專利名稱：切換光路的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)系統(tǒng)控制裝置及方法，特別是一種切換光路的裝置及方法。
機(jī)械式的光學(xué)開關(guān)系理論上簡單且便宜的實(shí)現(xiàn)途徑，但受到許多限制。例如，Chang等人在美國專利第6,044,186號中提出一種光學(xué)切換開關(guān)及裝置，其系將光信號輸入端的光纖貼附(attach)在一切換構(gòu)件上，利用該切換機(jī)構(gòu)樞轉(zhuǎn)于兩位置之間，使輸入光纖對準(zhǔn)不同的輸出光纖達(dá)到切換光信號的目的。此種途徑必須移動光纖，需要高精確度的對準(zhǔn)，而且其可靠性較差。
保持光纖不移動，而利用光學(xué)元件改變光路的方式具有較簡單的優(yōu)點(diǎn)。反射式的光學(xué)開關(guān)被提出，例如頒給Pan等人的美國專利第5,838,847號，其系使用可移動的反射元件擺放在光纖的尾端或移離光纖的尾端，以達(dá)到改變光路的目的。然而，使用反射式的切換元件對于角偏移(angular variation)非常敏感，不易達(dá)到快速且精準(zhǔn)的切換，并且有許多光學(xué)開關(guān)無法以此種技術(shù)達(dá)成。
Lee在美國專利第6,088,166號中使用棱鏡來平移光束從一光纖到另一光纖，這種切換方式系使光束經(jīng)過棱鏡的兩次折射，具有簡單且低廉的優(yōu)點(diǎn)，不過作為光學(xué)開關(guān)元件的棱鏡體積大，且重量重，不利于縮小裝置的尺寸，亦不利于操縱該棱鏡的機(jī)構(gòu)(mechanism)設(shè)計，很難將其組以實(shí)現(xiàn)更多的輸入/輸出。而Li等人在美國專利第6,215,919號中則是使用楔形棱鏡(wedgeprism)來旋轉(zhuǎn)光束的方向，并配合適當(dāng)擺設(shè)折射率漸變式透鏡(gradient indexlens)以達(dá)到從一光纖切換到另一光纖的目的，此法可以縮減棱鏡的尺寸及重量，但光路的控制變得復(fù)雜，需要高精確度的棱鏡及光學(xué)對準(zhǔn)，并且難以達(dá)到多輸入/輸出的目的。
本發(fā)明裝置包括輸入端、輸出端、形成于輸入端與輸出端之間的自由空間光路及當(dāng)置入輸入端與輸出端之間可將光束折射兩次及全反射一次以形成切換光路的棱鏡；本發(fā)明方法包括于輸入端與輸出端之間設(shè)置自由空間光路；于自由空間光路內(nèi)移動棱鏡；移離棱鏡使輸入端射入光經(jīng)自由空間光路與輸出端耦合；插入棱鏡，輸入端射入光經(jīng)棱鏡折射兩次及反射一次形成的切換光路與輸出端耦合。
其中棱鏡系為楔形棱鏡或等腰棱鏡棱鏡。
輸出端包括由自由空間光路與輸入端耦合的第一輸出端及由切換光路與輸入端耦合的第二輸出端。
輸入端包括由自由空間光路與輸出端耦合的第一輸入端及由切換光路與輸出端耦合的第二輸入端。
輸入端包括第一輸入端及第二輸入端；輸出端包括第一輸出端及第二輸出端；輸入端的第一、二輸入端分別由兩自由空間光路與輸出端的第一、二輸出端耦合/分別由插入輸入端與輸出端之間的棱鏡形成的兩切換光路與輸出端第二、一輸出端耦合。
置于輸入端與輸出端之間的棱鏡包括第一棱鏡及與第一棱鏡結(jié)合在一起的第二棱鏡；第一、二棱鏡分別將光束折射兩次及全反射一次以形成兩切換光路；輸入端包括第一、二輸入端；輸出端包括分別由兩自由空間光路與第一、二輸入端耦合的第一、三輸出端及分別由兩切換光路與第一、二輸入端耦合的第二、四輸出端。
置于輸入端與輸出端之間的棱鏡包括第一棱鏡及與第一棱鏡結(jié)合在一起的第二棱鏡；第一、二棱鏡分別將光束折射兩次及全反射一次以形成兩切換光路；輸入端包括第一、二輸入端；輸出端包括分別由兩自由空間光路與第一、二輸入端耦合的第一、三輸出端及分別由兩切換光路與第一、二輸入端耦合的第二、四輸出端。
