实现高速的光开光响应的方法及超高速光调制光开关器件技术

本发明专利技术提出一种实现高速的光开光响应的方法及超高速光调制光开关器件，使用高功率的脉冲激光通过传输过程中激光的自聚焦效应以及等离子体散焦效应可克服衍射效应传播超过数倍瑞利长度的距离，形成光丝。在激光成丝过程中涉及大量的物理效应，光丝产生区域会伴随着折射率调制，且这种折射率调制的响应速度与超快激光的脉宽以及功率有关，当超快激光的峰值功率达到一定阈值通过液体产生光丝对折射率调制的响应频率可达到吉赫兹。这种超高速的折射率调制应用于光调制光开关，实现超高速的光开关响应。

【技术实现步骤摘要】
实现高速的光开光响应的方法及超高速光调制光开关器件
本专利技术涉及光开关技术，尤其涉及一种实现高速的光开光响应的方法及超高速光调制光开关器件。
技术介绍
随着5G时代的到来、云计算的出现、物联网的发展以及人工智能的兴起,具有高带宽和大数据传输容量的动态数据交换技术将广泛地用于高性能的数据密集型计算中【在先技术1：KwackMJ,TanemuraT,HigoA,etal.Opt.Express.20(27),28734-41(2012)】。网络中心以及数据中心的主要的互连方式还是以电互连为主，而电互连具有延时长，功耗大，传送的速率和距离有限等缺点而光互连能够突破这些瓶颈实现高速、安全、低功耗的数据传输与交换。其中，光开关是实现光互连的关键性器件，是可对光传输线路或集成光路中的光信号进行相互转换或逻辑操作的器件。传统的光开关器件一般分为机械式光开关、电光开关、热光开关、液晶式光开关。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种实现高速的光开光响应的方法及超高速光调制光开关器件。为达到上述目的，本专利技术提出一种实现高速的光开光响应的方法，使用高功率飞秒激光产生光丝调制马赫-曾德干涉仪单臂中信号光的相位，使得马赫-曾德干涉仪中双臂的光信号产生干涉，通过控制高功率飞秒激光产生的光丝效应，达到高速调制光开关响应的效果。优选的，包括以下步骤：步骤1：对信号光进行五十比五十均匀分光，形成马赫-曾德干涉仪的双臂；步骤2：将双臂中一臂中的信号光反射至光丝产生装置，与高功率飞秒激光产生的光丝区域共轴进行调制；步骤3：将调制后的所述信号光与双臂中另一臂的原始信号光进行合束。本专利技术还提出一种超高速光调制光开关器件，包括分光棱镜、合束棱镜、二向色镜、反射镜和光丝产生装置；其中，信号光入射至所述分光棱镜进行分光，形成马赫-曾德干涉仪的双臂，一臂的信号光通过所述二向色镜反射进入所述光丝产生装置中与高功率飞秒激光产生的光丝区域共轴进行调制，调制后的信号光通过所述反射镜反射至所述合束棱镜一端；另一臂信号光入射至所述合束棱镜的另一端，两路信号光进行干涉。优选的，信号光入射至所述分光棱镜进行五十比五十均匀分光。优选的，高功率飞秒激光通过所述分光棱镜进行过滤进入所述光丝产生装置。优选的，所述光丝产生装置为盛有液态水的石英盒。与现有技术相比，本专利技术的优势之处在于：本专利技术提出的基于飞秒光丝的超高速光调制光开关器件，其由基本结构为马赫-曾德干涉仪，通过在马赫-曾德干涉仪的一臂光路中放置光丝产生装置，使用高功率飞秒激光产生光丝从而调制马赫-曾德干涉仪单臂中信号光的相位，最终马赫-曾德干涉仪中双臂的光信号产生干涉，通过控制高功率飞秒激光产生的光丝效应，可以达到高速调制光开关的效果。附图说明图1为本专利技术实施例中超高速光调制光开关器件的整体结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案作进一步地说明。本专利技术提出一种实现高速的光开光响应的方法，使用高功率飞秒激光产生光丝调制马赫-曾德干涉仪单臂中信号光的相位，使得马赫-曾德干涉仪中双臂的光信号产生干涉，通过控制高功率飞秒激光产生的光丝效应，达到高速调制光开关响应的效果。其原理在于，使用高功率的脉冲激光通过传输过程中激光的自聚焦效应以及等离子体散焦效应可克服衍射效应传播超过数倍瑞利长度的距离，形成光丝。在激光成丝过程中涉及大量的物理效应，光丝产生区域会伴随着折射率调制，且这种折射率调制的响应速度与超快激光的脉宽以及功率有关，当超快激光的峰值功率达到一定阈值通过液体产生光丝对折射率调制的响应频率可达到吉赫兹。这种超高速的折射率调制应用于光调制光开关，实现超高速的光开关响应。如图1所示，本专利技术还提出一种超高速光调制光开关器件，包括分光棱镜1、合束棱镜2、二向色镜4、反射镜3和光丝产生装置5；其中，信号光入射至分光棱镜1进行分光，形成马赫-曾德干涉仪的双臂，一臂的信号光通过二向色镜4反射进入光丝产生装置5中与高功率飞秒激光产生的光丝区域共轴进行调制，调制后的信号光通过反射镜3反射至合束棱镜2一端；另一臂信号光入射至合束棱镜2的另一端，两路信号光进行干涉。在本实施例中，通过超高速光调制光开关器件来实现高速的光开光响应的具体步骤为：马赫-曾德干涉仪的上臂中的信号光通过二向色镜4反射，同时1030纳米波段功率为70微焦的飞秒激光通过二向色镜4入射透过盛有液态水的石英盒中，使用高峰值功率的激光脉冲通过多光子效应将溶液分子电离，而电离后的电子受到脉冲的后沿加速，在溶液当中形成芯径为50微米左右等离子通道，信号光与光丝产生区域共轴，从而对信号光进行相位调制。经过调制后的马赫-曾德干涉仪上臂的信号光反射到合束棱镜2一端，下臂的信号光入射到合束棱镜2的另一端，两路信号光进行干涉。上述仅为本专利技术的优选实施例而已，并不对本专利技术起到任何限制作用。任何所属
的技术人员，在不脱离本专利技术的技术方案的范围内，对本专利技术揭露的技术方案和
技术实现思路
做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本专利技术的技术方案的内容，仍属于本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现高速的光开光响应的方法，其特征在于，使用高功率飞秒激光产生光丝调制马赫-曾德干涉仪单臂中信号光的相位，使得马赫-曾德干涉仪中双臂的光信号产生干涉，通过控制高功率飞秒激光产生的光丝效应，达到高速调制光开关响应的效果。/n

【技术特征摘要】
1.一种实现高速的光开光响应的方法，其特征在于，使用高功率飞秒激光产生光丝调制马赫-曾德干涉仪单臂中信号光的相位，使得马赫-曾德干涉仪中双臂的光信号产生干涉，通过控制高功率飞秒激光产生的光丝效应，达到高速调制光开关响应的效果。


2.根据权利要求1所述的实现高速的光开光响应的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：对信号光进行五十比五十均匀分光，形成马赫-曾德干涉仪的双臂；
步骤2：将双臂中一臂中的信号光反射至光丝产生装置，与高功率飞秒激光产生的光丝区域共轴进行调制；
步骤3：将调制后的所述信号光与双臂中另一臂的原始信号光进行合束。


3.一种超高速光调制光开关器件，以实现如权利要求1-2中任意一项所述的实现高速的光开光响应的方法，其特征在于，包括分光棱镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯吉军，孙晓宇，曾和平，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31