光纤开关组件制造技术

一种光纤开关组件，其中的转向装置用于将发射光导发出的辐射转向选定的接收光导。每个转向装置包括一个用于从发射光导发出的光束的准直器和导致准直器和光导之间的相对运动从而偏转、或一起移动光导和准直器的致动器。致动器可以是压电的箔片型或整体型，机械杠杆可以用于增进偏转。电容感应装置提供优选用于对角开关配置中反馈控制的位置信息。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光导开关组件以及用在该组件中的用于偏转从发射波导发出的辐射的转向装置，以便将发射波导发出的辐射导向至选定的接收波导。
技术实现思路
本专利技术面临的一个主要问题是提供一种快速开关，该开关对于大数量的端口具有低插入损耗(高耦合效率和低交扰)，同时形成一种易于制造的紧凑设计。涉及的问题在于提高光纤开关组件的开关能力但不增大开关的物体尺寸。本专利技术的至少一个优选实施例尤其是针对此类问题而设计的。根据本专利技术的主要方面，光束开关组件包括(a)与第二组光导分开的第一组光导，和(b)各个转向装置，促使从第一组光导中选定的发射光导发出的辐射光束偏转，从而被第二组光导中选定的接收光导接收；其特征在于所述的每个装置包括用于准直从发射光导发出的光束的准直装置和用于移动准直装置或导致准直装置和发射光导之间相对移动、从而导致偏转的装置。后一种配置的优点包括对于一种相当小的运动(既可以是准直装置的运动，也可以是发射光导的运动)都有较大的偏转以及由于较低的惯性所致的较高的开关速度。例如，在光纤的端部经受横向移动以偏转出射光束的情况下，端部具有较小的惯性，并且可以以较高的速度进行较宽的偏转。这对设计具有高的光纤封装密度的开关组件有益。光导例如可以是一种传导激光的光纤，或由硅或气体电介质材料制成的传导红外光的光导。这些光导(例如光纤)可以分布在开关组件中，使得辐射的出射光直接在分开的发射和接收光纤组之间的空间中投射。或者，也可以把它们布置成相同的阵列，其中辐射光束从发射光纤组投向反射器，该反射器将光束返回到接收光纤。(此处通过举例的方式论及光纤，也可以以该方式论及其它形式的光导)。转向装置例如可以包括一种压电传感器，该传感器偏转发射光纤的端部，使得辐射(从光纤发出)在准直透镜的焦平面上移动。或者，可以固定发射光纤的端部，并且可以相对于其移动准直透镜，使得透镜的焦平面围绕光纤的端部运动，产生相同的效果。或者，发射光纤的端部可以有一种与之形成一体或连结的准直透镜，使得光纤和透镜可以一起移动，从而产生相同的效果。取代使用压电传感器，可以使用静电偏转装置，从而既可以相对于固定透镜移动光纤，也可以相对于固定光纤移动透镜。例如，可以将光纤端部的表面金属化或给予一些其它的导体涂层，以致于形成一个可移动静电“片”，该片与一个与其相邻的固定静电“片”相结合。在用压电传感器造成移动的时候，可以是一种“箔片型”，压电传感器，该传感器的梳齿状阵列的指状接头连结致动元件，如箔片，用于产生光纤或透镜系统的正交位移。这种箔片和梳齿可以以层状矩阵的方式组装。或者，压电传感器可以是一种“整体型”，其中每个传感器由压电材料制造，有一个具有纵轴的主体，主体具有与纵轴对齐的导体带，从而限定各个压电传感器部分，这些压电传感器受到激励时在不同的径向发出各自的横向运动。这提供了一种在正交轴向的最终运动。多个这样的主体可以组装成一个列阵。主体可以有一个与其纵轴对齐的芯，芯中收容光纤，由此相对于纵轴产生光纤的弯曲。或者，把主体连结到相对于固定光纤移动的准直透镜。下面将要详细描述的“箔片型”和“整体型”压电传感器，可以设计成比现有技术的布局提供更大的光束偏转，具有较小的惯性，在大量的光纤之间实现更快的切换并提供较高的光纤封装密度。