[发明专利]一种具有反馈监控结构的2x2高速光纤开关

说明书

技术领域

本发明涉及一种两路交叉光纤开关，具体是涉及一种通过控制电光控制单元材料施加的电压改变光偏振方向而实现光路快速切换的一种电光开关。

背景技术

光开关广泛应用于光通信领域，用于实现光在一个或多个输入端口到一个或多个输出端口之间的切换。2×2光开关具有两个开关状态，即输入一端口到输出一端口、输入二端口到输出二端口的直通状态和输入一端口到输出二端口、输入二端口到输出一端口的交叉相联状态。2×2光开关及其组成的光开关阵列应用广泛，是组成光分插复用(OADM)以及光交叉连接(OXC)设备的关键器件。随着光通信领域的发展，光开关的重要性日益突出。

传统的光开关有机械式以及液晶光开关、磁光开关、电光开关等，机械式的开关速度慢，液晶光开关、磁光开关开关速度一般在毫秒微秒量级，而电光开关的响应速度可达到纳秒量级。

电光开关是利用电光材料的电光效应控制光偏振方向的变化实现开关功能。当电光材料上不加电压时，光通过电光控制单元偏振态不发生改变；当电光材料上加半波电压时，电光控制单元相当于一个半波片，选定光轴方向可使光通过电光控制单元偏振方向发生90度的旋转。然而铌酸锂(LiNbO₃)晶体、透明铁电功能陶瓷等电光材料，由于其固有的特性(如制造时的差异、温度环境等原因)将引起半波电压偏离原有的值，导致对于光偏振态的改变发生偏移，从而引起光开关的信道串扰的增加，大大影响光开关的性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种开关串扰小，开关性能优良的具有反馈监控结构的2×2高速光纤开关。

本发明的具有反馈监控结构的2×2高速光纤开关，其特征是在同一水平光路上依次设置第一双折射晶体、第一λ/2波片组、第一偏振分束镜、第一电光控制单元、第二双折射晶体、第一分束棱镜和第一光电探测器，在垂直于第一偏振分束镜的偏振光反射光路上，沿反射光路依次设置第二电光控制单元、第三双折射晶体、第二分束棱镜和第二光电探测器，在垂直于第一分束棱镜的反射光路上，沿反射光路依次设置第二偏振分束镜、第三电光控制单元、第二λ/2波片和第四双折射晶体，其中，第二偏振分束镜与第二分束棱镜处于同一水平光路，在该水平光路于第二偏振分束镜的另一侧依次设置第四电光控制单元、第三λ/2波片、第五双折射晶体；所说的第一λ/2波片组由布置在光路方向横截面的左上角和右下角两片对角相连的λ/2波片组成，且每片λ/2波片的光轴方向与水平方向成45度夹角；所说的第二λ/2波片是装置在光路方向横截面的上半面，且光轴方向与水平方向夹角为45度角的λ/2波片；所说的第三λ/2波片是装置在光路方向横截面的下半面，且光轴方向与水平方向夹角为45度角的λ/2波片。

上述的第一、第二、第三、第四和第五双折射晶体可以是钒酸钇或金红石。

第一、第二偏振分束镜可以采用对s偏振光反射，对p偏振光透射的分束镜。

第一、第二、第三和第四电光控制单元可以采用铌酸锂晶体，或透明铁电功能陶瓷材料，如PLZT、PMN-PT透明铁电功能陶瓷材料。

所说的第一、第二分束棱镜可以是与输入光偏振态无关的对输入光92％～98％反射，2％～8％透射的分束棱镜。

所说的第一、第二光电探测器可以采用四象限光电探测器。

本发明具有的有益效果是：

本发明通过将分光镜透射的少部分光用于反馈控制电光控制单元对于光偏振态的改变，大大减小光开关两输出端口信道之间的相互串扰，提高光开关性能，该光开关结构具有器件结构紧凑、体积小、光信道与偏振无关、开关速度高、串扰小等优点。可应用于光通信、光传感与仪器仪表等领域。

附图说明

图1是具有反馈监控结构的2×2高速光纤开关的构成示意俯视图；

图2是各λ/2波片位置及光轴示意图，其中a)为第一λ/2波片组，b)为第二λ/2波片，c)为第三λ/2波片。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明。