2X2 polarization-maintaining magneto-optical switch

具体实施方式

本发明实施例提供一种2X2保偏磁光开关，目的是采用偏振分光棱镜替代双折射晶体制作具有两个光信号输入端与两个光信号输出端的保偏磁光开关，可改变光信号的传播方向，实现第一保偏双光纤准直器与第二保偏双光纤准直器之间光信号传输的开通与关断。

本发明实施例中的技术方案的总体思路如下：

2X2保偏磁光开关是具有两个光信号输入端与两个光信号输出端的保偏磁光开关，第一保偏双光纤准直器的第一保偏光纤为一个光信号输入端，第二保偏光纤为一个光信号输出端，第二保偏双光纤准直器的第三保偏光纤为另一个光信号输入端，第四保偏光纤为另一个光信号输出端；采用偏振分光棱镜结合第一磁光晶体与第二磁光晶体以及线圈，偏振分光棱镜具有第一偏振分光镀膜面、第二偏振分光镀膜面与全反射镀膜面，利用线圈通电后产生磁场以及磁光晶体在磁场中旋光特性，改变线圈通电方向从而改变磁光晶体的旋光方向；在线圈接通正向电流时，第一保偏光纤出射的光束是进入第四保偏光纤，第三保偏光纤出射的光束是进入第二保偏光纤；在线圈接通反向电流时，第一保偏光纤出射的光束是进入第二保偏光纤，第三保偏光纤出射的光束是进入第四保偏光纤。

为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

参阅图1至图6，本发明的优选实施例。

一种2X2保偏磁光开关，包括：

从左往右依次设置的第一保偏双光纤准直器1、第一磁光晶体3、偏振分光棱镜5、第二磁光晶体4、第二保偏双光纤准直器2；

所述第一磁光晶体3与第二磁光晶体4的外部套设有线圈6；所述线圈6根据通电方向的不同，产生不同方向的磁场，且可变磁场的方向为平行于水平轴线61。第一磁光晶体3与第二磁光晶体4在不同的方向的磁场下，旋光方向不同。

所述偏振分光棱镜5包括所述偏振分光棱镜5包括第一偏振分光镀膜面51、第二偏振分光镀膜面52与全反射镀膜面53，所述全反射镀膜面53位于所述偏振分光棱镜5的上侧面，所述第一偏振分光镀膜面51位于所述偏振分光棱镜5的内部左边，所述第二偏振分光镀膜面52位于所述偏振分光棱镜5的内部右边；当线偏振光的偏振方向与偏振分光镀膜面的入射轴平行时，线偏振光从偏振分光镀膜面透射，当线偏振光的偏振方向与偏振分光镀膜面的入射轴垂直时，线偏振光从偏振分光镀膜面反射。

所述第一保偏双光纤准直器1具有第一保偏光纤11与第二保偏光纤12；第一保偏光纤11为一个光信号输入端，第二保偏光纤12为一个光信号输出端。

所述第二保偏双光纤准直器2具有第三保偏光纤21与第四保偏光纤22；第三保偏光纤21为另一个光信号输入端，第四保偏光纤22为另一个光信号输出端。

当所述线圈6接通正向电流时，产生正向磁场，使所述第一磁光晶体3与第二磁光晶体4的旋光方向为顺时针，所述第一保偏光纤11出射的线偏振光经过所述第一磁光晶体3的旋光后，透射所述第一偏振分光镀膜面51与第二偏振分光镀膜面52，再经过第二磁光晶体4的旋光后，进入所述第四保偏光纤22；所述第三保偏光纤21发射的线偏振光经过所述第二磁光晶体4的旋光后，透射所述第二偏振分光镀膜面52与第一偏振分光镀膜面51，再经过第一磁光晶体3的旋光后，进入所述第二保偏光纤12；此时为第一保偏双光纤准直器1与第二保偏双光纤准直器2之间光信号传输的开通。

当所述线圈6接通反向电流时，产生反向磁场，使所述第一磁光晶体3与第二磁光晶体4的旋光方向为逆时针，所述第一保偏光纤11出射的线偏振光经过所述第一磁光晶体3的旋光后，在所述第一偏振分光镀膜面51反射，然后在所述全反射镜镀膜面反射，再次在所述第一偏振分光镀膜面51反射，进入所述第二保偏光纤12；所述第三保偏光纤21发射的线偏振光经过所述第二磁光晶体4的旋光后，在所述第二偏振分光镀膜面52反射，然后在所述全反射镀膜面53反射，再次在所述第二偏振分光镀膜面52反射，进入所述第四保偏光纤22。此时为第一保偏双光纤准直器1与第二保偏双光纤准直器2之间光信号传输的关断。

