本發(fā)明屬于光學器件技術領域，具體地說是一種全玻璃集成的一體化聲光開關。

背景技術：

聲光器件基于聲光效應，利用聲波不同的頻率控制光線的偏轉角度，從而實現速度快、可靠性高、無機械運動、損耗小的聲光開關功能。如專利公開號為cn105511022的中國發(fā)明專利申請，公開了一種聲光開關，包括多個切換單元、撥桿和驅動組件，所述多個切換單元呈單排陣列排布，每個所述切換單元均包括調節(jié)板、輸入端光纖準直器和多個輸出端光纖準直器，所述輸入端光纖準直器設置在所述調節(jié)板上，所述多個輸出端光纖準直器分布在所述輸入端光纖準直器的旋轉平面內，所述撥桿連接至所述驅動組件，所述撥桿在所述驅動組件的帶動下，沿著所述多個切換單元的排布方向，在所述多個切換單元之間移動，使得所述撥桿能夠與每個所述切換單元中的所述調節(jié)板配合，當所述撥桿與其中一個所述調節(jié)板配合時，所述撥桿在所述驅動組件的帶動下能夠帶動所述調節(jié)板連同所述調節(jié)板上的所述輸入端光纖準直器旋轉以實現所述輸入端光纖準直器與待選通的所述輸出端光纖準直器對準。由上述可看出，該聲光開關的輸入端和輸出端結構均較為復雜，機械構件繁多，工藝復雜，制作成本高，操作實施繁瑣。同時，現有聲光開關的光信號需要在自由空間中傳播，容易受到干擾，可靠性有限，誤動作幾率較高。

技術實現要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種全玻璃集成的一體化聲光開關，無需其他機械結構件，切換光纖由一段折射率漸變光纖實現，避免了常見光開關結構復雜，構件繁多的，光線傳輸損耗大的問題，為全玻璃式光纖聲光開關，無自由空間傳播，無需其他介質。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明采取以下技術方案：

一種全玻璃集成的一體化聲光開關，包括均為玻璃材質的輸入光纖、切換光纖和輸出光纖，輸入光纖和輸出光纖分別與切換光纖的兩端熔接，輸入光纖與切換光纖的連接點為熔接點a，輸出光纖與切換光纖的連接點為熔接點a1，該熔接點a和熔接點a1位于切換光纖的中心軸線的同一側；

未向切換光纖施加聲波信號時，光線在切換光纖輸出端的出射角度與在切換光纖輸入端的入射角度保持相同，從切換光纖出射的光線不進入輸出光纖中；

當向切換光纖施加聲波信號時，切換光纖中的光線發(fā)生偏轉并射入到輸出光纖中由輸出光纖向外射出。

所述切換光纖為折射率漸變光纖。

所述未向切換光纖施加聲波信號時，光線在切換光線中的出射點與入射點分別位于該切換光纖的中心軸線的兩側。

所述熔接點a位于輸入光纖的中心軸線上，熔接點a1位于輸出光纖的中心軸線上。

所述熔接點a至切換光纖的中心軸線的垂直距離等于熔接點a1到切換光線的中心軸線垂直距離。

所述切換光纖長度為l0，光線在切換光線內的l0/2長度的位置中傳輸時，進行光線傳輸信息的傅里葉變換。

本發(fā)明通過聲光效應控制光線偏轉，實現了全光纖聲光開關功能，實現輸出光纖中不同信號的切換。本發(fā)明為全玻璃式光纖聲光開關，無需其他機械結構件，切換光纖由一段折射率漸變光纖實現，避免了常見光開關結構復雜，構件繁多的，光線傳輸損耗大的問題。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明未施加聲波信號時的實施結構示意圖；

附圖2為本發(fā)明施加聲波信號后的實施結構示意圖。

具體實施方式

為了便于本領域技術人員的理解，下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。

如附圖1和2所示，本發(fā)明揭示了一種全玻璃集成的一體化聲光開關，包括均為玻璃材質的輸入光纖101、切換光纖102和輸出光纖103，輸入光纖和輸出光纖分別與切換光纖的兩端熔接，輸入光纖與切換光纖的連接點為熔接點a’，輸出光纖與切換光纖的連接點為熔接點a1，該熔接點a和熔接點a1位于切換光纖的中心軸線的同一側，可同時位于切換光纖中心軸線的下側，也可以同時位于切換光纖中心軸線的上側。

