專利名稱：雙梁光學開關(guān)和衰減器及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學設備，尤其涉及一種光學開關(guān)，所述光學開關(guān)用于選擇性地對多個輸入光波導中的任意一個光信號與多個輸出光波導中任意一個輸出光波導進行對準或不對準。本發(fā)明屬于間歇光學開關(guān)和光衰減器技術(shù)領(lǐng)域。
插入損失是衡量在輸入和輸出波導之間有多少光線被開關(guān)遮斷的標準。為了使插入損失減到最小，必須控制輸入、輸出波導的縱向、角度和橫向?qū)实钠啤＿^去，橫向偏移是最難控制的插入損失源。
反射率是在光波導中反射光能量與入射光能量的比。
在輸入、輸出波導之間的非連續(xù)處的菲涅耳反射是光學開關(guān)中反射的主源。反射率高將會對光學系統(tǒng)的性能在雙向上產(chǎn)生不利的影響。由于大量的光被反射，所以被傳輸?shù)墓饽軐⒈粶p少，并且反射光經(jīng)常被傳送回激光源，導致信號躁聲。折射率匹配介質(zhì)、抗反射涂層和波導的斜切端面都能降低反射率。
現(xiàn)有的光學開關(guān)可以根據(jù)其工作模式分為電子開關(guān)和機械開關(guān)兩大類。電子開關(guān)不具有移動部分并利用電能或聲能對光進行換向。機械開關(guān)則對光學器件進行實體移動，實現(xiàn)開關(guān)功能。
用兩個相關(guān)聯(lián)的物理參數(shù)自由度和可調(diào)整性作為對比的基準。自由度系指對波導定位可以實現(xiàn)的運動自由度的數(shù)量?？烧{(diào)整性系指在每個自由度范圍內(nèi)可以實現(xiàn)的運動控制。
最常用的機械光學開關(guān)具有一個單一自由度。大多數(shù)機械光學開關(guān)為旋轉(zhuǎn)設計，其中波導在開關(guān)的輸入側(cè)和輸出側(cè)被旋轉(zhuǎn)支撐，從而實現(xiàn)圍繞旋轉(zhuǎn)軸的相對旋轉(zhuǎn)。US 5,317,659(1994)、US 5,420,946(1995)和US 4,378,144(1983)都是相類似的設計，都具有可調(diào)整性和一個自由度。US4,378,144披露了一種廣泛應用的光學開關(guān)，是另一種旋轉(zhuǎn)設計的代表，并且表現(xiàn)出旋轉(zhuǎn)設計的許多固有缺點。
還有幾種為非旋轉(zhuǎn)設計的單一自由度的開關(guān)。這些開關(guān)建立在梁或臂對光信號在光纖之間的移動。許多雙自由度的機械開關(guān)不具有可調(diào)整性。為了減小開關(guān)的尺寸，以滿足僅需要有限數(shù)量的光纖的設計應用，往往以放棄可調(diào)整性為代價。
具有兩個自由度和可調(diào)整性的光學開關(guān)可實現(xiàn)最佳的光學性能。US 4,886,335(1989)和US 5,438,638(1995)都公開了具有兩個自由度和可調(diào)整性的光學開關(guān)。在US 4,886,335中將兩個線性級結(jié)合在一起，形成一種很大并且復雜的光學開關(guān)。在US 5,438,638中披露的開關(guān)較小并且具有兩個自由度和用于光纖定位的充分的可調(diào)整性。
在US 5,438,638中披露的開關(guān)的輸入和輸出光纖端面不具有為實現(xiàn)優(yōu)選的斜切端面以改善反射性能的斜切角。在這種開關(guān)中，夾持光纖的套管必須旋轉(zhuǎn)達180度，以便對一對光纖進行耦合并移動端面角使不同相180度，從而導致失配并隨之引起插入損失。
US5,438,638的設計的另一個缺點是光纖容量有限。當光纖數(shù)量增加時，每一束中增加了更多的光纖，從而導致束半徑的增大。由于束半徑的增大，因而對最外面的光纖定位所需要的角分辨率將降低。由于容量的增大，插入損失的可重復性將持續(xù)惡化并增大每對的轉(zhuǎn)接時間。
由于磨損，US 5,438,638的設計將出現(xiàn)飄移和信號中斷。每個轉(zhuǎn)接周期將產(chǎn)生套管及其V形凹槽之間高度的相對移動。該移動將生成會導致信號中斷的微粒。另外還會造成套管的磨損，導致套管直徑的不斷的縮減并造成信號飄移。
US5,438,638設計需要很長的光纖搜尋過程。由于對每個可能的波導對有兩個位置，并且在另一對的位置給定的情況下，對一個對的位置進行預測并不容易，所使用的算法需耗費時間來找到兩個對。還有，為了達到最優(yōu)化，搜尋過程需要人的干涉。
US5,438,638的結(jié)構(gòu)使輸入束中心附近的光纖不能與輸出束中心附近的光纖耦合。因而將導致兩束中最里面的光纖不能被應用，因此將導致它們的信號傳輸容量的浪費。
本發(fā)明的雙梁光學開關(guān)克服了上述困難并且實現(xiàn)了迄今不能實現(xiàn)的其它特征和優(yōu)點。
由于減弱了驅(qū)動移動，因而將以相同的比率降低驅(qū)動電機和齒輪驅(qū)動界面上的磨損，從而延長了開關(guān)的壽命。由于啟動開關(guān)所需的相對移動很小，所以在旋轉(zhuǎn)樞軸或端止動點上出現(xiàn)的磨損很微小。
在可調(diào)整的配置中，本發(fā)明的開關(guān)可以對磨損進行有效的補償。兩個輸入波導與光源連接，和兩個輸出波導連接到一臺光探測器上。所用的輸入、輸出波導對角位于它們各自的波導矩陣的相對的角上。驅(qū)動算法利用這些波導給每根梁設置一個零點或起始位置。其它所有波導的位置以這些起始位置為基準。采用相同過程周期性地對矩陣重新對準并對開關(guān)器可能出現(xiàn)的任何磨損進行補償。在功率增加或必要時，此點是對每個相對位置進行重復最佳化實現(xiàn)的。
