CN2543076Y - 1×n光学开关 - Google Patents

Abstract

一种光学开关，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，该输入装置包括一内置一输入光纤的光纤插针和一模铸透镜，该输出装置包括一内置多根输出光纤的多光纤插针，光路转换装置置于输入装置与输出装置之间，包括至少两可切换不同光路的准直透镜和安装该准直透镜的安装板，驱动装置进一步包括外部控制装置和一传动轴，安装板可在外部控制装置驱动下绕传动轴旋转，以选择性地将不同准直透镜置于光路中，使输入光束自输入光纤传输至一特定输出光纤。

Description

1×N光学开关

【技术领域】

本实用新型涉及一种光学开关，尤其是涉及一种机械式1×N光学开关，其通过在输入装置和输出装置之间置入不同透镜以实现光路的转换。

【背景技术】

光学开关是一种对光传输线路或集成光路中诸信号通路进行相互转换或逻辑操作的光学无源器件，其广泛应用于光纤通信系统、光纤网络系统、光纤测量系统及光纤传感系统等，是光通信领域中关键光学器件之一。

根据光学开关的工作原理，其可分为机械式光学开关及非机械式光学开关两大类。机械式光学开关利用机械、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端口间的切换。其中，移动光纤型光学开关通过移动光纤实现光路的切换，但因光纤直径小，移动过程中容易产生弯曲变形，导致插入损耗较大，影响光信号传输。移动光学组件型光学开关是另一种机械式光学开关，其输入端光纤与输出端光纤固定不动，通过光学组件的移动而达成光路的切换，此种光学开关插入损耗较低，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学开关。

一种现有光学开关可参阅美国专利第5,420,946号(参照图1)，它包括一固定平台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用以固定该输入装置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也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开设一用以配合外部驱动装置(图未示)的装配孔633。该输入装置610垂直于固定平台600，且和反射镜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，可选择性旋转反射装置630使输入光束从不同的输出光纤621输出。由于该光学开关装置的光路具可逆性，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。

不过，这种光学开关具有一些缺陷。首先，该光学开关由于各输出装置620彼此分立，使得光学开关结构复杂庞大、且输入装置610和多个输出装置620的调校过程极为繁多。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，使得该光学开关成本较高、且插入损耗大、开关速度低。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑、易于调校、成本较低且开关速度和其它光学性能较好的光学开关。

本实用新型的目的是这样实现的：提供一种光学开关，它包括一输入装置、一输出装置、一光路转换装置和一驱动装置。其中，该输入装置包括一内置一输入光纤的光纤插针和一准直透镜，该输出装置包括一内置多根输出光纤的多光纤插针，光路转换装置置于输入装置和输出装置之间，包括至少两个可切换不同光路的准直透镜和安装该准直透镜的安装板，驱动装置进一步包括外部控制装置和一传动轴，安装板可在外部控制装置驱动下绕传动轴旋转，以选择性地把不同准直透镜置入光路中，使输入光束自输入光纤传输至一特定输出光纤。

与现有的光学开关相比，本实用新型具有以下优点：因为本实用新型光学开关采用多个准直透镜和一多光纤插针构成共享型多信道结构，使得整体结构紧凑、小巧，既提高光学可靠性又降低成本。另外，在制程上可直接借用光纤准直器的制程，从而减少找光、调光等环节。

【附图说明】

图1是现有光学开关的立体图。

图2是本实用新型光学开关的立体图。

图3是图2的剖面图。

图4与图5是本实用新型光学开关的光路示意图。

【具体实施方式】

请参照图2，本实用新型光学开关100包括一具一输入光纤111的输入装置1、一具多根输出光纤411的输出装置4、置于输入装置1和输出装置4之间的光路转换装置2、驱动光路转换装置2运动的驱动装置3以及固持上述装置的底座5。工作时，光路转换装置2在驱动装置3控制下使来自输入装置1的光信号传输到输出装置4的多根输出光纤411中的一根。

底座5包括一基板50和从基板50延伸的固持板51、52、53以及一开口54，其中，固持板51开设一用以固持输入装置1的通孔511，固持板52开设用以固持输出装置4的一通孔521，固持板53也开设一用以固持驱动装置3的通孔531，开口54可部分收容光路转换装置2。

请参照图3，输入装置1固定于固持板51，它包括内置一输入光纤111的光纤插针11和模铸透镜12。该光纤插针11大致为圆柱形，其沿轴向设置一用来容纳输入光纤111的通孔112，该输入光纤111的末端(未标示)与光纤插针11的一端面113平齐，为提高回波损耗，该端面113被研磨成倾角6度至8度的斜面。该模铸透镜12也大致为圆柱形，它与光纤插针11的相对端面121也经研磨以平行于端面113，模铸透镜12的另一端面122是非球面结构，另外，该模铸透镜12也可采用其它具有准直功能的光学组件，如自聚焦透镜等替代。该光纤插针11和模铸透镜12对准后套装固持在一石英套管14中，且模铸透镜12部分突伸出石英套管14外，为进一步保护该输入装置1，可在石英套管14外套设一金属套管15。

