CN205720773U - 一种小型机械式光开关 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种小型机械式光开关，包括多光纤准直器、第一楔角片、第二楔角片及驱动器；第一楔角片设在多光纤准直器与第二楔角片之间；第一楔角片的两通光面镀覆有增透膜，第二楔角片的前通光面镀覆有增透膜，后通光面镀覆有高反射膜；多光纤准直器的一侧设有一入射光纤线以及至少两出射光纤线；将入射光纤线发出的光信号入射到多光纤准直器后，再入射到第一楔角片上，经过其折射后，进入到第二楔角片上，经过其前通光面的透射和后通光面的反射后，再次进入第一楔角片中，并再次经过第一楔角片折射后，进入多光纤准直器，然后从一出射光纤线出射；通过驱动器控制第一楔角片插入或移除，进而实现光信号的切换。本实用新型使得插入损耗小。
Description
技术领域
本实用新型涉及光通讯技术领域，尤其涉及一种小型机械式光开关。
背景技术
光开关是一种具有一个或多个可选择的传输窗口，可对光传输线路或集成光路中的光信号进行相互转换或逻辑操作的器件。光开关是光纤通信网络系统和光学测试系统中的关键器件之一，大力开发光开关技术并使之小型化对全光网络至关重要。
在众多门类的光开关中，机械式光开关是目前商业化的光开关中使用的最为普遍的一种。其原理主要是通过移动光纤头(或是准直器)、各种棱镜或是各种反射镜等光路中的折光或是反光器件来改变光路，进而实现光路的切换，即开关的通断切换。
美国专利US2003/0048982A1是通过平移反射镜使其在或不在光路，从而实现开关机制；美国专利US2003/0081885A1采用一对双光纤准直器，通过直角棱镜转换光路，将发射和接收准直器放置于开关同侧，有效地减小了器件尺寸，通过移动反射镜，从而实现开关机制。
但是，不论是哪种开关机制，都需要进行光纤耦合，在这一过程中，由于准直器和反射镜对角度和间距非常敏感，移动准直器或反射镜常会引入较大的插入损耗。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种小型机械式光开关，采用继电器悬臂梁控制移动楔角片方式来实现光路切换，是使反射镜不动，只移动楔角片，解决了角度敏感性问题，同时只需要加工一种光学件就可以满足要求，使得插入损耗小、封装体积小、元件少、成本低、一体式全胶封装、具有明显优势。
本实用新型是这样实现的：
一种小型机械式光开关，包括一多光纤准直器、一第一楔角片、一第二楔角片及一驱动器；所述第一楔角片设在所述多光纤准直器与所述第二楔角片之间；所述第一楔角片的两通光面镀覆有增透膜，所述第二楔角片的前通光面镀覆有增透膜，后通光面镀覆有高反射膜；所述多光纤准直器的一侧设有一入射光纤线以及至少两出射光纤线；
将所述入射光纤线发出的光信号入射到所述多光纤准直器后，再入射到所述第一楔角片上，经过其折射后，进入到所述第二楔角片上，经过其前通光面的透射和后通光面的反射后，再次进入所述第一楔角片中，并再次经过所述第一楔角片折射后，进入所述多光纤准直器，然后从一所述出射光纤线出射；通过所述驱动器控制所述第一楔角片插入或移除光路，进而实现光路中光信号的切换。
进一步地，所述驱动器为继电器。
进一步地，所述第一楔角片和所述第二楔角片的尺寸相同。
本实用新型的优点在于：本实用新型能够有效地避免准直器的角度对插入损耗的敏感性问题；使光发射端口和光接收端口位于准直器的同一侧，减小了光开关的封装尺寸；由于光开关的封装尺寸较小，所以可以采用全胶封装方式，无需焊接，避免了含铅焊锡对环境的污染；只采用了两个相同加工尺寸的光学器件(第一楔角片及第二楔角片)，加工工艺简单，成本低廉，适合光开关的批量化生产。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。
图1为本实用新型一种小型机械式光开关的光路实现原理图。
图2为本实用新型一种小型机械式光开关光纤头端面的光纤排布图。
图3为本实用新型一种小型机械式光开关插入第一楔角片后的光路模拟仿真调试封装结构示意图。
图4为本实用新型一种小型机械式光开关未插入第一楔角片后的光路模拟仿真调试封装结构示意图。
图中标号说明：
图1：101a-入射光纤线、101b-第一出射光纤线、101c-第二出射光纤线、101d-第三出射光纤线、102-四纤线光纤准直器、103-第一楔角片、104-第二楔角片；
图2：201-四纤线光纤头、201a-入射光纤线、201b-第一出射光纤线、201c-第二出射光纤线、201d-第三出射光纤线；
图3、图4：301a-入射光束、301b-出射光束、301c-出射光束、302-光纤线外包层、303-纤芯、304-毛细管、305-C-Lens透镜、306-第一楔角片、307-第二楔角片。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作出进一步地详细说明，但本实用新型的结构并不仅限于以下实施例。本实施例中，采用的是四纤线光纤准直器的1×2机械式光开关。
请参阅图1所示，本实用新型的一种小型机械式光开关，包括一四纤线光纤准直器102、一第一楔角片103、一第二楔角片104及一驱动器(未图示)；所述第一楔角片103设在所述四纤线光纤准直器102与所述第二楔角片104之间；所述第一楔角片103的两通光面镀覆有增透膜，所述第二楔角片104的前通光面镀覆有增透膜，后通光面镀覆有高反射膜；所述四纤线光纤准直器102的一侧设有一入射光纤线101a、一第一出射光纤线101b、一第二出射光纤线101c以及一第三出射光纤线101d，所述入射光纤线101a作为光信号的输入端，所述第一出射光纤线101b、所述第二出射光纤线101c及所述第三出射光纤线101d作为光信号的输出端；
