[发明专利]光纤开关组件

说明书

技术领域

本发明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。

发明内容

本发明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。本发明的至少一个优选实施例尤其是针对此类问题而设计的。    

根据本发明的主要方面，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。

在本发明的优选实施例中，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。