一种光开关及其控制方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种光开关及其控制方法。光开关包括微腔结构、微光纤结构、至少一层吸光性薄膜以及调节结构；调节结构与微腔结构、微光纤结构和吸光性薄膜连接，调节吸光性薄膜与微腔结构、微光纤结构与微腔结构之间的距离；微腔结构呈环形设置，吸光性薄膜沿垂直于环形的微腔结构所在平面的方向与微腔结构相对设置，与微腔结构耦合，根据与微腔结构之间的距离，控制微光纤结构与微腔结构之间的耦合状态；微光纤结构位于环形的微腔结构所在平面内与微腔结构相对设置，与微腔结构耦合，根据与微腔结构之间的耦合状态，控制光开关的开关状态。通过本发明专利技术的技术方案，实现了光开关的开关功能，且形成的光开关易于集成，消光比大且灵敏度高。

Optical switch and control method thereof

The embodiment of the invention discloses an optical switch and a control method thereof. The optical switch includes a micro cavity structure, micro fiber structure, at least one layer of light absorbing film and adjusting structure; adjusting the structure and connection of micro cavity structure, micro fiber structure and light absorbing film, adjusting light absorbing film and micro cavity structure, micro fiber structure and micro cavity distance; micro cavity structure is ring set, light absorbing film in the direction perpendicular to the plane of the ring micro cavity structure and the direction of the micro cavity structure arranged opposite and microcavity structure coupling between microcavity structure and according to the distance between optical fiber coupling control structure and micro cavity structure; micro cavity structure of the plane of micro fiber structure in the ring the microcavity structures with relative settings, and micro cavity structure coupling, coupling between microcavity and state according to the structure of the optical switch, switch state control. Through the technical proposal of the invention, the switching function of the optical switch is realized, and the light switch formed is easy to be integrated, and the extinction ratio is large and the sensitivity is high.

