一種多通道2×2光開關的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及光電子器件技術領域，具體為一種多通道2X2光開關。
【背景技術】
[0002]光開關是一種實現光信號通斷、光路徑改變的光無源器件，是實現光通信網絡信號交換的基礎器件之一，也是實現全光網絡中核心部件之一。目前光開關技術相對成熟，各類產品被廣泛應用于光路切換、系統監測、光路保護切換試驗、光纖傳感系統、光器件測試、光分/插復用(OADM)、時分復用(TDM)、波分復用(WDM)等場合。光開關具有廣闊的市場前景，是最具發展潛力的光無源器件之一。
[0003]現有的多數光開關基本上都是繼電器和電機結構的機械式光開關，即采用2臺光纖準直器相互對準、實現輸入端與輸出端光的耦合，通過控制繼電器或電機移動光學元件，如改變棱鏡、或反射鏡等光學元件的位置，使光束改變方向，從而實現光路的切換。
[0004]目前的IX 2和2 X 2機械式光開關主要是采用粘膠工藝技術，裝調不方便，密封性較差，因此其中的光學晶體鍍膜層容易被氧化或污染，不僅影響光開關的工作壽命，也使光開關的工作溫度局限在_20°C?+70°C，且光路插入損耗變化超過0.2dB。
[0005]隨著光通信技術超高速發展、加工工藝的進步，光通信系統都朝著大容量、小型化、集成化等方向發展。光開關作為光通信鏈路中的一種重要元器件，市場需要切換快速的、多通道的小型化光開關。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的是設計一種多通道2X2光開關，其繼電器嵌于底盒內，底盒的兩個相對的側面分別固定I個N芯光準直器，懸梁臂后端固定于繼電器擺動片、前端固定安裝η個棱鏡，初始狀態輸入N束光經一側的N芯光準直器直接分別進入相對側面上與之正對的N芯光準直器的輸入端口，當繼電器通電時η個棱鏡被繼電器擺動片抬高，輸入光束各經N芯光準直器的一個通道后，通過棱鏡折射進入相對側面上的N芯光準直器的另一個輸入端口。
[0007]本實用新型設計的一種多通道2X2光開關，包括光準直器、棱鏡和繼電器，繼電器嵌裝于底盒內腔底部，底盒的底部有引腳孔，繼電器的引腳從底盒的引腳孔伸出，連接驅動電線。底盒相對的兩個側面各有I個堵頭孔，每個堵頭孔固定安裝I個N芯光準直器，所述N為4、8、12或16。輸入端的N芯光準直器與輸出端的N芯光準直器相同，且二者的中軸線相重合，各光路一一相對。繼電器上有鉸接于其表面的擺動片，擺動片后端處于繼電器線圈上方，前端固定懸梁臂，懸梁臂的中心線與安裝N芯光準直器的底盒的側面平行，懸梁臂前端固定安裝η個并列的棱鏡，η = Ν/4。初始狀態，即繼電器未通電的狀態，懸梁臂前端的高度相同的η個棱鏡處于輸入端的N芯光準直器和輸出端的N芯光準直器的中軸線之下，輸入端的N芯光準直器的各光路分別與輸出端的N芯光準直器的各光路相對，M束輸入光分別經輸入端的N芯光準直器的M個光路直接進入正相對的輸出端N芯光準直器的M個光路，MSN。當繼電器通電時，擺動片后端被繼電器線圈吸引向下移動、前端向上擺動，帶動懸梁臂抬高、懸梁臂前端的η個棱鏡切入2個N芯光準直器之間的光路上。
[0008]所述棱鏡為四棱柱的光學楔角片棱鏡，其棱與N芯光準直器的中軸線垂直。棱鏡的4個側面均相等且兩兩平行，為折射光的斜面。斜面上有增透鍍膜。兩個銳角的對角面與N芯光準直器的光路垂直，即其鈍角與N芯光準直器相對。每個棱鏡的一個斜面與輸入端或輸出端的N芯光準直器的2個光路相對。當一束輸入光經輸入端的N芯準直器的某光路入射與之相對的棱鏡的斜面，經該棱鏡的另一對平行斜面的2次內反射，由該棱鏡與入射面平行的另一斜面出射，進入輸出端的N芯光準直器另一光路，該光路與光的出射面相對，一個棱鏡可實現4束光同時折射切換。
