切换光路的装置及方法制造方法及图纸

一种切换光路的装置及方法。为提供一种体积小、重量轻、结构简单、价格低廉、控制稳定且达到多输入／输出的光学系统控制装置及方法，提出本发明专利技术，本发明专利技术装置包括输入端、输出端、形成于输入端与输出端之间的自由空间光路及当置入输入端与输出端之间可将光束折射两次及全反射一次以形成切换光路的棱镜；本发明专利技术方法包括于输入端与输出端之间设置自由空间光路；于自由空间光路内移动棱镜；移离棱镜使输入端射入光经自由空间光路与输出端耦合；插入棱镜，输入端射入光经棱镜折射两次及反射一次形成的切换光路与输出端耦合。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学系统控制装置及方法，特别是一种。机械式的光学开关系理论上简单且便宜的实现途径，但受到许多限制。例如，Chang等人在美国专利第6,044,186号中提出一种光学切换开关及装置，其系将光信号输入端的光纤贴附(attach)在一切换构件上，利用该切换机构枢转于两位置之间，使输入光纤对准不同的输出光纤达到切换光信号的目的。此种途径必须移动光纤，需要高精确度的对准，而且其可靠性较差。保持光纤不移动，而利用光学元件改变光路的方式具有较简单的优点。反射式的光学开关被提出，例如颁给Pan等人的美国专利第5,838,847号，其系使用可移动的反射元件摆放在光纤的尾端或移离光纤的尾端，以达到改变光路的目的。然而，使用反射式的切换元件对于角偏移(angular variation)非常敏感，不易达到快速且精准的切换，并且有许多光学开关无法以此种技术达成。Lee在美国专利第6,088,166号中使用棱镜来平移光束从一光纤到另一光纤，这种切换方式系使光束经过棱镜的两次折射，具有简单且低廉的优点，不过作为光学开关元件的棱镜体积大，且重量重，不利于缩小装置的尺寸，亦不利于操纵该棱镜的机构(mechanism)设计，很难将其组以实现更多的输入/输出。而Li等人在美国专利第6,215,919号中则是使用楔形棱镜(wedgeprism)来旋转光束的方向，并配合适当摆设折射率渐变式透镜(gradient indexlens)以达到从一光纤切换到另一光纤的目的，此法可以缩减棱镜的尺寸及重量，但光路的控制变得复杂，需要高精确度的棱镜及光学对准，并且难以达到多输入/输出的目的。本专利技术装置包括输入端、输出端、形成于输入端与输出端之间的自由空间光路及当置入输入端与输出端之间可将光束折射两次及全反射一次以形成切换光路的棱镜；本专利技术方法包括于输入端与输出端之间设置自由空间光路；于自由空间光路内移动棱镜；移离棱镜使输入端射入光经自由空间光路与输出端耦合；插入棱镜，输入端射入光经棱镜折射两次及反射一次形成的切换光路与输出端耦合。其中棱镜系为楔形棱镜或等腰棱镜棱镜。输出端包括由自由空间光路与输入端耦合的第一输出端及由切换光路与输入端耦合的第二输出端。输入端包括由自由空间光路与输出端耦合的第一输入端及由切换光路与输出端耦合的第二输入端。输入端包括第一输入端及第二输入端；输出端包括第一输出端及第二输出端；输入端的第一、二输入端分别由两自由空间光路与输出端的第一、二输出端耦合/分别由插入输入端与输出端之间的棱镜形成的两切换光路与输出端第二、一输出端耦合。置于输入端与输出端之间的棱镜包括第一棱镜及与第一棱镜结合在一起的第二棱镜；第一、二棱镜分别将光束折射两次及全反射一次以形成两切换光路；输入端包括第一、二输入端；输出端包括分别由两自由空间光路与第一、二输入端耦合的第一、三输出端及分别由两切换光路与第一、二输入端耦合的第二、四输出端。置于输入端与输出端之间的棱镜包括第一棱镜及与第一棱镜结合在一起的第二棱镜；第一、二棱镜分别将光束折射两次及全反射一次以形成两切换光路；输入端包括第一、二输入端；输出端包括分别由两自由空间光路与第一、二输入端耦合的第一、三输出端及分别由两切换光路与第一、二输入端耦合的第二、四输出端。第一、二棱镜为楔形棱镜或等腰棱镜。经切换光路使输入端的光束被导引他处而不到达输出端。经切换光路使输入端的光束与第二输出端耦合。于输入端与输出端之间设置两自由空间光路；步骤二中于两自由空间光路内移动棱镜；移离棱镜使第一、二输入端射入光分别经两自由空间光路与第一、二输出端耦合；插入棱镜，光束经棱镜折射两次及反射一次形成两切换光路；第一、二输入端分别经两切换光路与第二、一输出端耦合。