CN109143477A - 一种基于v型流道的1×3光开关 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种基于V型流道的1×3光开关，该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用于连接气腔和外部气压泵的小孔，所述第二层结构为方形透明介质层，所述第二层结构包括四个条形波导，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、气腔、V型流道，其中V型流道中有一段液体柱，且液体柱中液体的折射率与方形透明介质层的折射率相同；所述第三层结构为平板基底。本发明通过外部气压泵控制液体柱来实现1×3光开关的输出控制，其具有良好的操控性和适应性，机械磨损小，具有实际的应用价值。

Description

一种基于V型流道的1×3光开关
技术领域
本发明涉及一种基于V型流道的1×3光开关，属于光通信技术领域。
背景技术
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。
发明内容
为了解决现存光开关输出端口少和损耗大等问题，本发明提出一种基于V型流道的1×3光开关，该光开关设计V型流道，利用气/液流动特性和反射/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，具有实际的应用价值。
本发明的目的将通过以下技术方案得以实现：一种基于V型流道的1×3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用于连接气腔和外部气压泵的小孔，
所述第二层结构为方形透明介质层，所述第二层结构包括四个条形波导，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、气腔、V型流道，其中V型流道中有一段液体柱，且液体柱中液体的折射率与方形透明介质层的折射率相同；
所述第三层结构为平板基底。
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，以及方形透明介质层的下表面与平板基底的上表面之间均通过等离子辅助键合方式连接。
优选地，所述V型流道位于方形透明介质层的中间，V型流道中的左臂端口与外部气压泵相连接，右臂端口处密封有空气。
优选地，所述V型流道中部填充有液体。
优选地，所述液体为与所述方形透明介质层折射率相同的匹配液。
优选地，所述气腔的气管通过所述小孔引出，与外部气压泵相接，通过外部气压泵驱动V型流道中的液体，进而调节V型流道中液体柱的位置以便来控制光束的透射或反射，进而实现1×3光开关的输出控制。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明是将V型流道应用于光开关之中，通过外部气压泵控制液体柱来实现1×3光开关的输出控制，其具有良好的操控性和适应性，机械磨损小，具有实际的应用价值。本发明由于未使用复杂器件，且结构简单，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为本发明的结构示意正视图。
图2为本发明的工作原理示意图，光束从第四条形波导5处输出。
图3为本发明的工作原理示意图，光束从第三条形波导4处输出。
图4为本发明的工作原理示意图，光束从第二条形波导3处输出。
具体实施方式
本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
本发明揭示了一种基于V型流道的1×3光开关，如图1和图2和图3和图4所示，所述光开关由上而下依次包括有第一层结构10、第二层结构20和第三层结构30。
所述第一层结构10为盖板，所述第一层结构上设置有一个用于连接气腔6和外部气压泵的小孔1，所述第二层结构20为方形透明介质层，所述第二层结构包括四个条形波导，即第一条形波导2、第二条形波导3、第三条形波导4和第四条形波导5、气腔6、V型流道7，其中V型流道中有一段液体柱，且液体柱中液体的折射率与方形透明介质层的折射率相同；所述第三层结构30为平板基底。
其中V型流道7中有一段液体柱，且液体的折射率与方形透明介质层的折射率相同，V型流道7位于方形透明介质层的中间，V型流道7中的左臂端口与外部气压泵相连接，右臂端口处密封有空气，V型中部填充有液体，且所述液体是与方形透明介质层折射率相同的匹配液。
盖板的下表面与方形透明介质层的上表面之间，以及方形透明介质层的下表面与平板基底的上表面之间都是通过等离子辅助键合方式连接。通过外部气压泵驱动流道中的液体，进而调节V型流道7中液体柱的位置以便来控制光束的透射或反射，可以实现1×3光开关的“开”和“关”功能。
本技术方案中光开关操控原理与具体实施方式包括：图1中，本技术方案是将液体封装在V型流道7中。初始状态，如图2所示，由于V型流道7中液体的折射率与方形透明介质的折射率相同，从第一条形波导2入射的光束可以直接透过V型流道7的左臂，进而照射到V型流道7的右臂前表面，光束在右臂气液界面处被全反射到第四条形波导5处，即第一输出端口。当外界气压泵向气腔6填充气体时，V型流道7中的液体随之发生位移，使得液体两臂长基本相等，如图3所示，此时光束可以直接通过V型流道7的两臂，进入第三条形波导4中，即第二输出端口；如果气压泵继续驱动V型流道7中的液体发生位移，到达图4的位置，此时入射光只能照射到左臂的前表面，光束在左臂气液界面处被反射到第二条形波导3中，即第三输出端口，由此本技术方案实现了1×3光开关的“开”和“关”功能。
本技术方案将微流控技术与光通信理论结合，提出了一种新型光开关；交换容量得到了提升，而且易于集成，结构简单，制作成本低。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种基于V型流道的1×3光开关，其特征在于：由上而下依次包括有第一层结构（10）、第二层结构（20）和第三层结构（30），
所述第一层结构（10）为盖板，所述第一层结构上设置有一个用于连接气腔（6）和外部气压泵的小孔（1），
所述第二层结构（20）为方形透明介质层，所述第二层结构包括四个条形波导，即第一条形波导（2）、第二条形波导（3）、第三条形波导（4）和第四条形波导（5）、气腔（6）、V型流道（7），其中V型流道中有一段液体柱，且液体柱中液体的折射率与方形透明介质层的折射率相同；
所述第三层结构（30）为平板基底。
2.根据权利要求1所述的一种基于V型流道的1×3光开关，其特征在于：所述第一层结构（10）、第二层结构（20）和第三层结构（30）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V型流道的1×3光开关，其特征在于：所述盖板的下表面与方形透明介质层的上表面之间，以及方形透明介质层的下表面与平板基底的上表面之间均通过等离子辅助键合方式连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于V型流道的1×3光开关，其特征在于：所述V型流道（7）位于方形透明介质层的中间，V型流道（7）中的左臂端口与外部气压泵相连接，右臂端口处密封有空气。
5.根据权利要求1所述的一种基于V型流道的1×3光开关，其特征在于：所述V型流道中部填充有液体。
6.根据权利要求5所述的一种基于V型流道的1×3光开关，其特征在于：所述液体为与所述方形透明介质层折射率相同的匹配液。
7.根据权利要求1所述的一种基于V型流道的1×3光开关，其特征在于：所述气腔（6）的气管通过所述小孔（1）引出，与外部气压泵相接，通过外部气压泵驱动V型流道中的液体，进而调节V型流道（7）中液体柱的位置以便来控制光束的透射或反射，进而实现1×3光开关的输出控制。
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