最好采用位置感应反馈装置感应移动量，并提供一个反馈信号。这被用在控制系统中激励传感器，以便确保发出的辐射瞄准正确的接收光纤，进行所需的开关连结。最好采用电容性反馈系统。例如，光纤端部有一个导体涂层(做为一个“电容器板”)并相对于固定导体轨道(充当另一个“电容器板”)移动。“电容器板”一词一般是指任何元件、表面或与插入的“电介质”(可以是空气、液体或气体流，或其它的一些电介质材料)一起在固定和移动元件之间形成良好的电容耦合的结构。在本专利技术的优选实施例中，绝缘板上的导体轨道排列成层，形成位置感应反馈系统的一组固定电容板；各个光纤的移动端部具有导体涂层以形成另外的板。或者，一个导体板与透镜一起移动，另一导体板固定在光纤上。这些轨道可以垂直交叉，使得与各条光纤相关的导体轨道对可以被查询或编址，从而感应到与光纤端和透镜系统之间相对位移成正比的电容的变化。在优选实施例中，使用一种对角寻址系统，可以被选择性地激励和开关以便探测涉及光束偏转量的瞬间电容值。当利用整体式传感器(压电材料)时，可以使棒状形状较短且较粗，由此限制与纵轴的连结。在此情况下，可以利用机械杠杆装置，在施加动作之前放大传感器的运动，所说的动作将导致准直透镜和光纤端部之间的相对运动，或移动连结有准直透镜或与其形成一个整体的光纤的端部。最好这种杠杆装置包括一个万向支架和一个位于压电材料传感器的主体端部和万向支架上与枢轴隔开的点之间的延伸棒。在后一种情形中，准直器为光纤端的一部分或与其连结，万向支架最好处于准直器主体上以提供最佳的出射光束偏转量。附图说明下面将参考附图对本专利技术的实施例进行描述。图1是用于移动光纤的箔片型装置的实施例剖面图；图2是整体型装置的类似剖面图；图3是表示支撑光纤的箔片致动带(由压电材料致动器驱动)的透视图；图4是箔片型子组件的剖面图；图5和图6是包括4个透镜的4端口开关组件的不同透视图，表示连结到箔片带的压电梳齿，用于在透镜的焦平面上移动光纤(为了简化解释，图中只示出了4个端口，实际当中可以采用多个端口)；图7a-7d是表示整体式致动器制造步骤的透视图，图7e是平面图；图8表示一组整体式致动器和透镜；图9是带有一个透镜阵列的整体式致动器组的剖面图(当使用六角阵列的光纤和致动器时)；图10表示用在反射型开关组件中的图9所示的子组件，其中反射型开关组件中的辐射通过半镀银反射镜投射到CCD上；图11表示用在透射型开关组件中的图9所示的子组件，其中透射型开关组件中的辐射从发射光纤直接通向接收光纤，图11a和图11b是进一步解释的简图；图12是表示电容感应配置的剖面图；图13a-13b表示电容感应的另一实施例；图14是电子元件简图；图15表示下面详细解释的对角线开关技术；图16表示连结的光纤和一体的准直透镜；图17表示整体型准直器布局；图18表示准直器的万向支架；图19表示另一种万向支架； 图20表示倾斜万向支架和准直器的放大效果；图21表示准直器的万向及平移支架的箔片型连结结构的具体部件；图22表示三角形阵列上压电管型致动器阵列；图23a和23b是利用活动透镜和固定光纤的实施例侧视图；图24是利用活动透镜和固定光纤的后一种实施例立体图；图25表示一组图24中所示装置的布局；图26a-26e表示五层64端口箔片型开关组件的平面图中五个不同箔片设计的实例；图27是压电梳齿致动器的透视图；图27a详细表示电子连结器，图27b表示图27a所示压电梳齿致动器的具体连结；图28a-28e表示五层压电梳齿阵列和箔片布局的每个不同的平面图；图29表示开关(包括64个端口)的子组件(箔片型)，和图30表示开关子组件(箔片型)的后视图；图31a-31c是整体型致动器的子组件立体图；图32和33均表示另外的开关组件；和图34表示与隔开的发射和接收光纤一起使用的图38所示的两个组件。