1.本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种1x2可调光纤延迟线。


背景技术：

2.光纤延迟线用于将光信号延迟一段时间，可调光纤延迟线能够调节光信号延迟的时间大小。可调光纤延迟线广泛应用于雷达、相控阵雷达天线测试、光纤传感器、测量与校准等领域。
3.实现可调光纤延迟线的信号延迟量的调节方式有多种方式，大致两大类：自由空间光调节和光开关与光纤级链方式。
4.其中自由空间光调节方式都有一对输入和输出光纤准直器，通过改变光束的传输路线或传输介质的折射率，实现光束传输光程量的调切，进一步实现光信号延迟量的调节。具体调节机制包括机械方式移动光学元件、利用电光式或热光式或磁光式等方式来改变光束的传输路径或传输介质的折射率等。
5.光开关与光纤级链方式采用多个光开关相互通过光纤连接的方式，改变光开关的状态，切换光信号在不同的光纤中传输，从而实现光信号延迟量的调节。其中实现光开关的技术方案包括机械式、微电子机械、电光式、热光式或磁光式等。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明提供了一种1x2可调光纤延迟线，通过采用自由空间集成的方式，利用准直器、双折射晶体、半波片和法拉第旋转器等元件，从光纤输入任意偏振态的发散光经准直器准直成平行光束，然后经过偏振分光晶体，分离成两个固定偏振态的子光束，然后再利用半波片和法拉第旋光晶体处理和改变入射光的偏振态，并结合偏振分光器进行分光，从而实现光信号在不同路线之间传输，并利用不同路线之间的光程不同来进一步实现光信号延迟的目的。并且本光纤延迟有一个输入端，两个输出端，利用法拉第旋光晶体处理和改变入射光的偏振态，并结合偏振分光器进行分光，实现光信号在两个输出端之间切换。
7.本发明的一种1x2可调光纤延迟线，包括沿着光传播方向依次设置的输入准直器、第一双折射晶体、第一半波片组件、n级光束路径切换机构、光束位置切换机构、第二法拉第旋光晶体、第三半波片组件、第三双折射晶体和两个输出准直器，其中，n为不小于2的正整数；
8.所述输入准直器用于将输入光纤输出的发散光束准直成平行光束；
9.所述第一双折射晶体用于将接收到的平行光束分解成两束偏振方向正交的子光束；
10.所述第一半波片组件用于接收由第一双折射晶体出射的子光束并改变其偏振态，使其两束子光束的偏振方向相同；
11.所述n级光束路径切换机构用于改变第一半波片组件出射的两束子光束的偏振态
并使这两束子光束的分裂光束在正向和/或反向饱和磁场作用下旋转以从光程不同的2n个光束路径的其中一个光束路径中输出，其中n为不小于2的正整数；
12.所述光束位置切换结构用于改变最末级光束路径切换机构出射的两束子光束的偏振态并使这两束子光束的分裂光束在正向和/或反向饱和磁场作用下旋转以从两个光束位置的其中一个光束通道位置中输出；
13.所述第二法拉第旋光晶体上安装有可控磁性元件，第二法拉第旋光晶体用于将光束位置切换结构出射的分裂光束的偏振方向转变为相同偏振方向；
14.所述第三半波片组件用于将第二法拉第旋光晶体出射的分裂光束的偏振方向改变为相互正交；
15.所述第三双折射晶体用于将第三半波片组件出射的分裂光束耦合成一束光，并使合并光束从对应的输出准直器传输至输出光纤。
16.优选地，所述光束位置切换结构包括第一法拉第旋光晶体、第二双折射晶体和第二半波片组件，
17.所述第一法拉第旋光晶体上安装有可控磁性元件，第一法拉第旋光晶体用于将n级光路切换机构出射的分裂光束的偏振方向转变为水平或竖直偏振方向；
18.所述第二双折射晶体用于将从第一法拉第旋光晶体接收到的两束子光束成倍分解成4束分裂光束，并依据第一法拉第旋光晶体的旋光方向，将分裂光束分配到第一光束通道位置或第二光束通道位置；
19.所述第二半波片组件用于接收由第二双折射晶体出射的子光束并改变其偏振态，其中，第一光束通道位置上的两束子光束的偏振方向为-45度方向，第二光束通道位置上的两束子光束的偏振方向为45方向。
20.优选地，所述上述n级光束路径切换机构中各级光束路径切换机构的组成相同，均包括一个第三法拉第旋光晶体、一个第四双折射晶体、一个第五双折射晶体和一个第四半波片组件；
21.所述第三法拉第旋光晶体上安装有可控磁性元件，第三法拉第旋光晶体用于在正向或反向饱和磁场作用下使从第一半波片组件接收到的两束子光束的偏振方向进行旋转；
22.所述第四双折射晶体用于将从第三法拉第旋光晶体接收到的两束子光束成倍分解成4束分裂光束，并依据第三法拉第旋光晶体的旋光方向，将分裂光束分配到位于不同光束位置的光束路径中；
23.所述第五双折射晶体用于接收由第四双折射晶体出射的分裂光束并将分裂光束重新合束为两束子光束；
24.所述第四半波片组件用于改变从第五双折射晶体接收到的子光束的偏振态。
