層面電極間的電驅(qū)控信號，以及加載在頂層混合集成電極中的下層電極和底層面電極間的電驅(qū)控信號，通過調(diào)節(jié)其均方幅值和相互間的差異程度，執(zhí)行時(shí)序聚光、散光、聚光與散光切換等操作，以及在聚光模式下通過微調(diào)均方電驅(qū)控信號幅值或其差異程度對聚光效能進(jìn)行微調(diào)節(jié)，或者在散光模式下同樣通過微調(diào)均方電驅(qū)控信號幅值或其差異程度對散光程度進(jìn)行微調(diào)節(jié)。平面端面的電控液晶聚光/散光微透鏡，可用具有凸曲面(聚光)/凹曲面(散光)輪廓的常規(guī)折射微透鏡等效顯示。電控聚光(電控調(diào)焦)/散光(電控散光程度)效能，可用曲率半徑不同的凸曲面/凹曲面輪廓的常規(guī)折射微透鏡進(jìn)行等效再現(xiàn)。
[0027]電控液晶聚光/散光微透鏡陣列均為MX N元，其中，M、N均為大于I的整數(shù)。由電控液晶聚光微透鏡/散光微透鏡陣列構(gòu)成的電控液晶光開關(guān)陣列也為MXN元。例如，電控液晶聚光微透鏡/散光微透鏡陣列或電控液晶光開關(guān)陣列可以是3 X3元、4X4、3X4元甚至更大規(guī)模陣列。電控液晶光開關(guān)陣列被放置在兩根光纖/光纖簇間，完成光纖/光纖簇間的光傳輸通路的接通或切斷操作;每單元電控液晶光開關(guān)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(xù)傳輸或通路切斷。
[0028]在陣列化電控液晶微光學(xué)結(jié)構(gòu)上設(shè)有第一端口2、第一指不燈3，其中，第一端口 2用于輸入在液晶微光學(xué)結(jié)構(gòu)上所加載的一路電驅(qū)控信號，第一指示燈3用以顯示電驅(qū)控信號是否被有效接入，電驅(qū)控信號被正常接入，則第一指示燈3閃爍，否則熄滅;在陣列化電控液晶微光學(xué)結(jié)構(gòu)上還設(shè)有第二指示燈4、第二端口5，其中，第二端口5用于輸入在液晶結(jié)構(gòu)上所加載的另一路電驅(qū)控信號，第二指示燈4用以顯示電驅(qū)控信號是否被有效接入，電驅(qū)控信號被正常接入，則第二指示燈4閃爍，否則熄滅。
[0029]上述第一端口2、第二端口 5、第一指示燈3，第二指示燈4均通過陶瓷外殼I的側(cè)面開孔裸露在外。
[0030]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的一種雙模一體化電控液晶光開關(guān)陣列的排布示意圖。如圖所示，各六邊形端面的單元開關(guān)被密排布，形成陣列化形態(tài)的光開關(guān)的光入射面和光出射面。陣列化的液晶微光學(xué)結(jié)構(gòu)的底層面電極為公共電極，頂層混合集成電極中的上層電極為連成一體的面電極，下層電極為均勻成孔的圖案化電極。
[0031 ]下面結(jié)合圖1、圖2和圖4說明本實(shí)用新型實(shí)施例的一種雙模一體化電控液晶光開關(guān)陣列的工作過程。
[0032]首先用并行信號線連接第一端口2和第二端口 5。通過并行信號線由第一端口 2及第二端口 5送入驅(qū)控液晶微光學(xué)結(jié)構(gòu)的雙路電驅(qū)控信號，此時(shí)第一指示燈3和第二指示燈4接通閃爍，自檢通過后第一指示燈3和第二指示燈4熄滅，電控液晶光開關(guān)中的液晶微光學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)入工作狀態(tài)。
