CN104297952B - 光纤声光光开关 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光纤声光光开关，在壳体内设有输入端准直器和输出端准直器，在输入输出端准直器之间设有声光器件，输入输出端准直器与光纤对应一一连接。声光器件和输出端准直器均为n个且一一对应，n个声光器件在光路方向上顺序排列，在相邻两声光器件之间分别设有平行棱镜，每个平行棱镜用于将其前面相邻那个声光器件产生的衍射光改变方向后进入对应的接收端准直器，而不影响其前面声光器件0级光传输方向，衍射光再从与该接收端准直器对应的光纤输出。本发明解决了以前接收端始终有一根光纤（或光纤准直器）有光的缺点，同时解决了接收端的两个光纤的光频不一致的问题。

Description

光纤声光光开关
技术领域
本发明涉及光学器件，尤其是用于光纤领域的光开关，属于声光技术领域。
背景技术
在全光网中，光开关是实现光分插复用、光交叉连接、网络监控以及自愈保护等功能的核心器件。随着数据业务的快速增长，为满足全光通信的要求，全光通信网络对光开关的性能要求也越来越高。
声光开关就是利用声光效应制作的光开关，其基本原理是利用声波来偏转光，偏转光的偏转角度与声波频率成正比，偏转光的强度在一定范围内与声波的强度成正比。这种利用声波来控制光线的偏转具有速度快、无机械运动、可靠性高和插入损耗小等优点，但目前只有l×2光纤声光光开关，它只使用了一个声光器件。这种光纤声光光开关的接收端有两根光纤，其中一根光纤接收0级光，另一根光纤接收衍射光。受声光效应原理的限制，这种光纤声光光开关有两个缺点：第一，接收0级光的光纤始终有光（大于入射光能量的5%），无法实现光强为0的工作状态；第二，与入射光相比，0级光没有频移，衍射光有频移，导致接收端两根光纤中的光频不一致，这两个缺点使得目前的光纤声光光开关不能满足许多光信号处理的要求。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种接收光纤中的任何一根光纤都能做到无光状态的光纤声光光开关。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
光纤声光光开关，包括壳体，在壳体内输入端设有输入端准直器，输出端设有输出端准直器，在输入端准直器和输出端准直器之间设有声光器件，声光器件包括声光介质、压电换能器、匹配网络和高频插座，输入端准直器和输出端准直器与光纤对应一一连接，输入端准直器为一个，其特征在于：所述声光器件和输出端准直器均为n个且一一对应，n≥2，n个声光器件在光路方向上顺序排列，在相邻两声光器件之间分别设有平行棱镜，平行棱镜总共为n-1个，每个平行棱镜用于将其前面相邻那个声光器件产生的衍射光改变方向后进入对应的接收端准直器，而不影响其前面声光器件0级光传输方向，衍射光再从与该接收端准直器对应的光纤输出。
输入端准直器和输出端准直器分别用胶粘接在对应的准直器调节块上，各准直器调节块再分别用胶粘接在壳体对应位置。
相邻两声光器件的布拉格角度满足以下条件，该两个声光器件发生声光互作用时，产生的衍射光均为正1级衍射光或负1级衍射光。
所述平行棱镜为平行四边形棱镜，每个平行棱镜用于将其前面相邻那个声光器件产生的衍射光改变方向后平行移动一定距离后进入对应的接收端准直器。
本发明设计了l×n路光纤声光光开关，能根据需要使接收端任何一根光纤的光强为0、且接收端所有光纤的光频保持一致，以满足高性能光信号处理的要求。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果（以两个声光器件和两个接收端准直器为例进行说明，其它情况类似）：
1、第一个声光器件射频信号RF1为0时（即不输入射频信号），对应的接收端准直器内的光强为0（即无光状态），第二个声光器件射频信号RF2为0时（即不输入射频信号），对应的接收端准直器内的光强为0（即无光状态），这样就解决了以前接收端始终有一根光纤（或光纤准直器）有光的缺点。
2、通过调整两个声光器件的布拉格角度，使两个声光器件发生声光互作用时，产生的衍射光均为正1级衍射光或负1级衍射光，这时衍射光光频与入射光相比都是增加或减少一个射频信号的频率，特别是在两个射频信号RF1和RF2相同的时候，两个声光器件产生的衍射光增加或减少的就是相同一个频率，即两个衍射光的光频率完全相同，这样就解决了以前接收端的两个光纤（或光纤准直器）的光频不一致的问题。
3、如果同时给两个声光器件施加射频信号RF1与射频信号RF2，这时接收端的两个光纤准直器内都会有衍射光。通过改变射频信号RF1与射频信号RF2的功率比例，可以实现改变进入两个光纤准直器内的光强的分配比例。
4、按照本发明思路，通过增加声光器件、平行棱镜和接收端光纤准直器就能达到实现多路光纤声光光开关的目的，非常灵活。如l×2光纤声光光开关有2个声光器件、1个平行棱镜和2个接收端光纤准直器；l×3光纤声光光开关有3个声光器件、2个平行棱镜和3个接收端光纤准直器；l×n光纤声光光开关有n个声光器件、（n-1）个平行棱镜和n个接收端光纤准直器。
附图说明
图1-本发明l×2光纤声光光开关结构示意图。
图2-本发明l×3光纤声光光开关结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明光纤声光光开关，包括壳体1，在壳体内输入端2设有输入端准直器3，输出端4设有输出端准直器5。在输入端准直器3和输出端准直器5之间设有声光器件6，声光器件6包括声光介质7、压电换能器8、匹配网络9和高频插座10。所述声光介质的材料为磷化镓、氧化碲、锗砷硒、钼酸铅、钨酸铅吸或磷化铟。输入端准直器3和输出端准直器5与光纤11对应一一连接，输入端准直器3为一个，声光器件6和输出端准直器5均为n个且一一对应，n≥2，n个声光器件6在光路方向上顺序排列。在相邻两声光器件6之间分别设有平行棱镜12，即平行棱镜12总共为n-1个，每个平行棱镜12用于将其前面相邻那个声光器件产生的衍射光13改变方向后进入对应的接收端准直器5，而不影响其前面声光器件0级光14传输方向，衍射光13再从与该接收端准直器对应的光纤11输出。只有最后一个声光器件的衍射光不通过棱镜反射而直接通过对应的接收端准直器从光纤输出。所有输出端准直器以不互相干扰为条件而设置。
输入端准直器3和输出端准直器5分别用胶粘接在对应的准直器调节块15上，各准直器调节块15再分别用胶粘接在壳体1对应位置。
相邻两声光器件的布拉格角度满足以下条件，该两个声光器件发生声光互作用时，产生的衍射光均为正1级衍射光或负1级衍射光。
所述平行棱镜12为平行四边形棱镜，每个平行棱镜用于将其前面相邻那个声光器件产生的衍射光改变方向后平行移动一定距离后进入对应的接收端准直器。
与输入端准直器和输出端准直器连接的光纤都是单模光纤或者都是保偏光纤。
本发明可以提供l×n光纤声光光开关，n≥2，对应的有n个声光器件、（n-1）个平行棱镜和n个接收端光纤准直器。图1为n=2的情形，图2为n=3的情形，根据实际需要，可以进行声光器件、平行棱镜和接收端准直器的相应增减。
以图2为例，第一个射频信号RF1施加到第一个声光器件6内的工作情况：光从光纤11进入本光纤声光光开关，被输入端准直器3准直输入第一个声光器件，再与射频信号RF1在第一个声光器件声光介质7内产生的超声波发生声光互作用，产生衍射光13，这个衍射光13被平行棱镜12反射得到反射光，反射光进入对应的接收端准直器5，再从对应的光纤输出。
第二个射频信号RF2施加到第二个声光器件内的工作情况：光从光纤11进入本光纤声光光开关，被输入端准直器3准直后穿过第一个声光器件声光介质4后，得到衍射光和0级光，衍射光按上段描述被棱镜反射，0级光因为不被棱镜改变方向，则直接进入第二个声光器件，再与射频信号RF2在第二个声光器件声光介质内产生的超声波发生声光互作用，产生衍射光13，这个衍射光13进入对应的接收端准直器15，再从对应的光纤输出。
第一个射频信号RF1为0时（即不输入射频信号），位于接收端的接收端光纤准直器（图1下面那个）内的光强为0（即无光状态），第二个射频信号RF2为0时（即不输入射频信号），位于接收端的光纤准直器（图1上面那个）内的光强为0（即无光状态），这样就解决了以前接收端始终有一根光纤（或光纤准直器）有光的缺点。
通过调整两个声光器件的布拉格角度，使两个声光器件发生声光互作用时，产生的两衍射光均为正1级衍射光或负1级衍射光，这时两衍射光的光频与入射光相比都是增加或减少一个射频信号的频率。特别是在两个射频信号RF1和RF2相同的时候，两个声光器件产生的衍射光增加或减少的就是相同一个频率，即两个衍射光的光频率完全相同，这样就解决了以前接收端的两个光纤（或光纤准直器）的光频不一致的缺点。
如果同时给两个声光器件施加射频信号RF1与射频信号RF2，这时接收端的两个光纤准直器内都会有光信号。通过改变射频信号RF1与射频信号RF2的功率比例，可以实现改变进入接收端两个光纤准直器内光强的分配比例。
按照本发明思路，通过增加声光器件、平行棱镜和接收端光纤准直器就能达到实现多路光纤声光光开关的目的，如l×3光纤声光光开关（见图2）有3个声光器件、2个平行棱镜和3个接收端光纤准直器，l×n光纤声光光开关有n个声光器件、（n-1）个平行棱镜和n个接收端光纤准直器。
本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (4)

