一種小型機(jī)械式光開(kāi)關(guān)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供了一種小型機(jī)械式光開(kāi)關(guān)，包括多光纖準(zhǔn)直器、第一楔角片、第二楔角片及驅(qū)動(dòng)器；第一楔角片設(shè)在多光纖準(zhǔn)直器與第二楔角片之間；第一楔角片的兩通光面鍍覆有增透膜，第二楔角片的前通光面鍍覆有增透膜，后通光面鍍覆有高反射膜；多光纖準(zhǔn)直器的一側(cè)設(shè)有一入射光纖線以及至少兩出射光纖線；將入射光纖線發(fā)出的光信號(hào)入射到多光纖準(zhǔn)直器后，再入射到第一楔角片上，經(jīng)過(guò)其折射后，進(jìn)入到第二楔角片上，經(jīng)過(guò)其前通光面的透射和后通光面的反射后，再次進(jìn)入第一楔角片中，并再次經(jīng)過(guò)第一楔角片折射后，進(jìn)入多光纖準(zhǔn)直器，然后從一出射光纖線出射；通過(guò)驅(qū)動(dòng)器控制第一楔角片插入或移除，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的切換。本實(shí)用新型使得插入損耗小。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種小型機(jī)械式光開(kāi)關(guān)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及光通訊技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種小型機(jī)械式光開(kāi)關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]光開(kāi)關(guān)是一種具有一個(gè)或多個(gè)可選擇的傳輸窗口，可對(duì)光傳輸線路或集成光路中的光信號(hào)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換或邏輯操作的器件。光開(kāi)關(guān)是光纖通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件之一，大力開(kāi)發(fā)光開(kāi)關(guān)技術(shù)并使之小型化對(duì)全光網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要。
[0003]在眾多門(mén)類(lèi)的光開(kāi)關(guān)中，機(jī)械式光開(kāi)關(guān)是目前商業(yè)化的光開(kāi)關(guān)中使用的最為普遍的一種。其原理主要是通過(guò)移動(dòng)光纖頭(或是準(zhǔn)直器)、各種棱鏡或是各種反射鏡等光路中的折光或是反光器件來(lái)改變光路，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)光路的切換，即開(kāi)關(guān)的通斷切換。
[0004]美國(guó)專(zhuān)利US2003/0048982A1是通過(guò)平移反射鏡使其在或不在光路，從而實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)機(jī)制；美國(guó)專(zhuān)利US2003/0081885A1采用一對(duì)雙光纖準(zhǔn)直器，通過(guò)直角棱鏡轉(zhuǎn)換光路，將發(fā)射和接收準(zhǔn)直器放置于開(kāi)關(guān)同側(cè)，有效地減小了器件尺寸，通過(guò)移動(dòng)反射鏡，從而實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)機(jī)制。
[0005]但是，不論是哪種開(kāi)關(guān)機(jī)制，都需要進(jìn)行光纖耦合，在這一過(guò)程中，由于準(zhǔn)直器和反射鏡對(duì)角度和間距非常敏感，移動(dòng)準(zhǔn)直器或反射鏡常會(huì)引入較大的插入損耗。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題，在于提供一種小型機(jī)械式光開(kāi)關(guān)，采用繼電器懸臂梁控制移動(dòng)楔角片方式來(lái)實(shí)現(xiàn)光路切換，是使反射鏡不動(dòng)，只移動(dòng)楔角片，解決了角度敏感性問(wèn)題，同時(shí)只需要加工一種光學(xué)件就可以滿(mǎn)足要求，使得插入損耗小、封裝體積小、元件少、成本低、一體式全膠封裝、具有明顯優(yōu)勢(shì)。
