专利名称：一种2x2机械式光开关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光电子器件技术领域，具体为一种2X2机械式光开关。
背景技术：
光开关是一种实现光信号通断、光路改变的光无源器件，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、光环路保护切换试验、光纤传感系统、光器件测试、光分/插复用(0ADM)、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。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。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。现已出现了金属化 封装的机械式光开关，但结构较复杂、零件多、光学元件实现光路转换较为复杂、光路调节非常耗费时间、装配和焊接工艺复杂，生产工艺复杂导致生产效率低，生产中的废品次品较多、不利于产品的大批量生产。
实用新型内容本实用新型的目的是设计一种2X2机械式光开关，其继电器嵌于长方体底盒内，4个单芯光准直器分别固定于底盒的两个相对的侧面，悬梁臂后端固定于继电器摆动片、前端固定安装六角棱镜，初始状态输入光经2个单芯光准直器直接分别进入相对侧面上与之正对的单芯光准直器的输入端口，当继电器通电时六角棱镜被继电器摆动片抬高，输入光各经一个单芯光准直器后通过六角棱镜折射进入相对侧面上的另一个单芯光准直器的输入端口。本实用新型设计的一种2X2机械式光开关，包括光准直器、棱镜和继电器，底盒有长方体的内腔，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2个堵头孔，每个堵头孔固定安装I个单芯光准直器，输入端的每个单芯光准直器与输出端的I个单芯光准直器的中轴线相重合，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单芯光准直器的底盒的侧面平行，悬梁臂前端固定安装六角棱镜。初始状态，即继电器未通电的状态，悬梁臂前端的六角棱镜处于输入端的单芯光准直器和输出端的单芯光准直器的中轴线之下，输入端的2个单芯光准直器的光路分别与输出端的2个单芯光准直器的光路正相对，2束输入光分别经一个输入端单芯光准直器7直接进入正相对的一个输出端单芯光准直器7的光路。当继电器通电时，摆动片后端被继电器线圈吸引向下移动、前端摆动，继电器摆动片前端带动悬梁臂抬高、悬梁臂前端的六角棱镜切入单芯光准直器输出的光路上。六角棱镜有2个相对的侧面与底盒安装单芯光准直器的侧面平行，其它4个斜面均相等，且两两相对、平行，靠近输入端的2个斜面各与输入端的I个单芯光准直器输出端相对，六角棱镜靠近输出端的2个斜面各与输出端的I个单芯光准直器光路相对。输入光经过输入端的单芯准直器，从与之相对的六角棱镜的斜面入射，经六角棱镜的另一对平行斜面的2次内反射，由与入射面平行的另一斜面出射，进入输出端的另一个单芯光准直器，实现棱镜折射的2个光路的同时转换。所述六角棱镜的斜面与平行于底盒安装单芯光准直器的侧面的平面的交角为10。 45°。为了便于安装光准直器，底盒的4个堵头孔在侧面外各固定连接堵头管，2个侧面上相对的2个堵头管的中心线成一直线，且该直线与安装堵头管的底盒侧面垂直。各单芯光准直器分别插入一个堵头管，当光路调节完成后，各单芯光准直器焊接固定于堵头管内。在堵头管外套装套筒，套筒尾端接有直径小于套筒的橡胶尾套，以保护光准直器的光纤输入输出端口。六角棱镜的各斜面有增透镀膜层。盖板与底盒长方体的内腔相配合，盖板密封固定于底盒内腔上方，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。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。与现有技术相比，本实用新型一种2X2机械式光开关的优点为:1、只有一个六角棱镜，电磁驱动，结构简单，装调方便，光路无反射(反射变化对光路插入损耗的影响相当于折射的10倍) ，光学指标稳定，体积小；2、本开关光信号切换时间仅3 5ms,插入损耗直通(不经过六角棱镜)仅为0.3dB,插入损耗折射(经过六角片棱镜)仅为0.4dB，重复性为±0.01，串音大于60dB,回波损耗大于60dB,使用寿命达100百万次；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。
