一种光开关
阅读说明：本技术 一种光开关 (Optical switch ) 是由 吴砺 徐云兵 王宗源 陈卫民 蔡宏铭 李阳 于 2020-05-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种光开关,其依序包括三光纤准直器、微透镜、棱镜、1/4波片、22.5°法拉第旋转片和反射镜；所述三光纤准直器包括依序连接在一起的三光纤头、双折射晶体和1/2波片组；所述三光纤头的三根光纤中,其中一根光纤为光输入端,其余两根光纤为光输出端；所述1/4波片的光轴方向与22.5°法拉第旋转片底边之间的角度为22.5度,22.5°法拉第旋转片对单次通过的光信号的偏振光旋转角度为22.5度；通过改变22.5°法拉第旋转片内偏振光偏振态的旋转方向,实现信号光从不同的光输出端间切换。本发明为晶体型光开关,开关速度较快；结构简单,成本低廉；单边出纤,产品体积小。(The invention discloses an optical switch, which sequentially comprises three optical fiber collimators, a micro lens, a prism, an 1/4 wave plate, a 22.5-degree Faraday rotation plate and a reflector; the three-fiber collimator comprises three fiber heads, a birefringent crystal and an 1/2 wave plate group which are sequentially connected together; one of the three optical fibers of the three optical fiber heads is an optical input end, and the other two optical fibers are optical output ends; the angle between the optical axis direction of the 1/4 wave plate and the bottom edge of the 22.5-degree Faraday rotator is 22.5 degrees, and the rotation angle of the 22.5-degree Faraday rotator to the polarized light of the optical signal passing through once is 22.5 degrees; by changing the rotation direction of the polarization state of the polarized light in the 22.5-degree Faraday rotator, the switching of the signal light from different light output ends is realized. The invention is a crystal type photoswitch, the switching speed is fast; the structure is simple, and the cost is low; the single side is used for fiber outlet, and the product volume is small.)
技术领域
本发明涉及光纤通讯领域，尤其涉及一种光开关。
背景技术
针对机械式光开关，开关切换速度较慢，且基本都是两端出纤纤的，光开关器件的体积较大。针对晶体型光开关，开关速度较快，但是一半情况下结构比较复杂价格较高；且出纤方式也基本都是两端出纤的，光开关器件的体积较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种速度快、体积小的光开关。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种光开关，其依序包括三光纤准直器、微透镜、棱镜、1/4波片、22.5°法拉第旋转片和反射镜；
所述三光纤准直器包括依序连接在一起的三光纤头、双折射晶体和1/2波片组；所述三光纤头的三根光纤中，其中一根光纤为光输入端，其余两根光纤为光输出端；
所述1/4波片的光轴方向与22.5°法拉第旋转片底边之间的角度为22.5度，22.5°法拉第旋转片对单次通过的光信号的偏振光旋转角度为22.5度；
通过改变22.5°法拉第旋转片内偏振光偏振态的旋转方向，实现信号光从不同的光输出端间切换。
进一步的，所述双折射晶体为walk-off晶体。
进一步的，所述棱镜为沃拉斯顿棱镜或罗雄棱镜。
一种光开关，其依序包括四光纤准直器、微透镜、棱镜、1/4波片、22.5°法拉第旋转片和反射镜；
所述四光纤准直器包括依序连接在一起的四光纤头、双折射晶体和1/2波片组；所述四光纤头的四根光纤中，其中两根光纤为光输入端，其余两根光纤为光输出端；
所述1/4波片的光轴方向与22.5°法拉第旋转片底边之间的角度为22.5度，22.5°法拉第旋转片对单次通过的光信号的偏振光旋转角度为22.5度；
通过改变22.5°法拉第旋转片内偏振光偏振态的旋转方向，实现信号光从不同的光输出端间切换。
进一步的，所述1/2波片组中，左侧四片1/2波片的光轴在水平方向或竖直方向，右侧四片1/2波片的光轴与水平方向成45°。
进一步的，所述双折射晶体为walk-off晶体。
进一步的，所述棱镜为沃拉斯顿棱镜或罗雄棱镜。
