本發(fā)明屬于光學(xué)器件技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種全玻璃集成的一體化聲光開關(guān)。

背景技術(shù)：

聲光器件基于聲光效應(yīng)，利用聲波不同的頻率控制光線的偏轉(zhuǎn)角度，從而實(shí)現(xiàn)速度快、可靠性高、無機(jī)械運(yùn)動(dòng)、損耗小的聲光開關(guān)功能。如專利公開號為cn105511022的中國發(fā)明專利申請，公開了一種聲光開關(guān)，包括多個(gè)切換單元、撥桿和驅(qū)動(dòng)組件，所述多個(gè)切換單元呈單排陣列排布，每個(gè)所述切換單元均包括調(diào)節(jié)板、輸入端光纖準(zhǔn)直器和多個(gè)輸出端光纖準(zhǔn)直器，所述輸入端光纖準(zhǔn)直器設(shè)置在所述調(diào)節(jié)板上，所述多個(gè)輸出端光纖準(zhǔn)直器分布在所述輸入端光纖準(zhǔn)直器的旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)，所述撥桿連接至所述驅(qū)動(dòng)組件，所述撥桿在所述驅(qū)動(dòng)組件的帶動(dòng)下，沿著所述多個(gè)切換單元的排布方向，在所述多個(gè)切換單元之間移動(dòng)，使得所述撥桿能夠與每個(gè)所述切換單元中的所述調(diào)節(jié)板配合，當(dāng)所述撥桿與其中一個(gè)所述調(diào)節(jié)板配合時(shí)，所述撥桿在所述驅(qū)動(dòng)組件的帶動(dòng)下能夠帶動(dòng)所述調(diào)節(jié)板連同所述調(diào)節(jié)板上的所述輸入端光纖準(zhǔn)直器旋轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)所述輸入端光纖準(zhǔn)直器與待選通的所述輸出端光纖準(zhǔn)直器對準(zhǔn)。由上述可看出，該聲光開關(guān)的輸入端和輸出端結(jié)構(gòu)均較為復(fù)雜，機(jī)械構(gòu)件繁多，工藝復(fù)雜，制作成本高，操作實(shí)施繁瑣。同時(shí)，現(xiàn)有聲光開關(guān)的光信號需要在自由空間中傳播，容易受到干擾，可靠性有限，誤動(dòng)作幾率較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種全玻璃集成的一體化聲光開關(guān)，無需其他機(jī)械結(jié)構(gòu)件，切換光纖由一段折射率漸變光纖實(shí)現(xiàn)，避免了常見光開關(guān)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，構(gòu)件繁多的，光線傳輸損耗大的問題，為全玻璃式光纖聲光開關(guān)，無自由空間傳播，無需其他介質(zhì)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種全玻璃集成的一體化聲光開關(guān)，包括均為玻璃材質(zhì)的輸入光纖、切換光纖和輸出光纖，輸入光纖和輸出光纖分別與切換光纖的兩端熔接，輸入光纖與切換光纖的連接點(diǎn)為熔接點(diǎn)a，輸出光纖與切換光纖的連接點(diǎn)為熔接點(diǎn)a1，該熔接點(diǎn)a和熔接點(diǎn)a1位于切換光纖的中心軸線的同一側(cè)；

未向切換光纖施加聲波信號時(shí)，光線在切換光纖輸出端的出射角度與在切換光纖輸入端的入射角度保持相同，從切換光纖出射的光線不進(jìn)入輸出光纖中；

當(dāng)向切換光纖施加聲波信號時(shí)，切換光纖中的光線發(fā)生偏轉(zhuǎn)并射入到輸出光纖中由輸出光纖向外射出。

所述切換光纖為折射率漸變光纖。

所述未向切換光纖施加聲波信號時(shí)，光線在切換光線中的出射點(diǎn)與入射點(diǎn)分別位于該切換光纖的中心軸線的兩側(cè)。

所述熔接點(diǎn)a位于輸入光纖的中心軸線上，熔接點(diǎn)a1位于輸出光纖的中心軸線上。

所述熔接點(diǎn)a至切換光纖的中心軸線的垂直距離等于熔接點(diǎn)a1到切換光線的中心軸線垂直距離。

所述切換光纖長度為l0，光線在切換光線內(nèi)的l0/2長度的位置中傳輸時(shí)，進(jìn)行光線傳輸信息的傅里葉變換。

本發(fā)明通過聲光效應(yīng)控制光線偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了全光纖聲光開關(guān)功能，實(shí)現(xiàn)輸出光纖中不同信號的切換。本發(fā)明為全玻璃式光纖聲光開關(guān)，無需其他機(jī)械結(jié)構(gòu)件，切換光纖由一段折射率漸變光纖實(shí)現(xiàn)，避免了常見光開關(guān)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，構(gòu)件繁多的，光線傳輸損耗大的問題。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明未施加聲波信號時(shí)的實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為本發(fā)明施加聲波信號后的實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

如附圖1和2所示，本發(fā)明揭示了一種全玻璃集成的一體化聲光開關(guān)，包括均為玻璃材質(zhì)的輸入光纖101、切換光纖102和輸出光纖103，輸入光纖和輸出光纖分別與切換光纖的兩端熔接，輸入光纖與切換光纖的連接點(diǎn)為熔接點(diǎn)a’，輸出光纖與切換光纖的連接點(diǎn)為熔接點(diǎn)a1，該熔接點(diǎn)a和熔接點(diǎn)a1位于切換光纖的中心軸線的同一側(cè)，可同時(shí)位于切換光纖中心軸線的下側(cè)，也可以同時(shí)位于切換光纖中心軸線的上側(cè)。

