專利名稱：光開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光開關(guān)，尤指一種借助透鏡陣列擺動(dòng)使不同透鏡組合置于光路中以實(shí)現(xiàn)光路轉(zhuǎn)換的光開關(guān)。
背景技術(shù)：
光開關(guān)是一種對(duì)光傳輸線路或集成光路中各信號(hào)通路進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換和邏輯操作的光無源器件，其廣泛應(yīng)用于光纖通信系統(tǒng)、光纖網(wǎng)絡(luò)、光纖測(cè)量系統(tǒng)和光纖傳感系統(tǒng)中，是光通信領(lǐng)域不可或缺的重要元件。
根據(jù)光開關(guān)的工作原理，其可分為非機(jī)械式光開關(guān)和機(jī)械式光開關(guān)兩大類。其中，機(jī)械式光開關(guān)是利用機(jī)械、電磁方式等使光纖或光學(xué)元件移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)光束在不同輸出端口之間的切換，該類光開關(guān)插入損耗低、隔離度高，是目前應(yīng)用最廣泛的光開關(guān)。
請(qǐng)參閱圖1，其為美國專利第5,420,946號(hào)所揭示的一種現(xiàn)有光開關(guān)裝置。該光開關(guān)1包括一輸入端10、一反射裝置11和多個(gè)輸出端12。其中，輸入端10包括一輸入光纖101和一自聚焦透鏡102。反射裝置11包括一基底111和一設(shè)于基底111上的反射鏡112，該反射鏡112與輸入端10成45度夾角，該基底111底部具有一與自聚焦透鏡102中心軸共線的孔113，該孔113可與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的連桿(圖未示)配合以驅(qū)動(dòng)該反射裝置11繞該中心軸旋轉(zhuǎn)。多個(gè)輸出端12分別包括輸出光纖121，且各輸出光纖121分別與一自聚焦透鏡122相配合，該多個(gè)輸出端12沿與孔113和自聚焦透鏡102共軸的圓周固定排列。
輸入光纖101輸入的光束經(jīng)自聚焦透鏡102準(zhǔn)直輸入至反射鏡112，通過旋轉(zhuǎn)至不同位置的反射鏡112反射后可耦合至不同輸出端12，達(dá)成光路切換的目的。但是，該現(xiàn)有光開關(guān)1具有缺陷。首先，該光開關(guān)1的多個(gè)輸出端12彼此分立，使得光開關(guān)1結(jié)構(gòu)復(fù)雜龐大，且輸入端10與輸出端12的調(diào)校過程繁復(fù)。且，由于各輸出端12都包括一輸出光纖121和一自聚焦透鏡122，使得該光開關(guān)1成本較高，且不易封裝。其次，該光開關(guān)1無法實(shí)現(xiàn)光束選擇性自多個(gè)輸入端之一傳輸至多個(gè)輸出端之一。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、制程簡(jiǎn)單、成本低的光開關(guān)。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的提供一種光開關(guān)，其包括一輸入端、一輸出端、一光路轉(zhuǎn)換裝置和一驅(qū)動(dòng)裝置。其中，該輸入端和該輸出端結(jié)構(gòu)相同，都包括一多芯光纖插針，該光路轉(zhuǎn)換裝置包括一第一透鏡陣列和一第二透鏡陣列，該驅(qū)動(dòng)裝置包括固持該第一和第二透鏡陣列的基座。輸入端將入射光束傳輸至光路轉(zhuǎn)換裝置，驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)第一透鏡陣列和第二透鏡陣列擺動(dòng)以使不同透鏡組合置于輸入端與輸出端之間的光路中，光束經(jīng)過光路轉(zhuǎn)換裝置發(fā)生偏折并匯聚至輸出端的特定光纖。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)光路轉(zhuǎn)換裝置之透鏡將從輸入端輸入的光束進(jìn)行準(zhǔn)直，使光束發(fā)生偏折，再匯聚至輸出端，輸入端和輸出端無須專門準(zhǔn)直透鏡，且輸入端和輸出端的多根光纖均內(nèi)置于多芯光纖插針中，從而使該光開關(guān)結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化，且降低成本。同時(shí)，通過多芯光纖插針的制作，可簡(jiǎn)化多根光纖之間的調(diào)校過程。另外，還可一并實(shí)現(xiàn)光束選擇性自輸入端的多根光纖之一傳輸至輸出端的多根光纖之一。

