口光纖準(zhǔn)直器及輸出端口光纖準(zhǔn)直器的光路夾角為45°;第一直角棱鏡設(shè)置于第四反射鏡后，斜邊與該第四反射鏡呈90。直角設(shè)置；第二直角棱鏡相對第一直角棱鏡呈直角邊相對、且斜邊向外平行方向設(shè)置，并與第一個直角棱鏡的斜邊呈垂直關(guān)系；所述第五反射鏡設(shè)置在分別與第二直角棱鏡的斜邊及第二反射鏡平行的位置，并且與所對應(yīng)的光纖準(zhǔn)直器的光路夾角為45。。[0007]所述的第一平面是一中空的金屬底板的上平面，所述的電路板鑲嵌在所述的金屬底板的下平面上。所述的第一至第五反射鏡分別對應(yīng)通過金屬連桿與嵌入在電路板上的具有切換兩種停留位置的反射鏡驅(qū)動裝置相連，并且所述的第一至第五反射鏡活動于光路內(nèi)或光路外兩種位置。所述的第一至第五反射鏡均為矩形反射片，雙面鍍高反膜，且具有兩個停留位置。所述的第一直角棱鏡和第二直角棱鏡為固定棱鏡。所述的四個輸入端口光纖準(zhǔn)直器對應(yīng)的第一、第三反射鏡在一條直線上。所述的第一直角棱鏡和第二直角棱鏡在一條直線上。本實用新型的4X4型光開關(guān)，具有如下特點(diǎn)1、光開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單優(yōu)化，尺寸緊湊，光路切換穩(wěn)定可靠，重復(fù)性好，易于制作；2、光開關(guān)通過外殼進(jìn)行密封和機(jī)械保護(hù)，外殼縫隙使用膠密封，可靠性好；3、可以廣泛應(yīng)用于光通信系統(tǒng)、光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、光學(xué)測量系統(tǒng)或儀器以及光纖傳感系統(tǒng)中。11132123ACEF1是本實用新型4X4型光開關(guān)的光路示意2是本實用新型4X4型光開關(guān)總體示意3是本實用新型4X4型光開關(guān)整體結(jié)構(gòu)示意4是本實用新型中的凸槽和準(zhǔn)直器組合示意5是本實用新型中的凹槽和驅(qū)動裝置組合示意6是驅(qū)動裝置驅(qū)動反射鏡在光路外的狀態(tài)示意7是驅(qū)動裝置驅(qū)動反射鏡在光路內(nèi)正反兩面反射的狀態(tài)示意圖,中第一輸入端口光纖準(zhǔn)直器第三輸入端口光纖準(zhǔn)直器第一輸出端口光纖準(zhǔn)直器第三輸出端口光纖準(zhǔn)直器第一反射鏡第三反射鏡第五反射鏡第二直角棱鏡12142224BDG第二輸入端口光纖準(zhǔn)直器第四輸入端口光纖準(zhǔn)直器第二輸出端口光纖準(zhǔn)直器第四輸出端口光纖準(zhǔn)直器第二反射鏡第四反射鏡第一直角棱鏡具體實施方式以下結(jié)合附圖給出具體實施例，進(jìn)一步說明本實用新型的4X4型光開關(guān)是如何實現(xiàn)的。如圖1、圖2、圖3所示，本實用新型的4X4型光開關(guān)，包括有四個輸入端口光纖準(zhǔn)直器11、12、13、14和四個輸出端口光纖準(zhǔn)直器21、22、23、24，五個反射鏡A、B、C、D、E和兩個直角棱鏡F、G。所述的四個輸入端口光纖準(zhǔn)直器11、12、13、14和四個輸出端口光纖準(zhǔn)直器21、22、23、24設(shè)置在第一平面1上均連接有光纖，所述的第一平面1是一中空的金屬底板3的上平面。金屬底板3的上平面，即第一平面1上帶有8個凸起的帶圓槽的方塊，與四個輸入端口光纖準(zhǔn)直器11、12、13、14和四個輸出端口光纖準(zhǔn)直器21、22、23、24相連，如圖4所示，四個輸入端口光纖準(zhǔn)直器11、12、13、14和四個輸出端口光纖準(zhǔn)直器21、22、23、24均連接有光纖。