專利名稱：一種開關窗口寬度可調的全光光開關的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光電子技術領域，特別涉及一種開關窗口寬度可調的全光光開關。
背景技術：
半導體光放大器SOA的放大原理與半導體激光器的工作原理類似，也是利用能級間受激躍遷而出現(xiàn)粒子數(shù)反轉的現(xiàn)象進行光放大。通常的半導體光放大器SOA在其兩個截面上涂有抗反射膜，消除兩端的反射，以獲得寬 頻帶、高輸出、低噪聲。半導體光放大器SOA作為光波段轉換開關元件，其主要的優(yōu)點在于極快的光開關速率，開關時間為ns級別，它還可以對固有光信號損失進行增益補償。另外，半導體光放大器SOA在惡劣環(huán)境條件下可靠性高，集成度高，尺寸小，而且成本會更低。但是，單純的基于半導體光放大器制成的光開關靈敏度不高，開關通斷的時間不可調，完全由半導體光放大器SOA決定。非線性環(huán)路鏡NOLM是根據(jù)光纖的薩格納克原理制成，光纖環(huán)路作為克爾介質，非線性作用交叉相位調制就在其中完成。如不加控制光，輸出端就沒有輸出，就像全反射鏡一樣，如果通過偏振分束器順時針方向引入控制光脈沖到光纖環(huán)路中，由于交叉相位調制，與控制光同方向傳輸并在時域上相互重疊的那部分脈沖信號光將經(jīng)歷更大的非線性相移。這樣導致兩個方向上脈沖信號光產(chǎn)生相位差，從而使非線性光纖環(huán)路鏡輸出端有輸出，實現(xiàn)了開關操作。根據(jù)控制光與信號光波長與偏振方向的關系，一般將非線性環(huán)路鏡分為兩類一是波長不同，偏振方向相同；二是波長相同，偏振方向正交。前者結構簡單，開關速度快，開關能量低，但級聯(lián)不方便，不利于集成化。后者級聯(lián)相對比較方便，利于集成，但偏振控制復雜，控制光對相移的貢獻小。文獻 Eiselt M, Optical Loop Mirror with Semiconductor LaserAmplifier, 1992, 28 (16)提出一種通過非線性光學環(huán)路鏡NOLM方式實現(xiàn)的全光開關。它的工作原理是輸入信號脈沖在1:1光耦合器中分成兩路光分別沿順時針和逆時針方向傳播，控制脈沖從左側的波分復用WDM進入環(huán)路并從右側的WDM射出，當有控制光入射時，由于光線的非線性克爾效應使得順時針傳播的光信號發(fā)生相移，這樣在兩束信號光重新在光耦合器中進行干涉時，由于存在了相位差，如果相位差達到了 η，就會使右端有光信號輸出，從而實現(xiàn)了光開關功能。NOLM自身的平衡干涉結構和快速本證響應時間使得其能實現(xiàn)穩(wěn)定和快速的開關操作，但是NOLM結構的光開關需要很長的光纖和很強的輸入控制光功率，而且光開關的寬度不可調，光開關的靈活性不大。

發(fā)明內容
針對上述現(xiàn)有技術，本發(fā)明要解決的技術問題是非線性光學環(huán)路鏡NOLM結構的光開關需要很長的光纖和很強的輸入控制光功率，而且光開關的寬度不可調，光開關的靈活性不大。本發(fā)明目的在于提供一種開關窗口寬度可調的全光光開關，實現(xiàn)光開關的通斷時間可調。為了解決上述技術問題并達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案一種開關窗口寬度可調的全光光開關，其特征在于，包括起偏器、偏振控制器PC、環(huán)形器、偏振分束器PBS、半導體光放大器SOA、光纖延遲線ODL ;所述起偏器經(jīng)單模光纖連接環(huán)形器，環(huán)形器經(jīng)單模光纖連接到偏振分束器PBS，偏振分束器PBS的兩端口在非線性光學環(huán)路鏡NOLM經(jīng)中經(jīng)單模光纖連接半導體光放大器S0A、偏振控制器PC、光纖延遲線ODL構成閉合環(huán)路。