CN208737040U - 一种1×n端口的光开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种1×N端口的光开关，包括光纤阵列、波导转换芯片、准直透镜、直角棱镜和直线步进电机；所述光纤阵列的左侧安装有波导转换芯片，波导转换芯片的左侧设有准直透镜，准直透镜的左侧设有直角棱镜，本实用新型具有端口数多、结构紧凑和损耗低的特点。

Description

一种1×N端口的光开关

技术领域

本实用新型涉及一种开关，具体是一种1×N端口的光开关。

背景技术

1×N端口光开关具有一个输入端口和N个输出端口，它可以将输入端口中的光信号切换至任意一个输出端口，在光纤通信、光纤传感和光纤测试仪表等领域有着广泛的应用。

1×N端口光开关的实现方式多种多样，目前具有实用价值的技术方案，其一是采用集成光学技术制备多级串联的马赫-增德尔干涉器，通过热光效应实现光路切换，这种技术的特点是集成度高，光开关尺寸小，缺点是功耗大、损耗大。其二是采用多光纤准直器，通过一个MEMS扭镜实现光路切换，这种技术的特点是尺寸小、功耗低，但是受限于MEMS扭镜的尺寸和有限偏转角度，不能做到很大规模（一般N≤16）。其三是基于微光学技术，采用继电器驱动三棱镜实现光路切换，这种技术的特点是尺寸小、功耗低，但是需要多级光路串联，尺寸比较大。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种1×N端口的光开关，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种1×N端口的光开关，包括光纤阵列、波导转换芯片、准直透镜、直角棱镜和直线步进电机；所述光纤阵列的左侧安装有波导转换芯片，波导转换芯片的左侧设有准直透镜，准直透镜的左侧设有直角棱镜。

作为本实用新型的优选方案：所述波导转换芯片左侧平行波导的间距与光纤阵列中的光纤间距一致，与光纤阵列对接耦合，并以胶水粘接。

作为本实用新型的优选方案：所述直角棱镜具有两个直角面和一个斜面。

作为本实用新型的优选方案：所述波导转换芯片是采用微电子工艺制备的集成光学芯片。

作为本实用新型的优选方案：所述直角棱镜与直线步进电机相连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型具有端口数多、结构紧凑和损耗低的特点。

附图说明

图1为输入端口③至输出端口⑤的光路图。

图2为输入端口③至输出端口②的光路图。

图3为波导转换芯片的结构图一。

图4为波导转换芯片的结构图二。

图5为波导转换芯片右侧光束会聚点O置于准直透镜的前焦面示意图。

图6为直角棱镜的结构图。

图7为直角棱镜的反射光路图一。

图8为直角棱镜的反射光路图二。

图中：1-光纤阵列、2-波导转换芯片、3-准直透镜、4-直角棱镜、5-直线步进电机、6-光波导、7-汇聚点O、8-斜面、9-直角面、10-入射点。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，实施例1：本实用新型实施例中，一种1×N端口的光开关，包括一个光纤阵列1、一个波导转换芯片2、一个准直透镜3、一个直角棱镜4和一个直线步进电机5。光纤阵列1、波导转换芯片2、准直透镜3和直角棱镜4从左到右依次设置，直角棱镜4具有两个直角面9和一个斜面8，其中图1展示了输入端口③至输出端口⑤的光路，图2展示了输入端口③至输出端口②的光路。

图3和4所示为波导转换芯片的结构，它是采用微电子工艺制备的集成光学芯片。波导转换芯片可以将多条（数量N+1）大间距h ₁的平行光波导，转换为小间距h ₂、呈一定辐射角度排列的光波导6，如图3所示。这些呈辐射状排列的光波导发射或者可接收的光束，会聚于距离芯片右侧d ₁的一点O，如图4所示。会聚点O 7的位置d ₁取决于波导转换芯片右侧波导间距和辐射角度，可准确设计。

波导转换芯片2左侧平行波导的间距与光纤阵列1中的光纤间距一致，与光纤阵列1对接耦合，并以高可靠度的胶水粘接。

波导转换芯片2右侧光束会聚点O 7置于准直透镜的前焦面，如图5所示。准直透镜3的焦距f=R/(n-1)，其中n为透镜折射率，会聚点O 7距离透镜左端面d ₂=f-L/n。在装配过程中，让波导转换芯片2距离透镜d=d ₁+d ₂，即可保证会聚点O 7位于透镜的前焦面。经准直透镜3之后这些会聚光束变成相互平行的准直光束，各光束离光轴距离不同。

图6展示了直角棱镜的功能，光束从斜面入射棱镜，依次被直角面1和直角面2反射，最后的出射光束与入射光束相互平行，仅产生一个横向位移。横向位移的大小，取决于入射光束在直角面1上的入射点A的位置。而入射点A的位置，可通过直角棱镜4的横向移动来调节。

如图5中所示，N+1个端口发射或者能够接收的光束，在准直透镜3的右侧呈平行排列。在图7中，来自输入端口③的入射光束，经直角棱镜4反射之后，反射光束与输出端口⑤对应的准直光束重合，经准直透镜3重新聚焦之后，从端口⑤输出。在图8中，来自输入端口③的入射光束，经直角棱镜4反射之后，反射光束与输出端口④对应的准直光束重合，经准直透镜3重新聚焦之后，从端口④输出。

实施例2：在实施例1的基础上，本设计的直角棱镜4与直线步进电机5相连接，可以通过直线步进电机驱动直角棱镜来实现输出端口之间的切换。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种1×N端口的光开关，包括光纤阵列、波导转换芯片、准直透镜、直角棱镜和直线步进电机；其特征在于，所述光纤阵列的左侧安装有波导转换芯片，波导转换芯片的左侧设有准直透镜，准直透镜的左侧设有直角棱镜。

2.根据权利要求1所述的1×N端口的光开关，其特征在于，所述波导转换芯片左侧平行波导的间距与光纤阵列中的光纤间距一致，与光纤阵列对接耦合，并以胶水粘接。

3.根据权利要求1所述的1×N端口的光开关，其特征在于，所述直角棱镜具有两个直角面和一个斜面。

4.根据权利要求1所述的1×N端口的光开关，其特征在于，所述波导转换芯片是采用微电子工艺制备的集成光学芯片。

5.根据权利要求1-4任一所述的1×N端口的光开关，其特征在于，所述直角棱镜与直线步进电机相连接。