專利名稱：基于擠壓式非對(duì)稱雙芯光纖開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種干涉型集成式光信號(hào)開關(guān)，屬于光纖有源器件領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
作為目前通信的基礎(chǔ)，光電子器件已經(jīng)成為必不可少的部分。光電子器件的發(fā)展已成為制約通信發(fā)展的重要原因。20世紀(jì)60年代末所提出的“集成光學(xué)”的概念在當(dāng)今已經(jīng)廣泛應(yīng)用于光電器件的加工設(shè)計(jì)，它是將一套光學(xué)系統(tǒng)的所有器件集成到同一基底上， 通過波導(dǎo)使器件之間相互連接，從而使一塊基底實(shí)現(xiàn)一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能。它具有高集成度、穩(wěn)定性高、抗干擾強(qiáng)、易于大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，但塊狀集成相比光纖而言，隔離度較差，尤其在與傳輸媒質(zhì)的光纖進(jìn)行連接時(shí)，會(huì)造成很大的耦合損耗，雖然已經(jīng)能做到60% 以上，但與光纖之間0. IdB的耦合損耗而言還是相對(duì)較大。另外，光纖集成無論穩(wěn)定性、抗干擾能力上都優(yōu)于塊狀集成。尤其是單模光纖，具有低散射、本征損耗的優(yōu)點(diǎn)。各種特性表明光纖集成是優(yōu)于塊狀集成的產(chǎn)品，而制約光纖集成的發(fā)展的主要因素就是光纖器件的發(fā)展。目前的光開關(guān)絕大多數(shù)都含有空間光路部分，即并未完全處于光纖中的調(diào)制，這就使得全光纖網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)喪失，且對(duì)器件的抗震動(dòng)以及對(duì)環(huán)境因素的影響更加嚴(yán)重。目前傳統(tǒng)的光開關(guān)主要有機(jī)械式和非機(jī)械式，機(jī)械式的開關(guān)速度只有毫秒量級(jí)， 非機(jī)械式開關(guān)制作起來相對(duì)困難，如鈮酸鋰晶體、透明體電陶瓷等光電材料在開關(guān)應(yīng)用上， 由于其制造時(shí)固有的的差異、溫度環(huán)境等原因所引起的半波電壓偏離原有值，進(jìn)而導(dǎo)致光偏振態(tài)的偏移而引起信道之間的串?dāng)_，影響開關(guān)性能。公開號(hào)為CN 101859034 A的專利文件中公開了一種集成在一根光纖中的雙芯光纖開關(guān)(
公開日2010年10月13日)，將整個(gè)光纖開關(guān)器件置于一根光纖中，然而這種開關(guān)需要對(duì)光纖進(jìn)行復(fù)雜的微加工工藝并需要對(duì)光纖進(jìn)行一系列預(yù)處理，這對(duì)光纖開關(guān)生產(chǎn)成本和工藝上都有十分嚴(yán)格的要求，并且這種光開關(guān)插入損耗較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)在一根光纖中的開關(guān)調(diào)制操作，為全光網(wǎng)絡(luò)的光電器件提供一種造價(jià)更為低廉、溫度穩(wěn)定性高、串?dāng)_小、插入損耗低的基于擠壓式非對(duì)稱雙芯光纖開關(guān)。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的包括非對(duì)稱式雙芯光纖、堆疊式壓電陶瓷擠壓裝置和可調(diào)電壓源；非對(duì)稱雙芯光纖上通過熔融拉錐的方式耦合成兩個(gè)3dB耦合器，兩個(gè)耦合器形成Mach-Zehnder干涉儀； 壓電陶瓷堆的壓載方向垂直于光纖軸向，壓電陶瓷堆與雙芯所在位置呈固定角度，壓電陶瓷堆位于兩個(gè)耦合器之間。