專利名稱：棱鏡型光開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是關(guān)于一種光開關(guān)，特別是關(guān)于一種以可動的反射元件與棱鏡相配合的機械式光開關(guān)。
背景技術(shù)：
光開關(guān)作為一種重要的光無源元件，在光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中對光信號進行選擇性開關(guān)操作。
隨著光信號傳送量的快速增長，以及接入網(wǎng)與高速數(shù)據(jù)網(wǎng)大容量高速交換需求的提高，組建全光傳輸網(wǎng)絡(luò)成為光通訊技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。光交叉連接(Optical Cross Connection，OXC)技術(shù)是全光網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)之一，OXC系統(tǒng)作為全光網(wǎng)絡(luò)不可缺少的節(jié)點設(shè)備，可以使全光網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)墓庑盘栠M行直接交換與交叉連接，相對現(xiàn)在的電交叉連接，既可省去光-電-光的變換過程，又減少干擾的可能性，而且亦可以盡快消除同步網(wǎng)絡(luò)中的干擾，提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性及可靠性，并可以使光傳輸系統(tǒng)的無中繼傳送距離更長。光開關(guān)作為OXC設(shè)備中的關(guān)鍵器件，其地位的重要性日益明顯。
根據(jù)光開關(guān)工作原理的不同，光開關(guān)可分為機械式光開關(guān)與非機械式光開關(guān)兩大類。機械式光開關(guān)，利用機械、電磁等方式使光纖或光學(xué)元件發(fā)生移動，從而實現(xiàn)光束在不同輸出端口間的切換，包括移動光纖式與移動光學(xué)元件式，其理想的性能參數(shù)包括低損耗(＜1dB)、高隔離度(＞50dB)及較快的開關(guān)速度(幾十毫秒)等。
對于移動光纖式機械光開關(guān)，它一端的光纖是固定的，而另一端的光纖是活動的，通過移動活動光纖使之與固定光纖中的不同端口相耦合，從而實現(xiàn)光路的切換。它主要的問題是在每次移動活動光纖的過程中均需要有精確的準(zhǔn)直，由于光纖直徑細小，故，在準(zhǔn)直的過程中極小的軸向、縱向偏離以及軸向夾角的偏差都能引起較大的插入損耗；且，由于光纖較細，在光纖來回移動的過程中，會因為強度不夠而出現(xiàn)彎曲變形，從而產(chǎn)生光信號泄漏，但若在光纖的外圍覆上強度較高的外層，則會使光纖不易于移動，且增加移動所需的機械力。
對于移動光學(xué)元件式光開關(guān)，它借由光學(xué)元件的移動面使光束傳輸光路發(fā)生改變，較為常用的光學(xué)元件包括套管、反射面及棱鏡等。如圖1所示，美國專利第5,838,847號所揭示的專利內(nèi)容，是關(guān)于一種移動反射面型機械式光開關(guān)，包括一第一套管426，收容第一輸入光纖422及第一輸出光纖424，一第二套管434，收容第二輸入光纖430及第二輸出光纖432，且在每個套管的前端均設(shè)有一漸變折射率透鏡，可準(zhǔn)直第一輸入光纖422與第二輸入光纖430的輸入光束成為平行光，并將平行光匯聚使分別進入第一輸出光，纖424或第二輸出光纖432。
第一套管426及第一漸變折射率透鏡428與第二套管434及第二漸變折射率透鏡436相對設(shè)置且彼此對準(zhǔn)。反射元件420置于第一漸變拆射率透鏡428與第二漸變折射率透鏡436之間，它具有兩反射面，分別與兩漸變折射率透鏡相對應(yīng)，且通過一繼電器的控制可在第一位置與第二位置間作上下來回移動，以改變光束傳輸?shù)姆较?，從而實現(xiàn)光路切換的效果。