圖1是現(xiàn)有光開關(guān)的立體圖。
圖2是本實(shí)用新型光開關(guān)的立體圖。
圖3是本實(shí)用新型光開關(guān)的剖面圖。
圖4是本實(shí)用新型光開關(guān)的另一剖面圖。
圖5是本實(shí)用新型光開關(guān)的光路示意圖。
圖6是本實(shí)用新型光開關(guān)的光路示意圖。
具體實(shí)施方式請(qǐng)參閱圖2，是本實(shí)用新型光開關(guān)的立體圖。該光開關(guān)2包括一具多根輸入光纖211的輸入端21、一具多根輸出光纖221的輸出端22、一光路轉(zhuǎn)換裝置23和一驅(qū)動(dòng)裝置24。該光開關(guān)2進(jìn)一步包括一用以固持上述裝置的底座25，其包括一基板251。工作時(shí)，該光路轉(zhuǎn)換裝置23在驅(qū)動(dòng)裝置24控制下將來自多根輸入光纖211之一的光束傳輸至多根輸出光纖221之一。
請(qǐng)參閱圖3，該輸入端21固定于一自基板251延伸的定位板252，其包括一內(nèi)置五根輸入光纖211的多芯光纖插針212，該多芯光纖插針212大致成圓柱狀，其內(nèi)開設(shè)一用以容納五根輸入光纖211的通孔213，該輸入光纖211的末端(未標(biāo)示)與多芯光纖插針212的端面214平齊，且為提高回波損耗，該端面214被研磨成傾角為6度至8度的傾斜面。該多芯光纖插針212套裝固持于一石英套管215中，為進(jìn)一步保護(hù)該輸入端21，于石英套管215外套設(shè)一金屬套管216。
該輸出端22固定于一自基板251延伸的定位板253，其結(jié)構(gòu)與輸入端21大致相同，包括一內(nèi)置五根輸出光纖221的多芯光纖插針222。
該光路轉(zhuǎn)換裝置23位于輸入端21與輸出端22之間，包括一第一透鏡陣列231和一第二透鏡陣列232。在驅(qū)動(dòng)裝置24(參見圖2)的驅(qū)動(dòng)下，該第一透鏡陣列231的一透鏡移動(dòng)至輸入端21與輸出端22之間的光路中，將來自輸入端21的光束轉(zhuǎn)變?yōu)樗焦馐鬏斨恋诙哥R陣列232，該第二透鏡陣列232的一透鏡也位于光路中，使該水平光束發(fā)生偏折后傳輸至輸出端22。本實(shí)用新型中，該第一透鏡陣列231和第二透鏡陣列232都包括多個(gè)模鑄透鏡233，在該第一透鏡陣列231中，模鑄透鏡233與該多芯光纖插針212相對(duì)的端面2331為非球曲面結(jié)構(gòu)，另一端面2332被研磨成斜面。在該第二透鏡陣列232中，模鑄透鏡233與光纖插針222相對(duì)的端面2334為非球曲面結(jié)構(gòu)，一端面2333被研磨成斜面。同樣，也可采用自聚焦透鏡等具相同功能的透鏡替代該模鑄透鏡233。
請(qǐng)配合參閱圖4，該驅(qū)動(dòng)裝置24包括第一透鏡基座241、與其配合使用的第一傳動(dòng)桿243和第二透鏡基座242、與其配合使用的第二傳動(dòng)桿244。其中，該第一透鏡基座241上設(shè)有用以安裝第一透鏡陣列231的多個(gè)模鑄透鏡233的多個(gè)收容孔(未標(biāo)示)，且該收容孔于第一透鏡基座241上弧形排列，該第二透鏡基座242上同樣設(shè)有弧形排列用于收容第二透鏡陣列232的模鑄透鏡233的多個(gè)收容孔(未標(biāo)示)。第一、第二傳動(dòng)桿243、244分別安裝于自基板251延伸的定位板254、255，且與第一、第二透鏡基座241、242固定裝配，在外部控制裝置(圖未示)帶動(dòng)下，該傳動(dòng)桿243、244帶動(dòng)透鏡基座241、242擺動(dòng)，使安裝于透鏡基座241、242上的第一透鏡陣列231和第二透鏡陣列232的一特定模鑄透鏡置于光路中。
