CN1685271A - 光学开关和光学开关单元 - Google Patents

光学开关和光学开关单元 Download PDF

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福田一喜
田中宏和
大西彻也
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Abstract

一种光学开关,具有多个入射侧光纤4a;多个主发射侧光纤7a,分别设置成与各个入射侧光纤4a相对;单独一个初级发射侧光纤7b;反射装置5,使其移动以相对于所述入射侧光纤4a之一定位,并且将光学信号从入射侧光纤4a反射到初级发射侧光纤7b;和驱动装置21,用于相对于各个入射侧光纤4a移动所述反射装置5和通过反射装置5对来自这个入射侧光纤4a的光学信号进行反射,并且能够将这一光学信号调整为入射到初级发射侧光纤7b当中。

Description

光学开关和光学开关单元
技术领域
本发明涉及一种光学开关,更加具体地讲,涉及一种光学通信系统中的光学冗余转换开关(optical redundant change-over switch),以及一种还具有控制电路的光学开关单元。
背景技术
例如,作为能够进行光学冗余切换的光学开关,下述结构在现有技术中是公知的。
即,JP-A-2000-321512公开了一种光学开关,其中对入射侧的光纤和发射侧的光纤加以布置,从而将光路设置成彼此垂直,并且在各个光路的相交部分上设置作为在光路的内侧和外侧上升和下降并且倾斜45度的反射组件的反射镜。
不过,在上面的光学开关中,反射镜、用于上升或下降各反射镜的致动器等必须要设置在各光学路径的相交部分中,从而使得光学开关比较昂贵。此外,光纤的芯具有大约10μm的直径,并且必须以很高的精度调节通过反射镜形成的光学路径。不过,在上述的光学开关中有很多调节部分并且这些调节是很复杂的。
发明内容
(本发明所要解决的技术问题)
本发明的目的是,提供一种即使借助具有少量部件的简单结构也能够适当地实现光学冗余开关的光学开关和光学开关单元。
(其解决方法和效果比现有技术更有效)
按照本发明,将光学开关构成为用于解决上述课题的装置,包括:
入射侧光传输组件,由多个入射侧光纤构成;
发射侧光传输组件,由多个发射侧光纤构成,这些发射侧光纤分别设置成与各个入射侧光纤相对;
至少一个初级光纤,起到入射侧光纤和发射侧光纤之一的作用;
反射装置,使其移动以相对于所述光纤之一定位,并且能够通过对光学信号进行反射在初级光纤与其它光纤之间传送光学信号;和
驱动装置,用于移动反射装置,以致能够相对于所述光纤之一定位所述反射装置。
按照本发明的这种结构,光学信号是以正常的通信状态在入射侧光纤和发射侧光纤之间发送和接收的。仅仅当传输光路中出现问题时,才通过操作反射装置来移动反射装置。光学信号可以通过初级光纤发送和接收。由此,设置仅仅一个反射装置和仅仅一个驱动装置就足够了,从而结构可以得到简化,并且可以更加便宜地生产光学开关。
按照本发明,还可以将光学开关构成为用于解决上述课题的装置,包括:
多个入射侧光纤;
多个主发射侧光纤以及单独一个初级发射侧光纤,其中所述主发射侧光纤分别设置成与各个入射侧光纤相对;
反射装置,用于将来自入射侧光纤之一的光学信号反射到初级发射侧光纤;和
驱动装置,用于相对于各个入射侧光纤之一移动所述反射装置。
按照本发明,还可以将光学开关构成为用于解决上述课题的装置,包括:
多个主入射侧光纤和单独一个初级入射侧光纤;
多个发射侧光纤,分别设置成与各个主入射侧光纤相对;
反射装置,用于将来自初级入射侧光纤的光学信号反射到发射侧光纤之一中;和
驱动装置,用于相对于各个发射侧光纤之一移动所述反射装置。
按照本发明,还可以将光学开关构成为用于解决上述课题的装置,包括:
多个主入射侧光纤和单独一个初级入射侧光纤;
多个主发射侧光纤和单独一个初级发射侧光纤,其中所述多个主发射侧光纤分别设置成与所述各个主入射侧光纤相对,所述单独一个初级发射侧光纤设置成与所述初级入射侧光纤相对;
反射装置,使其移动以相对于所述光纤之一定位,并且能够通过对光学信号进行反射在初级光纤与其它光纤之间传送光学信号;和
驱动装置,用于移动反射装置,以致能够相对于所述光纤之一定位所述反射装置。
按照本发明,还可以将光学开关构成为用于解决上述课题的装置,其中:
由多个入射侧光纤构成的入射侧光传输组件、由多个发射侧光纤构成的发射侧光传输组件以及起到入射侧光纤和发射侧光纤之一的作用的至少一个初级光纤是平行设置的并且形成为一体;
来自各个入射侧光纤的光学信号由固定反射装置进行反射并且传送到各个相应的发射侧光纤;和
通过借助可移动反射装置对光学信号进行反射,能够在初级光纤和其它光纤之间传输光学信号,其中所述可移动反射装置可以通过驱动装置进行移动,以便相对于所述光纤之一定位。
按照本发明,还可以将光学开关构成为用于解决上述课题的装置,其中:
多个入射侧光纤、多个主发射侧光纤以及单独一个初级发射侧光纤是平行设置的并且形成为一体;
来自各个入射侧光纤的光学信号由固定反射装置进行反射并且传送到各个相应的主发射侧光纤;和
