一种多通道2×2光开关的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光电子器件技术领域，具体为一种多通道2X2光开关。
【背景技术】
[0002]光开关是一种实现光信号通断、光路径改变的光无源器件，是实现光通信网络信号交换的基础器件之一，也是实现全光网络中核心部件之一。目前光开关技术相对成熟，各类产品被广泛应用于光路切换、系统监测、光路保护切换试验、光纤传感系统、光器件测试、光分/插复用(OADM)、时分复用(TDM)、波分复用(WDM)等场合。光开关具有广阔的市场前景，是最具发展潜力的光无源器件之一。
[0003]现有的多数光开关基本上都是继电器和电机结构的机械式光开关，即采用2台光纤准直器相互对准、实现输入端与输出端光的耦合，通过控制继电器或电机移动光学元件，如改变棱镜、或反射镜等光学元件的位置，使光束改变方向，从而实现光路的切换。
[0004]目前的IX 2和2 X 2机械式光开关主要是采用粘胶工艺技术，装调不方便，密封性较差，因此其中的光学晶体镀膜层容易被氧化或污染，不仅影响光开关的工作寿命，也使光开关的工作温度局限在_20°C?+70°C，且光路插入损耗变化超过0.2dB。
[0005]随着光通信技术超高速发展、加工工艺的进步，光通信系统都朝着大容量、小型化、集成化等方向发展。光开关作为光通信链路中的一种重要元器件，市场需要切换快速的、多通道的小型化光开关。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是设计一种多通道2X2光开关，其继电器嵌于底盒内，底盒的两个相对的侧面分别固定I个N芯光准直器，悬梁臂后端固定于继电器摆动片、前端固定安装η个棱镜，初始状态输入N束光经一侧的N芯光准直器直接分别进入相对侧面上与之正对的N芯光准直器的输入端口，当继电器通电时η个棱镜被继电器摆动片抬高，输入光束各经N芯光准直器的一个通道后，通过棱镜折射进入相对侧面上的N芯光准直器的另一个输入端
□ O
[0007]本发明设计的一种多通道2X2光开关，包括光准直器、棱镜和继电器，继电器嵌装于底盒内腔底部，底盒的底部有引脚孔，继电器的引脚从底盒的引脚孔伸出，连接驱动电线。底盒相对的两个侧面各有I个堵头孔，每个堵头孔固定安装I个N芯光准直器，所述N为4、8、12或16。输入端的N芯光准直器与输出端的N芯光准直器相同，且二者的中轴线相重合，各光路一一相对。继电器上有铰接于其表面的摆动片，摆动片后端处于继电器线圈上方，前端固定悬梁臂，悬梁臂的中心线与安装N芯光准直器的底盒的侧面平行，悬梁臂前端固定安装η个并列的棱镜，η = Ν/4。初始状态，即继电器未通电的状态，悬梁臂前端的高度相同的η个棱镜处于输入端的N芯光准直器和输出端的N芯光准直器的中轴线之下，输入端的N芯光准直器的各光路分别与输出端的N芯光准直器的各光路相对，M束输入光分别经输入端的N芯光准直器的M个光路直接进入正相对的输出端N芯光准直器的M个光路，MSN。当继电器通电时，摆动片后端被继电器线圈吸引向下移动、前端向上摆动，带动悬梁臂抬高、悬梁臂前端的η个棱镜切入2个N芯光准直器之间的光路上。
[0008]所述棱镜为四棱柱的光学楔角片棱镜，其棱与N芯光准直器的中轴线垂直。棱镜的4个侧面均相等且两两平行，为折射光的斜面。斜面上有增透镀膜。两个锐角的对角面与N芯光准直器的光路垂直，即其钝角与N芯光准直器相对。每个棱镜的一个斜面与输入端或输出端的N芯光准直器的2个光路相对。当一束输入光经输入端的N芯准直器的某光路入射与之相对的棱镜的斜面，经该棱镜的另一对平行斜面的2次内反射，由该棱镜与入射面平行的另一斜面出射，进入输出端的N芯光准直器另一光路，该光路与光的出射面相对，一个棱镜可实现4束光同时折射切换。
