[发明专利]全光开关装置及方法

说明书

本发明公开了一种全光开关装置及方法，装置包括第一分束器、液晶盒、第二分束器、第三分束器、手性物质、第四分束器、第一反射镜、第二反射镜、相位调节器、第五分束器、第一光电探测器和第二光电探测器，其中，窄线宽激光在第一分束器将分束为控制光和参考光，参考光被第一光电探测器探测，经过液晶盒的控制光和入射的信号光在第二分束器合束，在第三分束器分为第一光束和第二光束，第一光束经手性物质和第一反射镜到达第四分束器，第二光束经第二反射镜、相位调节器到达第四分束器，两束光合束后干涉产生路径1光束和路径2光束，路径1光束分为透射光束和反射光束，透射光束被第二光电探测器探测。本发明可实现快速、稳定、能耗极低的全光开关控制。

技术领域

本发明涉及光学开关，尤其涉及一种全光开关装置及方法。

背景技术

在当今大数据市场高速发展的背景下，每天都有巨量的信息需要发送和接收，传输网络的性能和可靠性则显得至关重要，必须大力发展全光交换技术，全光通信的信号传输和交换都是在光域中进行的，数据的传输速率突破电子技术的极限，省去电信号处理的过程，在稳定性和信息容量以及能耗方面有着很大提高。光通信器件是构建全光网络的基础，而全光开关是光器件的重要组成部分，在一定程度上影响着器件的性能。以往的光开关大多基于有源材料利用非线性效应使光学特性发生显著变化，往往需要很高的光功率，而很高的开关功率会带来强烈的热效应和其他损耗，在实际应用时会造成光器件性能不稳定，并且非线性过程的响应时间也会大大增加，这会导致开关的响应跟不上信息处理的速度。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，提供一种能耗低、性能稳定、响应时间短的全光开关装置及方法。

技术方案：本发明所述的全光开关装置包括第一分束器、液晶盒、第二分束器、第三分束器、手性物质、第四分束器、第一反射镜、第二反射镜、相位调节器、第五分束器、第一光电探测器和第二光电探测器，其中，所述第一分束器将入射的窄线宽激光分束为控制光和参考光，所述第一光电探测器接收并探测参考光，所述液晶盒调制经过的控制光的相位，所述第二分束器将入射的信号光与调制相位后的控制光合束，所述第三分束器将合束后的激光再次分为第一光束和第二光束，所述手性物质和第一反射镜依次位于第一光束的光路上，所述第二反射镜、相位调节器依次位于第二光束的光路上，所述第四分束器将第一反射镜反射的第一光束和相位调节器调节后的第二光束合束并进行干涉，干涉后产生与入射的第一光束路径平行的路径1光束和与入射的第一光束路径垂直的路径2光束，第五分束器将路径1光束分束为透射光束和反射光束，第二光电探测器接收并探测透射光束。

进一步的，所述全光开关装置还包括第一光束终止器和第二光束终止器，所述第一光束终止器终止路径2光束，所述第二光束终止器终止第五分束器分出的反射光束。

进一步的，所述第一分束器、第三分束器和第四分束器为偏振无关分束器，所述第二分束器和第五分束器为偏振分束器。

进一步的，所述液晶盒内侧设有并列的第一玻璃片和第二玻璃片，第一玻璃片和第二玻璃片上都镀有氧化铟锡导电层和聚酰亚胺取向层，液晶盒内灌有向列相液晶分子，其中，取向层的方向和控制光的偏振方向相同。所述液晶盒的电压在使用时通过调节使得经过液晶盒的控制光和信号光到达第二分束器时的相位相差90度。

进一步的，所述手性物质具体为使得所述第一光束经过手性物质后偏振态旋转90度的手性物质。所述信号光为水平线偏振信号光。

本发明所述的全开关方法包括：

(1)打开窄线宽激光，窄线宽激光在第一分束器被分成控制光和参考光，控制光和信号光在第二分束器上合束为圆偏振光，圆偏振光经第三分束器分为第一光束和第二光束，第一光束经过手性物质被第一反射镜反射到第四分束器上，第二光束经过相位调节器后被第二反射镜反射到第四分束器上，调节相位调节器，使得第一光束和第二光束的相位相差180度，在第四分束器上合束并发生干涉，路径1光束干涉相消，光强极小，从而实现全光开关的信号光“关”状态；