CN109212789A - 一种快速1xn的光开关 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种快速1XN的光开关，其包括一光输入端口、N个光接收端口和KTN晶体，N为大于或等于2的整数，通过控制KTN晶体上的电压大小，实现光输入端口射出的光束不同偏转后切换进入不同的光接收端口。采用KTN晶体来改变光束的传播方向，使光束产生偏转后被切换至不同的光接收端口。本发明的光开关基于KTN晶体的电光效应，具有控制原理简单，响应速度快等特点。

Description

一种快速1XN的光开关
技术领域
本发明涉及一种快速1XN的光开关。
背景技术
光开关主要应用于光通信系统、光纤网络系统、光纤测量系统或仪器和光纤传感系统中的光信号的交换及光信号强度的调整。
在光纤网络系统中，信息的传递是通过光信号在光纤中的传输来实现。为了将信息进行更好的分配/链接，我们需要将来光信号分别传输给不同的线路或者是将不同线路的光切换到指定的线路中。常规的信号分配方法是通过光电/电光的双向转换来实现。但是，在高速光信号传递的过程中，光电/电光的转换往往成为速度瓶颈。对于多通道的光信息传递，光电/电光的转换是极为困难的，需要很多的预处理工作。因此，尽管电信号在金属导线中传输时可以非常容易地实现连接，而光信号要从输入光纤进入输出光纤必须要有非常精确的藕合，否则光强的损失将非常严重，最好是实现光信号的直接切换传输。
现有技术中，主要使用机械步进电机驱动来实现光偏转达到光切换的效果，但是采用步进电机驱动存在结构复杂，响应速度慢等特点。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种控制原理简单、响应速度快的快速1XN的光开关。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种快速1XN光开关，其包括一光输入端口、N个光接收端口和KTN晶体，N为大于或等于2的整数，通过控制KTN晶体上的电压大小，实现光输入端口射出的光束不同偏转后切换进入不同的光接收端口。
其依序包括光纤输入准直器、偏振分光元件、偏振合光元件、光纤接收准直器，所述光纤输入准直器形成所述的光输入端口，光纤接收准直器上具有所述的N个光接收端口，且N个光接收端口呈线性排列，所述KTN晶体设于偏振分光元件和偏振合光元件之间；所述光纤输入准直器射出的光信号进入偏振分光元件内分成偏振方向相互垂直的o光和e光，o光从偏振分光元件射出后直接进入KTN晶体内，e光从偏振分光元件射出后经过一半波片后再进入KTN晶体内，从KTN晶体射出的o光经过另一半波片后进入偏振合光元件，从KTN晶体射出的e光直接进入偏振合光元件。
所述偏振分光元件和偏振合光元件均为walk-off晶体。
所述KTN晶体的两端各设有一反射镜，光信号依序经过两反射镜形成反射折叠光路。
其依序包括光纤准直器、偏振分/合光元件、反射镜，所述KTN晶体设于偏振分/合光元件和反射镜之间，所述光纤准直器上具有所述的光输入端口和N个光接收端口，且N个光接收端口呈线性排列，所述光纤准直器输出的光信号进入偏振分/合光元件内分成偏振方向相互垂直的o光和e光，o光从偏振分/合光元件射出直接进入KTN晶体内，而e光从偏振分/合光元件射出后经过半波片后再进入KTN晶体内。
所述偏振分/合光元件为walk-off晶体。
本发明采用以上结构，具有以下技术效果：采用KTN晶体来改变光束的传播方向，使光束产生偏转后被切换至不同的光接收端口。本发明的光开关基于KTN晶体的电光效应，具有控制原理简单，响应速度快等特点。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；
图1为本发明为快速1XN的光开关实施例1的俯视图；
图2为本发明为快速1XN的光开关实施例1的侧视图；
图3为KTN晶体内部反射折叠光路的示意图；
图4为本发明为快速1XN的光开关实施例2的俯视图；
图5为本发明为快速1XN的光开关实施例2的侧视图。
具体实施方式
本发明一种快速1XN光开关，其包括一光输入端口、N个光接收端口和KTN晶体，N为大于或等于2的整数，通过控制KTN晶体上的电压大小，实现光输入端口射出的光束不同偏转后切换进入不同的光接收端口。
实施例1：如图1或图2所示，一种快速1XN光开关，其依序包括光纤输入准直器101、偏振分光元件102、偏振合光元件103、光纤接收准直器104，所述光纤输入准直器101形成所述的光输入端口，光纤接收准直器104上具有所述的N个光接收端口，且N个光接收端口呈线性排列，所述KTN晶体105设于偏振分光元件102和偏振合光元件103之间；所述光纤输入准直器101射出的光信号进入偏振分光元件102内分成偏振方向相互垂直的o光和e光，o光从偏振分光元件102射出后直接进入KTN晶体105内，e光从偏振分光元件102射出后经过一半波片106后再进入KTN晶体105内，从KTN晶体105射出的o光经过另一半波片107后进入偏振合光元件103，从KTN晶体105射出的e光直接进入偏振合光元件103。
偏振分光元件102和偏振合光元件103均为walk-off晶体。
由于KTN的电致偏转与光偏振态相关，所以采用walk-off晶体加波片的方式来解决，实现偏振光入射KTN晶体105光束的偏转，从而将入射光信号切换至不同的光接收端口中。该光开关控制原理简单，响应速度快。
在电压限定条件下，可通过采用小芯径光纤扩展开关通道数，如采用φ40μm芯径代替常规124um芯径光纤来制作光纤头。
另外，如图3所示，KTN晶体105的两端各设有一反射镜108，光信号依序经过两反射镜203形成反射折叠光路，从而扩展KTN晶体105的偏转能力。
实施例2：如图4或图5所示，一种快速1XN光开关，其依序包括光纤准直器201、偏振分/合光元件202、反射镜203，所述KTN晶204体设于偏振分/合光元件202和反射镜203之间，所述光纤准直器201上具有所述的光输入端口和N个光接收端口，且N个光接收端口呈线性排列，所述光纤准直器201输出的光信号进入偏振分/合光元件202内分成偏振方向相互垂直的o光和e光，o光从偏振分/合光元件202射出直接进入KTN晶204体内，而e光从偏振分/合光元件202射出后经过半波片205后再进入KTN晶204体内。
其中，偏振分/合光元件202为walk-off晶体。
本实施例2的原理与上述实施例1基本相同，略有差异的是采用了反射镜203将光路反向折叠。工作时，通过控制KTN晶204体上的电压大小，实现光束不同偏转后被切换至不同的光接收端口中。

