CN107193084A - 一种新型的全玻璃集成的一体化声光开关 - Google Patents

一种新型的全玻璃集成的一体化声光开关 Download PDF

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Abstract

一种新型全玻璃集成的一体化声光开关，包括均为玻璃材质的输入光纤、切换光纤和输出光纤，输入光纤和输出光纤分别与切换光纤的两端熔接，输入光纤与切换光纤的连接点为熔接点A，输出光纤与切换光纤的连接点为熔接点A′，该熔接点A和熔接点A′位于切换光纤的中心轴线的两侧；未向切换光纤施加声波信号时，光线在切换光纤输出端的熔接点A′以与在切换光纤输入端的熔接点A向相同的传输方向进入输出光纤中；当向切换光纤施加声波信号时，切换光纤中的光线发生偏转，光线不进入到输出光纤中。本发明为全玻璃式光纤声光开关，无需其他机械结构件，切换光纤由一段折射率渐变光纤实现，避免了常见光开关结构复杂，构件繁多，光线传输损耗大的问题。

Description

一种新型的全玻璃集成的一体化声光开关
技术领域
本发明属于光学器件技术领域，具体地说是一种新型的全玻璃集成的一体化声光开关。
背景技术
声光器件基于声光效应，利用声波不同的频率控制光线的偏转角度，从而实现速度快、可靠性高、无机械运动、损耗小的声光开关功能。如专利公开号为CN105511022的中国发明专利申请，公开了一种声光开关，包括多个切换单元、拨杆和驱动组件，所述多个切换单元呈单排阵列排布，每个所述切换单元均包括调节板、输入端光纤准直器和多个输出端光纤准直器，所述输入端光纤准直器设置在所述调节板上，所述多个输出端光纤准直器分布在所述输入端光纤准直器的旋转平面内，所述拨杆连接至所述驱动组件，所述拨杆在所述驱动组件的带动下，沿着所述多个切换单元的排布方向，在所述多个切换单元之间移动，使得所述拨杆能够与每个所述切换单元中的所述调节板配合，当所述拨杆与其中一个所述调节板配合时，所述拨杆在所述驱动组件的带动下能够带动所述调节板连同所述调节板上的所述输入端光纤准直器旋转以实现所述输入端光纤准直器与待选通的所述输出端光纤准直器对准。由上述可看出，该声光开关的输入端和输出端结构均较为复杂，机械构件繁多，工艺复杂，制作成本高，操作实施繁琐。同时，现有声光开关的光信号需要在自由空间中传播，容易受到干扰，可靠性有限，误动作几率较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种新型的全玻璃集成的一体化声光开关，无需其他机械结构件，切换光纤由一段折射率渐变光纤实现，避免了常见光开关结构复杂，构件繁多的，光线传输损耗大的问题，为全玻璃式光纤声光开关，无自由空间传播，无需其他介质。
为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：
一种新型全玻璃集成的一体化声光开关，包括均为玻璃材质的输入光纤、切换光纤和输出光纤，输入光纤和输出光纤分别与切换光纤的两端熔接，输入光纤与切换光纤的连接点为熔接点A，输出光纤与切换光纤的连接点为熔接点A′，该熔接点A和熔接点A′位于切换光纤的中心轴线的两侧；
未向切换光纤施加声波信号时，光线在切换光纤输出端的熔接点A′以与在切换光纤输入端的熔接点A向相同的传输方向进入输出光纤中；
当向切换光纤施加声波信号时，切换光纤中的光线发生偏转，光线直接从切换光纤向外出射而不进入到输出光纤中。
所述切换光纤为折射率渐变光纤。
所述熔接点A位于输入光纤的中心轴线上，熔接点A′位于输出光纤的中心轴线上。
所述熔接点A至切换光纤的中心轴线的垂直距离等于熔接点A′到切换光线的中心轴线的垂直距离。
所述切换光纤长度为L0，光线在切换光线内的L0/2长度的位置中传输时，进行光线传输信息的傅里叶变换。
所述输入光纤、切换光纤和输出光纤均采用相同的玻璃材质制成。
本发明通过声光效应控制光线偏转，实现了全光纤声光开关功能，实现输出光纤中不同信号的切换。本发明为全玻璃式光纤声光开关，无需其他机械结构件，切换光纤由一段折射率渐变光纤实现，避免了常见光开关结构复杂，构件繁多的，光线传输损耗大的问题。
附图说明
附图1为本发明未施加声波信号时的实施结构示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述。
