CN1869749A - 光纤开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤开关，主要包含一折射率渐变透镜、一反射层、一输入光纤、一第一输出光纤、一第二输出光纤，及一驱动单元。该折射率渐变透镜包括一设有该反射层的第一端面、一相反于该第一端面的第二端面，及一自该第一端面朝该第二端面延伸的光轴。该输入光纤、第一、二输出光纤是面对该第二端面且位于同一平面。该第一、二输出光纤分别是以一第一、二间距平行于该光轴设置。该输入光纤也是平行于该光轴设置，并且是借由该驱动单元平移而在该第一、二间距作切换。借此以达成该输入光纤的讯号能被切换导入到该第一、二输出光纤的开关功能。

Description

光纤开关

技术领域

本发明是涉及一种开关，特别是涉及一种光纤开关。

背景技术

光纤是由能传送光讯号的玻璃纤维所组成，一条纤细的玻璃纤维可以取代传统粗大的电缆线，而且具有高传输效率、失真度低、不受电磁干扰等优点，一条良好的光纤往往能将讯号传出数公里，应用范围包含了现代的网际网络、高品质的视讯传输，以及横渡海洋的通话系统等，在进行讯号传输的过程中，由于需要借由光纤开关将讯号切换到不同的光纤网络，所以光纤开关是在光纤系统中所不可或缺的重要元件。

例如图1所示，为以往的第一种光纤开关，其主要包含一反射镜110、一输入光纤10、一第一输出光纤11，及一第二输出光纤12。

该反射镜110包括一围绕一轴线I的凹反射面111，使用时该反射镜110是沿着一邻近于该轴线I且平行一间距d的转轴II旋转。

该输入光纤10是沿着该转轴II方向面对于该凹反射面111。

该第一输出光纤11是以两倍该间距d的宽度平行该转轴II地面对于该凹反射面111。

该第二输出光纤12是以两倍该间距d的宽度平行该转轴II地面对于该凹反射面111，配置时该第二输出光纤12与第一输出光纤11是相互错位。

借此，当输入一光线讯号到该输入光纤10时，如果同时该反射镜110正旋转于面对到该第一输出光纤11，则该光线讯号会借由该凹反射面111的反射导入到该第一输出光纤11中输出，而如果该反射镜110正旋转于面对到该第二输出光纤12时，则该光线讯号会借由该凹反射面111的反射导入到该第二输出光纤12中输出，于是借由该反射镜100的反射与旋转，就能达成切换光线讯号到该第一、二输出光纤11、12的开关功能，然而，由于实际上光线在经过该凹反射面111的反射后会有较高的色散(Dispersion)产生，所以该第一、二输出光纤11、12的数值孔径(NumericalAperture)需采用较高者才能够确保完全接收到反射光线，而无法采用数值孔径较小的光纤以减少整体成本。

而如图2所示，为以往的第二种光纤开关，其不同处是采用一倾斜成一角度θ的反射镜120以及一折射率渐变透镜13组成。

该反射镜120为平面反射镜，使用时该反射镜120是沿着一自一输入光纤14延伸出的转轴II作旋转。

当一光线讯号到达该输入光纤14时，会先经由该折射率渐变透镜13再到达该反射镜120，此时的该反射镜120能借由旋转方式来进行讯号切换，进而将光线讯号选择导入到多数输出光纤15中的其中一者作输出，然而，在实际制造时，如何将该反射镜120的倾斜调整到最精准的角度θ而不偏差，不但会相当困难，而且经由倾斜平面反射后的光程会改变，以致于还会有聚焦不易的缺点发生。

此外，还有如图3所示以往的第三种光纤开关，该第三种光纤开关与第二种大致相同，其不同处在于还增加一可旋转的滤镜16作滤光，然而，由于同样是采用倾斜角度的反射镜130进行讯号切换，所以同样会有调整困难，且不容易聚焦的缺点发生。

发明内容

因此，本发明的目的，是在于提供一种制造容易、成本低廉，且能避免因色散、聚焦等因素而造成光线损耗的光纤开关。

于是，本发明光纤开关包含一壳体、一折射率渐变透镜、一反射层、一输入光纤、一第一输出光纤、一第二输出光纤，及一驱动单元。

该折射率渐变透镜是设置于该壳体内，包括一第一端面、一相反于该第一端面的第二端面，及一自该第一端面朝该第二端面延伸的光轴。

该反射层是面对该第一端面。

该输入光纤是平行于该光轴地设置于该壳体内并面对该第二端面。

该第一输出光纤是平行于该光轴及输入光纤地设置于该壳体内并面对该第二端面。

该第二输出光纤是平行于该光轴、输入光纤及第一输出光纤地设置于该壳体内并面对该第二端面，该光轴、输入光纤及第一、二输出光纤是位在同一平面。

该驱动单元是设置于该壳体内，且是连接于该输入光纤以及该折射率渐变透镜的其中一者，并可驱动使二者产生相对平移，进而使该输入光纤与光轴之间的一离轴间距是在一第一间距及一第二间距之间作切换，且该第一、二输入光纤与光轴的距离是分别等于该第一、二间距。

