專(zhuān)利名稱(chēng)：基于磁流體和光纖布拉格光柵的一維全光開(kāi)關(guān)及制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光開(kāi)關(guān)，尤其涉及一種基于磁流體和光纖布拉格光柵的一維全光開(kāi)關(guān)及制作方法。
背景技術(shù)：
光開(kāi)關(guān)是重要的光無(wú)源器件，是光通信、光計(jì)算機(jī)和光信息處理等光信息系統(tǒng)的關(guān)鍵部位，可對(duì)光信號(hào)進(jìn)行通斷和切換，在光分/插復(fù)用技術(shù)(OADM)、時(shí)分復(fù)用技術(shù)(TDM)、 波分復(fù)用技術(shù)(WDM)中有著廣泛的應(yīng)用。目前在光傳送網(wǎng)中各種不同交換原理和實(shí)現(xiàn)技術(shù)的光開(kāi)關(guān)被廣泛提出，正在研究的技術(shù)主要有微電子機(jī)械(MEMS)光開(kāi)關(guān)、絕熱開(kāi)關(guān)、液晶偏振光開(kāi)關(guān)、普克爾效應(yīng)光開(kāi)關(guān)、 克爾效應(yīng)光開(kāi)關(guān)、熱驅(qū)動(dòng)干涉儀光開(kāi)關(guān)和波導(dǎo)型光開(kāi)關(guān)。其中微電子機(jī)械(MEMS)光開(kāi)關(guān)和波導(dǎo)型光開(kāi)關(guān)是前景光明、技術(shù)相對(duì)成熟的兩類(lèi)光開(kāi)關(guān)。微電子機(jī)械光開(kāi)關(guān)在開(kāi)關(guān)損耗、隔離度、串?dāng)_性能上有明顯優(yōu)勢(shì)，但是它的開(kāi)關(guān)速度只有毫秒量級(jí)，不能滿足高速切換的要求，而且其機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)裝置也存在磨損問(wèn)題。雖然波導(dǎo)型光開(kāi)關(guān)恰好彌補(bǔ)了這些不足，然而波導(dǎo)型光開(kāi)關(guān)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高、開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)困難且消光比穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中受到很多限制。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)背景技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于磁流體和光纖布拉格光柵的一維全光開(kāi)關(guān)，其結(jié)構(gòu)為它由光纖布拉格光柵、毛細(xì)玻璃管、磁場(chǎng)發(fā)生裝置、輸入端傳輸光纖和輸出端傳輸光纖組成；光纖布拉格光柵外部的包層已預(yù)先剝離掉；光纖布拉格光柵一端與輸入端傳輸光纖連接，光纖布拉格光柵另一端與輸出端傳輸光纖連接；毛細(xì)玻璃管套接在光纖布拉格光柵外并將光纖布拉格光柵全長(zhǎng)覆蓋，毛細(xì)玻璃管兩端封閉，毛細(xì)玻璃管內(nèi)壁和光纖布拉格光柵外壁之間的空間內(nèi)填充有磁流變液體；毛細(xì)玻璃管置于磁場(chǎng)發(fā)生裝置的磁場(chǎng)作用區(qū)域內(nèi)。本發(fā)明還提出了前述的基于磁流體和光纖布拉格光柵的一維全光開(kāi)關(guān)的制作方法，其步驟為1)采用氫氟酸溶液將傳輸光纖中部的包層腐蝕，腐蝕段的長(zhǎng)度小于毛細(xì)玻璃管的長(zhǎng)度；
2)在腐蝕段上寫(xiě)入光纖布拉格光柵；光纖布拉格光柵一端的傳輸光纖即形成輸入端傳輸光纖，光纖布拉格光柵另一端的傳輸光纖即形成輸出端傳輸光纖；
3)將毛細(xì)玻璃管套在光纖布拉格光柵外，并使毛細(xì)玻璃管將光纖布拉格光柵全長(zhǎng)覆蓋；用蠟將毛細(xì)玻璃管一端封閉，從毛細(xì)玻璃管另一端注入磁流變液體，然后用蠟將毛細(xì)玻璃管另一端封閉；
