专利名称：一种机械转动式光开关的新型结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光纤通讯领域，尤其是指一种机械转动式光开关的新型结构。
本实用新型具有切换光路作用的多通道单模光开关是构成多种光纤系统的重要功能器件。在光传输中它主要用于多路光监控系统、多光源探测器换接以及光传感多点监控系统，其次在光测试系统中，多通道单模开关可用于光纤测试、网络测试、野外工程光缆测试，另外多通道单模光开关可用于光器件的调试，本实用新型介绍一种旋转式1×n型光开关。
参见《旋转式1×6光开关的研究》(《1998年于国光纤会议论文集》P851-854)其主要原图如
图1-图2。其工作原理是采用7根光纤外径为125μm的光纤紧密排列成
图1的形状，并埋在外径为2.5mm插针中，插针中周围6根光纤为“工作”光纤，中心一根为“工艺”光纤，供加工插针同心度时通光用，经过加工后光纤插针的外围和中心光纤达到高度同心(同心度小于1μm)，把一对连接的插针相对应套设于一个精密弹性套筒中，其中一根固定不动，另一根同微型电机相连，当两根插针在套筒约束下相对旋转60°，实现相邻光纤的一次光路切换。
当步进电机旋转角误差为0.5°，光纤中心横向错位约为1.1um，对模场直径为9um的单模光纤，1.1um横向错位引起的对接损耗约为0.26dB。这种设计对单模光纤开关会碰到很棘手问题，转动光纤插针必须在法兰盘转接座中，(i)作为开关需长期上百万次重复，磨损问题很难克服，一旦磨损，插损必大幅度增加，对多模光纤这问题会减缓，但仍然存在；(ii)转动时插针与固定光纤接触则转动会使其磨损变得难以长久使用，如不接触则难以控制插损。
另外，众所周知单模光纤的纤芯d1为9μm左右如图9(a)，所以以纯单模光纤发射端和接受端，因为必须保证9μm纤芯对准，对准精度必须在1μm内，同时要求转动中对准，这对机械件是极为苛刻。
本实用新型的目的是提供一种对接损耗小，且使用长久的机械转动式光开关的新型结构。
本实用新型的技术方案是这样达到的，一种机械转动式光开关的新型结构，主要由接受端与发射端光纤以及固定转动光纤用的步进电机，固定桥及开关底座等组成。其中的光纤线采用全部或部分TEC光纤线制成。
TEC光纤最大特点是出光端口出光直径可为d2＝20～100μm左右，如图3所示，由于出光端口直径的增大，再对接受端和发射端容许偏差则大大增加，如对50μm出光端口，对同专利背景介绍中1×6结构，则错位1.1μm，对接损耗几乎可以忽略，而对模场直径为9μm的单模光纤1.1μm的横向错位引起的对接损耗为0.26μm，同时50μm模场直径光纤对于对接间隙L的不再要求苛刻，当间隙为L＝0.5mm左右时，其插损为0.1dB，但TEC光纤又加125μm外径特点，光纤之间紧密排列，在离转动轴上距离足够近时，在普通电机步进误差范围内，保证光纤纤芯错位位移精度在光纤容忍的错位范围内，如在步进电机旋转角度误差为0.5°时，允许图5结构光纤可分布为20根左右，如低了这个数值，1×n光纤则效果更好，即采用TEC光纤作为接受端与发射端光纤构成1×n开关。其原理图如图5、图6、图7所示。
现结合实施例作进一步详述。
图1是已有技术采用普通光纤对接示意图。
图2是已有技术采用普通光纤对接状态剖视图。
图3是本实用新型TEC光纤对接示意图。
图4是本实用新型轴向示意图。
图5是本实用新型发射端与接受端对接结构图。
图6是本实用新型发射端轴向示意图。
图7是本实用新型接受端轴向示意图。
图8是采用本实用新型结构的转动式开关结构示意图。
如图4所示，401为空心圆柱棒，其内径尺寸保证2n根光纤紧密无间隙接触，402为紧密布的光纤线，403为工艺圆柱体，其外径与401内径相差两个光纤直径，即相差250μm；图5发射端与接受端光纤对接结构，不同的是发射端(见如图7所示)仅两根沿轴心的对称两个光纤A1、A2为TEC光纤，而其余光纤均为工艺光纤，仅为定位A1′、A2′作用。其次A1′、A2′的作用为装配发射端和接受端保证他们同轴之用，因为当A1和A1′、A2和A2′同时保证插损最小时，则发射端与接受端各光纤自动对准工作时，可选择其中A1′、A2′中一个作为发射端，发射端与接受端均为抛光成0°端面，再镀增透膜。
TEC光纤是单模光纤制成，一端经高温长时加热后，纤芯渗杂离子扩散，使其光纤出光端口模场成喇叭口，光纤出光端口模场经高温长时加热后，其模场直径可以在50μm左右，光束发散角在2°左右。
图8中，801为步进电机，802为发射端光纤圆柱棒，802固定在电机转轴上，其轴线与电机转轴轴线同轴，803为固定架，804为圆柱形镀金不锈钢桥，805为接受端光纤束圆柱体，外层为镀金的不锈钢外壳，802与805光纤对准后，805与804之间用焊锡焊接或环氧胶粘接，806为焊锡，807为基座，802与805得有一定间隔，以不接触为准。
本实用新型相对普通光纤制作的转动式开关，这将使开关处在无损工作状态，同时由于TEC光纤光束的扩束使开关重复性提高，可大为降低机械件定位精度，同时没有磨损，尤其在低通数1×20的点内的旋转开关有较大应用价值。
权利要求1.一种机械式转动光电开关的新型结构，主要由接受端与发射端光纤以及固定转动光纤用的步进电机，固定桥及开关座等组成，其中光纤线在圆圈上均匀分布，其特征在于光纤全部或部分采用TEC光纤线制成。
2.根据权利要求1所述的一种机械式转动光电开关的新型结构，其特征在于接受端与发射端TEC光纤之间对准采用接受端与发射端分离结构，且接受端和发射端光学端面有小于0.5mm间隔非接触状态。
专利摘要本实用新型主要由接受端与发射端光纤以及固定转动光纤使用的步进电机、固定桥及开关座等组成,其中光纤全部或部分采用TEC光纤线制成,接受端与发射端光纤对接间隔不再要求苛刻,降低了机械件定位精度要求,延长了产品使用寿命且无需定位套筒。
文档编号G02B6/35GK2478131SQ01237418
公开日2002年2月20日 申请日期2001年4月16日 优先权日2001年4月16日
发明者吴砺, 凌吉武, 余洪瑞, 郭少琴, 张亮华 申请人:福建华科光电有限公司