可控式光路变换器制造技术

本发明专利技术涉及一种可控式光路变换器，包括由磁光材料制成的第一光子晶体和第二光子晶体；第一光子晶体和第二光子晶体之间设置有非磁光材料制成的第三光子晶体；第三光子晶体与第一光子晶体、第二光子晶体分别形成单向波导；第三光子晶体中还设置有由磁光材料制成的缺陷腔，用作磁场控制下的开关；该光路变换器还包括磁场发生器，磁场发生器用于产生施加在第一光子晶体、第二光子晶体和磁控开关上的磁场。实施本发明专利技术的光路变换器，损耗小，占用的体积小，便于集成，操作灵活、便捷。

Controllable type optical path converter

The invention relates to a controllable optical converter, including magneto-optical materials made from the first and second photonic crystal photonic crystal; photonic crystal with third non magneto-optical material disposed between the first and the second photonic crystal photonic crystal; third photonic crystals and photonic crystals, the first second are respectively formed one-way photonic crystal waveguide; third photonic crystal is arranged in the cavity made of magneto optical materials, used as a switch under the control of magnetic field; the light path converter further includes a magnetic field generator for generating magnetic field generator is applied in the first second photonic crystals, photonic crystals and the magnetic field on the magnetic switch. The light path converter of the invention has the advantages of small loss, small occupation volume, convenient integration, flexible operation and convenient operation.

