一种光开关及光学器件的制作方法

1.本实用新型涉及光通讯技术领域，尤其涉及一种光开关及光学器件。


背景技术：

2.光开关主要用于光信号在不同方向和维度之间的自由切换，其是光无源器件的基础产品，在光通信系统中有着广泛的应用。光开关可控制光信号在多个光纤输入端和输出端口之间切换，在光纤通信系统中得到广泛的应用。随着光纤通信网络的智能化发展，光开关的市场需求迅速增长。
3.光开关按端口数划分，有简单的1
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2、2
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2端口光开关，在光纤通信系统中，主要用于光纤线路的保护和光线路的改变，其技术方案主要是机械式光开关通过微型继电器驱动棱镜或反射镜来切换光路。大规模的n
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n端口光开关主要用于智能光网络的交换节点中，其主要采用热光开关矩阵或mems(微电子机械系统)微镜阵列。另一类1
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n端口光开关主要用于光交换设备及系统中实现全光层次的路由选择、波长选择及自愈保护等功能，是构建多波交换光开关的核心光器件。
4.目前的机械式光开关，由于其光学和机械结构特性，量产和维护成本较高。随着端口数的扩充，系统的复杂度相应增加，光学传输中的损耗和像差更加严重，响应速率也受到较大影响。
5.因此，亟需设计一种光开关及光学器件来解决现有技术中存在的上述技术问题。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提出一种光开关，该光开关结构简单，能够减少入射光信号和反射光信号在传输过程中的损耗和像差，输出端口切换灵活便捷，降低成本，提高光开关的可靠性。
7.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
8.本实用新型提供一种光开关，包括：
9.光纤模块，所述光纤模块上设置有输入端口和多个输出端口，所述输入端口被配置为流通入射光信号，所述输出端口被配置为流通反射光信号；
10.反射透镜模块，所述反射透镜模块设置在靠近所述输出端口的一侧，所述入射光信号能够经所述输入端口，被所述反射透镜模块反射后成为所述反射光信号经所述输出端口流出；
11.步进电机模块，所述步进电机模块与所述反射透镜模块连接，所述步进电机模块能够驱动所述反射透镜模块以第一预设角度进行旋转，以使被反射透镜模块反射后的所述反射光信号能够进入到不同的输出端口。
12.作为一种可选方案，所述光纤模块包括托盘，所述输入端口设置在所述托盘的中心位置，所述输出端口以所述输入端口为圆心，呈环形均布在所述托盘上。
13.作为一种可选方案，所述光纤模块还包括多个尾纤，多个所述尾纤设置在所述托
盘远离所述反射透镜模块的一侧，且多个所述尾纤与多个所述输出端口连接，所述尾纤被配置为接收所述反射光信号。
14.作为一种可选方案，所述反射透镜模块的轴线与所述光纤模块的轴线互相平行。
15.作为一种可选方案，所述步进电机模块包括旋转轴，所述旋转轴与所述反射透镜模块连接，以使所述旋转轴在转动时能带动所述反射透镜模块转动。
16.作为一种可选方案，所述旋转轴连接于所述反射透镜模块的轴线位置，以使当所述反射透镜模块旋转时，所述入射光信号在所述反射透镜模块上的位置保持不变。
17.作为一种可选方案，所述反射透镜模块的轴线距所述入射光信号与所述反射光信号的距离相等。
18.作为一种可选方案，相邻两个所述输出端口与所述输入端口的连线呈第二预设角度，所述第一预设角度是所述第二预设角度的整数倍。
19.作为一种可选方案，所述输出端口的数量为8、16、32、64或128中的一种。
20.本实用新型的另一目的在于提出一种光学器件，该光学器件能够节约成本，提高光学器件的可靠性和稳定性。为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
21.本实用新型第二方面提供一种光学器件，所述光学器件包括如上所述的光开关。
22.本实用新型的有益效果在于：
23.本实施例提供的光开关结构简单，避免采用复杂的光学和机械结构，大大减小了传输中的损耗和像差。输出端口仅与步进电机模块的旋转角度有关，因此用户能够通过控制步进电机模块的旋转角度，进而灵活的改变反射光信号的角度，同时输出端口数量的改变也不会引入新的控制复杂度，也不会增加系统的最大响应时间，进而节约成本，提高工作效率。
24.本实施例提供的光学器件结构简单，易于操作，能够减少传输过程中的损耗和像差。同时，在改变输出端口数量时，不会增加额外的控制复杂度，进而有利于降低光学器件的成本，提高光学器件的可靠性和稳定性。
附图说明
25.图1为本实用新型实施例提供的光开关的结构示意图；
26.图2为本实用新型实施例提供的光纤模块的结构示意图；
27.图3为本实用新型实施例提供的另一种光纤模块的结构示意图；
28.图4为本实用新型实施例提供的反射透镜模块的光路原理图。
29.附图标记：
30.1、光纤模块；11、输入端口；12、输出端口；13、入射光信号；14、反射光信号；15、托盘；16、尾纤；
31.2、反射透镜模块；3、步进电机模块；31、旋转轴。
具体实施方式
32.为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
33.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固
定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
34.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
