CN111458806A - 一种结构简单的光开关 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种结构简单的光开关，所述光开关包括一根第一光纤、至少两根第二光纤、光束偏折部件、聚焦部件和移动部件。所述光束偏折部件用于改变第一光纤或第二光纤内光束的方向。所述聚焦部件用于将光束导入到第一光纤或第二光纤内。所述移动部件与所述光束偏折部件连接，用于移动所述光束偏折部件。其中，所述移动部件移动所述光束偏折部，并经过聚焦部件的导入，将所述第一光纤的光束导入到其中之一条第二光纤内，或将其中之一条所述第二光纤的光束导入到第一光纤内。结构简单、重量轻、体积小、反应快、成本低。

Description

一种结构简单的光开关

技术领域

本申请涉及光纤通讯领域，尤其涉及一种结构简单的光开关。

背景技术

光开关是一种具有一个或多个可选的传输端口的光学器件，其作用是对光传输线路或集成光路中的光信号进行物理切换或逻辑操作。在光纤传输***，光开关用于多重监视器，LAN，多光源，探测器和保护以太网的转换。在光纤测试***，用于光纤，光纤设备测试和网络测试，光纤传感多点监测***。

光开关，在光纤通讯领域的应用非常广，随着信息传输量逐步增大，各种光路之间的切换也越来越来普遍，光开关逐渐从1x2向发展。目前光开关结构复杂、重量也较大、体积庞大、成本较高。

发明内容

本申请的目的是提供一种结构简单的光开关，结构简单、重量轻、体积小、成本低。

本申请公开了一种结构简单的光开关，所述光开关包括一根第一光纤、至少两根第二光纤、光束偏折部件、聚焦部件和移动部件。所述光束偏折部件用于改变第一光纤或第二光纤内光束的方向。所述聚焦部件用于将光束导入到第一光纤或第二光纤内。所述移动部件与所述光束偏折部件连接，用于移动所述光束偏折部件。其中，所述移动部件移动所述光束偏折部，并经过聚焦部件的导入，将所述第一光纤的光束导入到其中之一条第二光纤内，或将其中之一条所述第二光纤的光束导入到第一光纤内。

可选的，所述光开关还包括反射镜和第三毛细管；所述光束偏折部件设置在所述反射镜和聚焦部件之间，所述第三毛细管设置在所述聚焦部件远离所述光束偏折部件的一侧；所述的第三毛细管设置有多个第二通孔，所述第一光纤和第二光纤分别设置在所述第二通孔中；

所述移动部件移动所述光束偏折部，所述第一光纤的光束通过聚焦部件的准直，并经过所述光束偏折部的折射之后，再经过反射镜的反射后，再次经过光束偏折部的折射，再通过同一个聚焦部件的准直，导入到其中一根第二光纤内。

可选的，所述光束偏折部件为棱镜，所述光束偏折部件设置在所述第一光纤和第二光纤之间；所述光束偏折部件包括第一折射面和第二折射面；所述第一折射面与第二折射面相对设置，且所述第一折射面与第二折射面之间的形成夹角；所述第一光纤设置在所述光束偏折部件的一侧，所述第二光纤设置在所述光束偏折部件的另一侧；所述第一折射面朝向第一光纤，所述第二折射面朝向第二光纤；所述移动部件旋转所述光束偏折部件。

可选的，所述第一折射面与第二折射面夹角的角度范围为1.5°-15°；所述光束偏折部件的材料折射率为1.3-2.2。

可选的，所述聚焦部件包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜设置在所述第一纤光纤和光束偏折部件之间，所述第二透镜设置在所述光束偏折部件和第二纤光纤之间。

可选的，所述移动部件包括电机和支架，所述支架一端和电机连接，另一端和所述光束偏折部件连接；所述电机通过支架驱动所述光束偏折部件旋转。

可选的，所述聚焦部件包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜设置在所述第一纤光纤和光束偏折部件之间，所述第二透镜设置在所述光束偏折部件和第二纤光纤之间；所述电机、第一光纤、第一透镜、光束偏折部件、第二透镜位于同一轴心上；所述支架形状为“匚”字形，所述第一光纤和第一透镜设置所述支架开口的内部。