借此，使用者只要控制该驱动单元就能达成切换光线讯号的开关功能，所以具有制造容易、成本低廉，避免光线损耗的优点。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明，附图中：

图1是一示意图，说明以往的第一种光纤开关；

图2是一示意图，说明以往的第二种光纤开关；

图3是一示意图，说明以往的第三种光纤开关；

图4是一组合示意图，说明本发明光纤开关的一第一较佳实施例的组成结构；

图5是一使用示意图，说明上述该第一较佳实施例的使用情形；

图6是一组合示意图，说明本发明光纤开关的一第二较佳实施例的组成结构；

图7是一组合示意图，说明本发明光纤开关的一第三较佳实施例的组成结构；

图8是一组合示意图，说明上述该第三较佳实施例的使用状态。

具体实施方式

在本发明被详细描述前，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。

如图4、5所示，本发明光纤开关的第一较佳实施例包含一壳体20、一折射率渐变透镜30、一反射层40、一输入光纤50、一第一输出光纤51、一第二输出光纤52，及一驱动单元60。

该折射率渐变透镜30是设置于该壳体20内，包括一第一端面31、一相反于该第一端面31的第二端面32，及一自该第一端面31朝该第二端面32延伸的光轴I。

该反射层40是面对该第一端面31，在本第一较佳实施例中，该反射层40是借由一平面反射镜以紧贴于该第一端面31的方式组成，实际制造时也可以借由直接镀膜于该第一端面31的方式来形成出该反射层40。

该输入光纤50是以一可变的离轴间距d平行于该光轴I地设置于该壳体20内，并且面对该第二端面32。

该第一输出光纤51是以一第一间距D1平行于该光轴I地设置于该壳体20内，并且面对该第二端面32。

该第二输出光纤52是以一不同于该第一间距D1的第二间距D2平行于该光轴I地设置于该壳体20内，并且面对该第二端面32，该光轴I、输入光纤50及第一、二输出光纤51、52是位于同一平面。

该驱动单元60是设置于该壳体20内，用以驱动该输入光纤50相对于该光轴I作平移，该驱动单元60包括二垂直于该光轴I且平行延伸的滑轨61、一滑设于所述滑轨61且提供该输入光纤设置50的滑块62，及一沿该滑轨61方向连结于该滑块62侧面的压电致动件63。

当该驱动单元60激活时，可以推、拉该滑块62以驱动该输入光纤50相对于该光轴I作平移，进而使该输入光纤50的离轴间距d是在该第一、二间距D1、D2之间作切换，因此当该输入光纤50的离轴间距d是等于该第一间距D1时(如图4所示)，则该输入光纤50中的光线讯号会依序经由该折射率渐变透镜30、该反射层40而导入到该第一输出光纤51，反过来说，如果该输入光纤50的离轴间距d是等于该第二间距D2时(如图5所示)，则该输入光纤50中的光线讯号会导入到该第二输出光纤52。

所以，相对于以往的三种光纤开关，本发明用平移光纤的方式作讯号切换会使得机械动作较单纯，因此制造上会较以往简单、成本低廉，而且先透过该折射率渐变透镜30作折射，再透过该反射层40将光线导入到其它光纤的方式，则能有效避免光线损耗的问题发生，因此本发明能适用在更高频宽的光纤网络，并能保有更优良的光传输品质。

配合如图6所示，本发明的第二较佳实施例中与上述的第一较佳实施例大致相同，其不同处是在于该折射率渐变透镜30也能被一正透镜70取代，并且能保有同样折射光线的使用功能。

配合如图7、8所示，本发明的第三较佳实施例中与上述的第一较佳实施例大致相同，其不同处是在于该输入光纤50及第一、二输出光纤51、53均固定不动，且该输入光纤50与第一输出光纤51的距离为一第一间距D1’的两倍，该输入光纤50与第二输出光纤52的距离为一第二间距D2’的两倍，该驱动单元60是用以驱动该折射率渐变透镜30作平移，进而使该输入光纤50与光轴I之间的一离轴间距d’是在该第一、二间距D1’、D2’之间作切换，在本第三较佳实施例中，该驱动单元60包括二分别设置于该折射率渐变透镜30两侧且平行于该光轴I的挡板64，该驱动单元60包括一垂直于该光轴I的穿伸过该挡板64，并且连接于该折射率渐变透镜30侧面的电磁致动件65。

