专利名称：光开关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光开关，尤其是涉及一种通过旋转棱镜实现光路转换的机械式光开关。
背景技術作为一种对光传输线路或集成光路中各信号通路进行相互转换或逻辑操作的无源器件，光开关广泛应用于光纤通信系统、光纤网络系统、光纤测量系统和光纤传感系统等，是光通信领域中关键光学器件之一。
根据不同的工作原理，光开关可分为机械式光开关和非机械式光开关两大类。机械式光开关利用机械、电磁方式使光纤或光学组件发生移动，从而实现光束在不同输出埠之间的切换。其中，移动光纤型光开关通过移动光纤实现光路的切换，但因光纤直径小，移动过程中易于产生弯曲变形，导致插入损耗较大，影响光信号传输。而移动光学组件型光开关的输入端光纤与输出端光纤固定不动，通过光学组件的移动来达成光路的切换，此种光开关插入损耗较低，一般不大于2dB；隔离度较高，一般大于45dB；且不受波长和偏振的影响，是目前较为普遍应用的一种机械式光开关。
一种现有技术光开关可参阅美国专利第5,420,946号(图1参照)，其包括一固定平台600、一输入装置610、多个输出装置620和一反射装置630。其中，该固定平台600用来固定该输入装置610、输出装置620和反射装置630，该输入装置610包括一输入光纤611和一自聚焦透镜612，各输出装置620分别包括一输出光纤621和一自聚焦透镜622，反射装置630位于固定平台600的中央安装孔601中，包括一反射镜631和固持反射镜631的基座632，该基座632开设一用来配合外部驱动装置(图未示)的装配孔633。该输入装置610垂直于固定平台600，且与反射镜631成45度夹角，该多个输出装置620大致成圆形排列在反射装置630周围，通过外部驱动装置选择性旋转反射装置630，可使输入光束从不同的输出光纤621输出。由于该光开关的光路具可逆性，也可选择使输入光自多根输出光纤621之一输入，并传输至输入装置610。
然而，该现有光开关具有一些缺陷。首先，该光开关由于各输出装置620彼此分立，使得光开关结构复杂庞大、且输入装置610和多个输出装置620的调校过程非常繁多。其次，由于各输出装置620分别包括一输出光纤621和一自聚焦透镜622，使得该光开关成本较高、且插入损耗大、开关速度低。再次，该光开关无法扩充输入装置610的数目，即无法实现输入光束选择性从多个输入装置之一传输至多个输出装置之一。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑、成本低、且开关速度和其它光学性能较佳的光开关。
本实用新型是这样实现的提供一种包括一输入装置、一输出装置、一光路转换装置和一驱动装置的光开关，其中，该输入装置和输出装置的结构相同，均包括一内置多根光纤的多光纤插针和一准直透镜，该光路转换装置包括一第一棱镜和一第二棱镜。该输入装置的准直透镜将输入光束准直后传输至光路转换装置，在驱动装置驱动下，该第一棱镜将来自输入装置的光束转变为沿特定方向传输的光束，该第二棱镜随后使该光束的方向偏折后输入至输出装置，该输出装置的准直透镜则用来将该偏折后的光束聚焦至特定输出光纤。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点因为本实用新型光开关由于采用多光纤插针和单个准直透镜构成输入装置或输出装置，可大为减少准直透镜的数目，从而降低成本、并且使得整个光开关结构紧凑，并提高整体光学性能。另外，多光纤插针和准直透镜对准时，可一并实现输入光纤、输出光纤和准直透镜之间的调校，从而减少工时。
图1是现有技术光开关的立体图。
图2是本实用新型光开关的立体图。
图3是图2沿III方向的剖面图。
图4是图2沿IV方向的剖面图。
图5和图6是本实用新型光开关的光路示意图。
具体实施方式请参照图2和图3，本实用新型光开关10包括一具四根输入光纤101的输入装置100、一具四根输出光纤201的输出装置200、一光路转换装置300和一驱动装置400。该光开关10进一步包括一用以固持上述装置的底座500，其包括一基板501。工作时，该光路转换装置300在驱动装置400控制下使来自一输入光纤101的光束传输至一特定输出光纤201。
请配合参阅图4，该输入装置100固定于一自基板501延伸的定位板502，其包括一内置四根输入光纤101的多光纤插针110和用以将来自输入光纤101的光束准直后传输至光路转换装置300的第一模铸透镜120，当然，也可以采用其它具有准直功能的透镜，如自聚焦透镜等替代第一模铸透镜120以实现准直功效。该多光纤插针110大致成圆柱状，其内开设一用来容纳该四根输入光纤101的通孔111，该输入光纤101的末端和多光纤插针110的一端面112平齐，且为提高回波损耗，该端面112被研磨成倾角为6度至8度的倾斜面。该第一模铸透镜120大致成圆柱状，和多光纤插针110相对的端面121亦经研磨以平行于该端面112，另一端面122为非球面结构。该多光纤插针110和第一模铸透镜120对准后套装固持于一石英套管130中，并且第一模铸透镜120部分突伸出石英套管130外，为进一步保护该输入装置100，于石英套管130外套设一金属套管140。
