专利名称：机械式光学转换装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于一种机械式光学转换装置，尤指一种通过移动光学元件实现光路切换的机械式光学转换装置。
背景技术：
光学转换装置是一种对光传输线路或集成光路中的信号通路进行相互转换和逻辑操作的器件，其可用在光纤通信系统、光纤网络、光纤测量系统及光纤传感系统中，起光路转换的作用，是光通信领域中不可缺少的重要元件。
根据光学转换装置的工作原理，可将其分为非机械式光学转换装置与机械式光学转换装置两大类。其中，非机械式光学转换装置主要依靠电光效应、磁光效应、声光效应和热效应改变波导折射率以使光路发生改变，其开关时间短、体积小便于实现光集成和光电集成。不足之处是其插入损耗大、隔离度低，且技术要求较高，制造成本高。机械式光学转换装置是利用机械、电磁方式等使光纤或光学元件发生移动，从而实现光束在不同输入/输出端之间的切换。此类机械式光学转换装置插入损耗低、隔离度高，是目前应用最广泛的光路转换设备。
请参阅图1，美国专利第4,146,856号揭示一移动光纤型机械式光学转换装置。该机械式光学转换装置包括一套管10、二导磁弹片111与112、三支撑元件121及122以及123、三光纤131及132以及133。该导磁弹片111、112分别穿过并固定于套管10的二端部(未标示)，其位于套管10内的端部(未标示)相交迭，支撑元件121固定在导磁弹片112的端部且端面(未标示)与导磁弹片131的端部齐平，其内部具有一通孔124，支撑元件122固定在套管10的内管壁(未标示)的特定位置，其具有一通孔125，支撑元件123位于导磁弹片111的端部邻近支撑元件121的位置，其亦具有一通孔126，三光纤131、132及133穿过套管10的端部且其一端部(未标示)分别固定在支撑元件121、122及123的通孔124、125及126中。当二导磁弹片111、112具不同磁性时，二导磁弹片111、112相互抵靠，位于支撑元件121、123的通孔124、126中的光纤131、133相互对准，当二导磁弹片111、112具有相同磁性时，二导磁弹片111、112相互排斥，致使支撑元件121抵靠管壁，此时位于支撑元件121、122的通孔124、125中的光纤131、132相互对准。此机械式光学转换装置可实现光路的切换，不足之处，其通过移动光纤131达成光路的切换，因光纤直径小，频繁的开关移动过程中容易导致弯曲变形且其未使用准直透镜准直光束，因而光信号损耗较大，影响传输品质。
请参阅图2，美国专利第5,420,946号揭示一种移动光学元件型机械式光学转换装置。该机械式光学转换装置包括一输入端14、一反射装置15以及多个输出端16。其中，输入端14包括一输入光纤141及一渐变折射率透镜142，该渐变折射率透镜142是用以准直输入光纤141输入之光束至反射装置15。反射装置15包括一基底151、一设在基底151上的反射镜152，且其与经渐变折射率透镜142准直的光束成45度夹角。该基底151底部具有一孔153，其可与驱动机构的连杆(图未示)配合以驱动该反射装置15转动，为使反射装置15转动时输入光纤112的输入光束能耦合至输出端16，该孔153与渐变折射率透镜142的中心轴共线，且该反射装置15可以该中心轴为轴旋转。输出端16分别包括输出光纤161，且各光纤161分别与一渐变折射率透镜162相配合，输出端16沿与孔153和渐变折射率透镜142共轴的圆周固定排列。
输入光纤141输入的光束经渐变折射率透镜142准直输入到反射镜152，经旋转至不同位置的反射镜152反射后耦合到不同的输出端16，达成光路切换的目的。不足之处是该机械式光学转换装置的结构复杂，各输出端16必须精确分布于输入端的四周，光路切换时反射装置15的旋转角度的定位精度要求高，且每一输出端16均包括一渐变折射率透镜162，使得该机械式光学转换装置成本较高，同时也难以向小型化方向发展。
因此，提供一种结构紧凑，制程简单，成本低的机械式光学转换装置实为必要。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑、制程简单、成本低的机械式光学转换装置。