為了達到理想的準(zhǔn)直，兩漸變折射率透鏡間的軸向間距必需足夠大以滿足反射元件420在其間調(diào)整的需要，但是兩漸變折射率透鏡的軸向間距對光開關(guān)的插入損耗有著明顯的影響，故，此軸向間距不得大于2.0mm，否則，將產(chǎn)生較大的插入損耗，從而影響光束的輸出。且，相對無反射元件420時的光開關(guān)準(zhǔn)直系統(tǒng)，在插入反射元件420時，由于反射元件420的兩反射面間存在一定之間距，故，此反射面相對一輸入/輸出光纖達到精確準(zhǔn)直時必定使另一輸入/輸出光纖產(chǎn)生較大的損耗。
另，如圖2所示，美國專利第5,481,631號所揭示的光開關(guān)，它主要通過一步進器48使一反射器360圍繞一主軸171旋轉(zhuǎn)于多個可選擇的位置上，從而將來自主光纖121的輸入光束有選擇的傳送至不同的次光纖161或54輸出，反射器360由兩反射面組成，當(dāng)其旋轉(zhuǎn)時將不可避免的需要較大的旋轉(zhuǎn)空間，從而造成光開關(guān)的體積較大。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的在于提供一種易于準(zhǔn)直、插入損耗低且體積較小的光開關(guān)。
為實現(xiàn)本實用新型目的，本實用新型棱鏡型光開關(guān)包括至少一輸入光信號的輸入光纖，至少兩接受并輸出來自輸入光纖光信號之輸出光纖，該棱鏡型光開關(guān)還包括一棱鏡和至少一可動反射元件，該棱鏡具有至少兩反射面，且均相對于該至少一輸入光纖及至少兩輸出光纖，該至少一可動反射元件相對于該至少一輸入光纖及至少兩輸出光纖設(shè)置，當(dāng)其位于第一位置時，輸入光纖所輸入的光信號經(jīng)該可動反射元件反射后入射至該至少兩輸出光纖之一，當(dāng)其位于第二位置時，輸入光纖所輸入的光信號可經(jīng)該棱鏡至少兩反射面反射后入射至該至少兩輸出光纖之一。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有如下優(yōu)點因借由一可移動反射元件與具有兩反射面的棱鏡相配合來完成兩端光路的信號傳輸轉(zhuǎn)換，故，可完全避免因一反射面完成兩端光路反射時所不可避免的因反射面的一定厚度而產(chǎn)生的兩端對準(zhǔn)差異；且本實用新型棱鏡型光開關(guān)借由一反射元件在一定平面內(nèi)上下移動，從而避免因旋轉(zhuǎn)反射元件所需的較大空間，以縮小光開關(guān)的體積，并通過在同一邊設(shè)置輸入/輸出端而減少其長度。

圖1是一現(xiàn)有光開關(guān)的光路示意圖。
圖2是另一現(xiàn)有光開關(guān)的光路示意圖。
圖3是本實用新型棱鏡型光開關(guān)的立體圖。
圖4是沿圖3的A-A剖面線的雙光纖平行光管剖面圖。
圖5是本實用新型棱鏡型光開關(guān)處于第一狀態(tài)的光路示意圖。
圖6是本實用新型棱鏡型光開關(guān)處于第二狀態(tài)的光路示意圖。
圖7是本實用新型棱鏡型光開關(guān)的第二實施例處于第一狀態(tài)的光路示意圖。
圖8是本實用新型棱鏡型光開關(guān)的第二實施例處于第二狀態(tài)的光路示意圖。
具體實施方式請參閱圖3、圖4，本實用新型棱鏡型光開關(guān)由一基座30、兩輸入/輸出端10、50及光路轉(zhuǎn)換裝置20三部分組成。該基座30包括一基底31、一定位臂32及一定位元件33，用于固定輸入/輸出端10與光路轉(zhuǎn)換裝置20的位置，其中輸入/輸出端10、50固定于基底10的定位臂32上，光路轉(zhuǎn)換裝置20設(shè)置于基座30之上。
