CN2533483Y - 机械式光开关 - Google Patents

Abstract

一种机械式光开关包括一输入装置、一输出装置、一光路转换装置和一驱动装置。其中，该输入装置和输出装置结构相同，均包括一内置多根光纤的光纤插针和一准直透镜，该光路转换装置包括一第一棱镜阵列及一第二棱镜阵列。该输入装置的准直透镜将输入光束准直后传输至光路转换装置，驱动装置驱动第一棱镜阵列的一棱镜及第二棱镜阵列的一特定棱镜位于光路中，第一棱镜阵列的一棱镜将输入光束转变为沿特定方向，如水平方向传输的光束，该第二棱镜阵列的一特定棱镜随后使该光束的方向偏折后输入至输出装置，该输出装置的准直透镜则用以将该偏折后的光束聚焦至特定输出光纤。

Description

机械式光开关

【技术领域】

本实用新型涉及一种光开关，尤其是涉及一种机械式光开关，该光开关采用棱镜实现光路的转换。

【背景技術】

作为一种对光传输线路或集成光路中各信号通路进行相互转换或逻辑操作的无源器件，光开关广泛应用于光纤通信系统、光纤网络系统、光纤测量系统和光纤传感系统等，是光通信领域中关键光学器件之一。

根据不同的工作原理，光开关可分为机械式光开关和非机械式光开关两大类。机械式光开关利用机械、电磁方式使光纤或光学组件发生移动，从而实现光束在不同输出埠之间的切换。其中，移动光纤型光开关通过移动光纤实现光路的切换，但因光纤直径小，移动过程中易于产生弯曲变形，导致插入损耗较大，影响光信号传输。而移动光学组件型光开关的输入端光纤与输出端光纤固定不动，通过光学组件的移动来达成光路的切换，此种光开关插入损耗较低，一般不大于2dB；隔离度较高，一般大于45dB；且不受波长和偏振的影响，是目前较为普遍应用的一种机械式光开关。

一种现有技术机械式光开关可参阅美国专利第5,420,946号(图1参照)，其包括一固定平台600、一输入装置610、多个输出装置620和一反射装置630。其中，该固定平台600用来固定该输入装置610、输出装置620和反射装置630，该输入装置610包括一输入光纤611和一自聚焦透镜612，各输出装置620分别包括一输出光纤621和一自聚焦透镜622，反射装置630位于固定平台600的中央安装孔601中，包括一反射镜631和固持反射镜631的基座632，该基座632开设一用来配合外部驱动装置(图未示)的装配孔633。该输入装置610垂直于固定平台600，且与反射镜631成45度夹角，该多个输出装置620大致成圆形排列在反射装置630周围，通过外部驱动装置选择性旋转反射装置630，可使输入光束从不同的输出光纤621输出。由于该光开关的光路具可逆性，也可选择使输入光自多根输出光纤621之一输入，并传输至输入装置610。

然而，该现有技术机械式光开关具有一些缺陷。首先，该光开关由于各输出装置620彼此分立，使得光开关结构复杂庞大、且输入装置610和多个输出装置620的调校过程非常繁多。其次，由于各输出装置620分别包括一输出光纤621和一自聚焦透镜622，使得该光开关成本较高、且插入损耗大、开关速度低。再次，该光开关无法扩充输入装置610的数目，即无法实现输入光束选择性从多个输入装置之一传输至多个输出装置之一。

【发明内容】

本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑、成本低、且开关速度和其它光学性能较佳的机械式光开关。