第一、二棱鏡為楔形棱鏡或等腰棱鏡。
經(jīng)切換光路使輸入端的光束被導(dǎo)引他處而不到達(dá)輸出端。
經(jīng)切換光路使輸入端的光束與第二輸出端耦合。
于輸入端與輸出端之間設(shè)置兩自由空間光路；步驟二中于兩自由空間光路內(nèi)移動棱鏡；移離棱鏡使第一、二輸入端射入光分別經(jīng)兩自由空間光路與第一、二輸出端耦合；插入棱鏡，光束經(jīng)棱鏡折射兩次及反射一次形成兩切換光路；第一、二輸入端分別經(jīng)兩切換光路與第二、一輸出端耦合。
于自由空間光路內(nèi)移動的棱鏡包括第一、二棱鏡；插入棱鏡，輸入端分別經(jīng)第一、二棱鏡折射兩次及反射一次形成的第一、二切換光路與第一、二輸出端耦合。
一種切換光路的裝置，它包括多數(shù)輸入端、多數(shù)輸出端、多數(shù)分別設(shè)置于各輸入端與輸出端之間的自由空間光路及至少一當(dāng)置入輸入端與輸出端之間可將光束折射兩次及全反射一次以形成切換光路的棱鏡。
棱鏡系為楔形棱鏡或等腰棱鏡棱鏡。
一種切換光路的方法，它包括于多數(shù)輸入端與多數(shù)輸出端之間設(shè)置多數(shù)自由空間光路；于多數(shù)自由空間光路內(nèi)移動至少一棱鏡；移離棱鏡使多數(shù)輸入端射入光分別經(jīng)多數(shù)自由空間光路與多數(shù)輸出端耦合；插入棱鏡，多數(shù)輸入端經(jīng)棱鏡折射兩次及反射一次形成的多數(shù)切換光路與多數(shù)輸出端耦合。
一種切換光路的裝置，它包括輸入端、與輸入端對應(yīng)的多數(shù)輸出端、設(shè)置于輸入端與一輸出端之間的自由空間光路及置入輸入端與多數(shù)輸出端之間可分別將光束折射兩次及全反射一次以形成多數(shù)切換光路的多數(shù)棱鏡。
多數(shù)棱鏡系為楔形棱鏡或等腰棱鏡棱鏡。
一種切換光路的方法，它包括于輸入端與多數(shù)輸出端之間設(shè)置自由空間光路；于自由空間光路安排多數(shù)棱鏡；移離多數(shù)棱鏡使輸入端射入光經(jīng)自由空間光路與一輸出端耦合；將多數(shù)棱鏡單獨(dú)插入，操縱多數(shù)棱鏡插入排列組合使光束經(jīng)各棱鏡折射兩次及反射一次形成多數(shù)切換光路。
一種切換光路的裝置，它包括輸入端、輸出端、形成于輸入端與輸出端之間的多數(shù)自由空間光路及當(dāng)置入輸入端與輸出端之間可將光束折射兩次及全反射一次以形成多數(shù)切換光路的棱鏡；輸入端為包含多數(shù)輸入光纖的多光纖準(zhǔn)直器；輸出端為包含多數(shù)輸出光纖的多光纖準(zhǔn)直器。
棱鏡系為楔形棱鏡或等腰棱鏡棱鏡。
形成于輸入端與輸出端之間的兩相交的自由空間光路形成約為0.5°-3°范圍內(nèi)的夾角。
由于本發(fā)明裝置包括輸入端、輸出端、形成于輸入端與輸出端之間的自由空間光路及當(dāng)置入輸入端與輸出端之間可將光束折射兩次及全反射一次以形成切換光路的棱鏡；本發(fā)明方法包括于輸入端與輸出端之間設(shè)置自由空間光路；于自由空間光路內(nèi)移動棱鏡；移離棱鏡使輸入端射入光經(jīng)自由空間光路與輸出端耦合；插入棱鏡，輸入端射入光經(jīng)棱鏡折射兩次及反射一次形成的切換光路與輸出端耦合。本發(fā)明在不移動光纖或光信號的輸入/輸出端的前提下，從輸入端至輸出端的光束經(jīng)過棱鏡的兩次折射及一次全反射，于輸入端與輸出端之間形成切換的光路；當(dāng)棱鏡自該自由空間中移除時，從輸入端至輸出端的光束經(jīng)過自由空間光路傳輸；因而達(dá)到改變光路的目的；本發(fā)明可應(yīng)用于各種光開關(guān)裝置；不僅體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單，而且價格低廉、控制穩(wěn)定且達(dá)到多輸入/輸出，從而達(dá)到本發(fā)明目的。
