一種具有調(diào)制功能的雙芯光纖光開(kāi)關(guān)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光纖通信與光纖傳感領(lǐng)域，特別涉及一種具有調(diào)制功能的雙芯光纖光開(kāi)關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]伴隨著光纖通信事業(yè)的不斷發(fā)展，光纖通訊理論也在不斷深化。光纖通訊技術(shù)快速發(fā)展到來(lái)了通信事業(yè)的革命性變革，它把人類(lèi)帶入一個(gè)全新的信息化時(shí)代。作為光纖通信核心器件的光開(kāi)關(guān)的應(yīng)用市場(chǎng)是十分巨大的。光開(kāi)關(guān)的研究日益成為全光通信領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。
[0003]人們對(duì)光開(kāi)關(guān)的研究具有很長(zhǎng)的歷史，目前，在光傳送網(wǎng)絡(luò)中，各種不同交換原理和實(shí)現(xiàn)技術(shù)的光開(kāi)關(guān)被廣泛的提出，具有不同的特性，適合不同的場(chǎng)合。專(zhuān)利CN101174004A和專(zhuān)利CN103487893A公開(kāi)發(fā)明了一種機(jī)械式開(kāi)關(guān)，靠光纖或光學(xué)元件移動(dòng)，使光路發(fā)生變化，以達(dá)到切換光路的目的，機(jī)械式開(kāi)關(guān)具有插損低、隔離度高、不受偏振和波長(zhǎng)影響等優(yōu)點(diǎn)，但是它響應(yīng)速度慢、體積大、受機(jī)械結(jié)構(gòu)限制嚴(yán)重。專(zhuān)利CN104459895A公開(kāi)發(fā)明了一種MEM光開(kāi)關(guān)，在一定程度上解決了機(jī)械光開(kāi)關(guān)的缺陷，利用微鏡的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)功能，開(kāi)關(guān)速度加快，但是任何的機(jī)械摩擦、磨損及外部振動(dòng)都使其可靠性降低，而且驅(qū)動(dòng)非常的復(fù)雜，成本較高。專(zhuān)利CN104678594A公開(kāi)發(fā)明了一種微光纖開(kāi)關(guān)，基于熱對(duì)流效應(yīng)制作的，吸收膜對(duì)控制光進(jìn)行吸收后產(chǎn)生了一個(gè)熱源，使得熱體內(nèi)部有了明顯的溫度梯度，從而形成的熱對(duì)流場(chǎng)實(shí)現(xiàn)微光纖的耦合，進(jìn)而達(dá)到光開(kāi)關(guān)的作用，這種光纖開(kāi)關(guān)，雖然實(shí)現(xiàn)了體積小，重復(fù)性高等優(yōu)點(diǎn)，但是在耦合區(qū)鍍吸收膜技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)，精確度低，可靠性較差。專(zhuān)利CN101859034公開(kāi)發(fā)明了一種全光纖開(kāi)關(guān)，但是由于光子不帶電，無(wú)法像電子學(xué)那樣直接實(shí)現(xiàn)以光控光，只能采用非線性光學(xué)間接方法。對(duì)于實(shí)用的光開(kāi)關(guān)，要求控制光的功率小于或接近信號(hào)光功率。一般光通信的信號(hào)光功率在毫瓦以下，因此要求光開(kāi)關(guān)的閾值開(kāi)關(guān)功率至少在毫瓦級(jí)水平。而且要求開(kāi)關(guān)的時(shí)間達(dá)到皮秒以下，但是目前研究的全光纖開(kāi)關(guān)還不能同時(shí)達(dá)到這個(gè)兩個(gè)指標(biāo)。
[0004]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，鈮酸鋰晶體由于具有大的電光、聲光及非線性光學(xué)系數(shù)，材料的化學(xué)性能穩(wěn)定，被廣泛用于制備各種光波導(dǎo)器件，成為集成光學(xué)系統(tǒng)中最常用的無(wú)機(jī)介電晶體材料。近年來(lái)，在單一鈮酸鋰集成光學(xué)芯片上制作含有光源、調(diào)制器、光開(kāi)關(guān)的集成光學(xué)器件使人們研究探索的重要方向。光調(diào)制器、光開(kāi)關(guān)等器件成為研究的熱點(diǎn)，本發(fā)明提出的具有調(diào)制功能的雙芯光纖光開(kāi)關(guān)，為以單根光纖作為集成系統(tǒng)的光通信和光纖傳感技術(shù)提供了重要的關(guān)鍵器件。
