一种机械式光开关，包括： 一端口，适于接纳第一组光纤； 一第一透镜元件，它具有一光轴，并且位于第一组光纤的前面； 一自由光束路径，它将光束从第二组光纤耦合到第一透镜元件，从而使光束被按第一种耦合配置耦合到第一组光纤上；和 一光束导向元件，其被构成为可以移入和移出自由光束路径， 其中移动光束导向元件进入自由光束路径，以使该光束偏移一偏移量且使该光束转动一角度，从而使光束传播到第一透镜元件，并且被按第二种耦合配置耦合到第一组光纤中。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
一般来说，本专利技术涉及用于光开关的光学技术。
技术介绍
在光学系统中使用机械式光开关，以在输入光纤和一或多根输出光纤之间切换光束。例如，在光通信系统中利用机械式光开关连接和断开传输路径，以按规定路线发送利用信息调制的光束。机械式光开关还可用于使光源(如激光)产生脉动，或利用调制的或未调制的光束实现其它功能。一种类型的机械式光开关是1×2光开关，它在一个输入端口和两个输出端口之间进行光切换。众所周知，使用折射光学器件的1×2光开关是极其可靠的，具有小的插入损耗，并且易于制造。在授予Li等人的美国专利NO.6,215,919中描述了1×2光开关的一个例子，在这里引入了这个专利的内容作为参照。在电信工业中广泛使用1×2开关，例如用于保护切换和终端(tag)切换。1×2光开关还用于建造较大尺寸的开关，如1×4和1×8光开关。在某些情况下，应用设计人员需要将多个1×2光开关集成在一起以减小功耗和/或所用的物理空间。
技术实现思路
按照一个总体方面，本专利技术提供一种机械式光开关，它包括一端口、一第一透镜元件、一自由光束路径、和一光束导向元件。所说的端口适合于接纳第一组光纤。第一透镜元件有一个光轴，并且位于第一组光纤的前面。自由光束路径将光束从第二组光纤耦合到第一透镜元件，以使光束按照第一种耦合配置耦合到第一组光纤上。该光束导向元件被构造成可以移入和移出该自由光束路径。移动光束导向元件进入自由光束路径，将使光束移动一个偏移量并使光束转动一个角度，从而该使光束传播到第一透镜元件并且按第二种耦合配置耦合进入第一组光纤。该机械式光开关的实施例可以包括一或多个下述特征。例如，第一组光纤可以包括两或更多根光纤，第二组光纤可以包括两或更多根光纤。第一组光纤可以包括4根光纤，第二组光纤可以包括两根光纤。该自由光束路径可以包括在第二组光纤和第一组光纤的两根光纤之间形成的两条光束路径。当光束导向元件移动进入自由光束路径的时候，这两条光束路径被移动到第一组光纤的两个不同的光纤。第一组光纤可以包括4根光纤，第二组光纤可以包括两根光纤。该自由光束路径可以包括在第二组光纤和第一组光纤之间形成的4条光束路径。当光束导向元件移动进入自由光束路径的时候，移动4条光束路径，以在第二组光纤的两根光纤和第一组光纤的两根不同的光纤之间形成两条光束路径。该光束导向元件可以是具有第一面和第二面的楔形棱镜，且光束在第一面进入楔形棱镜，并且通过第二面射出楔形棱镜。第一面可相对于机械式光开关的光轴以第一角度取向，且第二面可相对于第一面以第二角度取向。该自由光束路径可以相对于机械式光开关的光轴倾斜一个角度。该第一透镜元件可以是一梯度折射率透镜。该机械式光开关还可以包括一第二透镜元件，它位于第二组光纤的前面，用于准直光束。第二透镜元件可以是梯度折射率透镜。该机械式光开关还可以包括机械致动器，机电致动器，磁致动器或压电致动器，它们设计成能够移动光束导向元件。该光束导向元件可以是一个分段的楔形棱镜，它包括第一分段和与第一分段相结合的第二分段。移动光束导向元件的第一分段进入自由光束路径，可使光束偏移一个偏移量并使光束转动一个角度，从而使光束传播到第一透镜元件且被按第二种耦合配置耦合到第一组光纤中。移动光束导向元件的第二分段进入自由光束路径，将使光束移动一个第二偏移量并且使光束转动一个第二角度，从而使光束传播到第一透镜元件且被按第三种耦合配置耦合到第一组光纤中。第一分段可以包括第一输入面和第一输出面，第二分段可以包括第二输入面和第二输出面。