4)將毛細(xì)玻璃管置于磁場(chǎng)發(fā)生裝置的磁場(chǎng)作用區(qū)域內(nèi)，并通過(guò)支架將毛細(xì)玻璃管和磁場(chǎng)發(fā)生裝置的相對(duì)位置固定。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是本發(fā)明可直接接入傳輸光纖中，成為在纖型光開(kāi)關(guān)，減小開(kāi)關(guān)損耗；光纖布拉格光柵對(duì)光路開(kāi)斷的速度可以達(dá)到十倍飛秒量級(jí)，磁流變液體折射率對(duì)磁場(chǎng)的響應(yīng)速度達(dá)到0. Ims量級(jí)，因此，本發(fā)明的光開(kāi)關(guān)具有0. Ims量級(jí)的開(kāi)關(guān)速度； 同時(shí)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積較小，具有廣泛的應(yīng)用空間。


圖1、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2、本發(fā)明對(duì)特定特定光波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)“開(kāi)”效應(yīng)時(shí)的圖譜； 圖3、本發(fā)明對(duì)特定特定光波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)“關(guān)”效應(yīng)時(shí)的圖譜。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的基于磁流體和光纖布拉格光柵的一維全光開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)為它由光纖布拉格光柵1、毛細(xì)玻璃管2、磁場(chǎng)發(fā)生裝置3、輸入端傳輸光纖4和輸出端傳輸光纖5組成；光纖布拉格光柵1外部的包層已預(yù)先剝離掉；光纖布拉格光柵1 一端與輸入端傳輸光纖4連接， 光纖布拉格光柵1另一端與輸出端傳輸光纖5連接；毛細(xì)玻璃管2套接在光纖布拉格光柵 1外并將光纖布拉格光柵1全長(zhǎng)覆蓋，毛細(xì)玻璃管2兩端封閉，毛細(xì)玻璃管2內(nèi)壁和光纖布拉格光柵1外壁之間的空間內(nèi)填充有磁流變液體；毛細(xì)玻璃管2置于磁場(chǎng)發(fā)生裝置3的磁場(chǎng)作用區(qū)域內(nèi)。本發(fā)明的工作原理是磁場(chǎng)發(fā)生裝置3可提供一定變化范圍的磁場(chǎng)，當(dāng)磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，磁流變液體在磁場(chǎng)的作用下其折射率迅速改變，由于光纖布拉格光柵1外部的包層被剝離掉，磁流變液體實(shí)質(zhì)上充當(dāng)了包層的作用，磁流變液體折射率的變化可直接影響光纖布拉格光柵1的有效折射率，通過(guò)改變光纖布拉格光柵1的有效折射率，可使光纖布拉格光柵1獲得或失去特定的反射波長(zhǎng)，從而使傳輸光纖中特定波長(zhǎng)的光被反射或?qū)?，形成?duì)該特定波長(zhǎng)的光的開(kāi)關(guān)效應(yīng)；磁場(chǎng)發(fā)生裝置3的磁場(chǎng)變化可通過(guò)電壓調(diào)整裝置施加不同的電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)，在磁流變液體種類(lèi)確定的條件下，可預(yù)先對(duì)電壓、磁場(chǎng)、磁流變液體的折射率三者之間的關(guān)系進(jìn)行調(diào)整和標(biāo)定，使光纖布拉格光柵1對(duì)特定波長(zhǎng)的光起到“開(kāi)關(guān)”效^ ο本發(fā)明還提出了一種基于磁流體和光纖布拉格光柵的一維全光開(kāi)關(guān)的制作方法， 其步驟為1)采用氫氟酸溶液將傳輸光纖中部的包層腐蝕，腐蝕段的長(zhǎng)度小于毛細(xì)玻璃管 2的長(zhǎng)度；
2)在腐蝕段上寫(xiě)入光纖布拉格光柵1；光纖布拉格光柵1 一端的傳輸光纖即形成輸入端傳輸光纖4，光纖布拉格光柵1另一端的傳輸光纖即形成輸出端傳輸光纖5 ；
3)將毛細(xì)玻璃管2套在光纖布拉格光柵1外，并使毛細(xì)玻璃管2將光纖布拉格光柵1 全長(zhǎng)覆蓋；用蠟將毛細(xì)玻璃管2 —端封閉，從毛細(xì)玻璃管2另一端注入磁流變液體，然后用蠟將毛細(xì)玻璃管2另一端封閉；
4)將毛細(xì)玻璃管2置于磁場(chǎng)發(fā)生裝置3的磁場(chǎng)作用區(qū)域內(nèi)，并通過(guò)支架將毛細(xì)玻璃管 2和磁場(chǎng)發(fā)生裝置3的相對(duì)位置固定。器件制作好后，將輸入端傳輸光纖4和輸出端傳輸光纖5通過(guò)熔接技術(shù)接入大長(zhǎng)度的光纖中，即完成了光開(kāi)關(guān)的設(shè)置；