輸入/輸出端10包括第一輸入光纖11、第一輸出光纖12、第一雙光纖平行光管15及第一準(zhǔn)直元件17，而輸入/輸出端50則包括第二輸入光纖13、第二輸出光纖14、第二雙光纖平行光管16及第二準(zhǔn)直元件18。其中，第一輸入光纖11與第一輸出光纖12收容于第一雙光纖平行光管15內(nèi)，而第二輸入光纖13與第二輸出光纖14則收容于第二雙光纖平行光管16內(nèi)。第一準(zhǔn)直元件17及第二準(zhǔn)直元件18分別位于第一雙光纖平行光管15及第二雙光纖平行光管16的前端，其中，第一準(zhǔn)直元件17與第一雙光纖平行光管15相對并可通過環(huán)氧樹脂粘結(jié)，第二準(zhǔn)直元件18與第二雙光纖光管16相對并可通過環(huán)氧樹脂粘結(jié)，且第一雙光纖平行光管15、第一準(zhǔn)直元件17、第二雙光纖平行光管16及第二準(zhǔn)直元件18彼此準(zhǔn)直，以使來自一輸入光纖的光束可以被準(zhǔn)直至一輸出光纖，第一準(zhǔn)直元件17與第二準(zhǔn)直元件18均可為0.23至0.25節(jié)距的漸變折射率透鏡。
第一雙光纖平行光管15具有通孔150，它與第一雙光纖平行光管15的縱軸相平行且穿過第一雙光纖平行光管15的兩端面，其直徑等于兩光纖直徑之和，以正好收容第一輸入光纖11與第一輸出光纖12于其內(nèi)，且兩光纖的端面與第一雙光纖平行光管15的端面151位于同一平面，此平面與第一雙光纖平行光管15的縱軸呈一定的角度(一般為8°～12°)，且與第一準(zhǔn)直元件17的端面171相對并相互平行。第二雙光纖平行光管16與第一雙光纖平行光管15結(jié)構(gòu)相同，其中兩光纖的端面與第二雙光纖平行光管16的端面161位于同一平面上，此平面與第二雙光纖平行光管16的縱軸呈一定的角度(一般為8°～12°)，且與第二準(zhǔn)直元件18的端面181相對并相互平行。
光路轉(zhuǎn)換裝置20包括反射元件21、棱鏡22及驅(qū)動裝置23，該驅(qū)動裝置23通過PCB板234固定于基座30的基底31上，且棱鏡22亦固定于基底31上，反射元件21與驅(qū)動裝置23的驅(qū)動臂231相連，并位于輸入/輸出端10、50與棱鏡22之間，可通過驅(qū)動器232的驅(qū)動而移動于第一位置與第二位置之間。棱鏡22可為一等邊直角三角形柱體，其上鍍有兩反射面221、222，分別與兩準(zhǔn)直元件17、18相對并準(zhǔn)直，以反射來自兩輸入光纖的光束分別至不同的輸出光纖。
請配合參照圖5及圖6，當(dāng)光開關(guān)處于第一位置時，反射元件21被移至光路外，輸入光束將被直接準(zhǔn)直至棱鏡22上，來自第一輸入光纖11的輸入光束連續(xù)經(jīng)第一反射面221與第二反射面222的反射后，將入射至第二輸出光纖14；與之相同，來自第二輸入光纖13的輸入光束在經(jīng)過兩反射面的連續(xù)反射之后，將由第一輸出光纖12輸出。
當(dāng)光開關(guān)處于第二位置時，反射元件21被驅(qū)動裝置驅(qū)動向下平移至光路中，來自第一輸入光纖11的光束遇反射元件21后將被反射至第一輸出光纖12，而來自第二輸入光纖13的光束將由第二輸出光纖14輸出。
再請參照圖7及圖8，為本實用新型棱鏡型光開關(guān)的第二實施例，它與前述實施例工作原理及大部分結(jié)構(gòu)相同，故以下僅對不同之處進行說明。在第二實施例中包括一可動棱鏡22’，而棱鏡22’是由驅(qū)動裝置帶動而作上下移動。棱鏡22’為一等邊直角三角形柱體，其上設(shè)有四個反射面，分別為第一反射面221’、第二反射面222’、第三反射面223及第四反射面224，其中，第一反射面221’及第二反射面222’分別位于兩直角邊所在平面，而第三反射面223及第四反射面224則相應(yīng)設(shè)置于棱鏡22’的長斜面上。
當(dāng)棱鏡22’移動至第一位置時，來自第一輸入光纖11’與第二輸入光纖13’的輸入信號將分別入射至第一反射面221’與第二反射面222’，并通過另一反射面的反射而被相應(yīng)準(zhǔn)直至第二輸出光纖14’與第一輸出光纖12’。
當(dāng)棱鏡22’立于第二位置時，來自輸入光纖11’、13’的光信號將被位于棱鏡22’長斜面上的第三反射面223與第四反射面224反射至相應(yīng)的輸出光纖12’及14’。
另外，本實用新型棱鏡型光開關(guān)亦可有其它變化設(shè)計。如可改變雙光纖平行光管開孔的直徑以允許多根光纖的插入，使雙光纖平行光管成為多光纖平行光管，以制成具有多端輸入與多端輸出的光開關(guān)。
