[發(fā)明專(zhuān)利]一種光開(kāi)關(guān)及其光路控制系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210179053.5
• 申請(qǐng)日: 2012-06-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102721997A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚建銓;王然;陸穎;苗銀萍;景磊;趙曉蕾
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G02B6/02
• 分類(lèi)號(hào): G02B6/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專(zhuān)利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 溫國(guó)林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光開(kāi)關(guān)領(lǐng)域，尤其涉及一種光開(kāi)關(guān)及其光路控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

光開(kāi)關(guān)作為一種重要的光無(wú)源器件，在光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中可以對(duì)光信號(hào)起到通斷和轉(zhuǎn)換的作用。在光通信和光計(jì)算等相關(guān)領(lǐng)域中，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和性能可靠的光開(kāi)關(guān)是決定全光網(wǎng)絡(luò)能否應(yīng)用于實(shí)踐的關(guān)鍵技術(shù)之一。依據(jù)不同的開(kāi)關(guān)原理，光開(kāi)關(guān)分為機(jī)械式光開(kāi)關(guān)和非機(jī)械式光開(kāi)關(guān)兩種。機(jī)械式光開(kāi)關(guān)主要采用機(jī)械方式和電磁方式調(diào)整不同光纖端口的耦合，從而實(shí)現(xiàn)不同光路的通斷轉(zhuǎn)換。非機(jī)械光開(kāi)關(guān)主要包括磁光開(kāi)關(guān)、熱光開(kāi)關(guān)、電光開(kāi)關(guān)和聲光開(kāi)關(guān)等。

發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在以下缺點(diǎn)和不足：

傳統(tǒng)的光開(kāi)關(guān)依賴(lài)于MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）、光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和偏振控制系統(tǒng)等，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要光電轉(zhuǎn)換以及成本較高等弱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種光開(kāi)關(guān)及其光路控制系統(tǒng)，本發(fā)明設(shè)計(jì)的光開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)靈活、成本低廉且易于應(yīng)用于實(shí)踐，詳見(jiàn)下文描述：

一種光開(kāi)關(guān)，所述光開(kāi)關(guān)包括：折射率導(dǎo)引型光子晶體光纖，所述折射率導(dǎo)引型光子晶體光纖的包層直徑為125微米，由均勻三角排列的空氣孔構(gòu)成；所述空氣孔的直徑為6微米，間距為6.4微米，共8層；所述折射率導(dǎo)引型光子晶體光纖的纖芯區(qū)域由缺失兩層空氣孔的純石英構(gòu)成；在所述包層內(nèi)填充甲苯和乙醇的混合溶液，通過(guò)對(duì)所述混合溶液的溫度調(diào)節(jié)，控制所述折射率導(dǎo)引型光子晶體光纖的波導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)通-斷的轉(zhuǎn)換；通過(guò)對(duì)所述混合溶液配比的調(diào)節(jié)，選擇不同溫度躍變點(diǎn)。

所述在所述包層內(nèi)填充甲苯和乙醇的混合溶液具體為：

采用毛細(xì)現(xiàn)象或真空抽壓的方式將甲苯和乙醇的混合溶液填充進(jìn)所述折射率導(dǎo)引型光子晶體光纖的包層內(nèi)。

一種光路控制系統(tǒng)，所述光路控制系統(tǒng)包括：光開(kāi)關(guān)和溫度控制裝置，

所述溫度控制裝置調(diào)節(jié)所述光開(kāi)關(guān)內(nèi)的混合溶液溫度，所述光開(kāi)關(guān)的兩端通過(guò)適配器或熔接的方式耦合到單模光纖跳線(xiàn)，所述單模光纖跳線(xiàn)的一端連接半導(dǎo)體激光光源，另一端連接功率計(jì)，所述半導(dǎo)體激光光源發(fā)出的光信號(hào)通過(guò)所述單模光纖跳線(xiàn)耦合至所述光開(kāi)關(guān)，所述功率計(jì)探測(cè)最終的輸出信號(hào)。

所述單模光纖跳線(xiàn)具體為：1550nm的單模光纖跳線(xiàn)，相應(yīng)地，

所述半導(dǎo)體激光光源具體為：1550nm的半導(dǎo)體激光光源。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是：

本發(fā)明提供了一種光開(kāi)關(guān)及其光路控制系統(tǒng)，通過(guò)采用光子晶體光纖全光光路取代傳統(tǒng)光開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，避免了MEMS控制過(guò)程和光電轉(zhuǎn)換過(guò)程，使得光開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)靈活、不需要光電轉(zhuǎn)換、成本低廉以及適合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)或?qū)嶒?yàn)室現(xiàn)場(chǎng)靈活使用；該種光開(kāi)關(guān)通-斷溫度跳變范圍達(dá)到2℃，且通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)溶液配比，可以調(diào)整光開(kāi)關(guān)溫度躍變點(diǎn)，使其具有更為廣泛的應(yīng)用前景；溫控控制裝置調(diào)節(jié)內(nèi)部充滿(mǎn)混合溶液的光開(kāi)關(guān)，通過(guò)溫度調(diào)諧控制光開(kāi)關(guān)的損耗，從而實(shí)現(xiàn)功率計(jì)探測(cè)強(qiáng)度的通斷響應(yīng)。

附圖說(shuō)明

圖1a為本發(fā)明提供的一種光開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1b為本發(fā)明提供的大占空比全內(nèi)反射型光子晶體光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)；

圖2為本發(fā)明提供的不同甲苯-乙醇體積比條件下的混合液體折射率同光子晶體光纖背景材料的溫度變化關(guān)系示意圖；

圖3a為本發(fā)明提供的溶液體積比為7∶3時(shí)光開(kāi)關(guān)在不同溫度條件下的躍變情況；

圖3b為本發(fā)明提供的溶液體積比為8:2時(shí)光開(kāi)關(guān)在不同溫度條件下的躍變情況；

圖4為本發(fā)明提供的光開(kāi)關(guān)溫度躍變點(diǎn)與混合液體中乙醇體積比的函數(shù)關(guān)系示意圖；

圖5為本發(fā)明提供的光路控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下：

1：光開(kāi)關(guān)；????????????2：?jiǎn)文９饫w跳線(xiàn)；

3：溫度控制裝置；??????4：半導(dǎo)體激光光源；

5：功率計(jì)。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

光子晶體光纖是一種新型的光纖，本發(fā)明實(shí)施例以折射率導(dǎo)引型光子晶體為例進(jìn)行說(shuō)明。折射率導(dǎo)引型光子晶體光纖包層中存在的空氣孔使得包層的有效折射率低于纖芯，從而通過(guò)類(lèi)似于傳統(tǒng)階躍光纖全反射原理進(jìn)行導(dǎo)光。這種光纖可以向空氣孔內(nèi)填充不同材料獲得不同的光學(xué)特性，尤其是填充熱敏液體，可以實(shí)現(xiàn)良好的熱光開(kāi)關(guān)效應(yīng)。該器件具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)靈活、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在全光功能器件方面具有十分廣泛的應(yīng)用前景。目前尚未有利用混合液體填充的可調(diào)諧光子晶體光纖熱敏光開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)方案。