2×2全光路由器及其組成的n×n全光路由器的制造方法
【專利摘要】一種2×2全光路由器，包括若干偏振分束棱鏡和若干電光晶體開關(guān)，每個(gè)偏振分束棱鏡均設(shè)置有入射光口，其特征在于，每個(gè)偏振分束棱鏡入射光口處均設(shè)置電光晶體開關(guān)，該電光晶體開關(guān)用于控制進(jìn)入偏振分束棱鏡入射光口的入射光束的偏振方向，從而通過偏振分束棱鏡控制該光束的出射方向。本發(fā)明主要用于光通信網(wǎng)絡(luò)中的光交換、光路由器件，可以快速有效的實(shí)現(xiàn)任意N×N端口的廣義無阻塞連接，大大提高光通信網(wǎng)絡(luò)中光路由的通信容量和響應(yīng)速度。本發(fā)明中采用電光晶體開關(guān)實(shí)現(xiàn)光路選擇，速度非?？?，且具有極高的可靠性與穩(wěn)定性。
【專利說明】2X2全光路由器及其組成的NXN全光路由器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種2X2全光路由器及其組成的NXN全光路由器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著高速全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，基于電子技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)方案缺點(diǎn)逐漸顯現(xiàn)，由于受限于電子器件工作上限速率最大為40G，一般電子技術(shù)網(wǎng)絡(luò)方案難以完成高速寬帶綜合業(yè)務(wù)的傳送和交換處理，網(wǎng)絡(luò)中還會(huì)出現(xiàn)帶寬“瓶頸”。只有全光網(wǎng)絡(luò)方案能提供高速、大容量的傳輸及處理能力，打破信息傳輸?shù)摹捌款i”，可以在很長的時(shí)間內(nèi)適應(yīng)高速寬帶業(yè)務(wù)的帶寬需求。全光網(wǎng)絡(luò)(全光通信網(wǎng)絡(luò))是指光信息流在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸及交換時(shí)始終以光的形式存在，而不需要經(jīng)過光/電、電/光變換。也就是說，信息從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的傳輸過程中始終在光域內(nèi)，因此，全光網(wǎng)絡(luò)以其良好的透明性、兼容性和擴(kuò)展性，成為下一代高速(超高速)寬帶網(wǎng)絡(luò)的首選。
[0003]目前機(jī)械式光開關(guān)主要為微機(jī)電型光開關(guān)，優(yōu)點(diǎn)是插入損耗低，不受偏振和波長的影響，缺點(diǎn)是響應(yīng)時(shí)間長，一般在毫秒量級(jí)，有的還存在回跳抖動(dòng)和重復(fù)性較差等問題，特別是很難實(shí)現(xiàn)很大數(shù)目的光開關(guān)集成；非機(jī)械式光開關(guān)主要有波導(dǎo)耦合型、聲光調(diào)制型、液晶型、全息型、電光調(diào)制型等。其中非機(jī)械式光開關(guān)中波導(dǎo)耦合型響應(yīng)速度較慢，不易實(shí)現(xiàn)三維互連；聲光調(diào)制速度可達(dá)到微秒量級(jí)，但是不適合形成大型光交換矩陣，且損耗與波長有關(guān)；全息型光開關(guān)速度可達(dá)納秒量級(jí)，但是制造工藝復(fù)雜。
[0004]先前技術(shù)[I](李志揚(yáng).適用于全光網(wǎng)絡(luò)的MXNXK光開關(guān)陣列及其方法，發(fā)明專利，申請(qǐng)?zhí)?CN03127962.7.)所描述的光開關(guān)網(wǎng)絡(luò)采用陣列波導(dǎo)干涉的方法。它能夠在不影響其他波長的條件下單獨(dú)把某一波長的光波從輸入光波導(dǎo)中分離出來，并存在光緩存和光增益功能，但是陣列波導(dǎo)干涉的串?dāng)_較大，且速度較慢，不適合在高速、大容量的全光網(wǎng)絡(luò)下應(yīng)用。
[0005]先前技術(shù)[2](侯培培，宋哲，李旭東，張娟和劉立人.單塊晶體集成的NXN縱橫開關(guān)網(wǎng)絡(luò)及其控制算法[J]，ACTAOPTICASINICA, 2008, 28 (2).)中設(shè)計(jì)了一種單塊晶體集成的NXN縱橫開關(guān)(Crossbar)網(wǎng)絡(luò),可以實(shí)現(xiàn)任意輸入輸出通道之間的無阻塞連接。但是只能實(shí)現(xiàn)固定輸入端與輸出端的連接，不能實(shí)現(xiàn)全光路由中所需要的任意端口的無阻塞連接。
