一种光开关的制作方法

本发明涉及光学通信技术领域，更具体地说，它涉及一种光开关。

背景技术：

在全光网络各种设备器件当中，光交叉连接设备（oxc）和光分插复用设备（oadm）可以说是全光联网的核心器件技术，而光开关又是里面的关键部件。光开关是一种通过控制切换不同的通道输出光束，来实现输入通道与输出通道连接的光学器件，随着系统的不断扩容，对光开关的要求也越来越高。光开关根据其传输通道的个数可以分为1×2光开关、1×4光开关、1×n光开关、n×1光开关、n×n光开关等。现有的1×n光开关主要由多个1×2光开关级联而成，即第一级包括1个1×2光开关、第二级包括2个1×2光开关、第三级包括4个1×2光开关、……、第n级包括2n-1个1×2光开关，后一级的1×2光开关的输入通道分别与前一级的1×2光开关的输出通道相连，第一级1×2光开关的输入通道形成1×n光开关的输入通道，最后一级1×2光开关的输出通道形成1×n光开关的输出通道。

采用上述级联方式构成的传统光开关不仅体积庞大、结构松散、导致其插入损耗较大、信道串扰较高、传输光功率也难以提高；而且在进行一次切换控制时需要同时对所有的1×2光开关进行切换控制才能够实现，因此响应速度较慢、切换时间较长、稳定性也相对较差。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种光开关，能够提高响应速度、减短切换时间、提高稳定性，同时提高传输光功率。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种光开关，包括1个输入端口光纤准直器和n个输出端口光纤准直器，还包括沿着所述输入端口光纤准直器的光路依次设置的n-1个活动楔角，以及设置于所述活动楔角和所述输出端口光纤准直器之间的固定楔角；其中，n大于1且n为整数；

所述活动楔角朝向所述输入端口光纤准直器一面与所述固定楔角朝向所述输出端口光纤准直器一面均与所述输入端口光纤准直器的光路垂直，所述活动楔角和所述固定楔角相对的一面平行设置；

所述活动楔角均具有位于所述输入端口光纤准直器的光路上的第一状态和位于所述输入端口光纤准直器的光路外的第二状态，所述输入端口光纤准直器的光经过任意一个活动楔角和固定楔角后，与对应的输出端口光纤准直器耦合。

通过采用上述技术方案，当输入端口光纤准直器的光路在活动楔角外时，光直接通过，当输入端口光纤准直器的光路在活动楔角内时，光路通过活动楔角进行折射一定的角度；每个活动斜角对应一种状态，每次有且仅有一个活动斜角进入光路，使得输入端口光纤准直器的光偏折后的位置不同，后经过固定楔角的反向折射后，光路被拉直，与输出端口光纤准直器一一对应耦合，实现了不同光路的导通。

该光开关只需要切换活动楔角即可实现光路的切换，提高了响应速度、减短了切换时间、提高了稳定性，同时，由于光路经过的光学元件变少，提高了传输光功率。

该光开关结构紧凑，利用楔角对设计光路横向偏移，节省空间；准直器阵列和内置n根输出光纤的组合，减少了元件，降低了成本；另外在设计准直器摆放位置的同时，通过输入装置的对准，同时确定了输出装置的对准位置，提高了生产效率，简化了生产过程。

进一步的，所述固定楔角与所述输出端口光纤准直器之间沿着光路方向依次设置有m个用于改变光路位移但不改变方向的活动斜方棱镜，其中，所述m大于或等于1且m为整数；

所述活动斜方棱镜具有位于光路上的第三状态和位于光路外的第四状态；

所述n个输出端口光纤准直器于所述光路的偏移方向上额外对应设置有m+xn个输出端口光纤准直器。

通过采用上述技术方案，当经过固定楔角的光路在活动斜方棱镜外时，光直接通过，当经过固定楔角的光路在活动斜方棱镜内时，光路通过活动斜方棱镜偏移一定的距离，实现了垂直方向上的光路导通，增加了输出端口的数量，集成化更高。

进一步的，所述活动斜方棱镜的上下底面平行于经过所述固定楔角的光路、其中两个相对的侧面经过所述光路、另外两个相对侧面平行于所述光路。

通过采用上述技术方案，使得光路能够在活动斜方棱镜上进行垂直方向上的偏移。

进一步的，m个所述活动斜方棱镜由光路穿过的侧面均平行设置。

通过采用上述技术方案，当有实现在垂直方向上的光路转换时，需要多个活动斜方棱镜的配合，如光路与第一排的输出端口光纤准直器耦合，则活动斜方棱镜均应在光路之外；若是需要与第三排的输出端口光纤准直器耦合，则需要有2个活动斜方棱镜位于光路内，实现了输出端口的扩充。

进一步的，m个所述活动斜方棱镜由光路穿过的侧面与上底面或者下底面之间的夹角沿着光路方向依次减小或增大。

通过采用上述技术方案，由于活动斜方棱镜由光路穿过的侧面与上底面或者下底面之间的夹角不同，所以光路的偏移距离不同，当需要导通不同排上的输出端口光纤准直器时，选择对应角度的活动斜方棱镜，该操作简单方便，且减少了光路在活动斜方棱镜内的信号损耗。

进一步的，所述活动楔角和所述活动斜方棱镜均设置于带有摆臂的继电器上，所述摆臂的摆动方向垂直于经过输入端口光纤准直器、活动楔角和固定楔角的光路构成的平面。

通过采用上述技术方案，活动楔角和活动斜方棱镜均由继电器驱动，当不同的继电器接收控制芯片上的管脚信号，能够简单方便的实现不同光路的选择。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、该光开关只需要切换活动楔角即可实现光路的切换，提高了响应速度、减短了切换时间、提高了稳定性；同时，由于光路经过的光学元件变少，提高了传输光功率；

