CN1183568A - 光开关及切换方法 - Google Patents

Abstract

一种光开关,其包括:使多个第一光纤端部对齐并置的光纤排布部件;与光纤排布部件相对用于夹持至少一个第二光纤的端部的活动臂;驱动活动臂以使第二光纤与任一第一光纤选择性光学耦合的驱动机构;在第一光纤与第二光纤光学耦合时向其间的间隙滴注折射率匹配剂的供给机构;和控制供给机构的液滴控制器,其中仅向光纤间的间隙滴注折射率匹配剂,使得在驱动机构等中产生的外部物质不会进入光纤的耦合部,从而确保稳定的光学性能。

Description

光开关及切换方法

本发明涉及一种光开关及其切换方法，用于例如在光学通信领域内切换由光纤构成的光学传输线。

迄今已知的这种光开关的一个例子为日本公开专利申请公报平6-67101所公开的设备类型。此光开关具有一个第一光纤组，由若干第一光纤组成；一个光纤排布部件，用于水平排布所述第一光纤；一个第二光纤；一个光纤驱动机构，用于夹持此第二光纤并机械移动此第二光纤以使之与任一第一光纤光学耦合；和一个封装盒，用于容装所述第一光纤组、第二光纤、光纤排布部件和光纤驱动机构。封装盒中填有折射率匹配剂，其折射率近似等于第一光纤和第二光纤的折射率，例如硅油。从而，将折射率匹配剂注入第一光纤和第二光纤连接端面之间的缝隙中，以减少此缝隙中由于散射等引起的光学损耗，防止由于第一光纤和第二光纤的切换所引起的光学损耗的积累，并使其光学特性保持稳定。

然而，这种传统的光开关由于其上述结构而存在下述问题。

具体地说，由于此光开关结构中光纤驱动机构浸在折射率匹配剂中，外部物质，例如由光纤驱动机构的机械接触或磨损而产生的磨屑，流入填充所述盒体的折射率匹配剂中，并在其中运动而进入所述光纤之间的耦合部，从而导致了光开关光学特性的降低。因为用作折射率匹配剂的硅油甚至通过微细的孔也能泄漏，使得封装盒中的油封结构过于复杂(采取防泄漏措施，组装过程中的防范措施，等等)。

本发明目的在于提供一种如下的光开关，它不会产生由于外部物质侵入光纤间耦合部而导致的光学性能下降，并且无需复杂的封装结构，从而解决了上述问题。

为实现上述目的，本发明的光开关包括一个第一光纤组，由多根端部对齐并固定的光纤组成；一活动的第二光纤，其端面位于与第一光纤组的一端面相对的位置；和一驱动机构，用于移动第二光纤至如下位置，使得第二光纤位于与第一光纤组中的任一第一光纤相对处。所述光开关设置为选择性开关所述任一第一光纤与所述第二光纤之间的光学耦合，所述光开关包括一匹配部分，其折射率匹配剂的折射率大致等于所述光纤折射率，该匹配剂位于所述第一光纤与所述第二光纤耦合端面之间的缝隙部分，一个供给机构，用于向所述缝隙部分提供所述折射率匹配剂。

也就是说，本发明提供的光开关进行光学传输线的开关是通过以所述驱动机构移动所述第二光纤，使所述第二光纤的端面与所述第一光纤组中的任意第一光纤的端面相对，从而使其彼此光学耦合。所述供给机构向该耦合部提供折射率匹配剂，从而形成所述匹配部分。这样可防止在所述耦合部发生散射和反射，从而稳定了光学性能。由于所述折射率匹配剂仅提供给所述耦合部间隙，因此无须将上述驱动机构等浸入折射率匹配剂，于是折射率匹配剂的供给量很少，可防止在驱动机构中产生的磨屑流入所述耦合部。

为向耦合部提供折射率匹配剂可以有多种方法，实用的方法是下述在本发明权利要求中作出叙述的方法。

例如，将第一光纤组固定在一个基片上，其中设置有一个给定宽度的直线沟槽，并将其端面与所述槽的边缘对齐。所述供给机构向该槽中注入一定量的折射率匹配剂，从而将折射率匹配剂由该槽供入所述缝隙部分。

在此装置中，注入所述槽的折射率匹配剂，由于例如折射率匹配剂和连接部件或光纤端面部分的分子间亲和力所导致的所谓浸润或毛细作用，使折射率匹配剂的液面，渗入所述耦合部缝隙，并保留其中，从而形成上述匹配部分。