借助可移动反射装置对光学信号进行反射,其中所述可移动反射装置可以通过驱动装置进行移动,以便相对于所述光纤之一定位,并且能够在入射侧光纤和初级发射侧光纤之间传输光学信号。
按照本发明,还可以将光学开关构成为用于解决上述课题的装置,其中:
多个主入射侧光纤、单独一个初级入射侧光纤以及多个主发射侧光纤是平行设置的并且形成为一体;
来自各个主入射侧光纤的光学信号由固定反射装置进行反射并且传送到各个相应的发射侧光纤;和
借助可移动反射装置对光学信号进行反射,其中所述可移动反射装置可以通过驱动装置进行移动,以便相对于所述光纤之一定位,并且能够在初级入射侧光纤和发射侧光纤之间传输光学信号。
按照本发明,还可以将光学开关构成为用于解决上述课题的装置,其中:
多个主入射侧光纤、单独一个初级入射侧光纤、多个主发射侧光纤以及单独一个初级发射侧光纤是平行设置的并且形成为一体;
来自各个主入射侧光纤的光学信号由固定反射装置进行反射并且传送到各个相应的主发射侧光纤;和
借助可移动反射装置对光学信号进行反射,其中所述可移动反射装置可以通过驱动装置进行移动,以便相对于所述光纤之一定位,并且能够在初级入射侧光纤和主发射侧光纤之间或初级发射侧光纤和主入射侧光纤之间传输光学信号。
优选地,在移动所述反射装置的过程中,在到达不中断入射侧光纤和发射侧光纤之间的光路的位置之前,所述驱动装置能够脱离反射装置。
优选地,所述驱动装置是由步进电机或音圈电机构成的。
优选地,设置透镜阵列,该透镜阵列用于将所述光纤结合为一个整体,并且该透镜阵列具有准直透镜,所述准直透镜用于将从各个光纤发出的光或入射到各个光纤中的光调整为平行光。
当所述反射装置和所述初级发射侧光纤可以整体地移动时,优选地,由于不管反射装置的移动位置如何,可以总是将光学路径长度设置为恒定的大小,因此可以很好地抑制插入损耗。
优选地,所述反射装置是由反射面构成的,该反射面是通过对由金属制成的棒状材料的一个端部进行冲压加工、对由玻璃制成的棒状材料的一个端部进行冲压加工或注模工艺形成的。
优选地,上述结构的光学开关和用于控制所述驱动装置的操作的控制装置是装纳到单独一个壳体中的。
附图说明
图1是表示按照第一实施方式的光学开关单元除了光学开关之外的构成部分的分解立体图。
图2是按照第一实施方式的光学开关的分解立体图。
图3是按照第一实施方式的光学开关单元的平面图。
图4A是沿着图3的线A、B、C和D截取的截面图,而图4B是其局部放大图。
图5是图3中所示的各个光传输组件的截面图。
图6是图3的局部放大图。
图7是表示图6的可移动型反射组件放大立体图。
图8A是按照第二实施方式的光学开关单元的平面图,而图8B是其截面图。
图9是按照第三实施方式的光学开关单元的局部放大平面图。
图10是按照第四实施方式的光学开关的分解立体图。
图11A、11B和11C分别是按照第四实施方式的光学开关的平面图、正视图和侧视图。
图12A和12B分别是表示按照第四实施方式的光学开关的操作之前的状态的局部放大平面图和局部放大正视图,图12C和12D分别是表示按照第四实施方式的光学开关的操作之后的局部放大平面图和局部放大正视图。
图13A、13B和13C分别是按照第四实施方式的底座的立体图、侧视图和截面图。
图14A、14B、14C和14D分别是按照第四实施方式的底座的平面图、正视图、C-C线截面图和D-D线截面图。
图15A和15B分别是按照第四实施方式的反射镜块与棱镜结合在一起的状态下的平面图和正视图。
图16A和16B分别是按照第四实施方式的调整板的平面图和正视图。
图17是按照第四实施方式的光路切换单元的分解立体图。
图18A、18B和18C分别是按照第四实施方式的光路切换单元的平面图、正视图和侧视图。
图19A、19B和19C分别是按照第四实施方式的可移动块的平面图、正视图和中央截面图。
图20A和20B分别是按照第四实施方式安装在支架上的棒状反射装置的截面图和底视图。
图21是用于说明按照第四实施方式的可移动块的操作方法的示意图。
图22A、22B、22C和22D分别是按照第四实施方式的壳体的平面图、正视图、截面图和右手侧视图。
图23A、23B和23C分别是按照第五实施方式的光学开关的平面图、正视图和侧视图。
图24A和24B分别是表示按照第五实施方式的光学开关的操作之前的状态的局部放大平面图和局部放大正视图,图24C和24D分别是表示按照第五实施方式的光学开关的操作之后的局部放大平面图和局部放大正视图。
图25A和25B分别是表示按照第六实施方式的光学开关的操作之前的状态的局部放大平面图和局部放大正视图,图25C和25D分别是表示按照第六实施方式的光学开关的操作之后的局部放大平面图和局部放大正视图。
具体实施方式
下面将参照附图对按照本发明的实施方式进行解释说明。
附图1到4表示按照本实施方式的光学开关单元。在这个光学开关单元中,形成光学开关2和控制电路的印刷电路板3装纳在由诸如铁镍钴合金、铝等这样的金属制成的外壳1中。
如附图2所示,光学开关2是由下述部分构成的:入射侧光传输组件4、反射组件5、驱动组件6和发射侧光传输组件7。
