[發明專利]基于微流體調控的可調諧多路波分復用裝置和復用方法

有效

• 申請號: 201310497484.0
• 申請日: 2013-10-21
• 公開（公告）號: CN103529520A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 劉鐵根;江俊峰;于哲;劉琨;陳文杰
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G02B6/293
• 分類號: G02B6/293
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李素蘭

1.一種基于微流體調控的可調諧多路波分復用裝置，其特征在于，該裝置包括寬帶光源（1）、輸入光纖（2）、輸入薄膜耦合器（3）、波導襯底（4）、激發光注入波導（5）、耦合波導（6）、表面等離子體諧振腔（7）、微流體通道（8）、微流體調控裝置（9）、輸出波導（10）、輸出薄膜耦合器（11）、輸出光纖（12）、光開關（13）、光開關輸出光纖（14）以及光譜分析裝置（15）；其中：

寬帶光源（1）發出的光經過輸入光纖（2）到達薄膜耦合器（3）后分為兩束，一部分光滿足諧振條件mλ＝2nL的波長被耦合入激發光注入波導（5）中形成表面等離子體波，其中m為諧振波數，λ為等離子體諧振腔的諧振波長，n為諧振腔內等效折射率，L為腔長；另一部分無法耦合入諧振腔的光被沉積在襯底（4）上的激發光注入波導（5）衍射；在傳輸到耦合波導（6）后，表面等離子體波被分成兩束沿各自的耦合波導（6）進行傳輸；在耦合波導（6）與表面等離子體諧振腔（7）的連接處，符合諧振條件的波長被耦合入表面等離子體諧振腔（7），其余的波長被耦合波導（6）的端面反射；微流體調控裝置（9）通過微流體通道（8）向表面等離子體諧振腔（7）中注入流體，控制流體的液柱長度以及種類；微流體調控裝置（9）中的等離子體波耦合入輸出波導（10）中，并傳輸到輸出薄膜耦合器（11），耦合入輸出光纖（12）中；光開關（13）對多路輸入進行選通，將選通的一路信號通過光開關輸出光纖（14）傳導到光譜分析裝置（15）中進行光譜分析；

所述諧振腔的腔長通過注入流體進行調控，滿足

mλ＝2n₁L₁+2n₂L₂，

其中n₁為所通入流體折射率，L₁為流體液柱長度，n₂為腔中未注入流體的空氣柱折射率，L₂為空氣柱長度。

2.如權利要求1所述的基于微流體調控的可調諧多路波分復用裝置，其特征在于，所述表面等離子體諧振腔（7）采用由多個諧振腔構成的表面等離子體諧振腔陣列構成多路輸出，每一路都通過微流體調控裝置進行調控。

3.如權利要求2所述的基于微流體調控的可調諧多路波分復用裝置，其特征在于，對于所述由多個諧振腔構成的表面等離子體諧振腔陣列多路耦合波導輸出，有多個輸出薄膜耦合器進行收集。

4.如權利要求3所述的基于微流體調控的可調諧多路波分復用裝置，其特征在于，對于多路耦合波導的輸出由多條輸出光纖進行配合。

5.一種基于微流體調控的可調諧多路波分復用方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟（1）、寬帶光源發出的光通過光纖到達另一側的薄膜耦合器，通過薄膜耦合器耦合入波導結構中；

步驟（2）、激發光注入波導中傳輸的表面等離子體波在耦合波導處被分成兩束，滿足諧振條件mλ＝2nL的波長被耦合入表面等離子體諧振腔中，其中m為諧振波數，λ為等離子體諧振腔的諧振波長，n為諧振腔內等效折射率，L為腔長。無法耦合入諧振腔的波長將沿激發光注入波導反射；

步驟（3）、諧振腔的腔長通過注入流體進行調控，滿足

mλ＝2n₁L₁+2n₂L₂，

其中n₁為所通入流體折射率，L₁為流體液柱長度，n₂為腔中未注入流體的空氣柱折射率，L₂為空氣柱長度；

步驟（4）、等離子體諧振腔中形成的駐波耦合入輸出波導中，通過輸出波導傳輸至輸出薄膜耦合器中，在此過程表面等離子體波又轉化為光波，光波通過耦合器輸入到光纖中，進入光開關；

步驟（5）、將通過光波分復用器輸出光纖輸出的不同波長范圍的光作為信號載體進入后續光路進行處理；通過調節每個諧振腔的液柱長度，即可選擇相應的諧振波長進行輸出。

6.如權利要求5所述的基于微流體調控的可調諧多路波分復用方法，其特征在于，所述表面等離子體諧振腔（7）采用有多個諧振腔構成的表面等離子體諧振腔陣列構成多路輸出，每一路都通過微流體調控裝置進行調控。