進一步地說明，信號光通過環(huán)形器和偏振分束器后分成偏振方向互相垂直的兩束光，該兩束光分別沿著順時針方向和逆時針方向在非線性光纖環(huán)鏡中傳播；無控制光輸入時，順時針和逆時針的信號光分量經(jīng)過半導體光放大器SOA獲得相同的增益和相位改變量，并回到偏振分束器，再經(jīng)起偏器和偏振控制器檢測，沒有相位差，不發(fā)生微分相位調制，不發(fā)生干涉作用，開關處于“關”的狀態(tài)； 在偏振分束器PBS的另一個輸入端口輸入固定可變的控制光，控制光在非線性光學環(huán)路鏡NOLM中順時針傳播,順時針傳播的信號光分量和控制光在半導體光放大器中發(fā)生交叉相位調制，順時針信號光分量獲得和逆時針信號光分量不同的增益和不同的相位改變量，并回到偏振分束器后，再經(jīng)過起偏器和偏振控制器，進行微分相位調制作用后，輸出端口有光輸出，開關處于“開”的狀態(tài)。進一步地說明，調節(jié)光纖延遲線ODL的延時時間來改變半導體光放大器SOA在非線性光學環(huán)路鏡NOLM中相對于中點的偏移量，因而改變了順時針信號光分量和逆時針信號光分量經(jīng)過半導體光放大器SOA的時間差，最終從輸出端口 11輸出的光脈沖信號寬度會隨之變化，實現(xiàn)開關窗口可調。進一步地說明，所述信號光通過環(huán)形器和偏振分束器后的耦合比為O. 5。本發(fā)明的工作原理為利用半導體光放大器SOA的交叉增益調制XPM效應，通過控制觸發(fā)脈沖即控制光，調節(jié)非線性環(huán)路鏡NOLM中的光纖延遲線ODL的延時時間，改變半導體光放大器SOA在NOLM中的偏移量，從而達到調節(jié)開關窗口寬度的目的。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)在
只需要加入一個固定的觸發(fā)脈沖作為開關，通過調節(jié)非線性環(huán)路鏡NOLM中的光纖延遲線ODL的延時時間，就可以實現(xiàn)光開關窗口寬度可調，操作方便靈活，對未來全光網(wǎng)絡的實現(xiàn)有重大意義。


圖I為本發(fā)明的原理示意 附圖標記為1為起偏器、2為偏振控制器、3為環(huán)形器、4為偏振分束器PBS、5為PBS的一個端口、6為控制光、7為半導體光放大器S0A、8為光纖延遲線0DL、9為信號光、10為輸出端口。
具體實施例方式下面將結合附圖及具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的描述。一種開關窗口寬度可調的全光光開關，包括偏振控制器PC2、光環(huán)形器3、偏振分束器PBS4、半導體光放大器S0A7、非線性光學環(huán)路鏡NOLMll ;半導體光放大器和光纖延遲線設置在非線性光學環(huán)路鏡中的任何位置，信號光9通過環(huán)形器3和偏振分束器4后分成偏振方向互相垂直的兩束光，該兩束光分別沿著順時針方向和逆時針方向在非線性光纖環(huán)鏡中傳播；在沒有輸入控制光時，順時針和逆時針的信號光分量經(jīng)過半導體光放大器SOA獲得相同的增益和相位改變量，并回到偏振分束器4的一個端口 5后，再經(jīng)起偏器和偏振控制器檢測，沒有相位差，不能發(fā)生微分相位調制，不能發(fā)生干涉作用，開關處于“關”的狀態(tài)；在偏振分束器PBS的另一個輸入端口輸入固定可變的控制光,控制光在非線性光學環(huán)路鏡NOLM中也是順時針傳播，順時針傳播的信號光分量和控制光在半導體光放大器中發(fā)生交叉相位調制，順時針信號光分量獲得和逆時針信號光分量不同的增益和不同的相位改變量，并回到偏振分束器4的一個端口 5后，再經(jīng)過起偏器和偏振控制器，進行微分相位調制作用后，輸出端口就會有光輸出，開關處于“開”的狀態(tài)。
實施實例
結合圖1，連接各器件，半導體光放大器和光纖延遲線可以放在非線性環(huán)鏡中的任何位置。信號脈沖采用波長為1552nm的連續(xù)光，通過環(huán)形器和偏振分束器(耦合比為O. 5)后分成偏振方向互相垂直的兩束光，它們分別沿著順時針方向和逆時針方向在非線性光纖環(huán)鏡中傳播；在沒有加入時鐘信號時，順時針和逆時針信號光分量經(jīng)過半導體光放大器獲得相同的增益和相位該變量，它們回到端口 5后，經(jīng)起偏器和偏振控制器檢測，沒有相位差，不能發(fā)生微分相位調制，從而不能發(fā)生干涉作用，開關處于“關”的狀態(tài)；在偏振分束器的另一個輸入端口輸入觸發(fā)脈沖光，波長為1542 n m，觸發(fā)脈沖在NOLM中也是順時針傳播，順時針傳播的信號光分量和時鐘脈沖在半導體光放大器中發(fā)生交叉相位調制，順時針信號光分量獲得和逆時針信號光分量不同的增益和不同的相位改變量，它們回到偏振分束器，經(jīng)過起偏器和偏振控制器，進行微分相位調制后，輸出端口 10就會有光輸出，開關處于“開”的狀態(tài)。