[发明专利]硫系玻璃光子晶体光纤2×2干涉型全光开关及控制方法

说明书

本发明提供一种硫系玻璃光子晶体光纤2×2干涉型全光开关，该全光开关包括第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、第四耦合器、第五耦合器、第六耦合器、第一硫系玻璃基质微结构光纤、第二硫系玻璃基质微结构光纤、第三硫系玻璃基质微结构光纤，以及用于连接上述各部件的若干段石英单模光纤；本发明将具有高非线性效应的硫系玻璃材料与能产生高非线性效应的光子晶体光纤技术相结合，实现了高速光控2×2光开关装置，同时，将其作为基本单元实现n×n阵列，并且可以同时或分别实现上行通断和下行通断。

技术领域

本发明涉及光控光开关领域，具体而言涉及一种硫系玻璃光子晶体光纤2×2干涉型全光开关及控制方法。

背景技术

光开关是一种可对光传输线路或集成光路中的光信号进行相互转换或逻辑操作的器件，可实现动态光路径管理、光网络故障保护、波长动态分配等功能，在光学信息处理、光计算还是光通信等领域中占有重要的地位。研究高速、高灵敏光开关或光开关矩阵，可解决目前复杂网络中的波长争用问题，对提高波长重用率及进行网络灵活配置有重要的意义。传统的光开关大多是电控的光开关，这些开关通常存在光电转换困难，开关速度较慢以及开关功率较高的缺点。为了使光通信和光网络等系统真正实现全光化，采用以光控光的全光开关是必要的，这样可使光交换和光路由完全在光域范围内实现，而且开关时间可以缩短到纳秒以下。

非线性马赫-泽德(M-Z)仪就是一种光控型光开关，它是克尔效应和M-Z干涉仪结合的一种干涉仪型光开关。它具有结构简单、实现方便、开关速度可通过合理控制光的注入及采用合适的三阶非线性光学材料来提高等优势，理论上完全满足高速、高灵敏的要求，在超高速光通信领域具有广泛的应用前景，因此是目前研究最多、最有前途的一种全光开关结构类型。对于非线性M-Z型光开关，其基本原理是利用M-Z仪两条干涉臂内克尔效应产生的非线性相移差达到π时非线性光学效应相消，从而实现超高速断开。由于此类开关是基于光的克尔效应，因而通常开关功率较大，通过增加两个干涉臂的长度差可以降低开关功率，但是这样又不利于器件的小型化和集成化。因此，选择一种具有大的光学非线性系数和超快光响应的材料，并设计合理的波导结构对于降低开关功率、提高开关速度具有重要意义。此外，为满足大数据量的光学计算、通信以及光网络的需要，增加单个开关元件的路数也是必要的，对于形成N×N开关矩阵来说，以2×2开关数为单元开关，其自由组合能组成丰富的矩阵开关，可有效减少控制电极数和提高开关的性能。

发明内容

本发明目的在于提供一种硫系玻璃光子晶体光纤2×2干涉型全光开关，将具有高非线性效应的硫系玻璃材料与能产生高非线性效应的光子晶体光纤技术相结合，实现了高速光控2×2光开关阵列装置，同时，将非线性M-Z光开关作为基本单元，设计2×2光开关阵列，利用M-Z光开关相位调制控制信号光的输出，可以同时或分别实现上行通断和下行通断。

本发明的上述目的通过独立权利要求的技术特征实现，从属权利要求以另选或有利的方式发展独立权利要求的技术特征。

为达成上述目的，本发明提出一种硫系玻璃光子晶体光纤2×2干涉型全光开关，所述全光开关包括第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、第四耦合器、第五耦合器、第六耦合器、第一硫系玻璃基质微结构光纤、第二硫系玻璃基质微结构光纤、第三硫系玻璃基质微结构光纤，以及用于连接上述各部件的若干段石英单模光纤。

所述第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、第四耦合器、第五耦合器、第六耦合器、第一硫系玻璃基质微结构光纤、第二硫系玻璃基质微结构光纤、第三硫系玻璃基质微结构光纤，以及用于连接上述各部件的若干段石英单模光纤均布设在一PVC衬底基片上。

所述第一耦合器具有一个输入端和两个输出端，第一耦合器的输入端被定义成第一信号光源输入端，其位于所述PVC衬底基片边缘，外接有第一信号光源。

所述第二耦合器具有一个输入端和两个输出端，第二耦合器的输入端被定义成第二信号光源输入端，其位于所述PVC衬底基片边缘，外接有第二信号光源。