一种基于消逝场耦合光力实现的全光光功率控制系统技术方案

本发明专利技术涉及光通讯器件技术领域，具体是一种基于消逝场耦合光力实现的全光光功率控制系统。一种基于消逝场耦合光力实现的全光光功率控制系统，包括纳米光纤和玻璃衬底，纳米光纤输入端连接波分复用器，波分复用器的输入端同时连接两个激光器，两个激光器分别输入泵浦光和探测光，纳米光纤下方放置玻璃衬底，玻璃衬底与纳米位移装置连接，纳米位移装置用于实现玻璃衬底以纳米量级移动，纳米光纤和玻璃衬底间的初始安装间距使探测光的消逝场与玻璃衬底耦合。本发明专利技术不需依赖电学技术，能快速响应，高效率地实现光功率控制。

An optical power control system based on the realization of the evanescent field coupling power

The present invention relates to the technical field of optical communication device, in particular to a optical power control system based on the realization of the evanescent field coupling power. An evanescent field coupling power to achieve the optical power control system based on, including nano fiber and glass substrate, nano optical fiber input end connected with wavelength division multiplexing, WDM input and connecting two lasers, two laser input pump and probe light, nano fiber is placed under the glass substrate, glass the substrate with nano displacement device, nano displacement device for glass substrate moving in nanometer scale, initial nano fiber and glass substrate between the installation distance of the probe of the evanescent field and glass substrate coupling. The invention can quickly respond and efficiently realize optical power control without relying on electrical technology.