[0009]所述棱鏡的銳角為55°?65°。
[0010]為了便于安裝N芯光準直器，底盒堵頭孔外接堵頭管，二堵頭管的中心線重合，且垂直于底盒側面。N芯光準直器插入堵頭管內，二者為間隙配合且固定連接。N芯光準直器的尾部的光纖輸入輸出端口在堵頭管外。
[0011]為了保護N芯光準直器，堵頭管外套有堵頭套筒，堵頭套筒內端抵于底盒側面，N芯光準直器尾部處于堵頭套筒內。堵頭套筒尾端還安裝有橡膠尾套，封閉堵頭套筒尾端，以保護N芯光準直器的光纖輸入輸出端口。
[0012]底盒配有與其內腔相配合的蓋板，蓋板密封固定于底盒內腔上方腔口，蓋板與底盒之間的縫隙為金屬化密封，同時底盒底面的引腳孔也為金屬化密封。
[0013]為保護底盒內的金屬部件和光學晶體棱鏡的鍍膜層不被污染和氧化，金屬化密封的底盒內充氮氣。蓋板與底盒封裝是在真空箱里進行，蓋板與底盒封裝前，先將底盒內腔抽成真空，然后再充氮氣，最后在真空箱里進行金屬化封裝，完成整個真空充氮封裝過程只需3?4分鐘。
[0014]與現有技術相比，本實用新型多通道2X2光開關的優點為:1、只用一組楔角片棱鏡，電磁驅動，光路切換簡單，裝調方便，精密度高，光學指標穩定，體積小；2、本開關光信號切換時間僅3?5ms,光路插入損耗低，插入損耗直通(不經過棱鏡)僅為0.3dB,插入損耗折射(經過棱鏡)僅為0.4dB，重復性為±0.01，串音小，回波損耗大，使用壽命高；3、密封性能好，真空充氮保證精密度高和使用壽命，并保證了在_40°C?+80°C的環境條件下工作，光學插入損耗指標變化不超過0.2dB ;4、適用于系統的集成化，可用于光纖通信網絡系統、光纖線路保護監控系統、光纖測量系統以及光纖傳感系統中光信號的交換；5、使用現有零部件，加工生產效率高，生產成本低，適合于批量化生產。
【附圖說明】
[0015]圖1為本多通道2X2光開關實施例的裝配結構示意圖。
[0016]圖2為本多通道2X2光開關實施例繼電器不通電時的直通光路圖。
[0017]圖3為本多通道2X2光開關實施例繼電器通電時經棱鏡折射的光路圖。圖中標號為:
[0018]1、底盒，2、擺動片，3、繼電器，4、懸梁臂，5、堵頭管，6、8芯光準直器，7、棱鏡，8、蓋板，9、堵頭套筒，10、橡膠尾套；P1?P8為輸入端8芯光準直器的光路，Ql?Q8為輸出端8芯光準直器的光路。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對以8通道2X2光開關為實施例作進一步說明。
[0020]如圖1所示，本8通道2X2光開關實施例，底盒I有長方體的內腔，繼電器3嵌裝于底盒I內腔底部，底盒I的底部有引腳孔，繼電器3的引腳從底盒I的引腳孔伸出，連接驅動電線。底盒I相對的兩個側面上各有I個堵頭孔，每側的堵頭孔在側面外各固定連接堵頭管5，2個側面上堵頭管5的中心線成一直線，且該直線與安裝堵頭管5的底盒I的側面垂直。2個8芯光準直器6分別插入一側的堵頭管5，當光路調節完成后，N芯光準直器6焊接固定于堵頭管5內。
[0021]繼電器3上有鉸接于其表面的擺動片2，擺動片2后端處于繼電器3線圈上方，前端上方固定懸梁臂4，懸梁臂4的中心線與安裝光準直器6的底盒I相對的側面平行，懸梁臂4前端固定安裝2個并列的相同棱鏡7。
[0022]如圖2所示，初始狀態，即繼電器3未通電的狀態，懸梁臂4前端的棱鏡7處于相對的2個8芯光準直器6的中軸線之下，輸入端的8芯光準直器6的光路Pl?P8分別與輸出端的8芯光準直器6的光路Ql?Q8正相對，即成8條直線光路。4束輸入光Pl、P2、P5和P6分別經輸入端8芯光準直器6直接進入正相對的輸出端8芯光準直器6的光路Ql、Q2、Q5 和 Q6。
[0023]當繼電器3通電時，擺動片2后端被繼電器3的