2、该光开关结构紧凑，利用楔角对设计光路横向偏移，节省空间；准直器阵列和内置n根输出光纤的组合，减少了元件，降低了成本；另外在设计准直器摆放位置的同时，通过输入装置的对准，同时确定了输出装置的对准位置，提高了生产效率，简化了生产过程；

3、利用活动斜方棱镜，在垂直方向上扩充了输出端口，进一步扩充了容量。

附图说明

图1为本发明的实施例一的光开关示意图；

图2为活动楔角处于第二状态的示意图；

图3为活动楔角处于第一状态的示意图；

图4为本发明的纵向扩充输出端口的光开关示意图(一)；

图5为本发明的纵向扩充输出端口的光开关示意图(二)；

图6为活动斜方棱镜处于第四状态的示意图；

图7为活动斜方棱镜处于第三状态的示意图。

附图标记：1、输入端口光纤准直器；2、输出端口光纤准直器；3、活动楔角；4、固定楔角；5、活动斜方棱镜；6、摆臂；7、继电器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。本发明中的箭头方向表示光路方向。

一种光开关，参照图1，包括1个输入端口光纤准直器1、n个输出端口光纤准直器2、沿着输入端口光纤准直器1的光路依次设置的n-1个活动楔角3，以及设置于活动楔角3和输出端口光纤准直器2之间的固定楔角4；其中，n大于1且n为整数。且活动楔角3朝向输入端口光纤准直器1一面与固定楔角4朝向输出端口光纤准直器2一面均与输入端口光纤准直器1的光路垂直，活动楔角3和固定楔角4相对的一面平行设置。活动楔角3均由带有摆臂6的继电器7驱动，而继电器7由芯片管脚控制。若定义为输入端口光纤准直器1、活动楔角3和固定楔角4的光路构成的平面为水平面，则摆臂6能够带着活动楔角3在竖直面上转动，使得活动楔角3具有位于输入端口光纤准直器1的光路上的第一状态和位于输入端口光纤准直器1的光路外的第二状态，如图2所示，活动楔角3处于第二状态；如图3所示，活动楔角3处于第一状态。

回到图1，以n为4为例，该光开关中有一个输入端口光纤准直器1、3个活动楔角3、1个固定楔角4和4个输出端口光纤准直器2，以图中从左至右的顺序，若是3个活动楔角3均处于第二状态，则光路直接与最左端的输出端口光纤准直器2耦合；若是最靠近输入端口光纤准直器1的活动楔角3均处于第一状态，其余两个活动楔角3均处于第二状态，则光路与靠左端第二个的输出端口光纤准直器2耦合，以此类推。需要说明的是，每次有且仅有一个活动楔角3进入光路，使得输入端口光纤准直器1的光偏折后的位置不同，后经过固定楔角4的反向折射后，光路被拉直，与输出端口光纤准直器2一一对应耦合。

在另一实施例中，为了能够使该光开关具有更大的容量，参照图4，在固定楔角4与输出端口光纤准直器2之间沿着光路方向依次设置了m个用于改变光路位移但不改变方向的活动斜方棱镜5，其中，m大于或等于1且m为整数；n个输出端口光纤准直器2于光路在活动斜方棱镜5的偏移方向上额外对应设置有mxn个输出端口光纤准直器2，即总共有(m+1)xn个输出端口准直器，并以m+1行n列的矩阵形式排列。活动斜方棱镜5均由带有摆臂6的继电器7驱动，而继电器7由芯片管脚控制，且摆臂6能够带着活动楔角3在竖直面上转动，使得活动斜方棱镜5具有位于光路上的第三状态和位于光路外的第四状态，如图6所示，活动楔角3处于第四状态；如图7所示，活动楔角3处于第三状态。

回到图4，以n为4，m为3为例，在固定楔角4和输出端口光纤准直器2之间的光路上依次设置有3个活动斜方棱镜5，活动斜方棱镜5的上下底面平行于经过固定楔角4的光路、其中两个相对的侧面经过光路、另外两个相对侧面平行于光路，使得经过活动斜方棱镜5的光路只能够在竖直方向上偏移而不在水平方向上发生偏折。该实施例中，3个活动斜方棱镜5由光路穿过的侧面均平行设置，即光路经过任意一个活动斜方棱镜5后偏移的距离均相等，由此，当光路与竖直方向上的输出端口光纤准直器2耦合时，需要多个活动斜方棱镜5的配合。

在另一实施例中，如图5所示，3个活动斜方棱镜5由光路穿过的侧面与上底面或者下底面之间的夹角沿着光路方向依次减小或增大，即光路经过任意一个活动斜方棱镜5后偏移的距离均不相同，由此，当光路与竖直方向上的输出端口光纤准直器2耦合时，只需选择对应的活动斜方棱镜5即可，减少了光路在光学元件上的传播，降低了光功率的损耗。

本发明的工作原理：

当输入端口光纤准直器1的光路在继电器7绑定的活动楔角3外时，光直接通过，当输入端口光纤准直器1的光路在继电器7绑定的活动楔角3内时，光路通过活动楔角3进行折射一定的角度；

每个活动楔角3对应一种状态，每次有且仅有一个活动楔角3进入光路，使得输入端口光纤准直器1的光偏折后的位置不同，后经过固定楔角4的反向折射后，光路被拉直，与输出端口光纤准直器2一一对应耦合；

每个活动斜方棱镜5或者配合使用的活动斜方棱镜5对应一种状态，使得固定楔角4输出的光在竖直方向上偏移至不同位置，与输出端口光纤准直器2一一对应耦合，实现了输出端口的扩容。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。