将所述入射光纤线101a发出的光信号入射到所述四纤线光纤准直器102后，再入射到所述第一楔角片103上，经过其折射后，进入到所述第二楔角片104上，经过其前通光面的透射和后通光面的反射后，再次进入所述第一楔角片103中，并再次经过所述第一楔角片103折射后，进入所述四纤线光纤准直器102，然后从所述第一出射光纤线101b、所述第二出射光纤线101c或所述第三出射光纤线101d出射；通过所述驱动器控制所述第一楔角片插入或移除光路，进而实现光路中光信号的切换。
所述驱动器为继电器。
所述第一楔角片103和所述第二楔角片104的尺寸相同，且所述第一楔角片103的楔角α(0＜α＜90度)与所述第二楔角片104的β(0＜β＜90度)相同或不同。
如图2所示，四纤线光纤头201实际制作中我们规定了红色纤线(第一入射光纤线)201a、无芯纤线(第一出射光纤线)201b、黑色纤线(第二出射光纤线)201c和透明色纤线(第三出射光纤线)201d在光纤头毛细管中的排布顺序。另外，所述四纤线光纤头201有8°楔角，“高”和“低”分别表示所述四纤线光纤头201的高端和低端。实际制作中，红色纤线(第一入射光纤线)201a作为入射端，插入所述第一楔角片103时，出射端光纤线是透明色纤线(第三出射光纤线)201d；未插入所述第一楔角片103时，出射端光纤线切换为黑色纤线(第二出射光纤线)201c。图2中，所述四纤线光纤头201中的四根光纤线为一体组成，且呈“田”字阵列排列。图2只是本实用新型的1x2光开关的纤线排布形式的一种，其他的排布方式和耦合顺序仍然满足简便的调试要求。
图3和图4分别是本实用新型小型机械式光开关插入第一楔角片后和未插入第一楔角片的光路模拟仿真图。多光纤准直器包括光纤头及透镜，光纤头包括光纤及毛细管，光纤包括光纤线、纤芯及光纤线外包层。其中：301a为入射光束、301b为一出射光束、301c为另一出射光束、302为光纤线外包层(外径125um)、303为纤芯(外径8.2um)、304为毛细管(只画出了端面部分)、305为C-Lens透镜、306和307分别为具有相同楔角的第一楔角片和第二楔角片。
其中：X、Y、Z坐标轴为光开关光学件调节时的空间参考轴，X轴与毛细管304的8°楔角高端点和低端点的连线垂直，Y轴与毛细管304的8°斜角高端点和低端点的连线平行，Z轴与毛细管304、C-Lens305、第一楔角片306和第二楔角片307的中心轴线重合。
图4中，调试时(未插入第一楔角片306)，所述第二楔角片307的高反面一侧放置在所述透镜305的焦点位置，然后依次绕X、Y、Z轴旋转一定量的小角度(约小于1°)，直至出射光束301c的光功率最大，此时就可以用胶将所述第二楔角片307固定在基座上。接下来将所述第一楔角片306插入到所述透镜305与所述第二楔角片307之间，如图3所示，并使其楔角面与所述第二楔角片307的楔角面近似正交放置，按照调节所述第二楔角片307的方式调节所述第一楔角片306直至所述出射光束301b的输出光功率最大。
综上所述，本实用新型是使用一个四纤线光纤准直器作为发射和接收光信号的共用端，在光路中放置两个相同规格尺寸的第一楔角片和第二楔角片，其中第一楔角片的两通光面镀制增透膜，通过继电器悬臂梁控制其在或不在光路，第二楔角片的前通光面镀制增透膜，后通光面镀制高反射膜，固定在光路中起到使入射光回返的作用，整个器件均通过胶粘结，使得成本较低。本实用新型能够有效地避免准直器的角度对插入损耗的敏感性问题；使光发射端口和光接收端口位于准直器的同一侧，减小了光开关的封装尺寸；采用全胶封装方式，无需焊接，避免了含铅焊锡对环境的污染；只采用了两个相同加工尺寸的光学器件(第一楔角片及第二楔角片)，加工工艺简单，成本低廉，适合光开关的批量化生产。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。
Claims (3)
1.一种小型机械式光开关，其特征在于：包括一多光纤准直器、一第一楔角片、一第二楔角片及一驱动器；所述第一楔角片设在所述多光纤准直器与所述第二楔角片之间；所述第一楔角片的两通光面镀覆有增透膜，所述第二楔角片的前通光面镀覆有增透膜，后通光面镀覆有高反射膜；所述多光纤准直器的一侧设有一入射光纤线以及至少两出射光纤线；
将所述入射光纤线发出的光信号入射到所述多光纤准直器后，再入射到所述第一楔角片上，经过其折射后，进入到所述第二楔角片上，经过其前通光面的透射和后通光面的反射后，再次进入所述第一楔角片中，并再次经过所述第一楔角片折射后，进入所述多光纤准直器，然后从一所述出射光纤线出射；通过所述驱动器控制所述第一楔角片插入或移除光路，进而实现光路中光信号的切换。
2.如权利要求1所述的一种小型机械式光开关，其特征在于：所述驱动器为继电器。
3.如权利要求1所述的一种小型机械式光开关，其特征在于：所述第一楔角片和所述第二楔角片的尺寸相同。
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Cited By (3)
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| CN110412694A (zh) * | 2018-04-27 | 2019-11-05 | 福州高意通讯有限公司 | 一种nxn阵列光开关 |
| CN110542962A (zh) * | 2019-09-24 | 2019-12-06 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 一种光耦合组件及光发射组件 |
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