本發(fā)明還可以包括1、所述壓電陶瓷堆與雙芯所在位置呈固定角度是，壓電陶瓷堆與雙芯所在面以角度0°角側(cè)向壓在非對(duì)稱雙芯光纖調(diào)制端上。2、所述壓電陶瓷堆與雙芯所在位置呈固定角度是，壓電陶瓷堆與雙芯所在面以角度90°角側(cè)向壓在非對(duì)稱雙芯光纖調(diào)制端上。3、所述非對(duì)稱雙芯光纖是，一纖芯位于光纖中心位置，另一纖芯位于偏心處。對(duì)壓電陶瓷堆施加一定強(qiáng)度的電壓，非對(duì)稱光纖在受到側(cè)向力時(shí)在某些角度上雙芯會(huì)受到不同大小及方向的應(yīng)力作用，由此產(chǎn)生的光纖的應(yīng)力雙折射特性使兩臂出現(xiàn)一定程度的相位差，兩束光在第二個(gè)耦合部干涉使在輸出端出現(xiàn)光的開關(guān)調(diào)制。為了克服已有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于非對(duì)稱雙芯光纖本身，通過(1) 在這種特殊的雙芯光纖上進(jìn)行兩次熔融拉錐而構(gòu)造出一種非對(duì)稱光纖Mach-Zehnder干涉儀；(2)對(duì)該干涉儀中處于同一光纖橫截面上不同位置的兩個(gè)光纖芯子施加側(cè)向作用力， 通過兩個(gè)纖芯應(yīng)力雙折射差來實(shí)現(xiàn)相位的調(diào)制，從而實(shí)現(xiàn)光波能量在兩個(gè)光纖芯之間的轉(zhuǎn)換開關(guān)作用。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，光路之間能夠保證相對(duì)穩(wěn)定，能夠有效避免振動(dòng)、 溫度等環(huán)境因素的影響，插入損耗低，提高了全光纖電光調(diào)制的性能，能夠?qū)崿F(xiàn)單根光纖中光開關(guān)的調(diào)制，并且光纖所需的調(diào)制長度很短，最短只需幾毫米。本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性效果是1、采用光纖中心具有一個(gè)芯子的非對(duì)稱雙芯光纖，可以與標(biāo)準(zhǔn)的單模光纖匹配和連接，便于本光纖開關(guān)插入現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)光纖應(yīng)用系統(tǒng)中；2、壓電陶瓷堆側(cè)壓在非對(duì)稱雙芯光纖上，在內(nèi)部各處所產(chǎn)生的應(yīng)力有所不同，從而使位置不同的雙芯受力不一，即產(chǎn)生一定的相位差，從而實(shí)現(xiàn)光開關(guān)的調(diào)制。3、本結(jié)構(gòu)通過對(duì)非對(duì)稱雙芯光纖本身施加兩次拉伸較短熔融拉錐過程即可獲得， 不需要與其它光纖進(jìn)行焊接并在焊點(diǎn)處實(shí)施熔融拉錐并且要拉制較長的光纖錐體才能而形成絕熱光耦合錐體。因此制作簡單，成本相對(duì)低廉，可批量生產(chǎn)。4、整個(gè)結(jié)構(gòu)位于一根光纖中，具有集成度高、穩(wěn)定性好、損耗低、串?dāng)_小以及易匹配等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為擠壓式非對(duì)稱雙芯光纖2X2開關(guān)的光纖主體示意圖；圖2為擠壓式非對(duì)稱雙芯光纖2X2開關(guān)的工作原理示意圖；圖3為非對(duì)稱雙芯光纖擠壓方向0°角示意圖；圖4為非對(duì)稱雙芯光纖擠壓方向90°角示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)的描述實(shí)施例1如圖2所示，一種擠壓式非對(duì)稱雙芯光纖開關(guān)。剖面圖示意圖如圖3所示。其結(jié)構(gòu)包括集成光纖和外部壓電陶瓷及可調(diào)電壓源。其中壓電陶瓷3受可調(diào)電壓源4控制對(duì)非對(duì)稱雙芯光纖兩拉錐之間的調(diào)制端2施加壓力6 ；集成光纖如圖1所示，其結(jié)構(gòu)包括兩端非對(duì)稱光纖1、非對(duì)稱雙芯光纖調(diào)制端2和熔融拉錐端5。