本实用新型的目的是这样实现的提供一机械式光学转换装置包括一输入端、一输出端、一棱镜阵列和一驱动装置。该输入端包括一输入光纤、一光纤插针和一准直透镜，该光纤插针收容固持该输入光纤，该准直透镜用来准直该输入光纤输入的光信号。该输出端包括多根输出光纤、一多芯光纤固持器及一与多芯光纤固持器相对设置的准直透镜，该多芯光纤固持器收容固持该多根光纤，该驱动装置驱动棱镜平动实现光路的转换。
与现有技术相比较，本机械式光学转换装置具以下优点一是通过一多芯光纤固持器固持多根光纤，且该多根光纤共享一准直透镜，因而结构紧凑、易于实现小型化；二是在二准直透镜间进行光路切换，降低了对准难度，使得整个装置的对准精度大为提高，同时制程简单，降低了生产成本。
图1是现有机械式光学转换装置的剖面示意图。
图2是又一现有机械式光学转换装置的立体图。
图3是本实用新型机械式光学转换装置的立体图。
图4是图3沿IV方向的剖面图。
图5是图3沿V方向的剖面图。
图6A是本实用新型机械式光学转换装置的多芯光纤固持器的左视图。
图6B是本实用新型机械式光学转换装置的多芯光纤固持器的剖面图。
图6C是本实用新型机械式光学转换装置的多芯光纤固持器的右视图。
图7和图8是本实用新型机械式光学转换装置的部分光路示意图。
具体实施方式请参阅图3、图6A至6C，本实用新型机械式光学转换装置包括一输入端21、一输出端22、一棱镜阵列23、一棱镜固持器25、一底座26和一驱动装置27。
输入端21包括一输入光纤211、光纤插针212、准直透镜213、内套管214和外套管215。该输入光纤211用来输入光信号至该机械式光学转换装置。该光纤插针212收容固持该输入光纤211，其一端研磨成6至8度的斜面(未标示)以提高回波损耗，内部具有一通孔(未标示)，且通孔相对于光纤插针212的斜面的另一端具有锥形开口(未标示)，经由该锥形开口可将光纤211的端部导入光纤插针212的通孔中，且光纤211的端面与光纤插针212的斜面齐平。准直透镜213与光纤插针212相互对准用来准直输入光纤211输入的光束，其邻近光纤插针212的端面也研磨成与插针212同向的6至8度斜面以提高回波损耗。该内套管214套固光纤插针212和准直透镜213，用来定位光纤插针212与准直透镜213的相对位置。该外套管215套固在内套管214之外，用来收容和保护该输入端21。
棱镜固持器25包括一棱镜固持板251，该棱镜固持板251具有共线排列的多个安装孔252和一与多个安装孔252平行的导杆253。该多个安装孔252位于棱镜固持板251的上部且每一安装孔252内均有一台肩(未图标)，用来分别安装和固定棱镜23，该导杆253截面为梯形，且其与棱镜固持板251相接触一侧(未标示)较窄。棱镜阵列23由多个不同方向装配的棱镜构成，其中，每个棱镜均有一垂直于光轴的面2311及一斜面2312，棱镜阵列23位于输入端21和输出端22之间，经由棱镜阵列23中的不同方向装配的棱镜置于光路而改变输入端21与输出端22之间光路的路径，而使输入端21输入的信号光传输至输出端22的不同光纤221。
输出端22包括一多芯光纤固持器222、多根光纤221、一准直透镜223、一内套管224、一外套管225和多纤尾部保护架226，其中多根光纤221均有一裸露端2211；该多芯光纤固持器222包括一内固持架2220和一外固持管2222，该内固持架2220外围均匀分布有多个凹槽2221，多根光纤221的裸露端2211分别置于该凹槽2221内，外固持管2222套设在内固持架2220之外，用来收容和保护该多根光纤221的裸露端2211；该多纤尾部保护架226是通过粘胶等方式固定于内固持架2220的一端，其包括内套柱2261和外套筒2262，内套柱2261与外套筒2262间固持多根光纤221的非裸露部份2212，输出端22的整体装配结构和输入端基本相同，在此不再详述。