[0009]所述棱镜的锐角为55°?65°。
[0010]为了便于安装N芯光准直器，底盒堵头孔外接堵头管，二堵头管的中心线重合，且垂直于底盒侧面。N芯光准直器插入堵头管内，二者为间隙配合且固定连接。N芯光准直器的尾部的光纤输入输出端口在堵头管外。
[0011]为了保护N芯光准直器，堵头管外套有堵头套筒，堵头套筒内端抵于底盒侧面，N芯光准直器尾部处于堵头套筒内。堵头套筒尾端还安装有橡胶尾套，封闭堵头套筒尾端，以保护N芯光准直器的光纤输入输出端口。
[0012]底盒配有与其内腔相配合的盖板，盖板密封固定于底盒内腔上方腔口，盖板与底盒之间的缝隙为金属化密封，同时底盒底面的引脚孔也为金属化密封。
[0013]为保护底盒内的金属部件和光学晶体棱镜的镀膜层不被污染和氧化，金属化密封的底盒内充氮气。盖板与底盒封装是在真空箱里进行，盖板与底盒封装前，先将底盒内腔抽成真空，然后再充氮气，最后在真空箱里进行金属化封装，完成整个真空充氮封装过程只需3?4分钟。
[0014]与现有技术相比，本发明多通道2X2光开关的优点为:1、只用一组楔角片棱镜，电磁驱动，光路切换简单，装调方便，精密度高，光学指标稳定，体积小；2、本开关光信号切换时间仅3?5ms，光路插入损耗低，插入损耗直通(不经过棱镜)仅为0.3dB,插入损耗折射(经过棱镜)仅为0.4dB，重复性为±0.01，串音小，回波损耗大，使用寿命高；3、密封性能好，真空充氮保证精密度高和使用寿命，并保证了在_40°C?+80°C的环境条件下工作，光学插入损耗指标变化不超过0.2dB ;4、适用于系统的集成化，可用于光纤通信网络系统、光纤线路保护监控系统、光纤测量系统以及光纤传感系统中光信号的交换；5、使用现有零部件，加工生产效率高，生产成本低，适合于批量化生产。
【附图说明】
[0015]图1为本多通道2X2光开关实施例的装配结构示意图。
[0016]图2为本多通道2X2光开关实施例继电器不通电时的直通光路图。
[0017]图3为本多通道2X2光开关实施例继电器通电时经棱镜折射的光路图。图中标号为:
[0018]1、底盒，2、摆动片，3、继电器，4、悬梁臂，5、堵头管，6、8芯光准直器，7、棱镜，8、盖板，9、堵头套筒，10、橡胶尾套；P1?P8为输入端8芯光准直器的光路，Ql?Q8为输出端8芯光准直器的光路。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对以8通道2X2光开关为实施例作进一步说明。
[0020]如图1所示，本8通道2X2光开关实施例，底盒I有长方体的内腔，继电器3嵌装于底盒I内腔底部，底盒I的底部有引脚孔，继电器3的引脚从底盒I的引脚孔伸出，连接驱动电线。底盒I相对的两个侧面上各有I个堵头孔，每侧的堵头孔在侧面外各固定连接堵头管5，2个侧面上堵头管5的中心线成一直线，且该直线与安装堵头管5的底盒I的侧面垂直。2个8芯光准直器6分别插入一侧的堵头管5，当光路调节完成后，N芯光准直器6焊接固定于堵头管5内。
[0021]继电器3上有铰接于其表面的摆动片2，摆动片2后端处于继电器3线圈上方，前端上方固定悬梁臂4，悬梁臂4的中心线与安装光准直器6的底盒I相对的侧面平行，悬梁臂4前端固定安装2个并列的相同棱镜7。
[0022]如图2所示，初始状态，即继电器3未通电的状态，悬梁臂4前端的棱镜7处于相对的2个8芯光准直器6的中轴线之下，输入端的8芯光准直器6的光路Pl?P8分别与输出端的8芯光准直器6的光路Ql?Q8正相对，即成8条直线光路。4束输入光Pl、P2、P5和P6分别经输入端8芯光准直器6直接进入正相对的输出端8芯光准直器6的光路Ql、Q2、Q5 和 Q6。
[0023]当继电器3通电时，摆动片2后端被继电