專利名稱：1×n光學(xué)開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光學(xué)開關(guān)，尤其是涉及一種機(jī)械式1×N光學(xué)開關(guān)，其通過在輸入裝置和輸出裝置之間置入不同透鏡以實(shí)現(xiàn)光路的轉(zhuǎn)換。
背景技術(shù)：
光學(xué)開關(guān)是一種對(duì)光傳輸線路或集成光路中諸信號(hào)通路進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換或邏輯操作的光學(xué)無源器件，其廣泛應(yīng)用于光纖通信系統(tǒng)、光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、光纖測(cè)量系統(tǒng)及光纖傳感系統(tǒng)等，是光通信領(lǐng)域中關(guān)鍵光學(xué)器件之一。
根據(jù)光學(xué)開關(guān)的工作原理，其可分為機(jī)械式光學(xué)開關(guān)及非機(jī)械式光學(xué)開關(guān)兩大類。機(jī)械式光學(xué)開關(guān)利用機(jī)械、電磁方式使光纖或光學(xué)組件發(fā)生移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)光束在不同輸出端口間的切換。其中，移動(dòng)光纖型光學(xué)開關(guān)通過移動(dòng)光纖實(shí)現(xiàn)光路的切換，但因光纖直徑小，移動(dòng)過程中容易產(chǎn)生彎曲變形，導(dǎo)致插入損耗較大，影響光信號(hào)傳輸。移動(dòng)光學(xué)組件型光學(xué)開關(guān)是另一種機(jī)械式光學(xué)開關(guān)，其輸入端光纖與輸出端光纖固定不動(dòng)，通過光學(xué)組件的移動(dòng)而達(dá)成光路的切換，此種光學(xué)開關(guān)插入損耗較低，一般不大于2dB；隔離度較高，一般大于45dB；且不受波長(zhǎng)和偏振的影響，是目前較為普遍應(yīng)用的一種機(jī)械式光學(xué)開關(guān)。
一種現(xiàn)有光學(xué)開關(guān)可參閱美國(guó)專利第5,420,946號(hào)(參照?qǐng)D1)，它包括一固定平臺(tái)600、一輸入裝置610、多個(gè)輸出裝置620和一反射裝置630。其中，該固定平臺(tái)600用以固定該輸入裝置610、輸出裝置620和反射裝置630，該輸入裝置610包括一輸入光纖611和一自聚焦透鏡612，各輸出裝置620也分別包括一輸出光纖621和一自聚焦透鏡622，反射裝置630位于固定平臺(tái)600的中央安裝孔601中，包括一反射鏡631和固持反射鏡631的基座632，該基座632開設(shè)一用以配合外部驅(qū)動(dòng)裝置(圖未示)的裝配孔633。該輸入裝置610垂直于固定平臺(tái)600，且和反射鏡631成45度夾角，該多個(gè)輸出裝置620大致成圓形排列在反射裝置630周圍，通過外部驅(qū)動(dòng)裝置，可選擇性旋轉(zhuǎn)反射裝置630使輸入光束從不同的輸出光纖621輸出。由于該光學(xué)開關(guān)裝置的光路具可逆性，也可選擇使輸入光自多根輸出光纖621之一輸入，并傳輸至輸入裝置610。
不過，這種光學(xué)開關(guān)具有一些缺陷。首先，該光學(xué)開關(guān)由于各輸出裝置620彼此分立，使得光學(xué)開關(guān)結(jié)構(gòu)復(fù)雜龐大、且輸入裝置610和多個(gè)輸出裝置620的調(diào)校過程極為繁多。其次，由于各輸出裝置620分別包括一輸出光纖621和一自聚焦透鏡622，使得該光學(xué)開關(guān)成本較高、且插入損耗大、開關(guān)速度低。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、易于調(diào)校、成本較低且開關(guān)速度和其它光學(xué)性能較好的光學(xué)開關(guān)。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的提供一種光學(xué)開關(guān)，它包括一輸入裝置、一輸出裝置、一光路轉(zhuǎn)換裝置和一驅(qū)動(dòng)裝置。其中，該輸入裝置包括一內(nèi)置一輸入光纖的光纖插針和一準(zhǔn)直透鏡，該輸出裝置包括一內(nèi)置多根輸出光纖的多光纖插針，光路轉(zhuǎn)換裝置置于輸入裝置和輸出裝置之間，包括至少兩個(gè)可切換不同光路的準(zhǔn)直透鏡和安裝該準(zhǔn)直透鏡的安裝板，驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)一步包括外部控制裝置和一傳動(dòng)軸，安裝板可在外部控制裝置驅(qū)動(dòng)下繞傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，以選擇性地把不同準(zhǔn)直透鏡置入光路中，使輸入光束自輸入光纖傳輸至一特定輸出光纖。
