[實(shí)用新型]一種機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)式光開關(guān)的新型結(jié)構(gòu)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 01237418.0
• 申請(qǐng)日: 2001-04-16
• 公開（公告）號(hào): CN2478131Y
• 公開（公告）日: 2002-02-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳礪;凌吉武;余洪瑞;郭少琴;張亮華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福建華科光電有限公司
• 主分類號(hào): G02B6/35
• 分類號(hào): G02B6/35
• 代理公司: 廈門市新華專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 方惠春

本實(shí)用新型涉及光纖通訊領(lǐng)域，尤其是指一種機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)式光開關(guān)的新型結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型具有切換光路作用的多通道單模光開關(guān)是構(gòu)成多種光纖系統(tǒng)的重要功能器件。在光傳輸中它主要用于多路光監(jiān)控系統(tǒng)、多光源探測器換接以及光傳感多點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，其次在光測試系統(tǒng)中，多通道單模開關(guān)可用于光纖測試、網(wǎng)絡(luò)測試、野外工程光纜測試，另外多通道單模光開關(guān)可用于光器件的調(diào)試，本實(shí)用新型介紹一種旋轉(zhuǎn)式1×n型光開關(guān)。

參見《旋轉(zhuǎn)式1×6光開關(guān)的研究》(《1998年于國光纖會(huì)議論文集》P851-854)其主要原圖如圖1-圖2。其工作原理是采用7根光纖外徑為125μm的光纖緊密排列成圖1的形狀，并埋在外徑為2.5mm插針中，插針中周圍6根光纖為“工作”光纖，中心一根為“工藝”光纖，供加工插針同心度時(shí)通光用，經(jīng)過加工后光纖插針的外圍和中心光纖達(dá)到高度同心(同心度小于1μm)，把一對(duì)連接的插針相對(duì)應(yīng)套設(shè)于一個(gè)精密彈性套筒中，其中一根固定不動(dòng)，另一根同微型電機(jī)相連，當(dāng)兩根插針在套筒約束下相對(duì)旋轉(zhuǎn)60°，實(shí)現(xiàn)相鄰光纖的一次光路切換。

當(dāng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角誤差為0.5°，光纖中心橫向錯(cuò)位約為1.1um，對(duì)模場直徑為9um的單模光纖，1.1um橫向錯(cuò)位引起的對(duì)接損耗約為0.26dB。這種設(shè)計(jì)對(duì)單模光纖開關(guān)會(huì)碰到很棘手問題，轉(zhuǎn)動(dòng)光纖插針必須在法蘭盤轉(zhuǎn)接座中，(i)作為開關(guān)需長期上百萬次重復(fù)，磨損問題很難克服，一旦磨損，插損必大幅度增加，對(duì)多模光纖這問題會(huì)減緩，但仍然存在；(ii)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)插針與固定光纖接觸則轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)使其磨損變得難以長久使用，如不接觸則難以控制插損。

另外，眾所周知單模光纖的纖芯d₁為9μm左右如圖9(a)，所以以純單模光纖發(fā)射端和接受端，因?yàn)楸仨毐ＷC9μm纖芯對(duì)準(zhǔn)，對(duì)準(zhǔn)精度必須在1μm內(nèi)，同時(shí)要求轉(zhuǎn)動(dòng)中對(duì)準(zhǔn)，這對(duì)機(jī)械件是極為苛刻。

本實(shí)用新型的目的是提供一種對(duì)接損耗小，且使用長久的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)式光開關(guān)的新型結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣達(dá)到的，一種機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)式光開關(guān)的新型結(jié)構(gòu)，主要由接受端與發(fā)射端光纖以及固定轉(zhuǎn)動(dòng)光纖用的步進(jìn)電機(jī)，固定橋及開關(guān)底座等組成。其中的光纖線采用全部或部分TEC光纖線制成。

TEC光纖最大特點(diǎn)是出光端口出光直徑可為d₂＝20～100μm左右，如圖3所示，由于出光端口直徑的增大，再對(duì)接受端和發(fā)射端容許偏差則大大增加，如對(duì)50μm出光端口，對(duì)同專利背景介紹中1×6結(jié)構(gòu)，則錯(cuò)位1.1μm，對(duì)接損耗幾乎可以忽略，而對(duì)模場直徑為9μm的單模光纖1.1μm的橫向錯(cuò)位引起的對(duì)接損耗為0.26μm，同時(shí)50μm模場直徑光纖對(duì)于對(duì)接間隙L的不再要求苛刻，當(dāng)間隙為L＝0.5mm左右時(shí)，其插損為0.1dB，但TEC光纖又加125μm外徑特點(diǎn)，光纖之間緊密排列，在離轉(zhuǎn)動(dòng)軸上距離足夠近時(shí)，在普通電機(jī)步進(jìn)誤差范圍內(nèi)，保證光纖纖芯錯(cuò)位位移精度在光纖容忍的錯(cuò)位范圍內(nèi)，如在步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度誤差為0.5°時(shí)，允許圖5結(jié)構(gòu)光纖可分布為20根左右，如低了這個(gè)數(shù)值，1×n光纖則效果更好，即采用TEC光纖作為接受端與發(fā)射端光纖構(gòu)成1×n開關(guān)。其原理圖如圖5、圖6、圖7所示。

現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步詳述。

圖1是已有技術(shù)采用普通光纖對(duì)接示意圖。

圖2是已有技術(shù)采用普通光纖對(duì)接狀態(tài)剖視圖。

圖3是本實(shí)用新型TEC光纖對(duì)接示意圖。

圖4是本實(shí)用新型軸向示意圖。

圖5是本實(shí)用新型發(fā)射端與接受端對(duì)接結(jié)構(gòu)圖。

圖6是本實(shí)用新型發(fā)射端軸向示意圖。

圖7是本實(shí)用新型接受端軸向示意圖。

圖8是采用本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)式開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖4所示，401為空心圓柱棒，其內(nèi)徑尺寸保證2n根光纖緊密無間隙接觸，402為緊密布的光纖線，403為工藝圓柱體，其外徑與401內(nèi)徑相差兩個(gè)光纖直徑，即相差250μm；圖5發(fā)射端與接受端光纖對(duì)接結(jié)構(gòu)，不同的是發(fā)射端(見如圖7所示)僅兩根沿軸心的對(duì)稱兩個(gè)光纖A1、A2為TEC光纖，而其余光纖均為工藝光纖，僅為定位A1′、A2′作用。其次A1′、A2′的作用為裝配發(fā)射端和接受端保證他們同軸之用，因?yàn)楫?dāng)A1和A1′、A2和A2′同時(shí)保證插損最小時(shí)，則發(fā)射端與接受端各光纖自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)工作時(shí)，可選擇其中A1′、A2′中一個(gè)作為發(fā)射端，發(fā)射端與接受端均為拋光成0°端面，再鍍?cè)鐾改ぁ?/p>

TEC光纖是單模光纖制成，一端經(jīng)高溫長時(shí)加熱后，纖芯滲雜離子擴(kuò)散，使其光纖出光端口模場成喇叭口，光纖出光端口模場經(jīng)高溫長時(shí)加熱后，其模場直徑可以在50μm左右，光束發(fā)散角在2°左右。