CN104503031A - 准直器及包含该准直器的多光路输入对多光路输出的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学器件技术领域，公开了一种准直器及包含该准直器的多光路输入对多光路输出的装置。其中，准直器包括：至少2个被腐蚀过的光纤、透镜、毛细管及玻璃管；光纤设置在毛细管中；毛细管和透镜被设置在玻璃管中。该装置包括：至少3个上述的准直器、步进电机、光轴、固定板、支座、支架阵列及供电电源；步进电机的螺纹杆与固定板连接；光轴的两端分别连接固定板和步进电机；一个准直器设置在支座上；其余准直器设置在支架阵列上；支座设置在螺纹杆和光轴上；当支座随螺纹杆移动时，支座上的准直器中的光纤依次与支架阵列上的准直器中的光纤耦合；供电电源的输出端与步进电机的输入端连接。本发明可以对光信号的输出端口进行扩展。

Description

准直器及包含该准直器的多光路输入对多光路输出的装置

技术领域

本发明涉及光学器件技术领域，主要适用于准直器及包含该准直器的多光路输入对多光路输出的装置。

背景技术

随着光信号传输技术的发展，高速度、大容量的全光网络将成为未来发展的趋势。光开关作为全光网络中的核心元器件，越来越被广泛地应用。传统的光开关受制于端口数量的限制，已经慢慢不能满足多业务交换和多链路监控的要求。而随之发展而来的多端口光开关，也存在着端口数量不够多、体积巨大等弊端，也越来越无法满足用户的使用需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种准直器及包含该准直器的多光路输入对多光路输出的装置，它可以对光信号的输出端口进行扩展，从而满足用户的使用需求。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种准直器，包括：至少2个被腐蚀过的光纤、透镜、毛细管及玻璃管；所述被腐蚀过的光纤并排设置在所述毛细管中；所述毛细管和所述透镜被设置在所述玻璃管中。

进一步地，所述光纤为经强酸溶液化学腐蚀过的单模光纤。

本发明提供的多光路输入对多光路输出的装置，包括：至少3个上述的准直器、步进电机、光轴、固定板、支座、支架阵列及供电电源；所述步进电机的螺纹杆的输出端与所述固定板连接；所述光轴的两端各自分别连接所述固定板和所述步进电机；一个所述准直器设置在所述支座上；其 余的所述准直器设置在所述支架阵列上；所述支座设置在所述螺纹杆和所述光轴上；当所述支座随所述螺纹杆移动时，所述支座上的准直器中的光纤能够依次与所述支架阵列上的准直器中的光纤耦合；所述供电电源的电流输出端与所述步进电机的电流输入端连接。

进一步地，所述准直器中光纤的数量均相等。

进一步地，所述支座为带V型凹槽的支座；所述准直器设置在所述支座的V型凹槽中。

进一步地，所述支架阵列为带至少2个V型凹槽的支架，且所述V型凹槽平行布置；所述准直器各自分别设置在所述支架的V型凹槽中。

进一步地，还包括：可编程控制器；所述可编程控制器的信号输出端与所述步进电机的信号输入端连接。

进一步地，还包括：1*N光开关；所述1*N光开关的输入端对向光源，所述1*N光开关的输出端各自分别对向所述支座上的所述准直器中的光纤。

进一步地，还包括：承载底板；所述步进电机、所述固定板和所述支架阵列设置在所述承载底板上。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的准直器及包含该准直器的多光路输入对多光路输出的装置，首先将光纤腐蚀后设置在毛细管中，从而使同样尺寸的毛细管能够装载比以前更多数量的光纤；再将该毛细管与透镜一起设置在玻璃管中，构成准直器；接着将该准直器设置在支座上，且支座设置在步进电机的螺纹杆上；再将其他同样的准直器设置在支架阵列上，通过对步进电机的电源输出，使支座沿螺纹杆移动，并使其上的准直器中的光纤与支架阵列上的准直器中的光纤依次耦合，从而将光信号的输出端口进行扩展，满足了用户的使用需求。

附图说明

图1为本发明实施例提供的准直器的剖面图；

图2为现有技术中的毛细管轴向示意图；

图3为本发明实施例提供的准直器中的毛细管的第一轴向示意图；

图4为本发明实施例提供的准直器中的毛细管的第二轴向示意图；

图5为本发明实施例提供的准直器中的毛细管的第三轴向示意图；

图6为本发明实施例提供的多光路输入对多光路输出的装置的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的多光路输入对多光路输出的装置中的支架阵列的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的多光路输入对多光路输出的装置的工作原理图；

其中，1-光纤，2-透镜，3-毛细管，4-玻璃管，5-步进电机，6-螺纹杆，7-光轴，8-固定板，9-支座，10-承载底板，11-准直器，12-支架阵列。 

具体实施方式

为进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的准直器及包含该准直器的多光路输入对多光路输出的装置的具体实施方式及工作原理进行详细说明。

