专利名称：运用法拉第转子的光开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光开关，尤其是通过改变施加于法拉第转子的磁场来控制对于偏振光的旋转以进行光切换的一种运用法拉第转子的光开关。
背景技术：
在光学系统中，许多情况下需要进行信号资料的转换或替代，因此，光开关在光通讯系统中扮演了一个极重要的角色。其中，光开关最主要的一个功能是改变传输资料的光学路径。
目前常见的2对2光学开关，是设置一可移动式的棱镜，用以进行切换光讯号的行进路线。如图1A所示，在一2对2光学开关4中，第一接收端41所接收的第一光讯号43传输至第一输出端45中；同时，第二接收端42所接收的第二讯号44传输至第二输出端46中。如图1B所示，当一致动机构47提供动力将一棱镜48移至适当位置时，第一接收端41所接收的第一光讯号43，通过棱镜48改变路线后，而传输至第二输出端46中；而第二接收端42所接收的第二讯号44通过棱镜48改变路线后，而传输至第一输出端45中。其通过移动棱镜48的位置来改变光讯号的行进路线，即构成一2对2光学开关4。
发明内容
本发明的目的在于提供一种运用法拉第转子的光开关，其是改变施加于法拉第转子的磁场来改变偏振光的旋转，进而控制光讯号的行进路线。
为达上述目的，本发明提供一种运用法拉第转子的光开关，包含一第一分光器、一第二分光器以及一法拉第转子。其中，第一接收端接收一第一光讯号；第二接收端则接收一第二光讯号。第一分光器将第一光讯号分成一第一偏振光与一第二偏振光，以及将第二光讯号分为一第三偏振光与一第四偏振光。第二分光器则将第一偏振光与第二偏振光合成为第一光讯号，以及将第三偏振光与第四偏振光合成为第二光讯号。法拉第转子用于改变第一偏振光、第二偏振光、第三偏振光与第四偏振光的偏振方向，当法拉第转子处于一第一旋转角度时，第二分光器所合成的第一光讯号自第一输出端输出，第二光讯号则由第二输出端输出；当法拉第转子处于一第二旋转角度时，第二分光器所合成的第一光讯号自第二输出端输出，第二光讯号则由第一输出端输出。
依本发明的一实施例，第一分光器与第二分光器可采用极化分波器(Polarized Beam Splitter，PBS)。第一偏振光与第三偏振光为P偏振光，第二偏振光与第四偏振光则为S偏振光。当法拉第转子处于第二旋转角度时，其能够改变光的偏振方向，使S偏振光转为P偏振光，P偏振光转为S偏振光。
与现有技术相比，本发明提供一种运用法拉第转子的光开关，只需改变施加于法拉第转子的磁场，即可改变其对偏振光的旋转，用以改变光讯号的行进路线，而不需移动法拉第转子的位置，亦无需考虑法拉第转子的位移向量，可减少法拉第转子在移动时所产生的公差。
以下将参照相关附图，说明依据本发明较佳实施例的一种运用法拉第转子的光开关，其中相同的组件以相同的参照符号表示图1A及1B为一示意图，说明现有的2对2光学开关；图2A及2B为一示意图，说明本发明第一实施例中运用法拉第转子的光开关；图3A及3B为一示意图，说明本发明第二实施例中运用法拉第转子的光开关；图4A及4B为一示意图，说明本发明第三实施例中运用法拉第转子的光开关。
图中符号说明1运用法拉第转子的光开关11 第一分光器
12第二分光器13第一反射单元14第二反射单元15法拉第转子16第一准直器17第二准直器18第三准直器19第四准直器20第一光讯号21第二光讯号22第一接收端23第二接收端24第一输出端25第二输出端26第一极化分波器27第二极化分波器28第一反射镜面29第二反射镜面30第一极化分波器31第二极化分波器32第一反射层33第二反射层34第一极化层35第二极化层36、37表面38、39极化过滤膜4 光学开关41第一接收端42第二接收端43第一光讯号44第二讯号
45第一输出端46第二输出端47致动机构48棱镜具体实施方式
请参照图2A与图2B，依本发明较佳实施例的光开关1包含一第一接收端22、一第二接收端23、一第一输出端24、一第二输出端25、一第一分光器11、一第二分光器12以及一法拉第转子15。其中，第一接收端22接收一第一光讯号20(实线部份)；第二接收端23接收一第二光讯号21(虚线部份)。
第一分光器11将第一光讯号20分成一第一偏振光与一第二偏振光，以及将第二光讯号21分为一第三偏振光与一第四偏振光。第二分光器则将第一偏振光与第二偏振光合成为第一光讯号20，以及将第三偏振光与第四偏振光合成为第二光讯号21。法拉第转子15用于改变第一偏振光、第二偏振光、第三偏振光与第四偏振光的偏振方向。