【技术实现步骤摘要】
可控式光路变换器
本专利技术涉及光通信技术，更具体的说，涉及一种可控式光路变换器。
技术介绍
光路变换器是光交叉器（OXC）的核心元件，OXC兼有复用、配线、保护/恢复、监控和网管的多功能OTN传输设备，能够对两路的信号进行交叉，使得光网络的配置更加灵活和以较小冗余，在网络中的提供自动的业务疏导。现有的光路变换器通常是利用光纤作为核心元件，将多路光路中的光信号相互交叉，然而在光路中引入光纤，难免会产生光损耗，影响信号传输的质量，并且使用光纤作为OXC的核心部件也将会占用整个光网络的体积。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对现有的光路变换器损耗较大，占用的体积较多的缺陷，提供一种新型的光路变换器，以解决而上述的缺陷。本专利技术解决上述问题的方案是：提供一种可控式光路变换器，包括由磁光材料制成的第一光子晶体和第二光子晶体；第一光子晶体和第二光子晶体之间设置有非磁光材料制成的第三光子晶体；第三光子晶体与第一光子晶体、第二光子晶体分别形成单向波导（波在波导中仅能沿一种方向传播）；第三光子晶体中还设置有由磁光材料制成的缺陷腔，在磁场控制下起开关作用，以下为清晰、方便起见，把此磁缺陷腔简称磁控开关；该光路变换器还包括磁场发生器，磁场发生器给第一光子晶体、第二光子晶体和磁控开关提供直流磁场。本专利技术的可控式光路变换器，第一光子晶体和第二光子晶体为正方形晶格点阵结构，第三光子晶体为与第一光子晶体、第二光子晶体的正方形晶格点阵成45°夹角的正方形晶格点阵结构。本专利技术的可控式光路变换器，第一光子晶体、第二光子晶体和磁控开关使用的材料为磁光材料,包括钇铁石榴石或其它磁光介质；第三光子晶体中的介质柱为非磁光材料,包括铝或其它高折射率材料。本专利技术的光路变换器，第三光子晶体与第一光子晶体、第二光子晶体分别形成的波导为直线型波导。本专利技术的可控式光路变换器，第三光子晶体与第一光子晶体、第二光子晶体分别形成的波导为折线型波导。本专利技术的可控式光路变换器，包括多个第一光子晶体和多个第二光子晶体组合成的多通道光路变换器。实施本专利技术的可控式光路变换器，不使用光纤作为主要的组件，其产生的损耗小，占用的体积小，当需要增加光路变换器进行光信号的交叉处理的时候只要将本专利技术的光路变换器增加到光路中即可，无需对现有的光路进行大范围的改动，操作起来灵活、便捷。附图说明以下结合附图对本专利技术进行详细说明，其中：图1为本专利技术可控式光路变换器的第一实施例的结构示意图；图2为本专利技术第一实施例透过特性图；图3为本专利技术第一实施例在磁控开关上没有施加磁场时的传输效果图；图4为本专利技术第一实施例进行单路传输时的传输效果图；图5为本专利技术第一实施例进行另一路的单路传输时的传输效果图；图6为本专利技术第一实施例对双路传输进行光路变换的传输效果图；图7为本专利技术第二实施例进行单路传输时的传输效果图；图8为本专利技术第二实施例进行另一路的单路传输时的传输效果图；图9为本专利技术第二实施例在磁控开关上没有施加磁场时的传输效果图；图10为本专利技术第三实施例在磁控开关上没有施加磁场时的传输效果图；图11为本专利技术第三实施例进行单路传输时的第一则传输效果图；图12为本专利技术第三实施例进行单路传输时的第二则传输效果图；图13为本专利技术第三实施例进行单路传输时的第三则传输效果图；图14为本专利技术第三实施例进行单路传输时的第四则传输效果图；图15为本专利技术第三实施例进行单路传输时的第五则传输效果图；图16为本专利技术第三实施例进行单路传输时的第六则传输效果图；图17为本专利技术第三实施例进行信号光路变换时的传输效果图；图18为本专利技术第三实施例进行信号光路变换时的第二则传输效果图。图19为本专利技术第三实施例进行信号光路变化时的第三则传输效果图；图20为本专利技术第三实施例进行信号光路变换时的第四则传输效果图；图21为本专利技术多个模块拼合的多通道光路变换器。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。如图1所示为本专利技术可控式光路变换器的第一实施例的结构示意图。本实施例中，光路变换器包括第一光子晶体100、第二光子晶体200和设置在两者之间的第三光子晶体300，第三光子晶体300与第一光子晶体100、第二光子晶体200之间形成第一波导310和第二波导320。第一光子晶体100、第二光子晶体200、第三光子晶体300均为二维光子晶体，通过在二维平板上上生成周期型排列的柱子形成。二维平面为XY所在平面上。第一波导310和第二波导320均为直线型波导。在本实施例中，第一光子晶体100和第二光子晶体200为钇铁石榴石（YttriumIronGarnet，YIG）柱所构成的光子晶体，为正方形晶格点阵结构，半径为a1=4.0毫米，晶格常数为r1=36.8毫米，介电常数为15ε0（ε0为真空介电常数）。第三光子晶体300为铝（Al）柱子所构成的光子晶体，亦为正方形晶格点阵结构，与第一光子晶体、第二光子晶体的正方形晶格点阵成45°夹角。晶格常数r3=26.0毫米的，半径为a2=3.9毫米，介电常数取为10ε0。在第三光子晶体300中，距离公共波导310和本地波导320相同长度的位置上，设置由YIG材料构成的圆柱，形成磁控开关301，磁控开关301中YIG圆柱的半径为a3=1.8毫米。以上仅为本实施例的具体尺寸，在针对不同的传输信号时，上述的a1，a2，a3，r1，r3等具体的数值可适应性改变。如图2为第一实施例的透射特性曲线图，其中信号在第一波导311端口输入，图中符号代表的含义：直线为磁控开关301上未施加磁场时，在312端口所得的功率透射谱；三角号表示当磁控开关301上施加了磁场后，在312端口的功率透射谱，而圆点和圆圈分别代表当磁控开关301上施加了磁场后，端口321或322输出的功率透射谱。由此图可见，对于磁控开关301的工作频率f0，当未对磁控开关301施加磁场时，信号沿第一波导传播；当对磁控开关301施加磁场时，信号被腔耦合至第二波导。在第一实施例具体材料和几何尺寸的情形中，当磁控开关301上的磁场强度为900Oe时，工作频率为4.55GHz。磁控开关301的工作频率f0是由其材料、几何尺寸及所加的磁场强度决定的，在实际中可根据需要进行设计。图3至图6给出了第一实施例在不同情况下的传输效果图，图3给出的是在311和321端口同时输入信号，当磁控开关301上没有施加磁场时的传输效果图。由于此时磁控开关301上没有施加磁场，两个信号不发生光路转换，仍沿原波导传播。一般的，在其中一个波导中输入信号，并在磁控开关301上加上磁场，可以使波导中的信号被切换到另一个波导中，如图4、图5所示。当两路信号同时在311和321端口输入时，此两个信号被同时进行光路切换至另一波导传播。以上的实施例中光子晶体所形成的单向波导为直线型，本专利技术并不限于此，折线形的波导也同样能够实现光信号的光路转换。图7至图9给出了本专利技术第二实施例，折线形波导的光路变换效果图。图7、图8为在单个波导中传输信号并在磁控开关301中施加磁场时的传输效果图，其传输效果与第一实施例的效果相似。图9为未在磁控开关301施加磁场时，信号沿原波导传输的效果图。为了实现在不同端口中的信号的传输，以下给出第二实施例在信号输入端为第一波导第一端311时，不同情况下的光路变换控制表：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可控式光路变换器，其特征在于，包括由磁光材料制成的第一光子晶体和第二光子晶体；所述的第一光子晶体和第二光子晶体之间设置有非磁光材料制成的第三光子晶体，其中，所述第一光子晶体和第二光子晶体为正方形晶格点阵结构，所述的第三光子晶体为与第一光子晶体、第二光子晶体的正方形晶格点阵成45°夹角的正方形晶格点阵结构；所述的第三光子晶体与第一光子晶体、第二光子晶体分别形成单向波导；所述的第三光子晶体中还设置有由磁光材料制成的磁控开关；所述的光路变换器还包括磁场发生器，所述磁场发生器给第一光子晶体、第二光子晶体和磁控开关提供直流磁场。

【技术特征摘要】
1.一种可控式光路变换器，其特征在于，包括由磁光材料制成的第一光子晶体和第二光子晶体；所述的第一光子晶体和第二光子晶体之间设置有非磁光材料制成的第三光子晶体，其中，所述第一光子晶体和第二光子晶体为正方形晶格点阵结构，所述的第三光子晶体为与第一光子晶体、第二光子晶体的正方形晶格点阵成45°夹角的正方形晶格点阵结构；所述的第三光子晶体与第一光子晶体、第二光子晶体分别形成单向波导；所述的第三光子晶体中还设置有由磁光材料制成的磁控开关；所述的光路变换器还包括磁场发生器，所述磁场发生器给第一光子晶体、第二光子晶体和磁控开关提供直流磁场。...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶科玉，欧阳征标，刘毅，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44