输出装置4固定在固持板52，它包括一内置多根输出光纤411的多光纤插针41，该多光纤插针41也大致为圆柱形，它沿轴向设置一用以容纳多根输出光纤411的通孔412，该多根输出光纤411的末端(未标示)与多光纤插针41的一端面413平齐，为提高回波损耗，该端面413被研磨成倾角6度至8度的斜面。该多光纤插针41套装固持在一石英套管44中，为进一步保护该输出装置4，可在石英套管44外套设一金属套管45。

光路转换装置2包括多个准直透镜21和一安装板22，各准直透镜21大致为圆柱形，本实施例中采用模铸透镜，其一端面211为倾斜平面，另一端面212是非球面，光信号从端面211进入准直透镜21后通过另一端面212会聚到一特定输出光纤411，因各准直透镜21的端面211倾角不同，光信号经准直透镜21后，发生不同角度的偏折，从而会聚到不同输出光纤411。此外，该多个准直透镜21也可采用其它具准直功能的光学组件，如自聚焦透镜等产生不同光路，进而使光信号会聚到不同输出光纤，该光路转换装置2也可采用不同折射率的透镜或使同一光学组件旋转不同角度以产生不同光传输路径。该安装板22大致为矩形(参照图2)，其一端开设多个用以安装多个准直透镜21的安装孔221，其另一端也开设一通孔222。

请再次参阅图2，驱动装置3包括一传动轴31和一外部控制装置(图未示)，该传动轴31为圆柱体，它的一端配合安装于安装板22的通孔222，另一端配合安装于固持板53的通孔531。工作时，外部控制装置驱使安装板22绕传动轴31转动，使多个准直透镜21中的一个选择性置入光路中，以使光信号会聚到不同输出光纤411。

组装时，首先在底座5安装驱动装置3和安装板22，再调校输入装置1和输出装置4的相对位置后固定，随后装配准直透镜21，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。

请配合参照图4，该图是本实用新型光学开关的光路示意图。来自输入光纤111的光信号经模铸透镜12准直为平行光，通过光路转换装置2中一准直透镜214后会聚至特定输出光纤4111。再请配合参照图2和图5，外部控制装置驱使安装板22转动，将另一准直透镜215置入光路中，来自输入光纤111的光信号经模铸透镜12准直为平行光后，再通过准直透镜215会聚至另一特定输出光纤4112。因此，本实用新型光学开关100通过安装板22的转动，使光路转换装置2中一特定准直透镜位于光路中，可实现输入光纤111和不同输出光纤411的导通。

Claims (10)

1.一种光学开关，包括一具一输入光纤的输入装置、一输出装置、一光路转换装置和一驱动装置，其特征在于：该输出装置进一步包括一内置多根输出光纤的多光纤插针，该光路转换装置包括位于输入装置和输出装置之间的至少两准直透镜，且在驱动装置驱动下，至少有一准直透镜置入输入装置和输出装置之间的光路中，将输入光束从输入光纤传输至一特定输出光纤。

2.如权利要求1所述的光学开关，其特征在于：该输入装置进一步包括一用以将来自输入光纤的光束准直到光路转换装置的准直透镜。

3.如权利要求2所述的光学开关，其特征在于：该准直透镜是模铸透镜，其一端面为非球面结构。

4.如权利要求1所述的光学开关，其特征在于：该光路转换装置进一步包括安装该准直透镜的安装板，该安装板一端开设至少两安装准直透镜的安装孔，另一端开设一配合驱动装置的通孔。

5.如权利要求4所述的光学开关，其特征在于：该驱动装置进一步包括一传动轴和一外部控制装置，传动轴一端和安装板的通孔配合，另一端和外部控制装置连接，外部控制装置控制安装板绕传动轴旋转。

6.如权利要求1所述的光学开关，其特征在于：该光路转换装置的各准直透镜是模铸透镜，其一端面为倾斜平面，另一端面为非球面结构。

7.如权利要求6所述的光学开关，其特征在于：该光路转换装置的各准直透镜的倾斜平面的倾角不同。

8.如权利要求1所述的光学开关，其特征在于：该输出装置的多光纤插针沿轴向开设一通孔以容纳多根输出光纤。

9.如权利要求8所述的光学开关，其特征在于：该输出装置的多光纤插针外部依次套装一石英套管和一金属套管。

10.如权利要求1所述的光学开关，其特征在于：该光学开关进一步包括一用以固持输入装置、输出装置、光路转换装置和驱动装置的底座。

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