一种二维1XN光开关的制作方法

本发明涉及光开关领域，尤其涉及一种二维1xn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。

技术实现要素：

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、实现光方向两维扫描的二维1xn光开关。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种二维1xn光开关，其包括一光输入端口、n个光接收端口和2个电光晶体，n为大于或等于3的整数，所述n个光接收端口排列在同一平面内，2个电光晶体所加电压方向正交布置，通过控制2个电光晶体上的电压大小，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。

所述二维1xn光开关依序包括光纤输入准直器、偏振分光元件、第一电光晶体、第二电光晶体、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，所述第一电光晶体和第二电光晶体之间设有第二半波片；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依次经过第一电光晶体、第二半波片、第二电光晶体，从第二电光晶体射出的o光经过第三半波片后进入偏振合光元件，e光从偏振分光元件射出后经过第一半波片后再依次经过第一电光晶体、第二半波片、第二电光晶体，从第二电光晶体射出的e光直接进入偏振合光元件。

进一步，所述n个光接收端口在同一个平面内呈矩阵排列。

所述偏振分光元件和偏振合光元件均为walk-off晶体，所述电光晶体为ktn晶体。

所述电光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。

所述二维1xn光开关依序包括光纤准直器、偏振分/合光元件、第一电光晶体、第二电光晶体、反射镜，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，所述第一电光晶体和第二电光晶体之间设有第二半波片；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第一电光晶体、第二半波片、第二电光晶体、反射镜，而e光从偏振分/合光元件射出后经过第一半波片后再进入第一电光晶体、第二半波片、第二电光晶体、反射镜。

进一步，所述n个光接收端口在同一个平面内呈矩阵排列。

所述偏振分/合光元件为walk-off晶体，所述电光晶体为ktn晶体。

本发明采用以上结构，采用偏振分光元件、偏振合光元件，2个电场方向垂直的电光晶体，并且两个电光晶体之间设置半波片使偏振方向垂直，实现光方向两维扫描。本发明采用电光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电光晶体的电光效应，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为本发明二维1xn光开关实施例1的俯视图；

图2为本发明二维1xn光开关实施例1的侧视图；

图3为电光晶体内部反射折叠光路的示意图；

图4为本发明二维1xn光开关实施例2的俯视图。

具体实施方式

本发明一种二维1xn光开关，其包括一光输入端口、n个光接收端口和2个电光晶体，n为大于或等于3的整数，所述n个光接收端口排列在同一平面内，2个电光晶体所加电压方向正交布置，通过控制2个电光晶体上的电压大小，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，一种二维1xn光开关，其依序包括光纤输入准直器106、偏振分光元件107、第一电光晶体104、第二电光晶体105、偏振合光元件109、光纤接收准直器110，所述光纤输入准直器106形成所述的光输入端口，光纤接收准直器110上具有所述的n个光接收端口，所述第一电光晶体104和第二电光晶体105之间设有第二半波片102；所述光纤输入准直器106射出的光信号进入偏振分光元件107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107射出后依次经过第一电光晶体104、第二半波片102、第二电光晶体105，从第二电光晶体105射出的o光经过第三半波片103后进入偏振合光元件109，e光从偏振分光元件107射出后经过第一半波片101后再依次经过第一电光晶体104、第二半波片102、第二电光晶体105，从第二电光晶体105射出的e光直接进入偏振合光元件109。

n个光接收端口在同一个平面内可以是nxm的矩阵排列，也可以是随机排列。

其中，偏振分光元件107和偏振合光元件109均为walk-off晶体，电光晶体为ktn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。采用2个ktn晶体，可实现光束在二维方向上的偏转。2个ktn晶体所加电压方向正交布置，2个ktn晶体的厚度可以相同，也可以不同，每个ktn晶体中光束偏转角度取决于电压大小和晶体厚度关系，2个ktn晶体中的半波片功能为旋转光偏振态，使得通过ktn晶体的光始终为有效偏振（可产生电致偏转），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晶体的两端各设有一反射镜108，光信号依序经过两反射镜108形成反射折叠光路，从而扩展ktn晶体的偏转能力。

实施例2：如图4所示，一种二维1xn光开关，其依序包括光纤准直器206、偏振分/合光元件207、第一电光晶体204、第二电光晶体205、反射镜203，所述光纤准直器206上具有所述的光输入端口和n个光接收端口，所述第一电光晶体204和第二电光晶体205之间设有第二半波片202；所述光纤准直器输出的光信号进入偏振分/合光元件207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207射出直接进入第一电光晶体204、第二半波片202、第二电光晶体205、反射镜203，而e光从偏振分/合光元件207射出后经过第一半波片201后再进入第一电光晶体204、第二半波片202、第二电光晶体205、反射镜203。

n个光接收端口在同一个平面内可以是nxm的矩阵排列，也可以是随机排列。

其中，偏振分/合光元件207为walk-off晶体，电光晶体为ktn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，通过控制第一ktn晶体204、第二ktn晶体205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。