本發(fā)明屬于電光開(kāi)關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光子晶體光纖電光開(kāi)關(guān)及其制備方法。

背景技術(shù)：

電光開(kāi)關(guān)作為光通信和新一代全光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵器件，已被廣泛應(yīng)用于光層路由選擇、光交叉連接、光分插復(fù)用、光網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控等領(lǐng)域。比較典型的電光開(kāi)關(guān)是定向耦合型電光開(kāi)關(guān)，但其在光纖耦合連接時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大損耗。而現(xiàn)有的集成波導(dǎo)與光纖的耦合效率雖可以達(dá)到60％以上，但是耦合帶來(lái)的附加損耗卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全光纖器件的連接損耗。光纖電光開(kāi)關(guān)的主流方案有光纖布拉格光柵型、長(zhǎng)周期光纖光柵型、光子晶體光纖帶隙型等，但其開(kāi)關(guān)功率高且電光開(kāi)關(guān)的響應(yīng)時(shí)間慢。

因此，現(xiàn)有技術(shù)中存在著電光開(kāi)關(guān)與光纖耦合時(shí)會(huì)連接損耗大、耦合附加損耗大、開(kāi)關(guān)功率高及響應(yīng)時(shí)間慢的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提出一種光子晶體光纖電光開(kāi)關(guān)及其制備方法，旨在解決存在著電光開(kāi)關(guān)與光纖耦合時(shí)會(huì)連接損耗大、耦合附加損耗大、開(kāi)關(guān)功率高及響應(yīng)時(shí)間慢的技術(shù)問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種光子晶體光纖電光開(kāi)關(guān)，所述光子晶體光纖電光開(kāi)關(guān)包括：光子晶體光纖、兩個(gè)電極、波導(dǎo)及外接電壓裝置；

所述電極及所述波導(dǎo)位于所述光子晶體光纖的內(nèi)部；

所述波導(dǎo)包括所述光子晶體光纖的纖芯及填充在所述光子晶體光纖的第一包層區(qū)氣孔中的液體材料；

所述電極由填充在所述光子晶體光纖的第二包層區(qū)氣孔中的金屬材料所形成；

所述光子晶體光纖的的側(cè)面設(shè)有兩個(gè)孔，兩個(gè)所述孔分別與兩個(gè)所述電極相連，所述孔中填充導(dǎo)電材料，所述外接電壓裝置通過(guò)所述導(dǎo)電材料與所述電極連接成通路。

進(jìn)一步地，兩個(gè)所述電極以所述光子晶體光纖的纖芯為中心呈對(duì)稱(chēng)分布，填充了液體材料的所述第一包層區(qū)氣孔以所述光子晶體光纖的纖芯為中心呈對(duì)稱(chēng)分布，所述第一包層區(qū)氣孔位于所述兩個(gè)電極之間。

進(jìn)一步地，所述金屬材料的材料為低電阻導(dǎo)電金屬材料。

進(jìn)一步地，所述金屬材料為金或銀。

進(jìn)一步地，所述液體材料為具有電光效應(yīng)的液體材料。

進(jìn)一步地，所述液體材料為液晶材料。

進(jìn)一步地，所述光子晶體光纖的端面分布的包層區(qū)氣孔的整體形狀為六邊形。

進(jìn)一步地，所述光子晶體光纖的纖芯為實(shí)芯纖芯。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種光子晶體光纖電光開(kāi)關(guān)的制備方法，所述方法包括：

將所述光子晶體光纖的兩端分別與單模光纖熔接，且將距離熔接點(diǎn)10μm處的一端單模光纖進(jìn)行切斷處理；

通過(guò)飛秒激光微加工技術(shù)對(duì)切斷處剩余的單模光纖薄片進(jìn)行選擇性開(kāi)孔，并向選擇性打開(kāi)的2個(gè)第二包層區(qū)氣孔中填充金屬材料，以形成兩個(gè)電極；

通過(guò)所述飛秒激光微加工技術(shù)再次對(duì)所述單模光纖薄片進(jìn)行選擇性開(kāi)孔，并向選擇性打開(kāi)的2個(gè)第一包層區(qū)氣孔中填充液體材料；

在所述光子晶體光纖的側(cè)面打兩個(gè)孔，向所述孔中填充導(dǎo)電材料并接入外接電壓裝置，以形成光子晶體光纖電光開(kāi)關(guān)。

進(jìn)一步地，所述通過(guò)飛秒激光微加工技術(shù)對(duì)切斷處剩余的單模光纖薄片進(jìn)行選擇性開(kāi)孔，并向選擇性打開(kāi)的2個(gè)第二包層區(qū)氣孔中填充金屬材料，以形成兩個(gè)電極的步驟包括：