未向切換光纖施加聲波信號時(shí)，光線在切換光纖輸出端的出射角度與在切換光纖輸入端的入射角度保持相同，從切換光纖出射的光線不進(jìn)入輸出光纖中，在本實(shí)施例中，設(shè)定切換光纖沒有施加聲波信號時(shí)的出射位置為出射點(diǎn)a。即從切換光纖出射的光線的傳輸方向，與該光線進(jìn)入到切換光線時(shí)的傳輸方向相同，從切換光纖出射的光線相對于入射的光線垂直發(fā)生了平移，出射角度保持與入射角度一致。

當(dāng)向切換光纖102施加聲波信號104時(shí)，切換光纖中的光線發(fā)生偏轉(zhuǎn)并射入到輸出光纖中由輸出光纖向外射出。通過向切換光纖施加一定頻率的聲波信號，改變光線在切換光纖中的原有傳輸方向，使光線發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而使光線進(jìn)入到輸出光纖中由該輸出光纖向外射出。從而通過聲波信號的施加與否，改變輸出光纖的信號，該信號可設(shè)為“0”和“1”。

未施加聲波信號時(shí)，切換光纖中的光線在出射時(shí)保持與入射的角度一致，此時(shí)輸出光纖沒有光線進(jìn)入，信號可設(shè)為“0”。當(dāng)向切換光纖施加聲波信號時(shí)，使光線在切換光纖中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，讓光線進(jìn)入到輸出光纖中，此時(shí)輸出光纖具有光線出射，信號為“1”。

所述切換光纖為折射率漸變光纖，長度為l0，光線在切換光線內(nèi)的l0/2長度的位置中傳輸時(shí)，恰好實(shí)現(xiàn)光線傳輸信息的傅里葉變換。

所述未向切換光纖施加聲波信號時(shí)，光線在切換光線中的出射點(diǎn)與入射點(diǎn)分別位于該切換光纖的中心軸線的兩側(cè)。

所述熔接點(diǎn)a位于輸入光纖的中心軸線上，熔接點(diǎn)a1位于輸出光纖的中心軸線上。熔接點(diǎn)a至切換光纖的中心軸線的垂直距離等于熔接點(diǎn)a1到切換光線的中心軸線垂直距離。

光束入射到折射率漸變的切換光纖中沿周期曲線路徑保持高斯模傳輸。當(dāng)光線進(jìn)入到切換光纖的入射點(diǎn)偏離其中心軸線位置-△h時(shí)，光束傳輸路徑仍為周期曲線，曲線周期設(shè)為2l0，在l0/2處，光線偏轉(zhuǎn)角度與距入射端光線距切換光纖中心軸線位置的位移x呈傅里葉變換關(guān)系。由于切換光纖內(nèi)折射率呈拋物線型對稱分布，因此光線在沒有聲波作用情況下，傳輸至l0處時(shí)，出射角度與入射角度相同，出射點(diǎn)的位置距切換光纖中心距離為△h。在聲波作用下，光線傳輸方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)位移與聲波信號頻率和強(qiáng)度有關(guān)，通過設(shè)置不同的聲波信號參數(shù)，可選擇不同的輸出光纖的熔接位置。

在本發(fā)明中，未向切換光纖施加聲波信號時(shí)，光線經(jīng)輸入光纖101由熔接點(diǎn)a進(jìn)入切換光纖102，在切換光纖102中傳輸時(shí)保持高斯模傳輸，在切換光纖的出射點(diǎn)a’以與熔接點(diǎn)a向相同的傳輸方向出射。其中，光線經(jīng)切換光纖傳輸后，傳輸方向不變，出射點(diǎn)在垂直于切換光纖方向發(fā)生一定的平移。當(dāng)在垂直切換光纖102方向施加聲波信號104時(shí)，由于聲光效應(yīng)，切換光纖102中的光線發(fā)生偏轉(zhuǎn)至a1點(diǎn)，光線進(jìn)入到輸出光纖中由輸出光纖103出射。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種全玻璃集成的一體化聲光開關(guān)，包括為玻璃材質(zhì)的輸入光纖、切換光纖和輸出光纖，輸入光纖和輸出光纖分別與切換光纖的兩端熔接，輸入光纖與切換光纖的連接點(diǎn)為熔接點(diǎn)A，輸出光纖與切換光纖的連接點(diǎn)為熔接點(diǎn)A1，熔接點(diǎn)A和熔接點(diǎn)A1位于切換光纖的中心軸線的同一側(cè)；未向切換光纖施加聲波信號時(shí)，光線在切換光纖輸出端的出射角度與在切換光纖輸入端的入射角度保持相同，從切換光纖出射的光線不進(jìn)入輸出光纖中；當(dāng)向切換光纖施加聲波信號時(shí)，切換光纖中的光線發(fā)生偏轉(zhuǎn)并射入到輸出光纖中。本發(fā)明為全玻璃式光纖聲光開關(guān)，無需其他機(jī)械結(jié)構(gòu)件，切換光纖由一段折射率漸變光纖實(shí)現(xiàn)，避免了常見光開關(guān)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，構(gòu)件繁多，光線傳輸損耗大的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：馬修泉;張國軍;邵新宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東省智能機(jī)器人研究院
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.09
技術(shù)公布日：2017.09.15