于自由空间光路内移动的棱镜包括第一、二棱镜；插入棱镜，输入端分别经第一、二棱镜折射两次及反射一次形成的第一、二切换光路与第一、二输出端耦合。一种切换光路的装置，它包括多数输入端、多数输出端、多数分别设置于各输入端与输出端之间的自由空间光路及至少一当置入输入端与输出端之间可将光束折射两次及全反射一次以形成切换光路的棱镜。棱镜系为楔形棱镜或等腰棱镜棱镜。一种切换光路的方法，它包括于多数输入端与多数输出端之间设置多数自由空间光路；于多数自由空间光路内移动至少一棱镜；移离棱镜使多数输入端射入光分别经多数自由空间光路与多数输出端耦合；插入棱镜，多数输入端经棱镜折射两次及反射一次形成的多数切换光路与多数输出端耦合。一种切换光路的装置，它包括输入端、与输入端对应的多数输出端、设置于输入端与一输出端之间的自由空间光路及置入输入端与多数输出端之间可分别将光束折射两次及全反射一次以形成多数切换光路的多数棱镜。多数棱镜系为楔形棱镜或等腰棱镜棱镜。一种切换光路的方法，它包括于输入端与多数输出端之间设置自由空间光路；于自由空间光路安排多数棱镜；移离多数棱镜使输入端射入光经自由空间光路与一输出端耦合；将多数棱镜单独插入，操纵多数棱镜插入排列组合使光束经各棱镜折射两次及反射一次形成多数切换光路。一种切换光路的装置，它包括输入端、输出端、形成于输入端与输出端之间的多数自由空间光路及当置入输入端与输出端之间可将光束折射两次及全反射一次以形成多数切换光路的棱镜；输入端为包含多数输入光纤的多光纤准直器；输出端为包含多数输出光纤的多光纤准直器。棱镜系为楔形棱镜或等腰棱镜棱镜。形成于输入端与输出端之间的两相交的自由空间光路形成约为0.5°-3°范围内的夹角。由于本专利技术装置包括输入端、输出端、形成于输入端与输出端之间的自由空间光路及当置入输入端与输出端之间可将光束折射两次及全反射一次以形成切换光路的棱镜；本专利技术方法包括于输入端与输出端之间设置自由空间光路；于自由空间光路内移动棱镜；移离棱镜使输入端射入光经自由空间光路与输出端耦合；插入棱镜，输入端射入光经棱镜折射两次及反射一次形成的切换光路与输出端耦合。本专利技术在不移动光纤或光信号的输入/输出端的前提下，从输入端至输出端的光束经过棱镜的两次折射及一次全反射，于输入端与输出端之间形成切换的光路；当棱镜自该自由空间中移除时，从输入端至输出端的光束经过自由空间光路传输；因而达到改变光路的目的；本专利技术可应用于各种光开关装置；不仅体积小、重量轻、结构简单，而且价格低廉、控制稳定且达到多输入/输出，从而达到本专利技术目的。图2、为本专利技术应用于2×2光交换器结构示意正视图(插入棱镜时)。图3、为本专利技术应用于2×2光交换器结构示意正视图。图4、为本专利技术应用于2×2光交换器结构示意正视图(插入棱镜时)。图5、为本专利技术应用于开闭式光学开关结构示意正视图。图6、为本专利技术应用于开闭式光学开关结构示意正视图(插入棱镜时)。图7、为本专利技术应用于2×4光交换器结构示意正视图。图8、为本专利技术应用于2×1光交换器结构示意正视图。图9、为本专利技术应用于2×1光交换器结构示意正视图(插入棱镜时)。附图说明图10、为本专利技术应用于3×6光交换器结构示意正视图。图11、为本专利技术应用于1×4光交换器结构示意正视图。图12、为本专利技术应用于1×4光交换器结构示意正视图(插入棱镜时)。图13、为本专利技术应用于1×4光交换器结构示意正视图(插入棱镜时)。图14、为本专利技术应用于1×4光交换器结构示意正视图(插本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种切换光路的装置，其特征在于它包括输入端、输出端、形成于输入端与输出端之间的自由空间光路及当置入输入端与输出端之间可将光束折射两次及全反射一次以形成切换光路的棱镜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈贞夙，
申请(专利权)人：东盈光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]