在另一结构中，所述供给机构还可包括滴注装置，此滴注装置具有一个滴嘴，用于将小滴折射率匹配剂滴注至第二光纤的端面上。

此滴嘴可设置为正对第一光纤组中一定位置处的第一光纤的端面。

在此情况下，所述光开关最好设置为还包括一控制机构，用于控制所述供给机构，以便在第二光纤与一定位置处的第一光纤光学耦合时提供折射率匹配剂。

在此结构中，在第二光纤与一定位置的第一光纤光学耦合时，由设置为正对第一光纤端面的所述滴嘴滴注折射率匹配剂，将所述匹配剂提供给所述缝隙部分。以此方式提供的匹配剂通过表面张力等保持在所述缝隙部分，形成一匹配层。当其后移动第二光纤时，第二光纤在其端面可保持一定量的匹配剂而移动。由于此原因，当第二光纤与不同位置的另一第一光纤耦合时，由此保持的匹配剂同样在其缝隙处形成匹配层。另外，若第一光纤组的端面预先也由匹配剂浸润，即，若使其端面保持既定量的匹配剂，则也一定可形成匹配层。这可通过第二光纤粘附匹配剂来实现。

另一个可行结构为，滴嘴与第二光纤一起由所述驱动机构驱动，使其总是保持正对第二光纤的端面。

在此情况下，由于滴嘴总是朝向所述耦合部，所以可确保折射率匹配剂提供给耦合部缝隙，从而形成匹配层。

由于此例中各光纤的端面也保持匹配剂，所以无需在每次转换时都提供匹配剂。

以如下方式可构造另一种结构，所述供给机构位于第一光纤组排列方向的延长线上，所述光开关进一步包括一控制机构，通过控制驱动机构将所述第二光纤的端部移动至所述供给机构。

这种结构允许通过移动第二光纤的端部至所述供给机构，从而可以使匹配剂粘附在第二光纤端面上。当第二光纤以及用此方式保持在其端面上的匹配剂与任一第一光纤光学耦合时，匹配剂保持在其间耦合部的缝隙处，从而形成所述匹配部分。

在这些情况任一个中，当第二光纤与任一第一光纤通过切换进行光学耦合时，在第二光纤与第一光纤之间的耦合部即形成了匹配层，从而抑制光学损耗，稳定了光学性能。

一种更优选的结构为在一预定时间控制所述供给机构等以提供一定量的折射率匹配剂。

本发明中折射率匹配剂主要保持在光纤端面上。相应地，与传统装置中整个装置浸在折射率匹配剂中的情况不同，由于蒸发等原因，此处所保持的折射率匹配剂存在减少的可能。由于光开关经常用在控制场合，例如通讯设备中，所以在某种程度上可精确估计蒸发量。因此，可以通过计算补偿蒸发量所必需的供给量，并基于此供给折射率匹配剂，可使匹配层的蒸发得到补偿。

通过在恒定的时间间隔以匹配剂对所述端面进行清洗的进一步结构，即使在匹配层中混入悬浮颗粒或类似物，其影响也可消除。

在另一种结构中，光开关可进一步包括光电探测装置，用于测量彼此光学耦合的第一和第二光纤中传输光的损耗，当光电探测装置探测到的传输光损耗超过一预定量时，控制所述供给机构等，使其在传输光损耗不超出预定量之前供给折射率匹配剂。

所述耦合部的缝隙处保持的匹配剂的蒸发以及该缝隙处外部物质的混入，增加了耦合部的光学损耗。于是，在耦合部传输光损耗的增加意味着或者匹配剂蒸发或者混入外部物质的发生。在匹配剂蒸发的情况下，须添加匹配剂；在混入外部物质的情况下，须通过清洁等方法将其除去。通过采用上述结构，当由于匹配剂蒸发或混入外部物质增加了传输光损耗时，在传输光损耗降低前供给匹配剂。这意味着在匹配剂蒸发的情况下，添加匹配剂直到匹配层的匹配剂量足够。或者在混入外部物质的情况下，持续提供匹配剂直到除去外部物质，也即，直到由匹配剂洗去外部物质。其结果是，光开关的传输光损耗总是处于低于预定量。

在另一结构中，光开关可设置为如下方式，一定量匹配剂根据操作者的操作供给。在此情况下，光开关的传输光损耗同样得到抑制。

在这些装置中，所述供给机构可进一步包括一个储存折射率匹配剂的存储箱，一个用于从此存储箱中提取出一定量折射率匹配剂的泵，一个过滤装置，用于过滤所述泵提取出的折射率匹配剂，和一个供给管，用于将这种过滤过的折射率匹配剂提供给上述槽或上述滴嘴等。

