專利名稱：全反射式光學(xué)開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種全反射式光學(xué)開關(guān)，特別系有關(guān)于一多面體內(nèi)全反射的光，由控制一折射率匹配液體的有無，制作的光學(xué)開關(guān)。
然而，此種光學(xué)開關(guān)的缺點在于，輸出的光強度對于外加功率系周期性且非常敏感。此外，此種光學(xué)開關(guān)的另一缺點為對于波長敏感，所以此種光學(xué)開關(guān)適用的波長范圍較受限制。


圖1B系概要地顯示另一種習(xí)知的光學(xué)開關(guān)。如圖1B所示，另一種習(xí)知的光學(xué)開關(guān)7具有一Y型波導(dǎo)4；并且對于此Y型波導(dǎo)4的分支部位外加一加熱器5。當(dāng)加熱器5對于Y型波導(dǎo)4加熱時，根據(jù)模態(tài)漸變原理(mode-evolution)切換此種光學(xué)開關(guān)7的輸出端。
然而，此種光學(xué)開關(guān)的缺點在于，必須造成很大的折射系數(shù)差異；因此，此種光學(xué)開關(guān)需要更大的熱能。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是為了解決上述的問題，提出一種全反射式光學(xué)開關(guān)。于此反射式光學(xué)開關(guān)中，一光訊號以全反射于其中行進。由控制一折射率匹配液體(index matching liquid)的有無，將光訊號自本發(fā)明的全反射式光學(xué)開關(guān)耦合至不同的光通路。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案全反射式光學(xué)開關(guān)，其包括一透明多邊形柱狀體，具有兩個端面與復(fù)數(shù)側(cè)面，且一光訊號自一側(cè)面入射該透明多邊形柱狀體，且該光訊號于該透明多邊形柱狀體中產(chǎn)生全反射；復(fù)數(shù)耦合玻璃，分別與上述透明多邊形柱狀體的復(fù)數(shù)側(cè)面毗鄰設(shè)置，并且該等耦合玻璃分別與上述復(fù)數(shù)側(cè)面之間形成復(fù)數(shù)狹縫；一折射率匹配液體，具有與上述透明多邊形柱狀體及耦合玻璃相同的折射率；以及一推擠裝置，將上述折射率匹配液體移入與移出上述復(fù)數(shù)狹縫。
當(dāng)透明多邊形柱狀體的側(cè)面與耦合玻璃的間的狹縫不具有折射率匹配液體時，光訊號通過此側(cè)面全反射，于此透明多邊形柱狀體內(nèi)行進；此外，當(dāng)透明多邊形柱狀體的側(cè)面與耦合玻璃之間的狹縫具有折射率匹配液體時，光訊號通過此折射率匹配液體與耦合玻璃移出此透明多邊形柱狀體。
上述推擠裝置系一熱氣泡噴墨印刷裝置，當(dāng)該熱氣泡噴墨印刷裝置加熱產(chǎn)生一氣泡且注入上述狹縫中，移出該狹縫中的折射率匹配液體；當(dāng)溫度降低且該氣泡自上述狹縫消失后，上述折射率匹配液體移入該狹縫中，且上述光訊號自該耦合玻璃輸出。
上述推擠裝置還可系為一變形材料，利用變形材料受溫度或電壓或其它方式產(chǎn)生變形時，當(dāng)變形材料變形拉長進入該狹縫中，移出上述折射率匹配液體，光訊號無法自該耦合玻璃輸出；當(dāng)變形材料變形縮回時，該變形材料離開該狹縫，上述折射率匹配液體移入該狹縫中，且上述光訊號自該耦合玻璃輸出。
其更包括一準(zhǔn)直器，將上述光訊號準(zhǔn)直后，以一既定角度入射該透明多邊形柱狀體，且該光訊號于該透明多邊形柱狀體中產(chǎn)生全反射。
本發(fā)明的技術(shù)方案還可以是，一種全反射式光學(xué)開關(guān)，其包括一N+1邊形柱狀體，其有兩個端面與N+1個側(cè)面，且一光訊號自一側(cè)面入射該透明N+1邊形柱狀體，且該光訊號于該透明N+1邊形柱狀體中產(chǎn)生全反射；N+1個耦合玻璃，分別與上述透明N+1邊形柱狀體的N+1個側(cè)面毗鄰設(shè)置，并且該N+1個耦合玻璃分別與上述N+1個側(cè)面之間形成N+1個狹縫；一折射率匹配液體，具有與上述透明N+1邊形柱狀體及耦合玻璃相同的折射率；以及一推擠裝置，將上述折射率匹配液體移入與移出上述N+1個狹縫。