本發(fā)明的材料和制造成本低廉。將所述部件裝配成一個完整的開關(guān)僅需要幾個簡單步驟，并且這些步驟不要求精密制造，但改善了光學性能。波導組件一起被封裝在套管內(nèi)并且在裝配成開關(guān)以前可以進行檢測。沒有擴展束透鏡，從而可以降低插入損失和降低材料費用。為實現(xiàn)所有所需波導互連，需要波導束僅進行微量的旋轉(zhuǎn)，從而使波導端面以具有最佳的反射性能的角度被拋光。
開關(guān)的搜尋算法簡單。對每對波導具有一個單獨的最佳梁位置。由于梁攜帶的每根波導大致為給定的執(zhí)行距離移動相同的量，所以搜尋過程可以以相對較高的速度進行，以便可以快速搜尋到所有最佳的光纖對。最佳波導對的位置與波導的矩陣排列相符。假定兩個波導對的精確的位置在矩陣角上(起始位置)，過程應用光纖的實體尺寸數(shù)據(jù)，對剩余的波導對的大致位置進行預測。這種設計有意地進一步有助于縮短搜尋時間和使其實現(xiàn)較好的效費比。
本發(fā)明充分利用空間并且可滿足廣泛的設計要求。在轉(zhuǎn)接波導容量相同的情況下，可以實現(xiàn)很小的外殼尺寸。此點是由于雙自由度可以將輸入和輸出波導設置在更有效的矩陣內(nèi)而不是在直線上或圓內(nèi)。另外，可以采用或?qū)崿F(xiàn)每個輸入波導到每個輸出波導所有可能的互連。采用本發(fā)明很容易實現(xiàn)對諸如梁的長度、衰減率、齒輪傳動比對尺寸限制等最佳設計參數(shù)或應用所需的性能。
本發(fā)明所述的光學開關(guān)插入損耗低并且反射少，同時在溫度和濕度出現(xiàn)波動、振蕩和擺動的情況下具有穩(wěn)定的和長期保持一致的性能。本發(fā)明的光學開關(guān)用相對便宜的元件制成并且制造簡單。光學開關(guān)能實現(xiàn)從任意數(shù)目的輸入波導到任意數(shù)目的輸出波導的轉(zhuǎn)換，同時保持緊湊并且可適用于滿足廣泛的多種設計目標的需要。
本發(fā)明的其它優(yōu)點通過下面的具體實施方式
并結(jié)合附圖加以詳細說明。在所有視圖中，相同的附圖標記表示同一部件。
圖3為

圖1所示開關(guān)的左視圖；圖4為圖1所示開關(guān)的后視圖；圖5為圖1所示開關(guān)的俯視圖；圖6為圖1中沿6-6向的剖面圖；圖7為圖2和圖3中沿7-7向的剖面圖；圖8為圖1中沿8-8向的剖面圖；圖9為圖1中沿9-9向的剖面圖；圖10為圖9中虛線圓所示出的光學開關(guān)的波導支撐的局部放大圖；圖11為圖10中虛線圓示出的光學開關(guān)的波導支撐的局部放大圖；圖12為光學開關(guān)的另一實施例的主視圖；圖13為圖12所示的實施例的俯視圖；圖14為圖1所示的光學開關(guān)的不可調(diào)整的另一個實施例的俯視圖；圖15為圖14沿15-15向的剖面圖；圖16示出光纖纖維束處于與相對于支撐梁成定位處于一個選定角度的狀態(tài)的示意分解視圖；圖17為套管的部分放大剖面圖，其中套管箍以一角度對光纖束進行固定；和圖17A為部分放大剖面圖，其中示出套管以一角度安裝在梁上的狀態(tài)。
底座16用剛性的、堅固的材料制成，優(yōu)選例如由不銹鋼303制成，從而具有機械和環(huán)境穩(wěn)定性。如圖1和圖4所示，基座16是一個溝槽件，所述溝槽具有垂直的側(cè)壁16A和16B，所述側(cè)壁沿基座的長度延伸并形成一個U形截面。壁16A和16B之間的空間形成凹穴或腔室，在開關(guān)工作時，梁12和14可以在里面自由移動。驅(qū)動電機30和32以公知方式安裝在基座16的一端上，同時驅(qū)動小齒輪38和40安裝在電機輸出軸上。電機軸穿過基座上的開口，因此小齒輪在腔室內(nèi)和電機樞軸進入加工好的凹穴內(nèi)并被有頭螺栓保持在適當位置上。
光纖光學開關(guān)10包括輸入轉(zhuǎn)子或梁12，形成第一桿，和輸出轉(zhuǎn)子或梁14，形成第二桿。用旋轉(zhuǎn)的或樞軸58將梁12樞設在壁16A的內(nèi)側(cè)，和梁14用旋轉(zhuǎn)樞軸60安裝在壁16B的內(nèi)側(cè)。圍繞其安裝樞軸的每個梁的位置在梁所安裝的樞軸軸線的位置構(gòu)成光纖自由度中的一個自由度。
梁12和14相同，因而制造簡單，并用剛性的、堅固的材料制成，例如由不銹鋼制成，從而實現(xiàn)具有機械和環(huán)境穩(wěn)定性。為了減少工作時的摩擦阻力，對輸出梁14的光纖安裝套的內(nèi)面15和輸入梁12的光纖安裝套的內(nèi)面13進行拋光。具有齒82和88的扇形齒輪切入每個梁臂的端部，與光纖安裝套相對，并且齒82、88與電機30、32的小齒輪38、40嚙合。在光纖安裝套端，梁具有第一套管固定孔96和100，和第二孔102、104，其中旋轉(zhuǎn)或樞軸58和60固定安裝在該孔內(nèi)。
每根梁的關(guān)鍵特征在于設置在一定的幾何限制內(nèi)，從而最佳地實現(xiàn)性能。從樞軸孔102、104到套管固定孔96的距離小于在孔102、104內(nèi)的樞軸58、60到在小齒輪38和40處的運動起動點的距離。在工作時，該距離比將減弱固定在孔96和100內(nèi)的光纖的端面的驅(qū)動移動。套管固定孔96和100的中心和相應梁的運動起動點之間的夾角大致是135度，同時旋轉(zhuǎn)樞軸的軸線在夾角的頂點，這種組合確保開關(guān)裝配以后，梁相互大致平行。從而將降低整個開關(guān)的整體高度，同時保持了光纖定位所需的兩個自由度的笛卡爾坐標分布。
如圖1、圖8和圖9所示，輸入光纖束18被固定在輸入套管80內(nèi)，所述套管可拆卸地，但牢固地接合在輸入梁12的輸入套管固定孔100內(nèi)，和輸出光纖束20被固定輸出套管42內(nèi)，所述套管可拆卸地，但牢固地接合在輸出梁14的輸出套管固定孔96內(nèi)。每個套管固定孔包括有一個一體的V形槽，以便保證相應套管的精確定位。
