一種多通道2×2光開關(guān)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電子器件技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種多通道2X2光開關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]光開關(guān)是一種實(shí)現(xiàn)光信號(hào)通斷、光路徑改變的光無源器件，是實(shí)現(xiàn)光通信網(wǎng)絡(luò)信號(hào)交換的基礎(chǔ)器件之一，也是實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)中核心部件之一。目前光開關(guān)技術(shù)相對成熟，各類產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于光路切換、系統(tǒng)監(jiān)測、光路保護(hù)切換試驗(yàn)、光纖傳感系統(tǒng)、光器件測試、光分/插復(fù)用(OADM)、時(shí)分復(fù)用(TDM)、波分復(fù)用(WDM)等場合。光開關(guān)具有廣闊的市場前景，是最具發(fā)展?jié)摿Φ墓鉄o源器件之一。
[0003]現(xiàn)有的多數(shù)光開關(guān)基本上都是繼電器和電機(jī)結(jié)構(gòu)的機(jī)械式光開關(guān)，即采用2臺(tái)光纖準(zhǔn)直器相互對準(zhǔn)、實(shí)現(xiàn)輸入端與輸出端光的耦合，通過控制繼電器或電機(jī)移動(dòng)光學(xué)元件，如改變棱鏡、或反射鏡等光學(xué)元件的位置，使光束改變方向，從而實(shí)現(xiàn)光路的切換。
[0004]目前的IX 2和2 X 2機(jī)械式光開關(guān)主要是采用粘膠工藝技術(shù)，裝調(diào)不方便，密封性較差，因此其中的光學(xué)晶體鍍膜層容易被氧化或污染，不僅影響光開關(guān)的工作壽命，也使光開關(guān)的工作溫度局限在_20°C?+70°C，且光路插入損耗變化超過0.2dB。
[0005]隨著光通信技術(shù)超高速發(fā)展、加工工藝的進(jìn)步，光通信系統(tǒng)都朝著大容量、小型化、集成化等方向發(fā)展。光開關(guān)作為光通信鏈路中的一種重要元器件，市場需要切換快速的、多通道的小型化光開關(guān)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種多通道2X2光開關(guān)，其繼電器嵌于底盒內(nèi)，底盒的兩個(gè)相對的側(cè)面分別固定I個(gè)N芯光準(zhǔn)直器，懸梁臂后端固定于繼電器擺動(dòng)片、前端固定安裝η個(gè)棱鏡，初始狀態(tài)輸入N束光經(jīng)一側(cè)的N芯光準(zhǔn)直器直接分別進(jìn)入相對側(cè)面上與之正對的N芯光準(zhǔn)直器的輸入端口，當(dāng)繼電器通電時(shí)η個(gè)棱鏡被繼電器擺動(dòng)片抬高，輸入光束各經(jīng)N芯光準(zhǔn)直器的一個(gè)通道后，通過棱鏡折射進(jìn)入相對側(cè)面上的N芯光準(zhǔn)直器的另一個(gè)輸入端
□ O
