一種光子晶體光纖電光開關及其制備方法與流程

本發明屬于電光開關技術領域，尤其涉及一種光子晶體光纖電光開關及其制備方法。

背景技術：

電光開關作為光通信和新一代全光網絡的關鍵器件，已被廣泛應用于光層路由選擇、光交叉連接、光分插復用、光網絡監控等領域。比較典型的電光開關是定向耦合型電光開關，但其在光纖耦合連接時會產生較大損耗。而現有的集成波導與光纖的耦合效率雖可以達到60％以上，但是耦合帶來的附加損耗卻遠遠高于全光纖器件的連接損耗。光纖電光開關的主流方案有光纖布拉格光柵型、長周期光纖光柵型、光子晶體光纖帶隙型等，但其開關功率高且電光開關的響應時間慢。

因此，現有技術中存在著電光開關與光纖耦合時會連接損耗大、耦合附加損耗大、開關功率高及響應時間慢的技術問題。

技術實現要素：

本發明的主要目的在于提出一種光子晶體光纖電光開關及其制備方法，旨在解決存在著電光開關與光纖耦合時會連接損耗大、耦合附加損耗大、開關功率高及響應時間慢的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供一種光子晶體光纖電光開關，所述光子晶體光纖電光開關包括：光子晶體光纖、兩個電極、波導及外接電壓裝置；

所述電極及所述波導位于所述光子晶體光纖的內部；

所述波導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氣孔中的金屬材料所形成；

所述光子晶體光纖的的側面設有兩個孔，兩個所述孔分別與兩個所述電極相連，所述孔中填充導電材料，所述外接電壓裝置通過所述導電材料與所述電極連接成通路。

進一步地，兩個所述電極以所述光子晶體光纖的纖芯為中心呈對稱分布，填充了液體材料的所述第一包層區氣孔以所述光子晶體光纖的纖芯為中心呈對稱分布，所述第一包層區氣孔位于所述兩個電極之間。

進一步地，所述金屬材料的材料為低電阻導電金屬材料。

進一步地，所述金屬材料為金或銀。

進一步地，所述液體材料為具有電光效應的液體材料。

進一步地，所述液體材料為液晶材料。

進一步地，所述光子晶體光纖的端面分布的包層區氣孔的整體形狀為六邊形。

進一步地，所述光子晶體光纖的纖芯為實芯纖芯。

為實現上述目的，本發明還提供一種光子晶體光纖電光開關的制備方法，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10μm處的一端單模光纖進行切斷處理；

通過飛秒激光微加工技術對切斷處剩余的單模光纖薄片進行選擇性開孔，并向選擇性打開的2個第二包層區氣孔中填充金屬材料，以形成兩個電極；

通過所述飛秒激光微加工技術再次對所述單模光纖薄片進行選擇性開孔，并向選擇性打開的2個第一包層區氣孔中填充液體材料；

在所述光子晶體光纖的側面打兩個孔，向所述孔中填充導電材料并接入外接電壓裝置，以形成光子晶體光纖電光開關。

進一步地，所述通過飛秒激光微加工技術對切斷處剩余的單模光纖薄片進行選擇性開孔，并向選擇性打開的2個第二包層區氣孔中填充金屬材料，以形成兩個電極的步驟包括：

通過飛秒激光微加工技術對切斷處剩余的單模光纖薄片進行選擇性開孔，并對選擇性打開的2個第二包層區氣孔進行高壓處理；

對已進行高壓處理的2個第二包層區氣孔進行熔融拉錐處理；

向進行熔融拉錐處理后的2個第二包層區氣孔中填充金屬材料，以形成兩個電極。

本發明提出的一種光子晶體光纖電光開關的制備方法，光子晶體光纖電光開關包括：光子晶體光纖、兩個電極、波導及外接電壓裝置，電極及波導位于光子晶體光纖的內部，波導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氣孔中的金屬材料所形成，光子晶體光纖的的側面設有兩個孔，兩個孔分別與兩個電極相連，孔中填充導電材料，外接電壓裝置通過導電材料與電極連接成通路。與現有技術相比，本發明實施例中的光子晶體光纖電光開關以光子晶體光纖為載體，可有效降低連接損耗，通過將電極內置在光子晶體光纖電光開關中，可以降低開關功率，通過內置電極與波導的耦合可以減少耦合附加損耗以及減少響應時間。