这种结构能够方便地提供一定量干净的折射率匹配剂，由于匹配剂经所述过滤装置过滤过，所以不会混有外部物质。它同样易于添加或更换折射率匹配剂。

另外，本发明还包含根据上述结构的光学切换方法。

这些光学切换方法可以进行高速光学切换并保持稳定的光学性能。

通过下面给出的详细说明及附图，可更完全地理解本发明，它们仅以示例方式给出，不能认为是限定本发明。

本发明的进一步应用范围通过后面给出的详细说明将更清楚。然而，应当理解，尽管此详细说明和特例指出了本发明的优选实施例，但其仅以示例形式给出，由此详细说明，在本发明的精神和范围内的各种变化和改动，对于本领域技术人员是显而易见的。

图1是显示本发明第一实施例的光开关的剖面图；

图2是图1所示光开关主要部分的透视图；

图3是显示图1所示光开关中第一光纤和第二光纤间光学耦合状态的剖面图；

图4至图6是说明图1所示光开关切换时第一光纤和第二光纤之间位置关系的剖面图；

图7是本发明第二实施例光开关的剖面透视图；

图8是图7所示光开关的连接部件的细节透视图；

图9是说明图7所示光开关中第一光纤和第二光纤之间光学耦合状态的剖面图；

图10至图13是说明图7所示光开关切换时第一光纤和第二光纤之间位置关系的剖面图。

下面参照附图详细说明本发明的实施例。在附图说明和参照这些附图所作的说明中，相同的元件以相同的附图标记表示，并省略重复的说明。

图1为本发明第一实施例的光开关1的剖面图。图2为其主要部分的透视图，图3为其光纤之间的耦合部的剖面图。

如图1所示，光开关1封装在直角平行六面体的封装盒中。在此封装盒10内的一端设置有一个块状光纤排布部件21，用于将多个第一光纤(例如，88根光纤)20以其端部对齐加以固定。用于夹持多个第二光纤(2根)30端部的活动臂31位于封装盒10内中央部分与光纤排布部件21相对的位置。该活动臂31附着在用于垂直驱动该活动臂31的活动臂驱动机构40上。在此封装盒10内的另一端设置有耦合位置选择机构50，用于沿第一光纤20的排布方向(X方向)驱动活动臂31。光纤20、30的直径都为125μm。

与活动臂驱动机构40固定有一滴嘴61，用于向光学耦合的第一光纤20和第二光纤30的间隙逐滴滴入折射率匹配剂液滴。此折射率匹配剂具有与光纤芯层近似相等的折射率，例如最好是硅油。由于此折射率匹配剂在滴入后需要沿所述端面扩散开，因此不宜采用具有过高粘度的匹配剂。特别地，当粘度超过100cP时，这种液体中易含有气泡，则由这些气泡引起的光学散射会引起接头损耗。相应地，合适的折射率匹配剂粘度应不超过100cP。另一方面，如果其粘度低于5cP，则其表面张力太低，使在光纤端面形成的液层或液滴厚度变薄，从而难于在所述耦合部间隙形成折射率匹配层。因而，优选的折射率匹配剂其粘度应不低于5cP。因此，本实施例采用了粘度为50cP的折射率匹配剂。以此方式滴入的折射率匹配剂由表面张力附着在第一光纤20的端面与第二光纤30的端面处(见图3)。附着在此二端面的折射率匹配剂填充第一光纤20和第二光纤30之间的间隙，从而形成匹配层25。以此方式形成的匹配层25的存在抑制了信号光在第一光纤20和第二光纤30端面的反射。也即，它能防止在第一光纤20和第二光纤30间光学传输效率的降低。

基于聚四氟乙烯(例如，特氟龙)的弹性导管62与滴嘴61的基座端61a相连。导管62穿过封装盒10伸至其外部，伸出的导管62与设置在封装盒10外的供给泵63的供给出口63a相连。与供给泵63的入口63b连接有基于聚四氟乙烯(例如，特氟龙)的导管64，它由用于存储折射率匹配剂的匹配剂箱65伸出。因此，当驱动供给泵63时，存储在匹配剂箱65中的折射率匹配剂通过导管64、62内部供给滴嘴61，然后由滴嘴61的端部61b滴下。另外，用于滤去折射率匹配剂中杂质的过滤器66安装在滴嘴61和供给泵63之间的导管62上。过滤器66具有1μm的网孔，能够从折射率匹配剂中滤去几乎所有杂质。因此，向滴嘴61提供的总是纯净的折射率匹配剂。在此实施例中，供给泵63为一膜片式磁控泵，但亦可为旋转泵。从匹配剂箱65至滴嘴60这些元件构成供给机构60。

供给泵63的驱动由最佳液滴控制器67和过量液滴控制器68加以控制。最佳液滴控制器67通过光电探测器70经由耦合器69对第一光纤20的光传输效率进行探测，并根据光电探测器70提供的代表光传输效率的信号对供给泵63进行控制。具体地说。当光电探测器70探测的光传输效率显示出降低时，最佳液滴控制器67断定第一光纤20和第二光纤30之间的折射率匹配剂减少，进而驱动供给泵63向上述间隙补充最佳量的折射率匹配剂。设置过量液滴控制器68，使得在操作员接通开关68a时，控制器68驱动供给泵63，将多于上述“最佳量”的过量折射率匹配剂注入第一光纤20和第二光纤30之间的间隙。