本实用新型是这样实现的：提供一种包括一输入装置、一输出装置、一光路转换装置和一驱动装置的机械式光开关，其中，该输入装置和输出装置结构相同，均包括一内置多根光纤的光纤插针和一准直透镜，该光路转换装置包括一第一棱镜阵列及一第二棱镜阵列。该输入装置的准直透镜将输入光束准直后传输至光路转换装置，驱动装置驱动第一棱镜阵列的一棱镜及第二棱镜阵列的一特定棱镜位于光路中，第一棱镜阵列的一棱镜将输入光束转变为沿特定方向，如水平方向传输的光束，该第二棱镜阵列的一特定棱镜随后使该光束的方向偏折后输入至输出装置，该输出装置的准直透镜则用以将该偏折后的光束聚焦至特定输出光纤。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：因为本实用新型机械式光开关由于采用多光纤插针和单个准直透镜构成输入装置或输出装置，可大为减少准直透镜的数目，从而降低成本、并且使得整个光开关结构紧凑，并提高整体光学性能。另外，多光纤插针和准直透镜对准时，可一并实现输入光纤、输出光纤和准直透镜之间的调校，从而减少工时。

图1是现有机械式光开关的立体图。

图2是本实用新型机械式光开关的立体图。

图3是本实用新型机械式光开关的剖面图。

图4是本实用新型机械式光开关的另一剖面图。

图5和图6是本实用新型光开关的光路示意图。

【具体实施方式】

请参照图2，是本实用新型机械式光开关的立体图。该光开关10包括一具多根输入光纤101的输入装置100、一具多根输出光纤201的输出装置200、一光路转换装置300和一驱动装置400。该机械式光开关10进一步包括一用以固持上述装置的底座500，其包括一基板501。工作时，该光路转换装置300在驱动装置400控制下使来自一输入光纤101的光束传输至一输出光纤201。

请配合参阅图3和图4，该输入装置100固定于一自基板501延伸的定位板502，其包括一内置五根输入光纤101的多光纤插针110和第一模铸透镜120，该第一模铸透镜120用以将来自输入光纤101的光束准直后传输至光路转换装置300，当然，也可以采用其它具有准直功能的透镜，如自聚焦透镜等替代第一模铸透镜120以实现准直功效。该多光纤插针110大致成圆柱状，其内开设一容纳该五根输入光纤101的通孔111，该输入光纤101的末端(未标示)和光纤插针110的一端面112平齐，并且为了提高回波损耗，该端面112被研磨成倾角为6度至8度的倾斜面。该第一模铸透镜120大致成圆柱状，其与光纤插针110相对的端面121亦经研磨以平行于该倾斜端面112，另一端面122为非球面结构。该多光纤插针110和第一模铸透镜120对准后套装固持于一石英套管130中，而且第一模铸透镜120部份突伸出石英套管130外，为了进一步保护该输入装置100，于石英套管130外套设一金属套管140。

该输出装置200和输入装置100的结构相同，包括一内置五根输出光纤201的多光纤插针210和第二模铸透镜220，该第二模铸透镜220用以将来自光路转换装置300的光束聚焦至特定的输出光纤201，当然，也可以采用自聚焦透镜等具聚焦作用的透镜替代第二模铸透镜220实现聚焦功效。该输出装置200固定于一自基板501延伸的定位板503。

该光路转换装置300位于输入装置100和输出装置200之间，包括一第一棱镜阵列301和一第二棱镜阵列302。在驱动装置400的驱动下，该第一棱镜阵列301的一棱镜运动至光路中，用以将来自输入装置100的光束转变为水平光束后传输至第二棱镜阵列302，该第二棱镜阵列302的一棱镜亦位于光路中，使该水平光束发生偏折后传输至输出装置200。

该驱动装置400包括配合第一棱镜阵列301的第一传动杆410、第一安装板420以及配合第二棱镜阵列302的第二传动杆430、第二安装板440。该第一传动杆410大致成圆柱状，其一端(未标示)固持于一固定块504，并与一外部控制装置(图未示)配合。该固定块504自基板501延伸而成，其包括一固持该第一传动杆410一端的定位孔505，该第一传动杆410的另一端(未标示)则固连于第一安装板420。该第一安装板420大致呈矩形，可以在基板501的凹槽506内摆动，其相对第一传动杆410的另一侧开设五个排列成弧线状，用以收容固纳该第一棱镜阵列301的安装孔421，该第一传动杆410在外部控制装置带动下，使该第一安装板420摆动，从而使第一棱镜阵列301的一特定棱镜处于输入装置100和输出装置200之间的光路中，进而将来自输入装置100的光束转变为水平光束后传输至第二棱镜阵列302。