可选的，所述所述移动部件设置在第一光纤和第二光纤之间；所述光束偏折部件有多个；所述移动部件包括多个呈环形的圆环支架、多个伸缩臂、多个用于驱动所述伸缩臂往复运动的机械开关；所述伸缩臂穿过所述圆环支架；所述伸缩臂处于所述圆环支架外的一端与所述机械开关连接，所述伸缩臂处于所述圆环支架内的一端与所述光束偏折部件连接；多个所述伸缩臂、机械开关和光束偏折部件绕所述圆环支架一周设置。

可选的，所述移动部件包括步进马达，所述移动部件还包括伸缩杆或链条，所述光束偏折部件有多个；所述伸缩杆或链条设置在第一光纤和第二光纤之间，并与所述步进马达连接；所述步进马达用于驱动所述伸缩杆或链条往复运动；多个所述光束偏折部件呈不同方向设置在所述伸缩杆或链条上。

可选的，所述光开关包括固定第二光纤的第二毛细管；所述第二毛细管设置有多个第一通孔，所述第二光纤设置在所述第一通孔中。

相较于旋转马达式的光开关，本申请的的光开关通过移动部件、光束偏折部件和聚焦部件即可实现光路的切换，结构简单、重量轻、体积小、反应快、成本低。

附图说明

所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是一种光开关的示意图；

图2是本申请的一实施例光开关的示意图；

图3是本申请的一实施例光开关的示意图；

图4是本申请的一实施例光开关的另一示意图；

图5是本申请的一实施例第二毛细管的示意图；

图6是本申请的一实施例光开关的示意图；

图7是本申请的实施例圆环支架、伸缩臂和机械开关的示意图；

图8是本申请的一实施例光开关的示意图。

其中，1、通道准直器；2、固定准直器；3、转盘；100、第一光纤；200、第二光纤；300、光束偏折部件；310、第一折射面；320、第二折射面；400、聚焦部件；410、第一透镜；420、第二透镜；500、移动部件；510、电机；520、支架；530、圆环支架；540、伸缩臂；550、机械开关；560、步进马达；570、伸缩杆；580、链条；600、第一毛细管；700、第二毛细管；710、第一通孔；800、反射镜；900、第三毛细管；910、第二通孔。

具体实施方式

需要理解的是，这里所使用的术语、公开的具体结构和功能细节，仅仅是为了描述具体实施例，是代表性的，但是本申请可以通过许多替换形式来具体实现，不应被解释成仅受限于这里所阐述的实施例。

在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示相对重要性，或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，除非另有说明，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；“多个”的含义是两个或两个以上。术语“包括”及其任何变形，意为不排他的包含，可能存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。

另外，“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系的术语，是基于附图所示的方位或相对位置关系描述的，仅是为了便于描述本申请的简化描述，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面参考附图和可选的实施例对本申请作详细说明。

如图1所示，目前光开关一般通过马达旋转，不同的通道准直器1与公共端的固定准直器2进行耦合，实现光路切换。旋转式马达上安装有一个转盘3，转盘3上安装有N个通道准直器1，马达具有根据指令，把需要切入的通道的准直器转到固定准直器2(FixedCollimator)的位置，实现光路切换。但是这种旋转马达式的光开关需要承载一个比较大的转盘3，体积比较庞大，重量也较大。同时对马达的要求比较高，成本也较高。需要旋转的路径比较长，响应速度也较慢。同时，非相邻通道之间切换时，光会进入其他的通道。

为解决上述问题，如图2至4所示，作为本申请的一实施例，公开了一种结构简单的光开关，所述光开关包括一根第一光纤100、至少两根第二光纤200、光束偏折部件300、聚焦部件400和移动部件500。所述光束偏折部件300用于改变第一光纤100或第二光纤200内光束的方向。所述聚焦部件400用于将光束导入到第一光纤100或第二光纤200内。所述移动部件500与所述光束偏折部件300连接，用于移动所述光束偏折部件300。其中，所述移动部件500移动所述光束偏折部，并经过聚焦部件400的导入，将所述第一光纤100的光束导入到其中之一条第二光纤200内，或将其中之一条所述第二光纤100的光束导入到第一光纤200内。