圖8-圖11示出套管80和套管42的典型安裝方式。輸出套管42安裝在輸出梁14內(nèi)，使輸出套管42的平側(cè)面44與在孔96上一體成型的套管彈簧56接觸。每根光纖束18和20都具有端面，所述端面面向另一光纖束。安裝時，優(yōu)選輸出光纖束20的光纖端面54和輸入光纖束18的光纖端面被容納在孔96和100內(nèi)，并距相應的輸入梁14或輸出梁12的內(nèi)面(中心面)小于10μm，從而可避免開關(guān)工作時與其它的光纖束的端面接觸。用干涉測量法可以檢測和控制凹進部分的大小。
圖9和圖10示出定位螺栓94，所述定位螺栓抵在輸出梁14的套管彈簧56上，以便將套管42固定在適當位置上和向輸出套管固定孔96定向。同樣，如圖8所示，定位螺栓98抵在輸入梁12的套管彈簧56上，套管彈簧壓抵壓在輸入套管80的平側(cè)面上，以便使輸入套管80保持在適當?shù)奈恢煤拖蜉斎胩坠芄潭?00的定向。套管的正確的接合確保了在固定梁臂上的兩個光纖束精確并穩(wěn)定的定向。
如圖17所示，用C表示沿梁12和14的界面13和15的中心面，用A表示和從面對的表面13和15凹進梁的光纖束端面54的凹進部分。量度B表示光纖束從套管端面53的延伸。
旋轉(zhuǎn)或樞軸58、60由極硬的、光滑的鋼制成，通常截面形狀是圓柱形。并且為了改善其耐磨性能，對旋轉(zhuǎn)軸58、60優(yōu)選涂有氮化鈦涂層。如圖7所示，為了減少磨損，優(yōu)選將旋轉(zhuǎn)軸58、60的端部倒圓。每個旋轉(zhuǎn)軸58、60分別與相應的梁接合，而不是固定到基座上，當樞軸樞轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)時可提高梁的穩(wěn)定性。如圖6-圖9所示，梁12和14的第二樞軸孔102和104對旋轉(zhuǎn)軸58、60進行固定，用定位螺栓76和78對旋轉(zhuǎn)軸進行固定?？?02和104包括內(nèi)部的V形槽，該槽用于保證相應的旋轉(zhuǎn)軸精確和穩(wěn)定的設置。
用于安裝光纖束的每根梁的端面滑動接觸。輸入梁12包括一個第三孔，所述第三孔隙包括成角度的凹槽106，為輸出旋轉(zhuǎn)軸60的伸出端提供空隙，和輸出梁14包括一個第三孔，所述第三孔包括成角度的凹槽108，為輸入旋轉(zhuǎn)軸58的伸出端提供空隙。旋轉(zhuǎn)軸在另一梁上的第三孔內(nèi)的滑動接合，將使梁大致在平面C上相互緊抵在一起(圖17)。
因此，光纖束被精確固定并精密地樞轉(zhuǎn)。齒輪和驅(qū)動電機使梁圍繞單獨的樞軸軸線轉(zhuǎn)動，所述樞軸軸線由安裝在旋轉(zhuǎn)軸上的偏移樞軸的軸線構(gòu)成。由于梁圍繞單獨的并相互間隔的軸旋轉(zhuǎn)，所以每根梁受控移動可用于對各個光纖的對準。所采用的控制器將每個光纖對的最佳耦合位置存儲在存儲器內(nèi)，和并根據(jù)使用者的要求，啟動移動過程。具有封裝光纖束的套管首先將各個光纖組成光纖束18和20，然后對套管42和80進行封裝，套管用于保持光纖位置不變。使用套管還可以在封裝過程中避免任何突出，防止在隨后進行的開關(guān)裝配步驟中產(chǎn)生碰撞。
特別參考圖10和圖11，開關(guān)輸入側(cè)和輸出側(cè)的每束光纖18和20分別由一根或多根光纖48組成陣列。每根光纖48都是通用的并且包括由保護層50環(huán)圍的一個芯和一個包層。盡管光纖根據(jù)需要可以是任何類型、質(zhì)量或規(guī)格的，但是對于單模通信應用時，芯和包層優(yōu)選是石英玻璃。對材料的要求并不嚴格，和為了與所要求的光纖束相適應，其它設計要素的量度可以按比例放大或縮小。
圖11為輸出套管42內(nèi)的光纖48的詳圖。在裝配套管之前，通常的做法是除掉末端附近的光纖48的護層。通常通信光纖上的護層為丙烯酸酯，可以通過化學、機械或者加熱過程中很容易去除掉該護層。然后，將露出的光纖用適當?shù)恼澈蟿?2封裝在套管內(nèi)，粘合劑硬化。因為在所預期的環(huán)境條件的變化下，丙烯酸酯并不充分穩(wěn)定，所以必須將其去除掉。
如圖8-圖11所示，輸出套管42具有腔46，優(yōu)選所述腔截面為正方形，光纖48通過腔。正方形的腔可以有效利用空間和將每根光纖設置在矩陣內(nèi)相對于其它光纖完全可預知的位置上。但光纖位置某種程度上是不規(guī)則的；但此點并不會影響其性能。正方形腔降低了可變性，便于簡化控制計算，實現(xiàn)對輸入和輸出光纖對進行定位。輸入套管和輸出套管的腔的尺寸設計應滿足開關(guān)所需的光纖容量。
如圖16、17和17A所示，腔46優(yōu)選成一定角度切入相應的套管42和80內(nèi)，裝配后其不垂直于梁內(nèi)側(cè)面13和15。尤其是形成的套管腔46應使其軸線不垂直于輸入、輸出套管的末端面54。優(yōu)選相對于近似垂直于套管42和80的平面53的方向的斜度為6度。輸入腔46取向?qū)ΨQ，所以一旦套管42和80被裝配在相應的梁上，則輸入腔46的軸線與輸出腔46的軸線對準。采用此方式的腔46的設置，可以利用成角度的光纖端面法，降低反射率。另外如圖17A所示，通過具有垂直于在梁上的套管的表面53腔的安裝套管42和80，可以實現(xiàn)成角度的端面設置，所述梁具有開孔，所述開孔以梁之間的中心面C為基準按所需角度將套管定位。這時套管的軸線與梁表面13和15成某一角度。
