CN2557965Y - 多光路光开关 - Google Patents

Abstract

一种多光路光开关由第一输入及输出端、第二输入及输出端、第三输入及输出端、基座及光路转换装置构成。各输入及输出端通过基座的固持件而实现相互间的准直及定位，输出端与输入端合围光路转换装置，光路转换装置可移入或移出该输出端与输入端所合围的空间，以实现输入及输出端间的多光路转换。

Description

多光路光开关

【技术领域】

本实用新型是关于一多光路光开关，特别是关于一种利用多个反射元件的配合同时实现多种光路转换的光开关。

【背景技术】

光开关是一种重要的光无源器件，它在光网络系统中对光信号进行选择性开关操作。在任一通信网路中，通信信道均要在各节点间进行信道路由或转换，故，一种理想的光开关十分必要。在光纤通信系统中，已发展了多种光信号转换的方法，其中一种重要的分支即是机械式光开关。

机械式光开关是利用机械、电磁等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间的切换，其包括移动光纤式与移动光学元件式，理想的性能参数涉及：低损耗(＜1dB)、高隔离度(＞50dB)及较快的开关速度(数十毫秒)等。

对于移动光纤式机械光开关，其一端的光纤固定，而另一端的光纤是可动的，通过移动可动光纤使之与固定光纤中的不同端口相耦合，从而实现光路的切换。其主要的问题在于每次移动可动光纤的过程中均需要有精确的准直，由于光纤直径的细小，故，在其准直的过程中极小的轴向、纵向偏离以及轴向夹角偏差都能引起较大的插入损耗；且，由于光纤较细，在光纤来回移动的过程中，会因为强度不够而出现弯曲变形，从而产生光信号泄漏，但若在光纤的外围覆上强度较高的外层，则会使光纤不易于移动，并增加移动所需的机械力。

对于移动光学元件式光开关，它借由光学元件的移动而使光束传输光路发生改变。其中，较为常用的光学元件包括：套管、反光镜及棱镜等。如图1所示，美国专利第5,742,712号所揭示的专利内容，是关于一种移动反射面型机械式光开关，包括：一第一套管426；收容于该第一套管426之一通孔450的第一输入光纤422及第一输出光纤424；一第二套管434，收容于该第二套管434之一通孔452的第二输入光纤430及第二输出光纤432；且在每一套管的前端均设有一渐变折射率透镜(GRIN Lens)，可准直第一输入光纤422与第二输入光纤430的输入光束成为平行光，并将平行光汇聚使之分别进入第一输出光纤424或第二输出光纤432。

该第一套管426及第一渐变折射率透镜428与第二套管434及第二渐变折射率透镜436相对设置且彼此对准。反射元件420置于第一渐变折射率透镜428与第二渐变折射率透镜436之间，其具有两反射面，分别与两渐变折射率透镜相对应，通过一继电器的控制可在第一位置与第二位置间作上下来回移动，以改变光束传输的方向，从而实现光路切换的效果。

为达到理想的准直，两渐变折射率透镜间的轴向间距必须足够大以满足反射元件420在其间调整的需要，但是两渐变折射率透镜的轴向间距对光开关的插入损耗又有着明显的影响，且此轴向间距不得大于2.0mm，否则，将产生较大的插入损耗，从而影响光束的输出。同时，相对反射元件420不在光路时的光开关准直系统，在插入反射元件420时，由于反射元件420的两反射面间存在一定间距，而使得两反射面不能同时位于没有反射元件420在光开关中时的两光路交叉位置处，故，此反射面相对一输入输出光纤达到精确准直时必定使另一输入输出光纤产生较大的损耗。

【发明内容】

本实用新型目的在于提供一种易于准直、插入损耗较小可实现多种光路转换的光开关。

为实现本实用新型目的，本实用新型多光路光开关，包括三输入光信号之输入光纤；三输出光纤，接收来自输入光纤的光信号并输出，其中一输入光纤分别与一输出光纤准直相对，在输入光纤与输出光纤间形成光信号传输光路。该多光路光开关进一步包括一可动三面反射镜，其具有三个反射面，每一反射面分别与一输入光纤及一输出光纤相对；至少三可动反射元件，每一反射元件分别与上述三面反射镜的一反射面相对，来自输入光纤的光信号经一反射元件及上述三面反射镜之一反射后入射至三输出光纤之一，其中该可动三面反射镜以及该三可动反射元件可相对该三输入光纤与三输出光纤转动。

相较于现有技术，本实用新型因借由多个主反射面与多个次反射面相配合来完成多端光路的信号传输转换，故，可完全避免因一反射面完成两端光路反射时所不可避免的因反射面的一定厚度而产生的两端对准差异；且通过不同反射元件配合形式转变而同时实现多端光路信号的多种光路转换。