当法拉第转子15处于一第一旋转角度，即角度为0度时，第二分光器12所合成的第一光讯号20自第一输出端24输出，第二光讯号21则由第二输出端25输出。当法拉第转子15处于一第二旋转角度，即角度为90度时，第二分光器12所合成的第一光讯号20自第二输出端25输出，第二光讯号21则由第一输出端24输出。第一分光器11与第二分光器12分别为第一极化分波器26(Polarizing Beam Splitter，PBS)与第二极化分波器27。
本实施例中还包含一第一反射单元13、一第二反射单元14、一第一准直器16、一第二准直器17、一第三准直器18以及一第四准直器19。其中，第一反射单元13与第二反射单元14分别为一第一反射镜面28与一第二反射镜面29；另外，该准直器将发散的光讯号转成平行的光讯号。
如图2A所示，第一光讯号20由第一接收端22进入第一极化分波器26中，第一光讯号20被第一极化分波器26分离成第一偏振光与第二偏振光，其中第一偏振光(P偏振光；P-polarization)直接通过第一极化分波器26，而第二偏振光(S偏振光；S-polarization)被反射至第二反射镜面29。
在图2A中，法拉第转子15其旋转角度为第一旋转角度(0度)，故第一偏振光以及第二偏振光在通过法拉第转子15时，并不会改变偏振方向，第一偏振光经由第一反射镜面28反射至第二极化分波器27中，同时第二偏振光亦经由第二反射镜面29反射而到达第二极化分波器27。第一偏振光直接通过第二极化分波器27至第一输出端24，而第二偏振光反射至第一输出端24，两道光束合成第一光讯号20，由第一输出端24输出。
第二光讯号21由第二接收端23进入第一极化分波器26中，第二光讯号21被第一极化分波器26分离成一第三偏振光与一第四偏振光，其中第三偏振光(P偏振光)直接通过第一极化分波器26，经由第二反射镜面29反射至法拉第转子15中，而第四偏振光(S偏振光)被反射至法拉第转子15中。
第四偏振光经由第一反射镜面28反射至第二极化分波器27中，第三偏振光则经由第二反射镜面29反射而到达第二极化分波器27中。第三偏振光直接通过第二极化分波器27至第二输出端25，而第四偏振光被反射至第二输出端25，两道光束合成第二光讯号21，由第二输出端25输出。
接着，请参照图2B，第一光讯号20由第一接收端22进入第一极化分波器26中，第一光讯号20被第一极化分波器26分离成第一偏振光与第二偏振光，其中第一偏振光(P偏振光)直接通过第一极化分波器26，而第二偏振光(S偏振光)被反射至第二反射镜面29。
在图2B中，法拉第转子15的旋转角度为第二旋转角度(90度)，故在通过法拉第转子15时，第一偏振光(P偏振光)转变成S偏振光，而第二偏振光(S偏振光)转变成P偏振光。第一偏振光(已转变成S偏振光)经由第一反射镜面28反射至第二极化分波器27中，第二偏振光则到达第二极化分波器27。其中第二偏振光(已转变成P偏振光)直接通过第二极化分波器27至第二输出端25，而第一偏振光(已转变成S偏振光)反射至第二输出端25，两道光束合成第一光讯号20，由第二输出端25输出。
第二光讯号21由第二接收端23进入第一极化分波器26中，第二光讯号21被第一极化分波器26分离成第三偏振光与第四偏振光，其中第三偏振光(P偏振光)直接通过第一极化分波器26，经由第二反射镜面29反射至法拉第转子15中，而第四偏振光(S偏振光)被反射至法拉第转子15中。法拉第转子15将第三偏振光转为S偏振光，而第四偏振光转为P偏振光。接着，第四偏振光(已转变成P偏振光)经由第一反射镜面28反射至第二极化分波器27中，同时第三偏振光(已转变成S偏振光)亦到达第二极化分波器27中。其中第四偏振光直接通过第二极化分波器27至第一输出端24，而第三偏振光反射至第一输出端24，两道光束合成第二光讯号21，由第一输出端24输出。
请参照图3A及3B，在本发明的第二实施例中，第一分光器11与第二分光器12为梯形形状的一第一极化分波器30与一第二极化分波器31，而第一实施例中的第一反射镜面28与第二反射镜面29分别用一第一反射层32与一第二反射层33替代，本实施例中其余的组件及特征皆与第一实施例相同。第一反射层32及第二反射层33分别设置于第一极化分波器30的表面36及第二极化分波器31的表面37上，其表面36及表面37分别与一极化过滤膜(Polarized filter)38及一极化过滤膜39相互平行。第一反射层32及第二反射层33的功能与第一实施例中的第一反射镜面28及第二反射镜面29相同，第一反射层32改变第二偏振光及第三偏振光的行进路线，而第二反射层33改变第一偏振光与第四偏振光的行进路线。
