【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光开关，具体涉及一种高稳定性的磁光开关及其实现方法。
技术介绍
1、光开关组件是全光网络的重要组件之一，在光纤网络系统中对光信号进行直接、交叉或多方的切换传输，在光学通讯系统、传感探测领域、仪器仪表领域等十分广泛的应用。
2、一个1×2光开关，它能够在一个输入端口和两个输出端口之间提供光切换，或者在两个输入端口之间和一个输出端口提供光切换。1×2光开关已经被广泛地用于无线电通讯行业，例如保护切换，标记切换等。1×2光开关也已经被用于建立大尺寸的开关，例如1×4和1×8光学开关。在一些情况下，应用若干个1×2光开关减小能量消耗和或被占用的物理空间。所有这些应用领域对光开关都有一个共同的要求，即外形尺寸须小巧紧凑。实现这些光开关有许多技术，例如机械、微电子机械（mems）式、电-光、热-光、声-光、磁-光和半导体技术。每一种切换技术都有优点和缺点。例如，机械开关是最广泛应用的路由元件和提供非常小的插入损耗和串扰特性，但是，机械开关的切换时间是被限制在毫秒范围内，且装置本身体积很大。此外，如果用引擎驱动部件来操作开关，开关会有有限的使用寿命，并且被可靠性问题所困扰。而磁光开关是一种光学开关，利用法拉第磁致旋光效应来实现光路的切换，法拉第旋光效应是指线偏振光在磁性介质中传递时，受外磁场作用偏振面发生旋转的现象。利用这一原理，磁光开关通过改变外加磁场来改变线偏振光的偏振面，从而实现光路切换目的。由于没有任何运动部件，因而有优越的可靠性和开关响应速度。
3、与传统机械式光开关以及其他非机械式光开关相比，
4、如图1所示，现有的磁光开关是将准直器及光学元件直接固定于金属壳体上，这种磁光开关应用于风力发电机，低端网络等，由于机械壳体不是圆对称，上下会凹凸弯变形；金属壳体结构，是一个三面有金属，一面是空气的结构，不同的温度下，形变是不对称的，会发生翘曲，导致器件温度特性不好。因此，这种直接将光学元件固定在金属壳体上的磁光开关温度性能不好，无法满足高可靠性的需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高稳定性的磁光开关及其实现方法，该磁光开关结构紧凑，温度稳定性好，可靠性高。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种高稳定性的磁光开关，包括单光纤准直器、圆玻璃管、光学内核组件、第一磁屏蔽环、第二磁屏蔽环、线圈和双光纤准直器，所述单光纤准直器、双光纤准直器设置于光学内核组件两端，所述单光纤准直器、双光纤准直器的端部以及光学内核组件固定于圆玻璃管内，所述第一磁屏蔽环和第二磁屏蔽环前后套设于圆玻璃管外侧，形成两部分封闭磁回路，所述线圈套设于圆玻璃管与第二磁屏蔽环之间；所述单光纤准直器具有端口1，所述双光纤准直器具有端口2和端口3，所述线圈根据通电方向产生不同方向的磁场，实现1-2、1-3之间的光路切换，同时实现1-2、2-1的双向通光或1-3、3-1的双向通光。
3、进一步地，所述光学内核组件包括基条以及沿光束入射方向依次设置于基条上的多个光学元件，所述多个光学元件包括第一位移片、第一波片组、第一法拉第旋光片、第二法拉第旋光片、双折射晶体楔角片组、第二波片组和第二位移片，所述第一法拉第旋光片外侧罩设有磁环，所述第一法拉第旋光片的前、后两侧分别设置有第一u型磁罩、第二u型磁罩，所述第二法拉第旋光片的前、后两侧分别设置有第三u型磁罩、第四u型磁罩，以防止磁场相互干扰。
4、进一步地，所述第一法拉第旋光片为固定外加磁场的法拉第旋光片。