参见图1，本发明实施例提供的准直器，包括：至少2个被腐蚀过的光纤1、透镜2、毛细管3及玻璃管4；被腐蚀过的光纤1并排设置在毛细管3中；毛细管3和透镜2被设置在玻璃管4中。其中，光纤1为经强酸溶液化学腐蚀过的单模光纤。

对本发明实施例中光纤1的腐蚀进行说明：

光纤1的类型分为很多种，而目前常规使用的单模光纤为9μm/125μm。其中，9μm指的是光纤1的纤核，125μm指的是光纤1的包层。目前多路光纤输入输出所采用的通用毛细管的型号为252μm x 252μm。基于光纤包层与毛细管的匹配程度来进行计算，通用的252μm x 252μm毛细管仅可以完成四芯准直器的制作，如图2所示。为了满足更多端口的需求，对9μm/125μm的单模光纤进行化学腐蚀，即将光纤放入强酸溶液中进行浸泡，通过对强酸溶液的浓度和浸泡时间的控制，可以将单模光纤的包层腐蚀到不同的尺寸厚度，从而达到同样尺寸的毛细管可以容纳更多光纤的目的。

例如：如果将单模光纤的包层直径腐蚀至83.3μm，则可以在现有的毛细管中放置3x3根光纤，如图3所示；

如果将单模光纤的包层直径腐蚀至62.5μm，则可以在现有的毛细管中放置4x4根光纤，如图4所示；

如果将单模光纤的包层直径腐蚀至50μm，则可以在现有的毛细管中放置5x5根光纤，如图5所示。

需要说明的是，基于准直器光斑尺寸的制约及光路串扰的影响，252μm x 252μm的毛细管最多只能支持5x5根光纤，更多光纤支持需要扩大毛细管的尺寸。

参见图6、图7和图8，本发明实施例提供的多光路输入对多光路输出的装置，包括：至少3个上述的准直器11、步进电机5、光轴7、固定板8、支座9、支架阵列12、供电电源(未在图中示出)、可编程控制器(未在图中示出)及承载底板10；步进电机5的螺纹杆6的输出端与固定板8连接；光轴7的两端各自分别连接固定板8和步进电机5；一个准直器11设置在支座9上；其余的准直器11设置在支架阵列12上；支座9设置在螺纹杆6和光轴7上，并可以沿着螺纹杆6和光轴7移动；其中，螺纹杆6 的作用是辅助支座9的位置，光轴7的作用是纵向支撑支座9。当支座9随螺纹杆6移动时，支座9上的准直器11中的光纤1能够依次与支架阵列12上的准直器11中的光纤1耦合；供电电源的电流输出端与步进电机5的电流输入端连接。可编程控制器的信号输出端与步进电机5的信号输入端连接。其中，准直器11中光纤1的数量均相等。步进电机5、固定板8和支架阵列12均设置在承载底板10上。其中，步进电机5是两相混合式直线步进电机，该种电机的基本步距角为1.8°/步。当配上半步驱动器后，步距角减少为0.9°；当配上细分驱动器后，其步距角可细分达256倍(0.007°/微步)。因此，可以根据设置在承载底板10上的准直器11的数量选择不同的步距角电机进行匹配。

对本发明实施例中支座9的结构进行说明，支座9为带V型凹槽的支座；准直器设置在支座9的V型凹槽中。

对本发明实施例中支架阵列12的结构进行说明，支架阵列12为带至少2个V型凹槽的支架，且V型凹槽平行布置；准直器11各自分别设置在支架的V型凹槽中。

需要说明的是，本发明实施例还可以包括：1*N光开关(未在图中示出)；1*N光开关的输入端对向光源，1*N光开关的输出端各自分别对向支座9上的准直器中的光纤，从而使本发明实施例变为1x(MxN)型光开关(M为V型槽阵列中V型凹槽的数量，N为输入端纤芯的数量)，以满足目前最广泛应用的1端口输入、多端口输出的使用需求。

当本发明实施例提供的多光路输入对多光路输出的装置在使用时，先将支架阵列12和步进电机5固定在承载底板10上；将多芯准直器11固定在支座9上；通过供电电源对步进电机5通电，步进电机5通电后，通过螺纹杆6带动支座9上的准直器11左右移动，并与支架阵列12上的准直器11一一对准耦合，从而完成整个光路。在改变步进电机5的通电顺序后，步进电机5就会反转，从而带动支座9上的准直器11朝相反的方向移动。 此外，还可以通过可编程控制器对步进电机5施加一个正向脉冲，步进电机5会带动螺纹杆6前进一步，支座9也会随之前进一格，从而与支架阵列12上的准直器11一一对准耦合；当通过可编程控制器对步进电机5施加一个反向脉冲时，步进电机5会带动螺纹杆6后退一步，支座9也会相应后退一步，与支架阵列12上的准直器11一一对准耦合。其中，可编程控制器输出的信号为三角波信号。由此可知，在本发明实施例中，可通过控制脉冲的数量、频率及步进电机5的通电顺序来控制步进电机5的转动，从而实现对支座9上的准直器11的移动的控制。

