一种空间独立的双色光开关论文和设计

全文摘要

一种空间独立的双色光开关，包括有两块串联的光折变晶体，串联回路中接有直流电源；两块光折变晶体的光轴c和电源E按照右手螺旋规则串联；两块光折变晶体的上下表面均镀有电极，前表面分别入射488nm背景光和信号光、532nm背景光和信号光；空间独立的488nm激光和532nm激光分别由两个相应的激光器产生；按照右手螺旋规则串联两块光折变晶体和直流电源，组成双色光开关的主体结构，其中直流电源E位于两块光折变晶体中间，通过导线连接；搭建488nm蓝色激光的光路；搭建532nm绿色激光的光路；调节直流电源E的大小，可同时实现对透射信号光488nm蓝色激光和532nm绿色激光最大光强的控制，应用前景好。

主设计要求

1.一种空间独立的双色光开关，其特征在于，包括有串联的两块光折变晶体，串联回路中连接有直流电源E；在两块光折变晶体的上下表面均镀有电极，两块光折变晶体的前表面分别入射488nm的信号光和背景光、532nm的信号光和背景光；两块光折变晶体分别为左侧光折变晶体、右侧光折变晶体；通过改变外加直流电源的大小可以同时控制透射的488nm蓝色激光和532nm绿色激光的最大光强，实现双色光开关的功能。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种空间独立的双色光开关，其特征在于，所述的两块光折变晶体的光轴c和外加直流电源E是按照右手螺旋规则串联的。

3.根据权利要求1所述的一种空间独立的双色光开关，其特征在于，所述的左侧光折变晶体入射的为488nm的信号光和背景光，信号光是窄光束的e偏振光，背景光是展宽光束的o偏振光，二者源于同一激光光源。

4.根据权利要求1所述的一种空间独立的双色光开关，其特征在于，所述的右侧光折变晶体入射为532nm的信号光和背景光；信号光是窄光束的e偏振光；背景光是展宽光束的o偏振光，二者源于同一激光光源。

5.根据权利要求1所述的一种空间独立的双色光开关，其特征在于，所述的488nm信号光和背景光的光路系统与532nm信号光和背景光的光路系统结构相同。

设计说明书

技术领域

本发明属于光开关控制技术领域，具体涉及一种空间独立的双色光开关。

背景技术

光开关按其控制机理的不同，可以分为电控光开关和光控光开关。电控光开关包括热光效应光开关、微电机械光开关、旋光液晶光开关、磁光效应光开关、声光效应光开关和电光效应光开关。其中，基于电光效应的光开关主要是基于线性电光效应和二次电光效应，由于其功耗低、速度快、寿命长，是优良的电控光开关。目前，已有的基于电光效应的光开关多是采用蓝色或者绿色激光作为入射信号光；而在光通信等领域，有时需要同时控制不同波段的信号光，现有技术多数是通过改变电压的大小，控制单色信号光的强弱，这种技术不能用于控制不同波段的信号光。现有技术是借助不同的电压系统控制不同波段的信号光的，这样造成开关同步性较差、控制不灵活、系统复杂等缺点，限制了应用范围。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种空间独立的双色光开关，借助空间独立的串联光折变晶体回路，通过改变直流电压的大小，实现对蓝绿双色信号光的同时控制；具有控制灵活、响应快、所需光功率较低的特点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种空间独立的双色光开关，包括有串联的两块光折变晶体，串联回路中连接有直流电源E；在两块光折变晶体的上下表面均镀有电极，两块光折变晶体的前表面分别入射488nm的信号光和背景光、532nm的信号光和背景光；两块光折变晶体分别为左侧光折变晶体、右侧光折变晶体；通过改变外加直流电源的大小可以同时控制透射的488nm蓝色激光和532nm绿色激光的最大光强，实现双色光开关的功能。

所述的两块光折变晶体的光轴c和外加直流电源E是按照右手螺旋规则串联的。

左侧光折变晶体入射的为488nm的信号光和背景光，信号光是窄光束的e偏振光，背景光是展宽光束的o偏振光，二者源于同一激光光源。

右侧光折变晶体入射为532nm的信号光和背景光；信号光是窄光束的e偏振光；背景光是展宽光束的o偏振光，二者源于同一激光光源。

所述的488nm信号光和背景光的光路系统与532nm信号光和背景光的光路系统结构相同。

488nm和532nm激光分别由不同的激光光源产生，并采用两套相同的光路系统分解为信号光和背景光。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

