[發明專利]光開關

無效

• 申請號: 01101650.7
• 申請日: 2001-01-18
• 公開（公告）號: CN1316663A
• 公開（公告）日: 2001-10-10
• 發明（設計）人: 邁克爾·J·厄維爾
• 申請（專利權）人: JDS尤尼費斯公司
• 主分類號: G02B6/35
• 分類號: G02B6/35
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王茂華

本發明一般涉及纖維光網，并且特別涉及沿光網的選擇纖維引導光信號的開關。

在纖維光網中，光信號沿光導纖維傳輸，以把信息從一個位置傳送到另一個位置。光信號必須準確地進入光導纖維，否則將失去大量的信號強度。現代光導纖維截面非常小，并且典型地具有一個相當窄的接收角，進入纖維的光應該落入這個接收角，以促進光信號沿纖維的有效傳播。因此，光開關一般取決于在一個或多個輸入光導纖維與一個或多個輸出光導纖維之間的精確的和可選擇的對準。現代單模式光導纖維的對準要求特別嚴格，因為它們的芯直徑典型地如2.0μm到10.0μm那樣小。

在已知的機電光開關中，經常通過相對輸出纖維的端部精確地移動輸入纖維的端部，或不移動光導纖維本身，而通過準確地移動一面鏡，以使光信號相對選擇的輸出纖維改變方向，實行轉換操作。不幸地，這些準確和精確要求相當大地增加了成本，并且降低了已知光開關的可靠性。

可供選擇的已知光開關結構使信號分裂，并且選擇地阻止不希望的光路。這樣的開關非常低效率，要求重復信號放大。重復放大代價高，而且還增加原始光信號的噪聲和畸變的可能性。在提供具有同時開關的多個選擇通路的復雜光開關中，例如在2×2開關、M×N開關、N×M開關和其他類似開關中，這些缺點是復合的。

機電纖維光開關的一個特別挑戰是它們操作為兩個數據傳輸介質之間的接口。雖然這些結構的目的是在光導纖維之間提供轉換，但是它們經常將由電伺服致動。因此，當發生轉換故障時，可能難以確定故障是位于網絡的光學元件、開關的光學元件、轉換控制電路的電元件，還是位于開關本身的機電元件。

屬于Pan等人的美國專利No.5,867,617和No.5,999,669通過提出M×N纖維光開關，在輸入與輸出光導纖維之間利用若干平行四邊形棱鏡，以使光信號相對選擇輸出改變方向，解決上述問題中的某些。注意雖然Pan建議在包括1×2、2×2、N×N和M×N的各種布置中，以良好的轉換性能和可付得起的費用，是有用的和可操作的，但是它可能經受由于溫度不穩定性所引起的缺點。

希望例如對上述Pan專利所公開類型的光開關提供溫度穩定性。現代光開關中存在的非常高精度公差能這樣受到影響，以至當開關經受高環境溫度時，使得通過開關傳輸的光量減小。這樣的溫度會存在于電信設備柜之內。這些溫度引起開關之內的元件，例如Pan等人的No.5,999,669專利的懸臂式致動器，膨脹并改變開關元件的方位。雖然熱膨脹不能被消除，但是希望地使其影響最小。

本發明優選地利用棱鏡支持裝置的直線位移，通過相對各自光路供給棱鏡的直線位移，部分地更改Pan等人的美國專利No.5,867,617的構思。供給直線位移減輕或減小了熱膨脹對各自光路中棱鏡定位的影響。熱穩定性不僅由于移動是直線的事實而引起。它還由于致動器能更堅固，并且不限于必須為相對低質量的事實而引起。在如圖1那樣的直線致動器的情況下，致動器實際上在開關的底上滑動。在上述美國專利No.5,867,617中，致動器必須提起懸臂和棱鏡的整個質量。本構思能應用于與光路垂直或基本垂直的任何直線移動。

因此，根據本發明，提供一種光開關，它包括至少一個光輸入組件和至少一個輸出組件，至少一個棱鏡位移裝置，其上支持至少一個棱鏡，并且可操作為在一個第一位置與一個第二位置之間移動，第一位置對應安排在所述至少一個輸入組件與至少一個輸出組件之間的光路之中的至少一個棱鏡，而第二位置對應至少一個棱鏡，安排在光路之外，其中棱鏡位移裝置是在第一與第二位置之間移動的直線可移動裝置。

優選地但不是必須遵循的，位移裝置安裝為在與各自光路一般垂直的方向移動。

附圖更詳細地說明本發明。

圖1用平面圖示意說明根據本發明的一個實施例的1×8開關的結構和操作，

圖2至圖5用平面圖說明在選擇轉換位置的圖1開關，

圖6用平面圖示意說明根據本發明的另一個實施例的1×8開關的結構和操作，

圖7和圖8用平面圖說明在選擇轉換位置的圖6開關，以及

圖9用側視圖示意說明根據本發明的開關的一個兩平面實施例的結構和操作。

本發明的開關設計為在使環境溫度變化對開關的光性能影響最小的同時，允許開關的內部元件的移動。

該設計應用于M×N開關，其中M和N能在零到任意大數范圍內變化。例如，開關可以是1×N開關、N×1開關或M×N開關，其中M和N大于1。優選地，開關可以具有如圖1至圖9所示的單輸入和任何數輸出(1乘N)，或通過把圖1至圖9中的輸入和輸出顛倒而獲得的任何數輸入和單輸出(N乘1)。雖然沒有說明，但是容易想得到，用本發明設計M×N開關(M和N大于1)。