底座26包括一本体260、二第一安装座261和一第二安装座262。该二第一安装座261平行设置，且其顶部相对位置均设有一安装孔(未标示)用来安装对准输入端21和输出端22。第二安装座262和第一安装座261平行设置，其一侧面开设一导向槽2622，该导向槽2622的截面和棱镜固持板251的导杆253的截面相同，便于同棱镜固持板251的导杆253相配合。
驱动装置27包括一驱动设备271和二连接杆272，该二连接杆272分别连接棱镜固持板251和驱动设备271，以驱动棱镜固持板251沿第二安装座262的导向槽2622滑动，从而使棱镜阵列23的不同方向装配的棱镜置于光路中，在光纤221的不同输出端之间切换光路。
请参阅图7和图8，输入光纤211的输入光信号，经准直透镜213准直为平行光束30，平行光束30经棱镜231折射成和光轴成一微小夹角的平行光31射向准直透镜223，经准直透镜223会聚后进入输出光纤221的一光纤。经由驱动装置驱动使另一方向装配的棱镜232置于光路中，使光束30经棱镜232折射成另一方向的平行光束32，经准直透镜223会聚后进入另一输出光纤221。
可以理解，经由驱动装置27驱动棱镜阵列23的不同方向装配的棱镜置于光路中，该不同方向装配的棱镜可将光纤211的输入光信号切换至输出端22的不同输出光纤221。因此，该机械式光学转换装置可将输入端21输入的光信号输入到输出端22的任一根输出光纤，因光路光路具有可逆性，故其也可以反向传输。
权利要求1.一种机械式光学转换装置，其包括一输入端、一输出端及一驱动装置，该输入端包括一输入光纤和一光纤插针以及一准直透镜，该光纤插针收容固持该输入光纤，该准直透镜用以准直该输入光纤输入的信号光；其特征在于该输出端包括多根输出光纤、一多芯光纤固持器及一与多芯光纤固持器相对设置的准直透镜，该多芯光纤固持器收容固持该多根光纤，该驱动装置驱动棱镜平动实现光路的转换。
2.如权利要求1所述的机械式光学转换装置，其特征在于其进一步包括一底座，该底座包括二第一安装座及一第二安装座，其中该第二安装座平行于第一安装座设置且位于二第一安装座之间。
3.如权利要求1所述的机械式光学转换装置，其特征在于其进一步包括一棱镜固持器，该棱镜固持器包括一棱镜固持板，其上均开设有多个以安装棱镜安装孔，该棱镜分别置于该安装孔中。
4.如权利要求1所述的机械式光学转换装置，其特征在于该输入端进一步包括一内套管及一外套管，该内套管套固光纤插针和准直透镜，该外套管套设于内套管之外侧。
5.如权利要求1所述的机械式光学转换装置，其特征在于该输出端进一步包括一内套管及一外套管，该内套管套固多芯光纤固持器及准直透镜，该外套管套设于内套管外侧。
6.如权利要求2所述的机械式光学转换装置，其特征在于该二第一安装座相对平行设置，其顶部均具有安装输入端和输出端一通孔。
7.如权利要求3所述的机械式光学转换装置，其特征在于该第二安装座装配棱镜固持器，且置于输入端和输出端的两准直透镜之间。
8.如权利要求1所述的机械式光学转换装置，其特征在于该驱动装置进一步包括一驱动设备和二连接杆，该驱动设备经由二连接杆驱动棱镜固持板于不同位置。
9.如权利要求1所述的机械式光学转换装置，其特征在于该多芯光纤固持器包括一内固持架和一外固持管，该外固持管套固在该内固持架的外部。
10.如权利要求9所述的机械式光学转换装置，其特征在于该内固持架上开设有多个凹槽，分别容纳该多根光纤。
专利摘要一种机械式光学转换装置，其包括一输入端、一输出端、一棱镜阵列和一驱动装置。该输入端包括一输入光纤、一光纤插针和一准直透镜，该光纤插针收容固持该输入光纤，该准直透镜用来准直该输入光纤输入的信号。该输出端包括多根输出光纤、一多芯光纤固持器及一准直透镜，该多芯光纤固持器收容固持该多根输出光纤，该准直透镜用以会聚信号光至该输出光纤。该棱镜阵列位于输入端与输出端之间，其由多个棱镜构成。该驱动装置驱动棱镜阵列平移以使不同方向装配的棱镜置于输入端和输出端之间的光路中实现对光路的切换。
文档编号G02B6/35GK2546896SQ02227290
公开日2003年4月23日 申请日期2002年4月27日 优先权日2002年4月27日
发明者周明宝 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司