其中，第一輸入端口光纖準(zhǔn)直器11和第四輸入端口光纖準(zhǔn)直器14對角的設(shè)置在所述第一平面1上，第三輸出端口光纖準(zhǔn)直器23和第四輸出端口光纖準(zhǔn)直器24也對角的設(shè)置在所述第一平面1上，并且，第一輸入端口光纖準(zhǔn)直器11與第三輸出端口光纖準(zhǔn)直器23相鄰設(shè)置，第四輸出端口光纖準(zhǔn)直器24與第四輸入端口光纖準(zhǔn)直器14相鄰設(shè)置，所述的第一輸入端口光纖準(zhǔn)直器11與第四輸出端口光纖準(zhǔn)直器24之間設(shè)置第二輸入端口光纖準(zhǔn)直器12，所述的第二輸入端口光纖準(zhǔn)直器12的光路分別與第一輸入端口光纖準(zhǔn)直器11及第四輸出端口光纖準(zhǔn)直器24光路的夾角成直角，所述的第四輸入端口光纖準(zhǔn)直器14至第三輸出端口光纖準(zhǔn)直器23之間依次設(shè)置第三輸入端口光纖準(zhǔn)直器13、第一輸出端口光纖準(zhǔn)直器21和第二輸出端口光纖準(zhǔn)直器22，所述的第三輸入端口光纖準(zhǔn)直器13、第一輸出端口光纖準(zhǔn)直器21和第二輸出端口光纖準(zhǔn)直器22的光路分別與第四輸入端口光纖準(zhǔn)直器14和第三輸出端口光纖準(zhǔn)直器23光路的夾角成直角；所述的五個反射鏡A、B、C、D、E設(shè)置于一矩形電路板2上，如圖5所示，所述的電路板2鑲嵌在所述的中空金屬底板3的上平面上，并且，所述的電路板2位于四個輸入端口光纖準(zhǔn)直器11、12、13、14和四個輸出端口光纖準(zhǔn)直器21、22、23、24所圍成的平面內(nèi)，其中第一至第四反射鏡A、B、C、D的連線構(gòu)成一個矩形面，并且，第一至第四反射鏡A、B、C、D分別與自己所對應(yīng)的輸入端口光纖準(zhǔn)直器及輸出端口光纖準(zhǔn)直器的光路夾角為45。，所述的四個輸入端口光纖準(zhǔn)直器11、12、13、14所對應(yīng)的第一、第三反射鏡A、C在一條直線上。如圖5、圖6、圖7所示，所述的第一至第五反射鏡A、B、C、D、E分別對應(yīng)通過金屬連桿A2、B2、C2、D2、E2與嵌入在電路板2上的具有切換兩種停留位置的反射鏡驅(qū)動裝置Al、B1、C1、D1、E1相連，并且所述的第一至第五反射鏡A、B、C、D、E活動于光路內(nèi)或光路外兩種位置。所述的第一至第五反射鏡A、B、C、D、E均為矩形反射片，雙面鍍高反膜。并且所述的第一至第五反射鏡A、B、C、D、E具有兩個停留位置。第一直角棱鏡G設(shè)置于第四反射鏡D后，斜邊與該第四反射鏡D呈90。直角設(shè)置；第二直角棱鏡F相對第一直角棱鏡G呈直角邊相對、且斜邊向外平行方向設(shè)置，并與第一個直角棱鏡的斜邊呈垂直關(guān)系；所述第五反射鏡E設(shè)置在分別與第二直角棱鏡F的斜邊及第二反射鏡B平行的位置，并且與所對應(yīng)的光纖準(zhǔn)直器的光路夾角為45°。所述的第一直角棱鏡G和第二直角棱鏡F為固定棱鏡。并且，所述的第一直角棱鏡G和第二直角棱鏡F在一條直線上。如圖6、圖7所示，以第一反射鏡A所在的驅(qū)動裝置為例反射鏡驅(qū)動裝置Al與一根金屬連桿A2相連，第一反射鏡A固定在金屬連桿A2上。對驅(qū)動裝置A1的電引腳加電后帶動金屬連桿A2上下活動，使得第一反射鏡A停留在兩個不同高度的位置，從而使得光路切換為兩種狀態(tài)，分別是第一反射鏡A在光路內(nèi)的狀態(tài)和第一反射鏡A在光路外的狀態(tài)。依次類推，通過由電引腳對各反射鏡驅(qū)動裝置A1、B1、C1、D1、E1施加不同的電信號，可以驅(qū)動不同的反射鏡到不同的狀態(tài)，來完成整個光路。其工作原理是光束經(jīng)輸入端口光纖準(zhǔn)直器變?yōu)闇?zhǔn)直光，反射鏡起始位置位于光路之外，通過上下切換位置，達(dá)到反射鏡在光路內(nèi)外切換的兩種狀態(tài)，起到將光路向特定方向偏折90。的作用，直角棱鏡位于光路之內(nèi)，起到將光路順時針偏折90。的作用。輸入準(zhǔn)直光經(jīng)過每個反射鏡時都會產(chǎn)生兩種狀態(tài)，分別為反射鏡切換到光路外的時候的直射(如圖6所示)和反射鏡切換到光路內(nèi)的時候光束打到反射鏡上產(chǎn)生的反射，而第二種狀態(tài)又分為光打到反射鏡正面的反射和光打到反射鏡反面的反射兩種(如圖7所示)。