CN202093205U - 一种新型机械光开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型机械光开关，包括光纤准直器组、改变光路的光学元件组、带动光学元件移动的驱动机构和一外壳；所述外壳为一长方体壳体，底部设有一凹槽，承载所述驱动机构；所述光学元件组设置于驱动机构上；所述光纤准直器组分别穿设于外壳两端，固定于外壳两端面上。可分别构成，2×2bypass和1×2折射式机械光开关，或者2×2bypass和1×2反射式机械光开关。本实用新型利用组合棱镜的切入和切出光路，使光束方向发生改变，从而达到开关切换的目的；该结构具有重复性好、体积小、寿命长、生产调试方便等优点，在光通信网络、光测试系统、光传感系统等方面具有广泛的应用。

Description

一种新型机械光开关

技术领域

本实用新型涉及光纤通讯领域，尤其涉及机械光开关器件领域。 

背景技术

光开关是一种开关器件，它能有选择地将光纤、集成光路或其他光波导中的信号从一个回路或通路转换到另一回路或通路，是实现光交换的基本元件，具有光路切换，光路交叉互联，光路监控等作用。根据光路结构，光开关分为折射式和反射式。根据工作原理和所用材料，光开关可分为机械式和非机械式两大类，本实用新型主要涉及机械式。机械式光开关分为移动光纤和移动光学元件方式，移动光纤虽然能实现光路改变，但存在重复性差、回跳抖动，对光路影响大、插损大、寿命短，移动光学元件大都采用移动楔角棱镜的方式，这种方式虽然结构简单，可大范围移动棱镜，但在实际调试中由于定位不方便，调试效率低。 

发明内容

为克服上述问题，本实用新型提出一种高可靠性且定位准确的机械光开关。

为达到上述目的，本实用新型所提出的技术方案为：一种新型机械光开关，包括光纤准直器组、改变光路的光学元件组、带动光学元件移动的驱动机构和一外壳；所述外壳为一长方体壳体，底部设有一凹槽，承载所述驱动机构；所述光学元件组设置于驱动机构上；所述光纤准直器组分别穿设于外壳两端，固定于外壳两端面上。

进一步的，所述光开关为2×2 bypass折射式机械光开关；所述光纤准直器组包括两个双光纤准直器，分别为输入、输出双光纤准直器，穿设于外壳两端。

进一步的，所述光开关为1×2折射式机械光开关；所述光纤准直器组包括两个双光纤准直器，或者一个单光纤准直器和一个双光纤准直器，分别为输入、输出双光纤准直器，穿设于外壳两端。

进一步的，所述光开关为2×2 bypass反射式机械光开关；所述光纤准直器组包括四光纤准直器和一反射镜；所述四光纤准直器穿设于外壳一端面上；所述反射镜固定于外壳另一内端面上，与四光纤准直器相对。

进一步的，所述光开关为1×2反射式机械光开关；所述光纤准直器组包括四光纤准直器和一反射镜，或者三光纤准直器和一反射镜；所述光纤准直器穿设于外壳一端面上；所述反射镜固定于外壳另一内端面上，与光纤准直器相对。

进一步的，上述四种机械光开关中，所述光学元件组包括两个斜方棱镜组合，或者与两斜方棱镜组合整体形状相同的一个独立的棱镜整体，设于驱动机构上。该光学元件组也可以是包括两个梯形棱镜组合，或者与两梯形棱镜组合整体形状相同的一个独立的棱镜整体，设于驱动机构上。还可以是由一个三角棱镜和一固定的反射镜组成，或者一个梯形棱镜和一个固定的反射镜组成；所述三角棱镜或梯形棱镜设于驱动机构上。

进一步的，上述折射式的两种机械光开关中，所述光学元件组也可以由两个或多个楔角棱镜或晶体型楔角棱镜组合构成，设于驱动机构上。

进一步的，上述反射式的两种机械光开关中，所述光学元件组也可以由组成斜方棱镜组中的单个斜方棱镜代替，设于驱动机构上。

本实用新型的有益效果：本实用新型的一种新型机械光开关，利用组合棱镜的切入和切出光路，使光束方向发生改变，从而达到开关切换的目的；该结构具有重复性好、体积小、寿命长、生产调试方便等优点，在光通信网络、光测试系统、光传感系统等方面具有广泛的应用。

