[發明專利]過剩光載流子延遲線

無效

• 申請號: 201010278087.0
• 申請日: 2010-09-10
• 公開（公告）號: CN102004284A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 高椿明;周鷹;鄭楠;趙斌興;孫啟明;王靜;魏斌
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G02B6/28
• 分類號: G02B6/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及延遲線技術領域，具體涉及一種過剩光載流子延遲線。

背景技術

延遲線是用于將信號延遲一段時間的元件或器件。延遲線應在通帶內有平坦的幅頻特性和一定的相移特性(或延時頻率特性)。延遲線廣泛使用在雷達、電子計算機、彩色電視系統、通信系統，以及測量儀器(如示波器)中。

延遲線可以分為三種：一是電信號延遲線，延時由幾毫微秒到幾十微秒，如電荷耦合器件(CCD)和電纜等；二是超聲波延遲線，延時幾微秒到幾千微秒，如水銀延遲線、石英延遲線等；三是光信號延遲線，如光延遲線、光數字同步延遲線存儲器等。它們延時不同，各有所長，互為補充。其中，光延遲線廣泛用于相控陣雷達技術、電子對抗、全光信號處理以及全光通信等諸多領域。相對于常規的電延遲器件，光延遲線具有延遲時間長、時間帶寬積大、工作頻率高、損耗小、尺寸小、質量輕、不存在電磁干擾等優點。

由于不同應用場合可能需要不同的延遲時間，因此要求延遲器件能夠實現延遲時間可調。目前常用的可變光延遲線是增量可調而非連續可調，它們由多條光纖或者光波導組成，每條光路長度不同，通過級聯光開關的選路使光信號通過不同長度的光纖或波導，從而獲得不同的延遲時間。由于路徑長度是增量變化的，因此延遲時間也只能是增量而非連續變化，精度在幾十皮秒到幾百皮秒量級，這樣大大限制了光延遲線的應用范圍。

如何實現一種既有較大動態范圍，又可連續可變且調節方便的光延遲，成為目前的研究熱點。

發明內容

本發明所要解決的問題是：如何提供一種過剩光載流子延遲線，它能克服現有技術的缺陷，可實現連續可變的信號延遲，基于過剩光載流子調制反射原理，通過振鏡偏轉角和所加偏壓的調節可實現延遲時間的大范圍連續變化。

本發明所提出的技術問題是這樣解決的：提供一種過剩光載流子延遲線，器件包括泵浦激光器1(光子能量大于半導體材料的禁帶寬度)、振鏡2、振鏡驅動器3、凸透鏡4、光電探測器5、檢測激光器6(光子能量小于半導體材料的禁帶寬度)、正電極7、半導體材料8、負電極9和可調電壓源10，其特征在于，輸入信號Si(t)調制泵浦激光器1發出激發光，經調制的激發光經過振鏡2反射、凸透鏡4聚焦后匯聚于放置在凸透鏡4焦平面位置的半導體材料8上，在半導體材料8局部產生濃度隨調制激發光變化的非平衡載流子，并向四周擴散(示意圖見圖2)，在有效擴散范圍內，載流子濃度的變化就會引起材料折射率的變化；檢測激光器6發出檢測光以入射角β照射在半導體材料8表面載流子擴散范圍內的某一處，β在0和全反射角之間，半導體材料8在此處的折射率隨經調制的激發光信號而發生變化，光反射率也相應的發生變化，此處折射率的變化是延遲了的調制激發光信號的反映，則檢測光經過半導體材料8的反射光載有延遲了的激發光信號的信息，將其通過光電檢測器5變換為信號So(t)，則信號So(t)就是Si(t)的延時信號。

按照本發明所提供的過剩光載流子延遲線，其泵浦激光器1和檢測激光器6的特征在于：泵浦激光器1的激發光的光子能量大于所述半導體材料8的禁帶寬度，檢測激光器6的檢測光的光子能量小于半導體材料8的禁帶寬度。

本發明是基于過剩光載流子調制反射原理的延遲線，其調制反射原理的特征在于：泵浦激光器1發出加載了調制信號Si(t)的激發光在半導體材料8局部產生濃度隨調制激發光變化的非平衡載流子，檢測激光器6發出檢測光以入射角β照射在半導體材料8上載流子的有效擴散范圍內，β在0和全反射角之間，載流子濃度的變化會引起材料折射率的變化，檢測光在半導體材料8入射處的折射率隨經調制的激發光信號而發生變化，光反射率也相應的發生變化，此處折射率的變化是延遲了的調制激發光信號的反映，則檢測光經過半導體材料8的反射光載有延遲了的加載了調制信號Si(t)的激發光信號的信息，將其通過光電檢測器5變換為信號So(t)，則信號So(t)就是Si(t)的延時信號。

檢測激光器6發出的檢測光在半導體材料8上的入射點在載流子擴散范圍內，通過可調信號W1控制振鏡驅動器3改變振鏡2的偏轉角，改變泵浦激光器1發出的激發光在半導體材料8上的入射點，實現延遲時間的大范圍調節。

通過可調信號W2控制可調電壓源10改變正電極7和負電極9間偏置電壓，改變加在半導體材料8上的電場，進而改變半導體材料8中載流子的擴散速度，實現延遲時間的精確調節。

按照本發明所提供的過剩光載流子延遲線，其特征在于：在過剩光載流子調制反射原理基礎上，可通過振鏡2來實現延時時間的大范圍調節，以及通過可調電壓源10來實現延時時間的精確調節，從而實現延遲時間的連續可調。