套管42和80用剛性、堅固的材料制成，例如用不銹鋼或陶瓷制成。套管的平面抵靠在箍彈簧上，從而保證套管腔相對于各自的梁正確的取向。這對于確保輸入和輸出套管的成角度端面的對準是特別重要的。將響應準備好的光纖48沿著粘合劑52插入腔46內(nèi)，直到光纖48的末端面54經(jīng)過輸出套管42和輸入套管80的末端面53伸出。根據(jù)制造廠家的建議，對粘合劑52硬化。如圖17中量度B所示，優(yōu)選用金剛石鋸對光纖48進行切割，使光纖伸出輸出套管42和輸入套管80的末端表面53的長度大約為250um。然后對光纖的末端面54進行拋光，裝配以后使其與各自的梁側(cè)面平行。拋光以后，光纖末端面54優(yōu)選涂上抗反射敷層，以便減少插入損失和由于菲涅爾反射而造成的插入損失的變化。梁的樞轉(zhuǎn)安裝梁12和14樞設在與電機30和32相對的基座16端上。如圖2和圖3所示，第一V形凹槽62和第二V形凹槽64經(jīng)機械加工進入基座16的壁16A和16B內(nèi)。這些V形凹槽分別樞轉(zhuǎn)容納第一旋轉(zhuǎn)或樞軸58和第二旋轉(zhuǎn)或樞軸60。徑向軸彈簧66優(yōu)選由不銹鋼制成并用螺栓68將其固定在基座16上，徑向軸彈簧66的力將旋轉(zhuǎn)軸58、60固定在V形凹槽62、64內(nèi)，同時可以使旋轉(zhuǎn)軸58、60在其內(nèi)旋轉(zhuǎn)。圖7示出兩個旋轉(zhuǎn)軸和相應的V形槽之間的關(guān)系的剖視圖。
如圖7所示，可以看出，用軸向軸彈簧70保持旋轉(zhuǎn)軸58、60組件與梁12、14的軸向關(guān)系，所述彈簧為片簧，用螺栓74固定在基座16A上。彈簧70抵靠在第一旋轉(zhuǎn)軸58的端部。由于輸入軸58用定位螺栓76剛性固定在輸入梁12上，所以迫使輸入梁12的內(nèi)側(cè)表面或面13依次抵靠在輸出梁14的內(nèi)側(cè)表面或面15。由于輸出梁14用定位螺栓78剛性固定在輸出旋轉(zhuǎn)軸60上，所以迫使輸出旋轉(zhuǎn)軸60依次抵靠在樞軸止動器72上。樞軸止動器72由堅硬的、剛性的材料制成，例如由不銹鋼制成，并且用螺栓74剛性固定在基座16B上。實現(xiàn)的設置產(chǎn)生一個控制力迫使梁相互貼近，使光纖束端面之間保持固定的間隔。齒輪、電機和驅(qū)動電子部分圖5示出附有小齒輪的步進電機30和32，所述電機用于驅(qū)動梁到要求的位置，正確校準輸入光纖和輸出光纖。每個電機用導線連接到它的電機控制器26、28上，接收來自控制接口設備24的指令。
一般地，電機30和32優(yōu)選通用的步進電機。用輸入電機固定件34和輸出電機固定件36將輸入電機30和輸出電機32分別固定在底座16上。電機30軸上的輸入小齒輪38驅(qū)動梁12上的輸入齒輪齒82。輸出電機32軸上的輸出小齒輪40驅(qū)動輸出梁14上的輸出梁齒輪齒88。
當小齒輪38、40轉(zhuǎn)動時，輸入梁12或輸出梁14轉(zhuǎn)動或者繞相應的旋轉(zhuǎn)樞軸58或60的軸線轉(zhuǎn)動。輸入小齒輪和梁齒之間的齒輪傳動比削弱旋轉(zhuǎn)運動。輸入偏彈簧84端部固定在嵌入輸入梁12和底座16的錨定銷86上，并施加一個力將輸入梁齒82和小齒輪38推到一起，實現(xiàn)齒的消隙嚙合。輸出偏彈簧90端部固定在嵌入輸出梁14和底座16的錨定銷92上，并將齒88和40推到一起。
如圖5所示，優(yōu)選實施例的驅(qū)動電子設備22包括控制器接口設備24和控制器26、28。電機控制器26、28優(yōu)選廣泛使用的微型步進控制器，所述微步控制器配備為了分別驅(qū)動輸入電機30和輸出電機32所需的分度器和電機驅(qū)動電子設備。控制器接口設備24優(yōu)選具有電子輸入、輸出能力和用戶的接口軟件的計算機或微處理器。接口設備24還包括將使用者的指令轉(zhuǎn)換成運動控制邏輯所需的存儲器和所有的程序。設計成在電機控制器26、28和人或其它電子設備之間裝備指令界面，發(fā)送指令，實現(xiàn)任何特殊的光纖對在光學上耦合。
接口設備24還包括提高功率使光開關(guān)10恢復原位的元件和程序。如圖5所示，來自輸入光纖束的兩根光纖固定在裝置光源110上。優(yōu)選選定的光纖放在輸入箍80里的腔46的對角，作為輸入光纖。當對裝置光源110供電時，裝置光源110點亮兩根輸入光纖。同樣，來自輸出光纖束的兩根光纖固定在裝置光源檢測器112上。優(yōu)選這些光纖放在輸出箍42里的腔46的對角，作為輸出光纖。當對裝置光源檢測器112供電時，裝置光源檢測器檢測進入兩個已連接的輸出光纖中的一根輸出光纖的光線。用裝置光源和裝置光源檢測器一起建立一個可重復的起始位置并且主動補償開關(guān)耗損。
開關(guān)和開關(guān)的電子設備封裝在保護殼里，由用戶使用。幾個標準光纖光學連接裝置可以附加到輸入和輸出光纖的自由端，便于用戶安裝開關(guān)。機械裝置完成安裝。然而，在開關(guān)可以使用之前，還需要兩個步驟。每個所需光纖對的最佳位置必須以固定基準為標準來設立，并且這些位置必須存儲在控制接口設備24的存儲器里。一旦完成這一步，無論使用者何時需要，都可以重復每個光纖配對。準備搜尋和確定最佳位置搜尋和確定最佳位置的過程用于給每個光纖對確定最佳耦合位置。完成這個過程需要附加裝置。測試源固定到設備上已選定的輸入光纖上。測試源發(fā)出用于最優(yōu)化調(diào)整每根輸出光纖的光信號。接下來，全部輸出光纖束插入大面積的光探測器。光探測器將收到的每個光纖對的調(diào)整程度反饋到控制接口設備24。最后，檢測控制器代替設備控制器發(fā)出指令，驅(qū)動電機控制器。檢測控制器裝有響應光檢測器信號所必需的硬件和軟件。
在搜尋開始之前，必須給每個梁建立一個起始位置。第一步是建立一個物理止動裝置，有意識地將每根梁的齒輪部分推向底座16，直到它們停在底座上和電機失速。關(guān)閉電機和將每個電機看作是步進電機，在控制器中每個電機復零，建立物理止動裝置位置。
然后利用物理止動裝置位置建立起始位置，提高精確度。兩個光纖對中的一對光纖(精確調(diào)整的一根輸入光纖和一根輸出光纖)的最佳位置固定在裝置光源和裝置檢測器上，形成起始位置。其它所有光纖的位置參照這個起始位置。然后，梁被定位在設備上，距離底座上面已知距離，和啟動尋優(yōu)算法。