至此，本發(fā)明完成開關功能。調節(jié)NOLM中的ODL的延時時間，將其分別是設置為20ps，80ps，lOOps，120ps，以改變SOA在NOLM中相對于中點的偏移量，相應地，這也改變了順時針信號光分量和逆時針信號光分量經(jīng)過SOA的時間差，而光開關窗口的寬度隨著時間差的變化而變化，因此，調節(jié)ODL的延時時間，就可以看到全光光開關窗口寬度在變化，實現(xiàn)光開關窗口寬度可調的功倉泛。上述實施例已結合附圖對發(fā)明的具體實施方式
進行了示例性的描述，顯然本發(fā)明不限于此，在本發(fā)明范圍內進行的各種改型均沒有超出本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種開關窗口寬度可調的全光光開關，其特征在于，包括起偏器、偏振控制器PC、環(huán)形器、偏振分束器PBS、半導體光放大器SOA、光纖延遲線ODL ;所述起偏器經(jīng)單模光纖連接環(huán)形器，環(huán)形器經(jīng)單模光纖連接到偏振分束器PBS，偏振分束器PBS的兩端口在非線性光學環(huán)路鏡NOLM經(jīng)中經(jīng)單模光纖連接半導體光放大器S0A、偏振控制器PC、光纖延遲線ODL構成閉合環(huán)路。
2.根據(jù)權利要求I所述的開關窗口寬度可調的全光光開關，其特征在于，信號光通過環(huán)形器和偏振分束器后分成偏振方向互相垂直的兩束光，該兩束光分別沿著順時針方向和逆時針方向在非線性光纖環(huán)鏡中傳播；無控制光輸入時，順時針和逆時針的信號光分量經(jīng)過半導體光放大器SOA獲得相同的增益和相位改變量，并回到偏振分束器，再經(jīng)起偏器和偏振控制器檢測，沒有相位差，不發(fā)生微分相位調制，不發(fā)生干涉作用，開關處于“關”的狀態(tài)； 在偏振分束器PBS的另一個輸入端口輸入固定可變的控制光，控制光在非線性光學環(huán)路鏡NOLM中順時針傳播,順時針傳播的信號光分量和控制光在半導體光放大器中發(fā)生交叉相位調制，順時針信號光分量獲得和逆時針信號光分量不同的增益和不同的相位改變量，并回到偏振分束器后，再經(jīng)過起偏器和偏振控制器，進行微分相位調制作用后，輸出端口有光輸出，開關處于“開”的狀態(tài)。
3.根據(jù)權利要求I所述的開關窗口寬度可調的全光光開關，其特征在于，調節(jié)光纖延遲線ODL的延時時間來改變半導體光放大器SOA在非線性光學環(huán)路鏡NOLM中相對于中點的偏移量，因而改變了順時針信號光分量和逆時針信號光分量經(jīng)過半導體光放大器SOA的時間差，最終從輸出端口 11輸出的光脈沖信號寬度會隨之變化，實現(xiàn)開關窗口可調。
4.根據(jù)權利要求I所述的開關窗口寬度可調的全光光開關，其特征在于，所述信號光通過環(huán)形器和偏振分束器后的耦合比為O. 5。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種涉及光電技術領域的開關窗口寬度可調的全光光開關，利用半導體光放大器SOA的交叉增益調制XPM效應，通過控制光調節(jié)非線性環(huán)路鏡NOLM中的光纖延遲線ODL的延時時間來改變半導體光放大器SOA在NOLM中的偏移量，解決了光開關的寬度不可調、光開關的靈活性不大等問題，實現(xiàn)了實現(xiàn)光開關窗口寬度可調，操作方便靈活。
文檔編號G02F1/35GK102768449SQ20121028590
公開日2012年11月7日 申請日期2012年8月13日 優(yōu)先權日2012年8月13日
發(fā)明者劉永, 劉運龍, 努爾買買提, 張尚劍, 王蕾, 陸榮國 申請人:電子科技大學