CN101344700B - 一种基于光载流子的光学逆向调制器 - Google Patents

一种基于光载流子的光学逆向调制器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于光载流子的光学逆向调制器，其特征在于：A、包括从左至右顺序排列的询问光光源、硅片、角锥棱镜、泵浦光光源、扩束透镜和干涉装置；B、询问光光源、硅片和角锥棱镜阵列设置在同一光轴上，所述泵浦光光源经过扩束透镜扩束后通过干涉装置产生干涉条纹，再入射到所述硅片上，该入射光与询问光光源的光束在同一平面内，泵浦光光源由S(t)数字信号调制；C、所述泵浦光光源的光子能量大于硅片的禁带宽度，所述询问光光源的光子能量小于硅片的禁带宽度。本发明的有益效果：(1)结构简单容易实现，(2)所需器件都是光学器件，不受电磁干扰，(3)响应速度快。

Description

一种基于光载流子的光学逆向调制器
技术领域
本发明涉及光信息技术领域，具体涉及一种基于光载流子的光学逆向调制器。
背景技术
光学逆向调制器是逆向调制光通信系统的关键所在。光学逆向调制器是通过改变逆向器件的后向反射特性来实现调制的一种器件，通过调制激光的反射波进行通信。光学逆向调制器可以采用的方案有多种，其性能主要与调制器件有关，比如液晶器件，多量子阱器件，微机电系统(MEMS)器件，衰减全反射调制器件等。光学逆向调制器按结构分主要有两类：棱镜反射型和“猫眼”结构回波调制型。对于棱镜反射型，改变反射率的方式有多种，其中一种类型包括：MEMS调制、衰减全反射调制等，这种类型的光学逆向调制器主要需要解决一下关键技术：调制面的制作技术和高性能调制材料的研制。另一种调制是利用调制器件有规律的开关来进行回波调制，调制器件包括：铁电液晶光阀、电光相位调制器、多量子阱器件等，这种类型的光学逆向调制器主要受限于调制器件的特性，目前大面积高速光调制器件的制作仍是一个难点。“猫眼”效应逆向调制器利用“猫眼”的后向反射特性来达到调制目的，其调制方式包括：离焦调制和吸收型调制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何提供一种基于光载流子的光学逆向调制器，该逆向调制器只用光学器件就能完成，结构简单合理，并且响应速度快，视场角大、方向性强。
针对上面提出的问题，本发明提供了一种基于光载流子的光学逆向调制器，其特征在于：
A、包括从左至右顺序排列的询问光光源、硅片、角锥棱镜、泵浦光光源、扩束透镜和干涉装置；
B、询问光光源、硅片和角锥棱镜阵列设置在同一光轴上，所述泵浦光光源经过扩束透镜扩束后通过干涉装置产生干涉条纹，再入射到所述硅片上，该入射光与询问光光源的光束在同一平面内，泵浦光光源由S(t)数字信号调制；
C、所述泵浦光光源的光子能量大于硅片的禁带宽度，所述询问光光源的光子能量小于硅片的禁带宽度。
按照本发明所提供的基于光载流子的光学逆向调制器，其特征在于，所述硅片为重掺杂硅片，所述角锥棱镜由相互垂直的三个高反射率平面组成。
按照本发明所提供的基于光载流子的光学逆向调制器，其特征在于，所述干涉装置为由两个半反镜和两个反射镜及一个劈尖或上半部为半球下半部为圆柱的装置组成的光路系统。
本发明的有益效果：(1)结构简单容易实现，(2)所需器件都是光学器件，不受电磁干扰，(3)响应速度快。
附图说明
图1是本发明所提供的基于光载流子的光学逆向调制器结构示意图；
图2是本发明所应用的干涉装置结构示意图；
图3是劈尖的结构示意图；
图4是上半部为半球下半部为圆柱的结构示意图。
