光开关的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光开关，具体地涉及利用法拉第旋转器来开关光路的光开关。
【背景技术】
[0002]光开关是用于开关在输入和输出光信号的两个端口之间形成的光路，或者将光路切换到其他端口的光学器件。有的光开关具有可以接通和切断两个端口之间双方向光路的功能，即双方向开关功能。双方向光路是指，例如，当在相对的两个端口 Pl和P2之间形成有从端口 Pl到端口 P2的光路的状态下，还可以形成从端口 P2到端口 Pl的反方向光路。
[0003]具有双方向开关功能的光开关有机械式光开关。机械式光开关是用机械方式接通和切断两个端口之间的光路。例如，利用电磁操动系统移动一个端口的光纤，或者利用在两个端口之间插入-抽出棱镜的方式接通和切断光路。另外，还有利用众所周知的MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)通过改变微镜的角度来切换光路的方式。下面的专利文献I和2记载有利用棱镜的光开关。专利文献3?7记载有与本发明相关的技术。
[0004]〈现有技术文献〉
[0005]专利文献1:日本专利公报特开平9-236784号
[0006]专利文献2:日本专利公报特开平6-51255号
[0007]专利文献3:日本专利公报特开2001-117060号
[0008]专利文献4:日本专利公报特开2001-242420号
[0009]专利文献5:日本专利公报特开2002-23103号
[0010]专利文献6:日本专利公报特开2002-107670号
[0011]专利文献7:日本专利公报特开2003-302604号
[0012]具有双方向开关功能的光开关今后很可能用于在正方向和反方向光路使用不同波长的光进行光通信等用途。此外，对于设置在光通信网络中的光开关，不仅要求其开关速度高(即开关响应时间短)，而且要求其故障少、不容易老化，具有可靠性和耐用性。
[0013]上述的机械式光开关因为具有活动部件，可能因混入异物带来故障，也可能因磨损而老化，发生可靠性和耐用性方面的问题。这种光开关的开关响应时间一般为几ms，无法满足高速要求。即使利用MEMS的光开关，其开关响应时间一般也在0.5ms左右，不能说其速度很高。
[0014]因此，人们想到利用法拉第旋转器的磁光开关。众所周知，法拉第旋转器是将永久磁体或电磁体产生的磁场加在Y3Fe5O12(HG)等磁光材料上,使沿磁场方向传播的光的偏振面发生旋转的光学器件。磁光开关可以用于例如上述专利文献3所记载的光学环行器，开关或切换端口之间的光路。由于法拉第旋转器中没有可移动部件，所以不会带来机械性故障以及因机械磨损而老化等问题。开关响应时间也可达到1ys?100μ S，因此应用法拉第旋转器的各种光学器件已经用于实际的光通信。
[0015]但是，法拉第效应具有非互易性。利用法拉第旋转器的光开关中，目前还没有具备双方向开关功能的光开关。
【发明内容】
[0016]本发明所要解决的技术问题是提供一种光开关，该光开关利用法拉第旋转器，可实现双方向开关功能，开关速度高，具有可靠性和耐用性。
[0017]为解决所述技术问题，本发明的光开关包括第I双折射元件、第I法拉第旋转器、第I半波片、第2双折射元件、第2半波片、第2法拉第旋转器以及第3双折射元件。
[0018]所述第I双折射元件、第I法拉第旋转器、第I半波片、第2双折射元件、第2半波片、第2法拉第旋转器以及第3双折射元件在各自的前后都具有可以入射光和出射光的端面，并按照所述的顺序设置在由前向后的正方向光路上。
[0019]设定与前后方向相垂直的相对的上下方向和左右方向，则第I双折射元件及第3双折射元件的光轴的方向是从左前方朝向右后方，第2双折射元件的光轴的方向是从前上方朝向后下方。
[0020]第I法拉第旋转器及第2法拉第旋转器具有:由磁光材料构成的旋光元件；两个永久磁体；以及电磁体。
[0021]所述两个永久磁体为平板状，以异性磁极相对的方式分别安装在所述旋光元件的左右两侧，对所述旋光元件施加向左或向右的永久磁场。
[0022]所述电磁体可以对所述旋光元件施加向前或向后的外部磁场。
[0023]当从设在第I双折射元件前方的第I端口射出的正方向的光束入射到该第I双折射元件的前端面的第I位置，该光束将左右分解成寻常光和非常光，其中寻常光的光束出射到第I光路，非常光的光束出射到第2光路。