本申请通过移动部件500移动所述光束偏折部，移动所述光束偏折部并经过聚焦部件400的导入，将所述第一光纤100的光束导入到其中之一条第二光纤200内，或将其中之一条所述第一光纤100的光束导入到第二光纤200内，实现光路的切换。其中，第一光纤100的光束导入到其中之一条第二光纤200内为1xN光开关；将其中之一条所述第一光纤100的光束导入到第二光纤200内为Nx1光开关。相较于上述旋转马达式的光开关，本实施例的光开关通过移动部件500、光束偏折部件300和聚焦部件400即可实现光路的切换，结构简单、重量轻、体积小、反应快、成本低。

具体的，所述光束偏折部件300为棱镜，具体可以是如图3所示的楔角棱镜，或者四面棱镜。所述光束偏折部件300设置在所述第一光纤100和第二光纤200之间；所述光束偏折部件300包括第一折射面310和第二折射面320；所述第一折射面310与第二折射面320相对设置，且所述第一折射面310与第二折射面320之间的形成夹角；所述第一光纤100设置在所述光束偏折部件300的一侧，所述第二光纤200设置在所述光束偏折部件300的另一侧；所述第一折射面310朝向第一光纤100，所述第二折射面320朝向第二光纤200；所述移动部件500旋转所述光束偏折部件300。第一折射面310与第二折射面320之间的形成夹角，可以改变光束的传播方向，移动部件500旋转所述光束偏折部件300即可以实现光束可以向多个方向传播。例如如图4所示，光束偏折部件300分别被旋转成4个方向，每个方向上光束都会发生不同的偏折，光束偏折后再通过聚焦部件400的导入，进入到对应的第二光纤200中，实现光路的切换。上述的光束偏折部件300被旋转成4个方向这是示例性的，使用者可以根据实际需要的光束传播方向，改变光束偏折部件300的旋转角度，光束就可以发生相应的偏折，进入到对应的第二光纤200中，实现的光路切换。在本方案中，只需要旋转光束偏折部件300，第一光纤100和第二光纤200不需要变动，结构简单、反应快、成本低；而光束偏折部件300采用的是棱镜，结构简单、重量轻、体积小、成本低。

优选的，所述第一折射面310与第二折射面320夹角的角度范围为1.5°-30°，所述光束偏折部件的材料折射率为1.3-2.2。第一折射面310与第二折射面320夹角的角度越大，可以折射的方向就越多，对应可以实现的通路就越多，但第一光纤100距离光束偏折部件300的距离也需要越大。在本方案的角度范围下，旋转光束偏折部时，折射的方向的数量合理，光束的折射方向合理，第一光纤100距离光束偏折部件300的距离也不会过大而导致光开关的体积过大。

所述聚焦部件400包括第一透镜410和第二透镜420，所述第一透镜410设置在所述第一纤光纤和光束偏折部件300之间，所述第二透镜420设置在所述光束偏折部件300和第二纤光纤之间。第一透镜410改变光束的方向，分别让光束趋近于平行光，起到聚焦作用，更好的进入到光束偏折部件300进行偏折；同样的，第二透镜420改变光束的方向，分别让光束趋近于平行光，起到聚焦作用，更好更准确的进入到第二光纤200中。第一透镜410和第二透镜420可以是球透镜、自聚焦透镜、非球面透镜等。

所述移动部件500包括电机510和支架520，所述支架520一端和电机510连接，另一端和所述光束偏折部件300连接；所述电机510通过支架520驱动所述光束偏折部件300旋转。具体的，所述聚焦部件400包括第一透镜410和第二透镜420，所述第一透镜410设置在所述第一纤光纤和光束偏折部件300之间，所述第二透镜420设置在所述光束偏折部件300和第二纤光纤之间；所述电机510、第一光纤100、第一透镜410、光束偏折部件300、第二透镜420位于同一轴心上；所述支架520形状为“匚”字形，所述第一光纤100和第一透镜410设置所述支架520开口的内部。“匚”字形的支架520配合位于同一轴心上的电机510、第一光纤100、第一透镜410、光束偏折部件300、第二透镜420，可以保证光束偏折部件300绕轴心旋转实现光束不同方向的偏折，又可以让光束更准确的导入到第二光纤200中。