25.优选地，第1级光路切换机构中的第三法拉第旋光晶体的位置与第一半波片的位置可互换。
26.优选地，第n-1级光路切换机构中的第四半波片组件的位置与第n级光路切换机构中的第三法拉第旋光晶体的位置可互换。
27.优选地，最后一级光路切换机构中的第四半波片组件的位置与第一法拉第旋光晶体和第二半波片组件的位置可互换。
28.优选地，第一双折射晶体或第二双折射晶体或第三双折射晶体或第四双折射晶体
或第四双折射晶体可替换为一个多个偏振分光器。
29.优选地，所述第三法拉第旋光晶体的旋光角度为45
°
。
30.优选地，所述第一法拉第旋光晶体和第二法拉第旋光晶体的旋光角度为45
°
。
31.优选地，所述可调光纤延迟线为不可逆的。
32.本发明的应用效果是：
33.1、通过采用自由空间集成的方式，利用准直器、双折射晶体、半波片和法拉第旋转器等元件，从光纤输入任意偏振态的发散光经准直器准直成平行光束，然后经过偏振分光晶体，分离成两个固定偏振态的子光束，然后再利用半波片和法拉第旋光晶体处理和改变入射光的偏振态，并结合偏振分光器进行分光，从而实现光信号在不同路线之间传输，并利用不同路线之间的光程不同来进一步实现光信号延迟的目的。
34.2、本发明利用法拉第磁致旋光效应来改变光束的偏振态，再利用双折射晶体将不同偏振态的光束分配到不同的位置，并不同的输出端输出，实现光路的切换，由于没有任何运动部件，因而有优越的可靠性和开关速度响应。
35.3、本发明的可调光纤延迟线为不可逆的，通过改变光路切换机构的设置数量，可改变光束输出的延迟量。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
37.图1为1x2可调光纤延迟线的光学部件的排列图
38.图2a为两级可调光纤延迟线的俯视图。
39.图2b为两级可调光纤延迟线的侧视图。
40.图3a为两级光纤延迟线从第一通道输出的右视图。
41.图3b为两级光纤延迟线从第一通道输出的右视图。
42.图3c为两级光纤延迟线从第一通道输出的右视图。
43.图3d为两级光纤延迟线从第一通道输出的右视图。
44.图3e为两级光纤延迟线从第二通道输出的右视图。
45.图3f为两级光纤延迟线从第二通道输出的右视图。
46.图3g为两级光纤延迟线从第二通道输出的右视图。
47.图3h为两级光纤延迟线从第二通道输出的右视图。
48.图4a是双折射晶体工作原理图。
49.图4b是偏振分光器工作原理图。
具体实施方式
50.为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
51.应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有
其它实施例，都属于本发明保护的范围。
52.下面通过具体的实施例并结合附图对本技术做进一步的详细描述。
53.在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
54.本发明给出一种1x2可调光纤延迟线，通过采用自由空间集成的方式，利用准直器、双折射晶体、半波片和法拉第旋转器等元件，从光纤输入任意偏振态的发散光经准直器准直成平行光束，然后经过偏振分光晶体，分离成两个固定偏振态的子光束，然后再利用半波片和法拉第旋光晶体处理和改变入射光的偏振态，并结合偏振分光器进行分光，从而实现光信号在不同路线之间传输，并利用不同路线之间的光程不同来进一步实现光信号延迟的目的。
55.本发明利用法拉第磁致旋光效应来改变光束的偏振态，再利用双折射晶体将不同偏振态的光束分配到不同的位置，并不同的输出端输出，实现光路的切换。
56.本发明给出的可调光纤延迟线是不可逆的。
57.实施例一，如图1所示，图1为可调光纤延迟线的光学部件的排列图，该可调光纤延迟线设有两级光路切换机构，可以实现光信号在四个传输路径(光束路径)之间的切换，其中四个传输路径的光程长度存在差异；还可以实现光信号在两个输出位置之间转换。
58.图1中，输入光纤输出的发散光经输入准直器101准直成平行光束，该平行光束11透射到第一双折射晶体111的晶体界面上，第一双折射晶体111将其接收到的平行光束11分解成两束具有固定偏振态且偏振方向正交的子光束12a和12b，两束子光束12a和12b相平行。
59.之后，两束子光束12a和12b进入第一半波片组件121将两束子光束12a和12b的偏振态转换成相同偏振态。