[0007]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0008]—種小型機(jī)械式光開(kāi)關(guān)，包括一多光纖準(zhǔn)直器、一第一楔角片、一第二楔角片及一驅(qū)動(dòng)器;所述第一楔角片設(shè)在所述多光纖準(zhǔn)直器與所述第二楔角片之間；所述第一楔角片的兩通光面鍍覆有增透膜，所述第二楔角片的前通光面鍍覆有增透膜，后通光面鍍覆有高反射膜;所述多光纖準(zhǔn)直器的一側(cè)設(shè)有一入射光纖線以及至少兩出射光纖線；
[0009]將所述入射光纖線發(fā)出的光信號(hào)入射到所述多光纖準(zhǔn)直器后，再入射到所述第一楔角片上，經(jīng)過(guò)其折射后，進(jìn)入到所述第二楔角片上，經(jīng)過(guò)其前通光面的透射和后通光面的反射后，再次進(jìn)入所述第一楔角片中，并再次經(jīng)過(guò)所述第一楔角片折射后，進(jìn)入所述多光纖準(zhǔn)直器，然后從一所述出射光纖線出射;通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)器控制所述第一楔角片插入或移除光路，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)光路中光信號(hào)的切換。
[0010]進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)器為繼電器。
[0011]進(jìn)一步地，所述第一楔角片和所述第二楔角片的尺寸相同。
[0012]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:本實(shí)用新型能夠有效地避免準(zhǔn)直器的角度對(duì)插入損耗的敏感性問(wèn)題;使光發(fā)射端口和光接收端口位于準(zhǔn)直器的同一側(cè)，減小了光開(kāi)關(guān)的封裝尺寸；由于光開(kāi)關(guān)的封裝尺寸較小，所以可以采用全膠封裝方式，無(wú)需焊接，避免了含鉛焊錫對(duì)環(huán)境的污染；只采用了兩個(gè)相同加工尺寸的光學(xué)器件(第一楔角片及第二楔角片)，加工工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，適合光開(kāi)關(guān)的批量化生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0013]下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0014]圖1為本實(shí)用新型一種小型機(jī)械式光開(kāi)關(guān)的光路實(shí)現(xiàn)原理圖。
[0015]圖2為本實(shí)用新型一種小型機(jī)械式光開(kāi)關(guān)光纖頭端面的光纖排布圖。
[0016]圖3為本實(shí)用新型一種小型機(jī)械式光開(kāi)關(guān)插入第一楔角片后的光路模擬仿真調(diào)試封裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4為本實(shí)用新型一種小型機(jī)械式光開(kāi)關(guān)未插入第一楔角片后的光路模擬仿真調(diào)試封裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明:
[0019]圖1:101a-入射光纖線、1lb-第一出射光纖線、1lc-第二出射光纖線、1ld-第三出射光纖線、102-四纖線光纖準(zhǔn)直器、103-第一楔角片、104-第二楔角片；
[0020]圖2: 201-四纖線光纖頭、20Ia-入射光纖線、201b_第一出射光纖線、20Ic-第二出射光纖線、20 Id-第三出射光纖線；
[0021]圖3、圖4:301a-入射光束、301b-出射光束、301c-出射光束、302-光纖線外包層、303-纖芯、304-毛細(xì)管、305-C-Lens透鏡、306-第一楔角片、307-第二楔角片。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作出進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)并不僅限于以下實(shí)施例。本實(shí)施例中，采用的是四纖線光纖準(zhǔn)直器的1X2機(jī)械式光開(kāi)關(guān)。