5、进一步地，所述第二法拉第旋光片为可被线圈磁场改变而产生自保持磁场的法拉第旋光片。
6、进一步地，所述第一磁屏蔽环设置于第一法拉第旋光片所在横截面的圆玻璃管外侧，所述线圈设置于第二法拉第旋光片所在横截面的圆玻璃管外侧，所述第二磁屏蔽环设置于线圈外侧。
7、进一步地，所述第一磁屏蔽环与圆玻璃管内部的第一u型磁罩和第二u型磁罩组成第一封闭磁回路，所述第二磁屏蔽环与圆玻璃管内部的第三u型磁罩和第四u型磁罩组成第二封闭磁回路；两部分封闭磁回路，互相抗干扰。
8、进一步地，所述第一波片组由第一波片和第二波片组成，所述第二波片组由第三波片和第四波片组成，以通过单个波片的作用或多个波片的组合作用使光束的偏振方向发生旋转；所述双折射晶体楔角片组由两个双折射晶体楔角片组成。
9、进一步地，所述单光纤准直器、双光纤准直器与光学内核组件相对的端部的外周壁与圆玻璃管两端的内周壁密封固定连接。
10、本专利技术还提供了上述高稳定性的磁光开关的实现方法，包括以下步骤：
11、1）将光学内核组件中的所有光学元件按光路结构依次粘贴固定于基条上；
12、2）将贴设好所有光学元件的基条粘贴固定于圆玻璃管内；
13、3）将第一磁屏蔽环套设于光学内核组件中第一法拉第旋光片所在横截面的圆玻璃管外侧，将线圈套设于光学内核组件中第二法拉第旋光片所在横截面的圆玻璃管外侧，然后将第二磁屏蔽环套设于线圈外侧；
14、4）将单光纤准直器、双光纤准直器和圆玻璃管夹持在调整架上，按光路结构调试光学指标，通过给线圈通电，产生不同方向的磁场，实现1-2、1-3之间的光路切换，当光学指标调试到设定要求时，将单光纤准直器、双光纤准直器的端部粘贴固定在圆玻璃管内；
15、5）将调试好的整个磁光开关封装于金属壳体内，完成磁光开关整体器件的封装实现。
16、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供了一种全新设计的高稳定性的磁光开关及其实现方法，该磁光开关采用基条结构加圆玻璃管密封，光学元件固定于基条上，光学内核组件与准直器全密封固定于玻璃管内，线圈和磁屏蔽环外套，再将整个磁光开关器件封装在机械外壳中。由于圆玻璃管是圆对称结构，在不同温度下的形变是对称的，玻璃的温度系数好，将准直器固定在圆玻璃管内，圆玻璃管封装结构对称，温度稳定性好，因此本专利技术提供的圆玻璃管密封封装的磁光开关器件整体光路结构紧凑，可靠性高，能满足更高的可靠性、更低延时的磁光开关要求。本专利技术通过玻璃管高可靠性封装，克服了金属胶装壳体抗冲击震动性差的局限，并可以满足-40℃~+85℃的温控特性；通过升级光路，实现双通结构，实现专用网络的双向自由切换；通过采用精密基条内核支撑结构，采用圆管密封方式，实现了磁光器件的高强度和高可靠性。
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1.一种高稳定性的磁光开关，其特征在于，包括单光纤准直器、圆玻璃管、光学内核组件、第一磁屏蔽环、第二磁屏蔽环、线圈和双光纤准直器，所述单光纤准直器、双光纤准直器设置于光学内核组件两端，所述单光纤准直器、双光纤准直器的端部以及光学内核组件固定于圆玻璃管内，所述第一磁屏蔽环和第二磁屏蔽环前后套设于圆玻璃管外侧，形成两部分封闭磁回路，所述线圈套设于圆玻璃管与第二磁屏蔽环之间；所述单光纤准直器具有端口1，所述双光纤准直器具有端口2和端口3，所述线圈根据通电方向产生不同方向的磁场，实现1-2、1-3之间的光路切换，同时实现1-2、2-1的双向通光或1-3、3-1的双向通光。