圖2、為本發(fā)明應(yīng)用于2×2光交換器結(jié)構(gòu)示意正視圖(插入棱鏡時)。
圖3、為本發(fā)明應(yīng)用于2×2光交換器結(jié)構(gòu)示意正視圖。
圖4、為本發(fā)明應(yīng)用于2×2光交換器結(jié)構(gòu)示意正視圖(插入棱鏡時)。
圖5、為本發(fā)明應(yīng)用于開閉式光學(xué)開關(guān)結(jié)構(gòu)示意正視圖。
圖6、為本發(fā)明應(yīng)用于開閉式光學(xué)開關(guān)結(jié)構(gòu)示意正視圖(插入棱鏡時)。
圖7、為本發(fā)明應(yīng)用于2×4光交換器結(jié)構(gòu)示意正視圖。
圖8、為本發(fā)明應(yīng)用于2×1光交換器結(jié)構(gòu)示意正視圖。
圖9、為本發(fā)明應(yīng)用于2×1光交換器結(jié)構(gòu)示意正視圖(插入棱鏡時)。
圖10、為本發(fā)明應(yīng)用于3×6光交換器結(jié)構(gòu)示意正視圖。
圖11、為本發(fā)明應(yīng)用于1×4光交換器結(jié)構(gòu)示意正視圖。
圖12、為本發(fā)明應(yīng)用于1×4光交換器結(jié)構(gòu)示意正視圖(插入棱鏡時)。
圖13、為本發(fā)明應(yīng)用于1×4光交換器結(jié)構(gòu)示意正視圖(插入棱鏡時)。
圖14、為本發(fā)明應(yīng)用于1×4光交換器結(jié)構(gòu)示意正視圖(插入棱鏡時)。
圖15、為本發(fā)明應(yīng)用于2×2光交換器結(jié)構(gòu)示意正視圖(使用雙光纖準(zhǔn)直器)。
圖16、為本發(fā)明應(yīng)用于2×2光交換器結(jié)構(gòu)示意正視圖(使用雙光纖準(zhǔn)直器、插入棱鏡時)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的特點(diǎn)系利用不同的原理達(dá)到改變光路的目的。本發(fā)明的裝置及方法包括于光信號的輸入端與輸出端之間安排自由空間光路及控制棱鏡的位置介入或離開自由空間光路。當(dāng)棱鏡被插入自由空間光路中時，形成切換的光路，光束被棱鏡折射兩次及全反射一次，因而達(dá)到改變光路的目的。
下面將以許多不同型態(tài)的光交換器為例說明本發(fā)明的原理及操作。
實(shí)施例一本發(fā)明為2×2光交換器。如圖1、圖2所示，本發(fā)明包括第一、二光信號輸入端10、12及第一、二光信號輸出端14、16。第一、二輸入端10、12及第一、二輸出端14、16皆含有準(zhǔn)直器(collimator)或準(zhǔn)直透鏡(collimatinglens)耦合在光纖尾端。第一、二輸入端10、12及第一、二輸出端14、16呈兩對彼此平行的輸入/輸出。
如圖1所示，第一輸入端10與第一輸出端14之間分別形成自由空間光路18；第二輸入端12與第二輸出端16之間形成另一自由空間光路20。切換前，來自第一輸入端10的光信號被耦合進(jìn)入第一輸出端14，第二輸入端12的光信號被耦合進(jìn)入第二輸出端16，此兩光束彼此平行。
如圖2所示，當(dāng)棱鏡22被插入光信號第一、二輸入端10、12及第一、二輸出端14、16之間進(jìn)行切換時，兩自由空間光路18、20即被改變?yōu)榍袚Q光路24、26；來自第一輸入端10的光束經(jīng)過棱鏡22的兩次折射及一次全反射而耦合進(jìn)入第二輸出端16；來自第二輸入端12的光束經(jīng)過棱鏡22的兩次折射及一次全反射而耦合進(jìn)入第一輸出端14中，即藉由棱鏡22的插入，使第一、二輸入端10、12與第一、二輸出端14、16之間的自由空間光路18、20改變?yōu)榍袚Q光路24、26。
