CN2557968Y - 机械式光学开关 - Google Patents

Abstract

一种机械式光学开关包括一输入装置、一输出装置、一光路切换装置和一驱动装置。该输入装置包括一输入光纤和一第一准直透镜。该输出装置包括多根输出光纤和一固持装置。该光路切换装置位于输入装置和输出装置之间，包括一具多个准直透镜的透镜阵列。该驱动装置驱动该光路切换装置水平移动，使一特定准直透镜移入输入装置和输出装置之间的光路中，使得来自输入光纤的光束传输至相应的输出光纤。

Description

机械式光学开关

【技术领域】

本实用新型涉及一种机械式光学开关，尤指一种采用光学元件的移动来实现光路切换的机械式光学开关。

【背景技术】

光学开关是一种对光传输线路或集成光路中各信号通路进行相互切换或逻辑操作的光学无源器件。它被广泛应用在光纤通信系统、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元件之一。

根据光学开关的工作原理，可分为机械式光学开关和非机械式光学开关两大类。其中，非机械式光学开关主要依靠电光效应、磁光效应、声光效应和热效应改变波导折射率以使光路发生改变，这类光学开关的开关时间短、体积小、便于光集成和光电集成，但其插入损耗大、隔离度低，且技术还不成熟，制造成本较高。机械式光学开关利用机械、电磁方式使光纤或光学元件发生移动，从而实现不同输出端的切换。这类光学开关的插入损耗低、隔离度高，是目前应用最广泛的光学开关。

请参阅图1，为美国专利第5,420,946号所揭示的一种移动光学元件型光学开关。该光学开关包括一固定平台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固定输入装置610、多个输出装置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。该反射装置630位于固定平台600的中央安装孔601中，包括一反射镜631和一固持该反射镜631的基座632，该基座632开有一用于配合外部驱动装置(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的周围，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，达到光路切换的目的。

但是，该光学开关有一些缺陷。首先，各输出装置620彼此分离，使得光学开关结构复杂庞大，且输入装置610与输出装置620之间的调校过程极为繁多；其次，各输出装置620分别包括一输出光纤621和一准直透镜622，使得光学开关成本较高，且插入损耗大，开关速度慢。

因此，提供一种改进的机械式光学开关实为必要。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑、易于实现小型化，同时可降低整体成本的机械式光学开关。

本实用新型的目的是这样实现的：提供一机械式光学开关，其包括一输入装置、一光路切换装置、一输出装置和一驱动装置。该输入装置包括一输入光纤和一第一准直透镜。该输出装置包括多根输出光纤和一固持装置。该固持装置包括一第一支撑元件和一第一套圈，该第一支撑元件具均匀分布的容纳固持该多根输出光纤的多个凹槽，该第一套圈套设于该第一支撑元件外。该光路切换装置位于该输入装置和输出装置之间，包括一具多个第二准直透镜的透镜阵列和一收容固持该透镜阵列的安装板。该多个第二准直透镜均具一倾斜端面，且各倾斜面摆放角度不同。该驱动装置驱动该光路切换装置水平移动，使其中一特定第二准直透镜移入光路中，将来自输入光纤的光束传输到相应的输出光纤，从而实现光路的切换。

与现有技术相比较，本实用新型具有以下优点：因该机械式光学开关的光路切换装置采用的透镜阵列包括多个第二准直透镜，其直接通过透镜的平移来实现光路的切换，可减少元件，降低成本；且该机械式光学开关采用一固持装置固持多根输出光纤，使光学开关结构紧凑，易于实现小型化，同时也可降低成本。

【附图说明】

图1是现有光学开关的立体图。

图2是本实用新型机械式光学开关的立体图。

图3是本实用新型机械式光学开关的剖面图。

图4是本实用新型机械式光学开关的固持装置的左视图。

图5是本实用新型机械式光学开关的固持装置的右视图。

图6和图7是本实用新型机械式光学开关的部分光路示意图。

【具体实施方式】

请参阅图2，本实用新型机械式光学开关包括一输入装置10、一输出装置20、一光路切换装置30和一驱动装置40。该机械式光学开关进一步包括一固持上述装置的基板50。

请参阅图3，该输入装置10包括一输入光纤101、一毛细管102、一第一内套管103、一第一外套管104和一第一准直透镜105。该毛细管102收容固持该输入光纤101，且其内端面108与被收容的输入光纤101的末端(未标示)一起被研磨成6°～8°的倾斜面。该第一准直透镜105大致呈圆柱形，用于准直自输入光纤101输入的光束或将平行光会聚至输入光纤101。本实施方式中，该第一准直透镜105为模铸透镜，也可采用自聚焦透镜等其它准直透镜。该第一准直透镜105一端面106为非球面结构，另一端面107研磨成特定角度(通常为6°～8°)的倾斜面，并与该毛细管102的内端面108相平行以增大回波损耗。该第一内套管103套设在该毛细管102和该第一准直透镜105外，用于固持该毛细管102和该第一准直透镜105，并使其相对定位。该第一外套管104套设在该第一内套管103上，用于进一步保护该毛细管102和该第一准直透镜105。

