CN2546893Y - 光开关装置 - Google Patents

Abstract

一种光开关装置，其包括两双光纤平行光管，以及具有三个反射面的光路转换装置，其可在第一位置与第二位置间移动，通过移动该光路转换装置，可实现光路切换之目的。

Description

光开关装置

【技术领域】

本实用新型是关于一种光开关装置，特别是关于一种以三反射面作为光路转换装置的双光纤平行光管式光开关装置。

【背景技术】

光开关是一种重要的光无源器件，其可用于光纤通信系统、光纤网络、光纤测量系统及光纤传感系统中，起光路切换的作用，是光通讯领域中不可缺少的重要元件。

根据光开关的工作原理，可分为机械式光开关及非机械式光开关两大类。机械式光开关是利用机械、电磁等方式使光纤或光学元件产生移动，从而实现光路在不同输出端口之间的切换。其中，移动光纤型机械式光开关是通过移动光纤来实现光路的切换，但是，因光纤直径小，移动过程中容易产生弯曲变形，从而导致插入损耗增大，影响光信号传输，是这种光开关难以克服的缺点。另一种机械式光开关，即移动光学元件型光开关，它的输入端光纤与输出端光纤固定不动，通过光学元件的移动来实现光路的切换，这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)，且不受波长及偏振的影响，是目前较为普遍应用的一种机械式光开关。

如图7所示，美国专利第5,436,986号所揭示的一种机械式光开关，光纤101通过渐变折射率透镜111、114与光纤104光路对准，光纤103通过渐变折射率透镜113、112与光纤102光路对准，棱镜201与棱镜200分别处于输入端与输出端之间，当光开关处于第一位置时，光纤101输入的光信号经渐变折射率透镜111准直，经棱镜201及棱镜200侧面两次反射后，通过渐变折射率透镜112准直并由光纤102输出，光纤103输入的光信号经棱镜200与棱镜201的另一侧面两次反射后，通过渐变折射率透镜准直并由光纤104输出；当光开关处于第二位置时，棱镜201及200离开光路，光纤101输入的光信号不经反射直接通过渐变折射率透镜111、114准直后由光纤104输出，光纤103输入的光信号不经反射直接通过渐变折射率透镜113、112准直后由光纤102输出，从而，通过驱动装置使两棱镜移入或移出光路，实现光信号的切换。

上述光开关利用两棱镜的两反射面实现光信号反射，由于同一棱镜两个面同时反射两不同的光信号，且光还须经棱镜200及201两次反射之后，才会进入预设的光路中，同时，棱镜200与201又必须固定于托板203上，为达到光路精确对准，棱镜200及201间的相对位置必须精确设定，而使得制造及调校的时间较长。

再请参见图8，美国专利第5,742,712号所揭示的光开关装置，输入光纤522与输出光纤524紧靠一起置于同一套管526内构成双光纤平行光管，另一输入光纤530与输出光纤532亦紧靠一起置于同一套管534内构成双光纤平行光管，分别通过渐变折射率透镜528与渐变折射率透镜536实现输入光纤与输出光纤之间的光学对准，一反射镜520可移动地设置于渐变折射率透镜528与渐变折射率透镜536之间，当光开关处于第一位置时，反射镜520处于渐变折射率透镜528与渐变折射率透镜536间的光路中，光纤522输入的光信号经渐变折射率透镜528准直后，经由反射镜520的一反射面反射回渐变折射率透镜528，并经渐变折射率透镜528准直至光纤524输出，光纤530输入的光信号经渐变折射率透镜536准直后，经由反射镜520的另一反射面反射回渐变折射率透镜536，并经渐变折射率透镜536准直至光纤532输出；当光开关处于第二位置时，反射镜520离开渐变折射率透镜528与渐变折射率透镜536之间的光路，光纤522输入的光信号不经反射直接经两渐变折射率透镜528、536准直后输出至光纤532，光纤530输入的光信号不经反射直接经两渐变折射率透镜536、528准直后输出至光纤524。因而，通过反射镜520的移入或移出光路实现光信号的切换。