35.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
36.为了解决现有技术中光开关的机械结构复杂，传输过程中出现损耗和像差、输出端口12切换不方便，进而导致光开光的强度降低的技术问题，如图1-图2所示，本实施例提出一种光开光，包括光纤模块1、反射透镜模块2和步进电机模块3。其中，光纤模块1上设置有输入端口11和多个输出端口12，输入端口11被配置为流通入射光信号13，输出端口12被配置为流通反射光信号14。反射透镜模块2设置在靠近输出端口12的一侧，入射光信号13能够经输入端口11，被反射透镜模块2反射后成为反射光信号14经输出端口12流出。步进电机模块3与反射透镜模块2连接，步进电机模块3能够驱动反射透镜模块2以第一预设角度进行旋转，以使被反射透镜模块2反射后的反射光信号14能够进入到不同的输出端口12。
37.进一步地，光纤模块1上可以将输出端口12的数量设置为8、16、32、64或128中的一种。当然，用户还可以根据实际需求设置其他数量的输出端口12，此处不再赘述，输入端口11的数量设置为一个，且输入端口11设置在光纤模块1的中心位置上。
38.入射光信号13经输入端口11射入反射透镜模块2中，经过反射透镜模块2的反射形成反射光信号14，反射光信号14射入输出端口12，然后被外界的接收器进行接收处理。当步进电机模块3驱动反射透镜模块2进行旋转时，此时入射光信号13相对于反射透镜模块2的位置不变，随着反射透镜模块2的旋转反射光信号14能够进入到不同的输出端口12，这样就使得用户能够通过控制步进电机模块3的旋转角度，进而达到任意指定输出端口12和切换输出端口12的目的，增加了反射光信号14输出的灵活性能，使得光开关的输出端口12的切换更加便捷，提高工作效率。
39.更进一步地，反射透镜模块2的轴线与光纤模块1的轴线互相平行。根据反射透镜模块2的几何特征和光学特性可知，入射光信号13与反射光信号14相互平行且方向相反。入射光信号13经输入端口11入射后，再次由反射透镜模块2进行两次折射与三次反射，平行反向射出并由某一输出端口12接收。同时步进电机模块3可改变旋转方向，从某一输出端口12切换至与其关于光纤模组的轴线对称的另一输出端口12需要的切换路径和时间t最长，此时时间t可定义为整个光开光的最大响应时间。而切换至相邻输出端口12的时间t最短，理论上t＝(n/2-1)
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t。
40.与现有技术相比，本实施例提供的光开关结构简单，避免采用复杂的光学和机械结构，大大减小了传输中的损耗和像差。输出端口12仅与步进电机模块3的旋转角度有关，因此用户能够通过控制步进电机模块3的旋转角度，进而灵活的改变反射光信号14的角度，同时输出端口12数量的改变也不会引入新的控制复杂度，也不会增加系统的最大响应时间，进而节约成本，提高工作效率。
41.如图1所示，在本实施例中，光纤模块1包括托盘15和多个尾纤16，输入端口11设置在托盘15的中心位置，输出端口12以输入端口11为圆心，呈环形均布在托盘15上。多个尾纤16设置在托盘15远离反射透镜模块2的一侧，且多个尾纤16与多个输出端口12连接，尾纤16被配置为接收反射光信号14。
42.优选地，本实施例中选取输出端口12的数量为64个，也就是说，在托盘15上呈环形均布设置64个输出端口12，且相邻两个输出端口12的角度为5.625
°
。
43.进一步地，托盘15用于安装输入端口11和多个输出端口12，且能够提高输入端口11和输出端口12的稳定性和可靠性，进而确保入射光信号13和反射光信号14在传输的过程中的效率。值得注意的是，托盘15的半径大于入射光信号13与反射光信号14之间的距离，这样才能使得托盘15能够容纳多个输出端口12。尾纤16的一端连接于本实施例中的输出端口12，另一端与光纤设备熔接，这样使得尾纤16能够将反射光信号14及时准确地反馈至光纤设备中，提高工作效率。
44.优选地，如图3所示，为提高实际操作的便捷性，降低实际操作难度，输出端口12还可以设置为非闭合状态。
45.如图1所示，在本实施中，步进电机模块3包括旋转轴31，旋转轴31与反射透镜模块2连接，以使旋转轴31在转动时能带动反射透镜模块2转动。旋转轴31连接于反射透镜模块2的轴线位置，以使当反射透镜模块2旋转时，入射光信号13在反射透镜模块2上的位置保持不变。这样能进一步地提高光开光的稳定性和可靠性，同时提高输出端口12接收反射光信号14的准确率，避免由于入射光信号13的波动而导致输出端口12接收反射光信号14的准确率下降。
46.如图1所示，在本实施中，反射透镜模块2的轴线距入射光信号13与反射光信号14的距离相等，也就是说，反射透镜模块2的轴线处于入射光信号13与反射光信号14之间连线的垂直平分线上，从而提高光开关的接收反射光信号14的工作效率，进而提高光开关的稳定性和可靠性。
47.优选地，如图1所示，在本实施中，相邻两个输出端口12与输入端口11的连线呈第二预设角度，第一预设角度是第二预设角度的整数倍。这样当步进电机模块3转动时，入射光信号13在反射透镜模块2的折射面上的入射点位置始终保持固定，而出射点位置围绕光纤模块1的轴线进行旋转，进而可以覆盖到每一个输出端口12，提高输出端口12接收反射光信号14的准确率。
48.优选地，如图4所示，所述反射透镜模块2的尺寸与输出端口12的数量呈正相关。随着输出端口12的数量的扩大，光纤模块1上的托盘15必须提供足够的半径来容纳更多的输出端口12。相应的，反射透镜模块2的口径等参数也必须相应增大，以与光纤模块1上的输出端口12进行匹配。
49.本实用新型第二方面提供一种光学器件，该光学器件包括上述光开关。该光学器
件结构简单，易于操作，能够减少传输过程中的损耗和像差。同时，在改变输出端口12数量时，不会增加额外的控制复杂度，进而有利于降低光学器件的成本，提高光学器件的可靠性和稳定性。
50.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。