本发明专利技术涉及一种输出状态稳定可控的多缺陷一维光子晶体全光开关的实现方法，本发明专利技术设计了一种一维光子晶体级联结构，在周期性排列的线性介质层中加入具有较高非线性系数的非线性材料，利用引入多缺陷结构而产生的宽带缺陷模和窄带缺陷模来实现光开关效应，并同时实现泵浦光对非线性介质折射率的稳定控制，解决了全光开关设计中所存在的输出状态不易稳定控制的难题，从而得到实现性能稳定、响应时间快的全光开关，为未来全光通信网络、光计算机等领域提供了一种可实现全光开关的方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，属全光 开关的
技术介绍
作为实现未来全光网络的关键器件之一，全光开关成为近年来研究的热点。到目前为止， 全光开关的研究主要集中在半导体(文献1， Hirohito Yamada, Tao Chu, Makoto Tojo, Shigeru Nakamura, Masatoshi Tokushima, Yutaka rino, Satomi Ishida and Yasuhiko Arakawa. A compact optical switch module with Si-wire waveguides. 2007 IEEE.和文献2， TEIXEIRAA， SILVEIRA T, et al. All-Optical Switching With SOA Based Devices. Mv朋ceii (9ptoe/e"广歸'"'cwt/ 2005， (1): 52 55 ),光纤(文献3' Yokota, H. Kobavashi, M. Mineo, H. Kagawa, Hi Kanbe, H. Sasaki, Y. Demonstration of an all-optical switching operation using an optical fiber grating coupler. Opto Co画ww'ca"'cw， v 281, n 19, p 4893-4898， October 1, 2008,禾口文南犬4， LIU Jian-guo' XUE Li-fang， KAI Gui-yun， et al. Al-Optical Fiber Switching Based on Cross-Phase Modulation in High- Nonlinear Photonic Crystal Fiber Sagnac Loop Mirror. CW"咖2007， 5(1): 214 217)和光子晶体上。光子晶体具有光子带隙，能够非常有效的 控制光子传输状态，成为制备集成光子器件的主要基础。光子晶体具有抑制自发辐射、体积 小、易于集成等良好特性，在全光开光应用中具有更好的优势。(文献5， ZHENG Cui， TIAN Hui-ping， LI Chang國hong， et al. Band Gap Structure and Filter Properties of Photonic Crystals with GCLM Defect. Acta Photonica Sinica. 2008' 37(1): 101 105'和文献6， ZHANG Wen-fu， FANG Qiang， CHENG Yi-hua， et al. Narrow Band Interleaver Based on One-Dimensional Photonic Crystal with Positive-Negative Index Alternant Multilayer. Acta Optica Sinica. 2007， 27(9): 1695 1699，和文献7, Belotti, Michele; Galisteo-Lopez, Juan F; De Angelis,Saxa; Galli， Matteo; Maksymov, Ivan; Andreani， Lucio Claudio; Peyrade,David; Chen Yong. All-optica] switchswitching in 2D silicon photonic crystal with loss waveguides and optical cavities. Optics Express, v 16, n 15, pi 1624-1163 6, July 21, 2008.)。光子晶体实现全光开关有多种途径，如通过光子带隙迁移(文献8, SCALORA M， DOWLING J P， BOWDEN C M， et al. Optical Limiting and Switching of Ultrashort Pulses in Nonlinear Photonic Band Gap Materials, 尸一z'ccr/1994， 73(10): 1368~1371)、通过缺陷模式迁移(文献9， TRANP. Optical Limiting and Switching of Short Pulses by Use of a Nonlinear Photonic Bandgap Structure with a Defect ■/ownw/o/Y/ze Qp"ca/ojMwm'c" 1997, 14(10): 2589 2595)、通过非线性频率转 换(文献10， Schmid, R.P.; Reif， J. Efficient instantaneous optical switching and frequency conversion on a femtosecond time scale. Lasers snd Electro-Optical Europe, 2003. CLEO/Europe. 2003.)等等。在光子晶体中引入非线性材料，并通过光子与非线性材料的相互作用可以实现 全光开光的功能。但是会存在一个问题，就是利用局域光场增强非线性效应时难以实现光强 对折射率的稳定控制。在一维光子晶体中引入缺陷，可在缺陷层中得到很强的光局域(文献 11， Trofimov, Vyacheslav A， Tereshin， Evgenii B. Influence of Anderson localization on Nonlinear light localization in 1-D photonic crystal. - 772e Soc/e/y./^ - Op/7co/ ￡"g7'"eeri"g,v 5949, p 1-10, 2005)，若此层由非线性材料构成，则非线性效应可大大增强；但上述问题在 全光开关的设计中是必须考虑的，因为全光开关的实现依赖于材料非线性介质折射率的改变 量An，而An与缺陷层中的局域因子密切相关且相互影响。如果An不能是定值，即光子晶体 的透射状态不能稳定，全光开关也就无法实现。
技术实现思路
本专利技术目的在于解决设计光子晶体全光开关所存在的上述问题，从而提出了一种含多缺 陷的一维非线性光子晶体全光开关。该光开关可以在半导体材料基板上通过深刻蚀法制备出 具有多缺陷的一维非线性光子晶体，利用非线性层的三阶非线性光学Kerr效应实现对信号光 的"开"、"关"控制。在利用光子晶体实现全光开关基本原理的基础上，通过引入多个非线性缺陷层，并调整 各介质层参数形成宽带缺陷模，通过让泵浦光落在宽带缺陷模内，实现泵浦光强对非线性层 折射率的稳定控制，进而光开关的输出状态得到稳定控制。本专利技术的目的可通过如下措施来实现一种，其中 该光开关是在一维光子晶体中引入多缺陷层实现，其中该一维光子晶体由两种不同的介 质层A， B交替堆砌，中间加本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种输出状态稳定可控的多缺陷一维光子晶体全光开关的实现方法，其中： 该一维光子晶体由两个（ＡＢ）↑［Ｓ］Ｄ（ＢＡ）↑［Ｎ］Ｂ（ＡＢ）↑［Ｎ］Ｄ（ＢＡ）↑［Ｓ］型结构光子晶体级联而成，其中Ａ、Ｂ层由线性介质构成，Ｄ层为缺陷层，由非线性介 质构成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：田慧平，王博，刘彬，纪越峰，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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