如图2所示，在光纤排布部件2的上表面，有既定数量的相同形状的V形槽22，沿光纤耦合方向(Y-方向)直线伸展，并沿X-方向等间隔设置。这些V形槽22的间距和深度分别为0.25mm和0.17mm，各V形槽22的一侧用作第一光纤固定槽22a，以通过粘接剂固定88根第一光纤20的每一根，而各V形槽22的另一侧用作第二光纤引导槽22b，以导引固定在活动臂31上的第二光纤30进入其中。U形盖板23附着在第一光纤固定槽22a上，从而通过由顶端压此盖板23，确保第一光纤20固定在第一光纤固定槽22a中。

在光纤排布部件21的上表面，且在第一光纤20与第二光纤30间的耦合部下面，设置有匹配剂漏槽24。此匹配剂漏槽24沿第一光纤20的排列方向(X-方向)延伸。该漏槽24的宽度为0.2mm，其深度为0.5mm。该漏槽24能够将无益于形成匹配层25的自滴嘴61滴下的过量匹配剂排出光纤排布部件21的外部。这可防止折射率匹配剂蓄积在光纤排布部件2的上表面上，从而防止光纤排布部件21上表面上的灰尘(外部物质)混入填充第一光纤20与第二光纤30间隙的折射率匹配剂中。这样可以防止由于光纤排布部件21上表面粘附灰尘的影响而导致的光开关1的光学性能下降。

该漏槽24还用于对齐第一光纤20的端面。多个第一光纤20由盖板23固定，从而其端部伸至该漏槽24的上面。然后，平行于盖板23的侧面和漏槽24的侧面切割这些第一光纤20，从而对齐这些光纤的端面。这种方法便于光纤相应端面位置的对齐。

接下来描述设置在封装盒10中部的活动臂31以及活动臂驱动机构40。如图2所示，活动臂31由位于外部具有弹性的第一活动臂32与位于内部具有弹性的第二活动臂33构成。此第一活动臂32的基端由螺钉等固定在位于块状基座34的中间梯阶上表面34b上，第二活动臂33的基端由螺钉等固定在位于基座34的较低梯阶的上表面34a上。

在第二活动臂33的中央设置有一个单片簧的弹簧部分33a。该弹簧部分33a促使第二活动臂33在稳定状态时朝下，并且为补偿在第二光纤30导入V形槽22时产生的位置偏移，允许其有一位移量。另外，在第二活动臂33的端部固定有块状活动头33b，并且在该活动头33b上固定有两根第二光纤30，并与光纤排布部件21的V形槽22相对。第一活动臂32同样由片簧制成，并且在稳定状态时朝下。

活动臂驱动机构40设置在上述活动臂31的旁边。该活动臂驱动机构40由如下的部件构成：固定在基座34上的电磁线圈41，设置为当由电磁线圈41的铁芯41a推动时旋转的L形旋转部分42，由旋转部分42的内侧面沿X-方向延伸并设置在第一活动臂32与第二活动臂33之间用于向上推动第一活动臂32的第一操纵杆43，以及由旋转部分42的内侧面沿X-方向延伸并设置在第二活动臂33的内部用于向上推动第二活动臂33的第二操纵杆44。

当活动臂31处于稳态时(处于第二光纤30置于光纤排布部件21的V形槽中的V-接触状态)，铁芯41a收缩，通过在基座34与旋转部分42间拉伸的卷簧(未画出)的推动力，使得旋转部分42沿箭头A的方向旋转，从而使第一活动臂32从第一操纵杆43脱开，且使第二活动臂33从第二操纵杆44脱开。结果由第一活动臂32的端部推动第二活动臂33的端部，从而第二光纤30与光纤排布部件21达到V-接触。

当活动臂31为切换光学耦合而沿X-方向移动时，铁芯41a向前运动以脱开第一光纤30的V-接触状态。随着该铁芯41a对旋转部分42的推动，使得旋转部分42沿箭头B方向旋转。结果通过第一操纵杆43向上推动第一活动臂32，以及通过第二操纵杆44向上推动第二活动臂33，使得第二光纤30的V-接触状态得以脱开。

下面描述设置在封装盒10另一端部的耦合位置选择机构50。如图1所示，该耦合位置选择机构50具有，在封装盒10中沿X-方向延伸的螺杆51，固定在基座34上并与螺杆51相配合的螺母部分52，带有编码器53a用于驱动螺杆51的步进电机53，以及用于导引基座34运动的导轨54。导轨54固定在封装盒10中并沿X-方向延伸。在基座34的下表面内形成的滑槽34C设置为沿导轨54滑动，从而可形成基座34稳定的X-方向运动。