1.光纤声光光开关，包括壳体，在壳体内输入端设有输入端准直器，输出端设有输出端准直器，在输入端准直器和输出端准直器之间设有声光器件，声光器件包括声光介质、压电换能器、匹配网络和高频插座，输入端准直器和输出端准直器与光纤对应一一连接，输入端准直器为一个，其特征在于：所述声光器件和输出端准直器均为n个且一一对应，n≥2，n个声光器件在光路方向上顺序排列，在相邻两声光器件之间分别设有平行棱镜，平行棱镜总共为n-1个，每个平行棱镜用于将其前面相邻那个声光器件产生的衍射光改变方向后进入对应的接收端准直器，而不影响其前面声光器件0级光传输方向，衍射光再从与该接收端准直器对应的光纤输出。
2.根据权利要求1所述的光纤声光光开关，其特征在于：输入端准直器和输出端准直器分别用胶粘接在对应的准直器调节块上，各准直器调节块再分别用胶粘接在壳体对应位置。
3.根据权利要求1所述的光纤声光光开关，其特征在于：相邻两声光器件的布拉格角度满足以下条件，该两个声光器件发生声光互作用时，产生的衍射光均为正1级衍射光或负1级衍射光。
4.根据权利要求1所述的光纤声光光开关，其特征在于：所述平行棱镜为平行四边形棱镜，每个平行棱镜用于将其前面相邻那个声光器件产生的衍射光改变方向后平行移动一定距离后进入对应的接收端准直器。
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