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 2*2機械式光開關
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刊登日期：2014/05/21 |
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| ‧ 專利名稱 |
2*2機械式光開關 |
| ‧ 專利證書號 |
I319096
US7,444,043
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| ‧ 專利權人 |
國立臺灣大學 |
‧ 專利國家
(申請日) |
中國 (2006/11/03)
中華民國 (2007/01/23)
美國 (2007/08/22)
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| ‧ 發明人/PI |
范光照 ,林武郎 ,鍾添東 ,楊燿州,
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| ‧ 單位 |
機械工程學系
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| ‧ 簡歷/Experience |
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| 技術摘要 / Our Technology： |
本發明提出一種2x2機械式光開關，包含一個基座，四個光準直器(二個輸入端光準直器，二個輸出端光準直器)，一薄膜雙面反射鏡(雙面反射式)及其位置切換機構。此2x2機械式光開關之設計架構是採四根光準直器呈90°相互垂直排列在同一平面上，以薄膜雙面反射鏡當作光路切換反射元件。當薄膜雙面反射鏡未移動至光路中產生反射作用時，光訊號將直接傳輸進入對向的光準直器中(即光路直行狀態)。當需進行2x2光路切換時，薄膜雙面反射鏡將切換至兩光路交叉點來進行光路反射作用(即光路反射狀態)，來達到2x2機械式光開關光路切換之目的。 A 2x2 mechanical optical switch includes a base, four collimators (two input collimators and two output collimators), an ultra thin mirror (double-sided reflection) and a switching mechanism of the mirror. This switch utilizes four collimators, which is arranged 90 o to each other on a common plane, to emit and receive the light in parallel beams at a certain distance. The lights are reflected by an ultra thin mirror. When the mirror moves away from the cross-position of two optical paths, the input lights will directly enter into output channels (transmission state). While the mirror is moved to the cross-position, i.e. the reflection position, the optical beams will be bent into the alternate output channels (reflection state) simultaneously from both sides of the ultra thin mirror. 【創作特點】 本發明之特徵在於提供一種2x2機械式光開關創新設計架構，使對光組裝過程簡單，並增加長時間穩定度的設計方式。針對上述2x2機械式光開關之缺點(成本高、體積大或穩定度不佳)進行研究分析與改善，提出一結合了精密加工技術與微機電製造技術之創新設計架構。先以微機電技術製作出超薄反射Au/Cr層之薄膜雙面反射鏡，再設計切換機構以擺動方式控制該薄膜雙面反射鏡擺動，此處可藉由繼電器(relay)作為此薄膜雙面反射鏡位置移動之切換機構，因為擺動方式之機構製造簡單且成本低，且超薄之薄膜雙面反射鏡易於組裝之故，使整體2x2光開關在應用上效率極佳；本發明應用了微機電技術之高精度優點，並改善了微機電型式2x2光開關在對位組裝上必須以透鏡光纖來進行組裝對位之限制，可大幅縮小2x2光開關因反射鏡厚度所導致之高錯位光損耗。另外，因避免使用全微機電製程、組裝及透鏡光纖之使用，其所導致之高零件與製造成本。相對於傳統薄膜雙面反射鏡式或稜鏡機械式2x2光開關而言，對位困難度將大為降低。
本發明之2x2光開關則使用較大尺寸之光準直器(例如：GRIN lens)來組裝對位，工作距離較長(20厘米)，其製造成本約為ball-lens fiber或taper lens fiber的1/5，且受橫向錯位造成之光損耗影響亦約其1/5；另外，本發明之設計架構採精密加工與微機電製程相結合的製造方式，非全微機電製程製作，可使製造成本和傳統薄膜雙面反射鏡之2x2光開關相比降至1/5~1/10。
本發明之一種2×2機械式光開關包含：一基座，其具一開孔；一第一輸入端光準直器和一第一輸出端光準直器，其設於該基座之一平面，該第一輸入端光準直器和該第一輸出端光準直器之間形成通過一中心點之一第一直線對光路徑；一第二輸入端光準直器和一第二輸出端光準直器，其設於該平面，該第二輸入端光準直器和該第二輸出端光準直器之間形成通過該中心點之一第二直線對光路徑；一反射鏡切換裝置，其設於該基座內；一薄膜雙面反射鏡，其設於該反射鏡切換裝置並穿過該開孔；當該薄膜雙面反射鏡離開該中心點時，該第一輸入端光準直器之訊號沿著該第一直線對光路徑傳送至該第一輸出端光準直器，該第二輸入端光準直器之訊號沿著該第二直線對光路徑傳送至該第二輸出端光準直器；而當該薄膜雙面反射鏡停留於該中心點時，該第一輸入端光準直器之訊號沿著一第一反射對光路徑傳送至該第二輸出端光準直器，且該第二輸入端光準直器之訊號沿著一第二反射對光路徑傳送至該第一輸出端光準直器。藉此，使2×2機械式光開關容易自動化製造和尋光對位，進而降低光開關元件的製造成本並增加長時間穩定度。
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| 專利簡述 / Intellectual Properties： |
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聯繫方式 / Contact： |
| 臺大產學合作總中心 / Center of Industry-Academia Collaboration, NTU |
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