[0023]請(qǐng)參閱圖1所示，本實(shí)用新型的一種小型機(jī)械式光開(kāi)關(guān)，包括一四纖線光纖準(zhǔn)直器102、一第一楔角片103、一第二楔角片104及一驅(qū)動(dòng)器(未圖示);所述第一楔角片103設(shè)在所述四纖線光纖準(zhǔn)直器102與所述第二楔角片104之間；所述第一楔角片103的兩通光面鍍覆有增透膜，所述第二楔角片104的前通光面鍍覆有增透膜，后通光面鍍覆有高反射膜;所述四纖線光纖準(zhǔn)直器102的一側(cè)設(shè)有一入射光纖線101a、一第一出射光纖線101b、一第二出射光纖線1lc以及一第三出射光纖線101d，所述入射光纖線1la作為光信號(hào)的輸入端，所述第一出射光纖線101b、所述第二出射光纖線1lc及所述第三出射光纖線1ld作為光信號(hào)的輸出端；
[0024]將所述入射光纖線1la發(fā)出的光信號(hào)入射到所述四纖線光纖準(zhǔn)直器102后，再入射到所述第一楔角片103上，經(jīng)過(guò)其折射后，進(jìn)入到所述第二楔角片104上，經(jīng)過(guò)其前通光面的透射和后通光面的反射后，再次進(jìn)入所述第一楔角片103中，并再次經(jīng)過(guò)所述第一楔角片103折射后，進(jìn)入所述四纖線光纖準(zhǔn)直器102，然后從所述第一出射光纖線101b、所述第二出射光纖線1lc或所述第三出射光纖線1ld出射;通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)器控制所述第一楔角片插入或移除光路，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)光路中光信號(hào)的切換。
[0025]所述驅(qū)動(dòng)器為繼電器。
[0026]所述第一楔角片103和所述第二楔角片104的尺寸相同，且所述第一楔角片103的楔角α(0<α<90度)與所述第二楔角片104的β(0<β<90度)相同或不同。
[0027]如圖2所示，四纖線光纖頭201實(shí)際制作中我們規(guī)定了紅色纖線(第一入射光纖線)201a、無(wú)芯纖線(第一出射光纖線)201b、黑色纖線(第二出射光纖線)201c和透明色纖線(第三出射光纖線)201d在光纖頭毛細(xì)管中的排布順序。另外，所述四纖線光纖頭201有8°楔角，“高”和“低”分別表示所述四纖線光纖頭201的高端和低端。實(shí)際制作中，紅色纖線(第一入射光纖線)201a作為入射端，插入所述第一楔角片103時(shí)，出射端光纖線是透明色纖線(第三出射光纖線)201d;未插入所述第一楔角片103時(shí)，出射端光纖線切換為黑色纖線(第二出射光纖線)201c。圖2中，所述四纖線光纖頭201中的四根光纖線為一體組成，且呈“田”字陣列排列。圖2只是本實(shí)用新型的1x2光開(kāi)關(guān)的纖線排布形式的一種，其他的排布方式和耦合順序仍然滿(mǎn)足簡(jiǎn)便的調(diào)試要求。
[0028]圖3和圖4分別是本實(shí)用新型小型機(jī)械式光開(kāi)關(guān)插入第一楔角片后和未插入第一楔角片的光路模擬仿真圖。多光纖準(zhǔn)直器包括光纖頭及透鏡，光纖頭包括光纖及毛細(xì)管，光纖包括光纖線、纖芯及光纖線外包層。其中:30Ia為入射光束、30Ib為一出射光束、30Ic為另一出射光束、302為光纖線外包層(外徑125um)、303為纖芯(外徑8.2um)、304為毛細(xì)管(只畫(huà)出了端面部分)、305為C-Lens透鏡、306和307分別為具有相同楔角的第一楔角片和第二楔角片。
[0029]其中:X、Y、Z坐標(biāo)軸為光開(kāi)關(guān)光學(xué)件調(diào)節(jié)時(shí)的空間參考軸，X軸與毛細(xì)管304的8°楔角高端點(diǎn)和低端點(diǎn)的連線垂直，Y軸與毛細(xì)管304的8°斜角高端點(diǎn)和低端點(diǎn)的連線平行，Z軸與毛細(xì)管304、C-Lens305、第一楔角片306和第二楔角片307的中心軸線重合。