附图说明

图1为本实用新型2×2 bypass折射式机械光开关结构示意图；

图2为本实用新型1×2折射式机械光开关结构示意图；

图3为本实用新型2×2 bypass或1×2反射式机械光开关结构示意图；

图4为2×2 bypass折射式机械光开关棱镜切入前后光路原理图；

图5为1×2折射式机械光开关棱镜切入前后光路原理图；

图6为2×2 bypass或1×2反射式机械光开关棱镜切入前后的光路原理图；

图7为图6中切入棱镜后的俯视图；

图8为本实用新型反射式机械光开关中光学元件的另一种形式；

图9为图8的俯视图；

图10为本实用新型机械光开关的斜方棱镜分解示意图；

图11为本实用新型机械光开关的棱镜为一独立整体的形式；

图12为本实用新型机械光开关光学元件组由两个梯形棱镜或一独立整体构成的光路示意图；

图13为本实用新型机械光开关光学元件组由一个三角棱镜配合一固定的反射镜构成的光路示意图；

图14本实用新型机械光开关光学元件组由一个梯形棱镜配合一固定的反射镜构成的光路示意图；

图15为折射式机械光开关中光学元件组由两个或多个楔角棱镜组合构成的光路示意图；

图16为折射式机械光开关中光学元件组由两个或多个晶体型楔角棱镜组合构成的光路示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，为本实用新型的2×2 bypass折射式机械光开关结构，包括两个双光纤准直器11,12、斜方棱镜组21、外壳3和驱动机构4。其光路原理如图4所示，将两个双光纤准直器11,12先对调，调好指标并固定好位置；然后利用驱动机构4带动斜方棱镜组21移动，以实现光路切换。

如图2所示，为实用新型的1×2折射式机械光开关结构，包括一个单光纤准直器13、一个双光纤准直器12、斜方棱镜组21、外壳3和驱动机构4。其光路原理如图5所示，先将单光纤准直器13与双光纤准直器12对调，调好指标并固定好位置；然后利用驱动机构4带动斜方棱镜组21,移动，以实现光路切换。

如图3所示，为本实用新型的2×2 bypass或1×2反射式机械光开关结构，包括一个四光纤准直器14、一个反射镜15、斜方棱镜组21、外壳3和驱动机构4。其光路原理如图6,7所示，先将四光纤准直器14与反射镜15反射对调，调好指标并固定好位置；然后利用驱动机构4带动斜方棱镜组21移动，以实现光路切换；图7为图6中切入斜方棱镜组21的俯视图。对于1×2反射式机械光开关，其中四光纤准直器14只使用一个输入端口，两个输出端口，另一端口不使用，或者也可以由三光纤准直器替代。

在反射式机械光开关中，其斜方棱镜组21也可用如图8,9中所示的组成斜方棱镜组21中的单个斜方棱镜22替代，其中图9为图8的俯视图。

本实用新型的工作原理：对于2×2 bypass折射式机械光开关，光束从双光纤准直器11的两端口同时入射，经过斜方棱镜组21的四次全反射后，输入端口中的一路光耦合进入双光纤准直器12的一输出端口。通过驱动机构4带动其上的斜方棱镜组21移出光路，此时输入端的两光束从双光纤准直器12对应的端口直接输出。当输入端的准直器只使用一个端口或者用单光纤准直器13替代，则成为1×2反射式机械光开关。

对于2×2 bypass反射式机械光开关，光束从四光纤准直器14的两入射端口同时入射，经过斜方棱镜组21四次全反射，或者斜方棱镜组22的两次全反射后，入射到反射镜15，经反射镜15反射折回后，再经斜方棱镜组22的折射和反射，输入端口中的一路光耦合进入四光纤准直器14的一输出端口输出。通过驱动机构4带动其上的斜方棱镜组21移出光路，此时输入端的两光束经反射镜15反射后从四光纤准直器14的两输出端口输出。当四光纤准直器14只使用一个输入端口或者用三光纤准直器替代时，则成为1×2反射式机械光开关。

如图10所示为上述斜方棱镜组21的分解示意图，其中棱面211,212,215,216镀增透膜，棱面213,214,217,218为全反射面或镀高反射膜，作为反射面，两斜方棱镜通过粘胶、胶合工艺构成整体。或者也可以由如图11所示的一独立整体的棱镜23替代。