其中，當(dāng)一個側(cè)面為光訊號輸入端，其它N個側(cè)面為光訊號輸出端，此為1×N一對多光開關(guān)；當(dāng)N個側(cè)面為光訊號輸入端，只有一個側(cè)面為光訊號輸出端，此為N×1多對一光開關(guān)。另外該技術(shù)方案中的推擠裝置可采用熱氣泡噴墨印刷裝置，還可采用變形材料。
本發(fā)明的技術(shù)方案還可以是，一種多對多的全反射式光學(xué)開關(guān)，其包括N個1×N一對多光開關(guān)，與M個N×1多對一光開關(guān)，其中N≥M，每一個N×1多對一光開關(guān)，分別連接于上述N個1×N一對多光開關(guān)，形成一種N×M的全反射式光學(xué)開關(guān)。
采用上述結(jié)構(gòu)本發(fā)明可實現(xiàn)一光訊號進入此全反射式光學(xué)開關(guān)后，提供多個光路徑輸出；或多個光訊號進入此全反射式光學(xué)開關(guān)后，提供單一光路徑輸出。還可實現(xiàn)多個光訊號進入復(fù)數(shù)全反射式光學(xué)開關(guān)后，提供多個光路徑輸出。本發(fā)明的優(yōu)點還在于，此全反射式光學(xué)開關(guān)適用于任何頻寬的光訊號。
圖1B系概要地顯示另一種習(xí)知的光學(xué)開關(guān)。
圖2系一上視圖，其概要地顯示本發(fā)明的全反射式光學(xué)開關(guān)。
圖3A與圖3B系分別說明使用不同的方法將折射率匹配液體自狹縫中移出與移入。
圖4系一立體圖式，概要地說明本發(fā)明的全反射式光學(xué)開關(guān)。
圖5系概要地顯示一種n×m的全反射式光學(xué)開關(guān)。
附圖標(biāo)記說明1a、1b光纖； 2馬赫詹達干涉儀；3加熱器； 4Y型波導(dǎo)；5加熱器； 6、7習(xí)知的光學(xué)開關(guān)；10透明多邊形柱狀體； 11端面；20準(zhǔn)直器；30光訊號；40熱氣泡噴墨印刷裝置；50折射率匹配液體；60變形材料； B氣泡；f1、f2、f3、f4、f5 光纖；g、g1、g2、g3、g4、g5耦合玻璃；S、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7側(cè)面；t、t1、t2、t3、t4、t5狹縫。
如圖2所示，本發(fā)明的全反射式光學(xué)開關(guān)包括一透明多邊形柱狀體10其中，此透明多邊形柱狀體具有兩個端面11以及復(fù)數(shù)側(cè)面s1、s2、s3、s4、s5、...。復(fù)數(shù)耦合玻璃g1、g2、g3、g4、g5...分別與復(fù)數(shù)側(cè)面s1、s2、s3、s4、s5、...毗鄰設(shè)置；并且每一耦合玻璃與側(cè)面之間具有一狹縫t1、t2、t3、t4、t5...。
光訊號在全反射式光學(xué)開關(guān)內(nèi)，其進行路徑30，于復(fù)數(shù)側(cè)面s1、s2、s3、s4、s5、...間，以全反射方式進行。每一耦合玻璃g1、g2、g3、g4、g5......具有一輸出或輸入端，分別與一光纖耦合器c1、c2、c3、c4、c5......及光纖f1、f2、f3、f4、f5......連接，通過控制狹縫t1、t2、t3、t4、t5...內(nèi)的折射率匹配液體，可使得每一耦合玻璃與復(fù)數(shù)側(cè)面的光通道為通路或斷路。
若此透明多邊形柱狀體具有n+1個復(fù)數(shù)側(cè)面，當(dāng)光訊號由光纖f1經(jīng)過光纖耦合器20，于復(fù)數(shù)側(cè)面s1進入透明多邊形柱狀體內(nèi)，以全反射方式行經(jīng)其它n個復(fù)數(shù)側(cè)面，可通過控制狹縫t1、t2、t3、t4、t5...內(nèi)的折射率匹配液體，可使得其中一組耦合玻璃與復(fù)數(shù)側(cè)面的光通道為通路，而輸出光訊號到該組光纖中，所以輸出通道為n個，即一個通道為輸入端，其它n個通道為輸出端，此時為1×n的一對多光開關(guān)。反之，其中n個通道為輸入端，一個通道為輸出端，此時為n×1的多對一光開關(guān)。
