一种基于楔形液晶盒的光交换模块制造技术

本发明专利技术公开了一种基于楔形液晶盒的光交换装置，包括输入光纤准直器、第一偏振转换组件、第一光栅、第一透镜、楔形液晶盒、第二透镜、第二光栅、第二偏振转换组件和输出光纤准直器阵列；输入光纤准直器设置在第一透镜的光轴上，第一光栅与楔形液晶盒分别设置于第一透镜的前后焦面上；输出光纤准直器阵列离轴设置于第二透镜的出射光路侧；第二偏振转换组件设置于输出光纤准直器阵列与第二光栅之间；通过调节施加在楔形液晶盒上电场的大小改变楔形液晶盒的出射光与第二透镜的光轴之间的夹角从而改变第二透镜的出射光与光轴之间的距离；本发明专利技术通过楔形液晶盒与适当的光学系统设计，对输入光信号中任一波长均产生多个可选择的输出端口，实现波长选择开关功能。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种基于楔形液晶盒的光交换装置，包括输入光纤准直器、第一偏振转换组件、第一光栅、第一透镜、楔形液晶盒、第二透镜、第二光栅、第二偏振转换组件和输出光纤准直器阵列；输入光纤准直器设置在第一透镜的光轴上，第一光栅与楔形液晶盒分别设置于第一透镜的前后焦面上；输出光纤准直器阵列离轴设置于第二透镜的出射光路侧；第二偏振转换组件设置于输出光纤准直器阵列与第二光栅之间；通过调节施加在楔形液晶盒上电场的大小改变楔形液晶盒的出射光与第二透镜的光轴之间的夹角从而改变第二透镜的出射光与光轴之间的距离；本专利技术通过楔形液晶盒与适当的光学系统设计，对输入光信号中任一波长均产生多个可选择的输出端口，实现波长选择开关功能。【专利说明】一种基于模形液晶盒的光交换模块
本专利技术属于光通信
，更具体地，涉及一种基于楔形液晶盒的波长选择开 关。
技术介绍
随着人们对通信带宽需求的增长和通信业务的日益复杂化，电信运营商对光通信 网络配置的灵活性提出更高的要求，基于波分复用技术和可重构光分插复用技术的智能 化光网络得到迅速发展。光开关与波长选择开关是光通信系统中的重要器件和模块，在 智能化光网络中得到越来越普遍的应用。与电开关相比，光开关与波长选择开关不经过 "光-电-光"转换，能够提高网络的可靠性与灵活性，是实现全光网络必需的器件。 光开关是一种具有一个或多个输入/输出端口的光器件，它可以在输入/输出端 口之间实现光信号的线路交换，利用光开关可以在光网络中实现光交叉连接、线路自愈保 护等功能。而波长选择开关也是一种具有一个或多个输入/输出端口的光器件，它可以在 输入/输出端口之间实现波长粒度的线路交换，利用波长选择开关可以组成功能灵活的可 重构光分插复用节点，对提高智能化光网络的性能至关重要。光开关和波长选择开关的区 别在于，前者对光信号的交换是波长无关的，一个输入端口的所有光波长，只能同时交换到 同一个输出端口中；后者对光信号的交换是波长相关的，一个输入端口的不同光波长，可以 分别交换到不同输出端口中。 光开关的常用技术方案有机械式光开关、热光开关、磁光开关、电光开关、MEMS (微 电机系统）光开关、波导型光开关等等，波长选择开关的常用技术方案有MEMS、LC0S (娃基 液晶）、液晶等等。其中现有基于液晶技术的波长选择开关，它是通过一个液晶单元与一个 双折射楔形棱镜相配合，通过液晶单元控制光束的偏振方向，让光束以〇光或者e光通过双 折射楔形棱镜，产生不同的偏转角度，再通过一定的光学系统设计，实现对光束输出端口的 选择和交换。该方案的特点是，光信号通过一个液晶单元+双折射楔形棱镜组合结构，只能 选择两个可能的输出端口，为了选择多个可能的输出端口（比如8个），需要将3个这样的 组合结构串联起来，因此器件的端口扩展性较差，难以实现大端口数的波长选择开关。 液晶材料具有一种电控双折射特性，通过外加电场可以改变液晶材料的折射率， 据此可以制作楔形液晶盒，即可以通过外加电场调节光路的偏转角。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于楔形液晶盒实现波长选择开 关功能的波长选择开关。 本专利技术提供的基于楔形液晶盒的光交换装置，包括输入光纤准直器、第一偏振转 换组件、第一光栅、第一透镜、楔形液晶盒、第二透镜、第二光栅、第二偏振转换组件和输出 光纤准直器阵列；所述输入光纤准直器设置在第一透镜的光轴上，所述第一光栅与所述楔 形液晶盒分别设置于第一透镜的前、后焦面上；所述第一偏振转换组件设置于输入光纤准 直器与第一光栅之间；所述第二透镜与第一透镜共轴；所述楔形液晶盒与所述第二光栅分 别置于第二透镜的前后焦面上；所述输出光纤准直器阵列离轴设置于第二透镜的出射光路 侦h所述第二偏振转换组件设置于输出光纤准直器阵列与第二光栅之间；输入光纤准直器 输出的光经过第一偏振转换组件后成为两束e光，分别进入第一光栅色散成m路不同波长 的光，其波长分别为入^ λ2……λ m，2m路光经过第一透镜后分别作为楔形液晶盒的入射 光，楔形液晶盒的出射光作为第二透镜的入射光，第二透镜的出射光与光轴之间的距离r' =(n-1) af;通过调节施加在楔形液晶盒上电场的大小改变楔形液晶盒的出射光与第二 透镜的光轴之间的夹角Θ 8从而改变第二透镜的出射光与光轴之间的距离；其中，f为第一 透镜与第二透镜的焦距，a为楔形液晶盒的楔角，η为楔形液晶盒的折射率。 