【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学元件领域，尤其是涉及无损切换的磁光光开关。
技术介绍
1、在光纤通信领域中，光开关作为无源器件中一个重要的元件，广泛应用于光纤通信网络中对光信号进行选择性开关操作。磁光光开关是利用法拉第磁光效应的光开关，主要通过改变外加磁场的方向来改变磁光晶体内法拉第旋转角的方向，从而达到切换光路的目的。相较于传统的光开关，磁光光开关具有开关速度快、无可动部件、稳定性高等优势，得到了越来越多的关注和研究。
2、目前，常见的磁光光开关在切换过程中不满足能量守恒，即连通的光路和关闭的光路二者的能量之和无法维持稳定值，开关切换带来的能量损耗严重影响光传输系统的稳定性能。无损型磁光光开关实现了开关切换过程中低能量损耗的功能，大幅度地提高光传输系统的稳定性，但现有的无损型磁光光开关存在方向性不良的问题，这种缺陷会带来光信号串扰的问题，不利于光传输系统对光信号进行选择性开关操作。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种方向性好的无损切换的磁光光开关。
2、为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的之二在于提供一种方向性好的无损切换的磁光光开关波片夹角调节方法。
3、本专利技术的目的之一采用如下技术方案实现：
4、一种无损切换的磁光光开关，包括输入端、第一输出端、第二输出端以及依次设置的第一偏振分光棱镜、第一半波片、1/4波片、法拉第旋光晶体、全波片以及第二偏振分光棱镜，所述输入端位于所述第一偏振分光棱镜远离所述
5、进一步的，所述1/4波片光轴方向与所述第一偏振分光棱镜光轴方向的夹角为-45°。
6、进一步的，所述全波片光轴方向与所述第一偏振分光棱镜光轴方向的夹角为-0.4°。
7、进一步的，所述第一偏振分光棱镜的两所述晶体分别为平行四边形晶体和三角形晶体，所述平行四边形晶体和所述三角形晶体的贴合面处镀膜，所述膜对s光进行反射。
8、进一步的，所述第二偏振分光棱镜的两所述晶体分别为两块平行四边形晶体，两所述平行四边形晶体的贴合面处镀膜，所述膜对s光进行反射，对p光进行透射。
9、进一步的，所述无损切换的磁光光开关还包括第二半波片以及第三半波片，所述第二半波片位于所述第一偏振分光棱镜以及所述第一半波片之间，所述第二半波片位于从所述第一偏振分光棱镜射出的p光通道上，所述第三半波片位于所述法拉第旋光晶体以及所述第二偏振分光棱镜之间，所述第三半波片位于从所述第一偏振分光棱镜射出的s光通道上。
10、进一步的，所述第二半波片的位置与所述第一偏振分光棱镜的三角形晶体对应，所述第三半波片的位置与所述第一偏振分光棱镜的平行四边形晶体对应。
11、进一步的，所述无损切换的磁光光开关还包括第一单纤准直器，所述第一单纤准直器位于输入端处，所述第一单纤准直器将光纤输出的发散光束准直成平行光束。
12、进一步的，所述无损切换的磁光光开关还包括第二单纤准直器以及第三单纤准直器，所述第二单纤准直器以及所述第三单纤准直器分别位于所述第一输出端以及所述第二输出端。
13、本专利技术的目的之二采用如下技术方案实现：
14、一种基于上述任意一种无损切换的磁光光开关的波片夹角调节方法，其特征在于，包括以下步骤：
15、所述第一半波片的琼斯矩阵表达式为：
16、
17、其中，θ1为所述第一半波片光轴方向与所述第一偏振分光棱镜光轴方向的夹角，i表示虚数，δ1为所述第一半波片的相位延迟，θ1以及δ1根据无损切换的磁光光开关的具体结构为已知值；
18、所述1/4波片的琼斯矩阵表达式为：
19、