通過(guò)飛秒激光微加工技術(shù)對(duì)切斷處剩余的單模光纖薄片進(jìn)行選擇性開(kāi)孔，并對(duì)選擇性打開(kāi)的2個(gè)第二包層區(qū)氣孔進(jìn)行高壓處理；

對(duì)已進(jìn)行高壓處理的2個(gè)第二包層區(qū)氣孔進(jìn)行熔融拉錐處理；

向進(jìn)行熔融拉錐處理后的2個(gè)第二包層區(qū)氣孔中填充金屬材料，以形成兩個(gè)電極。

本發(fā)明提出的一種光子晶體光纖電光開(kāi)關(guān)的制備方法，光子晶體光纖電光開(kāi)關(guān)包括：光子晶體光纖、兩個(gè)電極、波導(dǎo)及外接電壓裝置，電極及波導(dǎo)位于光子晶體光纖的內(nèi)部，波導(dǎo)包括光子晶體光纖的纖芯及填充在光子晶體光纖的第一包層區(qū)氣孔中的液體材料，電極由填充在光子晶體光纖的第二包層區(qū)氣孔中的金屬材料所形成，光子晶體光纖的的側(cè)面設(shè)有兩個(gè)孔，兩個(gè)孔分別與兩個(gè)電極相連，孔中填充導(dǎo)電材料，外接電壓裝置通過(guò)導(dǎo)電材料與電極連接成通路。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例中的光子晶體光纖電光開(kāi)關(guān)以光子晶體光纖為載體，可有效降低連接損耗，通過(guò)將電極內(nèi)置在光子晶體光纖電光開(kāi)關(guān)中，可以降低開(kāi)關(guān)功率，通過(guò)內(nèi)置電極與波導(dǎo)的耦合可以減少耦合附加損耗以及減少響應(yīng)時(shí)間。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的一種光子晶體光纖電光開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2-1為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的一種光子晶體光纖的端面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2-2為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的一種膨脹的光子晶體光纖的端面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的一種光子晶體光纖電光開(kāi)關(guān)的制備方法的流程示意圖；

圖4為圖3所示的實(shí)施例中的步驟s302的細(xì)化步驟的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而非全部實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

為了說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。

為了更好的理解本發(fā)明，請(qǐng)參閱圖1所示的一種光子晶體光纖電光開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖、圖2-1所示的光子晶體光纖的端面結(jié)構(gòu)示意圖及圖2-2所示膨脹的光子晶體光纖的端面結(jié)構(gòu)示意圖，光子晶體光纖電光開(kāi)關(guān)包括：光子晶體光纖、兩個(gè)電極、波導(dǎo)及外接電壓裝置；

電極及波導(dǎo)位于光子晶體光纖的內(nèi)部；

波導(dǎo)包括光子晶體光纖的纖芯及填充在光子晶體光纖的第一包層區(qū)氣孔中的液體材料；

電極由填充在光子晶體光纖的第二包層區(qū)氣孔中的金屬材料所形成；

光子晶體光纖的的側(cè)面設(shè)有兩個(gè)孔，兩個(gè)孔分別與兩個(gè)電極相連，孔中填充導(dǎo)電材料，外接電壓裝置通過(guò)導(dǎo)電材料與電極連接成通路。

在本發(fā)明實(shí)施例中，請(qǐng)參閱圖2-1所示的第二包層區(qū)氣孔，對(duì)第二包層區(qū)氣孔進(jìn)行高壓處理，再在微單元制備區(qū)域?qū)M(jìn)行高壓處理后的第二包層區(qū)氣孔進(jìn)行熔融拉錐處理，此時(shí)高壓處理的充有高壓氣體的第二包層區(qū)氣孔會(huì)膨脹，而周?chē)陌鼘訁^(qū)氣孔會(huì)逐漸塌縮，形成如圖2-2所示的膨脹的第二包層區(qū)氣孔。

需要注意的是，如圖2-1及2-2所示，包層區(qū)氣孔以光子晶體光纖的纖芯為中心構(gòu)成多圈六邊形，第一包層區(qū)氣孔位于以光子晶體光纖的纖芯為中心的第二圈六邊形中，第二包層區(qū)氣孔位于以光子晶體光纖的纖芯為中心的第三圈至第六圈六邊形中。

優(yōu)選的，第二包層區(qū)氣孔位于以光子晶體光纖的纖芯為中心的第四圈六邊形中。

其中，第一包層區(qū)氣孔中的第一和第二包層區(qū)氣孔中的第二是用于區(qū)分不同的包層區(qū)氣孔。

進(jìn)一步地，參閱圖2-2，兩個(gè)電極以光子晶體光纖的纖芯為中心呈對(duì)稱(chēng)分布，填充了液體材料的第一包層區(qū)氣孔以光子晶體光纖的纖芯為中心呈對(duì)稱(chēng)分布，第一包層區(qū)氣孔位于兩個(gè)電極之間。