本专利技术还提供了一种基于楔形液晶盒的光交换装置，包括输入光纤准直器、第一 偏振转换组件、第一光栅、第一透镜、楔形液晶盒和输出光纤准直器阵列；在所述楔形液晶 盒的平面上镀有反射膜；所述输入光纤准直器设置在所述第一透镜的光轴上，所述第一光 栅与所述楔形液晶盒分别设置于第一透镜的前后焦面上；所述第一偏振转换组件设置于输 入光纤准直器与第一光栅之间；输出光纤准直器阵列与所述输入光纤准直器处于同一个水 平面设置；输入光纤准直器输出的光经过第一偏振转换组件后成为两束e光，分别进入第 一光栅色散成m路不同波长的光，其波长分别为λ ρ λ 2......λ m，2m路光经过第一透镜后分 别作为楔形液晶盒的入射光，楔形液晶盒由于平面上镀有反射膜，光路反向出射，再通过第 一透镜后，出射光与光轴之间的距离r = (2n_2) a f ;通过调节施加在楔形液晶盒上电场的 大小改变楔形液晶盒的出射光与第一透镜的光轴之间的夹角Θ 7，从而改变第二透镜的出 射光与光轴之间的距离；其中，f为第一透镜的焦距，a为楔形液晶盒的楔角，η为楔形液晶 盒的折射率。 本专利技术提出一种基于楔形液晶盒的光交换模块结构，通过楔形液晶盒与适当的光 学系统设计，将楔形液晶盒制成阵列式结构，输入的波分复用光信号中的不同波长，通过一 个光栅色散展开在阵列的不同单元上，可以对每个波长的输出端口进行独立的控制，从而 实现波长选择开关功能。 本专利技术提出的一种基于楔形液晶盒的波长选择开关，包括输入光纤准直器、偏振 转换组件、光栅、透镜、楔形液晶盒以及输出光纤准直器阵列，其中光栅与楔形液晶盒分别 置于透镜的前后焦平面上。来自输入光纤准直器的光经过偏振转换组件后成为两束e光， 再经过光栅色散成m路不同波长的光，其波长分别为λ ρ λ 2……λ m，经过透镜后进入楔形 液晶盒，然后偏转一定的角度反射或透射，最后输出。通过电压调节楔形液晶盒的折射率可 以使所需波长进入任意的输出光纤准直器中，从而实现波长选择开关的功能。 【专利附图】【附图说明】 图1为液晶的电光效应不意图。 图2为楔形液晶盒结构图。 图3为楔形液晶盒透射式结构光路图。 图4为楔形液晶盒反射式结构光路图。 图5为基于楔形液晶盒的波长选择开关的透射式结构俯视图。 图6为基于楔形液晶盒的波长选择开关的透射式结构侧视图。 图7为基于楔形液晶盒的波长选择开关的反射式结构俯视图。 图8为基于楔形液晶盒的波长选择开关的反射式结构侧视图。 【具体实施方式】 为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于楔形液晶盒的光交换装置，其特征在于，包括输入光纤准直器(111)、第一偏振转换组件(112)、第一光栅(113)、第一透镜(114)、楔形液晶盒(115)、第二透镜(214)、第二光栅(213)、第二偏振转换组件(212)和输出光纤准直器阵列(211)；所述输入光纤准直器(111)设置在第一透镜(114)的光轴上，所述第一光栅(113)与所述楔形液晶盒(115)分别设置于第一透镜(114)的前、后焦面上；所述第一偏振转换组件(112)设置于输入光纤准直器(111)与第一光栅(113)之间；所述第二透镜(214)与第一透镜(114)共轴；所述楔形液晶盒(115)与所述第二光栅(213)分别置于第二透镜(214)的前后焦面上；所述输出光纤准直器阵列(211)离轴设置于第二透镜(214)的出射光路侧；所述第二偏振转换组件(212)设置于输出光纤准直器阵列与第二光栅之间；输入光纤准直器(111)输出的光经过第一偏振转换组件(112)后成为两束e光，分别进入第一光栅(113)色散成m路不同波长的光，其波长分别为λ1、λ2……λm，2m路光经过第一透镜(114)后分别作为楔形液晶盒(115)的入射光，楔形液晶盒(115)的出射光作为第二透镜(214)的入射光，第二透镜(214)的出射光与光轴之间的距离r'＝(n‑1)αf；通过调节施加在楔形液晶盒(115)上电场的大小改变楔形液晶盒(115)的出射光与第二透镜(214)的光轴之间的夹角θ8从而改变第二透镜(214)的出射光与光轴之间的距离；其中，f为第一透镜(114)与第二透镜(214)的焦距，α为楔形液晶盒(115)的楔角，n为楔形液晶盒(115)的折射率。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：万助军，陈旭，罗志祥，米仁杰，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42