圖3A與圖3B系分別說明使用不同的方法將折射率匹配液體自狹縫中移出與移入。
如圖3A所示，利用溫度的上升或下降，控制氣泡的產(chǎn)生或消失。例如，熱氣泡噴墨印刷裝置(thermal-bubble Ink-Jet Printing Apparatus)40加熱后，可產(chǎn)生一氣泡B注入此狹縫t中。進一步，通過氣泡的產(chǎn)生與消失，自狹縫t中移出或移入折射率匹配液體50。當(dāng)氣泡B產(chǎn)生時，折射率匹配液體50移出耦合玻璃g與透明多邊形柱狀體的側(cè)面s之間的狹縫t；因此，光訊號經(jīng)由此側(cè)面全反射后繼續(xù)于此透明多邊形柱狀體中行進。當(dāng)氣泡消失時，折射率匹配液體50移入耦合玻璃g與透明多邊形柱狀體的側(cè)面s之間的狹縫t；因此，光訊號通過與此側(cè)面毗鄰的耦合玻璃，進入此光學(xué)開關(guān)外的光通路。
如圖3B所示，利用一變形材料的變形，控制折射率匹配液體的有無。當(dāng)變形材料受溫度或電壓或其它方式而產(chǎn)生變形拉長時，變形材料60變形將折射率匹配液體50推開，因此，光訊號經(jīng)由此側(cè)面全反射后繼續(xù)于此透明多邊形柱狀體中行進。
當(dāng)變形材料受溫度或電壓或其它方式而產(chǎn)生變形縮回時，變形材料60縮短而將折射率匹配液體50拉回，折射率匹配液體50移入耦合玻璃g與透明多邊形柱狀體的側(cè)面s之間的狹縫t；因此，光訊號通過與此側(cè)面毗鄰的耦合玻璃，進入此光學(xué)開關(guān)外的光通路。
圖4系一立體圖式，概要地說明本發(fā)明的全反射式光學(xué)開關(guān)。如圖4所示，當(dāng)光訊號與垂直于復(fù)數(shù)側(cè)面的平面形成一夾角進入此透明多邊形柱狀體時，光訊號以類似于螺旋路徑于此透明多邊形柱狀體內(nèi)行進。進一步，增加光開關(guān)的數(shù)目。
圖5系概要地顯示一種多對多全反射式光學(xué)開關(guān)。如圖5所示，n個1×n的全反射式光學(xué)開關(guān)與m個n×1的全反射式光學(xué)開關(guān)由m條光纖連接；其中，n≥m。當(dāng)一光訊號進入n個1×n的全反射式光學(xué)開關(guān)中的一個后，光訊號具有m個選擇自m個n×1的全反射式光學(xué)開關(guān)中的一個輸出。因此，當(dāng)n個1×n的全反射式光學(xué)開關(guān)與m個n×1的全反射式光學(xué)開關(guān)通過m條光纖連接后，形成一種n×m的全反射式光學(xué)開關(guān)。
雖然本發(fā)明已以一較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當(dāng)以權(quán)利要求書界定的內(nèi)容為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種全反射式光學(xué)開關(guān)，其包括一透明多邊形柱狀體，具有兩個端面與復(fù)數(shù)側(cè)面，且一光訊號自一側(cè)面入射該透明多邊形柱狀體，且該光訊號于該透明多邊形柱狀體中產(chǎn)生全反射；復(fù)數(shù)耦合玻璃，分別與上述透明多邊形柱狀體的復(fù)數(shù)側(cè)面毗鄰設(shè)置，并且該等耦合玻璃分別與上述復(fù)數(shù)側(cè)面之間形成復(fù)數(shù)狹縫；一折射率匹配液體，具有與上述透明多邊形柱狀體及耦合玻璃相同的折射率；以及一推擠裝置，將上述折射率匹配液體移入與移出上述復(fù)數(shù)狹縫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全反射式光學(xué)開關(guān)，其特征在于上述推擠裝置系一熱氣泡噴墨印刷裝置，當(dāng)該熱氣泡噴墨印刷裝置加熱產(chǎn)生一氣泡且注入上述狹縫中，移出該狹縫中的折射率匹配液體；當(