所述光开关包括固定所述第一光纤100的第一毛细管600、固定第二光纤200的第二毛细管700，所述第一光纤100设置在所述第一毛细管600内。所述第二毛细管700设置有多个第一通孔710；所述第二光纤200有多条，且分别设置在所述第一通孔710中。多条第二光纤200统一固定在第二毛细管700的第一通孔710内，方便光路的切换。

具体的，如图5所示，多个所述第一通孔710的圆心位于同一个圆的圆周上，且间隔均匀分布。第二光纤200设置在这样分布的第一通孔710内，光束偏折部件300旋转角度更加规律，光纤能更准确导入到第二光纤200内。

如图6至7所示，作为本申请的另一实施例，与上述实施例不同的在于，所述所述移动部件500设置在第一光纤100和第二光纤200之间；所述光束偏折部件300有多个；所述移动部件500包括多个呈环形的圆环支架530、多个伸缩臂540、多个用于驱动所述伸缩臂540往复运动的机械开关550；所述伸缩臂540穿过所述圆环支架530；所述伸缩臂540处于所述圆环支架530外的一端与所述机械开关550连接，所述伸缩臂540处于所述圆环支架530内的一端与所述光束偏折部件300连接；多个所述伸缩臂、机械开关和光束偏折部件绕所述圆环支架一周设置。移动部件500的具体实现方式结构简单、重量轻、体积小、成本低。机械开关550可以是磁吸继电器等。通过机械开关驱动伸缩臂，伸缩臂上的光束偏折部件300在圆环支架530内往复运动，可以进入光路或者离开光路。如图7所示，光束偏折部件300有多个，对应的伸缩臂、机械开关也有多个，分别绕所述圆环支架一周设置，实现不同的光路切换。

如图8所示，作为本申请的另一实施例，与上述实施例不同的在于，所述移动部件500包括步进马达560，所述移动部件500还包括伸缩杆570或链条580，所述光束偏折部件有多个；所述伸缩杆570或链条580设置在第一光纤100和第二光纤200之间，并与所述步进马达560连接；所述步进马达560用于驱动所述伸缩杆570或链条580往复运动。如图7所示，多个所述光束偏折部件呈不同方向设置在所述伸缩杆或链条上。移动部件500的具体实现方式结构简单、重量轻、体积小、成本低。通过步进马达560驱动伸缩杆570或链条580转动，设置在伸缩杆570或链条580上的各个光束偏折部件可以进入光路或者离开光路。因为光束偏折部件呈不同方向设置在所述伸缩杆或链条上的，所以可以轻易实现不同的光路切换。

如图2所示，作为本申请的另一实施例，与上述实施例不同的在于，具体的，所述光开关还包括反射镜800和第三毛细管900；所述光束偏折部件设置在所述反射镜800和聚焦部件之间，所述第三毛细管设置在所述聚焦部件远离所述光束偏折部件的一侧；所述的第三毛细管设置有多个第二通孔，所述第一光纤和第二光纤分别设置在所述第二通孔中。所述移动部件移动所述光束偏折部，所述第一光纤的光束通过聚焦部件的准直，并经过所述光束偏折部的折射之后，再经过反射镜800的反射后，再次经过光束偏折部的折射，再通过同一个聚焦部件的准直，导入到其中一根第二光纤内。

前述实施例的光束偏折部件为棱镜，是折射型的实现方式。本实施例中，光束偏折部件为反射镜，是反射型的实现方式。本方案将第一光纤和第二光纤都设置在第三毛细管上，同时只需要一个聚焦部件即可，减小了光开关的整体设置长度，缩小了体积，整体结构更紧凑。

具体的，所述移动部件移动光束偏折部的具体实现方式可以如前述实施例中的实现方式，在此不一一赘述。

以上内容是结合具体的可选实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种结构简单的光开关，其特征在于，所述光开关包括：