60.之后具有相同偏振态的子光束12a和12b进入第1级光束路径切换机构，第1级光束路径切换机构中的第三法拉第旋光晶体131使两束子光束12a和12b在磁场作用下进行旋转，以再次改变两束子光束12a和12b的偏振态，之后两束子光束12a和12b进入第四双折射晶体141，第四双折射晶体141将两束子光束12a和12b分解成四束分裂光束13a、13b、13c、13d，其中子光束12a分解成13a和13c，子光束12b分解成13b和13d；之后四束分裂光束13a、13b、13c、13d进入第五双折射晶体142，第五双折射晶体142将四束分裂光束13a、13b、13c、13d合束两个子光束14a、14b，其中子光束13a和13e合束成子光束14a，子光束13b和13d合束成子光束14b；之后进入第四半波片组件122，第四半波片组件122用于改变其接收到的光束的偏振态。
61.之后两个子光束14a、14b进入第2级光束路径切换机构，第2级光束路径切换机构中的第三法拉第旋光晶体132使两束子光束14a和14b在磁场作用下进行旋转，以再次改变两束子光束14a和14b的偏振态，之后两束子光束14a和14b进入第四双折射晶体143，第四双折射晶体143将两束子光束14a和14b分解成四束分裂光束15a、15b、15c、15d，其中子光束
14a分解成15a和15c，子光束14b分解成15b和15d；之后四束分裂光束15a、15b、15c、15d进入第五双折射晶体144，第五双折射晶体144将四束分裂光束15a、15b、15c、15d合束两个子光束16a、16b，其中子光束15a和15e合束成子光束16a，子光束15b和15d合束成子光束16b；之后进入第四半波片组件123，第四半波片组件123用于改变其接收到的光束的偏振态。
62.之后两个子光束16a、16b进入光束位置切换机构，光束位置切换机构的第一法拉第旋光晶体133使两束子光束16a、16b在磁场作用下进行旋转，以再次改变两束子光束16a、16b的偏振态，之后进入第二双折射晶体145，第二双折射晶体145将两束子光束16a、16b分解成四束分裂光束17a、17b、17c、17d；四束分裂光束17a、17b、17c、17d进入第二半波片组件124和第二法拉第旋光晶体134和第三半波片组件125，使每个通道位置的两个子光束的偏振态转换成正交偏振态；之后进入第三双折射晶体112合束，分裂光束17a、17b合束成一个光束18a，分裂光束17c、17d合束成一个光束18c，光束18a可从输出准直器102输出到其对应的输出光纤，光束18c可从输出准直器103输出到其对应的输出光纤。
63.图2a和图2b为两级可调光纤延迟线的俯视图和侧视图。
64.结合图2a和图2b可知，输入光纤准直器101的光束11进入双折射晶体111之后分解成两个子光束12a和12b，子光束12a和12b位于同一水平面内且子光束12a位于子光束12b的右方，子光束12a和12b可视为一组光束，这组光束经过第一半波片组件121和第三法拉第旋光晶体131偏振转换后，由第四双折射晶体141分解成两组光束(13a和13b为一组，13a和13b位于同一水平面内且13a位于13b的右方；13c和13d为一组，13c和13d位于同一水平面内且13c位于13d的右方)，即第四双折射晶体141将子光束12a和12b分解成位于第11位置和第12位置的两组光束；这两组光束再次由第五双折射晶体142合束成一组光束(14a和14b为一组，14a和14b位于同一水平面内且14a位于14b的右方)。之后这组经过第四半波片组件122和法拉第旋光晶体132偏振转换后，由双折射晶体143分解成两组光束(15a和15b为一组，15a和15b位于同一水平面内且15a位于15b的右方；15c和15d为一组，15c和15d位于同一水平面内且15c位于15d的右方)，即双折射晶体143将子光束14a和14b分解成位于第21位置和第22位置的两组光束；这两组光束再次由双折射晶体144合束成一组光束(16a和16b为一组，16a和16b位于同一水平面内且16a位于16b的右方)。
65.之后这组光束经过半波片组件123和第一法拉第旋光晶体133偏振转换后，由第二双折射晶体145分解成两组光束(17a和17b为一组，17a和17b位于同一水平面内且17a位于17b的右方；17c和17d为一组，17c和17d位于同一水平面内且17c位于17d的右方)，即第二双折射晶体145将子光束16a和16b分解成位于第一光束通道位置和第二光束通道位置的两组光束。
66.之后这两组经过半波片组件124和第二法拉第旋光晶体134偏振转换后再经过第二半波片组件125转换成两组偏振方向正交的光束，之后进入第三双折射晶体112再次合束成两束光，由两个输出准直器接收。
67.实际使用过程中，根据实际需求，可通过改变1级光路切换机构和2级光路切换机构中外加的磁场方向，来实现光束在四个光束路径之间的切换，由于四个光束路径的光程长度不同，从而可以实现延迟量切换的目的。
68.如上述所述，2级光束路径切换机构可以实现光束在四个光束路径之间的切换，按此方法，3级光束路径切换机构可以实现光束在八个光束路径之间的切换。因此，可根据实
