[發(fā)明專利]一種全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510801641.1
• 申請(qǐng)日: 2015-11-19
• 公開（公告）號(hào): CN105425322B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃黎蓉;劉桐君;令永紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B1/00
• 分類號(hào): G02B1/00;G02F1/01
• 代理公司: 北京華沛德權(quán)律師事務(wù)所11302
• 代理人: 房德權(quán)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)

超材料(Metamaterial)是一種人工超常電磁介質(zhì)，其具備天然材料所不具有的超常電磁性質(zhì)。超材料一般采用人工設(shè)計(jì)的多個(gè)金屬結(jié)構(gòu)單元來獲得負(fù)的介電常數(shù)、負(fù)的磁導(dǎo)率以及負(fù)的折射率，而且這些金屬結(jié)構(gòu)單元的尺寸遠(yuǎn)小于電磁波的波長(zhǎng)。超材料的性能除了與組成材料的性能有關(guān)以外，還與金屬結(jié)構(gòu)單元的尺寸、單元間相互作用密切相關(guān)，因此，這些金屬結(jié)構(gòu)單元又被稱為超原子或者超分子。最常見的超材料是利用金屬構(gòu)建亞波長(zhǎng)的周期結(jié)構(gòu)來獲得負(fù)的介電常數(shù)、負(fù)的磁導(dǎo)率以及負(fù)的折射率。由于超材料具有電磁特異功能，因此具有潛在的應(yīng)用，如電磁隱身、電磁波的完美吸收、超分辨成像以及超材料通信天線等。在外部信號(hào)刺激下，超材料性能發(fā)生相應(yīng)的改變，從而實(shí)現(xiàn)光開關(guān)、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換、光調(diào)制、光探測(cè)等功能，應(yīng)用在光通信、光傳感等領(lǐng)域中。

波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器是把光信號(hào)從一個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)波長(zhǎng)上的器件，全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器是波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)及全光交換網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵部件。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器按其工作原理主要可以分為：光/電/光型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器、相干型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器和基于光邏輯門的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器。目前，較為成熟的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器主要是光/電/光型的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，光/電/光型的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器先將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)定時(shí)再生后，產(chǎn)生再生的電信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)，再用該電信號(hào)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)的激光器重新進(jìn)行調(diào)制，從而實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。但是，它對(duì)信號(hào)格式和調(diào)制速率不透明，系統(tǒng)升級(jí)和應(yīng)用范圍受限。相干型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器和基于光邏輯門的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器則分別利用四波混頻、交叉增益調(diào)制、交叉相位調(diào)制等效應(yīng)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，雖然能夠彌補(bǔ)上述的不足，但器件的制作成本往往較高，其使用范圍具有局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明通過提供一種全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器對(duì)信號(hào)格式和調(diào)制速率不透明，系統(tǒng)升級(jí)和應(yīng)用范圍受限的技術(shù)問題。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，包括：

電介質(zhì)層；

天線層，所述天線層形成于所述電介質(zhì)層的表面，所述天線層包括周期排列的多個(gè)天線結(jié)構(gòu)單元；

所述天線結(jié)構(gòu)單元包括第一缺口圓環(huán)天線、第二缺口圓環(huán)天線和截面為正方形的方形天線；

所述第一缺口圓環(huán)天線和所述第二缺口圓環(huán)天線對(duì)稱設(shè)置于所述方形天線的兩側(cè)，其中，所述第一缺口圓環(huán)天線和所述第二缺口圓環(huán)天線以所述截面的任一對(duì)角線為對(duì)稱軸，所述第一缺口圓環(huán)天線的缺口與所述第二缺口圓環(huán)天線的缺口相對(duì)。

優(yōu)選的，所述方形天線的中心位于所述第一缺口圓環(huán)天線的圓心和所述第二缺口圓環(huán)天線的圓心連線的中點(diǎn)位置。

優(yōu)選的，所述電介質(zhì)層的材料為二氧化硅。

優(yōu)選的，所述天線結(jié)構(gòu)單元的材料為金屬。

優(yōu)選的，所述金屬為金。

優(yōu)選的，一個(gè)所述天線結(jié)構(gòu)單元與位于其正下方的所述電介質(zhì)層所構(gòu)成的第一結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)寬比例為2：1。

優(yōu)選的，所述第一缺口圓環(huán)天線和所述第二缺口圓環(huán)天線的缺口均為圓環(huán)周長(zhǎng)的1/4。

優(yōu)選的，所述第一缺口圓環(huán)天線和所述第二缺口圓環(huán)天線相同。

本發(fā)明實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明通過在電介質(zhì)層表面設(shè)置天線層，并在天線層中設(shè)置周期排列的多個(gè)天線結(jié)構(gòu)單元，每個(gè)天線結(jié)構(gòu)單元包括第一缺口圓環(huán)天線、第二缺口圓環(huán)天線和方形天線，當(dāng)泵浦光和探測(cè)光從靠近天線層的一側(cè)入射到本申請(qǐng)的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器上后，本申請(qǐng)的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的透射譜發(fā)生變化，從而，改變本申請(qǐng)的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器對(duì)探測(cè)光的透射率，由此將泵浦光所攜帶的信號(hào)轉(zhuǎn)移到透射出的探測(cè)光上，實(shí)現(xiàn)全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換功能，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，同時(shí)也拓寬了超材料的應(yīng)用范圍。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中一種全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中將天線層投影到電介質(zhì)層后第一結(jié)構(gòu)的平面示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中一個(gè)具體實(shí)施方式中全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的透射譜；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中當(dāng)有泵浦光入射時(shí)全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的透射譜。