參見(jiàn)圖2、3，圖2是在未加磁場(chǎng)、光纖布拉格光柵1纖芯折射率為1. 4682、磁流變液體折射率為1. 46的條件下本發(fā)明結(jié)構(gòu)的光開(kāi)光的圖譜，圖3是前述器件在施加了磁場(chǎng)的條件下的圖譜；從圖2可以看出，未加磁場(chǎng)時(shí)，lM5nm波長(zhǎng)范圍附近存在一個(gè)幅度約為33dB的反射峰，即實(shí)現(xiàn)了對(duì)1545nm波長(zhǎng)范圍光的“開(kāi)”的功能，從圖3可以看出，當(dāng)施加了磁場(chǎng)后， 由于磁流變液體在磁場(chǎng)作用下折射率發(fā)生變化，在1545nm波長(zhǎng)范圍附近處不存在明顯的反射峰，實(shí)現(xiàn)了對(duì)1545nm波長(zhǎng)范圍光的“關(guān)”。
權(quán)利要求
1.一種基于磁流體和光纖布拉格光柵的一維全光開(kāi)關(guān)，其特征在于它由光纖布拉格光柵(1)、毛細(xì)玻璃管(2)、磁場(chǎng)發(fā)生裝置(3)、輸入端傳輸光纖(4)和輸出端傳輸光纖(5)組成；光纖布拉格光柵(1)外部的包層已預(yù)先剝離掉；光纖布拉格光柵(1) 一端與輸入端傳輸光纖(4)連接，光纖布拉格光柵(1)另一端與輸出端傳輸光纖(5)連接；毛細(xì)玻璃管(2)套接在光纖布拉格光柵(1)外并將光纖布拉格光柵(1)全長(zhǎng)覆蓋，毛細(xì)玻璃管(2)兩端封閉， 毛細(xì)玻璃管(2)內(nèi)壁和光纖布拉格光柵(1)外壁之間的空間內(nèi)填充有磁流變液體；毛細(xì)玻璃管(2)置于磁場(chǎng)發(fā)生裝置(3)的磁場(chǎng)作用區(qū)域內(nèi)。
2.一種基于磁流體和光纖布拉格光柵的一維全光開(kāi)關(guān)的制作方法，其特征在于1)采用氫氟酸溶液將傳輸光纖中部的包層腐蝕，腐蝕段的長(zhǎng)度小于毛細(xì)玻璃管(2)的長(zhǎng)度；2)在腐蝕段上寫(xiě)入光纖布拉格光柵(1)；光纖布拉格光柵(1)一端的傳輸光纖即形成輸入端傳輸光纖(4)，光纖布拉格光柵(1)另一端的傳輸光纖即形成輸出端傳輸光纖(5)；3)將毛細(xì)玻璃管(2)套在光纖布拉格光柵(1)外，并使毛細(xì)玻璃管(2)將光纖布拉格光柵(1)全長(zhǎng)覆蓋；用蠟將毛細(xì)玻璃管(2)—端封閉，從毛細(xì)玻璃管(2)另一端注入磁流變液體，然后用蠟將毛細(xì)玻璃管(2)另一端封閉；4)將毛細(xì)玻璃管(2)置于磁場(chǎng)發(fā)生裝置(3)的磁場(chǎng)作用區(qū)域內(nèi)，并通過(guò)支架將毛細(xì)玻璃管(2)和磁場(chǎng)發(fā)生裝置(3)的相對(duì)位置固定。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于磁流體和光纖布拉格光柵的一維全光開(kāi)關(guān)，其方案為將磁流變液體封裝于剝離了包層的光纖布拉格光柵外，通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生裝置向磁流變液體施加磁場(chǎng)，從而改變磁流變液體的折射率，使光纖布拉格光柵具備對(duì)一定波長(zhǎng)的光的反射和導(dǎo)通能力；本發(fā)明還公開(kāi)了前述光開(kāi)關(guān)的制作方法；本發(fā)明的有益技術(shù)效果是本發(fā)明可直接接入傳輸光纖中，成為在纖型光開(kāi)關(guān)，減小開(kāi)關(guān)損耗；光纖布拉格光柵對(duì)光路開(kāi)斷的速度可以達(dá)到十倍飛秒量級(jí)，磁流變液體折射率對(duì)磁場(chǎng)的響應(yīng)速度達(dá)到0.1ms量級(jí)，因此，本發(fā)明的光開(kāi)關(guān)具有0.1ms量級(jí)的開(kāi)關(guān)速度；同時(shí)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積較小，具有廣泛的應(yīng)用空間。
文檔編號(hào)G02F1/29GK102436112SQ20111039818
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月5日
發(fā)明者朱濤, 武承澤, 符瀟瀟, 鄒晨 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)