20、其中，θ2为所述1/4波片光轴方向与所述第一偏振分光棱镜光轴方向的夹角，i表示虚数，δ2为所述1/4波片的相位延迟，θ2为待求解角度，δ2为已知值；
21、所述法拉第旋光晶体的琼斯矩阵表达式为：
22、
23、其中θ3为子光束经过所述法拉第旋光晶体偏振方向旋转角度，
24、θ3＝45+k0(λ-λc)+k1(t-tc) (4)
25、其中k0为所述法拉第旋光晶体的波长相关系数，λ为入射光在真空中的波长，λc为磁光光开关工作的中心波长，k1为所述法拉第旋光晶体的温度相关系数，t为磁光光开关工作时的温度，tc为常温23℃；
26、所述全波片的琼斯矩阵表达式为：
27、
28、其中θ4为所述全波片光轴方向与所述第一偏振分光棱镜光轴方向的夹角，i表示虚数，δ4为所述全波片的相位延迟，θ4为待求解角度，δ4为已知值；
29、当所述输入端至所述第一输出端的光路通道工作时，此时无损型磁光光开关的方向性为输入端至所述第二输出端，
30、p偏振光正向传输的琼斯矩阵表达式为：
31、
32、s偏振光正向传输的琼斯矩阵表达式：
33、
34、当所述输入端至所述第二输出端的光路通道工作时，此时无损型磁光光开关的方向性为输入端至所述第一输出端，
35、p偏振光正向传输的琼斯矩阵表达式为：
36、
37、s偏振光正向传输的琼斯矩阵表达式：
38、
39、由于mp1和ms1正相关，mp2和ms2正相关，当mp1为最大值时，ms1也为最大值；mp2为最大值时，ms2也为最大值；因此当mp1和ms1中任意一为最大值时并且mp2和ms2中任意一为最大值时，对应的θ2的值为所述1/4波片光轴方向与所述第一偏振分光棱镜光轴方向的夹角；对应的θ4的值为所述全波片光轴方向与所述第一偏振分光棱镜光轴方向的夹角。
40、相比现有技术，本专利技术无损切换的磁光光开关包括依次设置的第一偏振分光棱镜、第一半波片、1/4波片、法拉第旋光晶体、全波片以及第二偏振分光棱镜，输入端位于第一偏振分光棱镜远离第一半波片一侧，第一输出本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无损切换的磁光光开关，包括输入端、第一输出端以及第二输出端，其特征在于：所述无损切换的磁光光开关还包括依次设置的第一偏振分光棱镜、第一半波片、1/4波片、法拉第旋光晶体、全波片以及第二偏振分光棱镜，所述输入端位于所述第一偏振分光棱镜远离所述第一半波片一侧，所述第一输出端以及所述第二输出端位于所述第二偏振分光棱镜远离所述全波片一侧，所述第一偏振分光棱镜以及所述第二偏振分光棱镜均包括两晶体，两所述晶体贴合处镀膜，所述第一偏振分光棱镜将所述输入端输入的平行光分解成两束偏振方向正交的子光束p光和s光，所述p光和所述s光为两主光路，所述第一半波片能够对p光的偏振方向沿光路传输方向顺时针旋转135°，s光的偏振方向沿光路传输方向逆时针旋转45°，所述1/4波片能够把所述法拉第旋光晶体旋转角度的变化转换为偏振光的相位延迟变化，所述法拉第旋光晶体通过施加不同方向磁场使主光路光顺时针旋转45°或逆时针旋转45°，同时很弱的光束偏振方向没有发生旋转产生两弱光路，所述全波片能够减小偏振光的相位延迟变化，从而消除所述法拉第旋光晶体的角度色散；所述第二偏振分光棱镜将两主光路的p光和s光汇聚至所述第
2.根据权利要求1所述的无损切换的磁光光开关，其特征在于：所述1/4波片光轴方向与所述第一偏振分光棱镜光轴方向的夹角为-45°。
3.根据权利要求1所述的无损切换的磁光光开关，其特征在于：所述全波片光轴方向与所述第一偏振分光棱镜光轴方向的夹角为-0.4°。
4.根据权利要求1所述的无损切换的磁光光开关，其特征在于：所述第一偏振分光棱镜的两所述晶体分别为平行四边形晶体和三角形晶体，所述平行四边形晶体和所述三角形晶体的贴合面处镀膜，所述膜对s光进行反射，对p光进行透射。
