的微米級厚度液晶材料構成，微孔和環微孔的中心垂線與與所對應的液晶聚光微透鏡和液晶散光微透鏡的光軸重合。電控液晶聚光微透鏡陣列在不同均方幅度的電驅控信號作用下對入射光束實施可調焦聚光操作，它在斷電態下為延遲光波相位的液晶相移板；電控液晶散光微透鏡陣列在不同均方幅度的電驅控信號作用下對入射光束實施可控發散程度的散光操作，它在斷電態下為延遲光波相位的液晶相移板;電控液晶聚光微透鏡陣列與液晶散光微透鏡陣列斷電后被轉換成的液晶相移板形成光開關的開啟態，電控液晶散光微透鏡陣列與液晶聚光微透鏡陣列斷電被轉換成的液晶相移板形成光開關的關閉態;通過分別調變電控液晶聚光微透鏡陣列和電控液晶散光微透鏡陣列的聚光和散光效能，完成不同強度波束其傳輸通路的電控開啟與關閉切換。
[0028]電控液晶聚光微透鏡陣列和電控液晶散光微透鏡陣列均為MX N元，其中，M、N均為大于I的整數。由電控液晶聚光微透鏡陣列和電控液晶散光微透鏡陣列混合集成構成的電控液晶光開關陣列也為M X N元。例如，電控液晶聚光微透鏡陣列、電控液晶散光微透鏡陣列或電控液晶光開關陣列可以是3 X3元、4X4、3X4元甚至更大規模陣列。電控液晶光開關陣列被放置在兩根光纖或兩個光纖簇間，完成光纖對或光纖簇間的光束傳輸通路的接通或切斷操作;每單元電控液晶光開關在其光入射面與光出射面上與每根接入光纖同光軸耦合，完成光波在光纖間中的接續傳輸或通路切斷。圖中用常規曲面輪廓的折射聚光和折射散光微透鏡來等效顯示電控液晶聚光微透鏡和電控液晶散光微透鏡的光束彎折情況。
[0029]圖4是本實用新型實施例的一種混合集成電控液晶光開關陣列與光纖簇耦合實現光路接通和關閉的示意圖。如圖所示，6X6路的上下光纖簇分別與6X6路的光開光耦合，此時上下端光纖簇中的各對應光纖與相應的光開關同光軸布設。在光路接通態下，頂端光纖中的光束被導入底端光纖中；在光路關閉態下，頂端光纖中的光束被電控液晶散光微透鏡發散掉而無法進入底端光纖中。
[0030]在電控液晶聚光微透鏡陣列上設有第一端口2、第一指示燈3，其中，第一端口 2用于輸入在液晶結構上所加載的電驅控信號，第一指示燈3用以顯示電驅控信號是否被有效接入，電驅控信號被正常接入，則第一指示燈3閃爍，否則熄滅;在電控液晶散光微透鏡陣列上設有第二端口4、第二指示燈5，其中，第二端口4用于輸入在液晶結構上所加載的電驅控信號，第二指示燈5用以顯示電驅控信號是否被有效接入，電驅控信號被正常接入，則第二指示燈5閃爍，否則熄滅。
[0031]上述第一端口2、第二端口 4、第一指示燈3，第二指示燈5均通過陶瓷外殼I的=側面開孔裸露在外。
[0032]下面結合圖1、圖2和圖3說明本實用新型實施例的一種混合集成電控液晶光開關陣列的工作過程。
[0033]首先用并行信號線連接第一端口2和第二端口 4。通過并行信號線由第一端口 2及第二端口 4送入液晶結構的電驅控信號，此時第一指示燈3和第二指示燈5接通閃爍，自檢通過后第一指示燈3和第二指示燈5熄滅，電控液晶光開關中的液晶微光學結構進入工作狀??τ O
[0034]通過信號線由第一端口 2送入電驅控信號，驅控液晶微光學結構呈現為匯聚光束的電控液晶聚光微透鏡陣列，此時第一指示燈3接通閃爍，與此同時，加載在第二端口 4上的驅控液晶微光學結構的信號被切斷，液晶微光學結構被轉換為延遲光波的液晶相移板，電控液晶光開關開始進行前后纖光束間的光通路接通操作。通過信號線由第二端口 4送入電驅控信號，驅控液晶微光學結構呈現為發散光束的電控液晶散光微透鏡陣列，此時第二指示燈5接通閃爍，與此同時，加載在第一端口 2上的驅控液晶微光學結構的信號被切斷，液晶微光學結構被轉換為延遲光波的液晶相移板，光開關開始進行前后纖光束間的光通路關閉操作。
[0035]如圖3所示，單元混合集成電控液晶光開關由置于電控液晶散光微透鏡頂端的電控液晶聚光微透鏡執行入射光束的聚光操作，匯聚光束通過被斷電后已由液晶散光微透鏡轉換為液晶相移板的液晶微光學結構中通過，完成電控液晶光開關的光束傳輸通路開啟操作;將加載在電控液晶聚光微透鏡上的電驅控信號去除后，液晶聚光微透鏡被轉換為液晶相移板，與此同時，底端的液晶結構被恢復加電而轉換成電控液晶散光微透鏡；由頂端入射的光束穿過液晶相移板后進入底端的電控液晶散光微透鏡，由于被發散而無法進入在電控液晶散光微透鏡的光出射端所耦合的光纖芯層中，從而完成光傳輸通路的關閉操作。
[0036]本實用新型的混合集成電控液晶光開關陣列采用電控液晶聚光微透鏡陣列與電控液晶散光微透鏡陣列被混合集成的方式，執行與光纖或光纖簇耦合聯接。通過對液晶微光學結構進行有序加電和斷電操作，進行光束傳輸通路的開啟與關閉操作。具有對傳輸光波的偏振適應性好，適用于寬波譜范圍以及波束強度變動范圍大的光纖或光纜間的電控開閉的特點。