權(quán)利要求1.一種棱鏡型光開關(guān)，其包括至少一輸入光信號之輸入光纖，至少兩接受并輸出來自輸入光纖光信號之輸出光纖，其特征在于該棱鏡型光開關(guān)還包括一棱鏡和至少一可動反射元件，該棱鏡具有至少兩反射面，且均相對于該至少一輸入光纖及至少兩輸出光纖，該至少一可動反射元件相對于該至少一輸入光纖及至少兩輸出光纖設(shè)置，當(dāng)其位于第一位置時，輸入光纖所輸入的光信號經(jīng)該可動反射元件反射后入射至該至少兩輸出光纖之一，當(dāng)其位于第二位置時，輸入光纖所輸入的光信號可經(jīng)該棱鏡至少兩反射面反射后入射至該至少兩輸出光纖之一。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的棱鏡型光開關(guān)，其特征在于其中該輸入光纖可為一第一輸入光纖及第二輸入光纖。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的棱鏡型光開關(guān)，其特征在于其中該輸出光纖可為第一輸出光纖及第二輸出光纖。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的棱鏡型光開關(guān)，其特征在于其進一步包括至少一平行光管，其中該第一輸入光纖與該第一輸出光纖是平行配置并裝置于一平行光管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的棱鏡型光開關(guān)，其特征在于其中該第二輸入光纖與該第二輸出光纖是平行配置并裝置于另一平行光管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的棱鏡型光開關(guān)，其特征在于其中該棱鏡為三角形柱體棱鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的棱鏡型光開關(guān)，其特征在于其進一步包括一驅(qū)動裝置，該驅(qū)動裝置驅(qū)動并改變該可動反射元件的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的棱鏡型光開關(guān)，其特征在于其中該棱鏡為直角等邊三角形柱體棱鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的棱鏡型光開關(guān)其特征在于其中第一反射面及第二反射面，分別位于該棱鏡兩直角邊所在平面上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的棱鏡型光開關(guān)，其特征在于其中該可動反射元件設(shè)置于該棱鏡上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的棱鏡型光開關(guān)，其特征在于其中該棱鏡為直角三角形柱體棱鏡，可動反射元件是設(shè)置于該棱鏡相對兩直角邊的第三邊所在平面。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的棱鏡型光開關(guān)，其特征在于該棱鏡可移動于第一位置與第二位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的棱鏡型光開關(guān)，其特征在于其中該可動反射元件設(shè)置于該棱鏡與該輸入光纖及輸出光纖之間。
專利摘要本實用新型棱鏡型光開關(guān)由一基座、兩輸入/輸出端及光路轉(zhuǎn)換裝置三部分組成，該光路轉(zhuǎn)換裝置通過一反射元件與一棱鏡的配合，并借由驅(qū)動裝置的驅(qū)動使反射元件上下平移而實現(xiàn)光路的轉(zhuǎn)換。
文檔編號G02B6/35GK2546888SQ0125771
公開日2003年4月23日 申請日期2001年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月27日
發(fā)明者陳建呈, 吳熴燦 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司