[發(fā)明專利]一種基于硅基液晶的波長選擇開關(guān)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510022874.1
• 申請日: 2015-01-16
• 公開（公告）號: CN104597572B
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅風(fēng)光;楊東堂;敬澤安
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G02B6/35
• 分類號: G02B6/35;G02B6/293;G02B6/32
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心42201
• 代理人: 曹葆青

1.一種基于硅基液晶的波長選擇開關(guān)，由設(shè)置在光路上的輸入單模光纖(10)、偏振轉(zhuǎn)換組件(20)、反射鏡(30)、傅里葉透鏡(40)、衍射光柵(50)、LCOS相位空間光調(diào)制器(60)、自聚焦準(zhǔn)直透鏡陣列(70)和輸出二維單模光纖陣列(80)構(gòu)成；

入射的WDM光束經(jīng)過輸入單模光纖(10)輸入后，通過輸入自聚焦準(zhǔn)直透鏡之后變成平行光束，通過偏振轉(zhuǎn)換組件(20)成為線偏振光，再經(jīng)過反射鏡(30)反射到傅里葉透鏡(40)，經(jīng)過傅里葉透鏡(40)聚焦到衍射光柵(50)上，由衍射光柵(50)以不同的角度進(jìn)行分光，經(jīng)過傅里葉透鏡(40)聚焦到反射鏡(30)，由反射鏡(30)反射到LCOS相位空間光調(diào)制器(60)的液晶面板上，LCOS相位空間光調(diào)制器(60)對入射光斑進(jìn)行相位調(diào)制，形成所需的液晶閃耀光柵，實現(xiàn)光束的衍射偏轉(zhuǎn)，從而控制光束的偏轉(zhuǎn)方向；

從LCOS相位空間光調(diào)制器(60)出射的衍射偏轉(zhuǎn)光束，經(jīng)過反射鏡(30)反射后，經(jīng)過傅里葉透鏡(40)變成平行光束，再次到達(dá)衍射光柵(50)處，沿著與第一次入射到衍射光柵的光平行的方向，再次被反射到傅里葉透鏡(40)，經(jīng)過傅里葉透鏡再次變成平行光到達(dá)反射鏡(30)，由反射鏡(30)反射至偏振轉(zhuǎn)換組件(20)，通過偏振轉(zhuǎn)換組件(20)恢復(fù)原有的偏振態(tài)，經(jīng)過自聚焦準(zhǔn)直透鏡陣列(70)被耦合進(jìn)輸出二維單模光纖陣列(80)中期望的單模光纖輸出端口，實現(xiàn)不同波長光束的選路功能；

所述自聚焦準(zhǔn)直透鏡陣列(70)由K×L個自聚焦準(zhǔn)直透鏡構(gòu)成K行L列的自聚焦準(zhǔn)直透鏡矩陣，各行均包括L個自聚焦準(zhǔn)直透鏡，1≤K≤385，5≤L≤1999；處于自聚焦準(zhǔn)直透鏡陣列中心位置的自聚焦準(zhǔn)直透鏡作為輸入自聚焦準(zhǔn)直透鏡(71)，K×L個自聚焦準(zhǔn)直透鏡均位于同一垂直平面；

所述輸出二維單模光纖陣列(80)為K行L列的單模光纖矩陣，其中一行包括L－1根單模光纖，其余各行均包括L根單模光纖，所述輸入單模光纖(10)插入K行L列的單模光纖矩陣中僅包括L－1根單模光纖的一行，使得輸入單模光纖(10)和輸出二維單模光纖陣列(80)構(gòu)成K行L列的組合單模光纖矩陣，組合單模光纖矩陣排列方式與所述自聚焦準(zhǔn)直透鏡陣列(70)相同，其中每個單模光纖與自聚焦準(zhǔn)直透鏡陣列(70)中的每個自聚焦準(zhǔn)直透鏡一一對應(yīng)，所述輸入單模光纖(10)與所述輸入自聚焦準(zhǔn)直透鏡(71)對應(yīng)，每個單模光纖和所述輸入單模光纖(10)端口均位于自聚焦準(zhǔn)直透鏡陣列中的自聚焦準(zhǔn)直透鏡的同一垂直焦平面上；

其特征在于：

所述K、L滿足條件：

K×D≤2Ftan(arcsin(λ/d))，且K/L≤tan(arcsin(λ/d))，

其中，D為輸出二維單模光纖陣列中每個單模光纖纖芯的直徑，F(xiàn)為傅里葉透鏡焦距，λ為入射波長，d為LCOS液晶相位空間光調(diào)制器像素尺寸；

所述自聚焦準(zhǔn)直透鏡陣列中心位置為其第X行第Y個自聚焦準(zhǔn)直透鏡，

當(dāng)K為奇數(shù)時，X＝(K+1)/2，當(dāng)K為偶數(shù)時，X＝K/2或K/2+1；

當(dāng)L為奇數(shù)時，Y＝(L+1)/2，當(dāng)L為偶數(shù)時，Y＝L/2或L/2+1。

2.如權(quán)利要求1所述的波長選擇開關(guān)，其特征在于：

所述偏振轉(zhuǎn)換組件(20)由第一方解石棱鏡(21)、第二方解石棱鏡(22)和第一半波片(23)、第二半波片(24)組成，第一方解石棱鏡(21)將輸入光分成偏振態(tài)垂直的兩路光，其中一路被第一半波片(23)旋轉(zhuǎn)90度送至第二方解石棱鏡(22)，另一路被第二半波片(24)旋轉(zhuǎn)90度送至第二方解石棱鏡(22)，兩路通過第二方解石棱鏡(22)都被變成統(tǒng)一偏振方向的一束線偏振光。

3.如權(quán)利要求2所述的波長選擇開關(guān)，其特征在于：

所述LCOS相位空間光調(diào)制器(60)由液晶面板(61)和驅(qū)動電路(62)構(gòu)成，當(dāng)一束光聚焦于液晶面板(61)的任意位置，其光斑覆蓋多個液晶像素，通過液晶驅(qū)動電路(62)給像素電極施加電壓，使各電極所對應(yīng)液晶的折射率發(fā)生變化，從而使相位發(fā)生變化，在包含光斑所在區(qū)域的一個范圍內(nèi)形成所需要的閃耀光柵，使入射光按指定的方向進(jìn)行一級波長閃耀，從而達(dá)到光束偏轉(zhuǎn)的目的。