图1为本2X2机械式光开关实施例的装配结构示意图。图2为本2X2机械式光开关实施例继电器不通电时的直通光路图。图3为本2X2机械式光开关实施例继电器通电时经六角棱镜折射的光路图。图中标号为:1、底盒，2、继电器,3、摆动片,4、悬梁臂,5、堵头管，6、六角棱镜,7、单芯光准直器；P1、P2为输入端2个单芯光准直器的光路，P3、P4为输出端2个单芯光准直器的光路。
具体实施方式
以下结合附图对本2X2机械式光开关实施例作进一步说明。如图1所示，本2X2机械式光开关实施例，底盒I有长方体的内腔，继电器2嵌装于底盒I内腔底部，底盒I的底部有引脚孔，继电器2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2个堵头孔，每侧的2个堵头孔在侧面外各固定连接堵头管5，2个侧面上相对的2个堵头管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。各单芯光准直器7分别插入一个堵头管5，当光路调节完成后，各单芯光准直器7焊接固定于堵头管5内。继电器2上有铰接于其表面的摆动 片3，摆动片3后端处于继电器2线圈上方，前端固定悬梁臂4，悬梁臂4的中心线与安装单芯光准直器7的底盒I相对的侧面平行，悬梁臂4前端固定安装六角棱镜6。初始状态，即继电器2未通电的状态，悬梁臂4前端的六角棱镜6处于相对的2个单芯光准直器7的中轴线之下，输入端2个单芯光准直器7的光路分别与输出端2个单芯光准直器7的光路正相对,2束输入光分别经一个输入端单芯光准直器7直接进入正相对的一个输出端单芯光准直器7的光路。如图2所示，P1、P2为输入端单芯光准直器7的光路，P3、P4为输出端单芯光准直器7的光路，一束输入光由P2直接进入P4，另一束输入光由Pl直接进入P3。当继电器2通电时，摆动片3后端被继电器2线圈吸引向下移动、前端摆动，继电器2摆动片3前端带动悬梁臂4抬高、悬梁臂4前端的六角棱镜6切入输入端单芯光准直器7输出的光路上。六角棱镜6有2个相对的侧面与底盒I安装单芯光准直器7的侧面平行，其它4个斜面均相等，且两两相对、平行，本例六角棱镜6的斜面与平行于底盒I安装单芯光准直器7的侧面的平面的交角为15°。六角棱镜6靠近输入端的2个斜面各与输入端的I个单芯光准直器7光路相对，靠近输出端的2个斜面各与输出端的I个单芯光准直器7光路相对。输入光经过输入端的单芯光准直器7,从与之相对的六角棱镜6的斜面入射，经六角棱镜6的另一对平行斜面的内反射，由与入射面平行的另一斜面出射，进入输出端的另一个单芯光准直器7，实现棱镜折射的2个光路的同时转换。如图3所示，Pl由与之相对的六角棱镜6的一个斜面入射，经其它一对平行的斜面的2次内反射后，由与入射面平行的另一斜面出射，进入P4，与之相似，P2进入P3。实现2个光路的同时切换。各堵头管5外套装套筒，套筒尾端接有直径小于套筒的橡胶尾套。本例六角棱镜6的4个斜面有增透镀膜层。盖板与底盒I长方体的内腔相配合，盖板密封固定于底盒I内腔上，盖板与底盒I之间的缝隙为金属化密封，同时底盒I底面的引脚孔也为金属化密封。金属化密封的底盒I内充氮气。上述实施例，仅为对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本实用新型并非限定于此。