该输出装置20包括五根输出光纤201(如图4所示)、一用于固持该五根输出光纤201的固持装置202、一第二内套管204和一第二外套管206。该五根输出光纤201一段剥去塑套成为裸光纤(为标示)。该固持装置202包括一第一支撑元件203、一第二支撑元件207、一第一套圈205和一第二套圈209。同时参阅图4和图5，该第一支撑元件203开设均匀分布的五个凹槽208，分别收容固持该五根输出光纤201的裸光纤段。该第一套圈205套设在第一支撑元件203外，用于固持该第一支撑元件203和输出光纤201。该第二支撑元件207大致呈圆形，  固连于第一支撑元件203，未剥去塑套的输出光纤201通过环氧树脂胶均匀地固持于第二支撑元件207外。该第二套圈209套设在第二支撑元件207外，固持该第二支撑元件207及光纤201。该第二内套管204套设在该固持装置202上，该第二外套管206则套设在该第二内套管204外，进一步保护该输出装置20。

请一起参阅图2和图3，该光路切换装置30位于输入装置10与输出装置20之间，包括一具五个平行排列的第二准直透镜302的透镜阵列和一收容固持该透镜阵列的安装板301。该安装板301下部有一梯形突起303。本实施方式中，该第二准直透镜302采用模铸透镜，其一端面304为非球面结构，另一端面305研磨成具特定角度的倾斜面以增大回波损耗及使光束偏折。该第二准直透镜302按不同的角度摆放，使来自输入装置10的光束在第二准直透镜的倾斜面305发生偏折并传输到不同的输出光纤201。

请再次参阅图2，该驱动装置40包括一固定块403、两传动杆402、两支架401和一外部控制装置(图未示)。该固定块403固定在基座50上，并开有一与该安装板301的梯形突起303配合以固持该安装板301的梯形槽404(参见图3)，安装板301可在梯形槽404内滑动。两传动杆402大致呈圆柱状，其一端分别与该安装板301的两侧面相抵，另一端则分别与两支架401配合，并与该外部控制装置相连。

该基座50包括一基板501及两支撑架502。该两支撑架502相互平行，并垂直于基板501，分别支撑固持该输入装置10和输出装置20。

请参阅图6，为本实用新型机械式光学开关的部分光路示意图。来自输入光纤101的光束经第一准直透镜105后变为平行光束，再经由透镜阵列的一第二准直透镜3021偏折并会聚至一特定输出光纤2011。同时参阅图2和图7，驱动装置40驱动该安装板301平行移动，使另一第二准直透镜3022移入光路，来自输入光纤101的光束经第一准直透镜105后变为平行光束，再经由该另一第二准直透镜3022偏折并会聚至另一输出光纤2012。

同样，该透镜阵列采用倾斜角度不同的第二准直透镜302也可达成相同的效果。

而且，本实用新型并不仅限于五根输出光纤的机械式光学开关，同样适用于多输出光纤的机械式光学开关。且，因光路可逆，本实用新型机械式光学开关亦可选择由输出装置之一光纤输入，经光路切换装置传输入输入装置。

Claims (10)

1.一种机械式光学开关，包括一输入装置、一光路切换装置、一输出装置和一驱动装置，该输入装置包括一输入光纤与一第一准直透镜，该输出装置包括多根输出光纤，其特征在于该输出装置进一步包括一固持装置，该固持装置包括一第一支撑元件和一第一套圈，该第一支撑元件具均匀分布的容纳固持该多根输出光纤的多个凹槽，该第一套圈套设于该第一支撑元件外，该光路切换装置位于输入装置与输出装置之间，包括一具多个第二准直透镜的透镜阵列，该驱动装置驱动该光路切换装置水平移动，一特定第二准直透镜移入输入装置和输出装置的光路中。

2.如权利要求1所述的机械式光学开关，其特征在于该第一准直透镜的一端面为非球面结构，另一端面为研磨成一特定角度的倾斜面。

3.如权利要求1所述的机械式光学开关，其特征在于该多个第二准直透镜的一端面为非球面结构，另一端面为研磨成一特定角度的倾斜面。

4.如权利要求3所述的机械式光学开关，其特征在于该多个第二准直透镜呈水平排列，且各准直透镜的倾斜面摆放角度不同。

5.如权利要求3所述的机械式光学开关，其特征在于该多个第二准直透镜的倾斜面倾斜角度不同。

6.如权利要求1所述的机械式光学开关，其特征在于该光路切换装置进一步包括一收容固持该多个第二准直透镜的安装板。

7.如权利要求1所述的机械式光学开关，其特征在于该驱动装置包括两传动杆和一外部控制装置，该两传动杆连接该外部控制装置和光路切换装置。

8.如权利要求7所述的机械式光学开关，其特征在于该驱动装置进一步包括一与该光路切换装置相配合的固定块。

9.如权利要求1所述的机械式光学开关，其特征在于该多根输出光纤一端为裸纤，该固持装置进一步包括一第二支撑元件和一第二套圈，该第二支撑元件固连于该第一支撑元件，该第二套圈套设于该第二支撑元件外，该多根输出光纤之裸纤段收容在第一支撑元件的凹槽中，其余部分固持在第二支撑元件与第二套圈之间。

10.如权利要求1所述的机械式光学开关，其特征在于该凹槽为V形槽。

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