CN101464543B - 基于光纤阵列的2×2机械式光开关 - Google Patents

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Abstract

一种基于光纤列阵的2×2机械式光开关，包括：一基底具有一个凹槽，两侧为两翼；一第一光纤阵列固定在两翼的一侧，在第一光纤阵列中插入有光纤；一第二光纤阵列，第二光纤阵列位于两翼的另一侧，第二光纤阵列中依次插入有光纤；第二光纤阵列的奇数为第一组光纤通道，偶数为第二组光纤通道；一激光器，该激光器接在第一光纤阵列的第一通道处；一探测器，该探测器接在第一光纤阵列的第六通道处，该探测器和激光器结合用于探测两组光纤阵列的光纤组的耦合效率；两压电陶瓷，该两压电陶瓷固定在第二光纤阵列的两端，用于调节和固定光纤阵列的位置。

Description

基于光纤阵列的2×2机械式光开关
技术领域
本发明属于光纤通信技术领域，更具体说是一种基于光纤阵列的2×2机械式光开关。
背景技术
随着密集波分复用技术的应用以及光联网的提出，光开关技术已经成为未来光联网的关键技术之一，光开关广泛应用于交叉连接设备、保护倒换、分插复用器等各种设备中，可实现在全光层的路由选择、波长选择、光交叉连接以及自愈保护等功能。传统的光开关技术主要采用波导和机械两种技术，介质波导光开关的开关速度在微秒到亚毫秒量级，体积小且易于集成为大规模的阵列，但插入损耗、隔离度、消光比、偏振敏感性等指标都较差；机械式光开关的开关速度在毫秒量级，有比较低的插入损耗和串音效果，以及成本低、设计配置简单，在很多应用领域有着广阔的市场需求，但其设备庞大、可扩展性一般，不适用于大规模的开关矩阵及光交叉连接器应用。这就需要通过优化其结构设计，进一步改进机械式光开关的体积及操作性。
发明内容
为了解决以上问题，本发明的目的在于提供一种基于光纤阵列的2×2机械式光开关，该光开关不仅结构简单，损耗低，体积较小，并且光开关的耦合效率可以得到很好的监测。
本发明解决其技术问题的技术方案是：
本发明一种基于光纤列阵的2×2机械式光开关，其特性在于，其中包括：
一基底，该基底具有一个凹槽，凹槽的两侧为两翼，该基底的凹槽的纵向为X轴；
一第一光纤阵列，第一光纤阵列固定在基底的凹槽的两翼的一侧，第一光纤阵列有6个光纤通道，依次排序为第一至第六通道，该6个光纤通道高于基底的两翼的高度，该光纤通道的方向与凹槽的纵向垂直，该6个光纤通道中插入有光纤；
一第二光纤阵列，第二光纤阵列和第一光纤阵列并列嵌在基底的凹槽的两翼的另一侧，使得第二光纤阵列只能在X轴方向移动，第二光纤阵列有12个光纤通道，该12个光纤通道高于基底的两翼的高度，该12个光纤通道分为两组，奇数为第一组光纤通道，这六个光纤通道等间距分布，偶数为第二组光纤通道，这六个光纤通道也等间距分布，该第一组、第二组光纤通道中依次插入有光纤；
其中第一组光纤通道的第一光纤与第十一光纤连接；
第一组光纤通道的第三光纤与第九光纤连接；
第一组光纤通道的第五光纤与第七光纤连接；
第二组光纤通道的第二光纤与第十二光纤连接；
第二组光纤通道的第四光纤与第六光纤连接；
第二组光纤通道的第八光纤与第十光纤连接；
该第一组光纤通道在第一位置时，与第一光纤阵列的6个光纤通道中的光纤连接；
该第二组光纤通道在第二位置时，与第一光纤阵列的6个光纤通道中的光纤连接；
一激光器，该激光器接在第一光纤阵列的第一通道处；
一探测器，该探测器接在第一光纤阵列的第六通道处，该探测器和激光器结合用于探测两组光纤阵列的光纤组的耦合效率；
两压电陶瓷，该两压电陶瓷固定在第二光纤阵列的两端，用于调节和固定光纤阵列的位置。
其中两压电陶瓷所加电压是采用单片机控制。
本发明的有益效果是：本光开关采用把一个具有六通道(一个光纤组)的光纤阵列固定在基底凹槽的一侧，另一个具有十二通道(两个光纤组)的光纤阵列并列放在凹槽的另一侧，改变具有十二通道的光纤阵列的位置，使得两光纤阵列中的光纤组对应关系发生改变，从而实现光开关，这种结构有如下优点：
本发明结构比较简单，与传统的机械式光开关比较，体积较小，光纤直径为mm量级，控制光纤阵列的加工尺寸，可以实现小体积的机械式光开关。
附图说明
为进一步说明本发明的技术内容，以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明，其中包括：
图1是本发明的光纤阵列的结构示意图。
图2是本发明实现的等效光通路。
图3是本发明的结构示意图。
具体实施方式
本发明是一种基于光纤阵列的2×2机械式光开关，其特征在于，其中包括：
如图3所示，并结合参阅图1所示，一基底5，该基底5具有一个凹槽51，凹槽51的两侧为两翼52，该基底5凹槽51的纵向为X轴；
一第一光纤阵列1，第一光纤阵列1固定在基底5凹槽51的两翼52的一侧，第一光纤阵列1有6个光纤通道(图1中)，依次排序为第一至第六通道a至f，该6个光纤通道高于两翼52的高度(图中未示)，该光纤通道a至f的方向与凹槽51的纵向垂直，该光纤通道a至f中插入有光纤；
再请参阅图3，一第二光纤阵列2，第二光纤阵列2和第一光纤阵列1并列嵌在基底5的凹槽51两翼52的另一侧，使得第二光纤阵列2只能在X轴方向移动，Y轴方向固定；第二光纤阵列2有12个光纤通道，该12个光纤通道高于两翼52的高度，该12个光纤通道分为两组，奇数为第一组光纤通道6(图1中)，这六个光纤通道等间距分布，偶数为第二组光纤通道7，这六个光纤通道等间距分布，该光纤通道中依次插入有光纤；
其中第一组光纤通道6的第一光纤61与第十一光纤66连接；
第一组光纤通道6的第三光纤62与第九光纤65连接；
第一组光纤通道6的第五光纤63与第七光纤64连接；
第二组光纤通道7的第二光纤71与第十二光纤76连接；
第二组光纤通道7的第四光纤72与第六光纤73连接；
第二组光纤通道7的第八光纤74与第十光纤75连接；
该第一组光纤通道6在第一位置时，与第一光纤阵列1的光纤通道a至f中的光纤连接(图3所示)；
该第二组光纤通道7在第二位置时，与第一光纤阵列1的光纤通道a至f中的光纤连接(图1所示)；
一激光器3，该激光器3接在第一光纤阵列1的第一通道a处；
一探测器4，该探测器4接在第一光纤阵列1的第六通道f处，从激光器3输出的光经过光纤阵列1、光纤阵列2由探测器4输出，测得的光功率用来确定第一光纤阵列1和第二光纤阵列2中的光纤组之间的耦合效率；
两压电陶瓷8、9，该两压电陶瓷8、9固定在第二光纤阵列2的两端，给压电陶瓷8、9加电压，改变电压，可以实现对光纤阵列2的位置的调制，探测器4测得的光功率信号作为压电陶瓷调制的反馈信号，通过单片机控制压电陶瓷所加电压，使得光纤阵列2调制到光纤阵列1、2之间的光纤耦合效率最高，当光纤阵列2中的光纤组7与光纤阵列1中的光纤组对齐时，对应图2(a)所示光开关状态，光从h端输入，从i端输出，光从j端输入，从k端输出；当光纤阵列2中的光纤组6与光纤阵列1中的光纤组对齐时，对应图2(b)所示光开关状态，光从h端输入，从k端输出，光从i端输入，从j端输出，从而实现光开关转换。
本发明中的基底凹槽5，控制其宽度使得可移动的那个光纤阵列在Y轴方向都定，只可以在X轴方向移动，使得操作简单、方便，并且凹槽的两翼52的高度低于第一、第二两光纤阵列1、2，不影响光纤阵列1、2的各个光纤通道的输出口；
本发明中的压电陶瓷用于对可移动的那个光纤阵列X方向的调制(图3中箭头所示的方向)，在光纤阵列两端各放一个压电陶瓷8、9，对压电陶瓷8、9加电压，调节光纤阵列2的位置，可以实现精确定位；
本发明中含有激光器3和探测器4用于检测光纤的耦合效率，光纤之间的耦合效率越高，探测器4测得的光功率越高，探测器4输出信号作为压电陶瓷8、9电压控制的反馈信号；
本发明中采用第一、第二光纤阵列1、2，当改变第一、第二光纤阵列1、2中的光纤通道数时，可以使一个2×2机械式光开关变成两个，三个甚至更多2×2机械式光开关，一定程度上实现扩展。