為進一步提高本方法的精確度，來自相對的每一束對角的第二對光纖連接到裝置光源和裝置光探測器，這個第二光纖配對(一個輸入光纖和一根輸出光纖)也被最優(yōu)化，建立第二參考點。因為一束光纖里的光纖之間的關(guān)系穩(wěn)定，所以上述第二參考點能夠使開關(guān)彌補任何由于損耗或其它環(huán)境作用而導致的錯誤，而不考慮它們?nèi)绾螌饫w束的定位起作用本方法提供了一個具有良好可重復性的起始位置。除此之外，在臨界測量之前，起始位置完全可以提高功率重復最優(yōu)化，或者進行選擇性重復最優(yōu)化。這提供了一種在開關(guān)里主動彌補機械損耗和其它的環(huán)境影響的途徑。搜尋和最優(yōu)化程序搜尋和使程序最優(yōu)化很簡單。分別移動每個梁，實現(xiàn)沿迪卡爾坐標(x-y)系近似直線移動，在移動過程中，監(jiān)控大范圍的光檢測器的響應。當檢測到超過預定臨界值的信號時，調(diào)入最優(yōu)化子程序。
最優(yōu)化子程序進行定位搜尋，確定與本地信號最大值相對應的梁的位置。在整個最優(yōu)化過程中，在靠近最大信號點的同時，梁總是按照一致的方向和次序移動梁。按照這種方式操作電機，消除在梁之間可以產(chǎn)生摩擦的磁滯作用。此后，在裝配后的和已經(jīng)最優(yōu)化的開關(guān)工作期間，梁按照相同方向和次序移動，實現(xiàn)梁位置重復最優(yōu)化。這種方法減少偏差并確保復制在工廠里獲得的該領(lǐng)域中的性能。
使用聚焦程序完成最優(yōu)化。檢測到的臨界信號點成為假想盒子的最優(yōu)化搜尋的中心點，所述假想盒子圍繞該點繪制，每邊的長度大約等于光纖芯的直徑。然后移動梁，使輸入光纖與盒子的對角相符合。接下來移動輸入梁和輸入光纖，使輸入光纖穿過假想盒子的相鄰兩邊。當移動輸入光纖時，檢測輸出光纖束。給假想盒子的每一邊確定一個最大信號點。這些坐標點成為具有較小邊的新最優(yōu)化盒子的中心點。因為要求多次循環(huán)，所以重復最優(yōu)化程序。一般地，使用上述程序進行三次循環(huán)可以實現(xiàn)聚焦。
最優(yōu)化以后，輸入梁和輸出梁彼此相對放置，因此發(fā)光的輸入光纖與輸出光纖中的一根輸出光纖正確排列。利用步進電機相對于它的起始位置的讀數(shù)，對樞軸的位置或每根梁的位置進行測量，在測得的兩根梁的位置建立一套坐標系，所述坐標系與最優(yōu)調(diào)整位置相對應。這些坐標點臨時存儲在測試控制器存儲器里。坐標點存儲后，搜尋程序從開始最優(yōu)化的點處重新開始。
繼續(xù)進行反復搜尋和最優(yōu)化過程，直到找到所有光纖對和已經(jīng)搜尋到存儲在存儲器里的或者所需區(qū)域的相應位置。完成以后，將開關(guān)的所有最佳耦合位置從測試計算機存儲器轉(zhuǎn)換到開關(guān)裝置存儲器?，F(xiàn)在，為了實現(xiàn)任一光纖對的耦合，滿足使用者的需要，開關(guān)具有全部所需的信息。設備控制器電路板上的邏輯線路存取設備存儲器中的相適應的坐標，并發(fā)出指令，將梁推到校正位置。操作優(yōu)選實施例當輸入小齒輪38旋轉(zhuǎn)時，輸入梁12繞輸入旋轉(zhuǎn)樞軸58轉(zhuǎn)動，同樣，當輸出小齒輪40旋轉(zhuǎn)時，輸出梁14繞輸出旋轉(zhuǎn)樞軸60轉(zhuǎn)動。輸入小齒輪38的相對大的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成輸入梁12相對小的旋轉(zhuǎn)運動。從梁樞軸到齒輪的較長距離和從樞軸到光纖束的短距離進一步增加了齒輪比所產(chǎn)生的阻尼。這種結(jié)合提出一種以弧形準確轉(zhuǎn)換輸入光纖束18的方法。輸入光纖束18的轉(zhuǎn)換所描繪的弧實際垂直于輸出光纖束20的轉(zhuǎn)換所描繪的弧。這種關(guān)系提供了在兩個光纖束18和20中彼此之間相對的任一光纖對的定位和不定位的兩個自由度。
所有光纖對的最優(yōu)化梁坐標儲存在控制接口設備24的存儲器里。當為了光連接一個特殊的光纖對，控制接口設備24收到一條輸入指令時，再調(diào)用上述光纖對的坐標，指令轉(zhuǎn)換成所需的電子驅(qū)動信號，傳送到步進電機30和32，實現(xiàn)梁的移動。控制接口設備24根據(jù)電機控制器的規(guī)則將此信息輸出到電機控制器26、28，電機按照需要，階梯式的達到所要求的位置。按照這種方式，輸入光纖束18里的任何光纖可以用輸出光纖束20里的任何光纖實現(xiàn)選擇性光排列。一般應用操作其中，開關(guān)的一般應用包括在數(shù)字數(shù)據(jù)通信線路中光纖光纜的遠程光纖測試，實驗室裝置中的多光纖設備的測試，或者在靈敏結(jié)構(gòu)中光纖傳感器的多路傳輸。不考慮終端應用，開關(guān)的操作是相同的。提高功率，開關(guān)重調(diào)到零回到起始位置，建立物理止動裝置和然后使用光源和探測器，實現(xiàn)選定的輸入和輸出光纖配對最優(yōu)化。如果一個第二光纖對固定到光源和探測器上，則對這個光纖配對重新最優(yōu)化，建立第二起始位置。
這些光纖配對的新位置與原來的位置相比較。根據(jù)放大的差異，開關(guān)可以用信號標明錯誤或利用差異在數(shù)學上彌補余下的光纖對的位置并且繼續(xù)工作。因為所有其它光纖對的位置都是以起始位置為基準來確定，所以開關(guān)機械裝置中的任何損耗隨后得到主動彌補。