下面描述滴嘴61，它用于将折射率匹配剂滴入第一光纤20与第二光纤30间的间隙。如图2所示，滴嘴61的基部61C固定在定位器45的端头，定位器45固定在位于基座34的上梯阶的上表面34d上。滴嘴61的基部61C沿X-方向延伸，然后在中间折弯，以使其端部61b伸向下面。结果使得滴嘴61的端部61b位于第二光纤30的端部附近。

具有柔性的导管62的一端62a连接至滴嘴61的基端61a，导管62的另一端62b通过形成在封装盒10上的导管出孔10a伸向外面。这里，导管出孔10a与滴嘴61间的导管62设置有足够的松弛部分，以使滴嘴61能与基座34一起沿X-方向滑动。因此，即使在基座34滑离导管出孔10a时，也不会使导管62在由滴嘴61拉动时滑出滴嘴61。

下面描述本实施例光开关1的工作过程。首先，在第二光纤30与光纤排布部件21处于V-接触状态时驱动供给泵63，由匹配剂箱65中抽取折射率匹配剂供入导管62。通过导管62内部将折射率匹配剂提供给滴嘴61，然后由滴嘴61的端部61b滴下折射率匹配剂，如图3所示。一部分如此滴下的折射率匹配剂通过在第一光纤20与第二光纤30间隙处形成的表面张力，附着在第一光纤20的端面与第二光纤30的端面。未附着在这些端面的过量折射率匹配剂向下流入匹配剂漏槽24中。

由于滴嘴61以此方式逐滴向第一光纤20与第二光纤30之间的间隙供给折射率匹配剂液滴，可使此间隙注入不可减少的最小量折射率匹配剂。由于活动臂驱动机构40并未浸入向第一光纤20与第二光纤30间的间隙注入的折射率匹配剂中，例如在活动臂驱动机构40中产生的磨屑等粉尘不会混入注入在第一光纤20与第二光纤30间隙的折射率匹配剂中。这可防止由于活动臂驱动机构40中产生的粉尘的影响导致光开关1光学性能的降低。另外，因为所用的折射率匹配剂量很少，从而可简化封装盒10中的油封结构。

由于第一光纤20与第二光纤30之间的间隙小至约20μm，所以折射率匹配剂的液滴量可很小。下面将参见图3至图6描述本实施例的切换过程。在如图3中所示形成折射率匹配层25后，如图2所示的旋转部分42沿箭头B方向旋转，从而向上移动第二活动臂33。这导致提升第二光纤30同时使它们离开耦合部移回，如图4和图5所示。与第一光纤20的连接通过此种方式脱接。此时附着在第二光纤30端面处的折射率匹配剂由于折射率匹配剂的表面张力得以保持，从而在其端面上形成液层25a。

然后保持该液层25a驱动活动臂31(见图1和图2)，以将第二光纤30沿X-方向移动至位于固定槽22a延长线上的引导槽22b正上方，在固定槽22a中放置有需耦合对接的另一个第一光纤20。此后，图2所示旋转部分42沿箭头A方向旋转，从而向下移动第二活动臂33。这导致将第二光纤30压在引导槽22b上，并将其端部向前移向第一光纤20，如图6所示。然后第二光纤30再次如图3所示与第一光纤进行光学耦合。此时第一光纤20与第二光纤30间的间隙填充有保持在第二光纤30端面上的折射率匹配剂。因此，不需在第一光纤20与第二光纤30间光学连接的每次切换中都向其间隙补充折射率匹配剂。另外，折射率匹配剂主要以蒸发方式损耗，而蒸发量是很小的。具体地说，即使在光开关1连续使用十年情况下，其折射率匹配剂消耗量也仅约50cc。

如上所述，供给泵63的驱动由最佳液滴控制器67和过量液滴控制器68加以控制。具体地说，最佳液滴控制器67监测来自光电探测器70的指示光传输效率的信号，并在探测到光传输效率降低时自动驱动供给泵63。这样驱动供给泵63使折射率匹配剂由滴嘴以少量滴下，从而向第一光纤20与第二光纤30间的间隙补充必需量的折射率匹配剂。最佳液滴控制器67可设置为定时地向上述间隙补充折射率匹配剂，而不监测光传输效率信号。例如，通过采用如下设置，即向上述间隙隔天补充一滴左右折射率匹配剂，可使第一光纤20与第二光纤30间的间隙总是保持充满折射率匹配剂。