2.根据权利要求1所述的一种高稳定性的磁光开关，其特征在于，所述光学内核组件包括基条以及沿光束入射方向依次设置于基条上的多个光学元件，所述多个光学元件包括第一位移片、第一波片组、第一法拉第旋光片、第二法拉第旋光片、双折射晶体楔角片组、第二波片组和第二位移片，所述第一法拉第旋光片外侧罩设有磁环，所述第一法拉第旋光片的前、后两侧分别设置有第一U型磁罩、第二U型磁罩，所述第二法拉第旋光片的前、后两侧分别设置有第三
3.根据权利要求2所述的一种高稳定性的磁光开关，其特征在于，所述第一法拉第旋光片为固定外加磁场的法拉第旋光片。
4.根据权利要求2所述的一种高稳定性的磁光开关，其特征在于，所述第二法拉第旋光片为可被线圈磁场改变而产生自保持磁场的法拉第旋光片。
5.根据权利要求2所述的一种高稳定性的磁光开关，其特征在于，所述第一磁屏蔽环设置于第一法拉第旋光片所在横截面的圆玻璃管外侧，所述线圈设置于第二法拉第旋光片所在横截面的圆玻璃管外侧，所述第二磁屏蔽环设置于线圈外侧。
6.根据权利要求2所述的一种高稳定性的磁光开关，其特征在于，所述第一磁屏蔽环与圆玻璃管内部的第一U型磁罩和第二U型磁罩组成第一封闭磁回路，所述第二磁屏蔽环与圆玻璃管内部的第三U型磁罩和第四U型磁罩组成第二封闭磁回路；两部分封闭磁回路，互相抗干扰。
7.根据权利要求2所述的一种高稳定性的磁光开关，其特征在于，所述第一波片组由第一波片和第二波片组成，所述第二波片组由第三波片和第四波片组成，以通过单个波片的作用或多个波片的组合作用使光束的偏振方向发生旋转；所述双折射晶体楔角片组由两个双折射晶体楔角片组成。
8.根据权利要求1所述的一种高稳定性的磁光开关，其特征在于，所述单光纤准直器、双光纤准直器与光学内核组件相对的端部的外周壁与圆玻璃管两端的内周壁密封固定连接。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种高稳定性的磁光开关的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种高稳定性的磁光开关，其特征在于，包括单光纤准直器、圆玻璃管、光学内核组件、第一磁屏蔽环、第二磁屏蔽环、线圈和双光纤准直器，所述单光纤准直器、双光纤准直器设置于光学内核组件两端，所述单光纤准直器、双光纤准直器的端部以及光学内核组件固定于圆玻璃管内，所述第一磁屏蔽环和第二磁屏蔽环前后套设于圆玻璃管外侧，形成两部分封闭磁回路，所述线圈套设于圆玻璃管与第二磁屏蔽环之间；所述单光纤准直器具有端口1，所述双光纤准直器具有端口2和端口3，所述线圈根据通电方向产生不同方向的磁场，实现1-2、1-3之间的光路切换，同时实现1-2、2-1的双向通光或1-3、3-1的双向通光。
2.根据权利要求1所述的一种高稳定性的磁光开关，其特征在于，所述光学内核组件包括基条以及沿光束入射方向依次设置于基条上的多个光学元件，所述多个光学元件包括第一位移片、第一波片组、第一法拉第旋光片、第二法拉第旋光片、双折射晶体楔角片组、第二波片组和第二位移片，所述第一法拉第旋光片外侧罩设有磁环，所述第一法拉第旋光片的前、后两侧分别设置有第一u型磁罩、第二u型磁罩，所述第二法拉第旋光片的前、后两侧分别设置有第三u型磁罩、第四u型磁罩，以防止磁场相互干扰。
3.根据权利要求2所述的一种高稳定性的磁光开关，其特征在于，所述第一法拉第旋光片为固定外加磁场的法拉第旋光片。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：林文雄，蒋友山，吴玉霞，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：
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