棱鏡22系為楔形棱鏡或等腰棱鏡，其具有平行于入射光方向的底邊23及對稱的兩斜邊25、27。斜邊25、27的表面可以鍍膜，以減少入射光的反射及降低極化相關(guān)損失(Polarization-Dependent Loss；PDL)。當(dāng)棱鏡22被插入兩自由空間光路18、20后，兩束互相平行的入射光系平行且對稱于棱鏡22的光軸(optical axis)入射至棱鏡22中，經(jīng)過棱鏡22的兩次折射及一次全反射后，形成兩束互相平行的出射光，此兩束互相平行的出射光系平行且對稱于棱鏡22的光軸，但位置與兩束互相平行的入射光相反。即藉由改變棱鏡22的位置即可控制兩光束的行進(jìn)路徑呈如圖1所示的直進(jìn)狀；或如圖2所示的交叉狀，從而達(dá)到切換光路的功能。
若將棱鏡22的局部施予發(fā)黑處理，則本發(fā)明成為2×2阻斷式光交換器。
實(shí)施例二本發(fā)明為1×2光交換器。如圖3、圖4所示，本發(fā)明包括光信號輸入端28及與輸入端28對應(yīng)設(shè)置的光信號第一、二輸出端30、32，平行的第一、二輸出端30、32中的第一輸出端30與輸入端28對準(zhǔn)。
如圖3所示，切換前，輸入端28與對準(zhǔn)輸入端28的第一輸出端30之間形成自由空間光路34，入射光從輸入端28耦合至第一輸出端30中。如圖4所示，當(dāng)棱鏡36被插入光信號輸入端28及第一、二輸出端30、32之間進(jìn)行切換時，自由空間光路34即被改變?yōu)榍袚Q光路38，入射光從輸入端28以平行于棱鏡36光軸方向進(jìn)入棱鏡36中，經(jīng)過棱鏡36的兩次折射及一次全反射形成出射光，并耦合進(jìn)入第二輸出端32。
實(shí)施例三本發(fā)明為開閉式光學(xué)開關(guān)。如圖5、圖6所示，本發(fā)明包括彼此對準(zhǔn)的光信號輸入端40及輸出端42。如圖5所示，開啟狀態(tài)(on state)時，輸入端40與輸出端42之間形成自由空間光路44，光束直接從輸入端40耦合至輸出端42。如圖6所示，當(dāng)棱鏡46被插入光信號輸入端40及輸出端42之間進(jìn)行光路切換的關(guān)閉狀態(tài)(off state)時，形成切換光路48，入射光從輸入端40進(jìn)入棱鏡46，經(jīng)過棱鏡46的兩次折射及一次全反射形成出射光被導(dǎo)引至他處，而不再耦合至輸出端42。
實(shí)施例四本發(fā)明為2×4光交換器。如圖7所示，本發(fā)明系組合兩個1×2光交換器，兩棱鏡96、98底板分別鍍上反射膜后膠合在一起。本發(fā)明包括光信號第一、二輸入端84、86及第一、二、三、四輸入端88、90、92、94。
當(dāng)棱鏡96、98未被插入的切換前，兩入射光分別從第一、二輸入端84、86經(jīng)兩自由空間光路100、102耦合至第一、三輸出端88、92。
當(dāng)棱鏡96、98被插入光信號第一、二輸入端84、86及第一、二、三、四輸出端88、90、92、94之間進(jìn)行切換時，自由空間光路100、102即被改變?yōu)榍袚Q光路104、106；兩入射光分別自第一、二輸入端84、86平行于兩棱鏡96、98的光軸入射且經(jīng)過兩棱鏡96、98的兩次折射及一次全反射沿兩切換光路104、106耦合至第二、四輸出端90、94中。依此方式，結(jié)合多個棱鏡，可以獲得更多輸入/輸出埠的光交換器。