过量液滴控制器68设置方式为，当粉尘粘附在第一光纤20与第二光纤30间的间隙时，操作员接通开关68a以启动供给泵63。这样驱动供给泵63使得大量(大约10cc)折射率匹配剂由滴嘴滴下，从而使此大量折射率匹配剂流入第一光纤与第二光纤间的间隙。这导致对第一光纤20与第二光纤间的间隙处粉尘的清洗，并通过匹配剂漏槽24将其排出光纤排布部件21。以此方式可方便地清洗第一光纤20与第二光纤30间的间隙，并使光开关1的光学特性总是保持在一个优良的工作状态。

该过量液滴控制器68可以如下方式设置，即监测前述来自光电探测器70的输出信号，并且仅在光传输效率不能通过最佳液滴控制器67的操作加以改善时，才断定混入外部物质，从而驱动供给泵63。另一种方式，可不监测光电探测器70的输出，定时进行清洗。

图7为本发明第二实施例的概略示意图。图8为第二实施例的连接部件的放大透视图，图9为其径向截面图。

参照图7至图9。与第一实施例的区别在于用于将折射率匹配剂滴入漏槽24的滴嘴61b设置在光纤排布部件21的匹配剂漏槽24上面。其它结构基本与图1至图3所示第一实施例相同。

下面参照图7至图13说明该装置的工作过程。图10至图13表示在切换过程中第一光纤20与第二光纤30之间的关系。图8表示两根第二光纤30，但下面说明只对其中一个移动的情况作出。同样也可能单独移动两根或多根第二光纤30，且其操作按照下列描述进行。

在图7至图9所示装置中，首先由滴嘴61b滴下一定量的匹配剂液滴。滴下的液滴沿着板23的侧壁流动，充满漏槽24的内部。其结果为，在相连的第一光纤20的端面20a与第二光纤30的端面30a之间的间隙由毛细作用形成匹配层25a，如图10所示。匹配剂同时也浸润与第二光纤30不相对的其它不相连第一光纤20。

在达到此状态后，进行光开关的切换操作。首先，如图9所示的夹持第二光纤30的第二活动臂33向上移动(此操作同上述第一实施例)。随着第二活动臂33向上运动，由该第二活动臂33夹持的第二光纤30也向上运动。在该操作前，第二光纤30置于引导槽22b中，其端部压在光纤排布部件21上的引导槽22b的V形槽表面上，如图9所示。随着第二活动臂33的提升，第二光纤30的端面30a即脱离第一光纤20在固定端的端面20a，如图11所示。在此情况下，在所述间隙已经形成的匹配层25a被分成第一和第二光纤20，30的相应端面上的液层25b、25c。

随着第二活动臂33的进一步提升，第二光纤30与引导槽22b完全脱离，如图12所示。第二活动臂33以此状态沿漏槽24的径向移动，并停止在与待连接的第一光纤20相对的另一引导槽22b正上方。

然后，再次降低第二活动臂33，以使第二光纤30在其端部接触引导槽22b的V形槽表面，如图13所示。随着第二活动臂33的进一步降低，第二光纤30的端面30a向第一光纤20的端面20a运动。接着在该二端面形成的匹配剂液层25d、25e最终合并，重新如图10所示形成匹配层25a，从而使两光纤20，30相互光学连接。

本发明人制做了该实施例光开关的试样，并进行了实施此开关连续操作的试验，其中每天进行一次切换操作并且每天供给两滴折射率匹配剂。试验结果证实，所需性能保持一年以上而未增加接合损耗。

为检验混入外部物质的影响，进行了与上述试验类似的进一步试验，试验条件为，在盖板23上各放置如下材料的粉末0.01g：用作衬底材料的硅，用作光纤涂层材料的可光固化的环氧树脂，和用作驱动机构材料的不锈钢，以便混入折射率匹配剂。试验结果证实，未观测到由于外部物质引起的接合损耗的任何增加。

其原因被认为是，本发明中外部物质本身不易移动，并且附着在连接部件21上，因为使匹配剂附着在光纤耦合部的匹配层25上的动力是基于毛细作用的，即液体和所述表面等之间的吸附力。

如果附着有外部物质，通过提供高于蒸发消耗量的折射率匹配剂，可洗去该附着的外部物质。另外，由于长期退化等原因致使性能降低的匹配剂也可以同样方式加以替换。

由于折射率匹配剂蒸发的消耗量为每天0.05cc以下，使用十年所需量也仅为50cc。还有一个优点是，与需要大量匹配剂并且须替换混有外部物质的全部匹配剂的传统液体浸入型光开关相比，此处匹配剂用量很小。