但是，该光开是利用同一反射镜的两反射面实现光信号反射，因反射镜厚度的影响，不可能使反射镜的两反射面同时皆处于两光路的交点处，而使得反射光信号难以实现精确对准，导致光损耗增大，且该损耗随渐变折射率透镜528与渐变折射率透镜536间距增大而急剧增大，影响光信号传输。

【发明内容】

本实用新型的目的在于提供一种较易定位且损耗较小的新型光开关装置。

本实用新型的目的是这样实现的：提供一种光开关，它包括：输入输出装置，具有第一光纤、第二光纤、第三光纤、第四光纤及一光路转换装置，该光路转换装置具有第一反射面、第二反射面及第三反射面，且可在第一位置与第二位置之间移动，当该光开关处于第一位置时，第三反射面将来自第一光纤的光信号反射至第四光纤，将来自第三光纤的光信号反射至第二光纤，当该光开关处于第二位置时，第一反射面将来自第一光纤的光信号反射至第二光纤，而第二反射面将来自第三光纤的光信号反射至第四光纤，从而实现光信号在各输入及输出光纤之间的切换。

相对于现有技术，本实用新型具有如下优点：易于准直、插入损耗较小且成本较低。

【附图说明】

图1是本实用新型光开关装置的立体示意图。

图2是本实用新型光开关装置图1沿A-A剖面线的套筒剖面示意图。

图3是本实用新型光开关装置的光路转换装置处于第一位置时的示意图。

图4是本实用新型光开关装置的光路转换装置处于第一位置时的光路示意图。

图5是本实用新型光开关装置的光路转换装置处于第二位置时的示意图。

图6是本实用新型光开关装置的光路转换装置处于第二位置时渐变折射率透镜与反射面间的光路示意图。

图7是现有技术光开关的立体图。

图8是另一现有技术光开关的光路示意图。

【具体实施方式】

请参见图1，本实用新型光开关装置包括一底座70、输入输出端9及光路转换装置3。其中，输入输出端9包括：平行紧靠设置于第一套筒40内的光纤11与光纤12，平行紧靠设置于第二套筒50内的光纤21与光纤22，第一渐变折射率透镜41与第二渐变折射率透镜51分别贴靠于第一套筒40与第二套筒50，用以准直光路，第一套筒40与第一渐变折射率透镜41设于支持座71上，第二套筒50与第二渐变折射率透镜51设于支持座72上，其中该第一套筒40与第二套筒50成一特定夹角；光路转换装置3包括：第一反射面31、第二反射面32及第三反射面33，该三反射面可为三个单独反射镜，或者是其它具有三反射面的光学元件，本实施例中，是一棱镜30的三反射面31、32及33，该棱镜30固定于一基座60上，该基座60位于底座70中，且可绕一中心轴相对底座70转动，并带动棱镜30在第一位置与第二位置间转动，其中，该第一反射面31与第二反射面32成一特定夹角，本实施例中为90度角。该光开关可进一步包括一驱动装置(未图示)以使该棱镜30绕中心轴转动，达到第一位置或第二位置，驱动装置可以是伺服电机等。

请参见图2，本实用新型光开关装置的双光纤11及12水平并置于第一套筒40中，且另一双光纤21及22亦同样水平并置于第二套筒50中。光纤11、12、21及22可为单模光纤或多模光纤。

一般而言，光纤内径较小，若直接采用光纤接收光信号，则只有少数光功率能进入输出光纤中，光功率损耗较大，因此，在实际应用中，大多采用准直器以减少光功率损耗，如本实施例中，采用四分之一节距的渐变折射率透镜，它可使一端输入光信号经渐变折射率透镜准直后平行射出，且使另一端入射的光信号经渐变折射率透镜准直后会聚于一点输出。

图3是本实用新型光开关装置的光路转换装置3处于第一位置时的示意图，棱镜30的第三反射面33位于第一渐变折射率透镜41与第二渐变折射率透镜51之间的光路中，该第三反射面33设置使得光纤11输入的光信号经第一渐变折射率透镜41准直后，可经第三反射面33反射至第二渐变折射率透镜51，并由光纤22输出；光纤21输入的光信号经第二渐变折射率透镜51准直后，可经第三反射面33反射至第一渐变折射率透镜41，并由光纤12输出。

