专利名称：光开关的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种光开关，尤指一种具有可旋转反射装置的机械式光开关。
光开关可分为两大类，机械式光开关与非机械式光开关。一般来说，在开关速度不是非常重要的应用中，机械式光开关具有许多优势，例如低插入损耗，低回波损耗，低串扰，及对光波长的不敏感性。
一种基本的机械式光开关是将一输入光纤相对多个输出光纤作移动以实现其开关功能。其最简单的实施方案即所谓的”抵靠耦合式”，输入光纤由一驱动马达驱动，以实现与不同输出光纤之间的直接对准。此种光开关的缺点在于可切换之光信道数较少，体积庞大，光路切换速度低。
另一种机械式光开关，如图7所示，为美国专利第5,841,917号所揭示的光开关40，其包括一输入端41，一输出端42，及反射元件阵列44。该反射元件阵列44可动地设于一基板43上，并电性连接于一控制元件45。反射元件阵列44中的每一反射元件与一导动柱体48连接，该导动柱体48装于基底46上，并由控制元件45控制其移动。来自于输入端口41某一输入信道41a的输入光束47可经由反射体元件阵列44上对应的反射元件反射至输出端42上的相应输出信道42a。反射元件阵列44中的反射元件通过导动柱体48作选择性上下移动，即有选择地向上突伸或向下缩入，从而可有选择地反射该输入光束47。虽然这种光开关的光路切换速度较高，但其仍具有较大的体积，且控制机制复杂。
如图8所示，美国专利第6,091,867号揭示了另一种机械式光开关。此光开关50采用若干个具可变光传输特性的反射元件52、54。每一反射元件52、54可以将来自输入端51的输入光反射至相应的一输出端53、55，或是作为一个光传输介质，让输入光通过并传至其其反射元件。反射元件52、54的光传输功能与反射功能之间的转换是通过一控制激励源来控制的，如介质传输特性—修正电压等。这样的设计具有较高的光切换速度，但同时也增加了制造要求与制造成本。
因此，有必要改善光开关的结构设计，减少光开关元件的体积，以免除上述现有技术的缺点。
本发明目的就在于提供一种结构简单，体积小，成本低且易于操作的光开关。
本发明光开关包括一光输入/输出装置，一可相对光输入/输出装置旋转的反射装置。该反射装置包括至少两个相互垂直的第一及第二反射带，其中，第一反射带由两个对称设置的反射元件组成，第二反射带由四个对称设置的反射元件组成，各反射元件为两成90°相接的镜面构成的镜体。光输入/输出装置至少包括第一、第二呈线性分布的准直器阵列，该二准直器阵列设于一圆板上，其位置分别对应于前述两反射带，并相互垂直设置，且该准直器阵列所包括的准直器皆为等距离排列。各反射带之间设有一中央空间区，其用于避免光路间的干扰。
当光开关位于第一位置时，第一准直器阵列与第一反射带相对设置；而第二准直器阵列与第二反射带相对设置。当反射装置相对光输入/输出装置作顺时针旋转一定角度至第二位置时，第一准直器阵列与第二反射带相对；而第二准直器阵列则与第二反射带相对。故，通过在相对二不同位置之间进行转换，来自同一输入光纤的输入光将经由不同的反射元件反射至不同的输出光纤，从而实现光路的切换。
相较于现有技术，本发明具有结构简单，体积较小，成本低且易于操作等优点。
下面结合附图及较佳实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明光开关的光输入/输出装置之平面示意图。
图2为本发明光开关的反射装置之平面示意图。
图3为本发明光开关在第一位置时之剖面示意图。
图4为本发明光开关的反射装置转至第二位置之剖面示意图。
图5为本发明光开关第二实施例的光输入/输出装置之平面示意图。
图6为本发明光开关第二实施例的反射装置之平面示意图。
图7为一现有光开关的立体图。
图8为另一现有光开关的平面示意图。
请参阅图1、2、3及图4，本发明光开关包括一光输入/输出装置10，一反射装置12及一驱动轴30。光输入/输出装置10与反射装置12相对设置，通过驱动轴30即可实现光输入/输出装置10与反射装置12之间的相对旋转。驱动轴30与反射装置12的中心相连。反射装置12通过一驱动装置控制，如一驱动马达，并由驱动轴30传递动力，以实现其相对光输入/输出装置10的旋转。
