一种基于压电陶瓷驱动的1×3光开关制造技术

本实用新型专利技术提出了一种基于压电陶瓷驱动的1×3光开关，所述光开关由上而下依次包括有第一层结构、第二层结构和第三层结构，所述第一层结构为盖板，所述第一层结构上设置有一个槽口，所述第二层结构为方形透明介质层，包括四个条形波导和三层块状装置，所述三层块状装置由第一波导层、第二波导层和第三波导层所组成，其中第一波导层和第三波导层的对角线为空气槽；所述第三层结构为平板基底，所述第三层结构包括压电陶瓷、电线出口和电线。本实用新型专利技术将压电陶瓷驱动技术和三层块状装置应用于光开关，通过电控实现1×3光开关的可控输出，具有良好的操控性和适应性，具有实际的应用价值。

A 1*3 Optical Switch Driven by Piezoelectric Ceramics

The utility model proposes a 1*3 optical switch driven by a piezoelectric ceramic. The optical switch consists of a first layer structure, a second layer structure and a third layer structure from top to bottom. The first layer structure is a cover plate, and the first layer structure is provided with a slot. The second layer structure is a square transparent dielectric layer, including four strip waveguides and three layers of block devices. The three-layer block device consists of a first waveguide layer, a second waveguide layer and a third waveguide layer, in which the diagonal lines of the first waveguide layer and the third waveguide layer are air grooves; the three-layer structure is a flat plate substrate, and the three-layer structure includes piezoelectric ceramics, wire outlets and wires. The utility model applies the piezoelectric ceramic driving technology and three-layer block device to the optical switch, realizes the controllable output of the 1*3 optical switch by electronic control, has good manipulation and adaptability, and has practical application value.