附圖說明

圖1是本發明第一實施例提供的一種光子晶體光纖電光開關的結構示意圖；

圖2-1為本發明第一實施例提供的一種光子晶體光纖的端面結構示意圖；

圖2-2為本發明第一實施例提供的一種膨脹的光子晶體光纖的端面結構示意圖；

圖3為本發明第二實施例提供的一種光子晶體光纖電光開關的制備方法的流程示意圖；

圖4為圖3所示的實施例中的步驟s302的細化步驟的流程示意圖。

具體實施方式

為使得本發明的發明目的、特征、優點能夠更加的明顯和易懂，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而非全部實施例。基于本發明中的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

為了說明本發明的技術方案，下面通過具體實施例來進行說明。

為了更好的理解本發明，請參閱圖1所示的一種光子晶體光纖電光開關的結構示意圖、圖2-1所示的光子晶體光纖的端面結構示意圖及圖2-2所示膨脹的光子晶體光纖的端面結構示意圖，光子晶體光纖電光開關包括：光子晶體光纖、兩個電極、波導及外接電壓裝置；

電極及波導位于光子晶體光纖的內部；

波導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氣孔中的金屬材料所形成；

光子晶體光纖的的側面設有兩個孔，兩個孔分別與兩個電極相連，孔中填充導電材料，外接電壓裝置通過導電材料與電極連接成通路。

在本發明實施例中，請參閱圖2-1所示的第二包層區氣孔，對第二包層區氣孔進行高壓處理，再在微單元制備區域對進行高壓處理后的第二包層區氣孔進行熔融拉錐處理，此時高壓處理的充有高壓氣體的第二包層區氣孔會膨脹，而周圍的包層區氣孔會逐漸塌縮，形成如圖2-2所示的膨脹的第二包層區氣孔。

需要注意的是，如圖2-1及2-2所示，包層區氣孔以光子晶體光纖的纖芯為中心構成多圈六邊形，第一包層區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。

優選的，第二包層區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，第一包層區氣孔中的第一和第二包層區氣孔中的第二是用于區分不同的包層區氣孔。

進一步地，參閱圖2-2，兩個電極以光子晶體光纖的纖芯為中心呈對稱分布，填充了液體材料的第一包層區氣孔以光子晶體光纖的纖芯為中心呈對稱分布，第一包層區氣孔位于兩個電極之間。

進一步地，金屬材料的材料為低電阻導電金屬材料。

在本發明實施例中，采用低電阻導電金屬材料可以保證在通電時產生較低的熱量。

進一步地，金屬材料為金或銀。

進一步地，液體材料為具有電光效應的液體材料。

進一步地，液體材料為液晶材料。

進一步地，參閱圖2-1，光子晶體光纖的端面分布的包層區氣孔的整體形狀為六邊形。

在本發明實施例中，采用的是包層區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對稱分布的包層區氣孔。

在本發明實施例中，光子晶體光纖電光開關包括：光子晶體光纖、兩個電極、波導及外接電壓裝置，波導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氣孔中的液體材料，電極及波導位于光子晶體光纖的內部，電極由填充在光子晶體光纖的第二包層區氣孔中的金屬材料所形成，光子晶體光纖的的側面設有兩個孔，兩個孔分別與兩個電極相連，孔中填充導電材料，外接電壓裝置通過導電材料與電極連接成通路。與現有技術相比，本發明實施例中的光子晶體光纖電光開關以光子晶體光纖為載體，可有效降低連接損耗，通過將電極內置在光子晶體光纖電光開關中，可以降低開關功率，通過內置電極與波導的耦合可以減少耦合附加損耗以及減少響應時間。

請參閱圖3，為本發明第二實施例提供的一種光子晶體光纖電光開關的制備方法的流程示意圖，方法用于制備如權利要求1至8任意一項的光子晶體光纖電光開關，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10μm處的一端單模光纖進行切斷處理；