未向切換光纖施加聲波信號時，光線在切換光纖輸出端的出射角度與在切換光纖輸入端的入射角度保持相同，從切換光纖出射的光線不進入輸出光纖中，在本實施例中，設定切換光纖沒有施加聲波信號時的出射位置為出射點a。即從切換光纖出射的光線的傳輸方向，與該光線進入到切換光線時的傳輸方向相同，從切換光纖出射的光線相對于入射的光線垂直發(fā)生了平移，出射角度保持與入射角度一致。

當向切換光纖102施加聲波信號104時，切換光纖中的光線發(fā)生偏轉并射入到輸出光纖中由輸出光纖向外射出。通過向切換光纖施加一定頻率的聲波信號，改變光線在切換光纖中的原有傳輸方向，使光線發(fā)生偏轉，從而使光線進入到輸出光纖中由該輸出光纖向外射出。從而通過聲波信號的施加與否，改變輸出光纖的信號，該信號可設為“0”和“1”。

未施加聲波信號時，切換光纖中的光線在出射時保持與入射的角度一致，此時輸出光纖沒有光線進入，信號可設為“0”。當向切換光纖施加聲波信號時，使光線在切換光纖中發(fā)生偏轉，讓光線進入到輸出光纖中，此時輸出光纖具有光線出射，信號為“1”。

所述切換光纖為折射率漸變光纖，長度為l0，光線在切換光線內的l0/2長度的位置中傳輸時，恰好實現光線傳輸信息的傅里葉變換。

所述未向切換光纖施加聲波信號時，光線在切換光線中的出射點與入射點分別位于該切換光纖的中心軸線的兩側。

所述熔接點a位于輸入光纖的中心軸線上，熔接點a1位于輸出光纖的中心軸線上。熔接點a至切換光纖的中心軸線的垂直距離等于熔接點a1到切換光線的中心軸線垂直距離。

光束入射到折射率漸變的切換光纖中沿周期曲線路徑保持高斯模傳輸。當光線進入到切換光纖的入射點偏離其中心軸線位置-△h時，光束傳輸路徑仍為周期曲線，曲線周期設為2l0，在l0/2處，光線偏轉角度與距入射端光線距切換光纖中心軸線位置的位移x呈傅里葉變換關系。由于切換光纖內折射率呈拋物線型對稱分布，因此光線在沒有聲波作用情況下，傳輸至l0處時，出射角度與入射角度相同，出射點的位置距切換光纖中心距離為△h。在聲波作用下，光線傳輸方向發(fā)生偏轉，偏轉位移與聲波信號頻率和強度有關，通過設置不同的聲波信號參數，可選擇不同的輸出光纖的熔接位置。

在本發(fā)明中，未向切換光纖施加聲波信號時，光線經輸入光纖101由熔接點a進入切換光纖102，在切換光纖102中傳輸時保持高斯模傳輸，在切換光纖的出射點a’以與熔接點a向相同的傳輸方向出射。其中，光線經切換光纖傳輸后，傳輸方向不變，出射點在垂直于切換光纖方向發(fā)生一定的平移。當在垂直切換光纖102方向施加聲波信號104時，由于聲光效應，切換光纖102中的光線發(fā)生偏轉至a1點，光線進入到輸出光纖中由輸出光纖103出射。

以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內。

技術特征：

技術總結
一種全玻璃集成的一體化聲光開關，包括為玻璃材質的輸入光纖、切換光纖和輸出光纖，輸入光纖和輸出光纖分別與切換光纖的兩端熔接，輸入光纖與切換光纖的連接點為熔接點A，輸出光纖與切換光纖的連接點為熔接點A1，熔接點A和熔接點A1位于切換光纖的中心軸線的同一側；未向切換光纖施加聲波信號時，光線在切換光纖輸出端的出射角度與在切換光纖輸入端的入射角度保持相同，從切換光纖出射的光線不進入輸出光纖中；當向切換光纖施加聲波信號時，切換光纖中的光線發(fā)生偏轉并射入到輸出光纖中。本發(fā)明為全玻璃式光纖聲光開關，無需其他機械結構件，切換光纖由一段折射率漸變光纖實現，避免了常見光開關結構復雜，構件繁多，光線傳輸損耗大的問題。

技術研發(fā)人員：馬修泉;張國軍;邵新宇
受保護的技術使用者：廣東省智能機器人研究院
技術研發(fā)日：2017.06.09
技術公布日：2017.09.15