如附图5所示,入射侧光传输组件4和发射侧光传输组件7是由光纤阵列8(多芯光纤)和透镜阵列9构成的。光纤阵列8形成为扁平电缆形状,其中多个入射侧光纤4a或发射侧光纤7a彼此相互平行地设置并且形成为一体。光纤阵列8从外壳1的一个端面拉出。按照本实施方式,光纤阵列8使用直径125μm的结构,其中直径为9μm的内芯10的外周部分由金属包层11包裹。八个入射侧光传输组件4彼此平行地设置并且以250μm的间隔形成为一体。发射侧光传输组件7之一是初级光纤7b。
在透镜阵列9中,准直透镜13是由位于玻璃基板14的表面上、处于与每个上述光纤相应的位置上的透明树脂形成的。
如附图6所示,反射组件5是由可移动型反射组件5a和固定型反射组件5b构成的。在可移动型反射组件5a中,如附图7所示,反射面19a是通过压力加工或模制工艺在线材的顶端形成的,所述线材是由铜、铝、不锈钢或者它们的合金(黄铜等)、玻璃和成型树脂构成的。来自入射侧光纤4a的光学信号在方向上得到垂直转换,并且借助反射面19a入射到发射侧光纤7a。这里,在可移动型反射组件5a中,如附图7所示,使用了直径为0.3mm的线材,并且对反射面19a进行冲压或模制处理,直到到达了通过中心的位置。反射面19a是通过进一步在真空中蒸镀Au而形成的。另一方面,将固定型反射组件5b近似形成为三棱镜形状,它由玻璃构成,并且在真空中将Al或Au蒸镀到反射面19b上。在可移动型反射组件5a上反射的光学信号得到再次反射并且入射到发射侧光传输组件7的初级光纤7b中。
驱动组件6是由极化电磁单元20和步进电机21构成的。极化电磁单元20具有卷轴(spool)33,在该卷轴外周上缠绕着线圈33a。通过抬升和降低反射组件5经过稍后介绍的各部分,极化电磁单元20将反射面19a定位在反射位置上,以使反射面19a处于光学路径中,而且将反射面19a定位在脱离位置,以脱离反射面19a,从而不致中断光学信号。螺杆轴22与步进电机21的旋转轴相连接并且利用步进电机21使移动底座30往复运动,这将稍后介绍。上面的极化电磁单元20也可以由非极化电磁单元构成。
入射侧光传输组件4、发射侧光传输组件7和驱动组件6的支撑结构是按如下方式构成的。即,将底座23固定在外壳1之内的一个端侧上。如附图2所示,相对的侧壁23a、23b是从底座23的两个端部边缘部分伸出的。辅助底座24固定在底座23的上表面。在辅助底座24中,将相对的侧壁24a、24b设计在与底座23垂直的位置上。引导销25设计在辅助底座24的上表面上,并且将支撑底座26设置在引导销25上方。可以通过设置在底座23的相对侧壁上的调整螺杆来精细调整支撑底座26的位置。不过,在使用自动对准机时,就不需要调整螺杆27了。通过支撑底座26的上表面上的相对侧壁形成槽部分28。通过这个槽部分28,将入射侧光传输组件4和发射侧光传输组件7设置并定位在一条直线上。在支撑底座26的上表面中央部分上形成有引导孔29。移动底座30放置在辅助底座24上并且由设置在相对侧壁上的弹簧31偏压在附图4中的右手侧。借助步进电机21,通过螺杆轴22,可以使移动底座30在附图4内向左和向右往复运动。可以通过螺钉将保持组件32紧固在移动底座30的中央部分上并且与其形成为一体。极化电磁单元20设置在这一保持组件32的储存凹形部分32a内。铁芯34设置在卷轴33的中心孔内,构成了极化电磁单元20。这个铁芯34与设置在线圈33a外周上的磁轭35相连接,并且近似形成为U形。套管形(磁化方向为垂直方向)永久磁铁36和矩形平板形铁片37设置在极化电磁单元20的上部。整个反射组件5可以穿过法兰弹簧38和磁屏蔽板39在支撑部分40中自由地抬升或降低。磁屏蔽板39位于形成在保持组件32的上表面上的引导凹形部分32b(附图4B)中。可移动型反射组件5a临时固定在支撑部分40上。在将反射面19a调整到相对于来自入射侧光传输组件4的预定期望角度(这里是45度)时,将可移动型反射组件5a固定到支撑部分40上。
上述驱动组件6和上述极化电磁单元20的驱动控制是基于来自形成在印刷电路板3中的控制电路的控制信号进行的。
下面将说明上述结构的光学开关单元的组装方法。
首先,使用自动对准机将入射侧光传输组件4和发射侧光传输组件7在支撑底座26上对准,以便使这些光轴相一致。然后通过使用螺钉紧固四个部分对入射侧光传输组件4和发射侧光传输组件7进行临时定位,并且使用环氧树脂等对它们进行固定。不过,当使用自动对准机时,不需要螺钉紧固。
此外,在将铁芯34插入到保持组件32的储存凹形部分32a中并且对其进行了定位之后,使用环氧树脂等来固定铁芯34。类似地将磁轭35和卷轴33接连插入并且进行定位,然后进行固定。可移动组件42是通过将支撑部分40、法兰弹簧38、铁片37和永久磁铁36组装为一体而形成的,并且该可移动组件42安装并临时固定在保持组件32的引导凹形部分32b中。此外,将由无磁性材料构成的磁屏蔽板39设置在引导凹形部分32b中,并且将磁性环41固定到这一磁屏蔽板39上。这里,将电流引导到极化电磁单元20中,并且对关于永久磁铁36是否能够抵抗着法兰弹簧38的弹性力而被吸起的操作进行确认。如果这一操作能够得到确认,则将可移动组件42固定到保持组件32中。然后将可移动型反射组件5a安放到支撑部分40上,并且对倾斜度等进行调整,然后加以固定。