[0007]本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種多通道2X2光開關(guān)，包括光準(zhǔn)直器、棱鏡和繼電器，繼電器嵌裝于底盒內(nèi)腔底部，底盒的底部有引腳孔，繼電器的引腳從底盒的引腳孔伸出，連接驅(qū)動(dòng)電線。底盒相對的兩個(gè)側(cè)面各有I個(gè)堵頭孔，每個(gè)堵頭孔固定安裝I個(gè)N芯光準(zhǔn)直器，所述N為4、8、12或16。輸入端的N芯光準(zhǔn)直器與輸出端的N芯光準(zhǔn)直器相同，且二者的中軸線相重合，各光路一一相對。繼電器上有鉸接于其表面的擺動(dòng)片，擺動(dòng)片后端處于繼電器線圈上方，前端固定懸梁臂，懸梁臂的中心線與安裝N芯光準(zhǔn)直器的底盒的側(cè)面平行，懸梁臂前端固定安裝η個(gè)并列的棱鏡，η = Ν/4。初始狀態(tài)，即繼電器未通電的狀態(tài)，懸梁臂前端的高度相同的η個(gè)棱鏡處于輸入端的N芯光準(zhǔn)直器和輸出端的N芯光準(zhǔn)直器的中軸線之下，輸入端的N芯光準(zhǔn)直器的各光路分別與輸出端的N芯光準(zhǔn)直器的各光路相對，M束輸入光分別經(jīng)輸入端的N芯光準(zhǔn)直器的M個(gè)光路直接進(jìn)入正相對的輸出端N芯光準(zhǔn)直器的M個(gè)光路，MSN。當(dāng)繼電器通電時(shí)，擺動(dòng)片后端被繼電器線圈吸引向下移動(dòng)、前端向上擺動(dòng)，帶動(dòng)懸梁臂抬高、懸梁臂前端的η個(gè)棱鏡切入2個(gè)N芯光準(zhǔn)直器之間的光路上。
[0008]所述棱鏡為四棱柱的光學(xué)楔角片棱鏡，其棱與N芯光準(zhǔn)直器的中軸線垂直。棱鏡的4個(gè)側(cè)面均相等且兩兩平行，為折射光的斜面。斜面上有增透鍍膜。兩個(gè)銳角的對角面與N芯光準(zhǔn)直器的光路垂直，即其鈍角與N芯光準(zhǔn)直器相對。每個(gè)棱鏡的一個(gè)斜面與輸入端或輸出端的N芯光準(zhǔn)直器的2個(gè)光路相對。當(dāng)一束輸入光經(jīng)輸入端的N芯準(zhǔn)直器的某光路入射與之相對的棱鏡的斜面，經(jīng)該棱鏡的另一對平行斜面的2次內(nèi)反射，由該棱鏡與入射面平行的另一斜面出射，進(jìn)入輸出端的N芯光準(zhǔn)直器另一光路，該光路與光的出射面相對，一個(gè)棱鏡可實(shí)現(xiàn)4束光同時(shí)折射切換。
[0009]所述棱鏡的銳角為55°?65°。
[0010]為了便于安裝N芯光準(zhǔn)直器，底盒堵頭孔外接堵頭管，二堵頭管的中心線重合，且垂直于底盒側(cè)面。N芯光準(zhǔn)直器插入堵頭管內(nèi)，二者為間隙配合且固定連接。N芯光準(zhǔn)直器的尾部的光纖輸入輸出端口在堵頭管外。
[0011]為了保護(hù)N芯光準(zhǔn)直器，堵頭管外套有堵頭套筒，堵頭套筒內(nèi)端抵于底盒側(cè)面，N芯光準(zhǔn)直器尾部處于堵頭套筒內(nèi)。堵頭套筒尾端還安裝有橡膠尾套，封閉堵頭套筒尾端，以保護(hù)N芯光準(zhǔn)直器的光纖輸入輸出端口。
[0012]底盒配有與其內(nèi)腔相配合的蓋板，蓋板密封固定于底盒內(nèi)腔上方腔口，蓋板與底盒之間的縫隙為金屬化密封，同時(shí)底盒底面的引腳孔也為金屬化密封。
[0013]為保護(hù)底盒內(nèi)的金屬部件和光學(xué)晶體棱鏡的鍍膜層不被污染和氧化，金屬化密封的底盒內(nèi)充氮?dú)?。蓋板與底盒封裝是在真空箱里進(jìn)行，蓋板與底盒封裝前，先將底盒內(nèi)腔抽成真空，然后再充氮?dú)猓詈笤谡婵障淅镞M(jìn)行金屬化封裝，完成整個(gè)真空充氮封裝過程只需3?4分鐘。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明多通道2X2光開關(guān)的優(yōu)點(diǎn)為:1、只用一組楔角片棱鏡，電磁驅(qū)動(dòng)，光路切換簡單，裝調(diào)方便，精密度高，光學(xué)指標(biāo)穩(wěn)定，體積小；2、本開關(guān)光信號(hào)切換時(shí)間僅3?5ms，光路插入損耗低，插入損耗直通(不經(jīng)過棱鏡)僅為0.3dB,插入損耗折射(經(jīng)過棱鏡)僅為0.4dB，重復(fù)性為±0.01，串音小，回波損耗大，使用壽命高；3、密封性能好，真空充氮保證精密度高和使用壽命，并保證了在_40°C?