Claims (2)

1.一种基于光纤列阵的2×2机械式光开关，其特征在于，其中包括：
一基底，该基底具有一个凹槽，凹槽的两侧为两翼，该基底的凹槽的纵向为X轴；
一第一光纤阵列，第一光纤阵列固定在基底的凹槽的两翼的一侧，第一光纤阵列有6个光纤通道，依次排序为第一至第六通道，该6个光纤通道高于基底的两翼的高度，该光纤通道的方向与凹槽的纵向垂直，该6个光纤通道中插入有光纤；
一第二光纤阵列，第二光纤阵列和第一光纤阵列并列嵌在基底的凹槽的两翼的另一侧，使得第二光纤阵列只能在X轴方向移动，第二光纤阵列有12个光纤通道，该12个光纤通道高于基底的两翼的高度，该12个光纤通道分为两组，奇数为第一组光纤通道，这六个光纤通道等间距分布，偶数为第二组光纤通道，这六个光纤通道也等间距分布，该第一组、第二组光纤通道中依次插入有光纤；
其中第一组光纤通道的第一光纤与第十一光纤连接；
第一组光纤通道的第三光纤与第九光纤连接；
第一组光纤通道的第五光纤与第七光纤连接；
第二组光纤通道的第二光纤与第十二光纤连接；
第二组光纤通道的第四光纤与第六光纤连接；
第二组光纤通道的第八光纤与第十光纤连接；
该第一组光纤通道在第一位置时，与第一光纤阵列的6个光纤通道中的光纤连接；
该第二组光纤通道在第二位置时，与第一光纤阵列的6个光纤通道中的光纤连接；
一激光器，该激光器接在第一光纤阵列的第一通道处；
一探测器，该探测器接在第一光纤阵列的第六通道处，该探测器和激光器结合用于探测两组光纤阵列的光纤组的耦合效率；
两压电陶瓷，该两压电陶瓷分别固定在第二光纤阵列的两端，用于调节和固定光纤阵列的位置。
2.如权利要求1所述的基于光纤阵列的2×2机械式光开关，其特征在于，其中两压电陶瓷所加电压是采用单片机控制。
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牛凯，叶雄英，周兆英.MEMS阵列光开关的光纤耦合设计.光学技术30 4.2004,30(4),431-433,436.
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