借助于面板鍵盤或者直接輸入到計算機界面，及其它可能的方式，使用者進入一條指令，轉(zhuǎn)換光纖耦合。如上所述，一旦進入一條有效指令，開關(guān)將對梁進行調(diào)整，從而與儲存在存儲器里的最佳梁位置相附。用于移動每根梁的趨近距離和移動次序與在初始搜尋和最優(yōu)化程序中所用的趨近距離和運動次序十分近似，根據(jù)前面所述的原因，初始搜尋和最優(yōu)化程序用來確定最佳位置。如果功率循環(huán)不經(jīng)常發(fā)生，則在預定的間隔數(shù)處，開關(guān)可以設計成自動啟動增加功率復零程序。完成給定的一系列轉(zhuǎn)換次序，經(jīng)過給定時間或者在環(huán)境條件發(fā)生了預定的最小變化時，也可以設計成重調(diào)到零。對另一個實施例加以說明圖12和13示出光纖光學開關(guān)的另一實施例，一般用附圖標記150表示。如本發(fā)明的第一種形式所述，開關(guān)150包括輸入封裝光纖束18和輸出封裝光纖束20，裝有光纖束和控制光纖束運動的梁使用電機和齒輪。
輸入光纖18和輸出光纖20固定在箍里。所述箍固定到每根梁上。梁為底座的主要部分。安放底座使箍的端面彼此相對。齒輪、電機和驅(qū)動電子使梁繞分離軸彎曲，所述軸由偏離的鉸接點形成。因為梁圍繞分離的軸線轉(zhuǎn)動，所以被控制的每根梁的運動可以調(diào)整單根光纖。本發(fā)明第一種形式公開的控制器可以用于另一實施例，并且它將維持每個光纖對的最佳耦合位置。在使用者需要時界面開始啟動。
和優(yōu)選實施例所述方式相同，將單根光纖捆成束并裝入箍。以類似方式構(gòu)成放有光纖的箍。利用抗反射涂層、折射率匹配介質(zhì)或成角度的磨光表面可以減少光纖光學開關(guān)150產(chǎn)生的反射。折射率匹配介質(zhì)和抗反射涂層具有額外的好處減少插入損失和插入損失中的變量。和優(yōu)選實施例類似，光學開關(guān)150優(yōu)選使用成角度的光滑表面和抗反射涂層的結(jié)合。附有箍的梁組成的底座每根梁和與它相結(jié)合的底座都由一種材料制成，使梁與底座成為一個整體并在樞軸處彎曲移動。如圖13所示，底座160和170以受控寬度或厚度為基礎，在梁成形的位置，在內(nèi)部面向側(cè)部制成厚度略薄(凹進去)的切割部分。裝配后這個凹進部分在在底座中成形的梁之間產(chǎn)生間隔，防止梁的摩擦作用。如圖12所示，除去材料，形成開口161、171，所述開口通過材料塊，形成梁190和192。梁在端部190A和192A固定到它們各自的底座上，并且當梁在端部190A和192A繞整個固定件彎曲時，梁的相對端190B和192B自由移動。
輸入梁190和輸出梁192同樣使制作簡單和由剛性的、穩(wěn)定的材料制成，如不銹鋼或者陶瓷，從而具有機械性和環(huán)境的穩(wěn)定性。每根梁優(yōu)選由同一寬度(比它的底座的寬度略小)和高度構(gòu)成，錐度(減少)沿長度從端部190A和192A到端部190B和192B逐漸減少。沿每根梁的長度中途形成箍轂190C和192C，每個轂具有孔用來存放光纖束的箍。梁的最大深度位于遠離轂的靠近其在端部190A和192A與底座接合的位置點附近，啟動時錐形梁190和192沿著每根梁的長度均勻分布彎曲應力。最初每根梁彎曲，端部190B和192B向上彎向傳動裝置，在卸載時移動梁。當梁被傳動裝置安裝和移動到一個平面位置處時，這個彎曲將預裝載施加于各自的傳動裝置上，并且確保梁在近似平面的位置、在兩個方向上、在預期的移動范圍里可以操作。
按照與光纖光學開關(guān)的第一實施例所使用方式相同，優(yōu)選將光纖束18、20分別安裝在可彎曲的輸入梁190和可彎曲的輸出梁192上。光纖束端面優(yōu)選距離內(nèi)側(cè)表面或者相應的底座面10um遠。此位置延伸光纖在某種程度上超過梁的寬度。然而，光纖并沒有延伸到足以使輸入和輸出端面在工作時相碰撞。箍安裝以后，裝配底座，其中一個底座轉(zhuǎn)動180°，從而梁的平面穿過箍轂190C和192C附近，然后，在適當位置用緊固件將底座固定在支撐板174上。齒輪、電機和驅(qū)動電子設備本發(fā)明第二種形式的梁傳動裝置用螺栓固定在每個底座上，并且在朝著或者離開每根梁的方向上可螺紋移動。螺拴推動系列包括螺拴環(huán)184和185，所述螺栓環(huán)用內(nèi)螺紋固定在底座上。輸入螺拴156和輸出螺拴166優(yōu)選具有相配合的高精度、抗磨損的外螺紋，分別擰入螺拴環(huán)。螺拴環(huán)分別剛性固定在底座160、170上，利用粘合劑，使螺栓軸線一般垂直于相應的梁，梁實際上為平面，螺拴的軸線平行于電機輸出軸176、178的軸線，電機152、162驅(qū)動小齒輪180、182。輸入球186安裝在輸入螺拴156的末端，輸出球188安裝在輸出螺拴166的末端。連接梁，通過旋轉(zhuǎn)螺栓使傳送到梁上的轉(zhuǎn)動力最小時，所述球構(gòu)成大致的單點接觸。輸入齒輪158安裝在輸入螺拴156的頂部，輸出齒輪168安裝在輸出螺栓166的頂部。齒輪是拼和的并且具有完整的抗反沖彈簧，從而提高可重復性定位。
如圖13所示，輸入電機152、輸入電機安裝件154、輸入螺栓156、輸入齒輪158和輸入底座160沿同一平面共同排列。同樣，輸出電機162、輸出電機安裝件164、輸出螺栓166、輸出齒輪168和輸出底座170也沿同一平面排列。輸入電機安裝件154、輸入底座160、輸出電機安裝件164和輸出底座170用螺栓172全部固定裝配到支撐板174上。優(yōu)選地，電機安裝件154、164由一種剛性材料如不銹鋼制成。電機152、162分別驅(qū)動軸176、178，所述軸分別安裝到輸入小齒輪180和輸出小齒輪182上。輸入小齒輪180和輸入齒輪158相嚙合，依次推動輸入螺栓156。同樣，輸出小齒輪182與輸出齒輪168相嚙合，依次推動輸出螺栓166。電機152、162優(yōu)選步進式電機。