實(shí)施例五本發(fā)明為2×1光交換器。如圖8、圖9所示，本發(fā)明包括光信號第一、二輸入端110、112及與第一輸入端110對準(zhǔn)設(shè)置的光信號輸出端114。
如圖8所示，切換前，與輸出端114對準(zhǔn)的第一輸入端110與輸出端114之間形成自由空間光路116，入射光從第一輸入端110耦合至輸出端114中。如圖9所示，當(dāng)棱鏡118被插入光信號第一、二輸入端110、112及輸出端114之間進(jìn)行切換時，形成切換光路120，此時第二輸入端112的入射光以平行于棱鏡118光軸方向進(jìn)入棱鏡118中，經(jīng)過棱鏡118的兩次折射及一次全反射形成出射光，并耦合進(jìn)入輸出端114。
實(shí)施例六本發(fā)明為3×6光交換器。如圖10所示，本發(fā)明包括平行于棱鏡146光軸排列的光信號第一、二、三輸入端122、124、126及第一、二、三、四、五、六輸出端128、130、132、134、136、138。第一、三、五輸出端128、132、136分別與第一、二、三輸入端122、124、126對準(zhǔn)。當(dāng)棱鏡146未被插入的切換前，三入射光分別從第一、二、三輸入端122、124、126經(jīng)三個自由空間光路140、142、144耦合至第一、三、五輸出端128、132、136。
當(dāng)棱鏡146被插入光信號第一、二、三輸入端與第一、二、三、四、五、六輸出端之間進(jìn)行切換時，三個自由空間光路140、142、144被改變?yōu)榍袚Q光路148、150、152；三入射光分別自第一、二、三輸入端平行于棱鏡146的光軸入射且經(jīng)過棱鏡146的兩次折射及一次全反射沿三切換光路148、150、152耦合至第二、四、六輸出端130、134、138中。
實(shí)施例七本發(fā)明為1×2光交換器。如圖11、圖12所示，本發(fā)明包括光信號輸入端154及與輸入端154對應(yīng)并平行設(shè)置的光信號第一、二、三、四輸出端156、158、160、162，第一輸出端156與輸入端154對準(zhǔn)。
如圖11所示，切換前，輸入端154與對準(zhǔn)輸入端154的第一輸出端156之間形成自由空間光路164，入射光從輸入端154耦合至與其對準(zhǔn)的第一輸出端156中。
如圖12所示，當(dāng)以鍍上反射膜表面膠合在一起的第一、二棱鏡166、168被插入光信號輸入端164與第一、二、三、四輸出端156、158、160、162之間進(jìn)行切換時，自由空間光路164即被改變形成第一切換光路170，入射光從輸入端154以平行于第一棱鏡166光軸方向進(jìn)入第一棱鏡166中，經(jīng)過第一棱鏡166的兩次折射及一次全反射形成出射光，并耦合進(jìn)入第二輸出端158。
如圖13所示，當(dāng)?shù)谌忡R172被插入光信號輸入端154與第一、二、三、四輸出端156、158、160、162之間進(jìn)行切換時，自由空間光路164即被改變形成第二切換光路174，入射光從輸入端154以平行于第三棱鏡172光軸方向進(jìn)入第三棱鏡172中，經(jīng)過第三棱鏡172的兩次折射及一次全反射形成出射光，并耦合進(jìn)入第三輸出端160。
如圖14所示，將第一、二、三棱鏡166、168、172皆插入光信號輸入端154與第一、二、三、四輸出端156、158、160、162之間進(jìn)行切換時，自由空間光路164即被改變形成第三切換光路176，入射光從輸入端154以平行于第三、二棱鏡172、168光軸方向依序進(jìn)行第三、二棱鏡172、168中，經(jīng)過第三、二棱鏡172、168的兩次折射及一次全反射形成的出射光，并耦合進(jìn)入第四輸出端162，即被切換至第四輸出端162。依此方式，可實(shí)現(xiàn)更多的光交換器。