匹配剂25的优选滴注位置为高于所述耦合部的间隙，但也可在低于该间隙的位置供给匹配剂25，或直接供入漏槽24。

不必局限于上述两个实施例，在不偏离本发明精神要旨的范围内，本发明也可作出一些改动，例如下面所述。

(1)上述第一实施例设置为使得基座12运动，以选择第一光纤20与第二光纤30进行光学耦合，但也可使光纤排布部件21设置为运动，以选择第一光纤20。

(2)上述第一实施例设置为使得滴嘴61固定在活动臂驱动机构40上，但它也可如此固定，使得可导引其在任意位置朝向第一光纤。在此情况下，当第二光纤与滴嘴朝向的第一光纤耦合时，可注入匹配剂。

(3)上述第一实施例设置为使得供给泵63的驱动由两个控制器，即最佳液滴控制器67和过量液滴控制器68加以控制，但也可设置具有那些控制器功能的一个单一控制器来控制供给泵的驱动。

(4)上述第一实施例设置为使得匹配剂提供给第一光纤和第二光纤之间的间隙，但另一种可行的设置为，第二光纤移动至与任何第一光纤都不耦合的位置，例如，移动至光纤排布部件21的一端，并通过朝向该端部的滴嘴61向第二光纤的端面滴注匹配剂。

根据本发明的光开关由于上述结构，可达到如下效果。

具体地说，由于折射率匹配剂注入第一光纤与第二光纤之间的间隙，使得在第一光纤与第二光纤端面处的信号光反射得以抑制，从而可防止第一光纤与第二光纤间光传输效率的降低。由于折射率匹配剂只注入第一光纤与第二光纤之间的间隙而不浸湿活动臂驱动装置，外部物质例如在活动臂驱动装置中产生的磨屑不会混入第一光纤与第二光纤间的折射率匹配剂中。这可防止由于活动臂驱动装置中产生的外部物质的影响导致光开关光学性能的降低。另外，由于所用的折射率匹配剂量少，可简化封装盒中油封结构。这样可减小设备的尺寸和重量。根据此处描述的本发明，显然可以多种方式对其作出改动。这种改动不应认为是脱离了本发明的精神和范围，对于本领域技术人员来说明显的所有这种改动都应理解为包括在下述权利要求的范围内。

Claims (31)

1.一种光开关，包括一个第一光纤组，由多根端部对齐并固定的光纤组成，一活动的第二光纤，其端面置于与所述第一光纤组端面相对的位置，和一个驱动机构，用于移动所述第二光纤至与所述第一光纤组中任一第一光纤相对的位置，所述光开关设置为选择性切换所述任意第一光纤与所述第二光纤之间的光学耦合，

所述光开关包括：

在所述第一光纤与第二光纤的耦合端面之间的间隙部分的折射率匹配剂构成的匹配部分；和

一个供给机构，用于向所述间隙部分提供折射率匹配剂。

2.如权利要求1所述的光开关，其中所述第一光纤组固定在一个设置有一定宽度线槽的衬底上，使得其端面与所述槽的边缘对齐，并且其中所述供给机构将一定量的折射率匹配剂注入所述槽中，从而通过此槽将折射率匹配剂供入所述间隙部分。

3.如权利要求2所述的光开关，其中所述供给机构还包括一个存储箱，用于存储所述折射率匹配剂；一个泵，用于从所述存储箱中提取出一定量的折射率匹配剂；一个过滤装置，用于过滤由所述泵提取出的折射率匹配剂；和一个供给导管，用于将经过滤的折射率匹配剂供入所述槽中。

4.如权利要求3所述的光开关，还包括一个控制机构，用于控制所述供给机构以在一设定时间内向所述槽提供一定量折射率匹配剂。

5.如权利要求3所述的光开关，还包括光电探测装置，用于测量光学耦合的所述第一光纤和第二光纤的传输光损耗；和一个控制机构，当由所述光电探测装置探测到的传输光损耗超过预定值时，控制所述供给机构，以便在传输光损耗不高于预定值之前向所述槽提供折射率匹配剂。

6.如权利要求3所述的光开关，其中所述供给机构，根据操作员的操作，向所述槽提供一定量的折射率匹配剂。

7.如权利要求1所述的光开关，其中所述供给机构还包括滴注装置，具有一个滴嘴，用于向所述第二光纤端面滴注折射率匹配剂液滴。

8.如权利要求7所述的光开关，其中所述供给机构还包括一个存储箱，用于存储所述折射率匹配剂；一个泵，用于从所述存储箱中提取出一定量的折射率匹配剂；一个过滤装置,用于过滤由所述泵提取出的折射率匹配剂；和一个供给导管，用于将经过滤的折射率匹配剂供入所述滴嘴。