该输出装置200和输入装置100的结构相同，包括一内置四根输出光纤201的多光纤插针210和用以将来自光路转换装置300的的光束聚焦至特定输出光纤201的第二模铸透镜220，当然，也可以采用自聚焦透镜等具会聚功能的透镜替代第二模铸透镜220实现聚焦功效。该输出装置200也固定于一自基板501延伸的定位板503。
该光路转换装置300包括一第一棱镜301和一第二棱镜302，该第一棱镜301用以将来自输入装置100的光束转变为水平光束后传输至第二棱镜302，该第二棱镜302则使该水平光束发生偏折后传输至输出装置200。
该驱动装置400包括配合第一棱镜301的第一驱动机构410、第一从动机构420和配合第二棱镜302的第二驱动机构430、第二从动机构440。该第一驱动机构410包括一传动杆411和位于传动杆411一端的驱动齿轮412，传动杆411的另一端则套装固持于固定块504中，并与外部控制装置(图未示)配合。该固定块504是自基板501延伸而成的，开设一用以收容传动杆411的定位孔505。该第一从动机构420包括一圆柱状主体421，其内开设一用以收容固纳该第一棱镜301的通孔422，圆柱状主体421的二端部(未标示)固持于一自基板501延伸而成的从动机构固持器506内，该从动机构固持器506包括一底部507及自底部507延伸的两个侧壁508，该两侧壁508均布设用以容纳该圆柱状主体421端部的安装孔509，该圆柱状主体421中部形成一从动齿轮423，该从动齿轮423用以配合第一驱动机构410的驱动齿轮412，进而带动第一棱镜301旋转，以将来自输入装置100的光束转变为水平光束后传输至第二棱镜302。当然，该第一驱动机构410也可以采用皮带轮驱动第一从动机构420。
该第二驱动机构430及第二从动机构440的结构和第一驱动机构410及第一从动机构420的结构相同，用以在外部控制装置带动下，驱动第二棱镜302旋转，进而使来自第一棱镜301的光束发生偏折后传输至输出装置200。
组装时，首先于底座500安装驱动装置400，再调校输入装置100和输出装置200的相对位置后固定，随后依次装配第一棱镜301和第二棱镜302，最后检测各信道的光学性能，若结果表明性能完好则固定各装置的位置。
请参考图5，是本实用新型光开关的光路示意图。来自输入光纤1011的光束经第一模铸透镜120准直为平行光，通过第一棱镜301时由于折射效应而转变为一沿特定方向传输的光束入射至第二棱镜302，第二棱镜302使该光束传输方向发生偏折，该光束随后通过第二模铸透镜220会聚至特定输出光纤2011。一并参考图6，通过驱动装置400控制第二棱镜302的旋转，可以使得来自第一棱镜301的光束通过第二棱镜302时，其偏折方向相应变化，从而经第二模铸透镜220时将聚焦至不同的输出光纤2012。同样，通过驱动装置400控制第一棱镜301的旋转，可使来自不同输入光纤101的光束发生偏折后入射至第二棱镜302。因此，通过驱动装置400驱动第一棱镜301及/或第二棱镜302旋转，可实现不同输入光纤101和输出光纤201的导通。
权利要求1.一种光开关，包括一输入装置、一光路转换装置、一输出装置和一驱动装置，其特征在于该光路转换装置位于输入装置和输出装置之间，包括至少两棱镜，输入装置包括一内置多个输入光纤的多光纤插针，输出装置包括一内置多个输出光纤的多光纤插针，该至少两棱镜在驱动装置驱动下旋转，从而选择性将输入光束从一输入光纤传输至一特定输出光纤。
2.如权利要求1所述的光开关，其特征在于该输入装置进一步包括一准直透镜，用以将来自输入光纤的光束准直至光路转换装置。
3.如权利要求2所述的光开关，其特征在于该准直透镜为模铸透镜，其一端面为非球面。
4.如权利要求1所述的光开关，其特征在于该输出装置进一步包括一准直透镜，用以将来自光路转换装置的光束聚焦至输出光纤。
5.如权利要求1所述的光开关，其特征在于该驱动装置包括多个驱动机构及多个从动机构，各驱动机构可驱动相应从动机构。
6.如权利要求5所述的光开关，其特征在于该从动机构内部开设容纳相应棱镜的通孔。
7.如权利要求1所述的光开关，其特征在于该光开关进一步包括一用以固持该输入装置、输出装置、光路转换装置和驱动装置的底座。
8.如权利要求1所述的光开关，其特征在于该光路转换装置中棱镜的数目为两个。
9.如权利要求8所述的光开关，其特征在于该两棱镜在驱动装置驱动下旋转至特定位置，一棱镜将来自输入装置之光束转变为沿特定方向传输之光束，另一棱镜随后使该光束之方向偏折后输入至输出装置。
专利摘要一种光开关包括一输入装置、一输出装置、一光路转换装置和一驱动装置。其中，该输入装置和输出装置的结构相同，均包括一内置多根光纤的光纤插针和一准直透镜，该光路转换装置包括一第一棱镜和一第二棱镜。该输入装置的准直透镜将输入光束准直后传输至光路转换装置，在驱动装置驱动下，该第一棱镜将来自输入装置的光束转变为沿特定方向传输的光束，该第二棱镜随后使该光束的方向偏折后输入至输出装置，该输出装置的准直透镜则用以将该偏折后的光束聚焦至特定输出光纤。
文档编号G02B6/35GK2537019SQ0222602
公开日2003年2月19日 申请日期2002年3月1日 优先权日2002年3月1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