[發(fā)明專利]非互易性光傳播系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780051139.0
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN109791341B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 萊奧納爾多·德爾比諾;薩拉·路易絲·斯特賓斯;帕斯卡爾·帕特里斯·德萊;喬納森·邁克爾·西爾弗
• 申請（專利權(quán)）人: NPL管理有限公司
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35;G02F1/355
• 代理公司: 成都超凡明遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51258
• 代理人: 魏彥;洪玉姬

一種光學(xué)諧振器系統(tǒng)，包括光學(xué)諧振器(30)和用于以在第一波和第二波之間產(chǎn)生非線性相互作用的總強度從而破壞對稱性地將反向傳播波耦合到諧振器中的裝置(32、42、44)，在第一和波第二反向傳播波之間建立不同的諧振頻率，從而在相反方向上產(chǎn)生不同的光學(xué)效應(yīng)。共同的光源，例如激光器(32)，與放大器(40)和調(diào)制器(50)一起使用，或者可以采用不同的光源。

本發(fā)明涉及光學(xué)諧振器系統(tǒng)和方法，并且更具體地，涉及具有非線性光學(xué)諧振器中的反向傳播光波的對稱性破壞的系統(tǒng)和方法。

論文：A.E.Kaplan,P.Meystre,Enhancement of the Sagnac effect due tononlinearly induced nonreciprocity(由于非線性引起的非互易性而增強Sagnac效應(yīng))，Optics Letters，6,590-2(1981)，公開了一種非線性環(huán)形干涉儀，其中反向傳播波的非線性引起的非互易性是由非線性介質(zhì)中的折射率光柵的形成導(dǎo)致的。

US 2003/0123780 A1公開了在集成環(huán)形諧振器中實現(xiàn)克爾效應(yīng)，其中波在相反方向上傳播。在一個方向上行進(jìn)的光調(diào)制在另一方向上的功率。所使用的功率不足以產(chǎn)生對稱性破壞并且沒有差分諧振偏移。

許多現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)公開了不是諧振器的光學(xué)環(huán)路布置，例如WO00/54080A、WO2010/025258A1、JP H08334800A、US 5677767A和EP3046191A1。

本發(fā)明的各方面尋求提供一種用光控制光的有效方式。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種諧振器系統(tǒng)，包括：光學(xué)環(huán)路諧振器，所述光學(xué)環(huán)路諧振器由具有非互易性光學(xué)非線性材料制成，使得反向傳播光的存在引起比相同強度的同向傳播光更強的諧振頻率變化；裝置，用于將來自至少一個光源的第一光波和第二光波在相反方向上以使得在第一和第二反向傳播波之間產(chǎn)生非線性相互作用的總強度引入到諧振器中，從而為兩個不同的光傳播方向建立不同的諧振頻率。

光波由一個或多個激光器產(chǎn)生。

優(yōu)選地，第一和第二反向傳播波具有相應(yīng)的諧振頻率，所述諧振頻率之間的差異與第一和第二光波的頻率之間的差異(如果有的話)不同。

在本發(fā)明的實施方式中，對稱性破壞對應(yīng)于諧振頻率分裂，所述諧振頻率分裂允許兩個反向傳播(但在其他方面相同)光波中的僅一個在諧振器中循環(huán)。等效地，對稱性破壞可以被視為駐波的坍縮并且轉(zhuǎn)變?yōu)橹C振器內(nèi)的行波。所產(chǎn)生的效應(yīng)具有允許廣泛的實際應(yīng)用的優(yōu)點。

非線性相互作用優(yōu)選地通過克爾效應(yīng)產(chǎn)生。可替代地，它可以通過另一非線性效應(yīng)產(chǎn)生，諸如布里淵散射或拉曼散射，其將允許使用環(huán)形或線性諧振器。可替代地，非線性效應(yīng)可以通過其他破壞反向傳播光波之間對稱性的光學(xué)非線性產(chǎn)生。

優(yōu)選地，所述諧振器包括環(huán)形諧振器，并且波以順時針和逆時針方向耦合到諧振器中。術(shù)語“環(huán)形”并不意味著諧振器需是圓形的。本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的優(yōu)點是諧振器是單片的，并且不需要鏡子。

該系統(tǒng)優(yōu)選地包括用于將順時針傳播波引入到諧振器中的第一臂和用于將逆時針傳播波引入到諧振器中的第二臂。臂可以由共同的激光源饋送。這具有提供緊湊、可控的設(shè)備的優(yōu)點。

可替代地，臂可以由在諧振器中的諧振的相同或不同頻率下操作的不同光源饋送。

對于共同的源，臂中的一個優(yōu)選地包括衰減和/或調(diào)制裝置，例如，Mach-Zehnder調(diào)制器。這允許調(diào)制光功率(即強度)的比率和/或饋送到各個臂的頻率。

每個臂優(yōu)選地包括連接到相應(yīng)測量裝置的相應(yīng)分光裝置。分光裝置將來自諧振器的光分離，并能夠例如使用光電二極管測量諧振器的順時針和/或逆時針諧振器功率。可替代地，或者另外，可以測量順時針和逆時針頻率或相位。