请参见图4，本实用新型光开关装置的光路转换装置3处于第一位置时的光路示意图，棱镜30的第三反射面33处于第一渐变折射率透镜41与第二渐变折射率透镜51之间的光路中，光纤11输入光经第一渐变折射率透镜41准直，平行射入第三反射面33，经第三反射面33反射，入射至第二渐变折射率透镜51，并经该第二渐变折射率透镜51准直，会聚于光纤22输出；光纤21输入光经第二渐变折射率透镜51准直，平行射入第三反射面33，经第三反射面33反射，入射至第一渐变折射率透镜41，并经该第一渐变折射率透镜41准直，会聚于光纤12输出。

图5是本实用新型光开关装置的光路转换装置3处于第二位置时的示意图，棱镜30的第一反射面31处于第一渐变折射率透镜41输入光路中，第二反射面32处于第二渐变折射率透镜51输入光路中；光纤11输入的光信号经第一渐变折射率透镜41准直，经由第一反射面31反射回该第一渐变折射率透镜41，并由光纤12输出；光纤21输入的光信号经第二渐变折射率透镜51准直，经由第二反射面32反射回该第二渐变折射率透镜51，并由光纤22输出。

请参见图6，本实用新型光开关装置的光路转换装置3处于第二位置时渐变折射率透镜与反射面之间的光路示意图(图中仅示出了被第二反射面32反射的光路图)。因光纤直径非常小，光纤21输入光以A点代表，光纤22接收光信号处则以B点代表，A点射出的光信号经过第二渐变折射率透镜51准直，平行射出，再经由棱镜30的第二反射面32反射回来，反射光经第二渐变折射率透镜51准直，会聚于B点输出至光纤22，以确保光纤22接收到最大光功率，减少光损耗。

从而，本实用新型的光开关装置通过将棱镜30转动于第一位置及第二位置，利用第一反射面31、第二反射面32及第三反射面33的反射，可实现光路的切换。

另外，本实用新型光开关装置还可有其它变化设计，例如：可将棱镜变化为多个具有反射性质的光学元件，如多个反射镜以一定角度位置组合，达到光路切换目的；或改变棱镜的形状，从而改变三个反射面的相对位置等等。

Claims (9)

1.一种光开关，其包括：输入输出装置，具有第一光纤、第二光纤、第三光纤及第四光纤，其中，第一光纤和第二光纤设置在一起，第三光纤和第四光纤设置在一起，该光开关还包括一光路转换装置，它设置在输入输出装置之间的光路中，其特征在于：该光路转换装置包括第一反射面、第二反射面及第三反射面，它可在第一位置与第二位置之间移动，当光路转换装置处于第一位置时，第三反射面与该四光纤相对，可将来自第一光纤的光信号反射至第四光纤，将来自第三光纤的光信号反射至第二光纤，当光路转换装置处于第二位置时，第一反射面与第一光纤及第二光纤相对，可将来自第一光纤的光信号反射至第二光纤，而第二反射面与第三光纤及第四光纤相对，可将来自第三光纤的光信号反射至第四光纤。

2.根据权利要求1所述的光开关，其特征在于：其中该光开关进一步包括一第一套管，第一光纤与第二光纤平行紧靠装置于第一套管中。

3.根据权利要求1所述的光开关，其特征在于：其中该光开关进一步包括一第二套管，第三光纤与第四光纤平行紧靠装置于第二套管中。

4.根据权利要求2所述的光开关，其特征在于：其中该光开关可进一步设置一第一渐变折射率透镜并贴靠于该第一套管。

5.根据权利要求3所述的光开关，其特征在于：其中该光开关可进一步设置一第二渐变折射率透镜并贴靠于该第二套管。

6.根据权利要求1所述的光开关，其特征在于：其中该光开关进一步包括驱动机构，可使光路转换装置移动于第一位置与第二位置之间。

7.根据权利要求1所述的光开关，其特征在于：其中该第一反射面与第二反射面形成一特定夹角。

8.根据权利要求1所述的光开关，其特征在于：其中该光路转换装置可绕一中心轴旋转。

9.根据权利要求1所述的光开关，其特征在于：其中该光路转换装置为一棱镜。

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