[0030]圖4中，調(diào)試時(shí)(未插入第一楔角片306)，所述第二楔角片307的高反面一側(cè)放置在所述透鏡305的焦點(diǎn)位置，然后依次繞X、Y、Z軸旋轉(zhuǎn)一定量的小角度(約小于1°)，直至出射光束301c的光功率最大，此時(shí)就可以用膠將所述第二楔角片307固定在基座上。接下來(lái)將所述第一楔角片306插入到所述透鏡305與所述第二楔角片307之間，如圖3所示，并使其楔角面與所述第二楔角片307的楔角面近似正交放置，按照調(diào)節(jié)所述第二楔角片307的方式調(diào)節(jié)所述第一楔角片306直至所述出射光束301b的輸出光功率最大。
[0031]綜上所述，本實(shí)用新型是使用一個(gè)四纖線光纖準(zhǔn)直器作為發(fā)射和接收光信號(hào)的共用端，在光路中放置兩個(gè)相同規(guī)格尺寸的第一楔角片和第二楔角片，其中第一楔角片的兩通光面鍍制增透膜，通過(guò)繼電器懸臂梁控制其在或不在光路，第二楔角片的前通光面鍍制增透膜，后通光面鍍制高反射膜，固定在光路中起到使入射光回返的作用，整個(gè)器件均通過(guò)膠粘結(jié)，使得成本較低。本實(shí)用新型能夠有效地避免準(zhǔn)直器的角度對(duì)插入損耗的敏感性問(wèn)題;使光發(fā)射端口和光接收端口位于準(zhǔn)直器的同一側(cè)，減小了光開(kāi)關(guān)的封裝尺寸;采用全膠封裝方式，無(wú)需焊接，避免了含鉛焊錫對(duì)環(huán)境的污染；只采用了兩個(gè)相同加工尺寸的光學(xué)器件(第一楔角片及第二楔角片)，加工工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，適合光開(kāi)關(guān)的批量化生產(chǎn)。
[0032]雖然以上描述了本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，但是熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，我們所描述的具體的實(shí)施例只是說(shuō)明性的，而不是用于對(duì)本實(shí)用新型的范圍的限定，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在依照本實(shí)用新型的精神所作的等效的修飾以及變化，都應(yīng)當(dāng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求所保護(hù)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種小型機(jī)械式光開(kāi)關(guān)，其特征在于:包括一多光纖準(zhǔn)直器、一第一楔角片、一第二楔角片及一驅(qū)動(dòng)器;所述第一楔角片設(shè)在所述多光纖準(zhǔn)直器與所述第二楔角片之間；所述第一楔角片的兩通光面鍍覆有增透膜，所述第二楔角片的前通光面鍍覆有增透膜，后通光面鍍覆有高反射膜;所述多光纖準(zhǔn)直器的一側(cè)設(shè)有一入射光纖線以及至少兩出射光纖線； 將所述入射光纖線發(fā)出的光信號(hào)入射到所述多光纖準(zhǔn)直器后，再入射到所述第一楔角片上，經(jīng)過(guò)其折射后，進(jìn)入到所述第二楔角片上，經(jīng)過(guò)其前通光面的透射和后通光面的反射后，再次進(jìn)入所述第一楔角片中，并再次經(jīng)過(guò)所述第一楔角片折射后，進(jìn)入所述多光纖準(zhǔn)直器，然后從一所述出射光纖線出射;通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)器控制所述第一楔角片插入或移除光路，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)光路中光信號(hào)的切換。2.如權(quán)利要求1所述的一種小型機(jī)械式光開(kāi)關(guān)，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)器為繼電器。3.如權(quán)利要求1所述的一種小型機(jī)械式光開(kāi)關(guān)，其特征在于:所述第一楔角片和所述第二楔角片的尺寸相同。
【文檔編號(hào)】G02B6/35GK205720773SQ201620542813
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年6月6日
【發(fā)明人】校金濤, 黃玫瑰, 陳建林, 林玲
【申請(qǐng)人】福建華科光電有限公司