可以看出通過電機152和162工作，使梁190和192彎曲，轂190C和192C的位置和轂的孔以公知方式彼此相對變化。轂運動，因此孔里裝的光纖束是可控制的并且與輸入螺栓156和輸出螺栓166的移動成比例。因此可以對相面對的光纖束里的光纖對進行控制。搜尋和最優(yōu)化程序在使用開關(guān)之前，要進行兩個步驟。必須以一個固定基準為基準為相面對的光纖束的每個所要求的光纖對建立最佳位置，并且這些位置必須存儲在電機控制器的存儲器里。一旦完成這點，無論使用者何時要求，都可以重復每個光纖配對。電機控制器與本發(fā)明第一種形式中所述的相同。
在開始搜尋和最優(yōu)化程序之前，與本發(fā)明的第一種形式中所述的相同，準備所需的裝置和設備。同樣，用于搜尋光纖對和最優(yōu)化它們的位置的程序也是相同的。分別移動每根梁190和192，沿迪卡爾坐標系近似直線運動。在運動期間，監(jiān)測大面積光探測器的響應。如果所檢測到的信號超過預先確定的臨界值，則搜尋程序調(diào)入前述的最優(yōu)化子程序。另一實施例的操作當輸入小齒輪推動輸入螺栓156時，輸入球186壓靠在可彎曲的輸入梁190上，輸入光纖束18可分離地安裝在梁上。同樣，當輸出小齒輪182推動輸出螺栓166時，輸出球188壓靠在可彎曲的輸出梁192上，輸出光纖束可分離地安裝在梁上。輸入小齒輪180的相對大的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成輸入梁190的相對小的運動，并且提出一種方法，所述方法按照弧形準確轉(zhuǎn)換轂190C和輸入光纖束18，輸入光纖束18的轉(zhuǎn)換所劃出的弧形痕跡實際垂直于放在轂192C里的輸出光纖束20的轉(zhuǎn)換劃出的弧形痕跡。彼此之間相對給光纖束定位時具有兩個自由度。其它所有操作方面和可能的應用與優(yōu)選實施例相同。對不可調(diào)整實施例的說明及操作圖14為光纖光學開關(guān)的另外一個實施例，通常用附圖標記200表示。因為用于推動梁的方法不具有可調(diào)整性，所以本實施例不同于前面所述的兩個實施例。結(jié)果形成或者是單個1×2開關(guān)或者是兩個1×1(開-關(guān))開關(guān)。不可調(diào)整裝置的比例減小到與有限的光纖容量相對應。除了這些差異以外，本實施例的主要元件與前面所述的元件相類似。
按照與第一實施例的輸入箍80和輸出箍42相同的方式構(gòu)建輸入箍201和輸出箍202。輸入梁206和輸出梁204可以是剛性的也可以具有柔韌性。兩根梁圍繞分離的軸線旋轉(zhuǎn)固定在上底座207上。輸入梁206與樞軸217相連，并且被輸入彈簧209向上推，直到與上面可調(diào)的輸入止動裝置210相接觸。同樣，如剖面圖所示，輸出彈簧圍繞樞軸219向上推輸出梁204，所述樞軸219在輸入梁206的安裝端所形成的引導槽221里。樞軸217和219固定在梁206和204的安裝端，以上底座的側(cè)壁為軸而轉(zhuǎn)動。輸出梁204繞軸旋轉(zhuǎn)直到與上面可調(diào)的輸出止動裝置211相接觸。
選定的推動梁的方法除去了可調(diào)整性。優(yōu)選地，電磁致動器208固定在較低的底座205上。用致動器208磁性吸引兩根梁，同時圍繞梁分離的軸線推動梁，直到梁與較低的可調(diào)止動裝置212相接觸，圖中只示出較低的可調(diào)止動裝置212。每根梁都具有一個止動裝置，優(yōu)選用防松螺母擰緊，放在每根梁端部附近，與梁的軸相對。
因為梁圍繞銷217和219轉(zhuǎn)動，所以可能安放上、下可調(diào)止動裝置210、211和212，從而實現(xiàn)對兩對單個光纖的調(diào)整。當梁在支撐位置抵著止動裝置210、211時，實現(xiàn)了一對光纖的調(diào)整。通電時，電磁致動器208同樣向下推兩根梁206和204，直到它們分別與較低的可調(diào)止動裝置212相接觸。在那一點，或者起始的輸入光纖與一根新的輸出光纖一致，形成1×2開關(guān)，或者如果按照上述形式制造，實現(xiàn)兩個不同的光纖的調(diào)整，從而形成第二個兩個1×1開關(guān)。總結(jié)可以看出本發(fā)明所述的光學開關(guān)提出一種易于構(gòu)建的簡潔裝置，部件價格相對便宜，光學性能良好，并且隨時間和環(huán)境的波動光學性能保持穩(wěn)定和不變。開關(guān)的幾何形狀可以進行變形，從而符合設計目標的廣泛變化。
上述說明包括許多特征，但是不應該解釋成對本發(fā)明范圍的限制，而是目前優(yōu)選實施例的一些舉例。例如，梁的運動可以通過許多其它方式得以實現(xiàn)，包括但不局限于線性的或者音圈傳動裝置、凸輪、拉緊的金屬絲、人工操縱等等；光纖可以用任何其它光學波導包括硅、透鏡等代替；和梁可以用其它材料建造如硅，或者用更復雜的不同形狀或支撐方式的結(jié)構(gòu)代替，但是，與上述的梁相同，仍然用于同一運動目的。
盡管參照優(yōu)選實施例對本發(fā)明加以說明，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認識到可以在形式和細節(jié)上進行不脫離本發(fā)明的精神和范圍的變形。
權(quán)利要求
1.一種光學開關(guān)，包括基座；安裝在基座上的第一構(gòu)件和第二構(gòu)件；至少一第一光波導，所述光波導安裝在所述第一構(gòu)件上，所述第一光波導端接在第一光端面上；至少一第二光波導，所述光波導安裝在所述第二構(gòu)件上，所述第二光波導端接在第二光端面上；所述第一構(gòu)件和第二構(gòu)件的定位應使所述第一端面與所述第二光端面相對，第一光端面描畫出第一路徑，所述第一路徑根據(jù)第一構(gòu)件的移動位于第一平面上，所述第二光端面描劃出第二路徑，所述第二路徑根據(jù)第二構(gòu)件的移動位于第二平面上，所述第一平面和第二平面基本平行，并且所述第一、第二路徑基本不平行并且至少部分路徑上重疊；和一個可控制的驅(qū)動器，用于對所述的第一構(gòu)件和第二構(gòu)件進行移動，從而導致它們的路徑上第一端面和第二端面的移動，實現(xiàn)在相應的路徑的重疊部分上選擇性地將至少一個第一光端面與至少一個第二光端面光學對準。