光输入/输出装置10由线性排列的第一准直器阵列210、第二准直器阵列310及第一圆板15组成。第一准直器阵列210与第二准直器阵列310相互垂直设于第一圆板15上，分别由第一准直器组21-28，第二准直器组31-38组成。第一圆板15设有若干个槽道150，且其中心区域设有第一中央空间区100。该若干个槽道150用于收容第一光纤组41-48和第二光纤组51-58，及与之分别对应连接的第一准直器组21-28和第二准直器组31-38。第一准直器阵列210与第二准直器阵列310既可固设于第一圆板15的上，也可嵌设于第一圆板15中。
反射装置12包括第二圆板20，第一反射带11，第二反射带11’及第二中央空间区120。第一反射带11与第二反射带11’相互垂直地设于第二圆板20上，并分别沿第二圆板20的两直径方向延伸。两反射带11、11’可以是一体设置于第二圆板20上，亦可以印制或镀反射膜的方式制作在第二圆板20上。在第二圆板20的中心区域为第二中央空间区120，其与第一圆板15上的第一中央空间区100相对应，用于防止反射光束在反射带间的空间内发生相互干扰。
第一反射带11由第一反射元件组13-14组成，两反射元件13、14相对第二圆板20的中心呈对称设置。第二反射带11’包括第二反射元件组16-19，四个反射元件16-19相对第二圆板20的中心呈对称设置。每一反射元件13、14及16-19由两个呈90°连接的反射面构成。
同时请参阅图3及图4，为本发明光开关的工作原理图。光开关位于第一位置时，第一准直器组21-28与第一反射带11的反射元件13、14相对；而第二准直器组31-38与第二反射带11’的反射元件16-19相对。
对于第一准直器组21-28及第一反射带11上的反射元件13、14而言，由光纤41、43、45及47导入准直器21、23、25及27的入射光，经由第一反射带11上相应的反射元件13、14反射至准直器24、22、28及26，并由相应的光纤44、42、48、46输出。
对于第二准直器组31-38及第二反射带11’上的反射元件16-19，由光纤51、53、55及57导入准直器31、33、35及37的入射光，经由第二反射带11’上相应的反射元件19、18、17及16，被反射至相应的准直器32、34、36及38。
当反射装置12相对光输入/输出装置10顺时针旋转90°至第二位置时，第一准直器阵列210将与第二反射带11’相对，而第二准直器阵列310将与第一反射带11相对。于是，来自准直器21、23、25及27的入射光则经由第二反射带11’上的反射元件19、18、17及16反射，即通过相应的准直器22，24，26及28输出，而来自准直器31、33、35及37的入射光将由第一反射带11上相应的反射元件13、14反射，从而完成相应光路的转换。
如果反射装置12沿顺时针方向再旋转90°，则输入/输出装置10与反射装置12之间的相互关系又回到第一位置。
又请参阅图5及图6，本发明光开关的第二实施例，其与前述实施例工作原理及大部分结构相同，故以下仅对不同之处进行说明。在第二实施例中，光输入/输出装置10’是由四个线性分布的准直器阵列210、210’、310及310’组成，分别沿第一圆板15’的y轴、y’轴、x轴及x’轴方向排布，其中相邻两轴相互成45°相交。反射装置12’包括四个反射带11、11’、112及112’，其相互位置与光输入/输出装置10’的准直器阵列210、210’、310及310’相对应，且位于x轴与y轴方向的两个反射带分别由两个呈中心对称的反射元件组成，位于x’轴与y’轴方向的两个反射带分别由四个呈中心对称的反射元件组成。在本实施例中，其工作原理与该实施例的工作原理相类似，但此光开关中的反射装置12’与光输入/输出装置10’中的任一个只需相对对方旋转45°，即可实现光路切换。
另外，本发明光开关亦可有其变化设计。如可改变反射装置12、12’中各一反射带中反射元件的数量，或是改变反射元件的种类，同时相应调整准直器阵列10、10’中准直器之间距。
