专利名称:机械式光开关的制作方法
技术领域:
本发明涉及一种机械式光开关,用于控制光束的行进方向,特别是在不改变原切换装置的情形下,可选择性地将2×1光开关架构扩充为2×2光开关使用。
目前,光开关的专利已有许多,如美国专利案第4239331号、第4303303号、第4322126号、第4790621号、第4948223号、第5000534号、第5642446号、第5661827号、第5742712号、第6044186号及第6215919号专利案。
在上述美国专利案的第4239331号、第4303303号、第4322126号、第4790621号、第5000534号及第5642446号中所公开的光开关是由切换装置将连接于其的反射镜做位置的切换,而此六件专利案中切换装置皆采用偏移或是旋转的方式改变反射镜的位置,且此六件专利案分别具有下列的特点美国第4239331号、第4303303号、第4322126号三件专利案皆具有拴锁的功能(mechanical latch),而其与反射镜连接的切换装置皆采用电磁方式改变反射镜的位置,进而切换光路,但此种机构会在长期使用下有机械磨耗,而影响其稳定度,此外,一般利用棱镜来改变光传播方向由于光入射棱镜的角度甚敏感,易造成插入损失的增加,再者,其所使用的数支单芯光纤准直器也有导致体积过大之虞;至于美国第4790621号专利案则使用过多的组件数,且构造复杂,甚至其切换装置切换反射镜至两位置的稳定性也值得商榷,但其具有拴锁功能的优点;美国第5000534号专利案是以旋转的方式达到切换反射镜的位置进而切换光路,但其体积过大,且并未具有拴锁的功能;美国第5642446号专利案所使用的组件数过多,且构造复杂,并具有体积过大的缺点。
美国专利案的第4948223号与第6044186号专利案皆采用致动器移动光纤,但两专利案中所用于驱动致动器的方式不同第4948223号专利案是以电磁铁切换来移动光纤,而第6044186号则是以双压电材料(bimorph)来移动光纤,至于两者的共同缺点则是因其是利用光纤与底面接触的弹力而维持光纤于其位置,因此对于切换的稳定度或是重复性会有所疑虑。
美国专利案的第5661827号专利案中,其切换装置是由电磁铁控制,以偏移反射镜的位置而切换光路,但其具有组件数过多的缺点,因此导致各组件间的配合不易,所以不易大量生产。
至于美国专利案的第5742712号专利案中,是采用继电器移动反射镜位置而切换光路,但其却未具有拴锁的功能。
而美国专利案的第6215919号专利案中所用于切换光路的楔形光学组件的角度必须具有一定的要求,才能够切换光路,因此具有制造不易的缺点。
基于上述原因,发展具有下列功能的机械式光开关乃是非常重要的1.可选择性地使一行进中的光束自其所沿着行进的方向反射至另一方向,并继续于此另一方向行进,抑或是使其继续沿着其行进方向行进。
2.具有将反射镜稳定地拴锁于切换的两个位置的功能。
3.使此机械式光开关所使用的组件数少,且体积小,并且有简单的构造及易于制造。
本发明的次要目的即为提供一种机械式光开关,以达到使反射镜稳定地拴锁于反射位置及于非反射位置的目的。
本发明的又一目的即为提供一种机械式光开关,以达到组合组件数少、体积小、构造简单以及易于制造的目的。
根据本发明所公开的机械式光开关,可选择性地反射一光束及让其通行,本发明包括有双芯光纤准直器、单芯光纤准直器及切换装置,其中双芯光纤准直器包括发射光纤及第一接收光纤,单芯光纤准直器包括第二接收光纤,且单芯光纤准直器的设置位置相对双芯光纤准直器,至于切换装置则包括反射镜,此反射镜可活动地设置于双芯及单芯光纤准直器间,且反射镜具有两稳定拴锁位置,分别对应于反射光束的反射位置及让光束通行的非反射位置。