该电磁致动件65是用以驱动该折射率渐变透镜30产生移动，当该电磁致动件65推动该折射率渐变透镜30而让光轴I靠近于该输入光纤50时，可以使该输入光纤50的光束导入于该第二输出光纤52中输出，而当该电磁致动件65拉动该折射率渐变透镜30而让光轴I远离于该输入光纤50时，可以使该输入光纤50的光束导入于该第一输出光纤51中输出。

所以在上述说明中，可以发现本发明光纤开关在运作上是采用平移光纤或透镜的方式切换，相较以往用旋转反射镜的方式作切换，本发明在控制切换速度上、机械动作上都远较以往还来得容易许多，而且使用旋转方式通常还需要配合一微型且精密的马达作控制，相对于本发明使用该压电致动件63或电磁致动件65作动，其成本当然更低廉，并且所占空间小也不易损坏，而在使用方面，则可以避免色散以及光程不一的问题发生，所以光学耗损小，确实能达到本发明的使用目的及要求。

Claims (9)

1.一种光纤开关，包含一壳体，以及设置于该壳体内的一反射层、一输入光纤、一第一输出光纤、一第二输出光纤，及一驱动单元，其特征在于：

该光纤开关还包含一设置于该壳体内的折射率渐变透镜，该折射率渐变透镜包括一第一端面、一相反于该第一端面的第二端面，及一自该第一端面朝该第二端面延伸的光轴；

该反射层是面对该第一端面；

该输入光纤是平行于该光轴地面对该第二端面；

该第一输出光纤是平行于该光轴及输入光纤地面对该第二端面；

该第二输出光纤是平行于该光轴、输入光纤及第一输出光纤地面对该第二端面，该光轴、输入光纤及第一、二输出光纤是位在同一平面；及

该驱动单元是连接于该输入光纤以及该折射率渐变透镜的其中一者，并可驱动使二者产生相对平移，进而使该输入光纤与光轴之间的一离轴间距是在一第一间距及一第二间距之间作切换，且该第一、二输入光纤与光轴的距离是分别等于该第一、二间距。

2.如权利要求1所述的光纤开关，其特征在于：该反射层是借由一紧贴于该第一端面的平面反射镜所组成。

3.如权利要求1所述的光纤开关，其特征在于：该反射层是直接镀膜形成于该第一端面。

4.如权利要求1所述的光纤开关，其特征在于：该驱动单元包括二垂直于该光轴且平行延伸的滑轨、一滑设于所述滑轨且提供该输入光纤设置的滑块，及一沿该滑轨方向连接于该滑块侧面的压电致动件。

5.如权利要求1所述的光纤开关，其特征在于：该驱动单元包括二分别设置于该折射率渐变透镜两侧且平行于该光轴的挡板，及一垂直于该光轴的穿伸过该挡板并连接于该折射率渐变透镜侧面的电磁致动件。

6.一种光纤开关，包含一壳体，以及设置于该壳体内的一反射层、一输入光纤、一第一输出光纤、一第二输出光纤，及一驱动单元，其特征在于：

该光纤开关还包含一设置于该壳体内的正透镜，该正透镜包括一第一端面、一相反于该第一端面的第二端面，及一自该第一端面朝该第二端面延伸的光轴；

该反射层是面对该第一端面；

该输入光纤是平行于该光轴地面对该第二端面；

该第一输出光纤是平行于该光轴及输入光纤地面对该第二端面；

该第二输出光纤是平行于该光轴、输入光纤及第一输出光纤地面对该第二端面，该光轴、输入光纤及第一、二输出光纤是位在同一平面；及

该驱动单元是连接于该输入光纤以及该正透镜的其中一者，并可驱动使二者产生相对平移，进而使该输入光纤与光轴之间的一离轴间距是在一第一间距及一第二间距之间作切换，且该第一、二输入光纤与光轴的距离是分别等于该第一、二间距。

7.如权利要求6所述的光纤开关，其特征在于：该反射层是借由一紧贴于该第一端面的平面反射镜所组成。

8.如权利要求6所述的光纤开关，其特征在于：该反射层是直接镀膜形成于该第一端面。

9.如权利要求6所述的光纤开关，其特征在于：该驱动装置包括二垂直于该光轴且平行延伸的滑轨、一滑设于所述滑轨且提供该输入光纤设置的滑块，及一沿该滑轨方向连接于该滑块侧面的压电致动件。

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