步驟s302、通過飛秒激光微加工技術對切斷處剩余的單模光纖薄片進行選擇性開孔，并向選擇性打開的2個第二包層區氣孔中填充金屬材料，以形成兩個電極；

進一步地，請參閱圖4，步驟s302包括：

步驟s401、通過飛秒激光微加工技術對切斷處剩余的單模光纖薄片進行選擇性開孔，并對選擇性打開的2個第二包層區氣孔進行高壓處理；

在本發明實施例中，請參閱圖2-1，第二包層區氣孔以纖芯為中心呈對稱分布。

需要注意的是，如圖2-1及2-2所示，包層區氣孔以光子晶體光纖的纖芯為中心構成多圈六邊形，第二包層區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。

優選的，第二包層區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、對已進行高壓處理的2個第二包層區氣孔進行熔融拉錐處理；

在本發明實施例中，對圖2-1所示的第二包層區氣孔進行高壓處理，再在微單元制備區域對進行高壓處理后的第二包層區氣孔進行熔融拉錐處理，此時高壓處理的充有高壓氣體的第二包層區氣孔會膨脹，而周圍的包層區氣孔會逐漸塌縮，形成如圖2-2所示的膨脹的第二包層區氣孔。

其中，熔融拉錐處理后的第二包層區氣孔仍以纖芯為中心呈對稱分布。

步驟s403、向進行熔融拉錐處理后的2個第二包層區氣孔中填充金屬材料，以形成兩個電極。

在本發明實施例中，金屬材料的材料為低電阻導電金屬材料，采用低電阻導電金屬材料可以保證在通電時產生較低的熱量。

可選地，金屬材料為金或銀。

步驟s303、通過飛秒激光微加工技術再次對單模光纖薄片進行選擇性開孔，并向選擇性打開的2個第一包層區氣孔中填充液體材料；

在本發明實施例中，液體材料為具有電光效應的液體材料。

需要注意的是，如圖2-1及2-2所示，包層區氣孔以光子晶體光纖的纖芯為中心構成多圈六邊形，第一包層區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。

在本發明實施例中，因第一包層區氣孔的直徑極小，有表面張力，所以填充液體材料后，液體材料不會流出。

可選地，在填充液體材料后，再次將選擇性打開的2個第一包層區氣孔所在的一端與單模光纖進行熔接，并在距離熔接點10μm處對該端的單模光纖進行切斷處理，切斷處理后剩余的單模光纖薄片封住了第一包層區氣孔，液體材料就不會流出。

步驟s304、在光子晶體光纖的側面打兩個孔，向孔中填充導電材料并接入外接電壓裝置，以形成光子晶體光纖電光開關。

在本發明實施中，請參閱圖1所示的光子晶體光纖電光開關的結構示意圖，外接電壓裝置一端接入一個孔中，外接電壓裝置另一端接入另一個孔中，即形成了通路。

在本發明實施例中，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10μm處的一端單模光纖進行切斷處理，通過飛秒激光微加工技術對切斷處剩余的單模光纖薄片進行選擇性開孔，并向選擇性打開的2個第二包層區氣孔中填充金屬材料，以形成兩個電極，通過飛秒激光微加工技術再次對單模光纖薄片進行選擇性開孔，并向選擇性打開的2個第一包層區氣孔中填充液體材料，在光子晶體光纖的側面打兩個孔，向孔中填充導電材料并接入外接電壓裝置，以形成光子晶體光纖電光開關。與現有技術相比，本發明實施例中的光子晶體光纖電光開關以光子晶體光纖為載體，可有效降低連接損耗，通過將電極內置在光子晶體光纖電光開關中，可以降低開關功率，通過內置電極與波導的耦合可以減少耦合附加損耗以及減少響應時間。

在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的裝置和方法，可以通過其它的方式實現。

需要說明的是，對于前述的各方法實施例，為了簡便描述，故將其都表述為一系列的動作組合，但是本領域技術人員應該知悉，本發明并不受所描述的動作順序的限制，因為依據本發明，某些步驟可以采用其它順序或者同時進行。其次，本領域技術人員也應該知悉，說明書中所描述的實施例均屬于優選實施例，所涉及的動作和模塊并不一定都是本發明所必須的。

在上述實施例中，對各個實施例的描述都各有側重，某個實施例中沒有詳述的部分，可以參見其它實施例的相關描述。

以上為對本發明所提供的一種光子晶體光纖電光開關及其制備方法的描述，對于本領域的技術人員，依據本發明實施例的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，綜上，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。