在切换装置的反射镜位于其反射位置时,由双芯光纤准直器的发射光纤所发出的光束会经反射镜反射至第一接收光纤,而在切换装置的反射镜位于其非反射位置时,由双芯光纤准直器的发射光纤所发出的光束则会继续行进至第二接收光纤,而由其接收。
为使对本发明的目的、构造特征及其功能有进一步的了解,配合附图详细说明如下。
双芯光纤准直器10包括发射光纤11及第一接收光纤12。
单芯光纤准直器20具有第二接收光纤21,其设置位置相对双芯光纤准直器10。
切换装置30包括反射镜31、悬臂32及继电器33,其中反射镜31设置于悬臂32的一端,且可活动地位于双芯光纤准直器10及单芯光纤准直器20间,并具有两稳定拴锁位置,而悬臂32的另一端则通过面与面的方式用焊锡和继电器33的板件331相连接(通过焊锡连接可增加组装时的容忍度,也可降低对机械公差的要求),以驱动悬臂32做两稳定拴锁位置的切换,板件331为长形,且板件331与悬臂32两者连接时,其长端方向相同,此处所言的两稳定拴锁位置,分别对应于以反射镜31反射光束的反射位置及让光束通行的非反射位置。
在使用本第一实施例时,切换装置30的继电器33会使板件331将与其连接的悬臂32精准地切换反射镜31至其反射位置,此时,双芯光纤准直器10的发射光纤11所发出的光束,经由反射镜31反射至第一接收光纤12,但在切换装置30的继电器33使板件331将与其连接的悬臂32精准地切换反射镜31至其非反射位置时,双芯光纤准直器10的发射光纤11所发出的光束,则直接行进至单芯光纤准直器20的第二接收光纤21。而在使用时,若切断提供予继电器33的电源也不影响反射镜31的位置。
如
图1中所绘示出的切换装置30的板件331的长端方向是垂直双芯光纤准直器10及单芯光纤准直器20的联机(或是在反射镜31设于悬臂32的角度能够反射光线的情形下,板件331的长端方向可与双芯光纤准直器10、单芯光纤准直器20的联机相交,所以并不限于垂直),但如图3所示的第二实施例,板件331的长端方向在平行双芯光纤准直器10及单芯光纤准直器20的联机时,也可达到相同的目的。
承本发明的第一实施例,如图4所示,本发明第三实施例的切换装置30则包括有反射镜31及继电器33,且继电器33同样包括有长形的板件331,而反射镜31直接连接于继电器33的板件331,且可活动地位于双芯光纤准直器10及单芯光纤准直器20间,并具有两稳定拴锁位置,此处所言的两稳定拴锁位置,分别对应于以反射镜31反射光束的反射位置及让光束通行的非反射位置。
在使用本第三实施例时,同样地可以前述的说明方式,使光束反射或是继续行进。当然,本第三实施例也可同于前述,以切换装置30的板件的长端方向作为设置方式的区隔(长端方向与双芯光纤准直器10及单芯光纤准直器20的联机垂直或是平行),仍可达到相同的目的。
此外,在上述各实施例中皆使双芯光纤准直器10具有发射及自身接收的功用,并使单芯光纤准直器20仅具有接收的功用,但是也可采用使单芯光纤准直器20(其第二接收光纤21)具有发射的功用,而反射镜31在非反射位置,由双芯光纤准直器10的第一接收光纤12接收,且反射镜31在反射位置,则由双芯光纤准直器10的发射光纤11发射及由其的第一接收光纤12接收的方式。
如图5及图2A、2B所示,根据本发明所公开的机械式光开关的第四实施例是可选择性地反射光束及让光束通行,此机械式光开关为2×2光开关,并包括有第一双芯光纤准直器40、第二双芯光纤准直器50及切换装置30。