所述第一保偏光纤11与所述第二保偏光纤12平行设置，所述第三保偏光纤21与所述第四保偏光纤22平行设置。

所述第一磁光晶体3与所述第二磁光晶体4在正向饱和磁场下旋光方向为顺时针旋转45°，在反向饱和磁场下旋光方向为逆时针旋转45°。

所述第一保偏光纤11和所述第二保偏光纤12的应力轴互相垂直，所述第三保偏光纤21和所述第四保偏光纤22的应力轴互相垂直，所述第一保偏光纤11和所述第三保偏光纤21的应力轴互相平行，所述第二保偏光纤12和所述第四保偏光纤22的应力轴互相平行。

所述第一保偏光纤11、第二保偏光纤12、第三保偏光纤21以及第四保偏光纤22出入的线偏振光的偏振方向与所述第一偏振分光镀膜面51、第二偏振分光镀膜面52的入射轴都成45°角。

所述第一偏振分光镀膜面51与所述第二偏振分光镀膜面52对称设置。

所述第一磁光晶体3固定设置在所述偏振分光棱镜5的左侧面，所述第二磁光晶体4固定设置在所述偏振分光棱镜5的右侧面。

还包括：支撑管(未图示)，所述第一磁光晶体3、偏振分光棱镜5、第二磁光晶体4都固定设置在所述支撑管的管腔，所述第一保偏双光纤准直器1与所述支撑管的左管口固定连接，所述第二保偏双光纤准直器2与所述支撑管的右管口固定连接，所述线圈6套设于所述支撑管的侧壁。通过移动支撑管，就可便捷地移动整个2X2保偏磁光开关。

本发明的2X2保偏磁光开关的工作方式：

(1)结合图3与图4，当线圈6接通正向电流时，产生正向磁场，此时处于线圈6磁场中的第一磁光晶体3与第二磁光晶体4的旋光方向都为顺时针旋转45°(即-45°)。

第一保偏光纤11出射的光束71为线偏振光，此光束71经过第一磁光晶体3后，光束的偏振方向顺时针旋转45°，此时光束的偏振方向与偏振分分棱镜的第一偏振分光镀膜面51、第二偏振分光镀膜面52的入射轴平行，光束透射第一偏振分光镀膜面51、第二偏振分光镀膜面52，在经过第二磁光晶体4后，光束的偏振方向再次顺时针旋转45°，此时光束的偏振方向与第四保偏光纤22的应力轴平行，与第三保偏光纤21的应力轴垂直，光束进入第四保偏光纤22。

同样的，第三保偏光纤21出射的光束72为线偏振光，此光束72经过第二磁光晶体4后，光束的偏振方向顺时针旋转45°，此时光束的偏振方向与偏振分光棱镜5的第一偏振分光镀膜面51、第二偏振分光镀膜面52的入射轴平行，光束透射第一偏振分光镀膜面51、第二偏振分光镀膜面52，在经过第一磁光晶体3后，光束的偏振方向再次顺时针旋转45°，此时光束的偏振方向与第二保偏光纤12的应力轴平行，与第一保偏光纤11的应力轴垂直，光束进入第二保偏光纤12。

(2)结合图5与图6，当线圈6接通反向电流时，产生反向磁场，此时处于线圈6磁场中的第一磁光晶体3与第二磁光晶体4的旋光方向为逆时针旋转45°(即+45°)。

第一保偏光纤11出射的光束73为线偏振光，此光束73经过第一磁光晶体3后，光束的偏振方向逆时针旋转45°，此时光束的偏振方向与偏振分光棱镜5上的第一偏振分光镀膜面51的入射轴垂直，光束在第一偏振分光镀膜面51反射，射向全反射镀膜面53，然后在全反射镀膜面53反射，射向第一偏振分光镀膜面51，再次在第一偏振分光镀膜面51反射，射向第一磁光晶体3，光束再次经过第一磁光晶体3后，光束的偏振方向再次逆时针旋转45°，此时光束的偏振方向与第二保偏光纤12的应力轴方向平行，光束进入第二保偏光纤12。

同样的，第三保偏光纤21出射的光束74为线偏振光，此光束74经过第二磁光晶体4后，光束的偏振方向逆时针旋转45°，此时光束的偏振方向与偏振分光棱镜5的第二偏振分光镀膜面52的入射轴垂直，光束在第二偏振分光镀膜面52反射，射向全反射镀膜面53，然后在全反射镀膜面53反射，射向第二偏振分光镀膜面52，再次在第二偏振分光镀膜面52反射，射向第二磁光晶体4，光束再次经过第二磁光晶体4后，光束的偏振方向再次逆时针旋转45°，此时光束的偏振方向与第四保偏光纤22的应力轴方向平行，光束进入第四保偏光纤22。

相较于双折射晶体的水平分光，偏振分光棱镜的垂直分光降低了光斑分离的难度，简化了光路，降低了调试难度，本发明具有光路结构简单、体积小、无运动部件、可靠性、可重复性好、调试装配简单、物料成本低的有益效果。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。