與現(xiàn)有的光學(xué)開關(guān)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)因?yàn)楸緦?shí)用新型光學(xué)開關(guān)采用多個(gè)準(zhǔn)直透鏡和一多光纖插針構(gòu)成共享型多信道結(jié)構(gòu)，使得整體結(jié)構(gòu)緊湊、小巧，既提高光學(xué)可靠性又降低成本。另外，在制程上可直接借用光纖準(zhǔn)直器的制程，從而減少找光、調(diào)光等環(huán)節(jié)。

圖1是現(xiàn)有光學(xué)開關(guān)的立體圖。
圖2是本實(shí)用新型光學(xué)開關(guān)的立體圖。
圖3是圖2的剖面圖。
圖4與圖5是本實(shí)用新型光學(xué)開關(guān)的光路示意圖。
具體實(shí)施方式請(qǐng)參照?qǐng)D2，本實(shí)用新型光學(xué)開關(guān)100包括一具一輸入光纖111的輸入裝置1、一具多根輸出光纖411的輸出裝置4、置于輸入裝置1和輸出裝置4之間的光路轉(zhuǎn)換裝置2、驅(qū)動(dòng)光路轉(zhuǎn)換裝置2運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置3以及固持上述裝置的底座5。工作時(shí)，光路轉(zhuǎn)換裝置2在驅(qū)動(dòng)裝置3控制下使來自輸入裝置1的光信號(hào)傳輸?shù)捷敵鲅b置4的多根輸出光纖411中的一根。
底座5包括一基板50和從基板50延伸的固持板51、52、53以及一開口54，其中，固持板51開設(shè)一用以固持輸入裝置1的通孔511，固持板52開設(shè)用以固持輸出裝置4的一通孔521，固持板53也開設(shè)一用以固持驅(qū)動(dòng)裝置3的通孔531，開口54可部分收容光路轉(zhuǎn)換裝置2。
請(qǐng)參照?qǐng)D3，輸入裝置1固定于固持板51，它包括內(nèi)置一輸入光纖111的光纖插針11和模鑄透鏡12。該光纖插針11大致為圓柱形，其沿軸向設(shè)置一用來容納輸入光纖111的通孔112，該輸入光纖111的末端(未標(biāo)示)與光纖插針11的一端面113平齊，為提高回波損耗，該端面113被研磨成傾角6度至8度的斜面。該模鑄透鏡12也大致為圓柱形，它與光纖插針11的相對(duì)端面121也經(jīng)研磨以平行于端面113，模鑄透鏡12的另一端面122是非球面結(jié)構(gòu)，另外，該模鑄透鏡12也可采用其它具有準(zhǔn)直功能的光學(xué)組件，如自聚焦透鏡等替代。該光纖插針11和模鑄透鏡12對(duì)準(zhǔn)后套裝固持在一石英套管14中，且模鑄透鏡12部分突伸出石英套管14外，為進(jìn)一步保護(hù)該輸入裝置1，可在石英套管14外套設(shè)一金屬套管15。
輸出裝置4固定在固持板52，它包括一內(nèi)置多根輸出光纖411的多光纖插針41，該多光纖插針41也大致為圓柱形，它沿軸向設(shè)置一用以容納多根輸出光纖411的通孔412，該多根輸出光纖411的末端(未標(biāo)示)與多光纖插針41的一端面413平齊，為提高回波損耗，該端面413被研磨成傾角6度至8度的斜面。該多光纖插針41套裝固持在一石英套管44中，為進(jìn)一步保護(hù)該輸出裝置4，可在石英套管44外套設(shè)一金屬套管45。
光路轉(zhuǎn)換裝置2包括多個(gè)準(zhǔn)直透鏡21和一安裝板22，各準(zhǔn)直透鏡21大致為圓柱形，本實(shí)施例中采用模鑄透鏡，其一端面211為傾斜平面，另一端面212是非球面，光信號(hào)從端面211進(jìn)入準(zhǔn)直透鏡21后通過另一端面212會(huì)聚到一特定輸出光纖411，因各準(zhǔn)直透鏡21的端面211傾角不同，光信號(hào)經(jīng)準(zhǔn)直透鏡21后，發(fā)生不同角度的偏折，從而會(huì)聚到不同輸出光纖411。此外，該多個(gè)準(zhǔn)直透鏡21也可采用其它具準(zhǔn)直功能的光學(xué)組件，如自聚焦透鏡等產(chǎn)生不同光路，進(jìn)而使光信號(hào)會(huì)聚到不同輸出光纖，該光路轉(zhuǎn)換裝置2也可采用不同折射率的透鏡或使同一光學(xué)組件旋轉(zhuǎn)不同角度以產(chǎn)生不同光傳輸路徑。該安裝板22大致為矩形(參照?qǐng)D2)，其一端開設(shè)多個(gè)用以安裝多個(gè)準(zhǔn)直透鏡21的安裝孔221，其另一端也開設(shè)一通孔222。
請(qǐng)?jiān)俅螀㈤唸D2，驅(qū)動(dòng)裝置3包括一傳動(dòng)軸31和一外部控制裝置(圖未示)，該傳動(dòng)軸31為圓柱體，它的一端配合安裝于安裝板22的通孔222，另一端配合安裝于固持板53的通孔531。工作時(shí)，外部控制裝置驅(qū)使安裝板22繞傳動(dòng)軸31轉(zhuǎn)動(dòng)，使多個(gè)準(zhǔn)直透鏡21中的一個(gè)選擇性置入光路中，以使光信號(hào)會(huì)聚到不同輸出光纖411。
組裝時(shí)，首先在底座5安裝驅(qū)動(dòng)裝置3和安裝板22，再調(diào)校輸入裝置1和輸出裝置4的相對(duì)位置后固定，隨后裝配準(zhǔn)直透鏡21，最后檢測(cè)各信道的光學(xué)性能，若結(jié)果表明性能完好則固定各裝置的位置。
