本发明专利技术涉及偏振改变装置(10)，包括具有处于谐振波长和线宽的谐振模式的谐振器腔(12)，其中谐振器构造为不呈现与强度无关的双折射或呈现与强度无关的双折射，与强度无关的双折射对限制在谐振器腔(12)中的光波的影响小于谐振模式的线宽。偏振改变装置还构造成呈现克尔非线性，克尔非线性适于由于对称性破坏而针对限制在谐振器腔(12)中的具有超过阈值强度的光强度的光波产生额外的偏振分量，其中额外的偏振分量的偏振方向与耦合到谐振器腔(12)中的光波的初始偏振分量正交。本发明专利技术还涉及偏振控制装置(30)、偏振传感器(18)、用于调节光波(100)的偏振的方法以及用于感测光波的偏振变化的方法。变化的方法。变化的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于调节光波的偏振的偏振改变装置和方法
[0001]本专利技术的实施例涉及偏振改变装置、偏振控制装置、偏振传感器、电光芯片、用于调节光波的偏振的方法以及用于感测光波的偏振方向的变化的方法。因此，本专利技术涉及光子学和光通信领域。
技术介绍
[0002]光子学被视为光通信和数据处理的关键使能技术。光子学基于光子和光作为信息载体，而不是传统使用的电流和电子电路，旨在为数据通信和数据处理以及计算应用提供技术。这种技术需要以高灵敏度的方式控制、切换和/或感测光波的参数。此外，将光子学用于这样的应用将通过用于建立所需光网络的装置的小型化而变得容易，特别是用于控制和切换用于携带和处理信息的光波的特性的装置。所述小型化的目标是将这种装置集成在芯片中，即集成电路，类似于传统的电子芯片和集成电路。要控制或切换的光波的一个参数可以是所述光波的偏振。
技术实现思路
[0003]因此，本专利技术的技术问题是提供用于以高度灵敏的方式控制、切换和/或感测光波的偏振的装置和方法。
[0004]这个问题通过具有在各个独立权利要求中指定的特征的装置和方法来解决。从属权利要求和说明书中指定优选实施例。
[0005]本专利技术的一个实施例涉及一种偏振改变装置，包括具有处于谐振波长和线宽的谐振模式的谐振器腔。谐振器构造成不呈现与强度无关的双折射或呈现与强度无关的双折射，与强度无关的双折射对限制在谐振器中的光波的影响小于谐振模式的线宽。谐振器还构造成呈现克尔非线性，克尔非线性适于由于对称性破坏而针对限制在谐振器腔中的光强度超过阈值强度的光波产生额外的偏振分量，其中额外的偏振分量的偏振方向与耦合至谐振器腔中的光波的初始偏振分量正交。
[0006]本专利技术的另一实施例涉及一种用于提供具有特定偏振的光波的偏振控制装置。偏振控制装置包括根据实施例的偏振改变装置，以及用于调节耦合到偏振改变装置中的光波的强度和/或中心波长的输入调节元件，其中输入调节元件构造为通过调节耦合到谐振器腔中的光波的功率和/或中心波长来控制光波耦合出谐振器腔的部分的偏振。
[0007]本专利技术的又一实施例涉及一种用于感测光波的偏振方向的变化的偏振传感器。偏振传感器包括根据实施例的偏振改变装置。偏振传感器还包括光源，用于将线性偏振的光波耦合到偏振改变装置中，使得限制在偏振改变装置的谐振器腔中的光波的强度超过克尔非线性的阈值强度，以及偏振分析器，用于分析光波耦合出偏振改变装置的部分的偏振，并且基于耦合出谐振器腔的光波的偏振的测量的变化，确定耦合到偏振改变装置的谐振器腔中或者限制在偏振改变装置的谐振器腔内的光波的偏振变化。
[0008]本专利技术的又一实施例涉及一种电光芯片，电光芯片包括根据实施例的偏振改变装
置和/或偏振控制装置和/或偏振传感器。电光芯片可以可选地是小型化芯片。
[0009]本专利技术的又一实施例涉及一种用于调节具有线性偏振的光波的偏振的方法。方法包括将光波耦合至谐振器腔中，谐振器腔具有处于谐振波长和线宽的谐振模式，其中谐振器腔不呈现与强度无关的双折射或呈现与强度无关的双折射，与强度无关的双折射对限制在谐振器中的光波的影响小于谐振的线宽。方法还包括增加限制在谐振器腔中的光波的强度，以超过谐振器腔的克尔非线性的阈值强度，从而由于对称性破坏而针对限制在谐振器腔中的连续光波产生额外的偏振分量，其中额外的偏振分量的偏振方向与耦合至谐振器腔中的光波的初始偏振分量正交。