5.根据权利要求4所述的无损切换的磁光光开关，其特征在于：所述第二偏振分光棱镜的两所述晶体分别为两块平行四边形晶体，两所述平行四边形晶体的贴合面处镀膜，所述膜对s光进行反射。
6.根据权利要求5所述的无损切换的磁光光开关，其特征在于：所述无损切换的磁光光开关还包括第二半波片以及第三半波片，所述第二半波片位于所述第一偏振分光棱镜以及所述第一半波片之间，所述第二半波片位于从所述第一偏振分光棱镜射出的p光通道上，所述第三半波片位于所述法拉第旋光晶体以及所述第二偏振分光棱镜之间，所述第三半波片位于从所述第一偏振分光棱镜射出的s光通道上。
7.根据权利要求6所述的无损切换的磁光光开关，其特征在于：所述第二半波片的位置与所述第一偏振分光棱镜的三角形晶体对应，所述第三半波片的位置与所述第一偏振分光棱镜的平行四边形晶体对应。
8.根据权利要求1所述的无损切换的磁光光开关，其特征在于：所述无损切换的磁光光开关还包括第一单纤准直器，所述第一单纤准直器位于输入端处，所述第一单纤准直器将光纤输出的发散光束准直成平行光束。
9.根据权利要求8所述的无损切换的磁光光开关，其特征在于：所述无损切换的磁光光开关还包括第二单纤准直器以及第三单纤准直器，所述第二单纤准直器以及所述第三单纤准直器分别位于所述第一输出端以及所述第二输出端。
10.一种基于权利要求1-9任意一项所述的无损切换的磁光光开关的波片夹角调节方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种无损切换的磁光光开关，包括输入端、第一输出端以及第二输出端，其特征在于：所述无损切换的磁光光开关还包括依次设置的第一偏振分光棱镜、第一半波片、1/4波片、法拉第旋光晶体、全波片以及第二偏振分光棱镜，所述输入端位于所述第一偏振分光棱镜远离所述第一半波片一侧，所述第一输出端以及所述第二输出端位于所述第二偏振分光棱镜远离所述全波片一侧，所述第一偏振分光棱镜以及所述第二偏振分光棱镜均包括两晶体，两所述晶体贴合处镀膜，所述第一偏振分光棱镜将所述输入端输入的平行光分解成两束偏振方向正交的子光束p光和s光，所述p光和所述s光为两主光路，所述第一半波片能够对p光的偏振方向沿光路传输方向顺时针旋转135°，s光的偏振方向沿光路传输方向逆时针旋转45°，所述1/4波片能够把所述法拉第旋光晶体旋转角度的变化转换为偏振光的相位延迟变化，所述法拉第旋光晶体通过施加不同方向磁场使主光路光顺时针旋转45°或逆时针旋转45°，同时很弱的光束偏振方向没有发生旋转产生两弱光路，所述全波片能够减小偏振光的相位延迟变化，从而消除所述法拉第旋光晶体的角度色散；所述第二偏振分光棱镜将两主光路的p光和s光汇聚至所述第一输出端或所述第二输出端并且将两弱光路的p光和s光汇聚至另一所述第二输出端或第一输出端。
2.根据权利要求1所述的无损切换的磁光光开关，其特征在于：所述1/4波片光轴方向与所述第一偏振分光棱镜光轴方向的夹角为-45°。
3.根据权利要求1所述的无损切换的磁光光开关，其特征在于：所述全波片光轴方向与所述第一偏振分光棱镜光轴方向的夹角为-0.4°。
4.根据权利要求1所述的无损切换的磁光光开关，其特征在于：所述第一偏...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵泽雄，何志亮，邱炳龙，
申请(专利权)人：苏州伽蓝致远电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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