進(jìn)一步地，金屬材料的材料為低電阻導(dǎo)電金屬材料。

在本發(fā)明實(shí)施例中，采用低電阻導(dǎo)電金屬材料可以保證在通電時(shí)產(chǎn)生較低的熱量。

進(jìn)一步地，金屬材料為金或銀。

進(jìn)一步地，液體材料為具有電光效應(yīng)的液體材料。

進(jìn)一步地，液體材料為液晶材料。

進(jìn)一步地，參閱圖2-1，光子晶體光纖的端面分布的包層區(qū)氣孔的整體形狀為六邊形。

在本發(fā)明實(shí)施例中，采用的是包層區(qū)氣孔的整體形狀為六邊形的光子晶體光纖，也可以采用其他的排布方式的光子晶體光纖，只要該光子晶體光纖以纖芯為中心有多個(gè)對(duì)稱(chēng)分布的包層區(qū)氣孔。

在本發(fā)明實(shí)施例中，光子晶體光纖電光開(kāi)關(guān)包括：光子晶體光纖、兩個(gè)電極、波導(dǎo)及外接電壓裝置，波導(dǎo)包括光子晶體光纖的纖芯及填充在光子晶體光纖的第一包層區(qū)氣孔中的液體材料，電極及波導(dǎo)位于光子晶體光纖的內(nèi)部，電極由填充在光子晶體光纖的第二包層區(qū)氣孔中的金屬材料所形成，光子晶體光纖的的側(cè)面設(shè)有兩個(gè)孔，兩個(gè)孔分別與兩個(gè)電極相連，孔中填充導(dǎo)電材料，外接電壓裝置通過(guò)導(dǎo)電材料與電極連接成通路。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例中的光子晶體光纖電光開(kāi)關(guān)以光子晶體光纖為載體，可有效降低連接損耗，通過(guò)將電極內(nèi)置在光子晶體光纖電光開(kāi)關(guān)中，可以降低開(kāi)關(guān)功率，通過(guò)內(nèi)置電極與波導(dǎo)的耦合可以減少耦合附加損耗以及減少響應(yīng)時(shí)間。

請(qǐng)參閱圖3，為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的一種光子晶體光纖電光開(kāi)關(guān)的制備方法的流程示意圖，方法用于制備如權(quán)利要求1至8任意一項(xiàng)的光子晶體光纖電光開(kāi)關(guān)，方法包括：

步驟s301、將光子晶體光纖的兩端分別與單模光纖熔接，且將距離熔接點(diǎn)10μm處的一端單模光纖進(jìn)行切斷處理；

步驟s302、通過(guò)飛秒激光微加工技術(shù)對(duì)切斷處剩余的單模光纖薄片進(jìn)行選擇性開(kāi)孔，并向選擇性打開(kāi)的2個(gè)第二包層區(qū)氣孔中填充金屬材料，以形成兩個(gè)電極；

進(jìn)一步地，請(qǐng)參閱圖4，步驟s302包括：

步驟s401、通過(guò)飛秒激光微加工技術(shù)對(duì)切斷處剩余的單模光纖薄片進(jìn)行選擇性開(kāi)孔，并對(duì)選擇性打開(kāi)的2個(gè)第二包層區(qū)氣孔進(jìn)行高壓處理；

在本發(fā)明實(shí)施例中，請(qǐng)參閱圖2-1，第二包層區(qū)氣孔以纖芯為中心呈對(duì)稱(chēng)分布。

需要注意的是，如圖2-1及2-2所示，包層區(qū)氣孔以光子晶體光纖的纖芯為中心構(gòu)成多圈六邊形，第二包層區(qū)氣孔位于以光子晶體光纖的纖芯為中心的第三圈至第六圈六邊形中。

優(yōu)選的，第二包層區(qū)氣孔位于以光子晶體光纖的纖芯為中心的第四圈六邊形中。

步驟s402、對(duì)已進(jìn)行高壓處理的2個(gè)第二包層區(qū)氣孔進(jìn)行熔融拉錐處理；

在本發(fā)明實(shí)施例中，對(duì)圖2-1所示的第二包層區(qū)氣孔進(jìn)行高壓處理，再在微單元制備區(qū)域?qū)M(jìn)行高壓處理后的第二包層區(qū)氣孔進(jìn)行熔融拉錐處理，此時(shí)高壓處理的充有高壓氣體的第二包層區(qū)氣孔會(huì)膨脹，而周?chē)陌鼘訁^(qū)氣孔會(huì)逐漸塌縮，形成如圖2-2所示的膨脹的第二包層區(qū)氣孔。