9.如权利要求7所述的光开关，其中所述第一光纤组固定在一个衬底上，衬底上沿光纤端面排布方向形成有一定宽度的槽。

10.如权利要求7所述的光开关，其中所述滴嘴固定为能被导向所述第一光纤组中一定位置处的第一光纤端面。

11.如权利要求10所述的光开关，还包括一个控制机构，当所述第二光纤与预定位置的第一光纤光学耦合时，控制所述供给机构以提供折射率匹配剂。

12.如权利要求11所述的光开关，其中在前一次供给折射率匹配剂之后经过一个预定时间间隔时，所述控制机构控制所述供给机构以提供一预定量的折射率匹配剂。

13.如权利要求11所述的光开关，还包括光电探测装置，用于测量光学耦合的所述第一光纤和第二光纤的传输光损耗，其中当所述光电探测装置探测到的传输光损耗超过预定值时，所述控制机构控制所述驱动机构和所述供给机构，以提供预定量的折射率匹配剂。

14.如权利要求11所述的光开关，其中所述控制机构，根据操作员的操作，提供预定量的折射率匹配剂。

15.如权利要求7所述的光开关，其中所述滴嘴与所述第二光纤一起由所述驱动机构驱动，并且总是使其朝向所述第二光纤的端面。

16如权利要求15所述的光开关，还包括一个控制机构，用于控制所述供给机构在一预定时间向所述滴嘴提供预定量的折射率匹配剂。

17.如权利要求15所述的光开关，还包括光电探测装置，用于探测光学耦合的所述第一光纤和第二光纤的传输光损耗，和一个控制机构，当所述光电探测装置探测到的传输光损耗超过预定值时，控制所述供给机构以便在传输光损耗不高于预定值之前向所述滴嘴提供折射率匹配剂。

18.如权利要求15所述的光开关，其中所述供给机构根据操作员的操作向所述滴嘴提供预定量的折射率匹配剂。

19.如权利要求1所述的光开关，其中所述供给机构设置在所述第一光纤组排列方向的延长线上，所述光开关还包括一个控制机构，用于控制所述驱动机构，以移动所述第二光纤端部至所述供给机构。

20.如权利要求19所述的光开关，其中所述第一光纤组固定在一个衬底上，衬底上沿光纤端面排列方向形成有一定宽度的槽。

21.如权利要求19所述的光开关，还包括一个控制机构，用于在预定时间内控制所述驱动机构和所述供给机构，以向所述第二光纤端部提供预定量的折射率匹配剂。

22.如权利要求19所述的光开关，还包括光电探测装置，用于探测光学耦合的所述第一光纤和第二光纤的传输光损耗，和一个控制机构，当所述光电探测装置探测到的传输光损耗超过预定值时，控制所驱动机构和所述供给机构以便在传输光损耗不高于预定值之前向所述第二光纤的端部提供折射率匹配剂。

23.如权利要求19所述的光开关，其中所述控制机构根据操作员的操作向所述第二光纤端部提供预定量的折射率匹配剂。

24.一种光学切换方法，用于将一根第二光纤端部的端面移动至使所述第二光纤与由多根端部准直并固定的光纤组成的第一光纤组中任一第一光纤端部的端面相对的位置，从而选择性切换所述第一光纤与所述第二光纤间的光学耦合。

其中所述切换通过向所述第一光纤和所述第二光纤耦合端面之间的间隙填充折射率大致等于所述两光纤芯部折射率的折射率匹配剂来实现。

25.根据权利要求24所述的光学切换方法，包括如下步骤，将预定量所述折射率匹配剂注入固定有所述第一光纤组的衬底上沿光纤端面排列方向设置的一定宽度槽中，从而利用折射率匹配剂的表面张力向所述间隙部分提供匹配剂。

26.根据权利要求24所述的光学切换方法，包括一个滴注步骤，使滴嘴朝向所述第一光纤组中预定位置处的第一光纤端面，在所述第二光纤与所述第一光纤光学耦合时滴注所述折射率匹配剂。

27.根据权利要求24所述的光学切换方法，包括一个滴注步骤，使滴嘴设置为与所述第二光纤一起移动并朝向所述第二光纤的端面，向所述端面滴注所述折射率匹配剂。

28.根据权利要求24所述的光学切换方法，包括一个将所述第二光纤移动至所述第一光纤排列方向延长线上位置的步骤，和一个向其端面添加所述折射率匹配剂的步骤。

29.根据权利要求24所述的光学切换方法，还包括一个在预定时间向所述间隙提供预定量折射率匹配剂的步骤。

30.根据权利要求24所述的光学切换方法，还包括如下步骤：

测量光学耦合的所述第一和第二光纤的传输光损耗；

当所测的传输光损耗超过预定值时，在此传输光损耗不高于预定值之前，向所述间隙提供折射率匹配剂。

31.根据权利要求24所述的光学切换方法，还包括一个根据操作员的操作向所述间隙提供预定量折射率匹配剂的步骤。

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