在本发明实施例中，可以根据步进电机5的布距精度及支座9的行程，在支架阵列12上设置不同数量的准直器11。同时，还可以根据准直器11中光纤1的数量，灵活地调整输入和输出端口数，从而完成多光路输入对多光路输出的设置。

本发明实施例提供的准直器及包含该准直器的多光路输入对多光路输出的装置，首先将光纤1腐蚀后设置在毛细管3中，从而使同样尺寸的毛细管3能够装载比以前更多数量的光纤1；再将该毛细管3与透镜2一起设置在玻璃管4中，构成准直器11；接着将该准直器11设置在支座9上，且支座9设置在步进电机5的螺纹杆6上；再将其他同样的准直器11设置在支架阵列12上，通过对步进电机5的电源输出，使支座9沿螺纹杆6移动，并使其上的准直器11中的光纤1与支架阵列12上的准直器11中的光纤1依次耦合，从而将光信号的输出端口进行扩展，满足了用户的使用需求。由于本发明实施例将支座9上的准直器11中的光纤1直接与支架阵列12上准直器11中的光纤1依次耦合，因而不仅降低了光信号在传输过程中的插入损耗，从而降低了链路衰减；而且缩短了光链路切换时的延时，一般来说，随着通道数量的增多，非相邻通道的切换延时依次累加几十毫秒，当通道数增多到最多时，链路切换的延时可以达到几秒或几十秒，而本发明实施例很好地控制了该指标，从而提高了光传输的有效性。此外， 本发明实施例中所采用步进电机5为两相混合式直线步进电机，当步进驱动器接收到一个脉冲信号时，它就驱动步进电机5按设定的方向转动一个固定步距角，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的，因此可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位支座9的目的。而且，两相混合式直线步进电机在定子上有多相绕组、转子上采用永磁材料，转子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度，进一步地保证了支座9的定位精度。另外，在本发明实施例中，还可以将步进电机5、固定板8和支架阵列12均设置在一块承载底板10上，从而减少了本发明实施例的体积。此外，本发明实施例还具有结构简单、维护方便和端口可进一步扩展的特点。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种准直器，其特征在于，包括：至少2个被腐蚀过的光纤、透镜、毛细管及玻璃管；所述被腐蚀过的光纤并排设置在所述毛细管中；所述毛细管和所述透镜被设置在所述玻璃管中。

2.如权利要求1所述的准直器，其特征在于，所述光纤为经强酸溶液化学腐蚀过的单模光纤。

3.一种多光路输入对多光路输出的装置，其特征在于，包括：至少3个如权利要求1或2所述的准直器、步进电机、光轴、固定板、支座、支架阵列及供电电源；所述步进电机的螺纹杆的输出端与所述固定板连接；所述光轴的两端各自分别连接所述固定板和所述步进电机；一个所述准直器设置在所述支座上；其余的所述准直器设置在所述支架阵列上；所述支座设置在所述螺纹杆和所述光轴上；当所述支座随所述螺纹杆移动时，所述支座上的准直器中的光纤能够依次与所述支架阵列上的准直器中的光纤耦合；所述供电电源的电流输出端与所述步进电机的电流输入端连接。

4.如权利要求3所述的多光路输入对多光路输出的装置，其特征在于，所述准直器中光纤的数量均相等。

5.如权利要求3所述的多光路输入对多光路输出的装置，其特征在于，所述支座为带V型凹槽的支座；所述准直器设置在所述支座的V型凹槽中。

6.如权利要求3所述的多光路输入对多光路输出的装置，其特征在于，所述支架阵列为带至少2个V型凹槽的支架，且所述V型凹槽平行布置；所述准直器各自分别设置在所述支架的V型凹槽中。

7.如权利要求3所述的多光路输入对多光路输出的装置，其特征在于，还包括：可编程控制器；所述可编程控制器的信号输出端与所述步进电机的信号输入端连接。

8.如权利要求3所述的多光路输入对多光路输出的装置，其特征在于，还包括：1*N光开关；所述1*N光开关的输入端对向光源，所述1*N光开关的输出端各自分别对向所述支座上的所述准直器中的光纤。

9.如权利要求3或6所述的多光路输入对多光路输出的装置，其特征在于，还包括：承载底板；所述步进电机、所述固定板和所述支架阵列设置在所述承载底板上。