請(qǐng)?jiān)俅螀㈤唸D2，組裝時(shí)，首先于底座25安裝驅(qū)動(dòng)裝置24，再調(diào)校輸入端21與輸出端22的相對(duì)位置后將其固定，隨后依次裝配第一透鏡陣列231和第二透鏡陣列232，最后檢測(cè)各光學(xué)性能，若結(jié)果表明性能良好則固定各裝置的位置。
請(qǐng)參閱圖5，是本實(shí)用新型光開關(guān)的光路示意圖。光信號(hào)由多個(gè)輸入光纖211的一光纖2111輸入，傳輸至第一透鏡陣列231的一模鑄透鏡2311，該模鑄透鏡2311使光信號(hào)準(zhǔn)直為平行光束并傳輸至第二透鏡陣列232的一模鑄透鏡2321，模鑄透鏡2321使該光束匯聚至特定輸出光纖2211。請(qǐng)配合參閱圖6，使第二透鏡陣列232的另一模鑄透鏡2322置于光路中，由于模鑄透鏡2322與2321使光束產(chǎn)生偏折的方向不同，從而使光束匯聚至另一特定輸出光纖2212。配合參閱圖3和圖4，通過驅(qū)動(dòng)裝置24控制第一透鏡基座241、第二透鏡基座242擺動(dòng)，可使第一透鏡陣列231和第二透鏡陣列232的特定模鑄透鏡置于光路中，從而可將從輸入端21的任一輸入光纖211輸入的光信號(hào)輸入至輸出端22的任一輸出光纖221。因光路可逆，故其亦可反向傳輸。
權(quán)利要求1.一種光開關(guān)，包括一輸入端、一光路轉(zhuǎn)換裝置、一驅(qū)動(dòng)裝置和一輸出端，其特征在于該輸入端和該輸出端都包括一具多根光纖的多芯光纖插針，該光路轉(zhuǎn)換裝置位于輸入端和輸出端之間，包括至少兩透鏡陣列，該驅(qū)動(dòng)裝置包括至少兩透鏡基座，其收容固持該至少兩透鏡陣列，該驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)該至少兩透鏡基座擺動(dòng)而使該至少兩透鏡陣列分別有一特定透鏡位于輸入端與輸出端之間的光路中，該二特定透鏡將輸入端的多根光纖之一輸入的光信號(hào)傳輸至輸出端的多根光纖之一。
2.如權(quán)利要求1所述的光開關(guān)，其特征在于該至少兩透鏡陣列包括多個(gè)用以準(zhǔn)直和偏折光束的模鑄透鏡。
3.如權(quán)利要求2所述的光開關(guān)，其特征在于該模鑄透鏡的一端為非球面結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的光開關(guān)，其特征在于該驅(qū)動(dòng)裝置包括至少兩傳動(dòng)桿。
5.如權(quán)利要求4所述的光開關(guān)，其特征在于該至少兩透鏡基座上設(shè)有用以容納該至少兩透鏡陣列的多個(gè)收容孔。
6.如權(quán)利要求5所述的光開關(guān)，其特征在于該多個(gè)收容孔在該兩透鏡基座上弧形排列。
7.如權(quán)利要求4所述的光開關(guān)，其特征在于該至少兩傳動(dòng)桿套嵌于該至少兩透鏡基座，可驅(qū)動(dòng)該至少兩透鏡基座。
8.如權(quán)利要求1所述的光開關(guān)，其特征在于該光開關(guān)進(jìn)一步包括一用以固持該輸入端、輸出端、光路轉(zhuǎn)換裝置和驅(qū)動(dòng)裝置的底座。
9.如權(quán)利要求1所述的光開關(guān)，其特征在于該多芯光纖插針呈圓柱狀，其內(nèi)部設(shè)有一容納多根光纖的通孔。
專利摘要一種光開關(guān)包括一輸入端、一輸出端、一光路轉(zhuǎn)換裝置和一驅(qū)動(dòng)裝置。其中，該輸入端和該輸出端結(jié)構(gòu)相同，都包括一多芯光纖插針，該光路轉(zhuǎn)換裝置包括一第一透鏡陣列和一第二透鏡陣列。輸入端將入射光束傳輸?shù)焦饴忿D(zhuǎn)換裝置，驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)第一透鏡陣列和第二透鏡陣列擺動(dòng)以使不同透鏡組合置于輸入端和輸出端之間的光路中，光束經(jīng)過光路轉(zhuǎn)換裝置發(fā)生偏折并匯聚至輸出端的特定輸出光纖。
文檔編號(hào)G02B26/08GK2594816SQ0222654
公開日2003年12月24日 申請(qǐng)日期2002年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月30日
發(fā)明者周明寶 申請(qǐng)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