[0033]通過信號線由第一端口 2和第二端口 5送入一組相互匹配的電信號，驅(qū)控液晶微光學(xué)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)為電控液晶聚光微透鏡陣列，此時(shí)第一指示燈3和第二指示燈4接通閃爍，電控液晶光開關(guān)開始執(zhí)行前后纖光束間的光通路接通操作。通過微調(diào)所送入的雙路電信號其均方幅值或其差異程度，對液晶聚光微透鏡的聚光能力進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)。通過第一端口 2和第二端口 5送入另一組不同的電信號，驅(qū)控液晶微光學(xué)結(jié)構(gòu)變更為電控液晶散光微透鏡陣列，此時(shí)第一指示燈3和第二指示燈4再次接通閃爍，光開關(guān)開始進(jìn)行前后纖光束間的光通路關(guān)閉操作。通過微調(diào)所送入的雙路電信號其均方幅值或相互間的差異程度，對液晶散光微透鏡的散光效能進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)。
[0034]如圖4所示，37元光開關(guān)被密排布，其中的局域5元光開關(guān)與上下端光纖簇中的各對應(yīng)光纖同光軸布設(shè)。在光路接通態(tài)下，頂端光纖中的光束被導(dǎo)入底端光纖中；在光路關(guān)閉態(tài)下，頂端光纖中的光束被電控液晶散光微透鏡發(fā)散掉而無法進(jìn)入底端光纖中。
[0035]本實(shí)用新型的雙模一體化電控液晶光開關(guān)陣列采用雙路相互匹配的時(shí)序電信號控制液晶微光學(xué)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)聚光微透鏡/散光微透鏡模態(tài)，執(zhí)行與光纖/纖簇間的耦合聯(lián)接，進(jìn)行光束傳輸通路的開啟與關(guān)閉操作。具有驅(qū)控方式靈活，適用于波譜范圍寬、光強(qiáng)變動(dòng)范圍大的光纖/光纜間的電控開閉的特點(diǎn)。
[0036]總體而言，通過本實(shí)用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過對一塊陣列化的液晶微光學(xué)結(jié)構(gòu)有序執(zhí)行加電操作，將其轉(zhuǎn)換為執(zhí)行聚光/散光操作的液晶聚光微透鏡陣列/散光微透鏡陣列，實(shí)現(xiàn)光開關(guān)功能;通過有序調(diào)變加載在液晶微透鏡上的雙路電驅(qū)控信號，對液晶微透鏡的聚光/散光效能進(jìn)行微調(diào)節(jié)。上述開關(guān)體制具有適用于寬波譜范圍以及光強(qiáng)變動(dòng)范圍大的光纖/光纜系統(tǒng)。液晶聚光/散光微透鏡的陣列規(guī)模越大，光開關(guān)所能耦合的光纖數(shù)量越大。
[0037]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙模一體化電控液晶光開關(guān)陣列，包括電控液晶聚光微透鏡陣列與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在一組雙路時(shí)序電信號作用下對入射光波實(shí)施可調(diào)焦聚光操作； 所述電控液晶散光微透鏡陣列在另一組雙路時(shí)序電信號作用下對入射光束實(shí)施可控光發(fā)散程度的散光操作； 所述液晶聚光微透鏡陣列對入射波束的電控可調(diào)焦聚光模式，構(gòu)成光開關(guān)的開啟態(tài)； 所述液晶散光微透鏡陣列對入射波束的電控可調(diào)光發(fā)散程度散光模式，構(gòu)成光開關(guān)的關(guān)閉態(tài)。2.如權(quán)利要求1所述的雙模一體化電控液晶光開關(guān)陣列，其特征在于，通過在陣列化排布的液晶微光學(xué)結(jié)構(gòu)上加載相互匹配的雙路時(shí)序電驅(qū)控信號，將其轉(zhuǎn)換為液晶聚光微透鏡陣列/液晶散光微透鏡陣列;通過更換所加載的雙路時(shí)序電驅(qū)控信號，完成聚光微透鏡與散光微透鏡間的模式轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)光開關(guān)的開啟與關(guān)閉切換。3.