在本方法中，主要装置包括两块光折变晶体SBN、输出波长为488nm的激光光源、输出波长为532nm的激光光源、将488nm和532nm激光分解为信号光和背景光的特定光路系统、提供直流电压的电流源和相应的电极板。

本发明利用光折变晶体的光折变效应，在如上所述的空间独立串联回路中，在外加电场处于10^{4<\/sup>~10^{5<\/sup>V\/m范围时，如果控制外加电场逐渐增加，488nm蓝色信号光和532nm绿色信号光分别在左侧和右侧光折变晶体中形成空间独立的光孤子，在这一过程中，透射的双色信号光的最大光强随着外加电场的变化而变化，获得双色光开关的效果。}}

本发明利用光折变晶体SBN中的光折变效应，实现了一种电控制的双色光开关系统。该光开关可以同时控制488nm蓝色信号光和532nm绿色信号光的强弱，实现了双色光开关的功能，两路信号光在空间上是独立的，这一光开关技术在空间光通信领域具有很好的应用前景。

附图说明

图1为本发明双色光开关的基本结构图。

图2为本发明所需入射激光的光路配置图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。

参见图1，一种空间独立的双色光开关，其特征在于，包括有串联的两块光折变晶体，串联回路中连接有直流电源E；在两块光折变晶体的上下表面均镀有电极，两块光折变晶体的前表面分别入射488nm的信号光和背景光、532nm的信号光和背景光；两块光折变晶体分别为左侧光折变晶体16、右侧光折变晶体17；通过改变外加直流电源的大小可以同时控制透射的488nm蓝色激光和532nm绿色激光的最大光强，实现双色光开关的功能。

所述的两块光折变晶体的光轴c和外加直流电源E是按照右手螺旋规则串联的。

左侧光折变晶体入射的为488nm的信号光和背景光，信号光是窄光束的e偏振光，背景光是展宽光束的o偏振光，二者源于同一激光光源。

右侧光折变晶体入射为532nm的信号光和背景光；信号光是窄光束的e偏振光；背景光是展宽光束的o偏振光，二者源于同一激光光源。

488nm蓝色激光和532nm绿色激光采用两套相同的光路系统分别被分解为两部分即信号光和背景光。

本发明的工作原理如下：

在两块光折变晶体SBN和直流电源串联而成的回路中，光折变晶体的前表面同时入射均匀展宽的o偏振背景光和e偏振的窄光束信号光。均匀背景光的作用类似于暗辐射，可以加快光孤子的形成，e偏振的信号光和外加电场共同导致了光折变介质中折射率的非均匀分布，非均匀分布的折射率变化抵消了光束的自然衍射效应，最终信号光形成光折变空间亮孤子。通过控制外加电压的大小，可以控制光孤子的形成过程，即控制透射信号光的最大光强。

空间独立的双色光开关的控制原理：

步骤1，按照右手螺旋规则串联两块光折变晶体和直流电源，组成双色光开关的主体结构，其中直流电源位于两块光折变晶体中间，三者通过导线连接。

步骤2，搭建488nm蓝色激光的光路；从左到右依次为：从激光器发出的488nm蓝色激光，经过半波片一13和偏振分光棱镜一14分成e偏振光束和o偏振光束两部分；其中e偏振光束经过透镜一15和透镜二5组成的聚焦系统，成为窄光束的信号光，然后通过偏振分光棱镜二11最终入射到左侧光折变晶体的前表面；其中o偏振光束经过全反镜一8，进入到透镜三6和透镜四7组成的扩束系统，成为展宽的背景光，然后依次通过全反镜二9和半波片二10，进入偏振分光棱镜二11，最终入射到左侧光折变晶体的前表面；

参见图2，步骤3，搭建532nm绿色激光的光路。从左到右依次为：从激光器12发出的532nm绿色激光，经过半波片一13和偏振分光棱镜一14分成e偏振光束和o偏振光束两部分；其中e偏振光束经过透镜一15和透镜二5组成的聚焦系统，成为窄光束的信号光，然后通过偏振分光棱镜二11最终入射到右侧光折变晶体的前表面；其中o偏振光束经过全反镜一8，进入到透镜三6和透镜四7组成的扩束系统，成为展宽的背景光，然后依次通过全反镜二9和半波片二10，进入偏振分光棱镜二11，最终入射到右侧光折变晶体的前表面。

其中，488nm背景光1和532nm背景光3为展宽光束，488nm信号光2和532nm信号光4为窄光束，窄光束的尺寸大约为设计图

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