[0005]本發(fā)明專(zhuān)利提出的具有調(diào)制功能的雙芯光纖光開(kāi)關(guān)，是一種典型的馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x型光開(kāi)關(guān)，注入電流改變波導(dǎo)臂的折射率，從而使光程相應(yīng)變化以達(dá)到相干增強(qiáng)或抵消，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)的目的。目前尚未有利用這種方式構(gòu)建的光纖光開(kāi)關(guān)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于將鈮酸鋰電光相位調(diào)制技術(shù)與光纖干涉技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)一種具有調(diào)制功能的雙芯光纖光開(kāi)關(guān)。
[0007]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0008]—種具有調(diào)制功能的雙芯光纖光開(kāi)關(guān)，包括輸入部分、V型槽、電光調(diào)制部分和輸出部分;輸入部分是單模單芯入射光纖；電光調(diào)制部分包括銀酸鋰襯底、刻在銀酸鋰襯底上的光波導(dǎo)、V型槽、金屬電極、直流電源、在鈮酸鋰上刻有1X2耦合器和2X2耦合器;輸出是雙芯光纖；電極熔嵌在鈮酸鋰晶體中，條形電極分布在條形光波導(dǎo)兩側(cè)，偏置電極位于2X2親合器一個(gè)臂的兩側(cè)。
[0009]采用質(zhì)子交換法制作光波導(dǎo)和1X2耦合器、2X2耦合器，V型槽采用鈮酸鋰晶體制作。
[0010]金屬電極分為條形電極和偏置電極;電極分為陽(yáng)極和陰極。
[0011 ] 輸出光纖采用對(duì)稱式雙芯光纖。
[0012]輸出光纖采用七芯結(jié)構(gòu)的光纖。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于:
[0014]采用電光調(diào)制方法進(jìn)行光纖開(kāi)關(guān)光路切換，具有無(wú)運(yùn)動(dòng)件、開(kāi)關(guān)速度快、消光比高等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明提出的具有調(diào)制功能的雙芯光纖開(kāi)關(guān)，以鈮酸鋰晶體為基片，采用技術(shù)成熟的質(zhì)子交換工藝制作條形波導(dǎo)，穩(wěn)定性好、集成度高，而且對(duì)波長(zhǎng)無(wú)選擇性;工藝簡(jiǎn)單，易于制造。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是具有調(diào)制功能的雙芯光纖開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖2A是具有調(diào)制功能對(duì)稱雙芯IX 2雙芯光纖開(kāi)關(guān)不意圖；
[0017]圖2B是具有調(diào)制功能偏雙芯IX 2雙芯光纖開(kāi)關(guān)不意圖；
[0018]圖3是對(duì)稱雙芯光纖端面圖；
[0019]圖4是七芯光纖端面圖；
[0020]圖5是一種基于該調(diào)制功能的IX 3光纖開(kāi)關(guān)不意圖；
[0021]圖6是一種基于該調(diào)制功能的I X 3混合式Mach-Zehnder光纖開(kāi)關(guān)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
[0023]本發(fā)明提供的是具有調(diào)制功能的雙芯光纖光開(kāi)關(guān)。其結(jié)構(gòu)包括:輸入端、V型槽、電光調(diào)制部分、輸出端。輸入端為入射單模單芯光纖;V型槽采用鈮酸鋰晶體制作；電光調(diào)制部分包括:銀酸鋰襯底、光波導(dǎo)、金屬電極、直流電壓源;輸出光纖為雙芯對(duì)稱單模光纖;在銀酸鋰襯底上采用質(zhì)子交換工藝刻有I X 2耦合器和2 X 2耦合器，將輸入光纖和輸出光纖很好的連接起來(lái)。金屬電極包括條形電極和偏置電極，金屬電極分為陰極和陽(yáng)極;條形電極分布于鈮酸鋰晶體光波導(dǎo)兩側(cè)，偏置電極分布于2X2耦合器的一個(gè)臂的兩側(cè)。直流電源連接在金屬電極之間；實(shí)現(xiàn)對(duì)任意一路光路的調(diào)制。本發(fā)明是一個(gè)1X2光纖開(kāi)關(guān)，還可以擴(kuò)展成IX 3光纖開(kāi)關(guān)和I X 3混合式Mach-Zehnder光纖開(kāi)關(guān)。本發(fā)明具有開(kāi)關(guān)時(shí)間短，速度快，無(wú)可移動(dòng)部件，重復(fù)率高，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
[0024]本發(fā)明是一種I X 2的光纖開(kāi)關(guān)，還還可以擴(kuò)展成I X 3光纖開(kāi)關(guān)和I X 3混合式Mach-Zehnder 光纖開(kāi)關(guān)。
[0025]本發(fā)明還可以包括:
[0026]