【附图说明】

图1是一现有技术光开关的光路示意图。

图2是本实用新型多光路光开关的立体图。

图3是本实用新型多光路光开关处于第一状态的光路示意图。

图4是本实用新型多光路光开关处于第二状态的光路示意图。

图5是本实用新型多光路光开关处于第三状态的光路示意图。

图6是本实用新型多光路光开关的第二实施例的立体图。

图7是本实用新型多光路光开关的第二实施例处于第一状态的光路示意图。

图8是本实用新型多光路光开关的第二实施例处于第二状态的光路示意图。

图9是本实用新型多光路光开关的第二实施例处于第三状态的光路示意图。

【具体实施方式】

请参见图2，本实用新型多光路光开关的一较佳实施例99，其包括第一输入端10、第一输出端15、第二输入端20、第二输出端25、第三输入端30、第三输出端35、基板60及光路转换装置40。每个输入端(10、20、30)以及每个输出端(15、25、35)通过基板60的固持件(61、62、63、64、65、66)固定以实现相互间的准直及定位，且光路转换装置40可升降移入或移出各个输入端与输出端所合围的空间，使来自各个输入端的光信号可以转换至各个相应的输出端。

第一输入端10包括第一输入光纤11及第一输入准直器12；而第一输出端15则包括第一输出光纤13及第一输出准直器14。其中，第一输入光纤11插入第一输入准直器12中，第一输出光纤13插入第一输出准直器14中，且第一输入准直器12与第一输出准直器14正对，以实现输入光束被转换为平行光且将平行光汇聚为输出光束。

第二输入端20及第三输入端30分别与第一输入端10的结构相同，而第二输出端25及第三输出端35则分别与第一输出端15的结构相同，通过利用第二输入准直器22及第二输出准直器24与第三输入准直器32及第三输出准直器34以将来自第二输入光纤21及第三输入光纤31的两输入光分别转换为两平行光且汇聚上述两平行光分别至第二输出光纤23及第三输出光纤33。

光路转换装置40由一三面反射镜41，三反射元件(42、43、44)及一固定件45组成，其中三面反射镜41与三反射元件(42、43、44)均设置于固定件45上，通过一驱动器实现光路转换装置40相对基板60的上下移动及旋转。三面反射镜41大致为一正三角形，其第一、第二、第三反射面(411、412、413)(请参照图4)分别与三反射元件(42、43、44)平行相对。其中，第一、第二、第三反射面(411、412、413)亦可称为主反射面，而位于三反射元件(42、43、44)的反射面则可称为次反射面。

又请参见图3，当光路转换装置40位于第一状态，即：光路转换装置40被移出光路，来自第一输入光纤11的输入光经由第一输入准直器12直接传输至第一输出准直器14，并被汇聚至第一输出光纤13而输出。同理，来自第二输入光纤21的输入光将经由第二输入准直器22及第二输出准直器24通过第二输出光纤23输出，而来自第三输入光纤31的输入光将经由第三输入准直器32及第三输出准器34通过第三输出光纤33输出。

再请参见图4，当光路转换装置40位于第二状态，即：光路转换装置40被移入光路且其三面反射镜41的第一反射面411与第一输入准直器12及第三输出准直器34相对，第二反射面412与第二输入准直器22及第一输出准直器14相对，以及第三反射面413与第三输入准直器32及第二输出准直器24相对。在此状态时，来自第一输入光纤11的输入光束将被三面反射镜41的第一反射面411(主反射面)及第一反射元件42(次反射面)反射至第三输出光纤33，来自第二输入光纤21的输入光束将被三面反射镜41的第二反射面412(主反射面)及第二反射元件43(次反射面)反射至第一输出光纤13，且来自第三输入光纤31的输入光束将被三面反射镜41的第三反射面413(主反射面)及第三反射元件44(次反射面)反射至第二输出光纤23。

请参见图5，当光路转换装置40位于第三状态，即：光路转换装置40被移入光路且相对第二状态逆时针旋转60°，其三面反射镜41的第一反射面411与第一输入准直器12及第二输出准直器24相对，第二反射面412与第二输入准直器22及第三输出准器34相对，以及第三反射面413与第三输入准直器32及第一输出准直器14相对。在此状态时，来自第一输入光纤11的输入光束将被三面反射镜41的第一反射面411(主反射面)及第一反射元件42(次反射面)反射至第二输出光纤23，来自第二输入光纤21的输入光束将被三面反射镜41的第二反射面412(主反射面)及第二反射元件43(次反射面)反射至第三输出光纤33，且来自第三输入光纤31的输入光束将被三面反射镜41的第三反射面413(主反射面)及第三反射元件44(次反射面)反射至第一输出光纤13。

