光學開關的製作方法
2023-05-06 16:06:06 1
專利名稱：光學開關的製作方法
技術領域：
本實用新型是關於一種光通信裝置，尤其是關於一種藉助稜鏡擺動以實現光路轉換的光學開關。
背景技術：
光學開關是一種對光傳輸線路或集成光路中的諸多信號通路進行相互轉換及邏輯操作的器件，它可用於光纖通信系統、光纖網絡、光纖測量系統及光纖傳感系統中，實現光路轉換，它是光通信領域中不可缺少的重要組件。
根據光學開關的工作原理，可將它分為非機械型光學開關與機械型光學開關。其中，非機械型光學開關主要依靠電光效應、磁光效應、聲光效應及熱效應改變波導折射率，使光路發生改變，它開關時間短、體積小，便於光集成及光電集成。但是，它插入損耗大、隔離度低，製造成本較高，且技術尚不成熟。機械型光學開關是利用機械及電磁等方式使光纖或光學組件移動，從而實現光束在不同輸出埠間切換。與非機械型光學開關相比，此類光學開關插入損耗低、隔離度高，它是目前應用最廣泛的光學開關。
請參閱圖1，美國專利第4,146,856號揭示一移動光纖型光學開關。該光學開關包括一套管10、二導磁彈片111與112、三支撐組件121、122及123、三光纖131、132及133。該導磁彈片111、112分別穿過並固持於套管10的二端部(未標示)，它位於套管10內的端部(未標示)相交迭，支撐組件121固持於導磁彈片112的端部且端面(未標示)與導磁彈片112的端部齊平，它內部具一通孔124，支撐組件122固定於套管10的管壁(未標示)的特定位置，它具一通孔125，支撐組件123位於導磁彈片111的端部鄰近於支撐組件121的位置，它亦具一通孔126，三光纖131、132及133穿過套管10的端部且它一端(未標示)分別固定於支撐組件121、122及123的通孔124、125及126中，且通孔124的中心到導磁彈片112下表面的距離與通孔126的中心到導磁彈片111上表面的距離相等，通孔124的中心到支撐組件121上表面的距離與通孔125的中心到支撐組件122上表面的距離相等。當二導磁彈片111、112具不同磁性時，二導磁彈片111、112相互抵靠，位於支撐組件121、123的通孔124、126中的光纖131、133相互對準；當二導磁彈片111、112具相同磁性時，二導磁彈片111、112相互排斥，致使支撐組件121抵靠管壁，此時位於支撐組件121、122的通孔124、125中的光纖131、132相互對準。此光學開關可實現光路的切換，但，它通過移動光纖131達成光路的切換，因光纖直徑小，頻繁的開關移動過程中容易出現彎曲變形且它未使用準直透鏡準直光束，導致光信號損耗較大，影響光信號傳輸品質。
請參閱圖2，美國專利第5,420,946號揭示一移動光學組件型光學開關。該光學開關包括一輸入端14、一反射裝置15及多個輸出端16。其中，輸入端14包括一輸入光纖141及一漸變折射率透鏡142，該漸變折射率透鏡142用以準直輸入光纖141輸入至反射裝置15的光束。反射裝置15包括一基底151、一位於基底151的反射鏡152，且它與經漸變折射率透鏡142準直的光束成45度夾角。該基底151底部具一孔153，它與驅動機構的連杆(圖未示)配合以驅動該反射裝置15轉動，使其與不同輸出端16配合，為使反射裝置15轉動時輸入光纖141的輸入光束耦合至輸出端16，該孔153與漸變折射率透鏡142的中心軸共線，且該反射裝置15可以該中心軸為軸旋轉。多個輸出端16分別包括輸出光纖161，且各光纖161分別與一漸變折射率透鏡162相配合，該多個輸出端16沿與孔153及漸變折射率透鏡142共軸的圓周固定排列。
輸入光纖141輸入的光束經漸變折射率透鏡142準直輸入至反射鏡152，通過旋轉至不同位置的反射鏡152反射後耦合至不同輸出端16，達成光路切換的目的。但，該光學開關結構複雜，各輸出端16必須精確分布於輸入端的四周，光路切換時反射裝置15旋轉角度的精度要求高，且該多個輸出端16均包括多根光纖161及漸變折射率透鏡162，使得該光學開關成本較高，同時亦難於向小型化方向發展。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種結構緊湊、製程簡單、成本低的光學開關。