【技术实现步骤摘要】
一种基于消逝场耦合光力实现的全光光功率控制系统
本专利技术涉及光通讯器件
，具体是一种基于消逝场耦合光力实现的全光光功率控制系统。
技术介绍
光功率控制器广泛应用于各种光纤通信系统、CATV网络、光纤传感器和测量仪器等领域，起着调节、稳定光功率的作用。随着波分复用技术在光纤通信系统中的应用越来越广泛，各波长的光功率管理也越来越多地使用光功率控制器。然而，目前的光功率控制器很大程度地依赖电光调制技术。电光调制技术是通过电压或电场的变化最终调控输出光的折射率、吸收率、振幅或相位的技术手段。申请号为CN201710254542.5的专利技术披露了一种用于光纤振动传感的接收端光功率控制系统，光源的光出射端口通过振动传感光纤与分光器相连，分光器的第二分光支路与光探测器光路相连，光探测器将光信号强度转换为光强模拟电信号，模数转换器将放大器放大后的光强模拟电信号转换为用于表示光强的数字信号，光功率调节模块将数字信号转换成模拟信号，驱动电路模块根据模拟信号调节光源的驱动电流强度从而调节光源的输出光功率。此专利技术的实现过程中存在电信号与光信号的转化。相比于电学技术，光学信息处理具有更快的处理速度、更宽的带宽且容易并行处理。电学信号的控制降低了光学处理的速度。由此，全光器件随之迅速发展起来，全光器件实现了光开关、逻辑门、光功率控制等功能，具有体积小、可集成、稳定性高、响应速度快等优点。本专利技术提供了一种实现光功率控制功能的全光器件。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能快速响应、高效率的全光光功率控制系统。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于消逝场耦合光力实现的全光光功率控制系统，包括纳米光纤和玻璃衬底，纳米光纤输入端连接波分复用器，波分复用器的输入端同时连接两个激光器，两个激光器分别输入泵浦光和探测光，纳米光纤下方放置玻璃衬底，玻璃衬底与纳米位移装置连接，所述纳米位移装置用于实现玻璃衬底以纳米量级移动，纳米光纤和玻璃衬底间的初始安装间距使探测光的消逝场与玻璃衬底耦合。当光纤的直径到达纳米量级时，纳米光纤对光有极强的约束能力，尺寸小、重量小的特性使得纳米光纤中光场的大部分能量将会以消逝波的形式沿着纳米光纤的表面传输，则纳米光纤有很强的消逝场，在光力的作用下能产生明显的位移效果。在纳米光纤下方放置一块玻璃衬底，玻璃衬底与纳米位移装置连接，纳米位移装置用于实现玻璃衬底以纳米量级移动，当纳米光纤的消逝场靠近衬底时，纳米光纤的消逝场则耦合到玻璃衬底。纳米光纤与玻璃衬底的间距不同，纳米光纤的消逝场耦合到玻璃衬底的功率大小不同，即纳米光纤的透过率和纳米光纤与玻璃衬底之间的间距大小有一定的对应关系。本专利技术实现对探测光的光功率控制是方法是先将探测光的消逝场与玻璃衬底耦合，再改变探测光与玻璃衬底的间距，则探测光透过率改变，当探测光透过率越接近1，即表明消逝场的能量越来越少地耦合入玻璃衬底，根据能量守恒定律，探测光的光功率越来越大；当探测光透过率越接近0，即表明消逝场的能量越来越多地耦合入玻璃衬底，根据能量守恒定律，探测光的光功率越来越小。在此过程中，改变探测光与玻璃衬底的间距是经由泵浦光在纳米光纤上激发光力，使纳米光纤远离衬底。与探测光不同，泵浦光是长波的光，消逝场空间大，大部分的能量耦合入玻璃衬底之中。随着泵浦光光功率的上升，动能和能量的交换的量越大，在纳米光纤上产生的光力越来越强，纳米光纤与玻璃衬底的间距得以改变。综上，利用泵浦光产生的光力改变间距大小，从而改变探测光的输出功率，整个系统不依赖电学技术。相比于电学技术，光学信息处理具有更快的处理速度，所以本专利技术有响应速度快，效率高的优点。进一步，纳米位移装置包括压电陶瓷与计算机，玻璃衬底放置在压电陶瓷上，压电陶瓷连接计算机，计算机用于控制压电陶瓷从而使玻璃衬底移动。压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料，压电陶瓷连接计算机，把电能转化为机械能，使用计算机控制衬底在垂直方向移动，以此改变纳米光纤与玻璃衬底之间的间距。进一步，本专利技术还包括光纤封装装置，纳米光纤两端封装在光纤封装装置上，且纳米光纤中部悬空。光纤封装装置方便在接下来的实施中对纳米光纤进行其它操作。纳米光纤悬空的中部以下，玻璃衬底以上的区域能够产生光电效应，该部分区域为光力的作用区域，在光力的作用区域中产生动能和能量的交换。进一步，光纤封装装置包括具有两条支路的玻璃架，玻璃架的支路上各设有一个紫外胶，纳米光纤两端封装在两个紫外胶上。本专利技术使用紫外胶浸润法对纳米光纤进行封装。在玻璃架的两条支路上滴两个紫外胶，将玻璃架置于纳米光纤的下方，手动调整玻璃架的位置使其逐渐上升，在这个过程中，两滴紫外胶会把纳米光纤逐步浸润其中，当纳米光纤全部浸润两滴紫外胶后，使用紫外光照射紫外胶。在紫光灯的照射下，紫外胶会硬化达到将纳米光纤两端封装的目的。由于纳米光纤十分脆弱，在外力的作用下容易损坏，浸润是一种比较温和的方法，能够在不损坏纳米光纤的情况下封装纳米光纤，方便实施过程中对纳米光纤进行其它操作。玻璃架具有两条支路是为了使纳米光纤中部悬空。进一步，紫外胶为半球状。半球状的紫外胶有一定的厚度，使得纳米光纤两端封装的更加稳固。进一步，玻璃衬底为三角形状。对比矩形等形状，三角形状可使光力作用区域的长度得到控制，可选择的长度也更多。进一步，本专利技术还包括CCD成像系统，设置于纳米光纤与玻璃衬底的上方，用于观察纳米光纤在玻璃衬底上方能产生消逝场耦合作用的那一部分光纤。进一步，纳米光纤的输出端分别连接光电探测器与光谱仪。光电探测器用于确定间距与纳米光纤透过率的关系。体现在玻璃衬底逐步靠近纳米光纤，并同时记录透过光功率，因此得到探测光与泵浦光各自的透过率与间距关系曲线。光谱仪用于显示探测光在不同功率大小泵浦光作用下的输出功率光谱图。进一步，纳米光纤经标准单模光纤加热拉伸制得。使用类似酒精灯之类的物品加热拉伸法制作成纳米光纤具有制作工艺简单，成本低等优点，拉制成的纳米光纤为双锥形的纳米光纤。本专利技术产生的有益效果为：利用泵浦光产生的光力改变间距大小，从而改变探测光的输出功率，整个系统实现光功率控制不依赖电学技术，具有响应速度快，效率高的优点。附图说明图1为本专利技术全光光功率控制功能的实现装置图。图2为本专利技术的步骤图。图3为成像系统观测到的纳米光纤与衬底耦合图。图4为泵浦光、探测光透过功率与间距的关系图。图5为探测光受不同功率大小泵浦光作用下的输出功率光谱图。图中有探测光激光器1、泵浦光激光器2、波分复用器3、纳米光纤4、玻璃衬底5、压电陶瓷6、CCD成像系统7、光电探测器8、光谱仪9、计算机10、玻璃架11、紫外胶12。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细说明。如图1所示，实现本专利技术的装置包括波分复用器3，其输入端同时连接探测激光器1与泵浦光激光器2，两个激光器分别输入泵浦光和探测光，波分复用器3的输出端连接纳米光纤4，纳米光纤4固定在U型的玻璃架上11。具体地，纳米光纤4的两端经由紫外胶浸润法封装在U型玻璃架11的两个支路上。实施方法是：U型玻璃架11的两支路上各滴上一个半球状的紫外胶12，将玻璃架11置于纳米光纤4的下方，手动调整玻璃架11的位置使其逐渐上升，在这个过程中，两滴半球状的紫外胶1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于消逝场耦合光力实现的全光光功率控制系统，包括纳米光纤和玻璃衬底，其特征在于，所述纳米光纤输入端连接波分复用器，波分复用器的输入端同时连接两个激光器，两个激光器分别输入泵浦光和探测光，纳米光纤下方放置玻璃衬底，所述玻璃衬底与纳米位移装置连接，所述纳米位移装置用于实现玻璃衬底以纳米量级移动，纳米光纤和玻璃衬底间的初始安装间距使探测光的消逝场与玻璃衬底耦合。