再请参照图4A及4B，在本发明的第三实施例中，第一实施例中的第一极化分波器26及第二极化分波器27分别以一第一极化层34及一第二极化层35替代，其余的组件及特征皆与第二实施例相同。第一极化层34及第二极化层35的功能与第一极化分波器26及第二极化分波器27相同，是将光讯号分成P偏振光与S偏振光，以及将偏振光合成为光讯号，该极化层分别设置于具有高透光率的片状基材之上；又，第一反射层32与第二反射层33亦分别设置于具有高透光率的片状基材之上。在此，具有高透光率的片状基材可为一薄片，用以固定该极化层与该反射层。
本发明所提供的运用法拉第转子的光开关是利用改变施加于法拉第转子15的磁场来进行光讯号行进路线的切换。第一接收端22、第二接收端23、第一输出端24、第二输出端25以及法拉第转子15皆为固定于一位置上，所以本发明所提供的运用法拉第转子的光开关仅需于制造组装时考虑该端子以及法拉第转子15的公差，而不需在进行切换时考虑因移动而产生的公差。所以，本发明所提供的运用法拉第转子的光开关无须考虑作动时组件公差的变化，使接收端与输出端的对正更为简单且更为精确。
以上所述仅为举例性，而非为限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本专利的保护范围中。
权利要求
1.一种运用法拉第转子的光开关，包含一第一接收端，其接收一第一光讯号；一第二接收端，其接收一第二光讯号；一第一输出端；一第二输出端；一第一分光器，其将一第一光讯号分成一第一偏振光与一第二偏振光，以及将一第二光讯号分为一第三偏振光与一第四偏振光；一第二分光器，其将该第一偏振光与该第二偏振光合成为该第一光讯号，以及将该第三偏振光与该第四偏振光合成为该第二光讯号；以及一法拉第转子，其能够改变该第一偏振光、该第二偏振光、该第三偏振光与该第四偏振光的偏振方向，当该法拉第转子处于一第一旋转角度时，该第二分光器所合成的该第一光讯号自该第一输出端输出，该第二光讯号则由该第二输出端输出，当该法拉第转子处于一第二旋转角度时，该第二分光器所合成的该第一光讯号自该第二输出端输出，该第二光讯号则由该第一输出端输出。
2.根据权利要求1所述的运用法拉第转子的光开关，其特征在于该第一偏振光与该第三偏振光为P偏振光，该第二偏振光与该第四偏振光则为S偏振光。
3.根据权利要求1所述的运用法拉第转子的光开关，其特征在于该第一分光器与该第二分光器为极化分波器。
4.根据权利要求1所述的运用法拉第转子的光开关，其特征在于该分光器为极化层，其设置于一具有高透光率的片状基材之上。
5.根据权利要求3或4所述的运用法拉第转子的光开关，其特征在于还包含一第一反射单元与一第二反射单元，其用以改变该第一偏振光、该第二偏振光、该第三偏振光与该第四偏振光的行进路线，使该第一偏振光、该第二偏振光、该第三偏振光与该第四偏振光能够由该第一分光器入射至该第二分光器。
6.根据权利要求5所述的运用法拉第转子的光开关，其特征在于该第一反射单元与该第二反射单元为反射镜面。
7.根据权利要求5所述的运用法拉第转子的光开关，其特征在于该第一反射单元与第二反射单元为反射层，其分别设置于该第一极化分波器与第二极化分波器的一表面上。
8.根据权利要求4所述的运用法拉第转子的光开关，其特征在于该第一反射单元与第二反射单元为反射层，其设置于该具有高透光率的片状基材之上。
9.根据权利要求1所述的运用法拉第转子的光开关，其特征在于还包含四个准直器，分别设置于该第一接收端、第二接收端、第一输出端与第二输出端，以准直该第一光讯号与第二光讯号。
10.根据权利要求1所述的运用法拉第转子的光开关，其特征在于该法拉第转子的第一旋转角度与第二旋转角度分别为0度与90度。
全文摘要
一种运用法拉第转子的光开关，包含第一、二接收端，第一、二输出端，第一、二分光器和法拉第转子。第一、二接收端分别接收第一、二光讯号。第一分光器将第一光讯号分成第一、二偏振光，将第二光讯号分为第三、四偏振光。第二分光器将第一、二偏振光合成第一光讯号，将第三、四偏振光合成第二光讯号。转子用于改变第一、二、三、四偏振光的偏振方向，转子处于第一旋转角度时，第二分光器合成的第一、二光讯号分别由第一、二输出端输出；转子处于第二旋转角度时，第二分光器合成的第一、二光讯号分别由第二、一输出端输出。本发明只需改变转子的磁场即可改变偏振光的旋转，以改变光讯号的行进路线，无需考虑转子的位移向量，可减少转子产生的公差。
文档编号G02F1/01GK1421719SQ0113998
公开日2003年6月4日 申请日期2001年11月22日 优先权日2001年11月22日
发明者张绍雄, 张世杰 申请人:台达电子工业股份有限公司