通過兩次公知的熔融拉錐的方法將非對(duì)稱雙芯光纖構(gòu)成光纖Mach-Zehnder干涉儀，很容易實(shí)現(xiàn)3dB的光纖熔融耦合，滿足對(duì)光波長的無選擇性。非對(duì)稱雙芯光纖1及調(diào)制端2的結(jié)構(gòu)特征是一纖芯位于光纖中心位置，另一纖芯位于偏心處。壓電陶瓷堆3與雙芯所在面以角度0°側(cè)向壓在非對(duì)稱雙芯光纖調(diào)制端2上，剖面圖如圖3所示。對(duì)壓電陶瓷堆3加入一定強(qiáng)度的電壓，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)雙芯光纖中的兩束光在第二個(gè)耦合部干涉即在輸出端出現(xiàn)光的開關(guān)功能。實(shí)施例2如圖2所示，一種擠壓式非對(duì)稱雙芯光纖開關(guān)。剖面圖示意圖如圖4所示。其結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1類似，區(qū)別在于壓電陶瓷堆3與雙芯所在面以角度90°側(cè)向壓在非對(duì)稱雙芯光纖調(diào)制端2上，剖面圖如圖4所示。
權(quán)利要求
1.一種基于擠壓式非對(duì)稱雙芯光纖開關(guān)，包括非對(duì)稱式雙芯光纖、堆疊式壓電陶瓷擠壓裝置和可調(diào)電壓源；其特征是非對(duì)稱雙芯光纖上通過熔融拉錐的方式耦合成兩個(gè)3dB 耦合器，兩個(gè)耦合器形成Mach-Zehnder干涉儀；壓電陶瓷堆的壓載方向垂直于光纖軸向， 壓電陶瓷堆與雙芯所在位置呈固定角度，壓電陶瓷堆位于兩個(gè)耦合器之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于擠壓式非對(duì)稱雙芯光纖開關(guān)，其特征是所述壓電陶瓷堆與雙芯所在位置呈固定角度是，壓電陶瓷堆與雙芯所在面以角度0°角側(cè)向壓在非對(duì)稱雙芯光纖調(diào)制端上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于擠壓式非對(duì)稱雙芯光纖開關(guān)，其特征是所述壓電陶瓷堆與雙芯所在位置呈固定角度是，壓電陶瓷堆與雙芯所在面以角度90°角側(cè)向壓在非對(duì)稱雙芯光纖調(diào)制端上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的基于擠壓式非對(duì)稱雙芯光纖開關(guān)，其特征是所述非對(duì)稱雙芯光纖是，一纖芯位于光纖中心位置，另一纖芯位于偏心處。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種基于擠壓式非對(duì)稱雙芯光纖開關(guān)，包括非對(duì)稱式雙芯光纖、堆疊式壓電陶瓷擠壓裝置和可調(diào)電壓源；非對(duì)稱雙芯光纖上通過熔融拉錐的方式耦合成兩個(gè)3dB耦合器，兩個(gè)耦合器形成Mach-Zehnder干涉儀；壓電陶瓷堆的壓載方向垂直于光纖軸向，壓電陶瓷堆與雙芯所在位置呈固定角度，壓電陶瓷堆位于兩個(gè)耦合器之間。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，光路之間能夠保證相對(duì)穩(wěn)定，能夠有效避免振動(dòng)、溫度等環(huán)境因素的影響，插入損耗低，提高了全光纖電光調(diào)制的性能，能夠?qū)崿F(xiàn)單根光纖中光開關(guān)的調(diào)制，并且光纖所需的調(diào)制長度很短，最短只需幾毫米。
文檔編號(hào)G02F1/035GK102207638SQ20111016549
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月20日
發(fā)明者田原, 苑立波 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)