第一双芯光纤准直器40包括第一发射光纤41及第一接收光纤42。
第二双芯光纤准直器50包括第二发射光纤51及第二接收光纤52,第二双芯光纤准直器50的设置位置相对第一双芯光纤准直器40。
切换装置30包括反射镜31、悬臂32及继电器33,其中反射镜31设置于悬臂32的一端,且可活动地位于第一双芯光纤准直器40及第二双芯光纤准直器50间,并具有两稳定拴锁位置,而悬臂32的另一端则通过面与面的方式用焊锡和继电器33的板件331相连接(通过焊锡连接可增加组装时的容忍度,也可降低对机械公差的要求),以驱动悬臂32做两稳定拴锁位置的切换,板件331为长形,且板件331与悬臂32两者连接时,其长端方向相同,此处所言的两稳定拴锁位置,分别对应于以反射镜31反射光束的反射位置及让光束通行的非反射位置。
在使用本第四实施例时,切换装置30的继电器33的板件331可使与其连接的悬臂32精准地切换反射镜31至其反射位置,此时,第一双芯光纤准直器40的第一发射光纤41所发出的光束,经由反射镜31反射至第一接收光纤42,且第二双芯光纤准直器50的第二发射光纤51所发出的光束,也经由反射镜31反射至第二接收光纤52,但在切换装置30的继电器33的板件331使与其连接的悬臂32精准地切换反射镜31至其非反射位置时,第一双芯光纤准直器40的第一发射光纤41所发出的光束,则直接行进至第二双芯光纤准直器50的第二接收光纤52,而第二双芯光纤准直器50的第二发射光纤51所发出的光束,则直接行进至第一双芯光纤准直器40的第一接收光纤42。而在使用时,若切断提供予继电器33的电源也不影响反射镜31的位置。
如图5中所绘示出的切换装置30的板件331的长端方向是垂直第一双芯光纤准直器40及第二双芯光纤准直器50的联机(或是在反射镜31设于悬臂32的角度能够反射光线的情形下,板件331的长端方向可与双芯光纤准直器10、单芯光纤准直器20的联机相交,所以并不限于垂直),但如图3所示的第二实施例所绘示的板件331长端方向在平行双芯光纤准直器10及单芯光纤准直器20的联机时,也可达到与第四实施例相同的目的。
承本发明的第四实施例,如图4所示,本发明第五实施例的切换装置30则包括有反射镜31及继电器33,且继电器33同样包括有长形的板件331,而反射镜31直接连接于继电器33的板件331,且可活动地位于双芯光纤准直器10及单芯光纤准直器20间,并具有两稳定拴锁位置,此处所言的两稳定拴锁位置,分别对应于以反射镜31反射光束的反射位置及让光束通行的非反射位置。
在使用本第四实施例时,同样地可以前述的说明方式,使光束反射或是继续行进。当然,本第四实施例也可同于前述,以切换装置30的板件的长端方向作为设置方式的区隔(长端方向与第一双芯光纤准直器40及第二双芯光纤准直器50的联机垂直或是平行),仍可达到相同的目的。
本发明为一种机械式光开关,用于选择性地反射光束及让光束通行,其具有下列功效1.此机械式光开关可通过反射镜的两位置切换光路。
2.此机械式光开关因采用继电器切换反射镜的两位置,因此可达到稳定拴锁反射镜的功效,并具有切换反射镜两位置的稳定性。
3.此机械式光开关所使用的组件数少,且体积小,并且具有简单的构造及易于制造(通过焊锡连接悬臂与板件可增加组装时的容忍度,而降低对机械公差的要求)。
以上所述仅为本发明其中的较佳实施例而已,并非用来限定本发明的实施范围;即凡是依本发明所作的等效变化与修饰,皆为本发明专利范围所涵盖。
权利要求