[0006]電光開關(guān)切換速度非?？欤蛇_(dá)納秒量級(jí)；由于純固態(tài)結(jié)構(gòu)，無活動(dòng)部件，其具有極高的可靠性與穩(wěn)定性，方便拓展與集成，很容易組成多端口的光交換系統(tǒng)；另外還具有插入損耗低、串?dāng)_小、調(diào)制對(duì)比度高等特點(diǎn)，因此本發(fā)明利用LiNbO3晶體的電光效應(yīng)和改進(jìn)crossbar網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成NXN全光路由器，可以有效匹配全光網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)高速、大容量的信息傳輸和處理。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]發(fā)明目的:本發(fā)明旨在提供一種能夠匹配高速大容量全光網(wǎng)絡(luò)的全光路由裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)任意NXN端口的同偏振光輸出的網(wǎng)絡(luò)互連，光路傳輸具有可逆性。系統(tǒng)有極高的可靠性與穩(wěn)定性，方便拓展與集成，很容易組成多端口的光交換系統(tǒng)，另外還具有插入損耗低、串?dāng)_小、調(diào)制對(duì)比度聞等特點(diǎn)。
[0008]技術(shù)方案:本發(fā)明中的2X2全光路由器包括若干偏振分束棱鏡和若干電光晶體開關(guān)，每個(gè)偏振分束棱鏡均設(shè)置有入射光口，每個(gè)偏振分束棱鏡入射光口處均設(shè)置電光晶體開關(guān)，該電光晶體開關(guān)用于控制進(jìn)入偏振分束棱鏡入射光口的入射光束的偏振方向，從而通過偏振分束棱鏡控制該光束的出射方向。
[0009]進(jìn)一步地,所述若干偏振分束棱鏡包括第一偏振分束棱鏡(al)、第二偏振分束棱鏡(all)、第三偏振分束棱鏡(bl)、第四偏振分束棱鏡(bll)、第五偏振分束棱鏡(cl)、第六偏振分束棱鏡(cll)、第七偏振分束棱鏡(dl)、第八偏振分束棱鏡(dll);每個(gè)偏振分束棱鏡均設(shè)置有入射光口、偏振反射光口和透射光口 ；其中，第一偏振分束棱鏡(al)的偏振反射光口與第二偏振分束棱鏡(all)的偏振反射光口相連通，第三偏振分束棱鏡(bl)的偏振反射光口與第五偏振分束棱鏡(cl)的偏振反射光口相連通,第五偏振分束棱鏡(cl)的偏振反射光口與第六偏振分束棱鏡(cll)的偏振反射光口相連通，第七偏振分束棱鏡(dl)的偏振反射光口與第八偏振分束棱鏡(dll)的偏振反射光口相連通；所述的2X2全光路由器還設(shè)置有第一光路輸入/輸出端、第二光路輸入/輸出端、第三光路輸入/輸出端和第四光路輸入/輸出端；第一偏振分束棱鏡(al)的入射光口與透射光口、第三偏振分束棱鏡(bl)的入射光口與透射光口、第五偏振分束棱鏡(cl)的透射光口和入射光口和第七偏振分束棱鏡(dl)的透射光口和入射光口串聯(lián)，該串聯(lián)光路兩端的光口分別為第一光路輸入/輸出端和第二光路輸入/輸出端；第二偏振分束棱鏡(all)的入射光口與透射光口、第四偏振分束棱鏡(bll)的入射光口與透射光口、第六偏振分束棱鏡(cll)的透射光口和入射光口和第八偏振分束棱鏡(dll)的透射光口和入射光口串聯(lián)，該串聯(lián)光路兩端的光口分別為第三光路輸入/輸出端和第四光路輸入/輸出端。
[0010]本發(fā)明中的電光晶體開關(guān)可以為鈮酸鋰晶體電光開關(guān)、磷酸二氫鉀晶體電光開關(guān)、磷酸二氘鉀晶體電光開關(guān)或者鉭酸鋰晶體電光開關(guān)。
[0011 ] 在本發(fā)明中，第一偏振分束棱鏡的入射光口與透射光口、第三偏振分束棱鏡的入射光口與透射光口、第五偏振分束棱鏡的透射光口和入射光口和第七偏振分束棱鏡的透射光口和入射光口串聯(lián)指的是，第一偏振分束棱鏡通過入射光口與透射光口、第三偏振分束棱鏡通過入射光口與透射光口、第五偏振分束棱鏡通過透射光口和入射光口和第七偏振分束棱鏡通過透射光口和入射光口串聯(lián)接入一個(gè)串聯(lián)光路。這種串聯(lián)只是描述了各個(gè)偏振分束棱鏡的連接方向關(guān)系，各偏振分束棱鏡并不一定是依次串聯(lián)的連接關(guān)系。但是各偏振分束棱鏡串聯(lián)至光路中的極性方向必須嚴(yán)格遵守，亦即存在一個(gè)從光路一頭到另一頭的正方向，當(dāng)通過第一偏振分束棱鏡時(shí)，必須是先經(jīng)過入射光口再到透射光口 ；當(dāng)通過第三偏振分束棱鏡時(shí)，必須是先經(jīng)過入射光口再到透射光口 ；當(dāng)通過第五偏振分束棱鏡時(shí)，必須是先經(jīng)過透射光口再到入射光口 ；當(dāng)通過第七偏振分束棱鏡時(shí)，必須是先經(jīng)過透射光口再到入射光口。
