[发明专利]机械式光开关及其控制方法

说明书

本发明涉及一种机械式光开关及其控制方法，所述机械式光开关用于与输入光纤以及输出光纤连接，包括：输入光纤固定装置，所述输入光纤固定在所述输入光纤固定装置上，光纤驱动装置，所述光纤驱动装置与所述输入光纤固定装置相连，驱动所述输入光纤固定装置运动，使所述输入光纤沿第一方向运动到能够与所述输出光纤直接导通的位置，控制装置，控制所述光纤驱动装置的动作。

技术领域

本发明涉及光开关领域，更详细地说，本发明涉及一种机械式光开关及其控制方法。

背景技术

光开关是一种具有一个或多个可选的传输端口的光学器件，其作用是对光传输线路或集成光路中的光信号进行物理切换或逻辑操作。一般来说，光开关可分为机械式和非机械式两大类。

非机械式光开关包括通过电光效应、磁光效应、声光效应、热光效应等来改变波导折射率，使光路发生改变来进行光路切换的光开关器件，以及液晶光开关、气泡光开关和全息光开关。非机械式光开关的优点是开关时间短，便于光集成或光电集成。不足之处是插入损耗大，隔离度低，对温度变化较敏感，而且大多数是为通信网络设计，对应的是红外单波长和单模光纤输出，在许多与光谱检测相关的领域，需要能在很宽的波长范围内工作的光开关，如光谱分析检测应用，对光开关本身切换速度要求不高，但需要能在很宽的工作波长范围(从深紫外到红外)都有较一致响应且对温度变化不敏感的光开关器件，因此非机械式光开关的使用会受到限制。目前来说，更为广泛使用的是机械式光开关。

机械式光开关依赖于光学元件(如，棱镜)或光纤的移动，使光路发生改变，实现光束在不同通道间的转换。机械式光开关的优势在于隔离度高，受工作波长、偏振和温度等限制性因素的影响较小。现有技术还提出基于MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)的光开关，但是其内部结构较为复杂，因此在可靠性和重复性上有待提高。

典型的机械式光开关如专利文献1(CN2557967Y)所述，包括输入装置、具有多个输出光纤的输出装置、光路转换装置和驱动装置，其中光路转换装置包括棱镜，输入装置包括光纤和准直透镜，准直透镜将光束准直传输到光路转换装置，驱动装置驱动光路转换装置(棱镜)旋转，从而将输入光束传递给输出装置，棱镜的角度可以变化，以将不同的输入光束传递给输出装置。

从上述专利文献1可以看出，现有技术中的机械式光开关多采用使得棱镜转动的方式来实现光路切换，而且为了使得光束准直，准直器或者准直镜是不可或缺的部件。但是这样的构成至少会导致下述问题：与光纤衔接的准直器总会存在一定程度的像差(球差和色差),即使由一个点光源发出的球面波在经过任何真实透镜后也不能转变为绝对的平面波，并且光学玻璃在不同波长的折射率和吸收都不同，特别是由于大多数光学玻璃深紫外波长范围内会有较大的吸收使光束发生明显的衰减，光束的传输损失较大；在用驱动装置例如步进电机来驱动棱镜时，存在丢步、精度低等问题，而且较小的误差也会导致与棱镜联动的光束发生较大的偏差，而采用伺服电机等自身闭环设计的电机，又存在制造成本过高的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够在宽波段范围工作、低成本、高定位精度的机械式光开关。

本发明的技术方案1是一种机械式光开关，用于与输入光纤以及输出光纤连接，包括：输入光纤固定装置，所述输入光纤固定在所述输入光纤固定装置上；光纤驱动装置，所述光纤驱动装置与所述输入光纤固定装置相连，驱动所述输入光纤固定装置运动，使所述输入光纤沿第一方向运动到能够与所述输出光纤直接导通的位置，控制装置，控制所述光纤驱动装置的动作。

本发明的技术方案2中，所述机械式光开关还包括：定位装置，设置于所述输入光纤以及输出光纤，使得所述输入光纤与所述输出光纤能够在与所述第一方向垂直的第二方向上对准；定位装置驱动装置，所述定位装置驱动装置由所述控制装置控制，驱动所述定位装置，使得所述定位装置能够在与所述第二方向上运动；