【技术特征摘要】
1.一种基于消逝场耦合光力实现的全光光功率控制系统，包括纳米光纤和玻璃衬底，其特征在于，所述纳米光纤输入端连接波分复用器，波分复用器的输入端同时连接两个激光器，两个激光器分别输入泵浦光和探测光，纳米光纤下方放置玻璃衬底，所述玻璃衬底与纳米位移装置连接，所述纳米位移装置用于实现玻璃衬底以纳米量级移动，纳米光纤和玻璃衬底间的初始安装间距使探测光的消逝场与玻璃衬底耦合。2.根据权利要求1所述的基于消逝场耦合光力实现的全光光功率控制系统，其特征在于，所述纳米位移装置包括压电陶瓷与计算机，所述玻璃衬底放置在压电陶瓷上，压电陶瓷连接计算机，所述计算机用于控制压电陶瓷从而使玻璃衬底移动。3.根据权利要求1所述的基于消逝场耦合光力实现的全光光功率控制系统，其特征在于，所述全光光功率控制系统还包括光纤封装装置，所述纳米光纤两端封装在光纤封装装置上，且纳米光纤中部悬空。4.根据权利要求3所述的基于消逝场耦...

【专利技术属性】
技术研发人员：余健辉，陈立恒，朱文国，关贺元，卢惠辉，陈哲，张军，肖毅，唐洁媛，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东,44