[0012]對(duì)于第二偏振分束棱鏡的入射光口與透射光口、第四偏振分束棱鏡的入射光口與透射光口、第六偏振分束棱鏡的透射光口和入射光口及第八偏振分束棱鏡的透射光口和入射光口串聯(lián)也遵循與上段類似的串聯(lián)連接關(guān)系和極性連接關(guān)系。亦即存在沿著一個(gè)從光路一頭到另一頭的正方向，當(dāng)通過第二偏振分束棱鏡時(shí)，必須是先經(jīng)過入射光口再到透射光口 ；當(dāng)通過第四偏振分束棱鏡時(shí)，必須是先經(jīng)過入射光口再到透射光口 ；當(dāng)通過第六偏振分束棱鏡時(shí)，必須是先經(jīng)過透射光口再到入射光口 ；當(dāng)通過第八偏振分束棱鏡時(shí)，必須是先經(jīng)過透射光口再到入射光口。
[0013]具體各偏振分束棱鏡各接口之間的連接可以通過設(shè)置各偏振分束棱鏡的角度和位置關(guān)系使他們直接連接，也可以使用光纖等光導(dǎo)材料相互連接。
[0014]如前所述，因?yàn)楦鱾€(gè)偏振分?jǐn)?shù)棱鏡之間的連接次序并不重要，因此具體而言，有以下第一種實(shí)施方式。
[0015]適應(yīng)該種實(shí)施方式的2X2全光路由器每個(gè)偏振分束棱鏡的入射光口處還設(shè)置有電光晶體開關(guān)的一種具體設(shè)置方式為:包括設(shè)置在第一偏振分束棱鏡入射口前的第一電光晶體開關(guān)，設(shè)置在第二偏振分束棱鏡入射口前的第二電光晶體開關(guān)，設(shè)置在第三偏振分束棱鏡入射光口與第一偏振分束棱鏡透射光口之間的第三電光晶體開關(guān)，設(shè)置在第四偏振分束棱鏡入射光口與第六偏振分束棱鏡的入射光口之間的第五電光晶體開關(guān)，設(shè)置在第五偏振分束棱鏡的入射光口與第七偏振分束棱鏡透射光口之間的第五電光晶體開關(guān)，設(shè)置在第七偏振分束棱鏡入射口前的第七電光晶體開關(guān)，設(shè)置在第八偏振分束棱鏡入射口前的第六電光晶體開關(guān)。
[0016]如前所述，因?yàn)楦鱾€(gè)偏振分?jǐn)?shù)棱鏡之間的連接持續(xù)并不重要，因此具體而言，有以下第二種實(shí)施方式。第一偏振分束棱鏡的入射光口與透射光口、第三偏振分束棱鏡的入射光口與透射光口、第五偏振分束棱鏡的透射光口和入射光口和第七偏振分束棱鏡的透射光口和入射光口之間串聯(lián)的方式為:第七偏振分束棱鏡的入射光口連接至第一偏振分束棱鏡的入射光口，第一偏振分束棱鏡的透射光口連接至第三偏振分束棱鏡的入射光口，第三偏振分束棱鏡的透射光口連接至第五偏振分束棱鏡的透射光口 ；第二偏振分束棱鏡的入射光口與透射光口、第四偏振分束棱鏡的入射光口與透射光口、第六偏振分束棱鏡的透射光口和入射光口和第八偏振分束棱鏡的透射光口和入射光口的串聯(lián)方式為:第八偏振分束棱鏡的入射光口連接至第二偏振分束棱鏡的入射光口，第二偏振分束棱鏡的透射光口連接至第四偏振分束棱鏡的透射光口，第四偏振分束棱鏡的入射光口連接至第六偏振分束棱鏡的入射光口。
[0017]適應(yīng)該第二種實(shí)施方式的2X2全光路由器每個(gè)偏振分束棱鏡的入射光口處還設(shè)置有電光晶體開關(guān)的另一種具體設(shè)置方式為:包括設(shè)置在第七偏振分束棱鏡入射口與第一分偏振束棱鏡入射口之間的第一電光晶體開關(guān)，設(shè)置在第八偏振分束棱鏡入射口與第二偏振分束棱鏡入射口之間的第二電光晶體開關(guān)，設(shè)置在第三偏振分束棱鏡入射光口與第一偏振分束棱鏡透射光口之間的第三電光晶體開關(guān)，設(shè)置在第四偏振分束棱鏡入射光口與第六偏振分束棱鏡的入射光口之間的第五電光晶體開關(guān)，設(shè)置在第五偏振分束棱鏡的入射光口與第七偏振分束棱鏡透射光口之間的第五電光晶體開關(guān)。
[0018]如此設(shè)置，可以較上一實(shí)施方式少使用兩個(gè)電光晶體開關(guān)。