輸入準(zhǔn)直光在經(jīng)過不同反射鏡后，通過每個反射鏡切換不同的狀態(tài)，每次有且至少有一個反射鏡切換到光路內(nèi)，使得準(zhǔn)直光向相應(yīng)的方向偏折90°，從而按照不同的路徑傳輸，最后到達(dá)每一個預(yù)定的輸出端口并向外輸出，光路是可逆的，實現(xiàn)了光路由4個輸入端口到4個輸出端口的光路切換。本實用新型4X4型光開關(guān)的工作過程具體描述首先來看第一種情況，當(dāng)?shù)谝?、四、五反射鏡A、D、E切換到光路內(nèi)狀態(tài)時，第二、三反射鏡B、C切換到光路外，第一路入射光通過第一輸入端口光纖準(zhǔn)直器11入射，經(jīng)過第一反射鏡A反射后直接從第一輸出端口光纖準(zhǔn)直器21出射。第二路入射光通過第二輸入端口光纖準(zhǔn)直器12入射，經(jīng)過第一反射鏡A反射后到達(dá)第四反射鏡D，再經(jīng)過第四反射鏡D反射后進(jìn)入第一直角棱鏡G和第二直角棱鏡F，通過2次反射后再經(jīng)第五反射鏡E反射從第三輸出端口光纖準(zhǔn)直器23出射。第三路入射光從第三輸入端口光纖準(zhǔn)直器13入射，由第四反射鏡D反射后，直接從第四輸出端口光纖準(zhǔn)直器24出射。第四路入射光從第四輸入端口光纖準(zhǔn)直器14入射，由第五反射鏡E反射后直接從第二輸出端口光纖準(zhǔn)直器22出射。至此，四路不同的入射光經(jīng)由四個輸入端口光纖準(zhǔn)直器入射，分別從四路輸出端口光纖準(zhǔn)直器出射，完成了4X4光開關(guān)的功能。4X4光開關(guān)狀態(tài)的各個反射鏡不同狀態(tài)下的輸入輸出關(guān)系表如下，表中還描述了其它狀態(tài)，即各個反射鏡不同狀態(tài)下的輸入輸出關(guān)系表，即通過相應(yīng)的繼電器將下表所述的反射鏡切換到相應(yīng)狀態(tài)，就可以實現(xiàn)相應(yīng)光路的切換。表中表示棱鏡的位置1——反射鏡位于光路內(nèi)；0——反射鏡位于光路外<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求一種4×4型光開關(guān)，包括有四個輸入端口光纖準(zhǔn)直器(11、12、13、14)和四個輸出端口光纖準(zhǔn)直器(21、22、23、24)，五個反射鏡(A、B、C、D、E)和兩個直角棱鏡(F、G)，其特征在于，所述的四個輸入端口光纖準(zhǔn)直器(11、12、13、14)和四個輸出端口光纖準(zhǔn)直器(21、22、23、24)設(shè)置在第一平面(1)上均連接有光纖，其中，第一輸入端口光纖準(zhǔn)直器(11)和第四輸入端口光纖準(zhǔn)直器(14)對角的設(shè)置在所述第一平面(1)上，第三輸出端口光纖準(zhǔn)直器(23)和第四輸出端口光纖準(zhǔn)直器(24)也對角的設(shè)置在所述第一平面(1)上，并且，第一輸入端口光纖準(zhǔn)直器(11)與第三輸出端口光纖準(zhǔn)直器(23)相鄰設(shè)置，第四輸出端口光纖準(zhǔn)直器(24)與第四輸入端口光纖準(zhǔn)直器(14)相鄰設(shè)置，所述的第一輸入端口光纖準(zhǔn)直器(11)與第四輸出端口光纖準(zhǔn)直器(24)之間設(shè)置第二輸入端口光纖準(zhǔn)直器(12)，所述的第二輸入端口光纖準(zhǔn)直器(12)的光路分別與第一輸入端口光纖準(zhǔn)直器(11)及第四輸出端口光纖準(zhǔn)直器(24)光路的夾角成直角，所述的第四輸入端口光纖準(zhǔn)直器(14)至第三輸出端口光纖準(zhǔn)直器(23)之間依次設(shè)置第三輸入端口光纖準(zhǔn)直器(13)、第一輸出端口光纖準(zhǔn)直器(21)和第二輸出端口光纖準(zhǔn)直器(22)，所述的第三輸入端口光纖準(zhǔn)直器(13)、第一輸出端口光纖準(zhǔn)直器(21)和第二輸出端口光纖準(zhǔn)直器(22)的光路分別與第四輸入端口光纖準(zhǔn)直器(14)和第三輸出端口光纖準(zhǔn)直器(23)光路的夾角成直角；所述的五個反射鏡(A、B、C、D、E)設(shè)置