际需求，在2级光束路径切换机构和第一法拉第旋光晶体133之间增加3级或4级或更多的光束路径切换机构，以实现光束在八个到2n个光束路径之间切换。
69.因此，通过改变光束路径切换机构的设置数量，即可改变光束输出的延迟量。
70.并且，可通过改变第一法拉第旋光晶体中外加的磁场方向，来实现光束在第一光束通道位置和第二光束通道位置之间切换，进一步实现在两个输出准直器之间的切换。
71.下面通过两级光纤延迟线为例详细说明其光路切换过程。图3a、图3b、图3c和图3d为两级光纤延迟线从第一光束通道位置输出的右视图，图3e、图3f、图3g和图3h为两级光纤延迟线从第二光束通道位置输出的右视图，各图中从左到右给出了各个光束从每个元件输出之后的偏振方向。
72.工作模式1：假设第1级光束路径切换机构中法拉第旋光晶体上加载的是正向磁场、第2级光束路径切换机构中法拉第旋光晶体上加载的也是正向磁场，第一法拉第旋光晶体133和第二法拉第旋光晶体134上加载的是正向磁场，则光束传输过程如下：
73.如图3a所示，输入准直器101输出的平行光束11的偏振方向为任意偏振，包括水平和竖直方向两个分量；该平行光束进入第一双折射晶体111之后分解成两个线偏振的子光束12a、12b，其偏振方向分别为竖直方向和水平方向；
74.之后子光束12a和12b分别进入半波片组件121的两个子件121a和121b，121a和121b为半波片，其光轴方向分别为67.5度和-67.5度，经过半波片组件121之后，子光束12a和12b的偏振方向相同，均为45度；
75.之后子光束12a和12b都经过1级光路切换机构中的法拉第旋光晶体131，偏振方向均顺时针方向旋转45度，子光束12a和12b的偏振方向均变成水平方向；之后子光束12a和12b进入双折射晶体141，由于光束的偏振方向为水平方向，光束不发生偏折，双折射晶体141仅输出子光束13a和13b，偏振方向还是水平方向；之后子光束13a和13b进入双折射晶体142，由于光束的偏振方向为水平方向，光束不发生偏折，双折射晶体142仅输出子光束14a和14b，即子光束12a和12b沿路径11通过双折射晶体对(141和142)并输出14a和14b；并再通过1级光路切换机构中的半波片组件122，半波片组件122的光轴方向为22.5度，子光束14a和14b的偏振方向变为45度；
76.之后子光束14a和14b都经过2级光束路径切换机构中的法拉第旋光晶体132，偏振方向均顺时针方向旋转45度，子光束14a和14b的偏振方向均变成水平方向；之后子光束14a和14b进入第四双折射晶体143，由于光束的偏振方向为水平方向，光束不发生偏折，第四双折射晶体143仅输出子光束15a和15b，偏振方向还是水平方向；之后子光束15a和15b进入双折射晶体144，由于光束的偏振方向为水平方向，光束不发生偏折，双折射晶体144仅输出子光束16a和16b，即子光束14a和14b沿路径21通过双折射晶体对(143和144)并输出16a和16b；并再通过2级光束路径切换机构中的半波片组件123，半波片组件123的光轴方向为22.5度，子光束16a和16b的偏振方向变为45度；
77.之后子光束16a和16b分别进入第一法拉第旋光晶体133，偏振方向均顺时针方向旋转45度，子光束16a和16b的偏振方向均变成水平方向；
78.之后子光束16a和16b进入第二双折射晶体145，由于光束的偏振方向为水平方向，光束不发生偏折，双折射晶体145仅输出位于17a和17b光束位置的两束子光束；
79.之后子光束17a和17b进入第二半波片组件124后偏振方向均变成45度；
80.之后子光束17a和17b分别进入法拉第旋光晶体134，偏振方向均顺时针方向旋转45度，子光束17a和17b的偏振方向均变成水平方向；
81.之后子光束17a和17b进入第二半波片组件125，第二半波片组件125的两个子件半波片125a和125b，125a和125b的光轴方向不同，分别为0度和45度，经过半波片组件125之后，子光束17a和17b的偏振方向不相同，分别为水平方向和竖直方向；之后子光束17a和17b进入第三双折射晶体112，光束17a向下偏折，两个子光束合成一束光束18a，最后光束18a由输出准直器102接收，完成了光信号从输入准直器101，沿第11路径和第21路径从输出准直器102的传输。
82.工作模式2：假设1级光束路径切换机构中法拉第旋光晶体上加载的是反向磁场、2级光束路径切换机构中法拉第旋光晶体上加载的也是反向磁场，第一法拉第旋光晶体133和第二法拉第旋光晶体134上加载的是正向磁场，则光束传输过程如下：
83.如图3b所示，输入准直器101输出的平行光束11的偏振方向为任意偏振，包括水平和竖直方向两个分量；该平行光束进入第一双折射晶体111之后分解成两个线偏振的子光束12a、12b，其偏振方向分别为竖直方向和水平方向；