一根第一光纤；

至少两根第二光纤；

光束偏折部件，用于改变第一光纤或第二光纤内光束的方向；

聚焦部件，用于将光束导入到第一光纤或第二光纤内；

移动部件，与所述光束偏折部件连接，用于移动所述光束偏折部件；

其中，所述移动部件移动所述光束偏折部，并经过聚焦部件的导入，将所述第一光纤的光束导入到其中之一条第二光纤内，或将其中之一条所述第二光纤的光束导入到第一光纤内。

2.如权利要求1所述的一种结构简单的光开关，其特征在于，所述光开关还包括反射镜和第三毛细管；所述光束偏折部件设置在所述反射镜和聚焦部件之间，所述第三毛细管设置在所述聚焦部件远离所述光束偏折部件的一侧；所述的第三毛细管设置有多个第二通孔，所述第一光纤和第二光纤分别设置在所述第二通孔中；

所述移动部件移动所述光束偏折部，所述第一光纤的光束通过聚焦部件的准直，并经过所述光束偏折部的折射之后，再经过反射镜的反射后，再次经过光束偏折部的折射，再通过同一个聚焦部件的准直，导入到其中一根第二光纤内。

3.如权利要求1所述的一种结构简单的光开关，其特征在于，所述光束偏折部件为棱镜，所述光束偏折部件设置在所述第一光纤和第二光纤之间；所述光束偏折部件包括第一折射面和第二折射面；所述第一折射面与第二折射面相对设置，且所述第一折射面与第二折射面之间的形成夹角；所述第一光纤设置在所述光束偏折部件的一侧，所述第二光纤设置在所述光束偏折部件的另一侧；所述第一折射面朝向第一光纤，所述第二折射面朝向第二光纤；所述移动部件旋转所述光束偏折部件。

4.如权利要求3所述的一种结构简单的光开关，其特征在于，所述第一折射面与第二折射面夹角的角度范围为1.5°-30°；所述光束偏折部件的材料折射率为1.3-2.2。

5.如权利要求3所述的一种结构简单的光开关，其特征在于，所述聚焦部件包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜设置在所述第一纤光纤和光束偏折部件之间，所述第二透镜设置在所述光束偏折部件和第二纤光纤之间。

6.如权利要求3所述的一种结构简单的光开关，其特征在于，所述移动部件包括电机和支架，所述支架一端和电机连接，另一端和所述光束偏折部件连接；所述电机通过支架驱动所述光束偏折部件旋转。

7.如权利要求6所述的一种结构简单的光开关，其特征在于，所述聚焦部件包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜设置在所述第一纤光纤和光束偏折部件之间，所述第二透镜设置在所述光束偏折部件和第二纤光纤之间；所述电机、第一光纤、第一透镜、光束偏折部件、第二透镜位于同一轴心上；所述支架形状为“匚”字形，所述第一光纤和第一透镜设置所述支架开口的内部。

8.如权利要求3所述的一种结构简单的光开关，其特征在于，所述所述移动部件设置在第一光纤和第二光纤之间；所述光束偏折部件有多个；所述移动部件包括多个呈环形的圆环支架、多个伸缩臂、多个用于驱动所述伸缩臂往复运动的机械开关；所述伸缩臂穿过所述圆环支架；所述伸缩臂处于所述圆环支架外的一端与所述机械开关连接，所述伸缩臂处于所述圆环支架内的一端与所述光束偏折部件连接；多个所述伸缩臂、机械开关和光束偏折部件绕所述圆环支架一周设置。

9.如权利要求3所述的一种结构简单的光开关，其特征在于，所述移动部件包括步进马达，所述移动部件还包括伸缩杆或链条，所述光束偏折部件有多个；所述伸缩杆或链条设置在第一光纤和第二光纤之间，并与所述步进马达连接；所述步进马达用于驱动所述伸缩杆或链条往复运动；多个所述光束偏折部件呈不同方向设置在所述伸缩杆或链条上。

10.如权利要求1所述的一种结构简单的光开关，其特征在于，所述光开关包括固定第二光纤的第二毛细管；所述第二毛细管设置有多个第一通孔，所述第二光纤设置在所述第一通孔中。

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