【技术实现步骤摘要】
一种光开关及其控制方法
本专利技术实施例涉及光学
，尤其涉及一种光开关及其控制方法。
技术介绍
光开关是一种具有一个或多个可选的传输端口的光学元器件，其作用是对光传输线路或集成光路中的光信号进行物理切换或逻辑操作。光开关在光信息处理系统、光纤通信及传感以及精密光学测量系统中具有广泛的应用。随着集成光子学的快速发展，对能够实现片上光存储、光通信、光调制等功能的光子芯片的需求越来越紧迫，光开关就是其中关键的元件。目前应用较广泛的是传统的机械式光开关，通过移动光纤将光直接耦合到输出端，采用发射镜或棱镜切换光路，将光反射或直接送到输出端。但机械式光开关的体积偏大，不易做成大型的光开关矩阵，且还存在重复性差和回跳抖动的问题，导致机械式光开关难以适应未来高速、大容量光传输的发展需求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种光开关及其控制方法，解决了传统机械式光开关存在的难集成和灵敏度低的问题，利用微腔结构、微光纤结构和吸光性薄膜构成的耦合系统，实现了光开关，且所述光开关易于集成，消光比大且灵敏度高。第一方面，本专利技术实施例提供了一种光开关，包括：微腔结构、微光纤结构、至少一层吸光性薄膜以及调节结构；所述调节结构分别与所述微腔结构、所述微光纤结构和所述吸光性薄膜连接，用于调节所述吸光性薄膜与所述微腔结构之间的距离，以及所述微光纤结构与所述微腔结构之间的距离；所述微腔结构呈环形设置，所述吸光性薄膜沿垂直于环形的所述微腔结构所在平面的方向，与所述微腔结构相对设置，并与所述微腔结构耦合，用于根据与所述微腔结构之间的距离，控制所述微光纤结构与所述微腔结构之间的耦合状态；所述微光纤结构位于环形的所述微腔结构所在平面内，与所述微腔结构相对设置，并与所述微腔结构耦合，用于根据与所述微腔结构之间的耦合状态，控制所述光开关的开关状态。进一步地，所述吸光性薄膜包括石墨烯薄膜。进一步地，所述微光纤结构的直径的范围为[0.5μm-2μm]。进一步地，所述吸光性薄膜的直径大于所述微腔结构的主直径。进一步地，所述吸光性薄膜与所述微腔结构之间的距离范围是[0μm-3μm]。进一步地，所述微光纤结构与所述微腔结构之间的距离范围是[0μm-2μm]。进一步地，所述光开关工作的波长范围[0.5μm-2μm]。第二方面，本专利技术实施例提供了一种第一方面所述光开关的控制方法，包括：调节微光纤结构与微腔结构之间的距离，使所述微光纤结构与所述微腔结构之间恰耦合；调节吸光性薄膜与所述微腔结构之间的距离，控制所述光开关的开关状态。进一步地，所述使所述微光纤结构与所述微腔结构之间恰耦合包括：使所述微光纤结构的光输出端的功率达到最小功率值。进一步地，所述调节吸光性薄膜与所述微腔结构之间的距离，控制光开关的开关状态包括：调节所述吸光性薄膜与所述微腔结构之间的距离，以调节所述微腔结构的品质因子和谐振波长，控制所述微光纤结构和所述微腔结构之间的耦合状态；根据所述微光纤结构和所述微腔结构之间的耦合状态，控制所述光开关的开关状态。本专利技术实施例提供了一种光开关及其控制方法，通过设置光开关包括微腔结构、微光纤结构、至少一层吸光性薄膜以及调节结构，设置调节结构分别与微腔结构、微光纤结构和吸光性薄膜连接，调节吸光性薄膜与微腔结构之间的距离，以及微光纤结构与微腔结构之间的距离；使微腔结构呈环形设置，吸光性薄膜沿垂直于环形的微腔结构所在平面的方向，与微腔结构相对设置，与微腔结构耦合，并根据与微腔结构之间的距离，控制微光纤结构与微腔结构之间的耦合状态；使微光纤结构位于环形的微腔结构所在平面内，与微腔结构相对设置，与微腔结构耦合，并根据与微腔结构之间的耦合状态，控制光开关的开关状态。即通过调节吸光性薄膜与微腔结构之间的距离，调节微光纤与微腔结构之间的耦合状态，进而实现光开关的开关功能，形成的光开关易于集成，消光比大且灵敏度高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一提供的一种光开关的结构示意图；图2为沿图1中AA’方向的剖面结构示意图；图3为微腔结构的品质因子随吸光性薄膜与微腔结构之间的距离变化图；图4为微腔结构的谐振波长的漂移值随吸光性薄膜与微腔结构之间的距离变化图；图5为微光纤结构的归一化光输出功率随时间的变化图；图6为本专利技术实施例二提供的一种光开关的控制方法的流程示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本专利技术实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本专利技术的技术方案，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一图1为本专利技术实施例一提供的一种光开关的结构示意图，图2为沿图1中AA’方向的剖面结构示意图。结合图1和图2，光开关包括微腔结构10、微光纤结构11、至少一层吸光性薄膜12以及调节结构(未示出)。其中，调节结构(未示出)分别与微腔结构10、微光纤结构11和吸光性薄膜12连接，可以调节吸光性薄膜12与微腔结构10之间的距离，以及微光纤结构11与微腔结构10之间的距离。示例性的，调节结构可以是精密移动控制台，可以分别将微腔结构10、微光纤结构11以及微腔结构10固定于不同的精密移动控制台上，通过移动各精密移动控制台，实现对微光纤结构11与微腔结构10，以及吸光性薄膜12与微腔结构10之间距离的精确调节。微腔结构10呈环形设置，吸光性薄膜12沿垂直于环形的微腔结构10所在平面的方向，与微腔结构10相对设置，并与微腔结构10耦合，用于根据与微腔结构10之间的距离，控制微光纤结构11与微腔结构10之间的耦合状态。微光纤结构11位于环形的微腔结构10所在平面内，与微腔结构10相对设置，并与微腔结构10耦合，用于根据与微腔结构10之间的耦合状态，控制光开关的开关状态。示例性的，微腔结构10可以是回音壁式的微环芯腔，也可以是回音壁式的微盘腔。示例性的，微光纤结构11与微腔结构10之间耦合，即二者之间可以进行能量的传递，通过调节微光纤结构11与微腔结构10之间的距离可以调节微光纤结构11与微腔结构10之间的耦合状态。微光纤结构11的光输入端输入能量，当微光纤结构11中的能量能够全部耦合进微腔结构10时，微光纤结构11的光输出端的功率达到最小功率值，此时微光纤结构11与微腔结构10之间处于恰耦合状态，对应光开关的关的状态。当微光纤结构11与微腔结构10处于恰耦合状态时，微光纤结构11中的能量全部耦合进微腔结构10中。但是，环形的微腔结构10能够限制微腔结构10内部的部分能量处于微腔结构10内部，另外部分能量则可以进入到微腔结构10的外部，由于吸光性薄膜12具有一定的吸光特性，通过调节吸光性薄膜12与微腔结构10之间的距离，可以调节微腔结构10的参数。图3为微腔结构的品质因子随吸光性薄膜与微腔结构之间的距离变化图，图4为微腔结构的谐振波长的漂移值随吸光性薄膜与微腔结构之间的距离变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光开关，其特征在于，包括：微腔结构、微光纤结构、至少一层吸光性薄膜以及调节结构；所述调节结构分别与所述微腔结构、所述微光纤结构和所述吸光性薄膜连接，用于调节所述吸光性薄膜与所述微腔结构之间的距离，以及所述微光纤结构与所述微腔结构之间的距离；所述微腔结构呈环形设置，所述吸光性薄膜沿垂直于环形的所述微腔结构所在平面的方向，与所述微腔结构相对设置，并与所述微腔结构耦合，用于根据与所述微腔结构之间的距离，控制所述微光纤结构与所述微腔结构之间的耦合状态；所述微光纤结构位于环形的所述微腔结构所在平面内，与所述微腔结构相对设置，并与所述微腔结构耦合，用于根据与所述微腔结构之间的耦合状态，控制所述光开关的开关状态。

【技术特征摘要】
1.一种光开关，其特征在于，包括：微腔结构、微光纤结构、至少一层吸光性薄膜以及调节结构；所述调节结构分别与所述微腔结构、所述微光纤结构和所述吸光性薄膜连接，用于调节所述吸光性薄膜与所述微腔结构之间的距离，以及所述微光纤结构与所述微腔结构之间的距离；所述微腔结构呈环形设置，所述吸光性薄膜沿垂直于环形的所述微腔结构所在平面的方向，与所述微腔结构相对设置，并与所述微腔结构耦合，用于根据与所述微腔结构之间的距离，控制所述微光纤结构与所述微腔结构之间的耦合状态；所述微光纤结构位于环形的所述微腔结构所在平面内，与所述微腔结构相对设置，并与所述微腔结构耦合，用于根据与所述微腔结构之间的耦合状态，控制所述光开关的开关状态。2.根据权利要求1所述的光开关，其特征在于，所述吸光性薄膜包括石墨烯薄膜。3.根据权利要求1所述的光开关，其特征在于，所述微光纤结构的直径的范围为[0.5μm-2μm]。4.根据权利要求1所述的光开关，其特征在于，所述吸光性薄膜的直径大于所述微腔结构的主直径。5.根据权利要求1所述的光开关，其特征在于，所述吸光性...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜校顺，范会博，张巽，肖敏，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32