84.之后子光束12a和12b分别进入半波片组件121的两个子件121a和121b，121a和121b为半波片，其光轴方向分别为67.5度和-67.5度，经过半波片组件121之后，子光束12a和12b的偏振方向相同，均为45度；
85.之后子光束12a和12b都经过1级光束路径切换机构中的法拉第旋光晶体131，偏振方向均逆时针方向旋转45度，子光束12a和12b的偏振方向均变成竖直方向；之后子光束12a和12b进入双折射晶体141，由于光束的偏振方向为竖直方向，光束向上偏折，双折射晶体141仅输出子光束13c和13d，偏振方向还是竖直方向；之后子光束13c和13d进入双折射晶体142，由于光束的偏振方向为竖直方向，光束向下偏折，双折射晶体142仅输出子光束14a和14b，即子光束12a和12b沿路径12通过双折射晶体对(141和142)并输出14a和14b；并再通过1级光束路径切换机构中的半波片组件122，半波片组件122的光轴方向为22.5度，子光束14a和14b的偏振方向变为-45度；
86.之后子光束14a和14b都经过2级光束路径切换机构中的法拉第旋光晶体132，偏振方向均逆时针方向旋转45度，子光束14a和14b的偏振方向均变成水平方向；之后子光束14a和14b进入双折射晶体143，由于光束的偏振方向为水平方向，光束不发生偏折，双折射晶体143仅输出子光束15a和15b，偏振方向还是水平方向；之后子光束15a和15b进入双折射晶体144，由于光束的偏振方向为水平方向，光束不发生偏折，双折射晶体144仅输出子光束16a和16b，即子光束14a和14b沿路径21通过双折射晶体对(143和144)并输出16a和16b；并再通过2级光束路径切换机构中的半波片组件123，半波片组件123的光轴方向为22.5度，子光束16a和16b的偏振方向变为45度；
87.之后子光束16a和16b分别进入法拉第旋光晶体133，偏振方向均顺时针方向旋转45度，子光束16a和16b的偏振方向均变成水平方向；
88.之后子光束16a和16b进入第二双折射晶体145，由于光束的偏振方向为水平方向，光束不发生偏折，双折射晶体145仅输出位于17a和17b光束位置的两束子光束；
89.之后子光束17a和17b进入第二半波片组件124后偏振方向均变成45度；
90.之后子光束17a和17b分别进入法拉第旋光晶体134，偏振方向均顺时针方向旋转
45度，子光束17a和17b的偏振方向均变成水平方向；
91.之后子光束17a和17b进入第二半波片组件125，第二半波片组件125的两个子件半波片125a和125b，125a和125b的光轴方向不同，分别为0度和45度，经过半波片组件125之后，子光束17a和17b的偏振方向不相同，分别为水平方向和竖直方向；之后子光束17a和17b进入第三双折射晶体112,光束17a向下偏折，两个子光束合成一束光束18a，最后光束18a由输出准直器102接收，完成了光信号从输入准直器101，沿第12路径和第21路径到输出准直器102的传输。
92.工作模式3：假设1级光束路径切换机构中法拉第旋光晶体上加载的是正向磁场、2级光束路径切换机构中法拉第旋光晶体上加载的是反向磁场，第一法拉第旋光晶体133也是反向磁场，第二法拉第旋光晶体134上加载的是正向磁场，则光束传输过程如下：
93.如图3c所示，输入准直器101输出的平行光束11的偏振方向为任意偏振，包括水平和竖直方向两个分量；该平行光束进入第一双折射晶体111之后分解成两个线偏振的子光束12a、12b，其偏振方向分别为竖直方向和水平方向；
94.之后子光束12a和12b分别进入半波片组件121的两个子件121a和121b，121a和121b为半波片，其光轴方向分别为67.5度和-67.5度，经过半波片组件121之后，子光束12a和12b的偏振方向相同，均为45度；
95.之后子光束12a和12b都经过1级光束路径切换机构中的法拉第旋光晶体131，偏振方向均顺时针方向旋转45度，子光束12a和12b的偏振方向均变成水平方向；之后子光束12a和12b进入双折射晶体141，由于光束的偏振方向为水平方向，光束不发生偏折，双折射晶体141仅输出子光束13a和13b，偏振方向还是水平方向；之后子光束13a和13b进入双折射晶体142，由于光束的偏振方向为水平方向，光束不发生偏折，双折射晶体142仅输出子光束14a和14b，即子光束12a和12b沿路径11通过双折射晶体对(141和142)并输出14a和14b；并再通过1级光路切换机构中的半波片组件122，半波片组件122的光轴方向为22.5度，子光束14a和14b的偏振方向变为45度；
