CN207164392U - 一种电光双控的红外光开关 - Google Patents
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Abstract
一种电光双控的红外光开关，包括有光折变晶体，在光折变晶体的左侧依次设有透镜一、透镜二、偏振片、半波片；右侧依次设有透镜三、CCD相机；光折变晶体的前侧与全反镜光线反射侧相配合；全反镜的光线入射侧向外依次设有透镜四、透镜五；810nm红外信号光入射光折变晶体中，810nm红外信号光入射方向与晶体光轴垂直；在光折变晶体侧面入射515nm启动光，515nm启动光入射方向也与晶体光轴垂直；沿晶体光轴方向外加正向直流电场，在外加电场的晶体表面镀有电极；调节外加电场的大小，或者控制启动光的有无实现对透射信号光强大小的控制；实现了电光双控，应用前景好。
Description
技术领域
本发明属于光开关控制技术领域，具体涉及一种电光双控的红外光开关。
背景技术
光开关按其控制机理的不同，可以分为电控光开关和光控光开关。电控光开关包括热光效应光开关、微电机械光开关、旋光液晶光开关、磁光效应光开关、声光效应光开关和电光效应光开关。在诸多电控光开关中基于电光效应的光开关功耗比较低，与偏振无关，开关速度快，体积小，串扰小，重复率高，寿命长。光控光开关技术主要有非线性波导定向耦合器和非线性光纤环路镜。由于产生非线性耦合一般需要较高光功率，目前距离走向实用还有很长一段距离。
基于电光效应的电控光开关主要物理机制是电压控制光折变效应，包括线性电光效应和二次电光效应。在这些电控光开关技术方案中，多是采用绿光作为入射信号光，通过电压控制信号光的强弱和耦合。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种电光双控的红外光开关，具有控制灵活、响应快、所需光功率较低的特点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种电光双控的红外光开关，包括有光折变晶体，在光折变晶体的左侧向左依次设有透镜一、透镜二、偏振片、半波片；右侧向右依次设有透镜三、CCD相机；光折变晶体的前侧与全反镜的光线反射侧相配合；全反镜的光线入射侧向外依次设有透镜四、透镜五。
所述的光折变晶体与电流源通过光折变晶体上所镀的电极相连接。
本发明的有益效果是：
在实用新型主要装置包括稀土掺杂的光折变晶体LiNbO3、提供810nm红外信号光的光源、提供515nm启动光的光源、向光折变晶体提供直流电压的电流源和相应的电极板。
本发明利用光折变晶体的光折变效应，在如上所述的光路配置下，在外加电场处于104~106V/m范围时，如果操控外加电场逐渐增加，810nm红外信号光逐渐形成光折变空间光孤子，在这一过程中，透射信号光的最大强度逐渐变化，获得电控光开关效果。
在上述光路配置条件下，如果控制515nm启动光的有无，可以直接控制光折变空间光孤子的形成，获得光控光开关效果。这一光控作用可以作为光开关的一种保险措施。
与现有技术相比，本发明具有多方面的优越性。本发明利用稀土掺杂光折变晶体LiNbO3中的双光子光折变效应，实现了一种电光双控的红外光开关系统。该光开关既可以利用电压控制信号光的强弱，也可以利用启动光控制信号光的强弱，实现了电光双控的光开关系统。本发明的电光双控技术提高了光开关的可靠性和灵活性，在光控制和光通信方面具有很好的应用前景。
附图说明
图1为本发明具体的开关系统结构图。
图2为本发明的光路、电路配置图。
图3为本发明所用的稀土掺杂光折变晶体LiNbO3中，双光子激发过程的原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
参见图1，一种电光双控的红外光开关，包括有光折变晶体5，在光折变晶体5的左侧向左依次设有透镜一4、透镜二3、偏振片2、半波片1；右侧向右依次设有透镜三6、CCD相机7；光折变晶体5的前侧与全反镜10光线反射侧相配合；全反镜10的光线入射侧向外依次设有透镜四9、透镜五8。