该第二传动杆430和第二安装板440的结构与第一传动杆410和第二安装板420的结构相同，用以在外部控制装置带动下，驱动第二棱镜阵列302的一棱镜位于光路中，从而使来自第一棱镜阵列301的光束发生偏折后传输至输出装置200。

组装时，首先于底座500安装驱动装置400，再调校输入装置100和输出装置200的相对位置后固定，随后依次装配第一棱镜阵列301和第二棱镜阵列302，最后检测各信道的光学性能，若结果表明性能完好则固定各装置的位置。

请配合参考图5，是本实用新型机械式光开关的光路示意图。驱动装置400驱动安装板420、440摆动，使第一棱镜阵列301的一棱镜3011和第二棱镜阵列302的一棱镜3021位于光路中，来自输入光纤1011的光束经第一模铸透镜120准直为平行光，通过第一棱镜阵列301时由于折射效应而转变为一沿特定方向传输的光束入射至第二棱镜阵列302的一棱镜3021，棱镜3021使该光束传输方向发生偏折，该光束随后通过第二模铸透镜220会聚至特定输出光纤2011。请配合参考图6，通过驱动装置400控制安装板440摆动，使得第二棱镜阵列302的另一棱镜3022位于光路中，从而使光束改变偏折方向，经第二模铸透镜220时将聚焦至输出光纤2012。同样，通过驱动装置400控制安装板420的摆动，可以使第一棱镜阵列301的其它棱镜置于光路中，从而使得来自不同输入光纤101的光束发生偏折后入射至输出装置200。因此，该机械式光开关10可实现不同输入光纤101和输出光纤201的导通。

Claims (9)

1.一种机械式光开关，包括一输入装置、一光路转换装置、一输出装置和一驱动装置，其特征在于：该光路转换装置位于输入装置和输出装置之间，包括至少两棱镜阵列，该驱动装置包括分别固持该至少二棱镜阵列的至少两安装板，输入装置包括一内置多个输入光纤的多光纤插针，输出装置包括一内置多个输出光纤的多光纤插针，该驱动装置驱动该至少两安装板摆动，使该至少两棱镜阵列分别有一特定棱镜位于输入装置和输出装置之间的光路中，从而选择性将输入光束从一输入光纤传输至一特定输出光纤。

2.如权利要求1所述的机械式光开关，其特征在于：该输入装置进一步包括一准直透镜，用以将来自输入光纤的光束准直至光路转换装置。

3.如权利要求2所述的机械式光开关，其特征在于：该准直透镜为模铸透镜，其一端面为非球面。

4.如权利要求1所述的机械式光开关，其特征在于：该输出装置进一步包括一准直透镜，用以将来自光路转换装置的光束聚焦至输出光纤。

5.如权利要求1所述的机械式光开关，其特征在于：该驱动装置包括多根传动杆，各安装板的一侧形成一用以固连传动杆的孔洞。

6.如权利要求5所述的机械式光开关，其特征在于：该安装板的另一侧开设容纳相应棱镜的多个安装孔。

7.如权利要求1所述的机械式光开关，其特征在于：该光开关进一步包括一用以固持该输入装置、输出装置、光路转换装置和驱动装置的底座。

8.如权利要求1所述的机械式光开关，其特征在于：该光路转换装置中棱镜阵列的数目为两个。

9.如权利要求8所述的机械式光开关，其特征在于：该驱动装置驱动安装板摆动，使该两棱镜阵列分别有一特定棱镜位于输入装置和输出装置之间的光路中，而且该第一棱镜阵列之一棱镜将来自输入装置之光束转变为沿特定方向传输之光束，该第二棱镜阵列之棱镜随后使该光束之方向偏折后输入至输出装置。

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