[0019]進(jìn)一步地，當(dāng)所述的電光晶體開關(guān)施加電壓為零時(shí)，經(jīng)過該電光晶體開關(guān)的出射光束與入射光束的偏振方向相同。
[0020]進(jìn)一步地，當(dāng)所述的電光晶體開關(guān)施加電壓為零時(shí)，經(jīng)過該電光晶體開關(guān)的出射光束與入射光束的偏振方向發(fā)生90°改變。
[0021]本發(fā)明還包括由上述的2X2全光路由器組成的NXN全光路由器，如圖5所示，所述N為偶數(shù)，包括N2/2-N+l個(gè)所述的2X2全光路由器，依次編號(hào)為第i，j號(hào)2X2全光路由器i依次取遍I至N-1的所有正整數(shù)，當(dāng)i取為奇數(shù)時(shí)，j依次取遍I至N/2的所有正整數(shù)，當(dāng)i取為偶數(shù)時(shí)，j依次取遍I至N/2-1的所有正整數(shù)，其連接關(guān)系為:
[0022]I)當(dāng)j取值為任意的I至N/2的正整數(shù)時(shí)，第1，j號(hào)2X2全光路由器連接至第1，j+Ι號(hào)2X2全光路由器，第N-l，j號(hào)2X2全光路由器連接至第N-1，j+Ι號(hào)2X2全光路由器；
[0023]2)當(dāng)i取值為任意的I至N-1的偶數(shù)，j取值為任意的I至N/2-1的正整數(shù)時(shí)，第i，j號(hào)2X2全光路由器的四個(gè)端口分別連接至第1-1，j號(hào)2X2全光路由器、1-1，j+1號(hào)2X2全光路由器、第i+1，j號(hào)2X2全光路由器、第i+1，j+1號(hào)2X2全光路由器。
[0024]進(jìn)一步地，所述NXN全光路由器還包括2N個(gè)NXN全光路由器光路輸入/輸出端，分別為當(dāng)i取值為I至N-1任意奇數(shù)時(shí)，N/2個(gè)第i，I號(hào)2X2全光路由器的第一光路輸入/輸出端、N/2個(gè)第i, I號(hào)2X2全光路由器的第三光路輸入/輸出端、N/2個(gè)第i, N/2號(hào)2X2全光路由器的第二光路輸入/輸出端和N/2個(gè)第i,N/2號(hào)2X2全光路由器的第四光路輸入/輸出端。
[0025]本發(fā)明還包括由上述的2X2全光路由器組成的NXN全光路由器，如圖6所示，所述N為奇數(shù)，包括(N2-N)/2個(gè)所述的2X2全光路由器，依次編號(hào)為第i，j號(hào)2X2全光路由器i依次取遍I至N-1的所有正整數(shù)，當(dāng)i取為奇數(shù)時(shí)，j依次取遍I至(N+l)/2的所有正整數(shù)，當(dāng)i取為偶數(shù)時(shí)，j依次取遍I至(N-1)/2的所有正整數(shù)，其連接關(guān)系為:
[0026]I)當(dāng)j取值為任意的I至(N+l)/2的正整數(shù)時(shí)，第1，j號(hào)2X2全光路由器連接至第1，j+Ι號(hào)2X2全光路由器，第(N-1)/2，j號(hào)2X2全光路由器連接至第(N_l)/2，j+1號(hào)2X2全光路由器，第(N-l)/2，j號(hào)2X2全光路由器的兩個(gè)端口分別連接至(N_3)/2，j號(hào)2X2全光路由器和(N-3)/2，j+1號(hào)2X2全光路由器；
[0027]2)當(dāng)i取值為任意的I至N-3的偶數(shù)，j取值為任意的I至(N_l) /2的正整數(shù)時(shí)，第i，j號(hào)2X2全光路由器的四個(gè)端口分別連接至第1-1，j號(hào)2X2全光路由器、1-1，j+1號(hào)2X2全光路由器、第i+1，j號(hào)2X2全光路由器、第i+1，j+1號(hào)2X2全光路由器。
[0028]進(jìn)一步地，所述NXN全光路由器還包括2N個(gè)NXN全光路由器光路輸入/輸出端，分別為當(dāng)i取值為I至N-1任意奇數(shù)時(shí)，(N-1)/2個(gè)第i，I號(hào)2X2全光路由器的第一光路輸入/輸出端、(N-l)/2個(gè)第i, I號(hào)2X2全光路由器的第三光路輸入/輸出端、(N-l)/2個(gè)第i，(N+l)/2號(hào)2X2全光路由器的第二光路輸入/輸出端、(N-l)/2個(gè)第i，N/2號(hào)2X2全光路由器的第四光路輸入/輸出端、一個(gè)第N, I號(hào)全光路由器的第三光路輸入/輸出端和一個(gè)第N, (N+l)/2號(hào)全光路由器的第四光路輸入/輸出端。