随后,将可移动型反射组件5a等附加于其上的保持组件32安装到移动底座30的引导孔30a中,并且使用螺钉临时对其进行临时固定。然后将辅助底座24加到底座34上,并且通过弹簧31将移动底座30加到辅助底座24上,并且固定步进电机21。此时,将连接在步进电机21的旋转轴上的螺杆轴22旋拧到移动底座30上。将从步进电机21和极化电磁单元20引出的引线连接到印刷电路板3的预定位置上。
此后,将上述的固定型反射组件5b暂时固定在支撑底座26上,并且将支撑底座26暂时固定在底座23上。然后对入射侧光传输组件4、发射侧光传输组件7、可移动型反射组件5a和固定型反射组件5b的位置进行精细调整。如果能够将光学信号的传送路径设置到预定的期望位置上,则可以使用环氧树脂等对这些组件进行固定。
最后,使用螺钉等将底座23和安装着各个不同种类的电子部件的印刷电路板3固定到外壳1中,并且使用盖体43将它们封闭起来,此后,对装配面进行密封。
现在将解释说明上述结构的光学开关单元的操作。
在正常情况下,光学信号在入射侧光传输组件4的各个入射侧光纤4a与发射侧光传输组件7的各个发射侧光纤7a之间进行传送与接收。如果在传送路径之一中发生了错误,则当根据这一错误信息从外部输入了控制信号时,控制电路使极化电磁单元20起磁。可移动型反射组件5a的反射面19a从形成传送路径的平面向下移动。然后步进电机21受到驱动并且将可移动型反射组件5a定位到相关传送路径下面。由此,可移动型反射组件5a不会中断光传输通路。随后,使极化电磁单元20反向起磁,并且通过永久磁铁36的排斥力和法兰弹簧38的弹性力将可移动反射组件5a的反射面19a定位到相干光传输路径中。这样,来自入射侧光纤4a的光学信号可以通过可移动型反射组件5a和固定型反射组件5b的反射面19a和19b入射到初级光纤7b中。在这种情况下,步进电机21和极化电磁单元20仅在可移动型反射组件5a的移动期间进行操作,从而不会无用地消耗电能。而且,设置一个反射组件5和一个驱动组件6就足够了,从而结构得到了简化并且可以比较便宜地生产出光学开关。
按照上述的第一实施方式,可移动型反射组件5a通过使用极化电磁单元20而得以上升和下降,并且设置了固定型反射组件5b,同时将初级光纤7b与发射侧光传输组件7结合成一体。不过,也可以按照附图8中所示的第二实施方式来构成光学开关单元。即,在附图8中,通过对电机50进行驱动,借助与旋转轴结合为一体的凸轮51进行旋转运动,将可移动型反射组件5a插入到光路中,从而使得光路的切换得以实现。此外,还可以将初级光纤7b构成得与可移动型反射组件5a一起运动。按照这种结构,即使当可移动型反射组件5a运动到任何位置时,也可以总是将到初级光纤7b的光路长度设置为恒定尺寸,从而能够很好地抑制插入损耗。
而且,按照上述的第一和第二实施方式,移动底座30是通过利用步进电机21和螺杆轴22而得以往复运动的,但是也可以是通过音圈电机实现往复运动的。
此外,按照上述的第一和第二实施方式,初级光纤设置在发射侧,但是也可以设置在入射侧上,并且此外还可以设置在发射和入射两侧上。而且,也可以设置两个或多个初级光纤。在这种情况下,优选能够通过将固定型反射组件5b设置为可移动型来选择能够传送光学信号的初级光纤。
附图9表示第三实施方式,其中将初级光纤4b设置在了入射侧上。按照第三实施方式,当入射侧光纤4a之一中出现了问题时,使光学信号从初级光纤4b输出,并且由固定型反射组件5b对其进行方向上的转换。然后通过与上述实施方式类似地运动的可移动型反射组件5a,可以使光学信号入射到与产生问题的入射侧光纤4a相对的发射侧光纤7a中。
第四实施方式是这样一种情况:入射侧光纤和发射侧光纤彼此并行地设置,并且是如附图10到22所示那样结合在一起的。这样设置有这样的优点:可以节省布线空间。
即,按照第四实施方式的光学开关单元示意性地由底座100、输入-输出块100、锁定解除块120、光学路径切换单元130和壳体180(附图22)。
如附图13和14所示,上述的底座100是由平板形树脂模制成品或陶瓷制成的。在设置于底座100的上表面上的凹形部分101的底表面的一侧上设置有高出一节的台座部分102。在另一侧上形成有低一节的凹形部分103。在上述台座部分102的上表面的两侧边缘部分上,有定位凸起104以预定的间距凸出。而且,用于插入稍后介绍的电磁继电器120的端子的端子孔105以预定的间距设置在上述凹形部分103的底表面的两个侧面边角部分上。在上述底座100的底表面上,介于上述台座部分102和上述凹形部分103之间,凸出有一对定位凸起106。一对端子孔107、107和一个脱离孔108设置在上述凹形部分103与一个开放边缘部分之间。
在输入-输出块110中,在块主体111的一个端侧上插入了彼此相互并行设置并且整体形成为单一的扁平电缆形状的多个入射侧光纤112和发射侧光纤113,作为光传输路径。在上述块主体111中,以由上和下层构成的两层的方式设置上述入射侧光纤112和上述发射侧光纤113。上述的发射侧光纤113设置在上层一侧,以致与设置在下层一侧上的上述入射侧光纤112分别对应。不过,如附图12所示,在多个入射侧光纤112当中,有一个初级入射侧光纤112a设置在与上述发射侧光纤113相同的高度上,并且平行地设置在一个方向上的外侧。而且,在上述多个发射侧光纤113当中,由一个初级发射侧光纤113a与其它的发射侧光纤113设置在同一个平面上,并且平行地设置在另一个方向上的外侧。因此,初级入射侧光纤112a和初级发射侧光纤113a位于同一平面上。