dāng)溫度降低且該氣泡自上述狹縫消失后，上述折射率匹配液體移入該狹縫中，且上述光訊號自該耦合玻璃輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全反射式光學(xué)開關(guān)，其特征在于上述推擠裝置系一變形材料，利用變形材料受溫度或電壓或其它方式產(chǎn)生變形時，當(dāng)變形材料變形拉長進入該狹縫中，移出上述折射率匹配液體，光訊號無法自該耦合玻璃輸出；當(dāng)變形材料變形縮回時，該變形材料離開該狹縫，上述折射率匹配液體移入該狹縫中，且上述光訊號自該耦合玻璃輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全反射式光學(xué)開關(guān)，其特征在于更包括一準(zhǔn)直器，將上述光訊號準(zhǔn)直后，以一既定角度入射該透明多邊形柱狀體，且該光訊號于該透明多邊形柱狀體中產(chǎn)生全反射。
5.一種全反射式光學(xué)開關(guān)，其包括一N+1邊形柱狀體，其有兩個端面與N+1個側(cè)面，且一光訊號自一側(cè)面入射該透明N+1邊形柱狀體，且該光訊號于該透明N+1邊形柱狀體中產(chǎn)生全反射；N+1個耦合玻璃，分別與上述透明N+1邊形柱狀體的N+1個側(cè)面毗鄰設(shè)置，并且該N+1個耦合玻璃分別與上述N+1個側(cè)面之間形成N+1個狹縫；一折射率匹配液體，具有與上述透明N+1邊形柱狀體及耦合玻璃相同的折射率；以及一推擠裝置，將上述折射率匹配液體移入與移出上述N+1個狹縫；其中，當(dāng)一個側(cè)面為光訊號輸入端，其它N個側(cè)面為光訊號輸出端，此為1×N一對多光開關(guān)；當(dāng)N個側(cè)面為光訊號輸入端，只有一個側(cè)面為光訊號輸出端，此為N×1多對一光開關(guān)。
6.一種多對多的全反射式光學(xué)開關(guān)，其包括N個1×N一對多光開關(guān)，與M個N×1多對一光開關(guān)，其中N≥M，每一個N×1多對一光開關(guān)，分別連接于上述N個1×N一對多光開關(guān)，形成一種N×M的全反射式光學(xué)開關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的全反射式光學(xué)開關(guān)，其特征在于上述推擠裝置系一熱氣泡噴墨印刷裝置，當(dāng)該熱氣泡噴墨印刷裝置加熱產(chǎn)生一氣泡且注入上述狹縫中，移出該狹縫中的折射率匹配液體；當(dāng)溫度降低且該氣泡自上述狹縫消失后，上述折射率匹配液體移入該狹縫中，且上述光訊號自該耦合玻璃輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的全反射式光學(xué)開關(guān)，其特征在于上述推擠裝置系一變形材料，當(dāng)變形材料變形時，可控制折射率匹配液體有置于狹縫中，光訊號自該耦合玻璃輸出，或可控制折射率匹配液體沒有置于狹縫中，光訊號無法自該耦合玻璃輸出。
全文摘要
一種全反射式光學(xué)開關(guān)，其包括一透明多邊形柱狀體，具有兩個端面與復(fù)數(shù)側(cè)面，且一光訊號自一側(cè)面入射該透明多邊形柱狀體，且該光訊號于該透明多邊形柱狀體中產(chǎn)生全反射；復(fù)數(shù)耦合玻璃，分別與上述透明多邊形柱狀體的復(fù)數(shù)側(cè)面毗鄰設(shè)置，并且該等耦合玻璃分別與上述復(fù)數(shù)側(cè)面之間形成復(fù)數(shù)狹縫；一折射率匹配液體，具有與上述透明多邊形柱狀體及耦合玻璃相同的折射率；以及一推擠裝置，將上述折射率匹配液體移入與移出上述復(fù)數(shù)狹縫。
文檔編號G02F1/01GK1427276SQ01140399
公開日2003年7月2日 申請日期2001年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月21日
發(fā)明者黃卯生, 劉惠中 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院