高速微型磁光开关装置制造方法及图纸

高速微型磁光开关装置，涉及一种光开关，尤其是一种主要用于全光通信网络的高速微型磁光开关。设有输入装置，输入装置设１根光纤和自聚焦透镜；输入的光束经第１只双折射晶体、法拉第旋转器、石英旋转器、第２只双折射晶体、偏振分束镜和全反射三角棱镜后由输出装置射出。驱动装置输入端接控制信号，输出端接法拉第旋转器。具有偏振灵敏度低、无运动件、插入损耗小、响应速度快、串扰小、体积小、集成化程度高等优点。可满足抗干扰能力强、驱动电压低、稳定性高，电路设计简单、可靠，可长时间连续工作等要求。既可应用于光通讯的光交叉连接器，又可以应用于各种光路监控与维护系统、数据网络、光纤传感器系统和光纤测量系统等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光开关，尤其是一种主要用于全光通信网络的高速微型磁光开关。
技术介绍
光开关是构建大型光交换系统的核心器件和决定网络性能的关键因素。与电开关相比，光开关省去了电-光、光-电转换过程，设备相应简化，极大地提高网络的可靠性，并提供灵活的信号路由平台。尽管目前通信系统中采用光电交换，但未来的光网络却需要纯光开关代替光电转换来完成信号路由功能，实现网络的高速率和协议的透明性。因此光开关及其微型化的地位和重要性日益凸现。光开关作为一种光器件，在光通信领域里的应用非常广泛。它可以集成到各种不同的光网元中，例如自动保护倒换装置、网络监视系统、元器件测试系统、光分插复用系统、光交叉连接器、光路由器、光纤传感器系统和光纤测试系统等。已有的光开关大体可以分为机械式和非机械式两大类。机械式光开关的发展最为成熟，它具有插入损耗低、偏振无关、串扰小等优点。不足之处是开关时间长，一般为毫秒量级，与要求的微秒和纳秒量级相差甚远；开关体积大，有的还存在回跳抖动和重复性较差等问题。非机械式光开关是利用材料的电光、声光、热光和磁光等效应研制而成，相对于机械式光开关来说，它们具有较高的开关速度，一般可以达到微秒级甚至更低量级；它可以采用微电子工艺以实现高密度集成，可以应用于未来的集成光交换和光电子交换系统。不足之处是插入损耗大、隔离度低。现阶段较为前沿的非机械光开关有集成波导光开关、MEMS光开关、液晶光开关、热光效应光开关、声光开关和微型磁光开关等。杨俊等报道了一种新型磁光开关的理论分析与磁路设计(光电子技术与信息，2002，5)，闸述了磁光晶体旋光的原理和磁光晶体的光学性质，并对磁路进行了设计与计算。张惠英等报道了一种新型光开关交换器(半导体光电，2001，1)，探讨了光偏振现象和旋光现象的特点，进而利用偏振和旋光现象提出一种新型光开关交换器。
技术实现思路
为了克服现有的光开关的光-电及电-光转换方式和机械式光开关的低速传输方式，本专利技术旨在提出一种用于全光通信网络，可以高速地和大容量地切换全光信息的新型高速微型磁光开关装置。本专利技术设有输入装置，所说的输入装置设有1根光纤和自聚焦透镜，自聚焦透镜设于光纤出射光束光路上；光路转换装置，包括2只双折射晶体、法拉第旋转器、石英旋转器、偏振分束镜和全反射三角棱镜，第1只双折射晶体设于输入装置出射光束光路上，法拉第旋转器设于第1只双折射晶体的2条线偏振光出射光束光路上，而石英旋转器设于法拉第旋转器的2条线偏振光出射光路上，第2只双折射晶体设于石英旋转器出射的2条线偏振光的光路上，偏振分束镜和全反射三角棱镜分别设于第2只双折射晶体的2束偏振旋转光的射出光路上；输出装置，所说的输出装置设有2根光纤和自聚焦透镜，输出装置的自聚焦透镜设于光路转换装置的射出光路上，光纤设于输出装置的自聚焦透镜的出射光路上；驱动装置，其控制信号输入端外接控制信号端口，驱动装置输出端接光路转换装置的法拉第旋转器。双折射晶体可采用YVO4(钒酸钇)晶体。法拉第旋转器可由磁光晶体和通电螺线管组成，磁光晶体固定在通电螺线管上，磁光晶体可采用Gd:YIG掺钆钇铁石榴石厚膜构成的45°磁光晶体。最好采用两个通电螺线管，磁光晶体固定在两个通电螺线管之间。石英旋转器也可采用45°波片，即λ/4波片。驱动装置可采用纳秒量级脉冲发生器，在驱动装置的作用下，输入光开关的一束光束可以按照要求从不同的光路传输，并输出到二者中的一个特定的光开关输出端口。光通讯用光开关是光通信技术中十分重要的无源器件之一。近年来，光开关研究进展迅速，其内容涉及光开关的结构形式、原理、使用波长以及偏振灵敏性等。就光通信技术对光开关的使用要求而言，它必须具有低的串扰、小的插入损耗、短的开关时间和低的偏振灵敏度，同时对消光比、开关规模、开关尺寸等方面也有特定的要求。