[发明专利]用于输送低温流体的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在光的透射和反射之间切换的光开关。

背景技术

在光通信领域中，存在用于通过向具有电光效应的物质施加 电压以使其折射率在生成的电场下改变来执行光的切换的各种已知设 备。已经提出了波导被构造在其中的光开关，包括利用两个波导的邻 近效应的定向耦合器型光开关和通过从外部源在波导之间施加电压以 生成相位差而利用光的干涉的马赫-曾德尔干涉仪型光开关。这些波导 型光开关能够执行高速切换，因为它们可以高速改变折射率。

JP-A No.2006-293018提出了一种光开关，包括用于使光的振 动平面旋转的正交偏振光学系统，所述光已经被由于主要电光效应(普 克耳斯效应)或次要电光效应(克尔效应)引起的双折射所线性偏振。 由于该电光光开关利用电光效应，所以它能够如波导类型的光开关一 样快地操作。

JP-A No.2006-276654提出了一种光开关，该光开关利用包括 可由可见光激发的金属氧化物的微晶体的非线性光学薄膜，并且通过 利用从外部源施加的可见激发光引起反射现象来控制入射光的反射和 透射。

已经提出了用于通过向电光晶体施加电压以产生用于导致 折射率改变的电场来将入射光选择性地改变成透射光和反射光的各种 光开关。

图1示出了与本发明相关的一般光开关的基本结构。均由电 子导体制成的两个电极1121以彼此面对的关系被布置在块形式的电光 晶体1104的各个侧面。两个电极1121被连接到外部电源1107，使得它 们具有不同的极性。当外部电源1107向两个电极1121施加电压时，在 两个电极1121之间产生电场，从而产生折射率改变部分1108。当外部 电源1107没有施加电压时，在两个电极1121之间折射率不改变，并且 因此入射光1101直接穿过电光晶体1104，并且作为透射光1102发出。 当外部电源1107施加电压时，在两个电极1121之间的折射率改变，并 且因此具有比临界角大的入射角的入射光1101被电光晶体1104反射， 并且作为反射光1103发出。因此，通过向电极1121施加适当的电压， 改变了电光晶体1104的折射率以在光的透射和反射之间切换，从而提 供了作为光开关的功能。

上述定向耦合器型光开关和马赫-曾德尔干涉仪型光开关需 要通过复杂的制备工艺来制备，因为必须在晶体中形成波导。因此， 难以降低它们的设备的大小并且它们的制备成本高。上述包括正交偏 振光学系统的光开关的问题在于：因为在电极之间的距离大，所以为 了获得期望的旋转角，操作电压高并且功率消耗大。

专利文献1公开了通过增加光学路径的长度来降低所施加的 电压。然而，因为所增加的光学路径的长度需要大晶体，所以光开关 的成本很高，并且大晶体阻碍光开关大小和重量减小。包括正交偏振 光学系统的光开关本身不具有更小的设备大小，因为由晶体的双折射 引起了相位差，单独需要相位补偿波片。另外，由于增加了电极长度 并且加宽了电极面积，所以电容变得更大并且功率消耗也变得更高， 使得光开关难以高速操作。此外，该光开关的缺点在于：因为由晶体 散射了线性偏振的入射光，所以不可能获得高消光比。

在专利文献2中公开的光开关无法减少大小和重量，因为单 独需要激发光来激发非线性光学膜。此外，该光开关的缺点在于：由 于通过控制激发光来切换信号光，所以该光开关的机制比利用电光晶 体的电压控制系统更复杂，并且不能高速切换。

在背景技术的光开关中，在电光晶体的各个侧面上的电极之 间施加电压以产生用于导致折射率改变的电场，用于将入射光选择性 地改变成透射光和反射光，根据背景技术的光开关经受的结构问题在 于：由于由晶体产品或封装带来的限制而难以将晶体的厚度减少成 100μm或更小，并且因为由于电极之间的大距离而需要高驱动电压，所 以功率消耗大。