本實用新型的目的是這樣實現的，提供一光學開關，它包括一輸入裝置、一輸出裝置、一光路切換裝置、一固持裝置及一驅動裝置。該輸入裝置包括一輸入光纖、一固持輸入光纖的插針及一第一準直透鏡，該第一準直透鏡用以準直從輸入光纖發出的輸入光信號。該輸出裝置包括多根輸出光纖、一固持多根光纖的多芯光纖固持器及一第二準直透鏡，該第二準直透鏡用以會聚從光路切換裝置發出的光信號，使光信號進入輸出裝置。該光路切換裝置位於輸入裝置和輸出裝置之間，它包括多個稜鏡及一稜鏡固持板，該稜鏡固持板具有多個以特定位置排列的稜鏡固持孔。該固持裝置用以固持並對準輸入裝置和輸出裝置。該驅動裝置驅動光路切換裝置擺動以使不同的稜鏡置於輸入裝置和輸出裝置之間的光路中，實現光路切換。
與現有光學開關相比較，本實用新型的光學開關通過一多芯光纖固持器固持多根光纖，且該多根光纖共享一準直透鏡，結構緊湊、製程簡單、易於實現小型化，同時可降低光學開關的生產成本。
圖1是現有光學開關的剖面圖。
圖2是另一現有光學開關的立體圖。
圖3是本實用新型光學開關的立體圖。
圖4是圖3沿IV方向的剖面圖。
圖5是圖3沿V方向的剖面圖。
圖6A是圖6B的左視圖。
圖6B是圖6A沿B方向的剖面圖。
圖6C是圖6B的右視圖。
圖7是本實用新型光學開關的部分光路示意圖。
具體實施方式請參閱圖3，本實用新型的光學開關包括一輸入裝置20、一輸出裝置30、一光路切換裝置40、一固持裝置50及一驅動裝置60。
請參閱圖4，輸入裝置20包括一輸入光纖201、第一插針202、第一內套管203、第一外套管204及第一準直透鏡205。該輸入光纖201用以輸入光信號至該光學開關。該第一插針202收容固持該輸入光纖201，它一端研磨成6至8度的斜面(未標示)以提高回波損耗，內部具一通孔(未標示)，且通孔相對於斜面的另一端具錐形開口(未標示)，通過該錐形開口可將該輸入光纖201導入第一插針202的通孔中，且輸入光纖201的端面和第一插針202的斜面齊平。第一準直透鏡205與第一插針202相互對準用以準直輸入光纖201輸入的光束，它鄰近第一插針202的端面亦研磨成6至8度的斜面(未標示)以提高回波損耗。該內套管203套設第一插針202及第一準直透鏡205，用於相對定位第一插針202及第一準直透鏡205。第一外套管204套設於內套管203之外，用於收容保護該輸入裝置20。
請一併參閱圖6A至圖6C，輸出裝置30包括多根光纖301、多芯光纖固持器302、第二內套管303、第二外套管304及第二準直透鏡305，其中該多芯光纖固持器302包括第一固持部3021及第二固持部3022，該二固持部半徑相同且同軸裝配，通過粘合劑粘在一起。該第一固持部3021包括第一外固持管3023及內固持齒輪3025，在內固持齒輪3025的多個齒間隔3027中放置剝去外層保護套(未標示)的光纖3011，且第一外固持管3023及內固持齒輪3025間通過粘合劑粘合；該第二固持部3022包括第二外固持管3024及內固持體3026，且二者之間放置具外層保護套(未標示)的光纖3011，該光纖3011同時穿過多個齒間隔3027及第二外固持管3024與內固持體3026間的空隙，該多芯光纖固持器302由於使用粘合劑粘合光纖，故可將光纖牢牢固持。
光路切換裝置40包括一稜鏡固持板401，該固持板401具多個稜鏡固持孔402，該多個稜鏡固持孔402分布於一圓弧上，用以固持多個稜鏡403。通過機械控制將不同稜鏡置於輸入裝置20和輸出裝置30間的光路中，輸入裝置20輸入的光信號經由不同稜鏡傳輸至輸出裝置30的不同光纖301，由此實現1×N的光路切換。
請參閱圖5，驅動裝置60與光路切換裝置40的稜鏡固持板401配合，驅動稜鏡固持板401擺動將不同稜鏡403置於光路中實現不同光路的切換。