就影响光开关参数的因素而言，有组成光开关各分立器件技术指标(如透射率、旋光角等)的优劣，也有组装和调整技术水平的高低等。本专利技术给出了高速微型磁光开关的光学光路设计和高速微型磁光开关的高速控制技术研究包括纳秒脉冲信号发生器及其控制技术的研究。为了保证微型磁光开关的开关时间小于性能参数值，必须采用高速控制技术。微型磁光开关的高速控制技术对微型磁光开关的开关速度和其它性能有较大的影响。开关时间的长短是微型磁光开关的一个重要性能参数。对其涉及到的电路的要求满足抗干扰能力强、驱动电压低、稳定性高，电路设计简单、可靠，可以持续长时间连续工作。实验结果表明，本专利技术具有偏振灵敏度低、无运动零件、插入损耗小、响应速度快、集成化程度高等优点。本专利技术采用纳秒级调整控制驱动电路，可满足抗干扰能力强、驱动电压低、稳定性高，电路设计简单、可靠，可长时间连续工作等要求。本专利技术的有益效果是，微型磁光开关综合了法拉第磁光效应、微细加工技术、高速电子控制技术，使得微型磁光开关具备无运动件、开关速度快、稳定性高、驱动电压低、串扰小、体积小和易于高度集成等优点，并已达到如下的性能插入损耗小于1.5分贝、串音低于-30分贝、开关时间短于15微秒、最小电压小于4.5伏特。本专利技术既可应用于光通讯的光交叉连接器，又可以应用于各种光路监控与维护系统、数据网络、光纤传感器系统和光纤测量系统等。附图说明图1为本专利技术的组成框图。图2为本专利技术的1×2右旋磁场光路原理示意图。图3为本专利技术的1×2左旋磁场光路原理示意图。图4为本专利技术实施例的输入装置示意图。图5为本专利技术实施例的输出装置示意图。图6为本专利技术实施例的光路转换装置示意图。图7为本专利技术实施例采用单螺线管的法拉第旋转器示意图。图8为本专利技术实施例采用双螺线管的法拉第旋转器示意图。图9为本专利技术实施例的纳秒脉冲发生器电路组成原理图。具体实施例方式以下实施例将结合附图对本专利技术作进一步的说明。如图1所示，一种用于全光通信网络的高速微型磁光开关装置包括输入装置1、光路转换装置2、驱动装置3和输出装置4。参见图2～6，输入装置设有1根光纤11和自聚焦透镜P1，自聚焦透镜P1设于光纤11出射光束光路上；输出装置设有2根光纤41、42及自聚焦透镜P2，输出装置的自聚焦透镜P2设于光路转换装置的射出光路上，光纤41、42设于输出装置的自聚焦透镜P2的出射光路上。光路转换装置包括2只双折射晶体A1与A2、法拉第旋转器F、石英旋转器B、偏振分束镜C和全反射三角棱镜D。第1只双折射晶体A1设于输入装置的自聚焦透镜P1出射光束光路上，法拉第旋转器F设于第1只双折射晶体A1的2条线偏振光出射光束光路上，而石英旋转器B设于法拉第旋转器F的2条线偏振光出射光路上。第2只双折射晶体A2设于石英旋转器B出射的2条线偏振光的光路上，偏振分束镜C和全反射三角棱镜D分别设于第2只双折射晶体A2的2束偏振旋转光的射出光路上。法拉第旋转器采用Gd:YIG厚膜构成的45°法拉第旋转器，法拉第旋转器由磁光晶体M和通电螺线管S组成，磁光晶体M固定在通电螺线管S上(参见图7)，最好采用两个通电螺线管，磁光晶体M固定在两个通电螺线管S1与S2之间(参见图8)。石英旋转器可采用45°波片即λ/4波片。在图2中，光纤光束11经过光开关被传送到光纤41。从光纤11到光纤41的传输光路由二个部分光路组成。光束11经过透镜P1变成平行细光束，入射双折射晶体A本文档来自技高网...

【技术保护点】
高速微型磁光开关装置，其特征在于设有输入装置，所说的输入装置设有１根光纤和自聚焦透镜，自聚焦透镜设于光纤出射光束光路上；光路转换装置，包括２只双折射晶体、法拉第旋转器、石英旋转器、偏振分束镜和全反射三角棱镜，第１只双折射晶体 设于输入装置出射光束光路上，法拉第旋转器设于第１只双折射晶体的２条线偏振光出射光束光路上，石英旋转器设于法拉第旋转器的２条线偏振光出射光路上，第２只双折射晶体设于石英旋转器出射的２条线偏振光的光路上，偏振分束镜和全反射三角棱镜分别设于第２只双折射晶体的２束偏振旋转光的射出光路上；输出装置，所说的输出装置设有２根光纤和自聚焦透镜，输出装置的自聚焦透镜设于光路转换装置的射出光路上，光纤设于输出装置的自聚焦透镜的出射光路上；驱动装置，其控制信号输入端外接控制信号端口 ，驱动装置输出端接光路转换装置的法拉第旋转器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：翁梓华，黄元庆，陈智敏，朱赟，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：92[中国|厦门]