[0024]当从设在第3双折射元件后方的第2端口射出的反方向的光束入射到该第3双折射元件的后端面的第2位置，该光束将左右分解成寻常光和非常光，其中寻常光的光束出射到所述第2光路，非常光的光束出射到所述第I光路。
[0025]所述第I半波片设置在所述第I光路上。
[0026]所述第2半波片设置在所述第2光路上。
[0027]在所述电磁体没有对第I法拉第旋转器及第2法拉第旋转器的所述旋光元件施加向前或向后的外部磁场的“休止”状态下，不论从正方向还是从反方向入射到第I法拉第旋转器或者第2法拉第旋转器的光束都不会发生振动面的旋转而射出，而在所述电磁体对第I法拉第旋转器及第2法拉第旋转器的所述旋光元件施加向前或向后的外部磁场的“工作”状态下，不论从正方向还是从反方向入射到第I法拉第旋转器或者第2法拉第旋转器的光束，其振动面都会以前后方向为轴向左或向右旋转90°后射出。
[0028]在所述“休止”状态下，分别沿所述第I光路和第2光路的正方向传播的光束在所述第2位置结合后入射到所述第2端口，分别沿所述第I光路和第2光路的反方向传播的光束在所述第I位置结合后入射到所述第I端口，从而在第I端口和第2端口之间形成双方向的光路。
[0029]在所述“工作”状态下，分别沿所述第I光路和第2光路的正方向传播的光束在与所述第2位置不同的第3位置结合，从而切断第I端口和第2端口之间的光路。
[0030]上述光开关在所述“工作”状态下，还可以使从所述第I端口射出的正方向的光束入射到设在所述第3双折射元件的所述第3位置后方的第3端口，使从所述第3端口射出的反方向的光束入射到所述第I端口，从而在第I端口和第3端口之间形成双方向的光路。[0031 ] 所述旋光元件可以由偶数个磁光晶体膜在前后方向叠加构成，前后相邻的所述磁光晶体I旲的晶面互为180°。
[0032]本发明的光开关由于具有上述结构，开关速度高，具有可靠性和耐用性，而且可实现双方向开关功能。
【附图说明】
[0033]图1简要地表不本发明一实施例的光开关结构。
[0034]图2简要地表示图1所示光开关中的法拉第旋转器的结构。
[0035]图3是说明图1所述光开关在“休止”状态下的工作过程的示意图。
[0036]图4是说明图1所述光开关在“工作”状态下的工作过程的示意图。
[0037]<附图中的标记>
[0038]I光开关；10a?1c双折射元件；lla?Ilc光轴；20a、20b法拉第旋转器；21旋光兀件；22永久磁体；23永久磁场；24外部磁场；25磁化线圈(电磁体)；30a、30b半波片；31a、31b光轴；L1?L8光路；P1?P3端口
【具体实施方式】
[0039]下面结合附图以及实施例，对本发明的【具体实施方式】进行详细的说明。对相同的部分或类似的部分附图中附有相同的标记，说明中省略重复解释。
[0040]===光开关的组成===
[0041]本发明实施例的光开关利用具有非互易性的法拉第旋转器，却具备双方向开关功能。图1简要地表示本发明一实施例的光开关I的结构。图1(A)是表示光开关I结构的立体图。图1 (B)表示向光开关I输入光信号或从光开关I输出光信号的第I端口 P1、第2端口 P2以及第3端口 P3的位置。图1(C)表示光开关I的半波片的光轴方向。
[0042]将光束的传播方向作为前后方向，则如图1(A)所示，该光开关I由从前向后顺序设置的第I双折射元件10a、第I法拉第旋转器20a、第I半波片30a、第2双折射元件10b、第2半波片30b、第2法拉第旋转器20b以及第3双折射元件1c构成。而这些构成光开关I的每个光学元器件的前后都具有可以入射光和出射光的端面。
[0043]第I双折射元件10a、第2双折射元件1b以及第3双折射元件1c实质上相同，由金红石单晶等构成。而且第I双折射元件1a的光轴Ila和第3双折射元件1c的光轴Ilc的方向也相同。在此，将从前方观看到的第I双折射元件1a和第3双折射元件1c的光轴Ila和光轴Ilc的方向设为左右方向，同时将与左右方向及前后方向垂直的方向设为上下方向。而且，左和右是以从前方向后方观看时为基准来规定。
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