其中1、询问光光源，2、硅片，3、角锥棱镜，4、泵浦光光源，5、扩束透镜，6、干涉装置。其中601、1号半反镜，602、反射镜，603、2号半反镜，604、反射镜，605、劈尖或上半部为半球下半部为圆柱的装置
具体实施方式
下面结合附图以及实例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，从左至右从上至下包括：询问光光源1，硅片2，角锥棱镜3，泵浦光光源4，扩束透镜5，干涉装置6。询问光光源1，硅片2，角锥棱镜3在同一条光轴上，泵浦光光源4经过扩束透镜5扩束后通过干涉装置6产生干涉条纹(方案1产生条形纹，方案2产生环状纹)，再入射到硅片2上，该入射光与询问光光源1的光束在同一平面内，泵浦光光源4由S(t)数字信号调制，其中泵浦光光源4的光子能量大于硅片2的禁带宽度，询问光光源1的光子能量小于硅片2的禁带宽度。询问光光源1为光子能量大于硅片禁带宽度的红外半导体激光器，泵浦光光源4为光子能量小于硅片禁带宽度的激光器，逆向调制器由硅片2和角锥棱镜3组成，其中硅片2选用重掺杂硅片，角锥棱镜3是由相互垂直的三个高反射率平面组成。其中干涉装置6结构见图2，包括1号半反射镜601、反射镜602、2号半反射镜603、反射镜604、劈尖或上半部为半球下半部为圆柱的装置605，各镜面相互平行的设置在同一平面内，左下角为1号半反射镜601，右上角为2号半反射镜603，左上角和右下角分别为反射镜602和反射镜604，将劈尖或上半部为半球下半部为圆柱的装置605放置在1号半反射镜601和反射镜604之间。此系统的工作原理以在光路中加入劈尖为例来说明，通过扩束透镜的光束经过1号半反镜601后被分为两束，一束沿原光路方向被反射镜602反射射向2号半反镜603，另一束沿垂直方向通过劈尖(结构如图3所示)和反射镜604反射后到达2号半反镜603，两束光相遇产生等厚干涉条纹，被硅片接收，条纹形状为明暗相间的条形纹，如果在光路中加入上半部为半球下半部为圆柱的装置(结构如图4所示)将产生环形纹。
本发明运用的基本原理：泵浦光(光子能量大于半导体材料的禁带宽度)入射到半导体材料表面激发电子空穴对(或称为光生载流子)，由于这种光注入引起了材料折射率的变化，通过干涉装置产生干涉条纹从而将在硅片上形成光载流子光栅。另一方面，泵浦光光源是由随时间变化的数字信号调制的，数字信号为“1”时发出泵浦光，为“0”时不发，相应的在信号为“1”时在硅片上形成光载流子光栅，询问光可以通过，为“0”时硅片上没有折射率变化，询问光不能通过。运用这种原理，预置一个S(t)信号序列，询问光到达硅片时，将依据S(t)入射到角锥棱镜，产生反射回到询问端，进行识别。该光学逆向调制器无需对激光发射端进行精确定位，方向性强、反应速度快、结构简单、视场角大，极大地降低动载体之间通信的成本和难度。

Claims (2)

1.一种基于光载流子的光学逆向调制器，其特征在于：
A、包括从左至右顺序排列的询问光光源、硅片、角锥棱镜，还包括泵浦光光源、扩束透镜和干涉装置，所述干涉装置为由两个半反镜和两个反射镜及一个上半部为半球下半部为圆柱的装置组成的光路系统；
B、询问光光源、硅片和角锥棱镜阵列设置在同一光轴上，所述泵浦光光源经过扩束透镜扩束后通过干涉装置产生干涉条纹，再入射到所述硅片上，该入射光与询问光光源的光束在同一平面内，泵浦光光源由S(t)数字信号调制；
C、所述泵浦光光源的光子能量大于硅片的禁带宽度，所述询问光光源的光子能量小于硅片的禁带宽度。
2.根据权利要求1所述的基于光载流子的光学逆向调制器，其特征在于，所述硅片为重掺杂硅片，所述角锥棱镜由相互垂直的三个高反射率平面组成。
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