Claims (6)

1.一种快速1XN光开关，其特征在于：其包括一光输入端口、N个光接收端口和KTN晶体，N为大于或等于2的整数，通过控制KTN晶体上的电压大小，实现光输入端口射出的光束不同偏转后切换进入不同的光接收端口。
2.根据权利要求1所述的一种快速1XN的光开关，其特征在于：其依序包括光纤输入准直器、偏振分光元件、偏振合光元件、光纤接收准直器，所述光纤输入准直器形成所述的光输入端口，光纤接收准直器上具有所述的N个光接收端口，且N个光接收端口呈线性排列，所述KTN晶体设于偏振分光元件和偏振合光元件之间；所述光纤输入准直器射出的光信号进入偏振分光元件内分成偏振方向相互垂直的o光和e光，o光从偏振分光元件射出后直接进入KTN晶体内，e光从偏振分光元件射出后经过一半波片后再进入KTN晶体内，从KTN晶体射出的o光经过另一半波片后进入偏振合光元件，从KTN晶体射出的e光直接进入偏振合光元件。
3.根据权利要求2所述的一种快速1XN的光开关，其特征在于：所述偏振分光元件和偏振合光元件均为walk-off晶体。
4.根据权利要求2所述的一种快速1XN的光开关，其特征在于：所述KTN晶体的两端各设有一反射镜，光信号依序经过两反射镜形成反射折叠光路。
5.根据权利要求1所述的一种快速1XN的光开关，其特征在于：其依序包括光纤准直器、偏振分/合光元件、反射镜，所述KTN晶体设于偏振分/合光元件和反射镜之间，所述光纤准直器上具有所述的光输入端口和N个光接收端口，且N个光接收端口呈线性排列，所述光纤准直器输出的光信号进入偏振分/合光元件内分成偏振方向相互垂直的o光和e光，o光从偏振分/合光元件射出直接进入KTN晶体内，而e光从偏振分/合光元件射出后经过半波片后再进入KTN晶体内。
6.根据权利要求5所述的一种快速1XN的光开关，其特征在于：所述偏振分/合光元件为walk-off晶体。
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