[0037]總體而言，通過本實用新型所構思的以上技術方案與現有技術相比，通過將電控液晶聚光微透鏡陣列和電控液晶散光微透鏡陣列混合集成，并對液晶微透鏡陣列進行有序加電或斷電來執行光開關操作;在電驅控信號激勵下構建的液晶聚光和散光微透鏡陣列，在斷電態下被轉換為液晶相移板;電控液晶微透鏡陣列與液晶相移板耦合形成光開關的控光執行機構，實現陣列化光通路的開通和切斷。上述開關體制具有基于電驅控信號執行光傳輸通路的通斷切換，適用于波譜范圍寬、波束強度變動范圍大的光纖或光纜系統。液晶聚光或散光微透鏡的陣列規模越大，光開關所能耦合的光纖數量越大。
[0038]本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種混合集成電控液晶光開關陣列，包括電控液晶聚光微透鏡陣列和電控液晶散光微透鏡陣列，其特征在于， 所述電控液晶聚光微透鏡陣列位于所述電控液晶散光微透鏡陣列的前方； 所述電控液晶聚光微透鏡陣列在不同均方幅度的電驅控信號作用下實施入射光束的可調焦聚光操作； 所述電控液晶聚光微透鏡陣列在斷電態下被轉換為延遲光波相位的液晶相移板； 所述電控液晶散光微透鏡陣列在不同均方幅度的電驅控信號作用下實施入射光束的可控發散程度散光操作； 所述電控液晶散光微透鏡陣列在斷電態下被轉換為延遲光波相位的液晶相移板； 所述電控液晶聚光微透鏡與所述液晶散光微透鏡斷電后被轉換成的液晶相移板形成光開關的開啟態； 所述電控液晶散光微透鏡與所述液晶聚光微透鏡斷電后被轉換成的液晶相移板形成光開關的關閉態。2.如權利要求1所述的混合集成電控液晶光開關陣列，其特征在于，通過分別調變所述電控液晶聚光微透鏡陣列和所述電控液晶散光微透鏡陣列的聚光和散光效能，完成不同強度光束的電控開啟與關閉切換。3.如權利要求1所述的混合集成電控液晶光開關陣列，其特征在于，所述電控液晶聚光微透鏡陣列和所述電控液晶散光微透鏡陣列均為MXN元，其中，M、N均為大于I的整數，各單元電控液晶聚光微透鏡和電控液晶散光微透鏡的填充系數低于40%。4.如權利要求要求I中所述的混合集成電控液晶光開關陣列，其特征在于，所述由電控液晶聚光微透鏡陣列和電控液晶散光微透鏡陣列混合集成構成的電控液晶光開關陣列也為MXN元。5.如權利要求1至4中任一項所述的混合集成電控液晶光開關陣列，其特征在于，還包括陶瓷外殼;其中， 所述電控液晶聚光微透鏡陣列和所述電控液晶散光微透鏡陣列同光軸順序置于陶瓷外殼內，其中，所述電控液晶聚光微透鏡陣列位于所述電控液晶散光微透鏡陣列的前方，且每單元電控液晶聚光微透鏡與每單元電控液晶散光微透鏡的光軸重合，所述電控液晶聚光微透鏡陣列的光入射面通過所述陶瓷外殼的正面開孔裸露在外，所述電控液晶散光微透鏡陣列的光出射面通過所述陶瓷外殼的背面開孔裸露在外。6.如權利要求5中所述的混合集成電控液晶光開關陣列，其特征在于，所述電控液晶聚光微透鏡陣列上設有第一端口、第一指示燈，所述電控液晶散光微透鏡陣列上設有第二端口和第二指示燈； 所述第一端口用于接入外部設備向所述液晶聚光微透鏡陣列輸入的電驅控信號； 所述第一指示燈用于指示所述液晶聚光微透鏡陣列是否處在正常的電驅控信號輸入狀態； 所述第二端口用于接入外部設備向所述液晶散光微透鏡陣列輸入的電驅控信號； 所述第二指示燈用于指示所述液晶散光微透鏡陣列是否處在正常的電驅控信號輸入狀態。7.如權利要求6所述的混合集成電控液晶光開關陣列，其特征在于，在陶瓷外殼的上右兩個側面結合部靠近光出射面的上側面一端設有一個小三角形符號，用以指示光開關的光出面位置。
【專利摘要】本實用新型公開了一種混合集成電控液晶光開關陣列，包括：被混合集成的電控液晶聚光微透鏡陣列和電控液晶散光微透鏡陣列，每單元液晶聚光微透鏡與每單元液晶散光微透鏡的光軸重合；在加電態下，聚光微透鏡在不同均方幅度的電驅控信號作用下實施光束的可調焦聚光操作，散光微透鏡在不同均方幅度的電驅控信號作用下實施光束的可控發散程度散光操作；在斷電態下，液晶聚光微透鏡與散光微透鏡被轉換為僅延遲光波相位的液晶相移板；液晶聚光微透鏡與散光微透鏡被斷電后形成的液晶相移板構成光開關的開啟態。本實用新型的混合集成電控液晶光開關陣列可完成電控光束通斷操作，適用于波譜范圍寬、波束強度變化范圍大的光纖或光纜系統。
【IPC分類】G02F1/133, G02F1/29
【公開號】CN205176448
【申請號】CN201521010736
【發明人】張新宇, 樊迪, 雷宇, 信釗煒, 魏冬, 桑紅石, 王海衛, 謝長生
【申請人】華中科技大學
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月7日