基於光纖陣列同步2×2機械式光開關的製作方法

2023-06-12 16:53:31

專利名稱：基於光纖陣列同步2×2機械式光開關的製作方法
技術領域：
本發明屬於光纖通信技術領域，更具體說是一種基於光纖陣列的同步2X2機械 式光開關。
背景技術：
隨著密集波分復用技術的應用以及光聯網的提出，光開關技術已經成為未來光聯 網的關鍵技術之一，光開關廣泛應用於交叉連接設備、保護倒換、分插復用器等各種設備 中，可實現在全光層的路由選擇、波長選擇、光交叉連接以及自愈保護等功能。傳統的光開 關技術主要採用波導和機械兩種技術，介質波導光開關的開關速度在微秒到亞毫秒量級， 體積小且易於集成為大規模的陣列，但插入損耗、隔離度、消光比、偏振敏感性等指標都較 差；機械式光開關的開關速度在毫秒量級，有比較低的插入損耗和串音效果，以及成本低、 設計配置簡單，在很多應用領域有著廣闊的市場需求，但其設備龐大、可擴展性一般，不適 用於大規模的開關矩陣及光交叉連接器應用。這就需要通過優化其結構設計，進一步改進 機械式光開關的體積及操作性。

發明內容
為了解決以上問題，本發明的目的在於提供一種基於光纖列陣的同步2X2機械 式光開關機構及其控制方法，該光開關不僅結構簡單，損耗低，體積較小，並且光開關的耦 合效率可以得到有效保證。 本發明解決其技術問題的技術方案是 本發明提供一種基於光纖列陣的同步2X2機械式光開關，其中包括
—第一光纖陣列基座，該第一光纖陣列基座為圓柱型，中心有圓形通孔；柱面沿圓 周方向上均勻分布有12個與柱面垂直的光纖通道；每個通道的頂部固定一個光纖頭，該光 纖頭的一端露出第一光纖陣列基座的表面； —耦合基座，耦合基座為圓柱型，中心有圓形通孔；柱面沿圓周方向上均勻分布 12個通孔，該通孔與第一光纖陣列基座的通道對應，所述光纖頭露出的部分插入耦合基座 的通孔； —第二光纖陣列基座，第二光纖陣列基座的結構與第一光纖陣列基座的結構相 同，包括中心有圓形通孔；柱面沿圓周方向上均勻分布有12個與柱面垂直的光纖通道，每 個通道的頂部固定一個光纖頭，該光纖頭的一端露出第二光纖陣列基座的表面，所述光纖 頭露出的部分插入耦合基座的通孔； —柱形軸，所述第一光纖陣列基座、耦合基座和第二光纖陣列基座均套接在柱形 軸上；第一光纖陣列基座和耦合基座插合後與柱形軸固定；第二光纖陣列基座是沿柱形軸 的縱向滑動，或繞軸在30度範圍內往復轉動； 所述第一光纖陣列基座的光纖頭，按照順時針方向排序為(1A)至(1L)，其中
光纖頭(1A)通過短光纖與光纖頭(1J)相連；
光纖頭(IB)通過短光纖與光纖頭(IE)相連；
光纖頭(1C)通過短光纖與光纖頭(II)相連；
光纖頭(ID)通過短光纖與光纖頭(1G)相連；
光纖頭(IF)通過短光纖與光纖頭(1L)相連；
光纖頭(1H)通過短光纖與光纖頭(IK)相連。 其中耦合基座的通孔的分布半徑與第一光纖陣列基座中的光纖通道相同，按照順 時針方向耦合基座的通孔排序為(2A)至(2L)，每個通孔中均安裝一陶瓷C形管，便於第一 光纖陣列基座和第二光纖陣列基座的光纖頭的對正耦合。 其中第一光纖陣列基座與耦合基座插合時，保證光纖頭(1A-1L)與通孔(2A-2L) 相對應。 其中第二光纖陣列基座的各光纖頭按照逆時針方向排序為(3A-3L)，光纖頭引出 的光纖連接到預定切換的光路。 本光開關將兩組光纖陣列(帶光纖頭)分別以相同半徑的圓周分布固定在兩個同 軸的柱形基座上(其中一組的光纖頭套接在C形陶瓷管中)，形成兩個光纖插座(一公一 母)。兩個基座之間可以做平動以及30度轉動。通過平動以及轉動基座可以光纖陣列的對 應關係發生改變，從而實現同時的多路光路切換。
本發明的有益效果是 本發明結構簡單，體積較小，可以實現同步2X2光開關的功能。 本發明中光的準直由於只存在轉動一個自由度，簡化了光準直的空間複雜度。使
得操作更為方便。 本發明的耦合效率由光纖頭與C形管的配合控制，耦合效率高。