此外,在上述的输入-输出块110中,加入了定位成分别与上述入射和发射侧光纤112、113的端面相对应的透镜阵列114,并且该透镜阵列114结合在上述块主体111的另一个端侧上。在这个透镜阵列114中,除了玻璃基板的后表面之外的表面由透明树脂涂覆。具体来说,准直透镜以预定的间距整体地设置在上述透镜阵列114的前表面上与上述光纤112、113相应的位置上。棱镜117通过固定在上述透镜阵列114的前表面的两个侧边缘部分上的反射镜块115、116安装。因此,从上述入射侧光纤112输入的光信号通过上述透镜阵列114和上述棱镜117输出到上述发射侧光纤113。上述反射镜块115、116具有彼此相对成45度的反射面115a和116a。因此,初级入射侧光纤112a和初级发射侧光纤113a通过上述的棱镜阵列114、反射镜块115、116以及稍后介绍的可移动型反射组件173形成光学路径。
粘接并结合在上述输入-输出块110的下表面上的调整板118的定位爪形部分118a(附图16)与形成在上述底座100的台座部分102上的定位凸起104相啮合,从而得到定位。此后,将输入-输出块110与上述底座100的台座部分102粘接起来并结合成一体。
如图10所示,锁定解除块120是由现有的小型电磁继电器构成的,在该继电器中,一个可移动铁片121被支撑得能够进行杠杆式运动。通过使内嵌在这个锁定解除块120中的电磁块起磁和去磁,使得连接在可移动铁片121一端上的凸起122做垂直运动。在上述锁定解除块120的端子123插入到设置在上述底座100上的凹形部分103中的端子孔105中之后,对该锁定解除块120进行粘接和固定。
在光路切换单元130中,如附图17和18所示,安装在支撑板131的一侧上的减震器支架140和设置在支撑板131另一侧上的可移动块150是通过总共四根支撑线连接并结合起来的,其中在两侧上各设置一对上和下支撑线160a、160b。为了便于说明,仅在附图10中示出了支撑线160a、160b。
上述的支撑板131是通过将薄铁片冲压成接近框架形状而形成的,并且在支撑板131一侧的短边132的中心处形成有螺孔132a。在支撑板131的内侧边缘部分上,切割出一对用于定位的舌片133,并且使使舌片133立起。另一方面,在上述支撑板131另一侧的短边134上,通过切割这一短边134的两个侧边缘部分并且将切割后的部分直立起来,形成了作为磁轭使用的相对壁135a、135b。在上述相对壁135a、135b的内侧表面上,分别连接有板形永久磁铁161a、161b并且形成为一体。不过,上述永久磁铁161a、161b的相对磁极是彼此不同的。此外,在上述的短边134上,在这个短边134的两个末端基部上分别形成有定位孔136a、136b。用于定位的三个舌片137a、137b和137a从短边134的外侧边缘部分水平伸出。因此,由于稍后要介绍的可移动块150总是能够得到上述用于定位的舌片中的至少两个的支撑,因此能够可靠地防止在运输途中由于碰撞等造成的脱落。此外,通过设置在上述短边134(附图10和11B)的内侧边缘部分附近的螺孔138a,设置了定位接收部分162。附图21中所示的单独的V形槽部分163固定到这个定位接收部分162(附图18B)的上表面上。在V形槽组件163的上表面上,以预定间距设置了多个V形槽163a。将V形槽163a形成得其倾斜角度为60度。将V形槽163a设置为间距为上述光纤(附图10)的平行设置间距的一半。
如附图17所示,减震器支架140是近似形成为在平面内为U形的树脂模制品,并且从这个减震器支架140的两个端部平行伸出的套管形臂部141、142的侧表面是局部开放的。在这个减震器支架140中,在这个减震器支架140的上表面的中心设置有通孔143。在减震器支架140的两侧设置有定位凸起144、144。此外,如附图10所示,分别插入到上述套筒形臂部141、142中的上和下支撑线160a、160b对中的每一个的一个端部插入到了安装在上述减震器支架140的侧端面上的印刷电路板164中,由此得到了支撑。其另一个端部连接到可移动块150上。上和下支撑线160a、160b对中的每一个的中间部分由填充在上述套管形臂部141、142的每一个的端部内的凝胶形减震剂包容着。因此,可以缩短支撑线160a、160b发生弹性形变之后支撑线160a、160b稳定在预定位置上之前所需的收敛时间。此外,由于仅在上述套管形臂部141、142的末端部分中填充了上述减震剂,因此防止了空穴(气泡)的产生。而且,在上述印刷电路板164上设置了一对向下侧引出的端子165、165。在上述的减震器支架140中,通过与上述定位凸起144相啮合的垫片167借助螺钉169固定了片簧168,并从从而使其得到定位。