于一矩形電路板(2)上，所述的電路板(2)位于四個輸入端口光纖準(zhǔn)直器(11、12、13、14)和四個輸出端口光纖準(zhǔn)直器(21、22、23、24)所圍成的平面內(nèi)，其中第一至第四反射鏡(A、B、C、D)的連線構(gòu)成一個矩形面，并且，第一至第四反射鏡(A、B、C、D)分別與自己所對應(yīng)的輸入端口光纖準(zhǔn)直器及輸出端口光纖準(zhǔn)直器的光路夾角為45°；第一直角棱鏡(G)設(shè)置于第四反射鏡(D)后，斜邊與該第四反射鏡(D)呈90°直角設(shè)置；第二直角棱鏡(F)相對第一直角棱鏡(G)呈直角邊相對、且斜邊向外平行方向設(shè)置，并與第一個直角棱鏡的斜邊呈垂直關(guān)系；所述第五反射鏡(E)設(shè)置在分別與第二直角棱鏡(F)的斜邊及第二反射鏡(B)平行的位置，并且與所對應(yīng)的光纖準(zhǔn)直器的光路夾角為45°。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的4X4型光開關(guān)，其特征在于，所述的第一平面(1)是一中空的金屬底板(3)的上平面，所述的電路板(2)鑲嵌在所述的金屬底板(3)的下平面上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的4X4型光開關(guān)，其特征在于，所述的第一至第五反射鏡(A、B、C、D、E)分別對應(yīng)通過金屬連桿(A2、B2、C2、D2、E2)與嵌入在電路板(2)上的具有切換兩種停留位置的反射鏡驅(qū)動裝置(A1、B1、C1、D1、E1)相連，并且所述的第一至第五反射鏡(A、B、C、D、E)活動于光路內(nèi)或光路外兩種位置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的4X4型光開關(guān)，其特征在于，所述的第一至第五反射鏡(A、B、C、D、E)均為矩形反射片，雙面鍍高反膜，且具有兩個停留位置。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的4X4型光開關(guān)，其特征在于，所述的第一直角棱鏡(G)和第二直角棱鏡(F)為固定棱鏡。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的4X4型光開關(guān)，其特征在于，所述的四個輸入端口光纖準(zhǔn)直器(11、12、13、14)對應(yīng)的第一、第三反射鏡(A、C)在一條直線上。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的4X4型光開關(guān)，其特征在于，所述的第一直角棱鏡(G)和第二直角棱鏡(F)在一條直線上。專利摘要一種4×4型光開關(guān)，四個輸入端口光纖準(zhǔn)直器和四個輸出端口光纖準(zhǔn)直器設(shè)置在第一平面上均連接有光纖；五個反射鏡設(shè)置于一位于四個輸入端口光纖準(zhǔn)直器和四個輸出端口光纖準(zhǔn)直器所圍成的平面內(nèi)的矩形電路板上，第一至第四反射鏡分別與自己所對應(yīng)的輸入端口光纖準(zhǔn)直器及輸出端口光纖準(zhǔn)直器的光路夾角為45°；第一直角棱鏡設(shè)置于第四反射鏡后，斜邊與該第四反射鏡呈90°直角設(shè)置；第二直角棱鏡相對第一直角棱鏡呈直角邊相對、且斜邊向外平行方向設(shè)置，與第一個直角棱鏡的斜邊呈垂直關(guān)系；第五反射鏡設(shè)置在分別與第二直角棱鏡的斜邊及第二反射鏡平行的位置，與所對應(yīng)的光纖準(zhǔn)直器的光路成45°。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，光路切換穩(wěn)定可靠，重復(fù)性好。文檔編號G02B6/35GK201548716SQ20092025021公開日2010年8月11日申請日期2009年11月12日優(yōu)先權(quán)日2009年11月12日發(fā)明者周大海,楊育鋒,王敏,肖清明,陳磊申請人:武漢光迅科技股份有限公司