96.之后子光束14a和14b都经过2级光束路径切换机构中的法拉第旋光晶体132，偏振方向均逆时针方向旋转45度，子光束14a和14b的偏振方向均变成竖直方向；之后子光束14a和14b进入双折射晶体143，由于光束的偏振方向为竖直方向，光束向上偏折，双折射晶体143仅输出子光束15c和15d，偏振方向还是竖直方向；之后子光束15c和15d进入双折射晶体144，由于光束的偏振方向为竖直方向，光束向下偏折，双折射晶体144仅输出子光束16a和16b，即子光束14a和14b沿路径22通过双折射晶体对(143和144)并输出16a和16b；并再通过2级光束路径切换机构中的半波片组件123，半波片组件123的光轴方向为22.5度，子光束16a和16b的偏振方向变为-45度；
97.之后子光束16a和16b分别进入法拉第旋光晶体133，偏振方向均逆时针方向旋转45度，子光束16a和16b的偏振方向均变成水平方向；
98.之后子光束16a和16b进入第二双折射晶体145，由于光束的偏振方向为水平方向，光束不发生偏折，双折射晶体145仅输出位于17a和17b光束位置的两束子光束；
99.之后子光束17a和17b进入第二半波片组件124后偏振方向均变成45度；
100.之后子光束17a和17b分别进入法拉第旋光晶体134，偏振方向均顺时针方向旋转45度，子光束17a和17b的偏振方向均变成水平方向；
101.之后子光束17a和17b进入第二半波片组件125，第二半波片组件125的两个子件半波片125a和125b，125a和125b的光轴方向不同，分别为0度和45度，经过半波片组件125之后，子光束17a和17b的偏振方向不相同，分别为水平方向和竖直方向；之后子光束17a和17b进入第三双折射晶体112，光束17a向下偏折，两个子光束合成一束光束18a，最后光束18a由输出准直器102接收，完成了光信号从输入准直器101，沿第11路径和第21路径到输出准直器102的传输。
102.工作模式4：假设1级光束路径切换机构中法拉第旋光晶体上加载的是反向磁场、2级光束路径切换机构中法拉第旋光晶体上加载的是正向磁场，第一法拉第旋光晶体133是反向磁场，第二法拉第旋光晶体134上加载的是正向磁场，则光束传输过程如下：
103.如图3d所示，输入准直器101输出的平行光束11的偏振方向为任意偏振，包括水平和竖直方向两个分量；该平行光束进入第一双折射晶体111之后分解成两个线偏振的子光束12a、12b，其偏振方向分别为竖直方向和水平方向；
104.之后子光束12a和12b分别进入半波片组件121的两个子件121a和121b，121a和121b为半波片，其光轴方向分别为67.5度和-67.5度，经过半波片组件121之后，子光束12a和12b的偏振方向相同，均为45度；
105.之后子光束12a和12b都经过1级光束路径切换机构中的法拉第旋光晶体131，偏振方向均逆时针方向旋转45度，子光束12a和12b的偏振方向均变成竖直方向；之后子光束12a和12b进入双折射晶体141，由于光束的偏振方向为竖直方向，光束向上偏折，双折射晶体141仅输出子光束13c和13d，偏振方向还是竖直方向；之后子光束13c和13d进入双折射晶体142，由于光束的偏振方向为竖直方向，光束向下偏折，双折射晶体142仅输出子光束14a和14b，即子光束12a和12b沿路径12通过双折射晶体对(141和142)并输出14a和14b；并再通过1级光束路径切换机构中的半波片组件122，半波片组件122的光轴方向为22.5度，子光束14a和14b的偏振方向变为-45度；
106.之后子光束14a和14b都经过2级光束路径切换机构中的法拉第旋光晶体132，偏振方向均顺时针方向旋转45度，子光束14a和14b的偏振方向均变成竖直方向；之后子光束14a和14b进入双折射晶体143，由于光束的偏振方向为竖直方向，光束向上偏折，双折射晶体143仅输出子光束15c和15d，偏振方向还是竖直方向；之后子光束15c和15d进入双折射晶体144，由于光束的偏振方向为竖直方向，光束向下偏折，双折射晶体144仅输出子光束16a和16b，即子光束14a和14b沿路径22通过双折射晶体对(143和144)并输出16a和16b；并再通过2级光束路径切换机构中的半波片组件123，半波片组件123的光轴方向为22.5度，子光束16a和16b的偏振方向变为-45度；
107.之后子光束16a和16b分别进入法拉第旋光晶体133，偏振方向均逆时针方向旋转45度，子光束16a和16b的偏振方向均变成水平方向；
108.之后子光束16a和16b进入第二双折射晶体145，由于光束的偏振方向为水平方向，光束不发生偏折，双折射晶体145仅输出位于17a和17b光束位置的两束子光束；
109.之后子光束17a和17b进入第二半波片组件124后偏振方向均变成45度；
110.之后子光束17a和17b分别进入法拉第旋光晶体134，偏振方向均顺时针方向旋转45度，子光束17a和17b的偏振方向均变成水平方向；