具体实施例方式图1表示例如可以用于移动光纤的“箔片型”装置。在每个装置中，压电传感器元件1a、1b；2a、2b形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤开关组件，包括：（ａ）与第二组光导分开的第一组光导，和（ｂ）各个转向装置，促使从第一组光导中选定的发射光导发出的辐射光束偏转，从而被第二组光导中选定的接收光导接收；其特征在于所述的每个装置包括用于准直从发射光导发出的光束 的准直装置和用于移动准直装置或导致准直装置和发射光导之间相对移动、从而导致偏转的装置。

【技术特征摘要】
GB 2000-1-6 0000126.3;GB 2000-11-13 0027745.9;GB 21.一种光纤开关组件，包括(a)与第二组光导分开的第一组光导，和(b)各个转向装置，促使从第一组光导中选定的发射光导发出的辐射光束偏转，从而被第二组光导中选定的接收光导接收；其特征在于所述的每个装置包括用于准直从发射光导发出的光束的准直装置和用于移动准直装置或导致准直装置和发射光导之间相对移动、从而导致偏转的装置。2.如权利要求1所述的组件，其特征在于光导是一种光纤。3.如权利要求1或2所述的组件，其特征在于准直装置至少包括一个具有焦平面的透镜。4.如权利要求3所述的组件，其特征在于透镜与光导的端部隔开。5.如权利要求3所述的组件，其特征在于透镜与光导的端部形成一体或固定，由此光导和透镜一起运动。6.如权利要求3所述的组件，其特征在于透镜固定到各个发射光导的端部，由此移动光导而导致辐射，辐射从光纤发出，在透镜的焦平面上移动。7.如权利要求3所述的组件，其特征在于固定发射光导的端部并且移动各个透镜，使得透镜的焦点相对于光导移动，由此使光导发出的辐射保持在透镜的焦平面内。8.如前述任一权利要求所述的组件，其特征在于转向装置包括一个用于导致运动的静电偏转装置。9.如前述任一权利要求所述的组件，其特征在于转向装置包括一个用于导致运动的压电传感器。10.如权利要求9所述的组件，其特征在于压电传感器是一种“箔片型”，压电传感器梳齿状阵列的指状接头连结到致动元件，如箔片带，用于产生光导或透镜或二者的正交位移，由此将箔片和梳齿组装成一个层状矩阵。11.如权利要求9所述的组件，其特征在于压电传感器是一种“整体型”，其中每个传感器由压电材料制造，有一个具有纵轴的主体，主体具有与纵轴对齐的导体带，从而限定各个压电传感器部分，这些压电传感器受到激励时在不同的径向发出各自的横向运动，由此提供在垂直于纵轴的二维平面上的最终运动；由此可以把多个这样的主体组装成一个列阵；光纤与纵轴对齐，并且既可以连结到主体，也可以收容在芯中，由此产生光纤相对于纵轴的弯曲，或者，把主体连结到准直透镜，导致其相对于固定光纤移动。12.如前述任一权利要求所述的组件，还包括位置感应反馈装置，用于感应移动量并提供反馈信号，该反馈信号用在控制系统中确保从发射光导发出的辐射瞄准正确的接收光导，从而进行所需的开关连结。13.如权利要求12所述的组件，其特征在于感应电容变化以确定位置；光导具有一个导体涂层，用作至少一个电容器板，该电容器板相对于至少另一个固定电容器板移动，由此给出光导或准直...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔纳森霍顿詹姆斯，安德鲁尼古拉斯达姆，
申请(专利权)人：保乐提斯有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]