CN2543084Y - 多路光开关装置 - Google Patents

Abstract

一种多路光开关装置包括一输入装置、一输出装置、一光路转换装置以及一驱动装置。其中，该输入装置及输出装置结构相同，均包括一多光纤插针和一准直透镜，该光路转换装置包括一第一棱镜和一第二棱镜。该输入装置的准直透镜将输入光束准直后传输到光路转换装置，在驱动装置的驱动下，该第一棱镜将来自输入装置的光束转变为沿特定方向传输的光束，该第二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将该偏折后的光束聚焦至特定输出光纤。

Description

多路光开关装置

【技术领域】

本实用新型涉及一种多路光开关装置，尤其是关于一种通过旋转棱镜实现光路转换的机械式多路光开关装置。

【背景技术】

光开关是一种对光传输线路或集成光路中各信道进行相互转换或逻辑操作的无源器件，其广泛应用于光纤通信系统、光纤网络系统、光纤测量系统以及光纤传感系统中，是光通信领域中的关键光学器件之一。

根据光开关的工作原理，可将它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元件发生移动，从而实现光束在不同输出端口之间的切换。其中，移动光纤型光开关通过移动光纤实现光路切换，但因光纤直径小，移动过程中易产生弯曲变形，从而导致插入损耗较大，影响光信号传输。移动光学元件型光开关是另一种机械式光开关，它的输入端光纤和输出端光纤固定不动，通过光学元件的移动达成光路切换的目的，此种光开关的插入损耗较低，一般不大于2dB；隔离度较高，一般大于45dB；且不受波长及偏振的影响，是目前较为普遍应用的一种机械式光开关。

现有技术如美国专利第5,420,946号所揭示的一种光开关(参阅图1)，它包括一固定平台600、一输入装置610、多个输出装置620以及一反射装置630。其中，该固定平台600用来固持该输入装置610、输出装置620以及反射装置630，该输入装置610包括一输入光纤611及一自聚焦透镜612，各输出装置620分别包括一输出光纤621及一自聚焦透镜622，位于固定平台600的中央安装孔601中的反射装置630包括一反射镜631及固持反射镜631的基座632，该基座632上开有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大致成圆形排列于反射装置630周围，通过外部驱动装置的作用，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。由于该光开关的光路具可逆性，也可选择使输入光从任一输出光纤621输入，从输入装置610输出。

但是，该现有技术光开关具有一些缺陷。首先，由于该光开关的各个输出装置620彼此分立，使得光开关结构复杂庞大、且输入装置610与多个输出装置620的调校过程极为繁琐。其次，由于各输出装置620分别包括一输出光纤621及一自聚焦透镜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，即无法实现多路输入与多路输出之间的切换。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑、成本低及其光学性能较佳的多路光开关装置。

为实现本实用新型目的，本实用新型多路光开关装置包括一输入装置、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，均包括一多光纤插针和一准直透镜，该多光纤插针上开有多条容纳光纤的槽。该光路转换装置包括一第一棱镜和一第二棱镜。该输入装置的准直透镜将输入光束准直后并输至光路转换装置，在驱动装置的驱动下，该第一棱镜将来自输入装置的光束转变为沿特定方向传输的光束，该第二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。

相较于现有技术，本实用新型具有以下优点：因本实用新型多路光开关装置采用多光纤插针与单个准直透镜分别构成输入装置及输出装置，可大大减少准直透镜的数目，从而降低成本、且使得整个多路光开关装置结构紧凑，并提高整体光学性能。另，多根输入光纤及输出光纤分别分散排列于多光纤插针的槽内，使得多个输入(输出)光信道相互间距较大，可减少光信道间的串扰，提高其光学性能。又，多光纤插针与准直透镜对准时，可一并实现多根输入光纤、输出光纤与准直透镜之间的调校，从而减少工时。

【附图说明】

图1是现有技术光开关的立体图。

图2是本实用新型多路光开关装置的立体图。

图3是图2沿III方向的剖面图。

图4是图2沿IV方向的剖面图。

图5是图3沿V方向的剖面图。

图6和图7是本实用新型多路光开关装置的光路示意图。

【具体实施方式】

请参照图2和图3，本实用新型多路光开关装置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。该多路光开关装置10进一步包括一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控制下使来自一根输入光纤101的光束传输至一根输出光纤201。

该输入装置100固定在一从基板501延伸的定位板502上，其包括一具多根输入光纤101的多光纤插针110和第一模铸透镜120，该第一模铸透镜120用来将来自输入光纤101的光束准直后并输至光路转换装置300，当然，也可采用其它具有准直功能的透镜，如自聚焦透镜(Gradient Index Lens)等替代第一模铸透镜120。一起参阅图5，该多光纤插针110大致成圆柱状，其一端面112被研磨成倾斜面，另一端通过胶与一圆柱形固持物140固持，一比固持物140稍大的套圈141安装于固持物140外部。该多光纤插针110上开设多条容纳输入光纤101除去包层的部分的V形槽111，该输入光纤101通过胶固定于V形槽111内，该多根输入光纤101的末端与多光纤插针110的一端面112平齐，另一端排列成一圆周，通过胶固持于固持物140与套圈141之间。该具输入光纤101的多光纤插针110被安装于一圆柱形套筒130中，套筒130及多光纤插针110两者利用胶固持。该第一模铸透镜120大致成圆柱状，其直径与圆柱形套筒130的外径相同，其与多光纤插针110相对的端面121经研磨且平行于多光纤插针端面112，另一端面122为一非球面结构。该多光纤插针110及第一模铸透镜120对准后套装固持于一石英套筒150中，且第一模铸透镜120部分突伸出石英套管150外，为进一步保护该输入装置100，于石英套管150外部套设一金属套管160。