請(qǐng)配合參照?qǐng)D4，該圖是本實(shí)用新型光學(xué)開關(guān)的光路示意圖。來自輸入光纖111的光信號(hào)經(jīng)模鑄透鏡12準(zhǔn)直為平行光，通過光路轉(zhuǎn)換裝置2中一準(zhǔn)直透鏡214后會(huì)聚至特定輸出光纖4111。再請(qǐng)配合參照?qǐng)D2和圖5，外部控制裝置驅(qū)使安裝板22轉(zhuǎn)動(dòng)，將另一準(zhǔn)直透鏡215置入光路中，來自輸入光纖111的光信號(hào)經(jīng)模鑄透鏡12準(zhǔn)直為平行光后，再通過準(zhǔn)直透鏡215會(huì)聚至另一特定輸出光纖4112。因此，本實(shí)用新型光學(xué)開關(guān)100通過安裝板22的轉(zhuǎn)動(dòng)，使光路轉(zhuǎn)換裝置2中一特定準(zhǔn)直透鏡位于光路中，可實(shí)現(xiàn)輸入光纖111和不同輸出光纖411的導(dǎo)通。
權(quán)利要求1.一種光學(xué)開關(guān)，包括一具一輸入光纖的輸入裝置、一輸出裝置、一光路轉(zhuǎn)換裝置和一驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于該輸出裝置進(jìn)一步包括一內(nèi)置多根輸出光纖的多光纖插針，該光路轉(zhuǎn)換裝置包括位于輸入裝置和輸出裝置之間的至少兩準(zhǔn)直透鏡，且在驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)下，至少有一準(zhǔn)直透鏡置入輸入裝置和輸出裝置之間的光路中，將輸入光束從輸入光纖傳輸至一特定輸出光纖。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)開關(guān)，其特征在于該輸入裝置進(jìn)一步包括一用以將來自輸入光纖的光束準(zhǔn)直到光路轉(zhuǎn)換裝置的準(zhǔn)直透鏡。
3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)開關(guān)，其特征在于該準(zhǔn)直透鏡是模鑄透鏡，其一端面為非球面結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)開關(guān)，其特征在于該光路轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)一步包括安裝該準(zhǔn)直透鏡的安裝板，該安裝板一端開設(shè)至少兩安裝準(zhǔn)直透鏡的安裝孔，另一端開設(shè)一配合驅(qū)動(dòng)裝置的通孔。
5.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)開關(guān)，其特征在于該驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)一步包括一傳動(dòng)軸和一外部控制裝置，傳動(dòng)軸一端和安裝板的通孔配合，另一端和外部控制裝置連接，外部控制裝置控制安裝板繞傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)開關(guān)，其特征在于該光路轉(zhuǎn)換裝置的各準(zhǔn)直透鏡是模鑄透鏡，其一端面為傾斜平面，另一端面為非球面結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)開關(guān)，其特征在于該光路轉(zhuǎn)換裝置的各準(zhǔn)直透鏡的傾斜平面的傾角不同。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)開關(guān)，其特征在于該輸出裝置的多光纖插針沿軸向開設(shè)一通孔以容納多根輸出光纖。
9.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)開關(guān)，其特征在于該輸出裝置的多光纖插針外部依次套裝一石英套管和一金屬套管。
10.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)開關(guān)，其特征在于該光學(xué)開關(guān)進(jìn)一步包括一用以固持輸入裝置、輸出裝置、光路轉(zhuǎn)換裝置和驅(qū)動(dòng)裝置的底座。
專利摘要一種光學(xué)開關(guān)，包括一輸入裝置、一輸出裝置、一光路轉(zhuǎn)換裝置和一驅(qū)動(dòng)裝置。其中，該輸入裝置包括一內(nèi)置一輸入光纖的光纖插針和一模鑄透鏡，該輸出裝置包括一內(nèi)置多根輸出光纖的多光纖插針，光路轉(zhuǎn)換裝置置于輸入裝置與輸出裝置之間，包括至少兩可切換不同光路的準(zhǔn)直透鏡和安裝該準(zhǔn)直透鏡的安裝板，驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)一步包括外部控制裝置和一傳動(dòng)軸，安裝板可在外部控制裝置驅(qū)動(dòng)下繞傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，以選擇性地將不同準(zhǔn)直透鏡置于光路中，使輸入光束自輸入光纖傳輸至一特定輸出光纖。
文檔編號(hào)H04B10/12GK2543076SQ0222627
公開日2003年4月2日 申請(qǐng)日期2002年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月14日
發(fā)明者周明寶 申請(qǐng)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