[0010]本专利技术的又一实施例涉及一种用于调节具有中心波长和线性偏振的光波的偏振的方法。方法包括将光波耦合至具有处于谐振波长和线宽的谐振的谐振器腔中，其中谐振器腔不呈现与强度无关的双折射或呈现与强度无关的双折射，与强度无关的双折射对限制在谐振器中的光波的影响小于谐振的线宽。方法还包括提供限制在谐振器腔中的光波的强度，以超过谐振器腔的克尔非线性的阈值强度，从而由于对称性破坏而产生额外的偏振分量，其中额外的偏振分量的偏振方向与耦合至谐振器腔中的光波的初始偏振分量正交。方法还包括调节耦合至谐振器腔中的光波的中心波长，以便与由于对称性破坏而分开的几个不同谐振波长中的一个重叠。
[0011]本专利技术的又一实施例涉及一种用于感测光波的偏振方向的变化的方法。方法包括提供具有处于谐振波长和线宽的谐振的谐振器腔，其中谐振器腔不呈现与强度无关的双折射或呈现与强度无关的双折射，与强度无关的双折射对限制在谐振器中的光波的影响小于谐振的线宽。方法还包括将光波耦合至谐振器腔中，使得光波以超过导致对称性破坏的克尔非线性的阈值强度的强度被限制在谐振器腔中。方法还包括测量光波耦合出谐振器腔的部分的偏振，并基于耦合出谐振器腔的光波的偏振的测量的变化，确定耦合至谐振器腔中或限制在谐振器腔内的光波的偏振变化。
[0012]光波是一种电磁辐射波，也称为光学波。光波和光学波这两个术语在这篇手稿中被当作同义词使用。光波可以具有可见的和/或不可见的光谱成分。例如，光波可以具有在红外、可见或紫外光谱区中的中心波长。例如，光波可以具有1.55μm的中心波长。光波包括相干光或由相干光组成，其中相干长度比根据实施例的偏振改变装置中的光波的光路更长。光波可选地提供为激光辐射，可选地提供为连续激光波。
[0013]谐振器的谐振模式是满足用于限制在具有特定波长的谐振器中的光波的谐振条件的模式。谐振模式的线宽对应于满足谐振条件的光谱宽度。谐振导致光学波在谐振器腔内建立驻波。
[0014]没有与强度无关的双折射的谐振器腔意指限制在谐振器腔中的光学波在谐振器腔中不经历与光波的强度无关的任何双折射。换句话说，对于限制在谐振器腔中的光波的所有偏振方向，谐振器腔的线性折射率均是相同的。谐振器腔可以构造成自然地不呈现与强度无关的双折射，或者可以包括用于消除谐振器腔的与强度无关的双折射的其他可能出现的额外手段。可替代地，允许的与强度无关的双折射水平小于谐振模式的线宽，这意指任何可能剩余的与强度无关的折射足够小，而不会显著影响限制在谐振器腔中的光波的谐振条件。特别地，可能剩余的与强度无关的双折射被限制在不会驱使受限光波相对于谐振器腔的谐振波长脱离谐振的值。
[0015]具有克尔非线性的谐振器腔意指谐振器腔呈现与强度相关的双折射，其中与强度相关的双折射对于超过阈值强度的受限光学波表现出显著的影响。换句话说，克尔非线性提供了这样的效应，即对于超过阈值强度的光学波的强度，谐振器腔呈现出双折射，即取决于光学波的偏振方向并且取决于强度的折射率。克尔非线性可以提供为形成谐振器的光纤或波导的材料属性。例如，具有中心对称晶体结构和高三阶磁化率的材料可能适合于提供克尔非线性。用于谐振器腔和/或光纤或波导的合适材料通常可以是：熔融石英、氮化硅、氮化铝、氟化钙和氟化镁。当光波的强度超过克尔非线性的阈值强度时，克尔非线性影响光波的偏振。常见材料中阈值强度的典型值在一定范围中，该范围可以在输入功率在1μW到100mW的范围内的高Q谐振器中实现。
[0016]对称性破坏意指谐振器腔的谐振关于受限光学波的偏振方向的对称性被取消。换句话说，尽管对于低于阈值强度的强度，谐振器本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.偏振改变装置(10)，包括具有处于谐振波长和线宽的谐振模式的谐振器腔(12)，其中谐振器构造成：
