[发明专利]一种基于光栅带隙可调原理的磁光调制开关装置

说明书

技术领域

本发明涉及光学技术领域，具体涉及基于光栅带隙可调原理的磁光调制开关装置。

背景技术

光网络的发展离不开光分插复用和光交叉连接等交换设备，它们可以提高网络的可靠性、降低节点成本、提高网络运行效率。为了实现设备的无阻塞、低串扰、低延迟、宽带和高性能运行，需要各种各样的光器件，如光开关、光调制器、光滤波器等，其中光开关是必不可缺少的关键器件。

根据光开关工作原理不同，基本地可以分为机械式和非机械式两大类。机械式光开关是依靠光纤或光学元件移动，使光路发生改变。这类光开关技术比较成熟，其优点是插入损耗低、隔离度高、不受波长影响，也不受调制速率和调制方式的限制；不足之处是开关时间较长，开关尺寸较大，不易集成。非机械式光开关是依靠物理效应来改变波导结构折射率，使光路发生改变，完成开关功能。这类光开关的优点是开关时间短，达到毫秒量级甚至更低；体积小，便于集成。而对于基于磁光效应的光开关，目前主要有两种：一种是M-Z型磁光开关，它是通过外加磁场改变M-Z两臂中光场的相位差实现调制开关作用；另一种是法拉第效应磁光晶体开关，它是利用磁光晶体在外加磁场的作用下可使导波光偏振面发生旋转的机理实现开关作用的，不涉及光子带隙的特征。

发明内容

本发明所要解决的问题是：如何提供一种基于光栅带隙可调原理的磁光调制开光装置，该装置可以通过对光子带隙结构的设计来实现模拟或数字信号的磁光调制、磁光开关以及可调滤波等功能，具有开关速度快、稳定性好、多功能集成等优点；采用光子带隙结构的磁光光纤光栅还可以构建全光纤化的磁光调制开关。

本发明所提出的技术问题是这样解决的：提供一种基于光栅带隙可调原理的磁光调制开光装置，其特征在于：包括光偏振输入控制单元、磁可调光子带隙结构、磁场加载单元、调制开关电路和光偏振输出单元，其中激光经过光偏振输入控制单元转换为所需的光偏振态后输入磁可调光子带隙结构，所述磁可调光子带隙结构在磁场加载单元的作用下，光子带隙发生改变，进而使其透射或反射频谱发生移动，所述调制开关电路连接磁场加载单元，所述光偏振输出检测单元连接磁可调光子带隙结构，调整为所需的光偏振态。

按照本发明所提供的基于光栅带隙可调原理的磁光调制开光装置，其特征在于，光偏振输入控制单元是由光起偏器、偏振控制器和光纤环形器组成，光起偏器的作用是将输入光变成线偏振光，而偏振控制器则将线偏振光转换为发明装置所需的光偏振态；光纤环形器的作用是将透射光与反射光分开。

按照本发明所提供的基于光栅带隙可调原理的磁光调制开光装置，其特征在于，所述磁可调光子带隙结构材料包括磁光光栅、磁光子晶体或磁光薄膜材料。

按照本发明所提供的基于光栅带隙可调原理的磁光调制开光装置，其特征在于，所述磁场加载单元包括磁路负载、驱动电路和直流电源；驱动电路主要功能是驱动磁路负载，根据调制电路送来的电信号控制直流电源产生相应的电流信号驱动磁路负载，将调制电路的信号加载到磁场上；直流电源为整个磁场加载单元提供电流。

本发明提出一种基于带隙磁可调原理的磁光调制开关装置，其机理是：磁光带隙结构在外加磁场的作用下，材料的光子带隙发生改变，进而使其透射或反射频谱发生移动，对于某一特定波长的透射光而言，外加磁场作用下光谱的移动会使透射光功率发生变化，从而实现磁光调制开关功能。

本发明相对于其他类型的磁光开关，其优点在于：(1)磁光光栅的透射谱可以根据需要自行设计，根据设计不同可以实现磁光模拟调制开关装置、磁光数字调制开关装置和磁光可调滤波器等。(2)全光纤结构，体积小，可扩展可集成，可以大规模集成为高密度的磁光开关三维阵列。(3)抗干扰，本发明为全光纤型磁光开关，不易遭受外界的干扰。

附图说明

图1是本发明的磁光调制开关机理示意图；

图2是本发明的逻辑框图；

图3是本发明的交变磁场加载装置示意图；

图4是边缘平缓的磁光光栅透射谱示意图；

图5是磁光模拟调制开关原理示意图；

图6是边缘陡峭的磁光光栅透射谱示意图；

图7是磁光数字调制开关原理示意图；

图8是磁光可调滤波器原理示意图；

图9是本发明一种实施例的结构框图；

图10是基于带隙可调原理的可调滤波器的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：