复振幅动态调制单元、复振幅动态调制方法技术

本发明专利技术公开了提出一种复振幅动态调制单元及调制方法，包括调制模块，且所述调制模块组成闭环结构的复振幅动态调制单元；还包括：用于向调制模块输入激励信号，改变调制模块的光学性质的激励模块。通过激励模块的控制，可以始终保持至少一个调制模块处于没有被激励的静默态，而其他的调制模块处于被激励的激活态。通过调控这种处理静默态的调制模块的数量、位置等，即可获得不同的开口方向、开口大小的C型分裂环谐振器,甚至得到其他不是C型结构的谐振器。更好的克服了现有纯振幅调制的直流噪声和孪生图像问题和现有纯相位调制所带来的严重散斑噪声问题，实现了复振幅调制具有更高精度和更少噪音的效果。高精度和更少噪音的效果。高精度和更少噪音的效果。

【技术实现步骤摘要】
复振幅动态调制单元、复振幅动态调制方法


[0001]本专利技术属于微电子/光电子
，尤其涉及一种复振幅动态调制单元和复振幅动态调制方法。

技术介绍

[0002]随着微电子技术的发展，信号处理系统需要具备实时操纵的能力，而数字信号处理技术虽然发展迅速，但在实时操纵方面具有很大的局限性。
[0003]光学处理系统具备高效的实时调制光场振幅、相位或偏振态空间分布的能力和特有的宽带性能，时间响应快，反应灵敏，驱动功率更低，温度稳定性更好。
[0004]物质的光学性质主要是指物质对光线的吸收、反射和折射时所表现的各种性质，以及由物质引起的光线干涉和散射等现象。现有技术往往通过改变物质光学性质来调制所需的光学信息。目前的大多数光场处理系统依赖于液晶空间光调制器，但液晶分子在交流电压下保持固定的偏转角度，当该点图像灰度值改变时，加载电压大小改变，液晶分子偏转至新的角度需要时间，从而限制了图像更高的刷新频率，且空间带宽积小，液晶分子尺寸大导致视场小，具有一定的角度依赖性。
[0005]随着纳米加工技术的巨大进步，超表面技术能够实现大量生产准备且具有便携移动的优越性。然而静态的超表面纯相位调制技术存在严重的散斑噪声问题，纯振幅调制又存在直流噪声和孪生图像问题。
[0006]理论上复振幅技术可以实现更高精度和减少噪音，但现有的利用V型纳米孔、惠更斯超表面和C型分裂环谐振器如图1等研究结构形状固定，无法实现动态调制，只能通过不同结构的排列组合实现复振幅调制，大规模同步调制非常艰难且振幅调制幅度和相位调制范围都很小。此外，复杂的结构涉及导致光谱带宽相当有限，更是难以与功能材料结合实现独立的相位和振幅动态调制。