1.一种机械式光开关,可选择性地反射一光束及让其通行,其特征在于,该机械式光开关包括有一双芯光纤准直器,可发射及接收光束;一单芯光纤准直器,可发射及接收光束,其设置位置相对该双芯光纤准直器;及一切换装置,包括一反射镜,该反射镜可活动地设置于该双芯及单芯光纤准直器间,且该反射镜具有两稳定拴锁位置,分别对应于反射光束的一反射位置及让光束通行的一非反射位置。
2.如权利要求1所述机械式光开关,其特征在于,该双芯光纤准直器包括一发射光纤及一第一接收光纤,且该单芯光纤准直器包括一第二接收光纤,而该反射镜于该反射位置时,该发射光纤所发出的光束经该反射镜反射至该第一接收光纤,于该非反射位置时,该发射光纤所发出的光束则行进至该第二接收光纤。
3.如权利要求1所述机械式光开关,其特征在于,该双芯光纤准直器包括一发射光纤及一第一接收光纤,且该单芯光纤准直器包括一第二接收光纤,而该反射镜于该反射位置时,该发射光纤所发出的光束经该反射镜反射至该第一接收光纤,于该非反射位置时,该第二接收光纤所发出的光束则行进至该第一接收光纤。
4.如权利要求1所述机械式光开关,其特征在于,该切换装置还包括一悬臂,该悬臂的一端设有该反射镜;及一继电器,与该悬臂另一端通过面与面方式连接,以驱动该悬臂使该反射镜做该两稳定拴锁位置的切换。
5.如权利要求4所述机械式光开关,其特征在于,该悬臂与该继电器间是以焊锡连接。
6.如权利要求4所述机械式光开关,其特征在于,该继电器具有一板件,该板件为长形,且该板件与该悬臂是沿着两者的长端以面与面方式连接。
7.如权利要求6所述机械式光开关,其特征在于,该板件与该悬臂的长端方向与该双、单芯光纤准直器的联机相交。
8.如权利要求6所述机械式光开关,其特征在于,该板件与该悬臂的长端方向平行该双、单芯光纤准直器的联机。
9.如权利要求1所述机械式光开关,其特征在于,该切换装置还包括一继电器,且该反射镜连接于该继电器,以切换其位置。
10.如权利要求9所述机械式光开关,其特征在于,该继电器具有一板件,该板件为长形,且该反射镜连接于该板件,以切换位置。
11.如权利要求10所述机械式光开关,其中该板件的长端方向与该双、单芯光纤准直器的联机相交。
12.如权利要求10所述机械式光开关,其特征在于,该板件的长端方向平行该双、单芯光纤准直器的联机。
13.一种机械式光开关,可选择性地反射一光束及让其通行,其特征在于,该机械式光开关包括有一双芯光纤准直器,可发射及接收光束;一单芯光纤准直器,可发射及接收光束,其设置位置相对该双芯光纤准直器;及一切换装置,包括有一悬臂;一继电器,与该悬臂一端通过面与面方式连接;及一反射镜,设于该悬臂的另一端,可于该双芯及单芯光纤准直器间活动,且该反射镜具有两稳定拴锁位置,分别对应于反射光束的一反射位置及让光束通行的一非反射位置,并通过该继电器驱动该悬臂使该反射镜做两稳定拴锁位置的切换。
14.如权利要求13所述机械式光开关,其特征在于,该双芯光纤准直器包括一发射光纤及一第一接收光纤,且该单芯光纤准直器包括一第二接收光纤,而该反射镜于该反射位置时,该发射光纤所发出的光束经该反射镜反射至该第一接收光纤,于该非反射位置时,该发射光纤所发出的光束则行进至该第二接收光纤。
15.如权利要求13所述机械式光开关,其特征在于,该双芯光纤准直器包括一发射光纤及一第一接收光纤,且该单芯光纤准直器包括一第二接收光纤,而该反射镜于该反射位置时,该发射光纤所发出的光束经该反射镜反射至该第一接收光纤,于该非反射位置时,该第二接收光纤所发出的光束则行进至该第一接收光纤。
16.如权利要求13所述机械式光开关,其特征在于,该悬臂与该继电器间是以焊锡连接。