實(shí)施例八本發(fā)明為2×2光交換器。如圖15、圖16所示，本發(fā)明包括光信號輸入端178及光信號輸出端184。輸入端178為使用包含第一、二輸入光纖180、182的雙光纖準(zhǔn)直器。輸出端184為使用包含第一、二輸出光纖186、188的雙光纖準(zhǔn)直器。
輸入端178與輸出端184之間形成夾角約為0.5°-3°的兩相交的自由空間光路190、192，并使第一、二輸入光纖180、182經(jīng)相交的兩自由空間光路190、192與第二、一輸出光纖188、186耦合。為表達(dá)清楚，在圖15、圖16中兩自由空間光路190、192端點(diǎn)間的距離及夾角被夸大了。此類多光纖準(zhǔn)直器可參考頒給Pan的美國專利第6,249,625號專利。
如圖15所示，切換前，來自輸入端178第一輸入光纖180的光信號被耦合進(jìn)入輸出端184第二輸出光纖188；而輸入端178第二輸入光纖182的光信號被耦合進(jìn)入輸出端184第一輸出光纖186，此兩光束彼此交錯。
如圖16所示，當(dāng)棱鏡194被插入光信號輸入端178與輸出端184之間進(jìn)行切換時，兩自由空間光路190、192即被改變形成切換光路196、198；來自輸入端178第一、二輸入光纖180、182的光束經(jīng)過棱鏡194的兩次折射及一次全反射分別耦合進(jìn)入輸出端184第一、二輸出光纖186、188中，藉由棱鏡194的插入，使輸入端178第一、二輸入光纖180、182與輸出端184第一、二輸出光纖186、188之間的自由空間光路190、192改變?yōu)榍袚Q光路196、198。本實(shí)施例與使用單光纖準(zhǔn)直器的第一實(shí)施例相較，可以減少準(zhǔn)直器的數(shù)量，而且可以縮小輸入端與輸出端之間的間距，減少棱鏡的高度及長度，因此整體裝置的體積及重量皆可減少。
如上所述，本發(fā)明提供了用來切換不同的光路以控制光束行進(jìn)的光路徑的裝置及方法，在不移動光纖或光信號的輸入/輸出端的前提下達(dá)到切換光路的功能。
本發(fā)明包括光信號輸入端及輸出端，輸入端及輸出端之間形成自由空間光路(free space optical path)，可移動的棱鏡相對被插入自由空間光路中或自該空間光路中移除，藉以控制光束在該輸入端及輸出端之間行進(jìn)的光路徑。當(dāng)棱鏡被插入自由空間光路中時，從輸入端至輸出端的光束經(jīng)過棱鏡的兩次折射及一次全反射，于輸入端與輸出端之間形成切換的光路(switched opticalpath)。當(dāng)棱鏡自該自由空間中移除時，從輸入端至輸出端的光束經(jīng)過自由空間光路傳輸。
棱鏡為楔形棱鏡(dove prism)或等腰棱鏡isosceles prism)，以便縮減光開關(guān)元件的體積及重量。
本發(fā)明可應(yīng)用于各種光開關(guān)裝置，例如1×2光交換器2×1光交換器、2×2光交換器、2×2阻斷式光開關(guān)(blocking optical switch)及開閉式光學(xué)開關(guān)(on-off optical switch)，或堆疊多個棱鏡形成更多輸入/輸出埠(I/Oport)的光交換器，例如1×4光交換器及2×4光交換器。
權(quán)利要求
