CN101738686A - 一种波长和输出光强度可控的延迟器及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够按照实际情况的需要，在保证输出光强度可调的情况下具有较大的延迟时间输出、使得与延迟时间相对应的输出光波频率有一定可控性的波长和输出光强度可控的延迟器及其制作方法。它包括光源、光纤、第一耦合器、第二耦合器、第一探测器和第二探测器，第一耦合器和光纤耦合形成第一环形谐振器，第二耦合器和光纤耦合形成第二环形谐振器，光源分别光连接第一探测器和第二探测器，光源通过第二耦合器光连接第一探测器。在保证输出光强度可调的情况下，实现较大的延迟时间输出，延迟时间相对应的输出光波频率有一定的可控性。延迟器可进一步应用在光开关、光缓存、光调制器以及光学滤波器等比较有应用前景的方面。
Description
(一)技术领域
本发明涉及光电子技术，具体说就是一种波长和输出光强度可控的延迟器及其制作方法。
(二)背景技术
自1960年激光产生开始，光速减慢这一个领域逐渐进入人们的视角，引起人们的广泛关注。在输入光强度一致的情况下，光延迟器不但要保证有较大的延迟时间输出，而且要保证输出光强度和谐振光波频率在特定条件下可以控制。产生慢光的方式有电磁感应透明(EIT)、耦合谐振诱导透明(CRIT)和耦合谐振光波导(CROW)等。将携带振幅和相位信息的光脉冲经过耦合谐振器之后产生延迟效应，可以作为延迟器即光速减慢的初步应用。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种能够按照实际情况的需要，在保证输出光强度可调的情况下具有较大的延迟时间输出、使得与延迟时间相对应的输出光波频率有一定可控性的波长和输出光强度可控的延迟器及其制作方法。
本发明的目的是这样实现的：所述的波长和输出光强度可控的延迟器，它包括光源、光纤、第一耦合器、第二耦合器、第一探测器和第二探测器，第一耦合器和光纤耦合形成第一环形谐振器，第二耦合器和光纤耦合形成第二环形谐振器，光源分别光连接第一探测器和第二探测器，光源通过第二耦合器光连接第一探测器。
本发明还有以下技术特征：
(1)所述的光纤为普通单模光纤Corning SMF-28；
所述的第一环形谐振器和第二环形谐振器，在相同光强输入的条件下，通过调节第一环形谐振器和第二环形谐振器的耦合比，二者按照一定的匹配关系使延迟器输出的光强度相同；通过改变第一环形谐振器和第二环形谐振器谐振环的长度，调节谐振波长及慢光带宽也即是延迟器所能得到的延迟时间；
(3)所述的第一耦合器和第二耦合器，根据实际需要适当改变第一耦合器和第二耦合器的耦合比的参数来满足输出光强的条件。
本发明种波长和输出光强度可控的延迟器的制作方法，方法步骤如下：
步骤一：依据制作耦合器的耦合比参数，经过数值仿真分析两个耦合器耦合比的不同匹配条件，按照耦合器的耦合比值从99∶1到1∶99进行详细的耦合理论计算，模拟出在两个耦合比值互不相同的情况下，获得同样输出光强，使延迟器出现相同或不同的延迟时间；
步骤二：同时微小改变环型耦合谐振器中两个耦合环的长度，微调节延迟器输出的谐振波长，使输出光波的频率可以控制；同时较大幅度改变环型耦合谐振器中的两个耦合环的长度，慢光区域的带宽和谐振波长明显变宽，延迟器的延迟时间相应增加。