如權(quán)利要求1所述的雙模一體化電控液晶光開關(guān)陣列，其特征在于，通過分別調(diào)變所述電控液晶聚光微透鏡陣列/電控液晶散光微透鏡陣列的聚光/散光效能，完成不同光強(qiáng)纖光束間的電控接通與關(guān)閉切換。4.如權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的雙模一體化電控液晶光開關(guān)陣列，其特征在于，所述液晶聚光微透鏡陣列和所述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(shù)，各單元液晶聚光微透鏡/散光微透鏡的填充系數(shù)均低于40%。5.如權(quán)利要求4所述的雙模一體化電控液晶光開關(guān)陣列，其特征在于，所述基于電控液晶聚光微透鏡陣列和電控液晶散光微透鏡陣列的電控液晶光開關(guān)陣列也為M X N元。6.如權(quán)利要求5所述的雙模一體化電控液晶光開關(guān)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/電控液晶散光微透鏡陣列置于陶瓷外殼內(nèi)，所述源于陣列化排布的液晶微光學(xué)結(jié)構(gòu)的每單元液晶聚光微透鏡/散光微透鏡有相同光軸，所述電控液晶聚光微透鏡陣列/電控液晶散光微透鏡陣的光入射面通過所述陶瓷外殼的正面開孔裸露在外，所述電控液晶聚光微透鏡陣列/電控液晶散光微透鏡陣的光出射面通過所述陶瓷外殼的背面開孔裸露在外。7.如權(quán)利要求6所述的雙模一體化電控液晶光開關(guān)陣列，其特征在于， 在所述陣列化液晶微光學(xué)結(jié)構(gòu)上設(shè)有第一端口和第一指示燈，第二端口和第二指示燈； 所述第一端口用于接入外部設(shè)備向所述用于形成液晶聚光微透鏡/散光微透鏡的陣列化液晶微光學(xué)結(jié)構(gòu)上輸入的一路電驅(qū)控信號； 所述第一指示燈用于指示所述電控液晶聚光微透鏡陣列/散光微透鏡陣列是否處在正常的電驅(qū)控信號輸入狀態(tài)； 所述第二端口用于接入外部設(shè)備向所述用于形成液晶聚光微透鏡陣列/散光微透鏡陣列的陣列化液晶微光學(xué)結(jié)構(gòu)上輸入的另一路電驅(qū)控信號； 所述第二指示燈用于指示所述電控液晶聚光微透鏡陣列/散光微透鏡是否處在正常的電驅(qū)控信號輸入狀態(tài)。8.如權(quán)利要求7所述的雙模一體化電控液晶光開關(guān)陣列，其特征在于，在陶瓷外殼的側(cè)面設(shè)有一個(gè)小三角形符號，用以指示光開關(guān)的光出射面位置。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種雙模一體化電控液晶光開關(guān)陣列。陣列化排布的液晶微光學(xué)結(jié)構(gòu)在雙路時(shí)序電信號驅(qū)控下呈現(xiàn)為電控液晶聚光微透鏡陣列或電控液晶散光微透鏡陣列，源于同一液晶微光學(xué)結(jié)構(gòu)的每單元液晶聚光微透鏡與每單元液晶散光微透鏡有相同光軸；在聚光模式下，在一組相互匹配的雙路電信號驅(qū)控下形成的液晶聚光微透鏡對入射光波實(shí)施可調(diào)焦聚光操作，構(gòu)成光開關(guān)的開啟態(tài)；在散光模式下，在另一組相互匹配的雙路電信號驅(qū)控下形成的液晶散光微透鏡對入射光束實(shí)施可控光發(fā)散程度的散光操作。本實(shí)用新型通過加載相應(yīng)的雙路電信號，完成纖光束間的光波通斷操作，開關(guān)的驅(qū)控方式靈活，適用于波譜范圍寬、光強(qiáng)變動(dòng)范圍大的光纖/光纜系統(tǒng)。
【IPC分類】G02F1/29, G02F1/133
【公開號】CN205263447
【申請?zhí)枴緾N201521014239
【發(fā)明人】張新宇, 樊迪, 雷宇, 信釗煒, 魏冬, 桑紅石, 王海衛(wèi), 謝長生
【申請人】華中科技大學(xué)
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月8日