[發明專利]基于光子晶體微腔的動態調Q裝置和方法

有效

• 申請號: 201810487958.6
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108390249B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 吳俊芳;李潮;王博
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01S3/115
• 分類號: H01S3/115
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳文姬

1.基于光子晶體微腔的動態調Q裝置的動態調Q方法，其特征在于，

所述基于光子晶體微腔的動態調Q裝置包括波長可調諧脈沖激光器、p-i-n結電光調制器以及光子晶體微腔-波導結構；所述波長可調諧脈沖激光器用于提供入射信號光；所述p-i-n結電光調制器用于對光子晶體微腔折射率進行動態調制；

所述光子晶體微腔-波導結構由前側光子晶體波導、多模光子晶體微腔、后側光子晶體波導組成；所述前側光子晶體波導位于多模光子晶體微腔的左側，后側光子晶體波導位于多模光子晶體微腔的右側；

所述光子晶體由圓形空氣孔在硅材料平板中構成三角晶格；所述空氣孔的直徑為0.4a，其中a為光子晶體的晶格常數；所述硅材料平板的厚度為0.5a；

所述多模光子晶體微腔由在光子晶體芯片中央沿水平方向移去6至14個空氣孔而形成，包含1個低Q值腔模和1個超高Q值腔模，所述低Q值腔模的Q值小于15000；所述超高Q值腔模Q值大于100000；所述低Q值腔模的諧振頻率與入射脈沖信號光的中心頻率相同；

所述低Q值腔模和超高Q值腔模由將多模光子晶體微腔最左側和最右側的空氣孔縮小為原來的1/2，并分別向左、右兩側各自水平移動a/3而形成；

所述動態調Q方法包括以下步驟：

步驟一：頻率位于光子晶體帶隙范圍內的入射脈沖信號光從前側光子晶體波導入射；

步驟二：等信號光完全耦合入光子晶體微腔后，通過p-i-n結電光調制器對多模光子晶體微腔部分區域的折射率進行周期性電光調制，使微腔折射率產生周期性變化，并且將調制頻率剛好設為微腔的低Q值腔模和超高Q值腔模的諧振頻率之差；在折射率周期性調制的誘導下，腔內信號光能量將在低Q值腔模和超高Q值腔模之間隨時間周期性地轉換，當信號光能量完全從低Q值腔模轉換為超高Q值腔模時，關閉p-i-n結電光調制器，將信號光長時間地局域在微腔內；

步驟三：當需要釋放信號光時，再打開p-i-n結電光調制器，使低Q值腔模和超高Q值腔模之間的能量轉換繼續周期性地進行，當信號光能量完全從超高Q值腔模轉換為低Q值腔模時，關閉p-i-n結電光調制器，實現信號光向后側光子晶體波導的快速釋放。

2.根據權利要求1所述的基于光子晶體微腔的動態調Q裝置的動態調Q方法，其特征在于，所述前側光子晶體波導由在多模光子晶體微腔左側移去1行水平排列的圓形空氣孔形成。

3.根據權利要求1所述的基于光子晶體微腔的動態調Q裝置的動態調Q方法，其特征在于，所述后側光子晶體波導由在多模光子晶體微腔右側移去1行水平排列的圓形空氣孔形成。

4.根據權利要求1所述的基于光子晶體微腔的動態調Q裝置的動態調Q方法，其特征在于，多模光子晶體微腔的折射率電光調制區域的中心與多模光子晶體微腔的中心重合，調制區域面積覆蓋整個微腔的1/2。

5.根據權利要求1所述的基于光子晶體微腔的動態調Q裝置的動態調Q方法，其特征在于，所述波長可調諧脈沖激光器產生的入射脈沖信號光的工作帶寬與低Q值腔模的頻域線寬相匹配。