1.一種切換光路的裝置，其特征在于它包括輸入端、輸出端、形成于輸入端與輸出端之間的自由空間光路及當(dāng)置入輸入端與輸出端之間可將光束折射兩次及全反射一次以形成切換光路的棱鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切換光路的裝置，其特征在于所述的棱鏡系為楔形棱鏡或等腰棱鏡棱鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切換光路的裝置，其特征在于所述的輸出端包括由自由空間光路與輸入端耦合的第一輸出端及由切換光路與輸入端耦合的第二輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切換光路的裝置，其特征在于所述的輸入端包括由自由空間光路與輸出端耦合的第一輸入端及由切換光路與輸出端耦合的第二輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切換光路的裝置，其特征在于所述的輸入端包括第一輸入端及第二輸入端；輸出端包括第一輸出端及第二輸出端；輸入端的第一、二輸入端分別由兩自由空間光路與輸出端的第一、二輸出端耦合/分別由插入輸入端與輸出端之間的棱鏡形成的兩切換光路與輸出端第二、一輸出端耦合。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的切換光路的裝置，其特征在于所述的置于輸入端與輸出端之間的棱鏡包括第一棱鏡及與第一棱鏡結(jié)合在一起的第二棱鏡；第一、二棱鏡分別將光束折射兩次及全反射一次以形成兩切換光路；輸入端包括第一、二輸入端；輸出端包括分別由兩自由空間光路與第一、二輸入端耦合的第一、三輸出端及分別由兩切換光路與第一、二輸入端耦合的第二、四輸出端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切換光路的裝置，其特征在于所述的置于輸入端與輸出端之間的棱鏡包括第一棱鏡及與第一棱鏡結(jié)合在一起的第二棱鏡；第一、二棱鏡分別將光束折射兩次及全反射一次以形成兩切換光路；輸入端包括第一、二輸入端；輸出端包括分別由兩自由空間光路與第一、二輸入端耦合的第一、三輸出端及分別由兩切換光路與第一、二輸入端耦合的第二、四輸出端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的切換光路的裝置，其特征在于所述的第一、二棱鏡為楔形棱鏡或等腰棱鏡。
9.一種切換光路的方法，其特征在于它包括如下步驟步驟一于輸入端與輸出端之間設(shè)置自由空間光路；步驟二于自由空間光路內(nèi)移動棱鏡；移離棱鏡使輸入端射入光經(jīng)自由空間光路與輸出端耦合；插入棱鏡，輸入端射入光經(jīng)棱鏡折射兩次及反射一次形成的切換光路與輸出端耦合。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的切換光路的方法，其特征在于所述的步驟二經(jīng)切換光路使輸入端的光束被導(dǎo)引他處而不到達(dá)輸出端。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的切換光路的方法，其特征在于所述的步驟二經(jīng)切換光路使輸入端的光束與第二輸出端耦合。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的切換光路的方法，其特征在于所述的步驟一中于輸入端與輸出端之間設(shè)置兩自由空間光路；步驟二中于兩自由空間光路內(nèi)移動棱鏡；移離棱鏡使第一、二輸入端射入光分別經(jīng)兩自由空間光路與第一、二輸出端耦合；插入棱鏡，光束經(jīng)棱鏡折射兩次及反射一次形成兩切換光路；第一、二輸入端分別經(jīng)兩切換光路與第二、一輸出端耦合。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的切換光路的方法，其特征在于所述的步驟二中于自由空間光路內(nèi)移動的棱鏡包括第一、二棱鏡；插入棱鏡，輸入端分別經(jīng)第一、二棱鏡折射兩次及反射一次形成的第一、二切換光路與第一、二輸出端耦合。