本实用新型的光学元件组还可以有如下几种变形结构：如图12中的梯形棱镜组合或者一独立的整体结构24；或是图13中的三角棱角251与一固定反射镜252配合组成；或图14中的梯形棱镜261与一固定反射镜262配合组成。在折射式机械光开关中，其光学元件组还可以由图15中的两个或多个楔角棱镜271,272等组合构成，或是图16中的两个或多个晶体型楔角棱镜281,282等组合构成。上述各种变形结构的棱镜均可实现切换光路的功能。

在折射式机械光开关中，光信号通过输入光纤准直器后成为准直光束，当组合棱镜切入光路中时，通过组合棱镜折射后使其中的一路光产生偏折，从输出光纤准直器的另一端口输出，从而达到光信号切换的目的。在反射式机械光开关中，光信号通过四光纤准直器中的输入光纤成为准直光束，当组合棱镜切入光路中时，通过组合棱镜折射后使其中的一路光产生偏折，再从反射镜反射折回组合棱镜，最后从四光纤准直器的另一端口输出，从而达到光信号切换的目的。

本实用新型的机械式光开关利用组合棱镜的切入和切出光路，使光束方向发生改变，从而达到开关切换的目的。具有重复性好、体积小、寿命长、生产调试方便等优点，在光通信网络、光测试系统、光传感系统等反面具有广泛的应用。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上对本实用新型做出的各种变化，均为本实用新型的保护范围。 

Claims (10)

1.一种新型机械光开关，其特征在于：包括光纤准直器组、改变光路的光学元件组、带动光学元件移动的驱动机构和一外壳；所述外壳为一长方体壳体，底部设有一凹槽，承载所述驱动机构；所述光学元件组设置于驱动机构上；所述光纤准直器组分别穿设于外壳两端，固定于外壳两端面上。

2.如权利要求1所述的一种新型机械光开关，其特征在于：所述光开关为2×2 bypass折射式机械光开关；所述光纤准直器组包括两个双光纤准直器，分别为输入、输出双光纤准直器，穿设于外壳两端。

3.如权利要求1所述的一种新型机械光开关，其特征在于：所述光开关为1×2折射式机械光开关；所述光纤准直器组包括两个双光纤准直器，或者一个单光纤准直器和一个双光纤准直器，分别为输入、输出双光纤准直器，穿设于外壳两端。

4.如权利要求1所述的一种新型机械光开关，其特征在于：所述光开关为2×2 bypass反射式机械光开关；所述光纤准直器组包括四光纤准直器和一反射镜；所述四光纤准直器穿设于外壳一端面上；所述反射镜固定于外壳另一内端面上，与四光纤准直器相对。

5.如权利要求1所述的一种新型机械光开关，其特征在于：所述光开关为1×2反射式机械光开关；所述光纤准直器组包括四光纤准直器和一反射镜，或者三光纤准直器和一反射镜；所述光纤准直器穿设于外壳一端面上；所述反射镜固定于外壳另一内端面上，与光纤准直器相对。

6.如权利要求2-5任一权利要求所述的一种新型机械光开关，其特征在于：所述光学元件组包括两个斜方棱镜组合，或者与两斜方棱镜组合整体形状相同的一个独立的棱镜整体，设于驱动机构上。

7.如权利要求2-5任一权利要求所述的一种新型机械光开关，其特征在于：所述光学元件组包括两个梯形棱镜组合，或者与两梯形棱镜组合整体形状相同的一个独立的棱镜整体，设于驱动机构上。

8.如权利要求2-5任一权利要求所述的一种新型机械光开关，其特征在于：所述光学元件组由一个三角棱镜和一固定的反射镜组成，或者一个梯形棱镜和一个固定的反射镜组成；所述三角棱镜或梯形棱镜设于驱动机构上。

9.如权利要求2或3任一权利要求所述的一种新型机械光开关，其特征在于：所述光学元件组由两个或多个楔角棱镜或晶体型楔角棱镜组合构成，设于驱动机构上。

10.如权利要求4或5 任一权利要求所述的一种新型机械光开关，其特征在于：所述光学元件组包括一个斜方棱镜，设于驱动机构上。

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