2.按照權(quán)利要求1所述的光學開關(guān)，其中所述第一光波導和第二光波導是光纖。
3.按照權(quán)利要求1所述的光學開關(guān)，其中所述的第一構(gòu)件和第二構(gòu)件是支撐在基座上的，從而這兩部分是可移動的。
4.按照權(quán)利要求3所述的光學開關(guān)，其中梁安裝在基座上，可圍繞樞軸移動。
5.按照權(quán)利要求4所述的光學開關(guān)，其中所述驅(qū)動器對所述第一構(gòu)件和第二構(gòu)件在樞軸上進行移動，從而在所述第一光端面和第二光端面上驅(qū)動移動被減弱。
6.一種光衰減器，包括第一移動件和第二移動件；至少一第一光波導安裝在所述第一構(gòu)件上，所述第一光波導端接在第一光端面上；至少一第二光波導安裝在所述第二構(gòu)件上，所述第二光波導端接在第二光端面上；所述第一構(gòu)件和第二構(gòu)件被相對安裝，從而使所述第一光端面與所述第二光端面相對，第一光端面的移動在第一平面上描劃出第一路徑，所述第二光端面的移動在第二平面上描劃出第二路徑，所述第一平面和第二平面基本平行，并且所述第一、第二路徑基本不平行并且至少部分重疊；和一個可控制的驅(qū)動器，用于對所述的第一構(gòu)件和第二構(gòu)件進行移動，從而實現(xiàn)在至少所述第一光波導與至少所述第二光波導光學不對準和對準。
7.按照權(quán)利要求6所述的光衰減器，其中所述可控制的驅(qū)動器將上述第一、第二構(gòu)件的部分移動一個已知距離和所述第一、第二光端面移動較短的距離。
8.按照權(quán)利要求7所述的光衰減器，其中具有多個第一光波導，安裝在第一套管上，和多個第二光波導，安裝在第二套管上，所述套管分別安裝在第一、第二構(gòu)件上并且在一確定的路徑上移動，從而使多個第一光學波導中的每一個波導被移動，與多個第二光波導中的任一個波導對準。
9.按照權(quán)利要求13所述的光衰減器，其中可控制的驅(qū)動器包括對所述第一構(gòu)件和第二構(gòu)件的單獨的驅(qū)動器，所述可控制的驅(qū)動器中的每個驅(qū)動器都可移動到已知的預選定位置，從而使從第一光波導中選出的一個第一光波導與從第二光波導中選出的一個第二光波導對準。
10.按照權(quán)利要求6、8或9所述的光衰減器，其中第一、第二移動構(gòu)件包括細長的梁，所述梁相對于支撐件樞轉(zhuǎn)固定在相鄰的第一端上，可控制驅(qū)動器的工作將所述梁移動到距每個梁的樞轉(zhuǎn)安裝間隔第一距離的位置，并且至少一第一光波導和至少一第二光波導分別安裝在各自的梁上，使光波導的移動小于第一距離。
11.按照權(quán)利要求6-10中的任一項所述的光衰減器，其中所述的其它可控制的驅(qū)動器包括單獨的步進式電機或單獨的絲桿件，用于與每個移動件嚙合和，單獨的可控電機用于對所述單獨的絲桿進行驅(qū)動，和一個控制器，所述控制器對所述的步進式電機和所述的可控電機進行控制。
12.一種控制光學開關(guān)的方法，包括將至少一第一光波導安裝在一第一移動驅(qū)動器上，將至少一個第二光波導安裝在位于對面位置上的一第二移動驅(qū)動器上，被安裝的光波導在至少部分重疊的單獨的路徑上移動，并且選擇性地使至少一第一光波導在第一位置對準至少一第二光學波導，并使至少一第一光波導在第二位置不與至少一第二光波導對準。
13.按照權(quán)利要求12所述的方法，其中光波導的移動包括通過將一個力加在在移動路徑上的臂實現(xiàn)對光波導進行支撐的臂的移動，并使臂圍繞位置樞轉(zhuǎn)，實現(xiàn)臂在位置上的移動，其中所加的力導致波導基本較小的移動。
14.一種實現(xiàn)第一波導矩陣和第二波導矩陣位置的變化和最佳化的方法，包括將第一波導矩陣和第二波導矩陣移動安裝在路徑上，所述路徑構(gòu)成至少部分重疊的弧形，第一波導和第二波導相向并且每個矩陣包括一個波導，用波導驅(qū)動器將第一波導矩陣和第二波導矩陣移動到一個基準位置，在該基準位置上對波導驅(qū)動器調(diào)零，和移動波導驅(qū)動器，產(chǎn)生在選出的輸入波導與一個輸出波導之間的信號的最大傳輸，建立第二基準位置。
15.按照權(quán)利要求14所述的方法，其中一個輸入波導和一個輸出波導在相應的波導矩陣構(gòu)成的基準矩形框的一個角上，并且在檢測第二輸入波導與第二輸出波導之間的信號傳輸?shù)耐瑫r，至少移動一個波導矩陣，使它們之間傳送的信號最大化，從而建立一第二原來位置。
16.按照權(quán)利要求14所述的方法，其中確定輸入和輸出波導矩陣的位置并建立符合一個位置的坐標，在該位置將一個被光照的輸入光波導與被檢測的輸出光波導對準并重復進行該過程，直到輸入波導矩陣的所有輸入波導與輸出光波導矩陣的各個輸出波導成對和對應于基準位置的這些對被確定。
全文摘要
一種光學開關(guān)和衰減器(10、150、200)，其中對輸入波導束(18)中的任一波導(48)選擇性地光學對準或不對準輸出波導束(20)中的任一波導(48)。波導束(18、20)安裝在梁(12、14、190、192、206、204)上，所述梁在不平行的弧線上對波導束(18、20)進行移動。光學開關(guān)(10、150、200)可實現(xiàn)對任意數(shù)量的輸入和輸出波導(48)的高性能的開關(guān)控制和衰減。
文檔編號G02B6/26GK1425143SQ01808246
公開日2003年6月18日 申請日期2001年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月18日
發(fā)明者約翰·G·伯杰, 戴維·J·埃蒙斯 申請人:約翰·G·伯杰, 戴維·J·埃蒙斯