14.一種切換光路的裝置，其特征在于它包括多數(shù)輸入端、多數(shù)輸出端、多數(shù)分別設(shè)置于各輸入端與輸出端之間的自由空間光路及至少一當(dāng)置入輸入端與輸出端之間可將光束折射兩次及全反射一次以形成切換光路的棱鏡。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的切換光路的裝置，其特征在于所述的棱鏡系為楔形棱鏡或等腰棱鏡棱鏡。
16.一種切換光路的方法，其特征在于它包括如下步驟步驟一于多數(shù)輸入端與多數(shù)輸出端之間設(shè)置多數(shù)自由空間光路；步驟二于多數(shù)自由空間光路內(nèi)移動至少一棱鏡；移離棱鏡使多數(shù)輸入端射入光分別經(jīng)多數(shù)自由空間光路與多數(shù)輸出端耦合；插入棱鏡，多數(shù)輸入端經(jīng)棱鏡折射兩次及反射一次形成的多數(shù)切換光路與多數(shù)輸出端耦合。
17.一種切換光路的裝置，其特征在于它包括輸入端、與輸入端對應(yīng)的多數(shù)輸出端、設(shè)置于輸入端與一輸出端之間的自由空間光路及置入輸入端與多數(shù)輸出端之間可分別將光束折射兩次及全反射一次以形成多數(shù)切換光路的多數(shù)棱鏡。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的切換光路的裝置，其特征在于所述的多數(shù)棱鏡系為楔形棱鏡或等腰棱鏡棱鏡。
19.一種切換光路的方法，其特征在于它包括如下步驟步驟一于輸入端與多數(shù)輸出端之間設(shè)置自由空間光路；步驟二于自由空間光路安排多數(shù)棱鏡；移離多數(shù)棱鏡使輸入端射入光經(jīng)自由空間光路與一輸出端耦合；將多數(shù)棱鏡單獨(dú)插入，操縱多數(shù)棱鏡插入排列組合使光束經(jīng)各棱鏡折射兩次及反射一次形成多數(shù)切換光路。
20.一種切換光路的裝置，其特征在于它包括輸入端、輸出端、形成于輸入端與輸出端之間的多數(shù)自由空間光路及當(dāng)置入輸入端與輸出端之間可將光束折射兩次及全反射一次以形成多數(shù)切換光路的棱鏡；輸入端為包含多數(shù)輸入光纖的多光纖準(zhǔn)直器；輸出端為包含多數(shù)輸出光纖的多光纖準(zhǔn)直器。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的切換光路的裝置，其特征在于所述的棱鏡系為楔形棱鏡或等腰棱鏡棱鏡。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的切換光路的裝置，其特征在于所述的形成于輸入端與輸出端之間的兩相交的自由空間光路形成約為0.5°-3°范圍內(nèi)的夾角。
全文摘要
一種切換光路的裝置及方法。為提供一種體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、控制穩(wěn)定且達(dá)到多輸入/輸出的光學(xué)系統(tǒng)控制裝置及方法，提出本發(fā)明，本發(fā)明裝置包括輸入端、輸出端、形成于輸入端與輸出端之間的自由空間光路及當(dāng)置入輸入端與輸出端之間可將光束折射兩次及全反射一次以形成切換光路的棱鏡；本發(fā)明方法包括于輸入端與輸出端之間設(shè)置自由空間光路；于自由空間光路內(nèi)移動棱鏡；移離棱鏡使輸入端射入光經(jīng)自由空間光路與輸出端耦合；插入棱鏡，輸入端射入光經(jīng)棱鏡折射兩次及反射一次形成的切換光路與輸出端耦合。
文檔編號G02B6/26GK1405589SQ0114175
公開日2003年3月26日 申請日期2001年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月17日
發(fā)明者陳貞夙 申請人:東盈光電科技股份有限公司