111.之后子光束17a和17b进入第二半波片组件125，第二半波片组件125的两个子件半
波片125a和125b，125a和125b的光轴方向不同，分别为0度和45度，经过半波片组件125之后，子光束17a和17b的偏振方向不相同，分别为水平方向和竖直方向；之后子光束17a和17b进入第三双折射晶体112，光束17a向下偏折，两个子光束合成一束光束18a，最后光束18a由输出准直器102接收，完成了光信号从输入准直器101，沿第12路径和第22路径到输出准直器102的传输。
112.工作模式5：假设1级光束路径切换机构中法拉第旋光晶体上加载的是正向磁场、2级光束路径切换机构中法拉第旋光晶体上加载的也是正向磁场，第一法拉第旋光晶体133和第二法拉第旋光晶体134上加载的是反向磁场，则光束传输过程如下：
113.如图3e所示，输入准直器101输出的平行光束11沿着与工作模式1相同的路径经过第一双折射晶体、第一半波片组件、1级光路切换机构、1级光路切换机构之后输出子光束16a和16b，子光束16a和16b的偏振方向变为45度；
114.之后子光束16a和16b分别进入法拉第旋光晶体133，偏振方向均逆时针方向旋转45度，子光束16a和16b的偏振方向均变成竖直方向；
115.之后子光束16a和16b进入第二双折射晶体145，由于光束的偏振方向为竖直方向，光束向上偏折，双折射晶体145仅输出位于17c和17d光束位置的两束子光束；
116.之后子光束17c和17d进入第二半波片组件124后偏振方向均变成-45度；
117.之后子光束17c和17d分别进入法拉第旋光晶体134，偏振方向均逆时针方向旋转45度，子光束17c和17d的偏振方向均变成水平方向；
118.之后子光束17c和17d进入第二半波片组件125，第二半波片组件125的两个子件半波片125a和125b，125a和125b的光轴方向不同，分别为0度和45度，经过半波片组件125之后，子光束17c和17d的偏振方向不相同，分别为水平方向和竖直方向；之后子光束17c和17d进入第三双折射晶体112,光束17c向下偏折，两个子光束合成一束光束18c，最后光束18c由输出准直器103接收，完成了光信号从输入准直器101，沿第11路径和第21路径到输出准直器103的传输。
119.工作模式6：假设1级光束路径切换机构中法拉第旋光晶体、2级光束路径切换机构中法拉第旋光晶体上加载的也是反向磁场，第一法拉第旋光晶体133和第二法拉第旋光晶体134上加载的是反向磁场，则光束传输过程如下：
120.如图3f所示，输入准直器101输出的平行光束11沿着与工作模式2相同的路径经过第一双折射晶体、第一半波片组件、1级光路切换机构、1级光路切换机构之后输出子光束16a和16b，子光束16a和16b的偏振方向变为45度；
121.之后子光束16a和16b分别进入法拉第旋光晶体133，偏振方向均逆时针方向旋转45度，子光束16a和16b的偏振方向均变成竖直方向；
122.之后子光束16a和16b进入第二双折射晶体145，由于光束的偏振方向为竖直方向，光束向上偏折，双折射晶体145仅输出位于17c和17d光束位置的两束子光束；
123.之后子光束17c和17d进入第二半波片组件124后偏振方向均变成-45度；
124.之后子光束17c和17d分别进入法拉第旋光晶体134，偏振方向均逆时针方向旋转45度，子光束17c和17d的偏振方向均变成水平方向；
125.之后子光束17c和17d进入第二半波片组件125，第二半波片组件125的两个子件半波片125a和125b，125a和125b的光轴方向不同，分别为0度和45度，经过半波片组件125之
后，子光束17c和17d的偏振方向不相同，分别为水平方向和竖直方向；之后子光束17c和17d进入第三双折射晶体112,光束17c向下偏折，两个子光束合成一束光束18c，最后光束18c由输出准直器103接收，完成了光信号从输入准直器101，沿第12路径和第21路径到输出准直器103的传输。
126.工作模式7：假设1级光束路径切换机构中法拉第旋光晶体上加载的是正向磁场、2级光束路径切换机构中法拉第旋光晶体上加载的也是反向磁场，第一法拉第旋光晶体133是正向磁场，第二法拉第旋光晶体134上加载的是反向磁场，则光束传输过程如下：
127.如图3g所示，输入准直器101输出的平行光束11沿着与工作模式3相同的路径经过第一双折射晶体、第一半波片组件、1级光束路径切换机构、1级光束路径切换机构之后输出子光束16a和16b，子光束16a和16b的偏振方向变为-45度；
128.之后子光束16a和16b分别进入法拉第旋光晶体133，偏振方向均顺时针方向旋转45度，子光束16a和16b的偏振方向均变成竖直方向；