如附图17和19所示,上述可移动块150具有矩形装纳部分151,该部分能够储存以这个可移动块150为中心缠绕的线圈170。用于防止一侧接触的抵压凸起152形成在上述矩形装纳部分151的上表面的中心部分。通过一对分别在矩形装纳部分151的左和右侧面上凸出的啮合凸起153,安装了由导电金属材料制成的连接片171。上述支撑线160a的一端通过铜焊等与上述连接片171的一端连接在一起。上述线圈170的引线与连接片171的另一个端部相连接。此外,支撑线160b的一个端部固定在上述可移动块150的侧面上。因此,上述可移动块150可以平行地移动而不会发生倾斜,这是因为可移动块150的两个侧面是分别由设置在这两个侧面上的一对上和下支撑线160a、160b支撑的,即,总共由四根支撑线支撑。而且,可以通过上述支撑线160a将电流引入线圈170,并且所引导的电流的方向也可以改变。
此外,第一和第二框架部分154、155是分别在上述矩形装纳部分151之前和之后形成的。延伸部分156水平地从上述第一框架部分154地上表面的中央伸出。上部分固定在支架172上的棒状反射组件173(附图20)插入并固定在设置上述延伸部分156的自由端上的插入孔156a中。因此,上述棒状反射组件173的反射面173a从上述延伸部分156的下表面伸出。而且,在上述第一框架部分154的下表面上凸出有定位凸起154a。
另一方面,在上述第二框架部分155上,位置对准组件174从上方落入设置在第二框架部分155的上表面的中央的配合孔157中,并且其上平坦部分粘接并固定在第二框架部分155上。使得位置对准组件174重量减轻的通孔174b设置在位置对准组件174的中央。在定位对准组件174(附图21)的下表面上凸出有一对定位凸起带174c。定位凸起带174c为:上述定位凸起带174c之间的距离为设置在上述V形槽组件163上的V形槽的间距的整数倍。因此,位置对准组件174(依次是可移动块150)是通过由V形槽组件163的V形槽163a啮合上述定位凸起带174c而得以定位的。从上述第二框架部分155伸出的夹片158是在组装围绕着矩形装纳部分151缠绕的线圈170时使用的,或者是在将支撑线160a、160b等连接到连接片171上时使用的。
如附图22所示,壳体180是由盒体构成的,该盒体由树脂制成,并且该壳体180能够装配到安装着内部结构部分的上述底座100上。在壳体180的一侧端面上设置有用于拉出多个平行设置并且结合成单一扁平电缆形状的入射侧光纤112和发射侧光纤113的插孔181。
下面将对具有上述结构的光学开关的组装方法进行解释说明。
首先,将凸起122与作为锁定解除块的电磁继电器120的可移动铁片121的一个端部粘接起来并且使它们成为一个整体。然后通过上述电磁继电器120与上述底座100的凹形部分103的安放、粘接和结合,使端子123从端子孔105中伸出。
另一方面,将上和下支撑线160a、160b对分别插入到减震器支架140的套管形臂部141、142中。将每根支撑线160a、160b的一个端部插入到印刷电路板164中,并且对其进行焊接。另一方面,上述支撑线160a、160b是由填充了套管形臂部141、142的内部的减震剂包容着的。通过用于定位在支撑板131上的舌片133,将上述的减震器支架140定位、粘接并固定在短边132上。定位精度和粘接强度因为有上述舌片133、133的存在而得到了提高。此外,将平板形永久磁铁161a、161b设置在支撑板131的相对壁135a、135b的相对表面上,使得相对的磁极彼此不同。通过上述支撑板131的螺孔138a、138a安放和固定安装着V形槽组件153的定位接收部分162。
另一方面,组装围绕着可移动块150的矩形装纳部分151缠绕的线圈170并且将其引线焊接到安装在上述可移动块150的两个侧面上的每一个上的连接片171的一端上。而且,将位置对准组件174从上方装配到第二框架部分155的配合孔157中,并且对其进行粘接和结合。通过将上述第一和第二框架部分154、155分别装配到上述支撑板131的相对壁135a和135b上,形成音圈电机。此外,将支撑线160a的端部铜焊到设置在上述可移动块150的两个侧面中的每一个上的连接片171的一个端部上。将剩下的支撑线160b的端部固定到上述可移动块150的侧面上。这样,上述可移动块150由总共四根支撑线160a、160b可摆动地支撑。接着,将光路切换单元130的支撑板131的定位孔136a在这种状态下装配并定位到设置在上述底座100的凹形部分101中的定位凸起106上。此后,将支撑板131粘接并固定到上述底座100上。在通过垫片167将片簧168定位到上述减震器支架140上之后,将螺钉169通过通孔143旋拧到上述支撑板131上,从而将上述减震器支架140和片簧168固定。此时,通过选取垫片167的数量来调整片簧168相对于电磁继电器120的位置。
即,当电磁继电器120没有起磁时,凸起122与片簧168相分离并且借助片簧168的弹性力下推可移动块150。位置对准组件174的定位凸起带174c与V形槽组件163的V形槽163a相啮合,从而使得定位操作得以进行。此外,当上述电磁继电器达到了起磁状态并且使得可移动铁片121旋转,同时安装在上述可移动铁片121的一个端部上的凸起122上推片簧168时,实现了这样的调整:可移动块150的锁定状态得以松脱并且可移动块150能够沿着永久磁铁161a、161b往复运动。