【技术实现步骤摘要】
一种基于压电陶瓷驱动的1×3光开关
本技术涉及一种基于压电陶瓷驱动的1×3光开关，属于光通信

技术介绍
光开关是光交换的核心器件，也是影响光网络性能的主要因素之一。光开关作为新一代全光联网网络的关键器件，主要用来实现光层面上的路由选择、波长选择、光交叉连接和自愈保护等功能。在全光网中，光分插复用器件（OADM）和光交叉连接（OXC）是不可缺少的网络节点设备，而光开关和光开关阵列则是这些设备中的核心器件。但是目前的光开关除了MEMS等少数类型的光开关以外，现有同类型的光开关通常是1个输入端对应2个输出端的切换，交换容量总是有限，而且很难制成大阵列。
技术实现思路
为了解决现存光开关输出端口少和能耗高等问题，本技术提出来一种基于压电陶瓷驱动的1×3光开关，该光开关设计了三层块状装置，利用反射和透射原理，可以实现1×3光开关的输出控制，具有良好的操控性。本技术的目的将通过以下技术方案得以实现：一种基于压电陶瓷驱动的1×3光开关，所述光开关由上而下依次包括有第一层结构、第二层结构和第三层结构，所述第一层结构为盖板，所述第一层结构上设置有一个槽口，所述第二层结构为方形透明介质层，包括四个条形波导和三层块状装置，所述四个条形波导即第一条形波导、第二条形波导、第三条形波导和第四条形波导，所述三层块状装置由第一波导层、第二波导层和第三波导层所组成，其中第一波导层和第三波导层的对角线为空气槽，第二波导层由一整块透明介质构成；所述第三层结构为平板基底，所述第三层结构包括压电陶瓷、电线出口和电线。优选地，所述第一层结构、第二层结构和第三层结构相互之间通过等离子辅助键合方式连接。优选地，所述盖板的下表面与方形透明介质层的上表面之间、方形透明介质层的下表面与平板基底的上表面之间以及三层块状装置与压电陶瓷之间均通过等离子辅助键合方式连接。优选地，所述槽口向内凹陷地设置于盖板的下表面。优选地，所述第一波导层和第三波导层的对角线上的空心槽均密封有空气。优选地，所述第一波导层、第二波导层和第三波导层相互之间紧密贴合设置。优选地，所述压电陶瓷的电线通过电线出口引出，与外电源相接，通过控制加载在压电陶瓷上的电压来驱动三层块状装置向上移动，使从第一条形波导入射的光束分别照射到三层块状装置中不同波导层上，利用光束的全透射和全反射，进而实现1×3光开关的可控输出。本技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本技术将压电陶瓷驱动技术和三层块状装置应用于光开关，通过电控实现1×3光开关的可控输出，具有良好的操控性和适应性，具有实际的应用价值。本技术由于未使用电机等复杂器件，其结构简单，因而制作成本、生产工艺也大大降低，具有重要的技术价值和经济价值，能够在光通信领域中得到广泛的应用。附图说明图1为本技术一种基于压电陶瓷驱动的1×3光开关的结构示意正视图。图2为本技术的三层块状装置8的立体图；图3为本技术的三层块状装置8中的第一波导层13的俯视图，其空气槽位于第一波导层13的对角线上。图4为本技术的三层块状装置8中的第二波导层14的俯视图。图5为本技术的三层块状装置8中的第三波导层15的俯视图，其空气槽位于第三波导层15的对角线上，与第一波导层13对角线方向不同。图6为本技术的一种基于压电陶瓷驱动的1×3光开关的工作原理示意图，光束从第二条形波导5输出；图7为本技术的一种基于压电陶瓷驱动的1×3光开关的工作原理示意图，光束从第三条形波导6输出；图8为本技术的一种基于压电陶瓷驱动的1×3光开关的工作原理示意图，为光束从第四条形波导7输出。具体实施方式下面结合附图对本技术的技术方案做进一步的详细说明：本技术提供了一种基于压电陶瓷驱动的1×3光开关，该光开关采用三明治结构：如图1所示，所述光开关由上而下依次包括有第一层结构、第二层结构和第三层结构，所述第一层结构为盖板1，所述第一层结构上设置有一个槽口2，所述第二层结构为方形透明介质层3，包括四个条形波导和三层块状装置8，所述四个条形波导即第一条形波导4、第二条形波导5、第三条形波导6和第四条形波导7。如图2和图3和图4和图5所示，所述三层块状装置8由第一波导层13、第二波导层14和第三波导层15所组成，其中第一波导层13和第三波导层15的对角线为空气槽，第二波导层14由一整块透明介质构成。所述第三层结构为平板基底9，所述第三层结构包括压电陶瓷10、电线出口11和电线12。图2为三层块状装置8的立体图；图3为三层块状装置8中的第一波导层13的俯视图，其空气槽位于第一波导层13的对角线上；图4为三层块状装置8中的第二波导层14的俯视图，由一整块透明介质构成；图5为三层块状装置8中的第三波导层15的俯视图，其空气槽位于第三波导层15的对角线上，与第一波导层13对角线方向不同。所述盖板1的下表面与方形透明介质层3的上表面之间，以及方形透明介质层3的下表面与平板基底9的上表面之间都是通过等离子辅助键合方式连接。利用压电陶瓷的电致伸缩效应，当外电源提供电压时，压电陶瓷10向上伸长，然后驱动三层块状装置8到不同的高度，使从条形波导4入射的光束分别照射到三层块状装置8中三个不同波导层上，利用光束的透射和反射，可以实现1×3光开关的可控输出，具有良好的操控性。本技术的压电陶瓷驱动原理与具体实施方式包括：外电源通过电线12向压电陶瓷10提供电压，利用压电陶瓷的电致伸缩效应，陶瓷10向上伸长，然后驱动三层块状装置8到不同的高度，使从条形波导4入射的光束分别照射到三层块状装置8中不同波导层上，利用光束的透射和反射，可以实现1×3光开关的可控输出。本技术光开关操控原理与具体实施方式包括：在图1中，三层块状装置8由第一波导层13、第二波导层14和第三波导层15所组成，其中第一波导层13和第三波导层15的对角线为空气槽，第二波导层14由一整块透明介质构成。初始状态，如图6所示，从第一条形波导4入射的光束只能照射到三层块状装置8中的第一波导层13，由于第一波导层13的对角线为空气槽，光束被反射到第二条形波导5中，即第一输出端口。当外电源通过电线12向压电陶瓷10提供一定的电压，利用压电陶瓷的电致伸缩效应，压电陶瓷10向上伸长，然后驱动三层块状装置8到不同的高度，使从第一条形波导4入射的光束只能照射到三层块状装置8中的第二波导层14，如图7所示，由于第二波导层14是方形透明介质，光束直接透射过三层块状装置8中的第二波导层14，进入第三条形波导6中，即第二输出端口。如果继续加大电压，压电陶瓷进一步伸长，并驱动三层块状装置8的位移，使从第一条形波导4入射的光束只能照射到三层块状装置8中的第三波导层15，如图8所示，此时空气槽在另一条斜边上，与第一波导层13对角线方向不同，故光束被反射到第四条形波导7中，即第三输出端口，由此本技术实现1×3光开关的可控输出。利用压电陶瓷的电致伸缩效应，当外电源提供电压时，压电陶瓷10向上伸长，然后驱动三层块状装置8到不同的高度，使从第一条形波导4入射的光束分别照射到三层块状装置8中三个不同波导层上，利用光束的全透射和全反射，可以实现1×3光开关的可控输出，具有良好的操控性。本技术方案将微流控技术与光通信理论本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于压电陶瓷驱动的1×3光开关，其特征在于：所述光开关由上而下依次包括有第一层结构、第二层结构和第三层结构，所述第一层结构为盖板（1），所述第一层结构上设置有一个槽口（2），所述第二层结构为方形透明介质层（3），包括四个条形波导和三层块状装置（8），所述四个条形波导即第一条形波导（4）、第二条形波导（5）、第三条形波导（6）和第四条形波导（7），所述三层块状装置（8）由第一波导层（13）、第二波导层（14）和第三波导层（15）所组成，其中第一波导层（13）和第三波导层（15）的对角线为空气槽，第二波导层（14）由一整块透明介质构成；所述第三层结构为平板基底（9），所述第三层结构包括压电陶瓷（10）、电线出口（11）和电线（12）。

【技术特征摘要】
1.一种基于压电陶瓷驱动的1×3光开关，其特征在于：所述光开关由上而下依次包括有第一层结构、第二层结构和第三层结构，所述第一层结构为盖板（1），所述第一层结构上设置有一个槽口（2），所述第二层结构为方形透明介质层（3），包括四个条形波导和三层块状装置（8），所述四个条形波导即第一条形波导（4）、第二条形波导（5）、第三条形波导（6）和第四条形波导（7），所述三层块状装置（8）由第一波导层（13）、第二波导层（14）和第三波导层（15）所组成，其中第一波导层（13）和第三波导层（15）的对角线为空气槽，第二波导层（14）由一整块透明介质构成；所述第三层结构为平板基底（9），所述第三层结构包括压电陶瓷（10）、电线出口（11）和电线（12）。2.根据权利要求1所述的一种基于压电陶瓷驱动的1×3光开关，其特征在于：所述第一层结构、第二层结构和第三层结构相互之间通过等离子辅助键合方式连接。3.根据权利要求2所述的一种基于压电陶瓷驱动的1×3光开关，其特征在于：所述盖板（1）的下表面与方形透明介质层（3）的...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗江云，万静，孙枫，呙明贤，王兆松，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32