该输出装置200与输入装置100的结构相同，包括一具多根输出光纤201的多光纤插针210及第二模铸透镜220，该第二模铸透镜220用来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，也可采用自聚焦透镜等具汇聚功能的透镜替代第二模铸透镜220。该输出装置200固定在一自基板501延伸的定位板503上。

该光路转换装置300包括一第一棱镜301及一第二棱镜302，该第一棱镜301将来自输入装置100的光束转变为水平光束后并输至第二棱镜302，该第二棱镜302则使该水平光束发生偏折后并输至输出装置200，此外，第一棱镜301及第二棱镜302都可用其它光学元件代替以实现同样的功能。

一起参阅图2至图4，该驱动装置400包括一配合第一棱镜301的第一驱动机构410、一第一从动机构420及一配合第二棱镜302的第二驱动机构430、一第二从动机构440。该第一驱动机构410包括一传动杆411及位于传动杆411一端的驱动齿轮412，传动杆411的另一端则套装固持于固定块504中，并与外部控制装置(图未示)配合。该固定块504自基板501延伸而成，开设一收容传动杆411的一端的定位孔505。该第一从动机构420包括一圆柱状主体421，其内开设一收容固纳该第一棱镜301的通孔422，圆柱状主体421的两端部(未标示)固持于一从动机构固持器506内，该从动机构固持器506自基板501延伸而成，包括一底部507及自底部507延伸的两侧壁508，该两侧壁508均具有容纳该圆柱状主体421的两端部的安装孔509，该圆柱状主体421中部形成一从动齿轮423，该从动齿轮423与第一驱动机构410的驱动齿轮412相配合，进而带动第一棱镜301旋转，以将来自输入装置100的光束转变为水平光束并传输至第二棱镜302。当然，该第一驱动机构410也可采用皮带轮驱动第一从动机构420。

该第二驱动机构430及第二从动机构440的结构与第一驱动机构410及第一从动机构420的结构相同，在外部控制装置带动下，驱动第二棱镜302旋转，进而使来自第一棱镜301的光束发生偏折并传输至输出装置200。

请参考图6，为本实用新型多路光开关装置的光路示意图。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302，第二棱镜302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汇聚至特定输出光纤2011。一起参考图7，通过驱动装置400控制第二棱镜302的旋转，可使来自第一棱镜301的光束通过第二棱镜302时，其偏折方向相应变化，从而经第二模铸透镜220时将聚焦至不同的输出光纤2012。同样，通过驱动装置400控制第一棱镜301的旋转，可使来自不同输入光纤101的光束发生偏折后入射至第二棱镜302。因此，通过驱动装置400驱动第一棱镜301及/或第二棱镜302旋转，可实现不同输入光纤101与输出光纤201的导通。

Claims (10)

1.一种多路光开关装置，包括一输入装置、一输出装置、一驱动装置及一位于输入装置与输出装置之间的光路转换装置，其特征在于：该输入装置及输出装置分别包括一多光纤插针，多光纤插针上开有用来容纳固持多根光纤的多条槽，光路转换装置包括至少两棱镜，在驱动装置的作用下旋转，选择性地将输入光束从任一输入光纤传输到任一输出光纤。

2.如权利要求1所述的多路光开关装置，其特征在于该输入装置与输出装置的多光纤插针大致成圆柱状，且多条槽开设在多光纤插针的外表面上。

3.如权利要求2所述的多路光开关装置，其特征在于该槽是V形槽。

4.如权利要求3所述的多路光开关装置，其特征在于该输入装置及输出装置的多根光纤分别通过胶固持在V形槽内。

5.如权利要求1所述的多路光开关装置，其特征在于该输入装置及输出装置分别进一步包括一准直透镜，与多光纤插针相对设置。

6.如权利要求5所述的多路光开关装置，其特征在于该输入装置及输出装置分别进一步包括一用以容纳、固持相应多光纤插针的套筒。

7.如权利要求1所述的多路光开关装置，其特征在于该输入装置及输出装置的多光纤插针一端有一用以固持光纤的固持物。

8.如权利要求1所述的多路光开关装置，其特征在于该驱动装置包括多个驱动机构及多个从动机构，各驱动机构可驱动相应从动机构。

9.如权利要求8所述的多路光开关装置，其特征在于该从动机构内部开设有用以容纳相应棱镜的通孔。

10.如权利要求1所述的多路光开关装置，其特征在于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。

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