所述的光折变晶体5与电流源通过光折变晶体上所镀的电极相连接。
实现本发明的具体原理如下：
在稀土掺杂的光折变晶体LiNbO3上施加外加正向电场时，入射到晶体的启动光和信号光共同完成双光子激发过程。首先是启动光将电子从晶体的价带激发到中间能级，然后，由信号光将中间能级的电子二次激发到导带，此时，信号光主导的光折变效应非线性地改变了介质的折射率分布，非均匀的折射率变化抵消了光束自然传输的衍射效应，最终信号光形成光折变空间亮孤子。通过操控外加电压的大小，可以控制光孤子的形成过程，即控制透射信号光的最大光强。在光折变孤子形成的过程中，启动光起着预泵浦的作用，使得较低频率的红外信号光可以产生可观的光折变非线性，如果没有启动光，则810nm信号光是无法形成光孤子的，所以启动光的有无也可以直接控制光孤子的形成，即控制透射信号光的最大光强。
一种电光双控的红外光开关控制程序，包括以下步骤：
步骤1，设置电光双控的红外光开关系统，在光折变晶体5的左侧向左依次设有透镜一4、透镜二3、偏振片2、半波片1，右侧向右依次设有透镜三6、CCD相机7；光折变晶体5的前侧与全反镜10光线反射侧相配合；全反镜10的光线入射侧向外依次设有透镜四9、透镜五8；
步骤2，810nm红外信号光聚焦约为光斑后入射稀土掺杂的光折变晶体LiNbO3中，810nm红外信号光入射方向与晶体光轴垂直；同时，在光折变晶体侧面入射515nm启动光，515nm启动光入射方向也与晶体光轴垂直；沿晶体光轴方向外加正向直流电场，范围为104~106V/m，在外加电场的晶体表面镀有电极。
步骤3，调节外加电场的大小，或者控制启动光的有无均可实现对透射信号光强大小的控制即电光双控的红外光开关控制。
图1是比较详细的光开关系统结构图。810nm红外信号光首先经过半波片和偏振片成为非寻常偏振光，然后进入透镜3和4组成的聚焦系统，获得光斑约的入射光；515nm启动光经过透镜8和9构成的扩束系统，展宽后入射光折变晶体的侧面。信号光、启动光和外加电场在图2所示的配置下，逐渐调节外加电场的大小，可以控制透射信号光的最大光强；同样，控制启动光的有无，也可以控制透射信号光的最大光强。透射信号光的最大光强可以在1~35%之间连续变化。透射的信号光利用成像透镜6和CCD相机7观测。
图2是光折变晶体LiNbO3处的光路和电路配置图，这里入射信号光、启动光和外加电场是两两垂直的。其中外加电场方向和晶体光轴方向一致。
图3是光折变晶体LiNbO3中双光子激发过程的原理图。稀土掺杂介质提供了良好的中间能级，启动光的预泵浦作用，使得较低频率的红外信号光也可以诱发可观的光折变非线性，从而保证810nm红外激光形成光折变空间光孤子。
Claims (2)
1.一种电光双控的红外光开关，其特征在于，包括有光折变晶体（5），在光折变晶体（5）的左侧向左依次设有透镜一（4）、透镜二（3）、偏振片（2）、半波片（1）；右侧向右依次设有透镜三（6）、CCD相机（7）；光折变晶体（5）的前侧与全反镜（10）的光线反射侧相配合；全反镜（10）的光线入射侧向外依次设有透镜四（9）、透镜五（8）。
2.根据权利要求1所述的一种电光双控的红外光开关，其特征在于，所述的光折变晶体（5）与电流源通过光折变晶体上所镀的电极相连接。
Priority Applications (1)
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| CN201721214623.4U CN207164392U (zh) | 2017-09-21 | 2017-09-21 | 一种电光双控的红外光开关 |
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2017
- 2017-09-21 CN CN201721214623.4U patent/CN207164392U/zh not_active Expired - Fee Related
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