技术实现思路

[0007]本申请考虑到C型分裂环谐振器制作工艺复杂、成本高，且应用局限性大，基本属于定制性质，提出一种制作工艺简单、可根据实际应用场景灵活调节的复振幅动态调制单元及复振幅调制方法。
[0008]作为本申请的一方面，本专利技术通过结构设计，结合调制模块的光学调制特性，构建了复振幅动态调制单元。本申请的复振幅动态调制单元至少包括激励模块和两个以上调制模块。
[0009]本申请的调制模块可以采用现有的复振幅调制器件的调制元件构成，包括但不限于相变材料调制元件、超表面调制元件等等。诸如此类的调制元件受到类似于电信号的信号激励后，其光学性质改变，即：其对光线的吸收、反射和折射时所表现的各种性质发生改变。因此，本申请的激励模块构成了这种调制模块的开关。另一方面，在不同的激励信号下，调制模块的光学性质也不同，因此，激励模块亦构成了调制模块的档位调节器。
[0010]本申请中，两个以上的调制模块组成闭环结构；所述激励模块向调制模块输入激励信号，以改变其光学性质。模块化闭环的结构特性和激励信号动态调控的结合，使得该复振幅动态调制单元具有极大的灵活性。
[0011]上述复振幅动态调制单元完全可以实现C型分裂环谐振器的结构优势，以初始态为绝缘相态的单稳态相变材料为例，激励模块向其输入持续的激励信号，即该调制模块处于有信号输入的激励态，在激励态下，其呈现为金属态；一旦停止激励信号输入，相变材料将会自动回归绝缘相态。若均采用这一类调制模块形成本申请闭环的调制单元，通过激励模块仅仅向其中m个调制模块输入激励信号，改变调制模块的光学性质，使其转变为金属态，其中m＜小于调制模块的总数量n，而其他的调制模块处于被没有被激励的静默态(绝缘相态)，形成C型分裂环谐振器。
[0012]在C字形谐振器本身的结构优势的基础上，本申请还可以通过调控处于静默态的调制模块的数量，调控开口大小，实现振幅的独立调制；或调控所述静默态的调制模块的位置，调控开口方向，实现相位的独立调制。如此，振幅的独立调制是通过模块化的独立调控即可实现，克服了现有纯振幅调制的直流噪声和孪生图像问题。相位的独立调制是模块化的独立调控即可实现，有效解决了现有纯相位调制所带来的严重散斑噪声问题。
[0013]本申请的方案，还适用于多稳态的相变材料。以初始态为晶态的多稳态相变材料为例。激励模块向其输入瞬间的激励信号，即该调制模块处于激励态，在激励态下，其呈现为非晶态
①
，再进一步输入一激励信号，其呈现为非晶态
②
，或者再进一步输入一激励信号，其呈现为晶态
①
；以上非晶态
①‑
非晶态
②‑
晶态
①
均在信号激励下呈现，为本申请所述的激活态。因此，对于多稳态的相变材料而言，其激活态可以是晶态也可以是非晶态。若均采用这一类调制模块形成本申请闭环的调制单元，通过激励模块仅仅向其中m个调制模块输入激励信号，改变调制模块的光学性质，使其为非晶态，而其他的调制模块处于晶态，形成C型分裂环谐振器(初始态为非晶态的多稳态相变材料同理)。
[0014]同理，通过各个调制模块的激励信号控制，可以获得类括号“()”的谐振结构。
[0015]本申请所述闭环结构为圆环结构、方环结构、三角环结构或其他任意封闭的环状结构。
[0016]由上可知，该复振幅动态调制单元无需设计方位角和张开角各异的结构单元，克服了器件定制的问题，克服了复杂的结构设计导致光谱带宽相当有限，大规模同步调制艰难和振幅调制幅度和相位调制范围小等问题，具有更高光谱带宽，制造和设计更为简单，光场操作更为容易且制备成本更低。进一步地，动态调制是通过激励模块实现，而无需经过复杂的器件结构设计和阵列设计，操作更简单且制造成本更低。
[0017]本申请中，各个调制模块的弧长或边长相等或不相等；或各个调制模块的宽度相等或不相等。各个调制模块，尤其是相同的调制模块的拼接，使得机械化制造成为可能，大大提高了器件的制备效率。
[0018]本申请中，所述调制模块可以为相变材料层，但不限于此。本领域技术人员应当理解，只要具备信号响应(在某种信号激励下，其光学性质改变)的调制模块，均适用于本申请；当调制模块为相变材料时，所述激励模块包括电信号输出模块和与所述调制模块一一对应的电极，所述电信号输出模块控制所述电极向所述调制模块输入电压，通过电脉冲转变所述相变材料的相态和结晶程度，以此改变其光学性质。如此，单个调制模块的尺寸最小
可达百十纳米，各层薄膜厚度最小可达几纳米，远小于液晶空间光调制器尺寸，有效解决了液晶空间光调制器所面临的视场小和液晶串扰等问题。而且，相变材料晶态和非晶态的转变是对调制层施加电脉冲而实现的，微电极将热量和脉冲能量传递给相变材料，相变速度在纳秒级别，能更快响应光调制能力，且调制方法简单，成本低。
[0019]本申请中，相变材料具有两种或两种以上相态，极为广泛易得，包括但不限于GST、Sb2S3、GeTe、Sb2Te3、Sb2Te、Ge15Sb85等材料。
[0020]基于以上调制单元，本专利技术涉及如下动态调制方法：通过激励模块向部分调制模块输入激励信号，使得该部分调制模块处于有信号激励的激活态，而部分调制模块处于无信号激励的静默态；通过动态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复振幅动态调制单元，其特征在于，包括n个调制模块，且所述调制模块组成闭环结构，n≥2；还包括：用于向调制模块输入激励信号，改变调制模块的光学性质的激励模块。2.根据权利要求1所述的复振幅动态调制单元，其特征在于，所述闭环结构为圆环结构、方环结构、三角环结构或其他任意封闭的环状结构。3.根据权利要求1所述的复振幅动态调制单元，其特征在于，所述调制模块为相变材料；所述激励模块包括电信号输出模块和与所述调制模块一一对应的电极，向所述调制模块输入电激励；或所述激励模块包括光信号输出模块，向所述调制模块输入光激励；或所述激励模块包括热量输出模块，向所述调制模块输入热量。4.根据权利要求1所述的复振幅动态调制单元，其特征在于，各个调制模块的弧长或边长相等或不相等；或各个调制模块的宽度相等或不相等。5.一种复振幅动态调制方法，其特征在于，基于权利要求1所述复振幅动态调制单元实现，通过激励模块向部分调制模块输入激励信号，使得该部分调制模块处于有信号激励的激活态，而部分调制模块处于无信号激励的静默态；通过动态调控激励信号，调控处于静默态下的调制模块的位置和数量，来实现对入射光的复振幅的动态调制。6.根据权利要求5所述的调制方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：程志渊，崔钰莹，陈露露，张哲宇，张以纯，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：