為進一步說明本發明的技術內容，以下結合附圖和實施例對本發明作進一步說 明，其中包括 圖1是本發明的原理示意圖； 圖2是本發明實現的等效光通路圖； 圖3是本發明的具體結構示意圖； 圖4是圖3中第一光纖陣列基座1的側視圖； 圖5是圖3中耦合基座2的側視圖； 圖6是圖3中第二光纖陣列基座3的側視圖。
具體實施例方式
請參閱圖1-圖6，本發明是一種基於光纖陣列的3組2X2機械式光開關，包括
第一光纖陣列基座1為圓柱型(圖3及圖4)，中心有圓形通孔；柱面沿圓周方向 上均勻分布有12個與柱面垂直的光纖通道；每個通道的頂部固定一個光纖頭，12個光纖頭 按照順時針方向排序為1A至1L ;該光纖頭的一端露出第一光纖陣列基座1的表面，形成一 個光纖陣列插頭(公)；光纖頭的另一端連接短光纖，其中
光纖頭1A通過短光纖與光纖頭1J相連。
光纖頭IB通過短光纖與光纖頭IE相連。 光纖頭1C通過短光纖與光纖頭II相連。 光纖頭ID通過短光纖與光纖頭1G相連。 光纖頭IF通過短光纖與光纖頭1L相連。 光纖頭1H通過短光纖與光纖頭IK相連。 第一光纖陣列基座1的各光纖頭通過短光纖連接的關係如表1所示 表l
1A-1JIB-IE1C-1I
1D-1G1F-1L1H-1K —耦合基座2 (圖3及圖5)，耦合基座2為圓柱型，中心有圓形通孔；柱面沿圓周 方向上均勻分布12個通孔。通孔的分布半徑與第一光纖陣列基座1中的光纖通道相同，按 照順時針方向排序為2A至2L，每個通孔中均安裝一陶瓷C形管。形成一個雙母頭的光纖陣 列插座。 —第二光纖陣列基座3(圖3及圖6)，第二光纖陣列基座3的結構與第一光纖陣 列基座1的結構相同。包括中心有圓形通孔；柱面沿圓周方向上均勻分布有12個與柱面 垂直的光纖通道31，每個通道31的頂部固定一個光纖頭，各光纖頭按照逆時針方向排序為 3A-3L ;該光纖頭的一端露出第二光纖陣列基座3的表面，所述光纖頭露出的部分插入耦合 基座2的通孔21 ;光纖頭的另一端引出光纖連接到預定切換的光路。各光纖頭所連接的光 路如表2所示
表2
光纖頭3A3B3C3D3E3F3G3H313J3K3L
光路IAaIVCdIIDcIIIBb —柱形軸4，第一光纖陣列基座l，耦合基座2，第二光纖陣列基座3均套接在柱形 軸4上；第一光纖陣列基座l，耦合基座2插合後與柱形軸4固定；第二光纖陣列基座3是 沿柱形軸4的縱向滑動，或繞軸在30度範圍內往復轉動；
本發明的工作過程為 初始狀態，如圖1左所示，第二光線陣列基座3的光纖頭插入耦合基座2的通孔 21，此時光纖頭3A-3L分別與耦合基座的通孔2A-2L對應。由於通孔2A-2L與第一光線陣 列基座的光纖頭1A-1L對應，於是有光纖頭3A-3L與光纖頭1A-1L對應。結合第一光纖陣 列基座1上各光纖頭的連接情況(表1)以及第二光纖陣列基座3各光纖頭所連接光路的 情況(表2)(請同時參閱圖2)，各光路有如下連接關係
光路A連結到光路C，光路B連結到光路D ;
光路a連結到光路c，光路b連結到光路d ;
光路I連結到光路III，光路II連結到光路IV。
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切換光路時，首先操作第二光纖陣列基座3先沿柱形軸4縱向運動，使其光纖頭與 耦合基座2的通孔21脫離，然後操作第二光纖陣列基座3繞柱形軸4順時針(光纖頭背向 操作人方向)旋轉30度，使得光纖頭3A-3L的位置分別與通孔2B-2L，2A相對應；再操作第 二光纖陣列基座3先沿柱形軸4縱向運動使得其光纖頭重新插入耦合基座2的通孔21中； 由於通孔2A-2L與第一光線陣列基座的光纖頭1A-1L對應，於是有光纖頭3A-3L與光纖頭 1B-1L， 1A相對應；結合第一光纖陣列基座1各光纖頭的連接情況(表1)以及第二光纖陣 列基座3各光纖頭所連接光路的情況(表2)，此時各光路連結關係變為
光路A連結到光路D，光路B連結到光路C ;
光路a連結到光路d，光路b連結到光路c ;
光路I連結到光路IV，光路II連接到光路III ;