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不呈现与强度无关的双折射或呈现与强度无关的双折射，与强度无关的双折射对限制在谐振器腔(12)中的光波的影响小于谐振模式的线宽；
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呈现克尔非线性，克尔非线性适于由于对称性破坏而针对限制在谐振器腔(12)中的光强度超过阈值强度的光波产生额外的偏振分量，其中额外的偏振分量的偏振方向与耦合至谐振器腔(12)中的光波的初始偏振分量正交。2.根据权利要求1所述的偏振改变装置(10)，其中谐振器腔(12)呈现至少两种简并偏振谐振模式，至少两种简并偏振谐振模式在低于阈值强度的强度下共享相同的谐振波长，并且它们的偏振方向或偏振旋向性不同。3.根据权利要求2所述的偏振改变装置(10)，其中简并偏振谐振模式在限制在谐振器腔(12)中的光波(102)的超过克尔非线性的阈值强度的强度下分开。4.根据前述权利要求中任一项所述的偏振改变装置(10)，其中谐振器腔(12)还包括至少两个高反射镜(14)。5.根据前述权利要求中任一项所述的偏振改变装置(10)，其中谐振器腔(12)适于作为光纤腔或波导腔或包括非线性克尔介质的自由空间腔。6.根据前述权利要求中任一项所述的偏振改变装置(10)，其中谐振器腔(12)包括作为腔镜(14)的两个光纤布拉格镜。7.根据前述权利要求中任一项所述的偏振改变装置(10)，其中谐振器腔(12)包括光纤偏振控制器(26)，用于降低或消除谐振器腔(12)的任何与强度无关的双折射。8.根据权利要求1
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3中任一项所述的偏振改变装置(10)，其中偏振器腔(12)为或包括微偏振器。9.根据前述权利要求中任一项所述的偏振改变装置(10)，其中谐振器腔具有至少100的精细度。10.根据前述权利要求中任一项所述的偏振改变装置(10)，其中偏振改变装置(10)集成在芯片中。11.偏振控制装置(30)，用于提供具有特定偏振的光学波，偏振控制装置(30)包括：
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根据权利要求1
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9中任一项所述的偏振改变装置(10)；
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输入调节元件，用于调节耦合至偏振改变装置(10)中的光波(100)的强度和/或中心波长，其中输入调节元件构造成通过调节耦合至谐振器腔(100)中的光波的功率和/或中心波长来控制光波(104)耦合出谐振器腔(12)的部分的偏振。12.根据权利要求11所述的偏振控制装置(30)，还包括光源(22)，其中输入调节元件构造为控制光源(22)，用于调节耦合至偏振改变装置(10)中的光波(100)的强度和/或中心波长。13.根据权利要求11或12所述的偏振控制装置(30)，其中光源(22)适于发射连续光波。14.偏振传感器(18)，用于感测光波的偏振方向的变化，偏振传感器(18)包括：
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根据权利要求1
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9中任一项所述的偏振改变装置(10)；
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光源(22)，用于将线性偏振的光波(100)耦合至偏振改变装置(10)...
【专利技术属性】
技术研发人员：帕斯卡尔，
申请(专利权)人：马克斯，
类型：发明
国别省市：
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