17.如权利要求13所述机械式光开关,其特征在于,该继电器具有一板件,该板件为长形,且该板件与该悬臂是沿着两者的长端以面与面方式连接。
18.如权利要求17所述机械式光开关,其特征在于,该板件与该悬臂的长端方向与该双、单芯光纤准直器的联机相交。
19.如权利要求17所述机械式光开关,其特征在于,该板件与该悬臂的长端方向平行该双、单芯光纤准直器的联机。
20.一种机械式光开关,可选择性地反射一光束及让其通行,其特征在于,该机械式光开关包括有一双芯光纤准直器,可发射及接收光束;一单芯光纤准直器,可发射及接收光束,其设置位置相对该双芯光纤准直器;及一切换装置,包括有一继电器;及一反射镜,设于该悬臂的一端,可于该双芯及单芯光纤准直器间活动,且该反射镜具有两稳定拴锁位置,分别对应于反射光束的一反射位置及让光束通行的一非反射位置,并通过该继电器驱动使该反射镜做两稳定拴锁位置的切换。
21.如权利要求20所述机械式光开关,其特征在于,该双芯光纤准直器包括一发射光纤及一第一接收光纤,且该单芯光纤准直器包括一第二接收光纤,而该反射镜于该反射位置时,该发射光纤所发出的光束经该反射镜反射至该第一接收光纤,于该非反射位置时,该发射光纤所发出的光束则行进至该第二接收光纤。
22.如权利要求20所述机械式光开关,其特征在于,该双芯光纤准直器包括一发射光纤及一第一接收光纤,且该单芯光纤准直器包括一第二接收光纤,而该反射镜于该反射位置时,该发射光纤所发出的光束经该反射镜反射至该第一接收光纤,于该非反射位置时,该第二接收光纤所发出的光束则行进至该第一接收光纤。
23.如权利要求20所述机械式光开关,其特征在于,该继电器具有一板件,该板件为长形,且该反射镜连接于该板件,以切换位置。
24.如权利要求23所述机械式光开关,其特征在于,该板件的长端方向与该双、单芯光纤准直器的联机相交。
25.如权利要求23所述机械式光开关,其特征在于,该板件的长端方向平行该双、单芯光纤准直器的联机。
26.一种机械式光开关,可选择性地反射一光束及让其通行,其特征在于,该机械式光开关包括有一第一双芯光纤准直器,包括一第一发射光纤及一第一接收光纤;一第二双芯光纤准直器,包括一第二发射光纤及一第二接收光纤,该第二双芯光纤准直器的设置位置相对该第一双芯光纤准直器;及一切换装置,包括一反射镜,该反射镜可活动地设置于该第一、二双芯光纤准直器间,且该切换装置具有两稳定拴锁位置,分别对应于以该反射镜反射光束的一反射位置及让光束通行的一非反射位置,于该反射位置,该第一、二发射光纤所发出的光束分别经该反射镜反射至该第一、二接收光纤,于该非反射位置,该第一、二发射光纤所发出的光束则分别行进至该第二、一接收光纤。
27.如权利要求26所述机械式光开关,其特征在于,该切换装置还包括一悬臂,该悬臂的一端设有该反射镜;及一继电器,与该悬臂另一端通过面与面方式连接,以驱动该悬臂使该反射镜做该两稳定拴锁位置的切换。
28.如权利要求27所述机械式光开关,其特征在于,该悬臂与该继电器间是以焊锡连接。
29.如权利要求27所述机械式光开关,其特征在于,该继电器具有一板件,该板件为长形,且该板件与该悬臂是沿着两者的长端以面与面方式连接。
30.如权利要求29所述机械式光开关,其特征在于,该板件与该悬臂的长端方向与该双、单芯光纤准直器的联机相交。
31.如权利要求29所述机械式光开关,其特征在于,该板件与该悬臂的长端方向平行该双、单芯光纤准直器的联机。
32.如权利要求26所述机械式光开关,其特征在于,该切换装置还包括一继电器,且该反射镜连接于该继电器,以切换其位置。