從而同時實現了 3組同步的2x2光路切換。 本發明中，由於第一光纖陣列基座l，耦合基座2和第二光纖陣列基座3都同軸安 裝在柱形軸4上，使得與耦合相關的僅有一個轉動自由度，同時C形管結構使得兩個光纖頭 的耦合效率與傳統的法羅盤相同，保證了高的耦合效率。通過簡單的插拔轉動即可同時實 現3路2X2的光路切換，操作簡單快捷。通過外部機械設計還可以將這個過程更為簡化， 並通過步進電機控制。 以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳 細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡 在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保 護範圍之內。
權利要求
一種基於光纖列陣的同步2×2機械式光開關，其中包括一第一光纖陣列基座，該第一光纖陣列基座為圓柱型，中心有圓形通孔；柱面沿圓周方向上均勻分布有12個與柱面垂直的光纖通道；每個通道的頂部固定一個光纖頭，該光纖頭的一端露出第一光纖陣列基座的表面；一耦合基座，耦合基座為圓柱型，中心有圓形通孔；柱面沿圓周方向上均勻分布12個通孔，該通孔與第一光纖陣列基座的通道對應，所述光纖頭露出的部分插入耦合基座的通孔；一第二光纖陣列基座，第二光纖陣列基座的結構與第一光纖陣列基座的結構相同，包括中心有圓形通孔；柱面沿圓周方向上均勻分布有12個與柱面垂直的光纖通道，每個通道的頂部固定一個光纖頭，該光纖頭的一端露出第二光纖陣列基座的表面，所述光纖頭露出的部分插入耦合基座的通孔；一柱形軸，所述第一光纖陣列基座、耦合基座和第二光纖陣列基座均套接在柱形軸上；第一光纖陣列基座和耦合基座插合後與柱形軸固定；第二光纖陣列基座是沿柱形軸的縱向滑動，或繞軸在30度範圍內往復轉動；所述第一光纖陣列基座的光纖頭，按照順時針方向排序為(1A)至(1L)，其中光纖頭(1A)通過短光纖與光纖頭(1J)相連；光纖頭(1B)通過短光纖與光纖頭(1E)相連；光纖頭(1C)通過短光纖與光纖頭(1I)相連；光纖頭(1D)通過短光纖與光纖頭(1G)相連；光纖頭(1F)通過短光纖與光纖頭(1L)相連；光纖頭(1H)通過短光纖與光纖頭(1K)相連。
2. 如權利要求1所述的基於光纖陣列的同步2X2機械式光開關，其中耦合基座的通孔的分布半徑與第一光纖陣列基座中的光纖通道相同，按照順時針方向耦合基座的通孔排序 為(2A)至(2L)，每個通孔中均安裝一陶瓷C形管，便於第一光纖陣列基座和第二光纖陣列基座的光纖頭的對正耦合。
3. 如權利要求1所述的基於光纖陣列的同步2X2機械式光開關，其中第一光纖陣列基 座與耦合基座插合時，保證光纖頭(1A-1L)與通孔(2A-2L)相對應。
4. 如權利要求1所述的基於光纖陣列的同步2X2機械式光開關，其中第二光纖陣列基 座的各光纖頭按照逆時針方向排序為(3A-3L)，光纖頭引出的光纖連接到預定切換的光路。
全文摘要
一種基於光纖陣列的同步2×2機械式光開關，包括一第一光纖陣列基座；沿圓周方向上均勻分布有12個與柱面垂直的光纖通道；每個通道的頂部固定一個光纖頭，其一端露出第一光纖陣列基座的表面；一耦合基座；沿圓周方向上均勻分布12個通孔，所述光纖頭露出的部分插入耦合基座的通孔；一第二光纖陣列基座，沿圓周方向上均勻分布有12個與柱面垂直的光纖通道，每個通道的頂部固定一個光纖頭，該光纖頭的一端露出第二光纖陣列基座的表面，所述光纖頭露出的部分插入耦合基座的通孔；一柱形軸，所述第一光纖陣列基座、耦合基座和第二光纖陣列基座均套接在柱形軸上；第一光纖陣列基座和耦合基座插合後與柱形軸固定；第二光纖陣列基座是沿柱形軸的縱向滑動，或繞軸在30度範圍內往復轉動。
文檔編號G02B6/35GK101718894SQ20091024168
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月2日 優先權日2009年12月2日
發明者張豔, 溫繼敏, 王欣, 祝寧華, 鞠昱 申請人:中國科學院半導體研究所