129.之后子光束16a和16b进入第二双折射晶体145，由于光束的偏振方向为竖直方向，光束向上偏折，双折射晶体145仅输出位于17c和17d光束位置的两束子光束；
130.之后子光束17c和17d进入第二半波片组件124后偏振方向均变成-45度；
131.之后子光束17c和17d分别进入法拉第旋光晶体134，偏振方向均逆时针方向旋转45度，子光束17c和17d的偏振方向均变成水平方向；
132.之后子光束17c和17d进入第二半波片组件125，第二半波片组件125的两个子件半波片125a和125b，125a和125b的光轴方向不同，分别为0度和45度，经过半波片组件125之后，子光束17c和17d的偏振方向不相同，分别为水平方向和竖直方向；之后子光束17c和17d进入第三双折射晶体112,光束17c向下偏折，两个子光束合成一束光束18c，最后光束18c由输出准直器103接收，完成了光信号从输入准直器101，沿第11路径和第22路径到输出准直器103的传输。
133.工作模式8：假设1级光束路径切换机构中法拉第旋光晶体上加载的是反向磁场、2级光束路径切换机构中法拉第旋光晶体上加载的是正向磁场，第一法拉第旋光晶体133是正向磁场，第二法拉第旋光晶体134上加载的是反向磁场，则光束传输过程如下：
134.如图3h所示，输入准直器101输出的平行光束11沿着与工作模式4相同的路径经过第一双折射晶体、第一半波片组件、1级光束路径切换机构、1级光束路径切换机构之后输出子光束16a和16b，子光束16a和16b的偏振方向变为-45度；
135.之后子光束16a和16b分别进入法拉第旋光晶体133，偏振方向均顺时针方向旋转45度，子光束16a和16b的偏振方向均变成竖直方向；
136.之后子光束16a和16b进入第二双折射晶体145，由于光束的偏振方向为竖直方向，光束向上偏折，双折射晶体145仅输出位于17c和17d光束位置的两束子光束；
137.之后子光束17c和17d进入第二半波片组件124后偏振方向均变成-45度；
138.之后子光束17c和17d分别进入法拉第旋光晶体134，偏振方向均逆时针方向旋转45度，子光束17c和17d的偏振方向均变成水平方向；
139.之后子光束17c和17d进入第二半波片组件125，第二半波片组件125的两个子件半波片125a和125b，125a和125b的光轴方向不同，分别为0度和45度，经过半波片组件125之后，子光束17c和17d的偏振方向不相同，分别为水平方向和竖直方向；之后子光束17c和17d
进入第三双折射晶体112,光束17c向下偏折，两个子光束合成一束光束18c，最后光束18c由输出准直器103接收，完成了光信号从输入准直器101，沿第12路径和第22路径到输出准直器103的传输。
140.实施例二，与实施例一中的技术方案相比，本实施例中，1级光束路径切换机构中的第三法拉第旋光晶体131的位置与第一半波片组件121的位置可互换，通过改变第一半波片组件中各个子件的光轴方向或者切换第三法拉第旋光晶体的状态来实现光束(光信号)从输入准直器101到输出准直器102和103的传输，光信号可在2n个路径之间的切换，且光信号可在两个输出准直器之后切换。
141.本实施例中，其他具体实时方式与实施例一相同，在此不再具体赘述。
142.实施例三，与实施例一中的技术方案相比，本实施例中，第n-1级光束路径切换机构中的第四半波片组件的位置与第n级光束路径切换机构中的第三法拉第旋光晶体的位置可互换，即前一级光束路径切换机构中的第三半波片组件的位置与后一级光束路径切换机构中的第三法拉第旋光晶体的位置可互换，通过改变第一半波片组件中各个子件的光轴方向或者切换第三法拉第旋光晶体的状态来实现光束(光信号)从输入准直器101到输出准直器102和103的传输，光信号可在2n个路径之间的切换，且光信号可在两个输出准直器之后切换。
143.本实施例中，其他具体实时方式与实施例一相同，在此不再具体赘述。
144.实施例四，与实施例一中的技术方案相比，本实施例中，最后一级光束路径切换机构中的第四半波片组件的位置与第二法拉第旋光晶体和第二半波片组件的位置可互换，通过改变第二半波片组件的光轴方向或者切换第二法拉第旋光晶体的状态来实现光束(光信号)从输入准直器101到输出准直器102和103的传输，光信号可在2n个路径之间的切换，且光信号可在两个输出准直器之后切换
145.本实施例中，其他具体实时方式与实施例一相同，在此不再具体赘述。
146.实施例五，与实施例一中的技术方案相比，本实施例中，第一双折射晶体或第二双折射晶体或第三双折射晶体或第四双折射晶体可替换为一个多个偏振分光器。
147.本实施例中，其他具体实时方式与实施例一相同，在此不再具体赘述。
148.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。