[發明專利]一種基于相干反饋的光緩存器

有效

• 申請號: 202011083878.8
• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN112423163B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 樊碧璇;段正路
• 申請（專利權）人: 江西師范大學
• 主分類號: H04Q11/00
• 分類號: H04Q11/00;G02B6/27
• 代理公司: 南昌華成聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 36126
• 代理人: 黃晶

本發明公開了一種基于相干反饋控制的全光緩存裝置。該裝置由兩個線性的光學諧振腔和兩個光學隔離器組成，其中一個光學諧振腔作為緩存光的主體元件，另一個腔則是通過兩個隔離器與主腔單向耦合的反饋控制元件。我們發現該系統可以呈現可控的類電磁誘導透明現象，從而實現慢光效應即光信號的緩存。由于反饋控制回路增加了系統的可操控自由度，本方案可以在保持光完全透明即無損耗的情況下操控群速度延遲的大小。通過打開和關閉反饋回路，我們可以控制光信號的緩存和重新釋放，且延遲的時間由反饋回路的參數調控。本方案具有裝置簡單、全光型、損耗小、群速度延遲大等特點。

技術領域

本發明涉及一種光緩存器，特別是涉及基于誘導透明現象引起慢光效應的光緩存器。

背景技術

在光通信領域，尤其是目前正在嘗試推行的全光通信領域，光的存儲或緩存裝置是不可或缺的。在傳統的光通信中，人們主要通過光盤等需要光-電-光轉換的方式在存儲光信號。這類存儲方式不僅會丟失部分光信息，且光電轉換速率的有限性還制約了光通信的進一步發展。因此，實現有效的全光緩存是全光通信領域中迫切需要解決的問題之一。當前，研究者們主要朝著兩個方向進行光緩存的研究：一是采用光延遲線等增加光程的方式；二是運用電磁誘導透明等減慢光速的方式。這兩種方式都有不可忽視的缺點，目前都無法很好地勝任實際全光通信中的光緩存功能。采用光延遲線等增加光程方式會出現延遲時間有限和全光開關控制困難等問題。電磁誘導透明現象主要是基于量子干涉效應令介質的極化率出現巨大的變化，從而使得光在其中的群速度的大幅度降低。已有很多理論和實驗研究證實了電磁誘導透明現象在光延遲和存儲中的有效性。然而，電磁誘導透明現象一般發生在需要精密相干控制的量子系統中，對應用條件和操控技術要求較高，不方便直接應用于集成光學線路中。于是，研究者們在經典光學或者人工光學材料系統中發展出了多種多樣的類電磁誘導透明現象，比如全光系統中的耦合腔誘導透明現象和人工材料中的等離子體誘導透明現象等。這些類電磁誘導透明現象，尤其是全光系統中的耦合腔透明現象，為全光量子通信中光緩存和光路由等問題提供了優良的物理機制。但是，它們也有較明顯的缺點，如可操控性不夠好，光透明度的最大化和群速度延遲的最優化等不能同時兼顧等，限制了部分的實際應用。因此，迫切需要設計一種裝置簡單、全光系統、低損耗、大的群速度延遲的誘導透明機制來實現光延遲的可控實現，以更好地服務于未來的全光通信。

發明內容

本發明的目的是針對現有的全光緩存裝置的系統復雜、延遲有限、損耗大等問題，提出一種利用相干反饋誘導光透明原理來實現系統簡單、群速度延遲大且損耗小的全光緩存器。

本發明是這樣實現的，一種光緩存器，它包括線性的光學諧振腔一、分束器、光隔離器一、線性的光學諧振腔二、光隔離器二，其特征在于：線性的光學諧振腔一、分束器、光隔離器一、線性的光學諧振腔二和光隔離器二依次串聯連接形成光回路，所述線性的光學諧振腔一作為主腔，所述線性的光學諧振腔二作為控制腔。

所述線性的光學諧振腔一由兩塊左右平行放置的半透半反腔鏡組成。

所述分束器為50:50的線性光分束器。

所述光隔離器一和光隔離器二都是單向傳光。

所述兩個用于單向傳光的光隔離器一、光隔離器二和作為控制元件的線性的光學諧振腔二(控制腔)形成反饋控制回路。

所述線性的光學諧振腔二是由兩塊平行放置的腔鏡組成，其中一個腔鏡半透半反，另一個腔鏡則是全反射平面鏡。

當待緩存的信號光從主腔的左側腔鏡輸入后，其輸出光會經由光隔離器一單向地輸入控制腔，然后經由另一隔離器二單向地從主腔的右側腔鏡反饋回主腔。于是，腔內原有的光場和反饋回來的光場會在一定條件下發生相消干涉效應，從而導致系統的輸出光呈現透明現象。根據電磁誘導透明(或者類電磁誘導透明)的原理，在透明窗口(即當輸入光頻率與主腔頻率共振)，光的群速度會出現明顯的減慢，即能達到緩存光的目的。