[0029]電光晶體開關(guān)控制出射光束的偏振方向。比如典型的鈮酸鋰晶體電光開關(guān)的光軸c平行于入射光束方向，金屬電極對(duì)稱地加在鈮酸鋰晶體的兩個(gè)相對(duì)側(cè)面上，沿著鈮酸鋰晶體豎直方向施加橫向半波電壓Ujj。當(dāng)銀酸鋰晶體電光開關(guān)無外加電壓時(shí)，出射光束與入射光束的偏振方向相同；當(dāng)銀酸鋰晶體電光開關(guān)施加半波電壓時(shí)，出射光束與入射光束的偏振方向發(fā)生η的相位翻轉(zhuǎn)(即由P光變?yōu)閟光或者s光變?yōu)镻光)。對(duì)于不同波長的入射光束，半波電壓會(huì)隨之發(fā)生改變，半波電壓υπ與入射波長λ之間滿足關(guān)系:[0030]U =λd/2lgamma22n3
[0031]其中d為豎直的晶體厚度，I為入射光束經(jīng)過的晶體長度，Y22為鈮酸鋰晶體的電光系數(shù)，η。為鈮酸鋰晶體的折射率。
[0032]偏振分束棱鏡控制光束的出射方向:當(dāng)入射光束為P光時(shí)，經(jīng)過偏振分束棱鏡后出射光束的方向不發(fā)生改變；當(dāng)入射光束為s光時(shí)，經(jīng)過偏振分束棱鏡后出射光束的方向發(fā)生90°的改變。
[0033]偏振分光棱鏡是在光學(xué)玻璃棱鏡的體對(duì)角面上鍍制多層介質(zhì)膜，再將兩塊棱鏡的分光面膠合起來，并在通光面上鍍制增透膜，以降低光通過棱鏡時(shí)的反射損耗。對(duì)于折射率不同的兩種材料的交界面，可以找到一個(gè)入射角，使之滿足布儒斯特角條件，在這樣一個(gè)條件下，激光由棱鏡左側(cè)入射后，在右側(cè)透射的光為P分量光(經(jīng)過鍍膜后使投射光中沒有s分量)，在側(cè)面反射的光為s分量光。偏振分束棱鏡的膜系設(shè)計(jì)要求，必須選擇折射率滿足一定的關(guān)系的膜料和基底材料，使P光全透過，而s光全部反射。其中2X2全光路由器的第一、第三、第四、第八偏振分束棱鏡與水平方向ζ軸正方向呈135°的夾角,第二、第五、第六、第七偏振分束棱鏡與水平方向正方向呈45°的夾角。
[0034]有益效果:本發(fā)明主要用于光通信網(wǎng)絡(luò)中的光交換、光路由器件，可以快速有效的實(shí)現(xiàn)任意NXN端口的廣義無阻塞連接，大大提高光通信網(wǎng)絡(luò)中光路由的通信容量和響應(yīng)速度。本發(fā)明中采用電光晶體開關(guān)實(shí)現(xiàn)光路選擇，速度非?？?，且具有極高的可靠性與穩(wěn)定性。本發(fā)明采用自由空間結(jié)構(gòu)，方便拓展與集成，很容易組成多端口的光交換系統(tǒng)。本發(fā)明中采用的電光晶體開關(guān)數(shù)目少，插入損耗低、串?dāng)_小。傳統(tǒng)的光開關(guān)網(wǎng)絡(luò)只能實(shí)現(xiàn)固定輸入到固定輸出的任意端口連接，與傳統(tǒng)的光開關(guān)網(wǎng)絡(luò)相比，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)任意NXN端口同偏振光輸出的連接，光路傳輸具有可逆性，應(yīng)用更為自由、廣泛。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1是本發(fā)明中一種2X2全光路由器實(shí)施例的示意圖；
[0036]圖2是本發(fā)明中一種2X2全光路由器實(shí)施例的示意圖；
[0037]圖3是本發(fā)明中電光偏轉(zhuǎn)分束示意圖；
[0038]圖4是本發(fā)明中由一種2X2全光路由裝置組成的3X3全光路由器示意圖；
[0039]圖5為本發(fā)明一種2Ν端口 NXN全光路由器的結(jié)構(gòu)框圖；
[0040]圖6為本發(fā)明一種2Ν端口 NXN全光路由器的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]實(shí)施例1
[0042]本實(shí)施例中使用的電光晶體開關(guān)為鈮酸鋰晶體電光開關(guān)。或者使用磷酸二氫鉀晶體電光開關(guān)、磷酸二氘鉀晶體電光開關(guān)或鉭酸鋰晶體電光開關(guān)均不影響本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)。
[0043]請(qǐng)參閱圖1，圖1是本發(fā)明的一種2Ν端口全光路由器中的子結(jié)構(gòu)2X2全光路由器的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可見，2X2全光路由器其構(gòu)成包括:
[0044]每個(gè)2 X 2全光路由器由8個(gè)偏振分束棱鏡和7個(gè)LiNb03晶體電光開關(guān)構(gòu)成，2 X 2全光路由器中的光路I從左往右依次為第一電光晶體開關(guān)1、第一偏振分束棱鏡al、第三電光晶體開關(guān)3、第三偏振分束棱鏡b1、第五偏振分束棱鏡c1、第五電光晶體開關(guān)5、第七偏振分束棱鏡dl、第七電光晶體開關(guān)7 ;光路II從左往右依次為第二電光晶體開關(guān)2、第二偏振分束棱鏡all、第四偏振分束棱鏡bll、第四電光晶體開關(guān)4、第六偏振分束棱鏡ell、第八偏振分束棱鏡dll、第六電光晶體開關(guān)6。
[0045]圖3是本發(fā)明中電光偏轉(zhuǎn)分束示意圖。電光晶體開關(guān)控制出射光束的偏振方向。鈮酸鋰晶體的光軸c平行于ζ方向。金屬電極對(duì)稱地加在鈮酸鋰晶體平行于坐標(biāo)面yz的兩個(gè)相對(duì)側(cè)面上，沿著鈮酸鋰晶體X方向施加橫向半波電壓U11。當(dāng)電光晶體開關(guān)無外加電壓時(shí)，出射光束與入射光束的偏振方向相同；當(dāng)電光晶體開關(guān)施加半波電壓時(shí)，出射光束與入射光束的偏振方向發(fā)生H的相位翻轉(zhuǎn)(即由P光變?yōu)镾光或者S光變?yōu)镻光)。對(duì)于不同波長的入射光束，半波電壓會(huì)隨之發(fā)生改變，半波電壓υπ與入射波長λ之間滿足關(guān)系:
【權(quán)利要求】
1.一種2X2全光路由器,包括若干偏振分束棱鏡和若干電光晶體開關(guān),每個(gè)偏振分束棱鏡均設(shè)置有入射光口，其特征在于，每個(gè)偏振分束棱鏡入射光口處均設(shè)置電光晶體開關(guān)，該電光晶體開關(guān)用于控制進(jìn)入偏振分束棱鏡入射光口的入射光束的偏振方向，從而通過偏振分束棱鏡控制該光束的出射方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的2X2全光路由器，其特征在于，所述若干偏振分束棱鏡包括第一偏振分束棱鏡(al)、第二偏振分束棱鏡(all)、第三偏振分束棱鏡(bl)、第四偏振分束棱鏡(bll)、第五偏振分束棱鏡(Cl)、第六偏振分束棱鏡(cll)、第七偏振分束棱鏡(dl)、第八偏振分束棱鏡(dll);每個(gè)偏振分束棱鏡均設(shè)置有入射光口、偏振反射光口和透射光口 ；其中，第一偏振分束棱鏡(al)的偏振反射光口與第二偏振分束棱鏡(all)的偏振反射光口相連通，第三偏振分束棱鏡(bl)的偏振反射光口與第五偏振分束棱鏡(cl)的偏振反射光口相連通，第五偏振分束棱鏡(cl)的偏振反射光口與第六偏振分束棱鏡(cll)的偏振反射光口相連通，第七偏振分束棱鏡(dl)的偏振反射光口與第八偏振分束棱鏡(dll)的偏振反射光口相連通；所述的2X2全光路由器還設(shè)置有第一光路輸入/輸出端、第二光路輸入/輸出端、第三光路輸入/輸出端和第四光路輸入/輸出端；第一偏振分束棱鏡(al)的入射光口與透射光口、第三偏振分束棱鏡(bl)的入射光口與透射光口、第五偏振分束棱鏡(cl)的透射光口和入射光口和第七偏振分束棱鏡(dl)的透射光口和入射光口串聯(lián)，該串聯(lián)光路兩端的光口分別為第一光路輸入/輸出端和第二光路輸入/輸出端；第二偏振分束棱鏡(all)的入射光口與透射光口、第四偏振分束棱鏡(bll)的入射光口與透射光口、第六偏振分束棱鏡(cll)的透射光口和入射光口和第八偏振分束棱鏡(dll)的透射光口和入射光口串聯(lián)，該串聯(lián)光路兩端的光口分別為第三光路輸入/輸出端和第四光路輸入/輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的2X2全光路由器,其特征在于,第一偏振分束棱鏡(al)的入射光口與透射光口、第三 偏振分束棱鏡(bl)的入射光口與透射光口、第五偏振分束棱鏡(Cl)的透射光口和入射光口和第七偏振分束棱鏡(dl)的透射光口和入射光口之間串聯(lián)的方式為:第一偏振分束棱鏡(al)的透射光口連接至第三偏振分束棱鏡(bl)的入射光口，第三偏振分束棱鏡(bl)的透射光口連接至第五偏振分束棱鏡(cl)的透射光口，第五振分束棱鏡的入射光口連接至第七振分束棱鏡的透射光口 ；第二偏振分束棱鏡(all)的入射光口與透射光口、第四偏振分束棱鏡(bll)的入射光口與透射光口、第六偏振分束棱鏡(cll)的透射光口和入射光口和第八偏振分束棱鏡(dll)的透射光口和入射光口的串聯(lián)方式為:第二偏振分束棱鏡(all)的透射光口連接至第四偏振分束棱鏡(bll)的透射光口，第四偏振分束棱鏡(bll)的入射光口連接至第六偏振分束棱鏡(cll)的入射光口，第六偏振分束棱鏡(cll)的透射光口連接至第八偏振分束棱鏡(dll)的透射光口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的2X2全光路由器，其特征在于，所述2X2全光路由器每個(gè)偏振分束棱鏡的入射光口處還設(shè)置有電光晶體開關(guān)的設(shè)置方式為:包括設(shè)置在第一偏振分束棱鏡(al)入射口前的第一電光晶體開關(guān)(I)，設(shè)置在第二偏振分束棱鏡(all)入射口前的第二電光晶體開關(guān)(2),設(shè)置在第三偏振分束棱鏡(bl)入射光口與第一偏振分束棱鏡(al)透射光口之間的第三電光晶體開關(guān)(3)，設(shè)置在第四偏振分束棱鏡(bll)入射光口與第六偏振分束棱鏡(cll)的入射光口之間的第四電光晶體開關(guān)(4),設(shè)置在第五偏振分束棱鏡(cl)的入射光口與第七偏振分束棱鏡(dl)透射光口之間的第五電光晶體開關(guān)(5),設(shè)置在第七偏振分束棱鏡(dl)入射口前的第七電光晶體開關(guān)(7),設(shè)置在第八偏振分束棱鏡(dll)入射口前的第六電光晶體開關(guān)(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的2X2全光路由器,其特征在于,第一偏振分束棱鏡(al)的入射光口與透射光口、第三偏振分束棱鏡(bl)的入射光口與透射光口、第五偏振分束棱鏡(Cl)的透射光口和入射光口和第七偏振分束棱鏡(dl)的透射光口和入射光口之間串聯(lián)的方式為:第七偏振分束棱鏡(dl)的入射光口連接至第一偏振分束棱鏡(al)的入射光口，第一偏振分束棱鏡(al)的透射光口連接至第三偏振分束棱鏡(bl)的入射光口，第三偏振分束棱鏡(bl)的透射光口連接至第五偏振分束棱鏡(cl)的透射光口 ；第二偏振分束棱鏡(all)的入射光口與透射光口、第四偏振分束棱鏡(bll)的入射光口與透射光口、第六偏振分束棱鏡(cll)的透射光口和入射光口和第八偏振分束棱鏡(dll)的透射光口和入射光口的串聯(lián)方式為:第八偏振分束棱鏡(dll)的入射光口連接至第二偏振分束棱鏡(all)的入射光口，第二偏振分束棱鏡(all)的透射光口連接至第四偏振分束棱鏡(bll)的透射光口，第四偏振分束棱鏡(bll)的入射光口連接至第六偏振分束棱鏡(cll)的入射光口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的2X 2全光路由器，其特征在于，所述2 X 2全光路由器每個(gè)偏振分束棱鏡的入射光口處還設(shè)置有電光晶體開關(guān)的設(shè)置方式為:包括設(shè)置在第七偏振分束棱鏡(dl)入射口與第一分偏振束棱鏡入射口之間的第一電光晶體開關(guān)(I)，設(shè)置在第八偏振分束棱鏡(dll)入射口與第二偏振分束棱鏡(all)入射口之間的第二電光晶體開關(guān)(2),設(shè)置在第三偏振分束棱鏡(bl)入射光口與第一偏振分束棱鏡(al)透射光口之間的第三電光晶體開關(guān)(3),設(shè)置在第四偏振分束棱鏡(bll)入射光口與第六偏振分束棱鏡(cll)的入射光口之間的第四電光晶體開關(guān)(4),設(shè)置在第五偏振分束棱鏡(cl)的入射光口與第七偏振分束棱鏡(dl)透射光口之間的第五電光晶體開關(guān)(5)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的2X2全光路由器，其特征在于，當(dāng)所述的電光晶體開關(guān)施加電壓為零時(shí)，經(jīng)過該電光晶體開關(guān)的出射光束與入射光束的偏振方向相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的2X2全光路由器，其特征在于，當(dāng)所述的電光晶體開關(guān)施加相應(yīng)的半波電壓時(shí)，經(jīng)過該電光晶體開關(guān)的出射光束與入射光束的偏振方向發(fā)生90°改變。