[发明专利]一种基于硅基液晶的波长选择开关

权利要求书

1.一种基于硅基液晶的波长选择开关，由设置在光路上的输入单模光纤(10)、偏振转换组件(20)、反射镜(30)、傅里叶透镜(40)、衍射光栅(50)、LCOS相位空间光调制器(60)、自聚焦准直透镜阵列(70)和输出二维单模光纤阵列(80)构成；

入射的WDM光束经过输入单模光纤(10)输入后，通过输入自聚焦准直透镜之后变成平行光束，通过偏振转换组件(20)成为线偏振光，再经过反射镜(30)反射到傅里叶透镜(40)，经过傅里叶透镜(40)聚焦到衍射光栅(50)上，由衍射光栅(50)以不同的角度进行分光，经过傅里叶透镜(40)聚焦到反射镜(30)，由反射镜(30)反射到LCOS相位空间光调制器(60)的液晶面板上，LCOS相位空间光调制器(60)对入射光斑进行相位调制，形成所需的液晶闪耀光栅，实现光束的衍射偏转，从而控制光束的偏转方向；

从LCOS相位空间光调制器(60)出射的衍射偏转光束，经过反射镜(30)反射后，经过傅里叶透镜(40)变成平行光束，再次到达衍射光栅(50)处，沿着与第一次入射到衍射光栅的光平行的方向，再次被反射到傅里叶透镜(40)，经过傅里叶透镜再次变成平行光到达反射镜(30)，由反射镜(30)反射至偏振转换组件(20)，通过偏振转换组件(20)恢复原有的偏振态，经过自聚焦准直透镜阵列(70)被耦合进输出二维单模光纤阵列(80)中期望的单模光纤输出端口，实现不同波长光束的选路功能；

所述自聚焦准直透镜阵列(70)由K×L个自聚焦准直透镜构成K行L列的自聚焦准直透镜矩阵，各行均包括L个自聚焦准直透镜，1≤K≤385，5≤L≤1999；处于自聚焦准直透镜阵列中心位置的自聚焦准直透镜作为输入自聚焦准直透镜(71)，K×L个自聚焦准直透镜均位于同一垂直平面；

所述输出二维单模光纤阵列(80)为K行L列的单模光纤矩阵，其中一行包括L－1根单模光纤，其余各行均包括L根单模光纤，所述输入单模光纤(10)插入K行L列的单模光纤矩阵中仅包括L－1根单模光纤的一行，使得输入单模光纤(10)和输出二维单模光纤阵列(80)构成K行L列的组合单模光纤矩阵，组合单模光纤矩阵排列方式与所述自聚焦准直透镜阵列(70)相同，其中每个单模光纤与自聚焦准直透镜阵列(70)中的每个自聚焦准直透镜一一对应，所述输入单模光纤(10)与所述输入自聚焦准直透镜(71)对应，每个单模光纤和所述输入单模光纤(10)端口均位于自聚焦准直透镜阵列中的自聚焦准直透镜的同一垂直焦平面上；

其特征在于：

所述K、L满足条件：

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

其中，D为输出二维单模光纤阵列中每个单模光纤纤芯的直径，F为傅里叶透镜焦距，λ为入射波长，d为LCOS液晶相位空间光调制器像素尺寸；

所述自聚焦准直透镜阵列中心位置为其第X行第Y个自聚焦准直透镜，

当K为奇数时，X＝(K+1)/2，当K为偶数时，X＝K/2或K/2+1；

当L为奇数时，Y＝(L+1)/2，当L为偶数时，Y＝L/2或L/2+1。

2.如权利要求1所述的波长选择开关，其特征在于：

所述偏振转换组件(20)由第一方解石棱镜(21)、第二方解石棱镜(22)和第一半波片(23)、第二半波片(24)组成，第一方解石棱镜(21)将输入光分成偏振态垂直的两路光，其中一路被第一半波片(23)旋转90度送至第二方解石棱镜(22)，另一路被第二半波片(24)旋转90度送至第二方解石棱镜(22)，两路通过第二方解石棱镜(22)都被变成统一偏振方向的一束线偏振光。

3.如权利要求2所述的波长选择开关，其特征在于：

所述LCOS相位空间光调制器(60)由液晶面板(61)和驱动电路(62)构成，当一束光聚焦于液晶面板(61)的任意位置，其光斑覆盖多个液晶像素，通过液晶驱动电路(62)给像素电极施加电压，使各电极所对应液晶的折射率发生变化，从而使相位发生变化，在包含光斑所在区域的一个范围内形成所需要的闪耀光栅，使入射光按指定的方向进行一级波长闪耀，从而达到光束偏转的目的。