請參閱圖4和圖5，固持裝置50包括一基座503、一凹槽505、三位於基座上的支撐臂501、502及504。該二支撐臂501及502平行設置，且它們頂部相對位置均具一安裝通孔(未標示)以固持並對準輸入裝置20及輸出裝置30，支撐臂504將光路切換裝置40和驅動裝置60裝配於一起。
請參閱圖7，輸入光纖201輸入的光信號，經準直透鏡205準直為平行於光軸的平行光束70，通過多個稜鏡403之一稜鏡4031將光束折射為與光軸成一特定角度的平行光束71，特定角度的平行光束71經準直透鏡305會聚至輸出光纖3011。通過驅動裝置60驅動光路切換裝置40的不同稜鏡置於輸入裝置20與輸出裝置30之間的光路中，可將同一輸入光纖輸入的光信號傳輸至輸出裝置30的不同輸出光纖3011，實現1×N的光路切換。
權利要求1.一種光學開關，其包括一輸入裝置、一輸出裝置、一光路切換裝置、一固持裝置及一驅動裝置，該輸入裝置包括一輸入光纖、一固持該輸入光纖的第一插針及一準直光信號的第一準直透鏡，該固持裝置用以固持並對準輸入裝置和輸出裝置，其特徵在於該輸出裝置包括多根輸出光纖、一收容固持該多根輸出光纖的多芯光纖固持器及一與多芯光纖固持器相對設置的第二準直透鏡，該光路切換裝置位於輸入裝置與輸出裝置之間，其包括多個稜鏡及一稜鏡固持件，該稜鏡固持件固持上述多個稜鏡，其可在驅動裝置作用下擺動，而將輸入光纖輸入的光束選擇性地傳輸到任意一輸出光纖。
2.如權利要求1所述的光學開關，其特徵在於該輸入裝置進一步包括第一內套管和第一外套管，該第一內套管套設該第一插針及第一準直透鏡，該第一外套管套設於第一內套管外側。
3.如權利要求1所述的光學開關，其特徵在於該輸出裝置進一步包括第二內套管和第二外套管，該第二內套管套設多芯光纖固持器及第二準直透鏡，該第二外套管套設於第二內套管外側。
4.如權利要求1所述的光學開關，其特徵在於該多芯光纖固持器包括一第一固持部，該第一固持部進一步包括第一外固持管和內固持齒輪，該齒輪具多個齒間隔。
5.如權利要求4所述的光學開關，其特徵在於該多芯光纖固持器還包括一第二固持部，該第二固持部進一步包括第二外固持管和內固持體，多根光纖同時穿過該多個齒間隔及第二外固持管與內固持體間的空隙，且光纖與固持部之間通過粘合劑粘合。
6.如權利要求5所述的光學開關，其特徵在於該多根光纖位於第一固持部內的部分為剝去外層保護套，其位於第二固持部內的部分具外層保護套。
7.如權利要求1所述的光學開關，其特徵在於該稜鏡固持件是一稜鏡固持板，其上具有多個稜鏡固持孔，多個稜鏡分別裝配於多個稜鏡固持孔中。
8.如權利要求7所述的光學開關，其特徵在於該多個稜鏡固持孔分布於同一圓弧上。
9.如權利要求1所述的光學開關，其特徵在於該固持裝置包括一基座，該基座包括三支撐臂。
10.如權利要求9所述的光學開關，其特徵在於其中二支撐臂相對平行設置，其頂部均具一安裝輸入裝置及輸出裝置的通孔，另一支撐臂支撐驅動裝置。
專利摘要一種光學開關包括一輸入裝置、一輸出裝置、一光路切換裝置、一固持裝置及一驅動裝置。該輸入裝置包括一輸入光纖、一光纖插針和一準直透鏡，該光纖插針收容固持該輸入光纖，該準直透鏡用以準直該輸入光纖輸入的光信號。該輸出裝置包括多根輸出光纖、一多芯光纖固持器和一準直透鏡，該多芯光纖固持器收容固持該多根輸出光纖，該準直透鏡用以會聚光信號至該多根輸出光纖。該光路切換裝置位於輸入裝置和輸出裝置之間，具多個稜鏡，且該多個稜鏡分布於同一圓弧上。該固持裝置用以固持並對準輸入裝置和輸出裝置。該驅動裝置驅動光路切換裝置擺動以使不同稜鏡置於輸入裝置和輸出裝置之間的光路中實現光路切換。
文檔編號H04B10/12GK2567592SQ0222729
公開日2003年8月20日 申請日期2002年4月27日 優先權日2002年4月27日
發明者周明寶 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司