又请参见图6，为本实用新型光开关的第二实施例99’，一多光路光开关，其与前述实施例99工作原理及大部分结构相同，故以下仅对不同之处进行说明。其光路转换装置40’由四个反射元件及一固持件45’组成，四个反射元件分别为第一反射元件42’、第二反射元件43’、第四反射元件47及第五反射元件48。四个反射元件相互平行设置且固定于固持件45’之上，通过一驱动器的驱动使光路转换装置40’可相对基板60’作上下移动及相对旋转。其中，位于第一、第二反射元件的反射面为次反射面，而位于第四、第五反射元件的反射面为主反射面。

请参照图7，当本实用新型光开关99’位于第一状态，即：第四反射元件47与第二输入准直器22’及第三输出准直器34’相对，且第五反射元件48与第三输入准直器32’及第二输出准直器24’相对，来自第一输入光纤11’的输入光将经由第一输入准直器12’及第一输出准直器14’而被直接准直至第一输出光纤13’输出。同时，来自第二输入光纤21’的输入光经过第二输入准直器22’准直成平行光后将被第四反射元件47(主反射面)及第二反射元件43’(次反射面)反射至第三输出准直器34’，故来自第二输入光纤21’的输入光将由第三输出光纤33’输出；与之相同，来自第三输入光纤31’的输入光经由第五反射元件48(主反射面)与第一反射元件42’(次反射面)反射后将由第二输出准直器24’准直至第二输出光纤23’。

再请参照图8，当本实用新型光开关99’位于第二状态时，光路转换装置40’相对第一状态逆时针旋转60°，即：第四反射元件47与第一输入准直器12’及第三输出准直器34’相对，且第五反射元件48与第三输入准直器32’及第一输出准直器14’相对。来自第二输入光纤21’的输入光将经由第二输入准直器22’及第二输出准直器24’而被直接准直至第二输出光纤23’。同时，来自第一输入光纤11’的输入光经过第一输入准直器12’准直成平行光后将被第四反射元件47(主反射面)及第二反射元件43’(次反射面)反射至第三输出准直器34’，故来自第一输入光纤11’的输入光将由第三输出光纤33’输出；与之相同，来自第三输入光纤31’的输入光经由第五反射元件48(主反射面)与第一反射元件42’(次反射面)反射后将由第一输出准直器14’准直至第一输出光纤13’。

请参照图9，当本实用新型光开关99’位于第三状态时，光路转换装置40’相对第一状态逆时针旋转120°，即：第四反射元件47与第一输入准直器12’及第二输出准直器24’相对，且第五反射元件48与第二输入准直器22’及第一输出准直器14’相对。来自第三输入光纤31’的输入光将经由第三输入准直器32’及第三输出准直器34’而被直接准直至第三输出光纤33’。同时，来自第二输入光纤21’的输入光经过第二输入准直器22’准直成平行光后将被第五反射元件48(主反射面)及第一反射元件42’(次反射面)反射至第一输出准直器14’，故来自第二输入光纤21’的输入光将由第一输出光纤13’输出；与之相同，来自第一输入光纤11’的输入光经由第四反射元件47(主反射面)与第二反射元件43’(次反射面)反射后将由第二输出直器24’准直至第二输出光纤23’。

另外，本实用新型光开关亦可有其它变化设计。如：将上述两实施例中的两光路转换装置40及40’借由一连杆连接为一体，同时使用，通过一驱动装置驱动光路转换装置分别进入光路并作相应的旋转以实现多光路光开关的6种不同的开关状态。

Claims (4)

1.一多光路光开关，包括：三输入光信号之输入光纤，三输出光纤，接收来自输入光纤的光信号并输出，其中一输入光纤分别与一输出光纤准直相对，在输入光纤与输出光纤间形成光信号传输光路，其特征在于：该多光路光开关进一步包括一可动三面反射镜，其具有三个反射面，每一反射面分别与一输入光纤及一输出光纤相对，至少三可动反射元件，每一反射元件分别与上述三面反射镜的一反射面相对，来自输入光纤的光信号经一反射元件及上述三面反射镜之一反射后入射至三输出光纤之一，其中该可动三面反射镜以及该三可动反射元件可相对该三输入光纤与三输出光纤转动。

2.根据权利要求1所述的多光路光开关，其特征在于：其中该可动三面反射镜以及该反射元件可相对该三输入光纤与三输出光纤移入或移出光路。

3.根据权利要求1所述的多光路光开关，其特征在于：其中该三面反射镜为一正三角形三面反射镜。

4.根据权利要求1所述的多光路光开关，其特征在于：其中该光开关进一步包括一驱动器，可同步驱动上述三面反射镜及三反射元件移入或移出光路，并可进行同步转动及定位。

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