如附图1所示，本发明揭示了一种新型的全玻璃集成的一体化声光开关，包括均为玻璃材质的输入光纤101、切换光纤102和输出光纤103，输入光纤和输出光纤分别与切换光纤的两端熔接，输入光纤与切换光纤的连接点为熔接点A，输出光纤与切换光纤的连接点为熔接点A′，该熔接点A和熔接点A′位于切换光纤的中心轴线的两侧。比如本实施例中，熔接点A位于切换光纤中心轴线的下侧，而熔接点A′则位于切换光纤中心轴线的上侧，该输入光纤和输出光纤错位设置。以上方位定义，均以附图 1所示为基准。
未向切换光纤施加声波信号时，光线在切换光纤输出端的熔接点A′以与在切换光纤输入端的熔接点A向相同的传输方向进入输出光纤中。
当向切换光纤施加声波信号时，切换光纤中的光线发生偏转，光线直接从切换光纤向外出射而不进入到输出光纤中。
从而通过声波信号的施加与否，改变输出光纤的信号，该信号可设为“0”和“1”。
未施加声波信号时，切换光纤中的光线在出射时保持与入射的角度一致，此时光线从切换光纤中传输到输出光纤中，由输出光纤进行出射，信号可设为“1”。当向切换光纤施加声波信号时，使光线在切换光纤中发生偏转，使得让光线直接从切换光纤中向外射出而没有进入到输出光纤中，此时输出光纤没有光线出射，信号为“0”。
所述切换光纤为折射率渐变光纤，长度为L0，光线在切换光线内的 L0/2长度的位置中传输时，恰好实现光线传输信息的傅里叶变换。
所述未向切换光纤施加声波信号时，光线在切换光线中的出射点与入射点分别位于该切换光纤的中心轴线的两侧。
所述熔接点A位于输入光纤的中心轴线上，熔接点A′位于输出光纤的中心轴线上。熔接点A至切换光纤的中心轴线的垂直距离等于熔接点A′到切换光线的中心轴线垂直距离，即输入光纤和输出光纤以切换光纤为中心错位设置在该切换光纤的两端。
光束入射到折射率渐变的切换光纤中沿周期曲线路径保持高斯模传输。当光线进入到切换光纤的入射点偏离其中心轴线位置-△h时，光束传输路径仍为周期曲线，曲线周期设为2L0，在L0/2处，光线偏转角度与距入射端光线距切换光纤中心轴线位置的位移x呈傅里叶变换关系。由于切换光纤内折射率呈抛物线型对称分布，因此光线在没有声波作用情况下，传输至L0处时，出射角度与入射角度相同，出射点的位置距切换光纤中心距离为△h。在声波作用下，光线传输方向发生偏转，偏转位移与声波信号频率和强度有关，通过设置不同的声波信号参数，可选择不同的输出光纤的熔接位置。
在本发明中，未向切换光纤施加声波信号时，光线经输入光纤101由熔接点A进入切换光纤102，在切换光纤102中传输时保持高斯模传输，在切换光纤的出射点A’以与熔接点A向相同的传输方向出射而进入到输出光纤中。其中，光线经切换光纤传输后，传输方向不变，出射点在垂直于切换光纤方向发生一定的平移。当在垂直切换光纤102方向施加声波信号104时，由于声光效应，切换光纤102中的光线发生偏转，使得光线直接从切换光纤中向外射出而确保光线没有进入到输出光纤103中，此时输出光纤没有光线射出。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种新型的全玻璃集成的一体化声光开关，其特征在于，包括均为玻璃材质的输入光纤、切换光纤和输出光纤，输入光纤和输出光纤分别与切换光纤的两端熔接，输入光纤与切换光纤的连接点为熔接点A，输出光纤与切换光纤的连接点为熔接点A′，该熔接点A和熔接点A′位于切换光纤的中心轴线的两侧；
未向切换光纤施加声波信号时，光线在切换光纤输出端的熔接点A′以与在切换光纤输入端的熔接点A向相同的传输方向进入输出光纤中；
当向切换光纤施加声波信号时，切换光纤中的光线发生偏转，光线直接从切换光纤向外出射而不进入到输出光纤中。
2.根据权利要求1所述的新型的全玻璃集成的一体化声光开关，其特征在于，所述切换光纤为折射率渐变光纤。
3.根据权利要求2所述的新型的全玻璃集成的一体化声光开关，其特征在于，所述熔接点A位于输入光纤的中心轴线上，熔接点A′位于输出光纤的中心轴线上。
4.根据权利要求3所述的新型的全玻璃集成的一体化声光开关，其特征在于，所述熔接点A至切换光纤的中心轴线的垂直距离等于熔接点A′到切换光线的中心轴线的垂直距离。
5.根据权利要求4所述的新型的全玻璃集成的一体化声光开关，其特征在于，所述切换光纤长度为L0，光线在切换光线内的L0/2长度的位置中传输时，进行光线传输信息的傅里叶变换。
6.根据权利要求5所述的新型的全玻璃集成的一体化声光开关，其特征在于，所述输入光纤、切换光纤和输出光纤均采用相同的玻璃材质制成。
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