其中，熔融拉錐處理后的第二包層區(qū)氣孔仍以纖芯為中心呈對(duì)稱(chēng)分布。

步驟s403、向進(jìn)行熔融拉錐處理后的2個(gè)第二包層區(qū)氣孔中填充金屬材料，以形成兩個(gè)電極。

在本發(fā)明實(shí)施例中，金屬材料的材料為低電阻導(dǎo)電金屬材料，采用低電阻導(dǎo)電金屬材料可以保證在通電時(shí)產(chǎn)生較低的熱量。

可選地，金屬材料為金或銀。

步驟s303、通過(guò)飛秒激光微加工技術(shù)再次對(duì)單模光纖薄片進(jìn)行選擇性開(kāi)孔，并向選擇性打開(kāi)的2個(gè)第一包層區(qū)氣孔中填充液體材料；

在本發(fā)明實(shí)施例中，液體材料為具有電光效應(yīng)的液體材料。

需要注意的是，如圖2-1及2-2所示，包層區(qū)氣孔以光子晶體光纖的纖芯為中心構(gòu)成多圈六邊形，第一包層區(qū)氣孔位于以光子晶體光纖的纖芯為中心的第二圈六邊形中。

可選地，液體材料為液晶材料。

在本發(fā)明實(shí)施例中，因第一包層區(qū)氣孔的直徑極小，有表面張力，所以填充液體材料后，液體材料不會(huì)流出。

可選地，在填充液體材料后，再次將選擇性打開(kāi)的2個(gè)第一包層區(qū)氣孔所在的一端與單模光纖進(jìn)行熔接，并在距離熔接點(diǎn)10μm處對(duì)該端的單模光纖進(jìn)行切斷處理，切斷處理后剩余的單模光纖薄片封住了第一包層區(qū)氣孔，液體材料就不會(huì)流出。

步驟s304、在光子晶體光纖的側(cè)面打兩個(gè)孔，向孔中填充導(dǎo)電材料并接入外接電壓裝置，以形成光子晶體光纖電光開(kāi)關(guān)。

在本發(fā)明實(shí)施中，請(qǐng)參閱圖1所示的光子晶體光纖電光開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖，外接電壓裝置一端接入一個(gè)孔中，外接電壓裝置另一端接入另一個(gè)孔中，即形成了通路。

在本發(fā)明實(shí)施例中，將光子晶體光纖的兩端分別與單模光纖熔接，且將距離熔接點(diǎn)10μm處的一端單模光纖進(jìn)行切斷處理，通過(guò)飛秒激光微加工技術(shù)對(duì)切斷處剩余的單模光纖薄片進(jìn)行選擇性開(kāi)孔，并向選擇性打開(kāi)的2個(gè)第二包層區(qū)氣孔中填充金屬材料，以形成兩個(gè)電極，通過(guò)飛秒激光微加工技術(shù)再次對(duì)單模光纖薄片進(jìn)行選擇性開(kāi)孔，并向選擇性打開(kāi)的2個(gè)第一包層區(qū)氣孔中填充液體材料，在光子晶體光纖的側(cè)面打兩個(gè)孔，向孔中填充導(dǎo)電材料并接入外接電壓裝置，以形成光子晶體光纖電光開(kāi)關(guān)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例中的光子晶體光纖電光開(kāi)關(guān)以光子晶體光纖為載體，可有效降低連接損耗，通過(guò)將電極內(nèi)置在光子晶體光纖電光開(kāi)關(guān)中，可以降低開(kāi)關(guān)功率，通過(guò)內(nèi)置電極與波導(dǎo)的耦合可以減少耦合附加損耗以及減少響應(yīng)時(shí)間。

在本申請(qǐng)所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的裝置和方法，可以通過(guò)其它的方式實(shí)現(xiàn)。

需要說(shuō)明的是，對(duì)于前述的各方法實(shí)施例，為了簡(jiǎn)便描述，故將其都表述為一系列的動(dòng)作組合，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知悉，本發(fā)明并不受所描述的動(dòng)作順序的限制，因?yàn)橐罁?jù)本發(fā)明，某些步驟可以采用其它順序或者同時(shí)進(jìn)行。其次，本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該知悉，說(shuō)明書(shū)中所描述的實(shí)施例均屬于優(yōu)選實(shí)施例，所涉及的動(dòng)作和模塊并不一定都是本發(fā)明所必須的。

在上述實(shí)施例中，對(duì)各個(gè)實(shí)施例的描述都各有側(cè)重，某個(gè)實(shí)施例中沒(méi)有詳述的部分，可以參見(jiàn)其它實(shí)施例的相關(guān)描述。

以上為對(duì)本發(fā)明所提供的一種光子晶體光纖電光開(kāi)關(guān)及其制備方法的描述，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。