[發明專利]電控二次電光效應布拉格衍射分束器的制作方法及利用此分束器的分束方法

有效

• 申請號: 201010264383.5
• 申請日: 2010-08-27
• 公開（公告）號: CN101943805A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發明（設計）人: 宮德維;田浩;周忠祥
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G02F1/03
• 分類號: G02F1/03;G03H1/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張果瑞

技術領域

本發明涉及非線光學領域，尤其涉及非線光學中的二次電光效應與光學分束技術領域。?

背景技術

光學分束器是一種把輸入光分成一維或二維陣列輸出光束或光斑的光學器件，其在光計算、光纖通信、光盤存儲、光電技術、光學圖象處理及精密測量等現代科技的許多領域中廣泛應用。?

傳統的光學分束器利用光波經過不同折射率的介質時會發生反射和折射的性質制作而成。這種分束器的缺點是一次只能分出兩束出射光波。要想得到幾十束出射光波，則需要進行多次分光，因此這種分束器的體積較大、能量損耗多、均勻性差、調試困難，并且不能對分束與否進行簡單的控制。?

雙折射光學分束器是利用光學材料的雙折射性質制作而成的一種分束器，根據雙折射晶體的雙折射特性，當一束光入射到雙折射晶體表面時，它的兩個相互正交的偏振分量將以不同的折射規律折射。雙折射光學分束器正是利用了不同偏振狀態的光波經過介質時因折射率不同而產生的分光效應把入射光分開，利用雙折射效應人們已經制作了握拉斯頓棱鏡、菲涅耳棱鏡等偏振分光棱鏡，并在實際中廣泛應用。但這種偏振分束器二次只能把入射光分為兩束，且具有偏振性，不能實現多路同時輸出和分束與否的簡單控制。?

二元光學分束器是一種純相位衍射的光學分束器，它基于光波的衍射理論，利用計算機輔助設計，并用超大規模電路制造工藝，在片基上刻蝕產生兩個或多個臺階深度的浮雕結構，形成純相位、同軸再現、具有極高衍射效率的一類衍射光學元件。它能夠將一束入射的激光束轉換成強度均勻的光束列陣，還具有多重成像、光互連、光耦合以及光束復合等功能。目前，人們提出了二元光學分束器的各種結構與算法，如以求解非線性方程組的方法設計的Dammann體全息圖、以模擬退火等非線性優化算法設計的相息體全息圖、基于Talbot自成像效應的Talbot分束體全息圖以及基于菲涅爾波帶片近軸衍射理論的位相型菲涅爾透鏡陣列等。根據實際應用中的分束要求，可以選擇各種二元光學分束器的設計方法。在計算機技術迅速發展的今天，設計不同用途的二元光學分束器已不成困難，關鍵在于二元光學分束器的工藝制作，這種分束器在實際應用中受到加工工藝還不成熟的限制，其成本?較高，并且一旦分束器制作完成，其分束情況也就確定了下來，不能通過外界條件的改變對分束情況加以控制。?

光纖耦合器也是一種分光裝置，它將光信號從一條光纖中分至多條光纖中，在以太無源光網絡(EPON)中起舉足輕重的作用。光纖耦合器主要分為兩種：熔融拉錐型和平面波導型。熔融拉錐型分束器制作方法簡單，成本較低，技術成熟，但在高分路比下體積較大，性能處于劣勢；平面波導型分束器是采用光刻技術，在介質或半導體基板上形成光波導，實現分支分配功能，它體積小，性能穩定，但制作設備較為昂貴，技術門檻較高。對于光纖耦合器來說，無論是熔融拉錐型和平面波導型都不能通過外界條件的改變控制其分束與否。?

發明內容

本發明為了解決現有的光學分束技術均不能通過改變外界條件而控制分束情況的問題，提出一種電控二次電光效應布拉格衍射分束器的制作方法及利用此分束器的分束方法。?

電控二次電光效應布拉格衍射分束器的制作方法，具體過程如下：?

步驟一、具有相干性的第一光束2和第二光束3成夾角a入射至二次電光效應材料7的中心位置，在二次電光效應材料7內部形成光強分布不均勻的干涉條紋；?

步驟二、利用光折變效應在二次電光效應材料7中記錄第一幅體全息圖；?

步驟三、保持第一光束2相對于二次電光效應材料7的方向和入射點不變，在入射平面內改變第二光束3的入射方向，在二次電光效應材料7內部形成光強分布不均勻的干涉條紋；?

步驟四、利用光折變效應在二次電光效應材料7中記錄第二幅體全息圖；?

步驟五、返回執行步驟三，直到完成記錄n幅體全息圖，記錄完n幅體全息圖的二次電光效應材料7即為制作完成的電控二次電光效應布拉格衍射分束器10，所述n為入射光束經過電控二次電光效應布拉格衍射分束器后分束的數目減1。?

利用上述制作方法獲得的電控二次電光效應布拉格衍射的分束器實現分束的方法的具體過程如下：?

入射光束入射至電控二次電光效應布拉格衍射分束器10上，入射光束與第一光束2同波長、同偏振方向、同入射角度、同入射位置，在入射平面內的電控二次電光效應布拉格衍射分束器10的兩側外加電壓V；?

當所述電壓V＝0時，入射光束不被分束；?