[發(fā)明專利]低成本光開關(guān)或光可變光學(xué)衰減器

在審

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• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN103885265A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳礪;莫霜;張建英;林江銘
• 申請（專利權(quán)）人: 福州高意通訊有限公司
• 主分類號: G02F1/29
• 分類號: G02F1/29;G02F1/01
• 代理公司: 福州君誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖通訊領(lǐng)域,尤其涉及低成本光開關(guān)或光可變光學(xué)衰減器，包括通過調(diào)諧硅的溫度改變折射率實現(xiàn)光路改變，最終實現(xiàn)1X1光開關(guān)、1X2光開關(guān)、1XN光開關(guān)及光可變光學(xué)衰減器。

背景技術(shù)

光開關(guān)或光可變光學(xué)衰減器主要應(yīng)用于光通信系統(tǒng)、光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、光纖測量系統(tǒng)或儀器和光纖傳感系統(tǒng)中的光信號的交換及光信號強度的調(diào)整。

在光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，信息的傳遞是通過光信號在光纖中的傳輸來實現(xiàn)。為了將信息進行更好的分配/鏈接，我們需要將來光信號分別傳輸給不同的線路或者是將不同線路的光切換到指定的線路中。常規(guī)的信號分配方法是通過光電/電光的雙向轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)。但是，在高速光信號傳遞的過程中，光電/電光的轉(zhuǎn)換往往成為速度瓶頸。對于多通道的光信息傳遞，光電/電光的轉(zhuǎn)換是極為困難的，需要很多的預(yù)處理工作。因此，盡管電信號在金屬導(dǎo)線中傳輸時可以非常容易地實現(xiàn)連接，而光信號要從輸入光纖進入輸出光纖必須要有非常精確的藕合，否則光強的損失將非常嚴(yán)重，最好是實現(xiàn)光信號的直接切換傳輸。在一些信號處理中，需要調(diào)整信號的強度到適合的范圍，可以通過電域的放大器調(diào)整使得最終的信號符合需求，但若需要補償光電轉(zhuǎn)換中存在的非線性誤差，則需要很快的電處理能力，這對電的要求非?？量?，因此需要光可變衰減器直接進行光強調(diào)整。

根據(jù)工作原理和所用材料，光開關(guān)或光可變光學(xué)衰減器可分為機械式和非機械式兩大類。非機械式光開關(guān)或光可變光學(xué)衰減器的實現(xiàn)主要是采用電光效應(yīng)等方式實現(xiàn)光信號的切換及光強的衰減，但是，電光效應(yīng)往往跟波長、偏振、溫度等因素相關(guān)，這使得最終的器件可能存在較大WDL（波長相關(guān)損耗）、PDL（偏振相關(guān)損耗）、TDL（溫度相關(guān)損耗）等，不利于實際的使用。而且具有機械結(jié)構(gòu)的光可變光學(xué)衰減器，對抗環(huán)境的振動干擾不好，不適合在具有振動的野外環(huán)境下應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠的光開關(guān)或光可變光學(xué)衰減器。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：光開關(guān)或光可變光學(xué)衰減器包括入射準(zhǔn)直器、接收準(zhǔn)直器，其中入射準(zhǔn)直器和接收準(zhǔn)直器之間設(shè)有隨溫度改變變化光折射方向的光學(xué)元件，所述的光學(xué)元件設(shè)有TEC半導(dǎo)體致冷器或加熱電阻以及溫度控制器。

所述的入射準(zhǔn)直器和接收準(zhǔn)直器為同一個準(zhǔn)直器時，所述的隨溫度改變變化光折射方向的光學(xué)元件的光輸出端設(shè)有反射鏡。

所述的隨溫度改變變化光折射方向的光學(xué)元件的光輸入端設(shè)有walk_off晶體或雙折射晶體。

所述的隨溫度改變變化光折射方向的光學(xué)元件的光穿射的截面形狀為楔角形。

所述的隨溫度改變變化光折射方向的光學(xué)元件為溫度可控的硅片。

所述的入射準(zhǔn)直器或接收準(zhǔn)直器設(shè)有一個以上的光纖。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，利用隨溫度改變變化光折射方向的光學(xué)元件的光可變折射特性，采用TEC半導(dǎo)體致冷器或加熱電阻以及溫度控制器實現(xiàn)其溫度變化的控制，從而改變出射光的方向，實現(xiàn)光路切換或光強衰減的功能。該結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，工作可靠性強，且隨溫度改變變化光折射方向的光學(xué)元件采用硅片溫控進行光路調(diào)整，產(chǎn)品的制造成本大幅下降。

附圖說明

現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳述：

圖1是本發(fā)明光開關(guān)或光可變光學(xué)衰減器實施例之一結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明光開關(guān)或光可變光學(xué)衰減器實施例之二結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明光開關(guān)或光可變光學(xué)衰減器實施例之三結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明光開關(guān)或光可變光學(xué)衰減器實施例之四結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明1XN的光開關(guān)或光可變光學(xué)衰減器結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

請參閱圖1-5之一所示，本發(fā)明包括入射準(zhǔn)直器1、接收準(zhǔn)直器2，其中入射準(zhǔn)直器1和接收準(zhǔn)直器2之間設(shè)有隨溫度改變變化光折射方向的光學(xué)元件3，所述的光學(xué)元件3設(shè)有TEC半導(dǎo)體致冷器或加熱電阻4以及溫度控制器5。

如圖2或3所示，所述的入射準(zhǔn)直器1和接收準(zhǔn)直器2為同一個準(zhǔn)直器時，所述的隨溫度改變變化光折射方向的光學(xué)元件3的光輸出端設(shè)有反射鏡6。如圖2所示，準(zhǔn)直器輸出光經(jīng)過光學(xué)元件3發(fā)生折射，通過調(diào)節(jié)光學(xué)元件3的溫度，使得反射鏡6的反射光從準(zhǔn)直器中輸出，即構(gòu)成一個帶block功能的1X1的光開關(guān)。由如圖3所示，準(zhǔn)直器輸出光經(jīng)過光學(xué)元件3發(fā)生折射，通過調(diào)節(jié)光學(xué)元件3的溫度使得后端反射鏡的反射光從準(zhǔn)直器多根可選的光纖中輸出（示意圖為兩根），即構(gòu)成一個帶block功能的1X2的光開關(guān)。這里的block功能指的是光處于完全斷開狀態(tài)，不會從任何一個端口，無論是輸入或者輸入端口輸出。