本发明一种波长和输出光强度可控的延迟器及其制作方法，所述的波长和输出光强度可控的延迟器由耦合谐振器与光纤耦合而成，其中耦合谐振器的谐振不需要腔面或光栅来提供光反馈，十分有利于与其他光学或光电子器件的连接，其小型化、集成化的特点可以得到更广泛的应用。此延迟器还能够按照实际情况的需要，在保证输出光强度可调的情况下，实现较大的延迟时间输出，并且延迟时间相对应的输出光波频率有一定的可控性。本发明所述的基于耦合谐振器的延迟器可进一步应用在光开关、光缓存、光调制器以及光学滤波器等比较有应用前景的方面。
(四)附图说明
图1为本发明的结构示意图。
(五)具体实施方式
下面结合附图举例对本发明作进一步说明。
实施例1：结合图1，本发明一种波长和输出光强度可控的延迟器，它包括光源、光纤、第一耦合器(2)、第二耦合器(4)、第一探测器(7)和第二探测器(8)，第一耦合器(2)和光纤耦合形成第一环形谐振器(1)，第二耦合器4和光纤耦合形成第二环形谐振器3，光源分别光连接第一探测器7和第二探测器8，光源通过第二耦合器4光连接第一探测器7。
本发明还有以下技术特征：
所述的光纤为普通单模光纤Corning SMF-28。
所述的第一环形谐振器和第二环形谐振器，在相同光强输入的条件下，通过调节第一环形谐振器和第二环形谐振器的耦合比，二者按照一定的匹配关系使延迟器输出的光强度相同；通过改变第一环形谐振器和第二环形谐振器谐振环的长度，调节谐振波长及慢光带宽也即是延迟器所能得到的延迟时间。
所述的第一耦合器和第二耦合器，根据实际需要适当改变第一耦合器和第二耦合器的耦合比的参数来满足输出光强的条件。
本发明一种波长和输出光强度可控的延迟器的制作方法，步骤如下：
步骤一：依据制作耦合器的耦合比参数，经过数值仿真分析两个耦合器耦合比的不同匹配条件，按照耦合器的耦合比值从99∶1到1∶99进行详细的耦合理论计算，模拟出在两个耦合比值互不相同的情况下，获得同样输出光强，使延迟器出现相同或不同的延迟时间；
步骤二：同时微小改变环型耦合谐振器中两个耦合环的长度，微调节延迟器输出的谐振波长，使输出光波的频率可以控制；同时较大幅度改变环型耦合谐振器中的两个耦合环的长度，慢光区域的带宽和谐振波长明显变宽，延迟器的延迟时间相应增加。
实施例2：本发明所述的一种波长和输出光强度可控的延迟器包括：第一耦合器(2)、第二耦合器(4)、第一探测器(7)和第二探测器(8)，光信号(光波长为1550nm)输入第一耦合器(2)和光纤耦合形成第一环形谐振腔(1)，第二耦合器(4)和光纤耦合形成第二环形谐振腔(3)，光源的输入端(5)分别光连接第一探测器(7)(New Focus 1454)和第二探测器(8)(New Focus 1454)，光源通过第二耦合器(4)的输出端(6)光连接第一探测器(7)，图中光经过输入端被分成两束光路，其中一束作为参考光路原始的光强度计相位信息被第二探测器(8)所接收，另一束光经过耦合环型谐振器，产生相对应的光强度、相位与延迟时间，被第一探测器(7)所接收。此结构中的耦合环型谐振器是由两个耦合器与部分光纤耦合而成。第一耦合器(2)和第二耦合器(4)各自的耦合系数是不同的，根据数值模拟计算通过改变其耦合系数的大小，可以得到相同的输出光强，并且根据实际需要，得到可控制的输出光强。再者通过改变环型谐振器的环长，可以调节其谐振波长，在延迟器中输出更大的延迟时间。
具体实施步骤：
