[发明专利]超静音机械式自由空间交换光开关装置

说明书

技术领域

本发明涉及光开关，具体是一种超静音机械式自由空间交换光开关装置。

背景技术

光开关是较为重要的光无源器件，在光网络系统中可对光信号进行通断和切换。目前，在光网络系统中，基于各种不同交换原理和实现技术的光开关被广泛地提出。依据光开关的交换介质来分，光开关可分为：自由空间交换光开关和波导交换光开关。针对光学实验中需要对自由空间传播的激光进行快速开启和关断的问题，目前通常采用的自由空间交换光开关包括电磁继电器式机械光开关、半导体光开关、声光和电光开关。其中，半导体光开关的开关时间在纳秒量级，但是这种光开关不能完全关断激光、会受到被关断激光的偏振和波长的影响、价格昂贵、能耗很高的缺点制约了它的广泛应用。声光和电光开关可以在微秒范围内开关激光，且其操作起来简单易行，但存在诸多缺点：一、光路的准直对分光影响较大，使得声光和电光调制器对光路的准直有较高的要求。二、即使在良好的准直条件下，声光和电光调制器也不可能达到完全的透射和消光。三、其价格较为昂贵。与半导体光开关、声光和电光开关相比，电磁继电器式机械光开关的开关时间在毫秒量级，而且可以完全的关断激光，同时不受偏振和波长的影响、且其使用简单、价格低廉。但现有的电磁继电器式机械光开关在使用中容易产生回跳抖动，且在光开关关断的瞬间，静触点和动触点直接的碰撞会产生较大的噪音，而回跳抖动和噪音会对精密光学实验产生干扰，从而对实验结果产生巨大的影响。基于此，有必要发明一种全新的自由空间交换光开关，以解决现有电磁继电器式机械光开关在使用中容易产生回跳抖动和噪音的问题。

发明内容

本发明为了解决现有电磁继电器式机械光开关在使用中容易产生回跳抖动和噪音的问题，提供了一种超静音机械式自由空间交换光开关装置。

本发明是采用如下技术方案实现的：超静音机械式自由空间交换光开关装置，包括底座；底座上表面垂直安装有铁芯，铁芯上端面安装有静触点，静触点上端面垂直安装有第一弹簧，第一弹簧上端垂直安装有动触点，动触点上端面垂直安装有第二弹簧；铁芯上套接有螺线管，螺线管上连接有供电控制电路；底座上表面安装有连接杆部分；所述连接杆部分包括第一连接杆、第二连接杆、第三连接杆、以及第四连接杆；第四连接杆下端垂直安装于底座上表面，第三连接杆铰接于第四连接杆中部，第二连接杆水平安装于第四连接杆上端，第二弹簧上端与第二连接杆固定；第一连接杆与第三连接杆齐平；第三连接杆一端与动触点一端侧面铰接，动触点另一端侧面与第一连接杆一端固定，第一连接杆另一端固定有小孔遮光片；底座下表面贴附有隔振橡胶层。所述供电控制电路为本领域技术人员容易实现的结构。

工作时，自由空间传播的激光从小孔遮光片的小孔中穿过。通过供电控制电路来控制小孔遮光片的位置移动，实现激光的开关。具体控制过程如下：当供电控制电路开启对螺线管供电时，螺线管产生的电磁力将动触点吸向静触点，动触点带动第三连接杆转动，同时通过第一连接杆带动小孔遮光片向下移动，由此实现激光的快速关断。在此过程中，第二弹簧被拉升产生拉力与第一弹簧被压缩产生的弹力方向相同（均与螺线管产生的电磁力方向相反），由此即可消除动触点与静触点相撞所产生的噪音。当供电控制电路关断对螺线管供电时，螺线管产生的电磁力消失，第二弹簧的拉力和第一弹簧的弹力将动触点与静触点分开，动触点通过第一连接杆带动小孔遮光片向上移动，由此实现激光的快速开启。在此过程中，第二弹簧的拉力和第一弹簧的弹力共同作用于动触点，可以降低动触点快速回跳所产生的抖动。在上述过程中，隔振橡胶层可以隔绝外界振动对铁芯、螺线管的影响，且可以降低回跳抖动对外界的影响。基于上述过程，与现有电磁继电器式机械光开关相比，本发明所述的超静音机械式自由空间交换光开关装置基于全新的结构，彻底有效地解决了现有电磁继电器式机械光开关在使用中容易产生回跳抖动和噪音的问题，由此保证了精密光学实验的稳定性和精确性。

进一步地，还包括腔体；腔体上分别开有入射小孔和出射小孔；入射小孔、出射小孔、小孔遮光片的小孔位于同一直线上；底座、铁芯、静触点、第一弹簧、动触点、第二弹簧、螺线管、供电控制电路、第一连接杆、第二连接杆、第三连接杆、第四连接杆、小孔遮光片、隔振橡胶层均位于腔体内。工作时，自由空间传播的激光由入射小孔进入腔体内，从小孔遮光片的小孔中穿过，最后经出射小孔输出，用于科研和实践应用。

本发明有效解决了现有电磁继电器式机械光开关在使用中容易产生回跳抖动和噪音的问题，适用于针对各种精密光学实验中自由空间传播的激光进行快速开启和关断。

附图说明

图1是本发明的内部结构示意图。