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的2X2全光路由器，其特征在于，所述的電光晶體開關(guān)為鈮酸鋰晶體電光開關(guān)、磷酸二氫鉀晶體電光開關(guān)、磷酸二氘鉀晶體電光開關(guān)或者鉭酸鋰晶體電光開關(guān)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的2X2全光路由器組成的NXN全光路由器，其特征在于，所述N為偶數(shù)，包括N2/2-N+l個(gè)所述的2X2全光路由器，依次編號(hào)為第i，j號(hào)2X2全光路由器i依次取遍I至N-1的所有正整數(shù)，當(dāng)i取為奇數(shù)時(shí)，j依次取遍I至N/2的所有正整數(shù)，當(dāng)i取為偶數(shù)時(shí)，j依次取遍I至N/2-1的所有正整數(shù)，其連接關(guān)系為: 1)當(dāng)j取值為任意的I至N/2的正整數(shù)時(shí)，第1，j號(hào)2X2全光路由器連接至第1，j+1號(hào)2X2全光路由器，第N-1，j號(hào)2X2全光路由器連接至第N-1，j+Ι號(hào)2X2全光路由器； 2)當(dāng)i取值為任意的I至N-1的偶數(shù)，j取值為任意的I至N/2-1的正整數(shù)時(shí)，第i，j號(hào)2X2全光路由器的四個(gè)端口分別連接至第1-1，j號(hào)2X2全光路由器、1-1，j+1號(hào)2X2全光路由器、第i+1，j號(hào)2X2全光路由器、第i+1, j+1號(hào)2X2全光路由器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的NXN全光路由器，其特征在于，所述NXN全光路由器還包括2N個(gè)NXN全光路由器光路輸入/輸出端，分別為當(dāng)i取值為I至N-1任意奇數(shù)時(shí)，N/2個(gè)第i，I號(hào)2X2全光路由器的第一光路輸入/輸出端、N/2個(gè)第i, I號(hào)2X2全光路由器的第三光路輸入/輸出端、N/2個(gè)第i,N/2號(hào)2X2全光路由器的第二光路輸入/輸出端和N/2個(gè)第i, N/2號(hào)2X2全光路由器的第四光路輸入/輸出端。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的2X2全光路由器組成的NXN全光路由器，其特征在于，所述N為奇數(shù)，包括(N2-N)/2個(gè)所述的2X2全光路由器，依次編號(hào)為第i，j號(hào)2X2全光路由器i依次取遍I至N-1的所有正整數(shù)，當(dāng)i取為奇數(shù)時(shí)，j依次取遍I至(N+D/2的所有正整數(shù)，當(dāng)i取為偶數(shù)時(shí)，j依次取遍I至(N-1)/2的所有正整數(shù)，其連接關(guān)系為: 1)當(dāng)j取值為任意的I至(N+l)/2的正整數(shù)時(shí)，第1，j號(hào)2X2全光路由器連接至第1，j+Ι號(hào)2X2全光路由器，第(N-1)/2，j號(hào)2X2全光路由器連接至第(N-1)/2，j+Ι號(hào)2X2全光路由器，第(N-l)/2，j號(hào)2X2全光路由器的兩個(gè)端口分別連接至(N-3)/2，j號(hào)2X2全光路由器和(N-3)/2，j+1號(hào)2X2全光路由器； 2)當(dāng)i取值為任意的I至N-3的偶數(shù)，j取值為任意的I至(N-1)/2的正整數(shù)時(shí)，第i，j號(hào)2X2全光路由器的四個(gè)端口分別連接至第1-1，j號(hào)2X2全光路由器、1-1，j+1號(hào)2X2全光路由器、第i+1，j號(hào)2X2全光路由器、第i+1，j+1號(hào)2X2全光路由器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的NXN全光路由器，其特征在于，所述NXN全光路由器還包括2N個(gè)NXN全光路由器光路輸入/輸出端，分別為當(dāng)i取值為I至N-1任意奇數(shù)時(shí)，(N-1)/2個(gè)第i, I號(hào)2X2全光路由器的第一光路輸入/輸出端、(N-1)/2個(gè)第i, I號(hào)2X2全光路由器的第三光路輸入/輸出端、(N-1)/2個(gè)第i, (N+l)/2號(hào)2X2全光路由器的第二光路輸入/輸出端、(N-1)/2個(gè)第i, N/2號(hào)2X2全光路由器的第四光路輸入/輸出端、一個(gè)第N，I號(hào)全光路 由器的第三光路輸入/輸出端和一個(gè)第N，(N+1) /2號(hào)全光路由器的第四光路輸入/輸出端。
【文檔編號(hào)】G02B6/27GK104007568SQ201410271240
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月17日
【發(fā)明者】盧棟, 許俊, 周軍, 職亞楠, 姚紅權(quán), 張雷 申請(qǐng)人:南京中科神光科技有限公司