[发明专利]一种光开关及其光路控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及光开关领域，尤其涉及一种光开关及其光路控制系统。

背景技术

光开关作为一种重要的光无源器件，在光网络系统中可以对光信号起到通断和转换的作用。在光通信和光计算等相关领域中，结构简单和性能可靠的光开关是决定全光网络能否应用于实践的关键技术之一。依据不同的开关原理，光开关分为机械式光开关和非机械式光开关两种。机械式光开关主要采用机械方式和电磁方式调整不同光纤端口的耦合，从而实现不同光路的通断转换。非机械光开关主要包括磁光开关、热光开关、电光开关和声光开关等。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在以下缺点和不足：

传统的光开关依赖于MEMS（微机电系统）、光电转换系统和偏振控制系统等，结构复杂，需要光电转换以及成本较高等弱点。

发明内容

本发明提供了一种光开关及其光路控制系统，本发明设计的光开关结构简单、设计灵活、成本低廉且易于应用于实践，详见下文描述：

一种光开关，所述光开关包括：折射率导引型光子晶体光纤，所述折射率导引型光子晶体光纤的包层直径为125微米，由均匀三角排列的空气孔构成；所述空气孔的直径为6微米，间距为6.4微米，共8层；所述折射率导引型光子晶体光纤的纤芯区域由缺失两层空气孔的纯石英构成；在所述包层内填充甲苯和乙醇的混合溶液，通过对所述混合溶液的温度调节，控制所述折射率导引型光子晶体光纤的波导，实现通-断的转换；通过对所述混合溶液配比的调节，选择不同温度跃变点。

所述在所述包层内填充甲苯和乙醇的混合溶液具体为：

采用毛细现象或真空抽压的方式将甲苯和乙醇的混合溶液填充进所述折射率导引型光子晶体光纤的包层内。

一种光路控制系统，所述光路控制系统包括：光开关和温度控制装置，

所述温度控制装置调节所述光开关内的混合溶液温度，所述光开关的两端通过适配器或熔接的方式耦合到单模光纤跳线，所述单模光纤跳线的一端连接半导体激光光源，另一端连接功率计，所述半导体激光光源发出的光信号通过所述单模光纤跳线耦合至所述光开关，所述功率计探测最终的输出信号。

所述单模光纤跳线具体为：1550nm的单模光纤跳线，相应地，

所述半导体激光光源具体为：1550nm的半导体激光光源。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

本发明提供了一种光开关及其光路控制系统，通过采用光子晶体光纤全光光路取代传统光开关结构，避免了MEMS控制过程和光电转换过程，使得光开关结构简单、设计灵活、不需要光电转换、成本低廉以及适合工业现场或实验室现场灵活使用；该种光开关通-断温度跳变范围达到2℃，且通过适当调节溶液配比，可以调整光开关温度跃变点，使其具有更为广泛的应用前景；温控控制装置调节内部充满混合溶液的光开关，通过温度调谐控制光开关的损耗，从而实现功率计探测强度的通断响应。

附图说明

图1a为本发明提供的一种光开关的结构示意图；

图1b为本发明提供的大占空比全内反射型光子晶体光纤结构参数；

图2为本发明提供的不同甲苯-乙醇体积比条件下的混合液体折射率同光子晶体光纤背景材料的温度变化关系示意图；

图3a为本发明提供的溶液体积比为7∶3时光开关在不同温度条件下的跃变情况；

图3b为本发明提供的溶液体积比为8:2时光开关在不同温度条件下的跃变情况；

图4为本发明提供的光开关温度跃变点与混合液体中乙醇体积比的函数关系示意图；

图5为本发明提供的光路控制系统的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1：光开关；            2：单模光纤跳线；

3：温度控制装置；      4：半导体激光光源；

5：功率计。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

光子晶体光纤是一种新型的光纤，本发明实施例以折射率导引型光子晶体为例进行说明。折射率导引型光子晶体光纤包层中存在的空气孔使得包层的有效折射率低于纤芯，从而通过类似于传统阶跃光纤全反射原理进行导光。这种光纤可以向空气孔内填充不同材料获得不同的光学特性，尤其是填充热敏液体，可以实现良好的热光开关效应。该器件具有结构简单、设计灵活、价格低廉等优点，在全光功能器件方面具有十分广泛的应用前景。目前尚未有利用混合液体填充的可调谐光子晶体光纤热敏光开关的设计方案。