第一输入面可相对于第一透镜元件的光轴的法线以第一角度取向，第一输出面可以相对于第一输入面倾斜一第二个角度，第二输入面可相对于第一透镜元件的光轴的法线以第三角度取向，第二输出面可以相对于第二输入面倾斜一第四个角度，第一角度和第三角度可以不同。按照另一个总体方面，本专利技术提供一种方法，用于在光纤之间形成的光束的第一种配置和光束的第二种配置之间进行切换。该方法包括形成一个自由光束路径，并且移动一光束导向元件使其进入该自由光束路径中。该自由光束路径包括从一组输入光纤通到第一组输出光纤的光束的第一种配置。移动光束导向元件到自由光束路径，可使光束偏移一个偏移量且使光束转动一个角度，从而使光束被按第二种耦合配置耦合到第二组输出光纤上。该切换的实施例可以包括一或多个下述特征。该光束导向元件可移动进入自由光束路径，以使光束移动一第二个偏移量并且转动光束一第二个角度，从而使光束被按第三种耦合配置耦合到第三组输出光纤上。移动光束导向元件进入自由光束路径可以包括移动一楔形棱镜。移动光束导向元件还可以包括激励机械致动器，机电致动器，磁致动器或压电致动器，以移动该光束导向元件。机械式光开关有许多显著的优点。例如，这种开关允许集成多个具有折射光学器件优点的1×2光开关。在附图和下面的描述中将对本专利技术的一或多个实施例的细节进行说明。从说明的、附图和权利要求书中，本专利技术的其它特征、目的、和优点将是显而易见的。附图说明图1是机械式光开关的光学元件的立体图。图2是图1中开关的光学部分的顶视平面图，表示自由的和引导的光束路径。图3A和3B是说明图1中机械式光开关的操作的顶视平面图。图4是实施楔形棱镜的机械式光开关的等角投影图。图5a是在自由光束状态下两组光纤之间的机械式光开关的侧视透视图，两组光纤被按第一种耦合配置耦合。图5b表示图5a中机械式光开关的侧视图，其中由楔形棱镜中断了自由光束路径并且将光束路径切换到第二耦合配置。图6a和6b分别表示图5a中机械式光开关的侧视图和顶视图，表示出单条光束路径的具体细节。图7a表示一在自由光束状态下的机械式光开关。图7b表示图7a的机械式光开关，其中一个楔形棱镜中断了自由光束路径并且在输出光纤之间切换光束路径。图8a-c是一具有多个面的楔形棱镜的机械式光开关的一个附加的实施例的侧视图。在各个附图中，相同的标号表示相同的元件。详细说明本专利技术涉及光学技术的改进。下面的描述使本领域的普通技术人员能够制造和使用本专利技术，其在专利申请文本及其要求中提供。本专利技术的各种改进对于本领域的普遍技术人员来说是显而易见的，而且这里的一般原理可应用于其它的实施例。因此，不希望将本专利技术限制在这里表述的实施例，而是要使本专利技术符合与这里描述的原理和特征一致的最广泛的范围。将按照具有特定结构的特定元件的特定的光开关来描述本专利技术。类似地，将按照具有特定关系，例如元件之间的距离或角度，的特定光开关元件来描述本专利技术。但是本领域的普遍技术人员容易认识到，对于具有类似性质的其它元件、其它结构、和元件之间的其它关系，这种方法和系统都能有效地工作。图1表示机械式光开关10的光学元件的一种安排，其中配备有楔形棱镜12形式的光束导向元件。此楔形棱镜12可以由具有均匀折射率n的材料例如石英或玻璃构成。位于楔形棱形12第一侧60的是一与信号或输入光纤16耦合的输入端口14。该输入端口14例如为一玻璃毛细管18，带有供插入输入光纤16的孔或者穴20。一例如梯度折射率(“GRIN”)透镜的透镜元件22位于毛细管18的前方。第一输出端口24和第二输出端口26位于楔形棱镜12的第二侧61。玻璃毛细管28例如有两个孔30、32，起输出端口24、26的作用。第一光纤34插入孔30，第二光纤36插入孔本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李世芳，邵庆，
申请(专利权)人：奥普林克通信公司，
类型：发明
国别省市：
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