33.如权利要求32所述机械式光开关,其特征在于,该继电器具有一板件,该板件为长形,且该反射镜连接于该板件,以切换位置。
34.如权利要求33所述机械式光开关,其特征在于,该板件的长端方向与该双、单芯光纤准直器的联机相交。
35.如权利要求33所述机械式光开关,其特征在于,该板件的长端方向平行该双、单芯光纤准直器的联机。
36.一种机械式光开关,可选择性地反射一光束及让其通行,其特征在于,该机械式光开关包括有一第一双芯光纤准直器,包括一第一发射光纤及一第一接收光纤;一第二双芯光纤准直器,包括一第二发射光纤及一第二接收光纤,该第二双芯光纤准直器的设置位置相对该第一双芯光纤准直器;及一切换装置,包括有一悬臂;一继电器,与该悬臂一端通过面与面方式连接,且可驱动该悬臂;一反射镜,设于该悬臂的另一端,可于该第一、二双芯光纤准直器间活动,且该反射镜具有两稳定拴锁位置,并在该继电器驱动下做两稳定拴锁位置的切换,该两位置分别对应于反射光束的一反射位置及让光束通行的一非反射位置,于该反射位置,该第一、二发射光纤所发出的光束分别经该反射镜反射至该第一、二接收光纤,于该非反射位置,该第一、二发射光纤所发出的光束则分别行进至该第二、一接收光纤。
37.如权利要求36所述机械式光开关,其特征在于,该悬臂与该继电器间是以焊锡连接。
38.如权利要求36所述机械式光开关,其特征在于,该继电器具有一板件,该板件为长形,且该板件与该悬臂是沿着两者的长端以面与面方式连接。
39.如权利要求38所述机械式光开关,其特征在于,该板件与该悬臂的长端方向与该双、单芯光纤准直器的联机相交。
40.如权利要求38所述机械式光开关,其特征在于,该板件与该悬臂的长端方向平行该双、单芯光纤准直器的联机。
41.一种机械式光开关,可选择性地反射一光束及让其通行,其特征在于,该机械式光开关包括有一第一双芯光纤准直器,包括一第一发射光纤及一第一接收光纤;一第二双芯光纤准直器,包括一第二发射光纤及一第二接收光纤,该第二双芯光纤准直器的设置位置相对该第一双芯光纤准直器;及一切换装置,包括有一继电器;及一反射镜,设于该悬臂的一端,可于该第一、二双芯光纤准直器间活动,且该反射镜具有两稳定拴锁位置,并在该继电器驱动下做两稳定拴锁位置的切换,该两位置分别对应于反射光束的一反射位置及让光束通行的一非反射位置,于该反射位置,该第一、二发射光纤所发出的光束分别经该反射镜反射至该第一、二接收光纤,于该非反射位置,该第一、二发射光纤所发出的光束则分别行进至该第二、一接收光纤。
42.如权利要求41所述机械式光开关,其特征在于,该继电器具有一板件,该板件为长形,且该反射镜连接于该板件,以切换位置。
43.如权利要求42所述机械式光开关,其特征在于,该板件的长端方向与该双、单芯光纤准直器的联机相交。
44.如权利要求42所述机械式光开关,其特征在于,该板件的长端方向平行该双、单芯光纤准直器的联机。
全文摘要
本发明涉及一种机械式光开关,包括双芯光纤准直器、单芯光纤准直器及切换装置,其中双芯光纤准直器与单芯光纤准直器可用来发射及接收光束,且两光纤准直器位置为相对设置,切换装置包括活动地设置于两光纤准直器间的反射镜,以选择性地将双芯光纤准直器所发射的光束反射至其本身接收,或是让光束继续行进,而由单芯光纤准直器接收,因而可达到切换光路的目的。
文档编号G02B6/35GK1472555SQ0212749
公开日2004年2月4日 申请日期2002年8月2日 优先权日2002年8月2日
发明者王应庆, 胡杰 申请人:财团法人工业技术研究院