[發(fā)明專利]一種光折變空間光孤子的產(chǎn)生方法、裝置及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410452297.5
• 申請(qǐng)日: 2014-09-07
• 公開（公告）號(hào): CN104238232B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王穎;張素恒;王春生;李旭;梁寶來;郭慶林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河北大學(xué)
• 主分類號(hào): G02F1/35
• 分類號(hào): G02F1/35
• 代理公司: 石家莊國域?qū)＠虡?biāo)事務(wù)所有限公司13112
• 代理人: 蘇艷肅

所屬領(lǐng)域

本發(fā)明涉及非線性光學(xué)領(lǐng)域，尤其是涉及光折變效應(yīng)與衍射發(fā)散相平衡的空間光孤子形成與光學(xué)耦合器設(shè)計(jì)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光折變空間光孤子以其產(chǎn)生功率低、響應(yīng)時(shí)間短、可多次固定和擦洗等特性在光學(xué)信息處理、光存儲(chǔ)、光互聯(lián)及光計(jì)算等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。研究光折變空間光孤子的理論很多，但是如何將光折變空間光孤子實(shí)用化是亟待解決的問題。

目前已經(jīng)報(bào)道的利用空間光孤子制作的器件有：利用并行的非相干光孤子制作的定向耦合器和利用光折變空間光孤子感應(yīng)波導(dǎo)的電固定制作的定向耦合器和光束分束器等。目前此類器件主要通過光控實(shí)現(xiàn)光孤子的分束和耦合，得到固定的耦合系數(shù)或分束比。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是提供一種光折變空間光孤子的產(chǎn)生方法、裝置及其應(yīng)用。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)：

光折變空間光孤子的產(chǎn)生方法，以532nm信號(hào)光聚焦入射沿光軸方向施加電場的光折變晶體SBN75，同時(shí)加入與所述信號(hào)光同源的非相干背景光。

本發(fā)明的光折變空間光孤子的產(chǎn)生方法中，所述信號(hào)光與所述背景光的功率比值保持在1：30～1:100范圍內(nèi)，所述信號(hào)光功率為4～30μW。

本發(fā)明的光折變空間光孤子的產(chǎn)生方法中，所述信號(hào)光功率優(yōu)選為7～20μW。

本發(fā)明的光折變空間光孤子的產(chǎn)生方法中，所述電場為與光軸方向相反的反向電場，電壓為300～500V。

本發(fā)明的的光折變空間光孤子的產(chǎn)生方法中，所述電場的電壓為400V。

光折變空間光孤子產(chǎn)生裝置，該裝置包括光折變晶體SBN75、提供入射光折變晶體的同源信號(hào)光和背景光的光源以及向所述光折變晶體沿光軸方向施加極性可變電場的電極板。

本發(fā)明的光折變空間光孤子產(chǎn)生裝置，所述光源包括532nm的激光器、將光分為信號(hào)光和背景光兩束的偏振分束棱鏡、對(duì)信號(hào)光和背景光進(jìn)行處理的光學(xué)元件以及位于光折變晶體前方的用于透過信號(hào)光、反射背景光的半透半反鏡；其中，信號(hào)光依次經(jīng)過半波片和偏振片，以使信號(hào)光偏振方向平行于所述光折變晶體的光軸；背景光首先采用光斬波器和多個(gè)全反鏡加長光路的辦法來消除與信號(hào)光的相干性，再經(jīng)過透鏡組以準(zhǔn)直擴(kuò)束，最后經(jīng)過使背景光偏振方向垂直于所述光折變晶體光軸的半波片和偏振片。

利用光折變空間亮光孤子的定向耦合器，包括光折變晶體SBN75、提供入射所述光折變晶體的同源信號(hào)光和背景光的光源以及向所述光折變晶體沿光軸方向施加極性可變電場的電極板。

本發(fā)明的定向耦合器，所述光源包括532nm的激光器、將光分為信號(hào)光和背景光兩束的偏振分束棱鏡、對(duì)信號(hào)光和背景光進(jìn)行處理的光學(xué)元件以及位于光折變晶體前方的用于透過信號(hào)光、反射背景光的半透半反鏡；其中，信號(hào)光依次經(jīng)過半波片和偏振片，以使信號(hào)光偏振方向平行于所述光折變晶體的光軸；背景光首先采用光斬波器和多個(gè)全反鏡加長光路的辦法來消除與信號(hào)光的相干性，再經(jīng)過用于準(zhǔn)直擴(kuò)束的透鏡組，最后經(jīng)過使背景光偏振方向垂直于所述光折變晶體光軸的半波片和偏振片。本發(fā)明利用了光折變空間光孤子的波導(dǎo)效應(yīng)，通過對(duì)光折變晶體外加電場極性的控制使其產(chǎn)生不同的光通路，達(dá)到光路轉(zhuǎn)變的目的。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)勢在于空間光孤子的產(chǎn)生功率很低，只有微瓦量級(jí)，單模光纖中的光功率足以達(dá)到；光孤子的空間尺寸較小，只有幾微米到十幾微米，與單模光纖的模場直徑同量級(jí)；響應(yīng)速度較快，約幾秒鐘的時(shí)間。與其他光耦合器設(shè)計(jì)相比，本發(fā)明采用了電場極性控制光孤子產(chǎn)生來實(shí)現(xiàn)光路轉(zhuǎn)換。光束呈Y形分束，兩分束中心距離短但超過了單模光纖的直徑，易于集成又不會(huì)發(fā)生串?dāng)_；裝置只需控制外加電場的極性，易于實(shí)現(xiàn)。此裝置功耗小，操控簡單，易于與光纖系統(tǒng)集成，在光控制和光通信方面具有很好地應(yīng)用前景。

本發(fā)明的技術(shù)方案基于發(fā)現(xiàn)改變外加電場極性可以得到不同的光波導(dǎo)通道，增加了光傳播方向控制的靈活性，可作為可控的柔性光波導(dǎo)和Y型方向耦合器來使用。由此，本發(fā)明通過電壓控制光折變材料，使空間亮光孤子產(chǎn)生于不同的波導(dǎo)通道，從而達(dá)到控制光束傳播方向的目的。與現(xiàn)有定向耦合器設(shè)計(jì)相比，其具有光孤子形成所需功率低(只有微瓦量級(jí))，器件空間尺寸較小(光束與晶體的作用尺寸只有十幾微米)，響應(yīng)速度較快(約幾秒鐘的時(shí)間)，易于控制和集成的特點(diǎn)。