本发明采用以上技术，具有以下有益效果：。
1、本发明为晶体型光开关，开关速度较快；
2、本发明结构简单，成本低廉；
3、本发明单边出纤，产品体积小。
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为本发明实施例1的示意图；
图2为本发明实施例2的示意图；
图3为1/4波片与22.5°法拉第旋转片的位置关系图；
图4为实施例2中1/2波片组的光轴示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1或图3所示，本发明依序包括三光纤准直器、微透镜4、棱镜5、1/4波片6、22.5°法拉第旋转片7和反射镜8；
所述三光纤准直器包括依序连接在一起的三光纤头1、双折射晶体2和1/2波片组3；所述三光纤头1的三根光纤中，其中一根光纤为光输入端，其余两根光纤为光输出端；
所述1/4波片6的光轴方向与22.5°法拉第旋转片7底边之间的角度为22.5度，22.5°法拉第旋转片7对单次通过的光信号的偏振光旋转角度为22.5度；
如图1为单边1x2光开关，即光开关在端口a->b与a->c之间切换。
端口a到端口b的传输：光信号从左上端 (端口a) 的光纤经三光纤头1传入本发明的光开关，然后进入双折射(walk-off)晶体, 光信号在双折射晶体2内分为偏振相互垂直的o光和e光，并在空间上分开(在垂直于纸面内分开)，然后o光、e光继续传播到达的1/2波片组3，经过1/2波片后两束光的偏振态变为相同方向，然后两束光一起进入微透镜4将两束光束分别进行准直，接下来两束准直的光束经过棱镜5(沃拉斯顿棱镜或洛匈棱镜)，然后通过1/4波片6以及22.5°法拉第旋转片7(Garnet)经反射镜8反射后再次经过22.5°法拉第旋转片7(Garnet)以及1/4波片6（通过光开关控制法拉第旋转片7内光束偏振态的旋转方向，使两束光透射经过并反射经过(共两次经过)22.5°法拉第旋转片7(Garnet)以及1/4波片6后偏振态保持不变，这样光束从端口a的光路到达端口b的光路），反射光再次经过棱镜5(沃拉斯顿棱镜5或罗雄棱镜5)后到达微透镜4，经微透镜4会聚后进入三光纤头1上中间(端口b)的1/2波片和双折射(walk-off)晶体，在双折射晶体2内两束光(o光和e光)合并后从端口b的光纤输出。
端口a到端口c的传输： 光信号从左上端 (端口a) 的光纤经三光纤头1传入本发明所述的光开关，然后进入双折射(walk-off)晶体, 光信号在双折射晶体2内分为偏振相互垂直的o光和e光，并在空间上分开(在垂直于纸面内分开)，然后o光、e光继续传播到达的1/2波片组3，经过1/2波片后两束光的偏振态变为相同方向，然后两束光一起进入微透镜4将两束光束分别进行准直，接下来两束准直的光束经过棱镜5(沃拉斯顿棱镜5或洛匈棱镜5)，然后通过1/4波片6以及22.5°法拉第旋转片7(Garnet)经反射镜8反射后再次经过22.5°法拉第旋转片7(Garnet)以及1/4波片6（通过光开关控制法拉第旋转片7内光束偏振态的旋转方向，使两束光透射经过并反射经过(共两次经过)22.5°法拉第旋转片7(Garnet)以及1/4波片6后偏振态旋转了90°，这样光束从端口a的光路到达端口c的光路），反射光再次经过棱镜5(沃拉斯顿棱镜5或罗雄棱镜5)后到达微透镜4，经微透镜4会聚后进入三光纤头1上下面(端口c)的1/2波片和双折射(walk-off)晶体，在双折射晶体2内两束光(o光和e光)合并后从端口c的光纤输出。
这样通过控制22.5°法拉第旋转器内偏振光偏振态的不同旋转方向，就完成了光开关端口a到端口b或端口a到端口c的连接切换。
实施例2
如图2、图3或图4所示，本发明依序包括四光纤准直器、微透镜4、棱镜5、1/4波片6、22.5°法拉第旋转片7和反射镜8；
所述四光纤准直器包括依序连接在一起的四光纤头、双折射晶体2和1/2波片组3；所述四光纤头的四根光纤中，其中两根光纤为光输入端，其余两根光纤为光输出端；
所述1/4波片6的光轴方向与22.5°法拉第旋转片7底边之间的角度为22.5度，22.5°法拉第旋转片7对单次通过的光信号的偏振光旋转角度为22.5度；
在1/2波片组3中，左侧四片1/2波片的光轴在水平方向或竖直方向，右侧四片1/2波片的光轴与水平方向成45°。
图2为单边2x2光开关，即光开关在端口a->c&b->d与a->d&b->c之间切换。
端口a->c&b->d的传输：原理与实施例1完全一样（通过光开关控制法拉第旋转片7内光束偏振态的旋转方向，使光信号透射经过并反射经过(共两次经过)22.5°法拉第旋转片7(Garnet)以及1/4波片6后偏振态保持不变，这样光束从端口a的光路到达端口c的光路，同时从端口b的光路到达端口d的光路）。
端口a->d&b->c的传输：原理与实施例1完全一样（通过光开关控制法拉第旋转片7内光束偏振态的旋转方向，使光信号透射经过并反射经过(共两次经过)22.5°法拉第旋转片7(Garnet)以及1/4波片6后偏振态旋转了90°，这样光束从端口a的光路到达端口d的光路，同时从端口b的光路到达端口c的光路）。
这样通过控制22.5°法拉第旋转器内偏振光偏振态的不同旋转方向，就完成了光开关端口a到端口c&端口b到端口d与端口a到端口d&端口b到端口c的连接切换。
上面结合附图对本发明的实施加以描述，但是本发明不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式是示意性而不是加以局限本发明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
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