+80°C的環(huán)境條件下工作，光學(xué)插入損耗指標(biāo)變化不超過0.2dB ;4、適用于系統(tǒng)的集成化，可用于光纖通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、光纖線路保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)、光纖測量系統(tǒng)以及光纖傳感系統(tǒng)中光信號(hào)的交換；5、使用現(xiàn)有零部件，加工生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，適合于批量化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0015]圖1為本多通道2X2光開關(guān)實(shí)施例的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本多通道2X2光開關(guān)實(shí)施例繼電器不通電時(shí)的直通光路圖。
[0017]圖3為本多通道2X2光開關(guān)實(shí)施例繼電器通電時(shí)經(jīng)棱鏡折射的光路圖。圖中標(biāo)號(hào)為:
[0018]1、底盒，2、擺動(dòng)片，3、繼電器，4、懸梁臂，5、堵頭管，6、8芯光準(zhǔn)直器，7、棱鏡，8、蓋板，9、堵頭套筒，10、橡膠尾套；P1?P8為輸入端8芯光準(zhǔn)直器的光路，Ql?Q8為輸出端8芯光準(zhǔn)直器的光路。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對以8通道2X2光開關(guān)為實(shí)施例作進(jìn)一步說明。
[0020]如圖1所示，本8通道2X2光開關(guān)實(shí)施例，底盒I有長方體的內(nèi)腔，繼電器3嵌裝于底盒I內(nèi)腔底部，底盒I的底部有引腳孔，繼電器3的引腳從底盒I的引腳孔伸出，連接驅(qū)動(dòng)電線。底盒I相對的兩個(gè)側(cè)面上各有I個(gè)堵頭孔，每側(cè)的堵頭孔在側(cè)面外各固定連接堵頭管5，2個(gè)側(cè)面上堵頭管5的中心線成一直線，且該直線與安裝堵頭管5的底盒I的側(cè)面垂直。2個(gè)8芯光準(zhǔn)直器6分別插入一側(cè)的堵頭管5，當(dāng)光路調(diào)節(jié)完成后，N芯光準(zhǔn)直器6焊接固定于堵頭管5內(nèi)。
[0021]繼電器3上有鉸接于其表面的擺動(dòng)片2，擺動(dòng)片2后端處于繼電器3線圈上方，前端上方固定懸梁臂4，懸梁臂4的中心線與安裝光準(zhǔn)直器6的底盒I相對的側(cè)面平行，懸梁臂4前端固定安裝2個(gè)并列的相同棱鏡7。
[0022]如圖2所示，初始狀態(tài)，即繼電器3未通電的狀態(tài)，懸梁臂4前端的棱鏡7處于相對的2個(gè)8芯光準(zhǔn)直器6的中軸線之下，輸入端的8芯光準(zhǔn)直器6的光路Pl?P8分別與輸出端的8芯光準(zhǔn)直器6的光路Ql?Q8正相對，即成8條直線光路。4束輸入光Pl、P2、P5和P6分別經(jīng)輸入端8芯光準(zhǔn)直器6直接進(jìn)入正相對的輸出端8芯光準(zhǔn)直器6的光路Ql、Q2、Q5 和 Q6。
[0023]當(dāng)繼電器3通電時(shí)，擺動(dòng)片2后端被繼電