凡在本实用新型的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种2X2机械式光开关,包括光准直器、棱镜和继电器,其特征在于: 底盒(I)有长方体的内腔，继电器(2)嵌装于底盒(I)内腔底部，底盒(I)的底部有引脚孔，继电器(2)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2个堵头孔，每个堵头孔固定安装I个单芯光准直器(7)，输入端的每个单芯光准直器(7)与输出端的I个单芯光准直器7的中轴线相重合；继电器(2)上有铰接于其表面的摆动片(3)，摆动片(3)后端处于继电器(2)线圈上方，前端固定悬梁臂(4)，悬梁臂(4)的中心线与安装单芯光准直器(7)的底盒(I)相对的侧面平行，悬梁臂(4)前端固定安装六角棱镜(6);初始状态，悬梁臂(4)前端的六角棱镜(6)处于相对的2个单芯光准直器(7)的中轴线之下，输入端的2个单芯光准直器(7)的光路分别与输出端的2个单芯光准直器(7)的光路正相对，2束输入光分别经一个输入端单芯光准直器(7)直接进入正相对的一个输出端单芯光准直器(7)的光路；当继电器(2)通电时，摆动片(3)后端被继电器(2)线圈吸引向下移动、前端摆动，继电器(2)摆动片(3)前端带动悬梁臂(4)抬高、悬梁臂(4)前端的六角棱镜(6)切入输入端单芯光准直器(7)输出的光路上；六角棱镜(6)有2个相对的侧面与底盒(I)安装单芯光准直器(7)的侧面平行，其它4个斜面均相等，且两两相对、平行，六角棱镜(6)靠近输入端的2个斜面各与输入端的I个单芯光准直器(7)光路相对,靠近输出端的2个斜面各与输出端的I个单芯光准直器(7)光路相对；2束输入光分别经过输入端的一个单芯光准直器(7)，从与之相对的六角棱镜(6)的斜面入射，经六角棱镜(6)的另一对平行斜面的内反射，由与入射面平行的另一斜面出射，进入输出端的另一个单芯光准直器(7)，2个光路的同时转换。
2.根据权利要求1所述的2X2机械式光开关，其特征在于: 所述六角棱镜(6)的斜面与平行于底盒(I)安装单芯光准直器(7)的侧面的平面的交角为10。 45。。
3.根据权利要求1所述的2X2机械式光开关，其特征在于:· 所述底盒(I)每个堵头孔在侧面外各固定连接堵头管(5)，2个侧面上相对的2个堵头管(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；各单芯光准直器(7)分别插入一个堵头管(5)，各单芯光准直器(7)焊接固定于堵头管(5)内。
4.根据权利要求3所述的2X2机械式光开关，其特征在于: 所述堵头管(5)外套装套筒，套筒尾端接有直径小于套筒的橡胶尾套。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的2X2机械式光开关，其特征在于: 所述六角棱镜(6)的各斜面有增透镀膜层。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的2X2机械式光开关，其特征在于: 还配有盖板，与所述底盒(I)长方体的内腔相配合的盖板密封固定于底盒(I)内腔上方。
7.根据权利要求6所述的2X2机械式光开关，其特征在于: 所述盖板与底盒(I)之间的缝隙为金属化密封，同时底盒(I)底面的引脚孔也为金属化密封；金属化密封的底盒(I)内充有氮气。
专利摘要本实用新型为一种2X2机械式光开关，继电器嵌装于底盒长方体内腔底部，引脚从引脚孔伸出，底盒相对的两个侧面各有2个堵头孔分别固装单芯光准直器，两侧的准直器两两中轴线重合。铰接于继电器的摆动片后端处于线圈上方、前端固定悬梁臂，悬梁臂前端固装六角棱镜。初始状态，六角棱镜处于准直器光路之下，输入输出端准直器的光路直通。继电器通电时，摆动片抬高悬梁臂上的六角棱镜切入光准直器的光路，输入端的光准直器的输出光经六角棱镜折射反射后进入输出端的另一个单芯光准直器，2个光路同时转换。光准直器插入堵头孔固接的堵头管、固定。底盒有盖板、且各缝隙金属化密封，盒内充氮。本开关结构简单，损耗低，装调方便，精度高，寿命长。
文档编号G02B6/35GK203117461SQ20132004533
公开日2013年8月7日 申请日期2013年1月28日 优先权日2013年1月28日
发明者黄景元, 张通勇, 刘武, 余志强 申请人:中国电子科技集团公司第三十四研究所