此后,在通过调节板118将输入-输出块110定位、粘接并固定到底座100的台座部分102上之后,将棒状反射装置173插入到上述可移动块150的延伸部分156上的插孔156a中,并且对其高度进行调整。此后,通过支架172对棒状反射装置173进行粘接和固定。
最后,用壳体180盖住上述底座100,将入射和发射侧光线112、113从插孔181中拉出。此后,通过气密地密封装配面等来完成光学开关。
下面将对具有上述结构的光学开关的操作进行解释说明。
如果电磁继电器120没有起磁,安装在可移动铁片121上的凸起122不接触片簧168。因此,片簧168的弹性力向下推动可移动块150的抵压凸起152。此时,片簧168向下推动可移动块150的重心位置。如附图21所示,然后将设置在可移动块150上的位置对准组件174的定位凸起带174c与安放在支撑板131上的V形槽组件163的V形槽163a相啮合。这样,可以对安装在可移动块150上的棒状反射装置173的反射面173a进行精确的定位,以致使其相对于光纤112、113的光路成45度角。而且,光学信号可以在接近于设置于棒状反射装置173中的反射面173a的中心处得到精确地反射。此外,设置在可移动块150的第一框架部分154的下表面上的定位凸起154a同时开始与设置在支撑板131上的用于定位的舌片137b抵压接触。因此,可移动块150在定位凸起带174c、174c和定位凸起154a这三个点上得到了支撑,从而使得棒状反射装置173的定位装置能够得以稳定。
接着,例如,当需要切换如附图12A和12B所示的光路的时候,通过使电磁继电器120起磁使得可移动铁片121旋转,从而由凸起122向上推动片簧168。这样,解除了片簧168的下推力,从而在支撑线160a、160b的弹性力的作用下使得可移动块150向上浮动。因此,使得定位凸起带174c与V形槽163a分离,并且使得定位凸起154a与用于定位的舌片137b相分离,从而使得可移动块150自由往复运动。由此,能够将棒状反射装置173移动到预定的期望位置,而不会中断光路。
因此,当将电流引导到了音圈电机的线圈170中时产生洛伦兹力。通过改变电流向线圈170的引导方向,还可以产生相对于可移动块150的左方向和右方向中的任何一个方向上的洛伦兹力。此外,还可以通过改变施加给线圈170的电压的幅度自由地改变洛伦兹力的大小。由此,通过调整电流引导方向和施加给线圈170的电压,可以抵抗着支撑线160a、160b的弹性力移动可移动块150,直到到达预定的期望位置。
使电磁继电器120去磁,从而使得可移动铁片121在这样一种状态下一直转动到初始状态:使可移动块150移动,直到到达预定的期望位置。这样,使得片簧168返回到原始位置并向下推动可移动块150。使得可移动块150的定位凸起带174c与V形槽163a相啮合,从而定位凸起154a开始与用于定位的舌片137b抵压接触。因此,可以将棒状反射装置173到预定的位置上。在将可移动块150定位到预定的位置上之后,使音圈电机的线圈170去磁。
按照上述的光学开关,通过利用现有的电磁继电器,能够形成薄型的小型化结构。此外,由于利用了音圈电机来移动可移动块150,响应度得到了提高。而且,还有这样的优点:通过三点支撑可移动块150,能够可靠地确保预期的稳定光路。
按照上述的实施方式,片簧168的操作和锁定状态的解除是通过使用电磁继电器120实现的。不过,锁定解除装置并不局限于电磁继电器,而也可以利用,例如,压电致动器的膨胀和收缩。
如附图23和24所示,第五实施方式的基本结构近似与上述的第四实施方式相同。第五和第四实施方式之间的区别是输入-输出块的光路结构。与第四实施方式相同的部分使用相同的附图标记标注,并且省略了其说明。
即,多个入射侧光纤112和发射侧光纤113并行地设置在同一个平面内,并且初级入射侧光纤112a设置于位于最外侧的入射侧光纤112外侧的同一平面上。如附图24A所示,将透镜阵列114设置成与每个上述光纤相对应,并且将一对反射镜块115、116设置成具有相对于这一透镜阵列114倾斜45度的反射面115a、116a。因此,从上述入射侧光纤112输出的光学信号得以通过透镜阵列114和反射镜块115、116的反射面115a、116a而传送到发射侧光纤113。
例如,当终断来自第二入射侧光纤112的光学信号时,通过与上述第二实施方式相同的方式,使棒状反射组件173移动到预定的位置,而不会阻断光路,如附图24B所示。因此,从初级入射侧光纤112a输出的光学信号得以通过透镜阵列114、反射镜块116和棒状反射装置173的反射面173a而输入到第二发射侧光纤113中。
第六实施方式近似与上述第五实施方式相同,如附图25所示。第六和第五实施方式之间的区别在于,初级入射侧光纤112a设置在平行设置在同一平面上的多个入射侧光纤112的外侧,并且初级发射侧光纤113a设置在平行设置的入射侧光纤112和发射侧光纤113之间。因此,从上述入射侧光纤112输出的光学信号得以通过透镜阵列114和反射镜块116、115传送到发射侧光纤113。而且,从初级入射侧光纤112a输出的光学信号得以通过透镜阵列114、反射镜块116和棒状反射装置173的反射面173a输入到初级发射侧光纤113a中。