在以上的描述中，已揭示现有创作的特征、优势以及本发明的结构、功效，但以上所述者仅为本发明的较佳实施例，在实际的应用中，凡在本发明的创作原则上的一些细节改变，如形状、大小、内部元件的安置，皆应属本发明之权利主张范围。例如改变反射带上反射元件的数量，采用一较大的反射元件构成一反射带，此反射元件与一准直器组21-28(31-38)相对应，且，理论上这种形式可以在一个方向上提供2n个准直器，n＞＝2。另外，在理想的情况下可以改变反射元件上两反射面的位置及夹角，从而对应于输入光的准直器与接收反射光的准直器不一定要求对称或是相互平行。
权利要求
1.一种光开关，包括一光输入/输出装置及一反射装置；其特征在于光输入/输出装置与反射装置相对设置，且两者之间可相对旋转，使光讯号可以在上述光输入/输出装置间交换。
2.根据权利要求1所述的光开关，其特征在于光输入/输出装置由一驱动轴驱动其相对上述反射装置旋转。
3.根据权利要求1所述的光开关，其特征在于光输入/输出装置包括至少两个光输入/输出元件阵列。
4.根据权利要求3所述的光开关，其特征在于光输入/输出元件阵列包括数个准直器。
5.根据权利要求4所述的光开关，其特征在于每一准直器阵列中的准直器等距排列。
6.根据权利要求1所述的光开关，其特征在于反射元件通过一驱动轴驱动，以相对光输入/输出装置旋转。
7.根据权利要求1所述的光开关，其特征在于反射装置包括至少两个相互垂直的反射带。
8.根据权利要求7所述的光开关，其特征在于若干个反射带一体形成于一圆板上。
9.根据权利要求7所述的光开关，其特征在于若干个反射带间隔设置，并通过中心驱动轴彼此连接。
10.根据权利要求7所述的光开关，其特征在于若干个反射带的其中之一由两个呈90°的相接反射面构成的反射元件构成。
11.根据权利要求10所述的光开关，其特征在于两反射元件相对驱动轴对称设置。
12.根据权利要求7所述的光开关，其特征在于若干个反射带的其中的一由四个呈90°构成的反射元件构成。
13.根据权利要求7所述的光开关，其特征在于四个反射元件相对驱动轴对称设置。
14.根据权利要求7所述的光开关，其特征在于反射装置对应驱动轴的中心区域为一中央空间区。
15.根据权利要求7所述的光开关，其特征在于光输入/输出阵列中心有一中央空间区，其与上述反射装置的中央空间区相对应。
16.一种光开关包括一光输入/输出装置及一反射装置；其特征在于该光输入/输出装置设置有若干个准直器，且与反射装置相对设置，并可相对旋转，使光讯号可以在上述光输入/输出装置间交换。
17.根据权利要求16所述的光开关，其特征在于若干个准直器成线性关系排布。
18.根据权利要求16所述的光开关，其特征在于反射装置包括若干个不同组的反射带，其相对光输入/输出装置为可移动，使不同的反射带与前述准直器相对应，从而实现输入/输出光路的切换。
19.根据权利要求16所述的光开关，其特征在于反射装置可相对光输入/输出装置旋转移动。
20.根据权利要求16所述的光开关，其特征在于每组反射带包括至少一对相交成90°的反射面。
21.根据权利要求16所述的光开关，其特征在于若干个准直器的数量为2n，且，n＞＝2。
全文摘要
本发明是关于一种光开关。该光开关包括一光输入/输出装置,及一可相对光输入/输出装置旋转的反射装置。该反射装置包括至少两个相互垂直的第一及第二反射带,其中,第一反射带由两个对称设置的反射元件组成,第二反射带由四个对称设置的反射元件组成,各反射元件由两个呈90°相接的镜面构成。光输入/输出装置至少包括第一及第二呈线性排列的准直器阵列,该两准直器阵列设于一圆板上,其位置分别对应于上述两反射带,并相互垂直设置,且该准直器阵列所包括的准直器皆为等距离排列。通过将光输入/输出装置相对反射装置作适当旋转,可实现入射光在两反射带之间的光路切换。
文档编号G02B6/35GK1374539SQ0111948
公开日2002年10月16日 申请日期2001年6月6日 优先权日2001年3月9日
发明者戴维得·亚·李 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