例如,当终断来自第三入射侧光纤112的光学信号时,通过与上述第五实施方式相同的操作,将板状反射组件173移动到预定的位置,如附图25B所示。因此,从初级入射侧光纤112a输出的光学信号得以通过透镜阵列114、反射镜块116和棒状反射装置173的反射面173a输入到第三发射侧光纤113a。
工业实用性
本发明可以广泛地应用于光学通信系统。

Claims (14)

1.一种光学开关,包括:
入射侧光传输组件,由多个入射侧光纤构成;
发射侧光传输组件,由多个发射侧光纤构成,这些发射侧光纤分别设置成与各个入射侧光纤相对;
至少一个初级光纤,起到所述入射侧光纤和所述发射侧光纤之一的作用;
反射装置,使其移动以相对于所述光纤之一定位,并且能够通过对光学信号进行反射在所述初级光纤与其它光纤之间传送光学信号;和
驱动装置,用于移动所述反射装置,从而相对所述光纤之一定位所述反射装置。
2.一种光学开关,包括:
多个入射侧光纤;
多个主发射侧光纤以及单独一个初级发射侧光纤,其中所述主发射侧光纤分别设置成与各个所述入射侧光纤相对;
反射装置,用于将来自所述入射侧光纤之一的光学信号反射到所述初级发射侧光纤;和
驱动装置,用于相对各个所述入射侧光纤之一移动所述反射装置。
3.一种光学开关,包括:
多个主入射侧光纤和单独一个初级入射侧光纤;
多个发射侧光纤,分别设置成与各个所述主入射侧光纤相对;
反射装置,用于将来自所述初级入射侧光纤的光学信号反射到所述发射侧光纤之一中;和
驱动装置,用于相对各个所述发射侧光纤之一移动所述反射装置。
4.一种光学开关,包括:
多个主入射侧光纤和单独一个初级入射侧光纤;
多个主发射侧光纤和单独一个初级发射侧光纤,其中所述多个主发射侧光纤分别设置成与所述各个主入射侧光纤相对,所述单独一个初级发射侧光纤设置成与所述初级入射侧光纤相对;
反射装置,使其移动以相对所述光纤之一定位,并且能够通过对光学信号进行反射在所述初级光纤与其它光纤之间传送光学信号;和
驱动装置,用于移动反射装置,从而相对所述光纤之一定位所述反射装置。
5.一种光学开关,其特征在于:
由多个入射侧光纤构成的入射侧光传输组件、由多个发射侧光纤构成的发射侧光传输组件以及起到入射侧光纤和发射侧光纤之一的作用的至少一个初级光纤是平行设置的并且形成为一体;
来自各个入射侧光纤的光学信号由固定反射装置进行反射并且被传送到各个相应的发射侧光纤;和
通过借助可移动反射装置对光学信号进行反射,能够在所述初级光纤和其它光纤之间传输所述光学信号,其中所述可移动反射装置可以通过驱动装置进行移动,以便相对于所述光纤之一定位。
6.一种光学开关,其特征在于:
多个入射侧光纤、多个主发射侧光纤以及单独一个初级发射侧光纤是平行设置的并且形成为一体;
来自各个入射侧光纤的光学信号由固定反射装置进行反射并且传送到各个相应的主发射侧光纤;和
借助可移动反射装置对光学信号进行反射,其中所述可移动反射装置可以通过驱动装置进行移动,以便相对于所述光纤之一定位,并且能够在入射侧光纤和初级发射侧光纤之间传输光学信号。
7.一种光学开关,其特征在于:
多个主入射侧光纤、单独一个初级入射侧光纤以及多个主发射侧光纤是平行设置的并且形成为一体;
来自各个主入射侧光纤的光学信号由固定反射装置进行反射并且传送到各个相应的发射侧光纤;和
借助可移动反射装置对光学信号进行反射,其中所述可移动反射装置可以通过驱动装置进行移动,以便相对于所述光纤之一定位,并且能够在初级入射侧光纤和发射侧光纤之间传输光学信号。
8.一种光学开关,其特征在于:
多个主入射侧光纤、单独一个初级入射侧光纤、多个主发射侧光纤以及单独一个初级发射侧光纤是平行设置的并且形成为一体;
来自各个主入射侧光纤的光学信号由固定反射装置进行反射并且传送到各个相应的主发射侧光纤;和
借助可移动反射装置对光学信号进行反射,其中所述可移动反射装置可以通过驱动装置进行移动,以便相对于所述光纤之一定位,并且能够在初级入射侧光纤和主发射侧光纤之间或初级发射侧光纤和主入射侧光纤之间传输光学信号。
9.按照权利要求1到8中任何一项所述的光学开关,其中,在移动所述反射装置的过程中,在到达不中断入射侧光纤和发射侧光纤之间的光路的位置之前,所述驱动装置能够脱离反射装置。
10.按照权利要求1到9中任何一项所述的光学开关,其中,所述驱动装置是由步进电机或音圈电机构成的。
11.按照权利要求1到10中任何一项所述的光学开关,其中,还设置有透镜阵列,该透镜阵列用于将所述光纤结合为一个整体,并且该透镜阵列具有准直透镜,所述准直透镜用于将从各个光纤发出的光或入射到各个光纤中的光调整为平行光。
12.按照权利要求1到11中任何一项所述的光学开关,其中,所述反射装置和所述初级发射侧光纤可以整体地移动。
13.按照权利要求1到12中任何一项所述的光学开关,其中,所述反射装置是由反射面构成的,该反射面是通过对由金属制成的棒状材料的一个端部进行冲压加工、对由玻璃制成的棒状材料的一个端部进行冲压加工或注模工艺形成的。
14.一种光学开光单元,其特征在于,按照权利要求1到13中任何一项的光学开关和用于控制所述驱动装置的操作的控制装置是装纳到单独一个壳体中的。
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