1.本实施例中针对能制作耦合器的耦合比(即直通功率与耦合功率之比)参数，举例为：将耦合器的具体参数设定为(1)第一个耦合器的耦合比为90∶10以及第二个耦合器的耦合比为39∶61；(2)第一个耦合器的耦合比为92∶8以及第二个耦合器的耦合比为47∶53；(3)第一个耦合器的耦合比为87∶13以及第二个耦合器的耦合比为29∶71；(4)第一个耦合器的耦合比为62∶38以及第二个耦合器的耦合比为25∶75；(5)第一个耦合器的耦合比为69∶31以及第二个耦合器的耦合比为33∶67；(6)第一个耦合器的耦合比为73∶27以及第二个耦合器的耦合比为38∶62。按照一定的匹配关系，将此六组数据进行数值仿真及模拟计算之后，发现第一耦合器和第二耦合器的匹配耦合比在(1)(2)(3)种情况下都可以使延迟器输出光波强度为入射光波强度50％，而在(4)(5)(6)情况下可以使输出光波强度为入射光波强度的75％。通过上述的例子，通过对耦合器的耦合比进行精密的设计，可以实现对延迟器输出光波强度的严格控制。为此延迟器能够应用于实际情况中起到了很好的理论铺垫作用。
2.经过缜密的理论计算之后分析得出关于同时改变两个环形谐振器的环长，可以调节延迟器输出的谐振频率，使输出光波的频率可以控制。并举例说明如下：
(1)微小调节：第一个光纤环形器和第二个光纤环形器长度相等，设定为3m，此时第一个耦合器的耦合比为90∶10以及第二个耦合器的耦合比为39∶61。若两个光纤环形器同时处于谐振状态，假定此时的输出光波强度透过峰的峰值对准1550nm。如果同时调整第一个和第二个光纤环形器的长度，设为3.5m的时候，输出光波强度透过峰值左移4.12×105Hz；或者同时调整第一个和第二个光纤环形器的长度，设为2.5m的时候，输出光波强度透过峰值右移5.35×105Hz。通过上述微调两个光纤环形器的长度，就可以将透射峰的峰值准确对准所需要的中心波长。因此细微的调节光纤环形器的长度，可以对输出光波长起到重要的调节作用。
(2)大幅度调节：第一个光纤环和第二个光纤环长度相等，设定为3m，其慢光区域的带宽为5.48×106Hz，第一个光纤环和第二个光纤环长度相等，设定为300m，其慢光区域的带宽为5.48×104Hz，第一个光纤环和第二个光纤环长度相等，设定为0.03m，其慢光区域的带宽为5.48×108Hz。不同的带宽相对应的延迟时间不同，因而大幅度改变光纤环的长度，可以对延迟器的延时起到明显的调控作用。
Claims (5)
1.一种波长和输出光强度可控的延迟器，它包括光源、光纤、第一耦合器(2)、第二耦合器(4)、第一探测器(7)和第二探测器(8)，其特征在于：第一耦合器(2)和光纤耦合形成第一环形谐振器(1)，第二耦合器(4)和光纤耦合形成第二环形谐振器(3)，第一环形谐振器和第二环形谐振器共同组成光学耦合谐振系统；光源被分束后一部分通过光学耦合谐振系统连接第一探测器(7)，另一部分光源直接连接第二探测器(8)。
2.根据权利要求1所述的一种波长和输出光强度可控的延迟器，其特征在于：所述的第一环形谐振器和第二环形谐振器，在相同光强输入的条件下，通过调节第一环形谐振器和第二环形谐振器中耦合器的耦合比，二者按照一定的匹配关系使延迟器输出的光强度相同；通过改变第一环形谐振器和第二环形谐振器的长度，调节谐振波长及慢光带宽也即是延迟器所能得到的延迟时间。
3.根据权利要求1所述的一种波长和输出光强度可控的延迟器，其特征在于：所述的光纤为普通单模光纤Corning SMF-28。
4.根据权利要求1所述的一种波长和输出光强度可控的延迟器，其特征在于：所述的第一耦合器和第二耦合器，根据实际需要适当改变第一耦合器和第二耦合器的耦合比的参数来满足输出光强的条件。
5.一种波长和输出光强度可控的延迟器的制作方法，其特征在于：方法步骤如下：
步骤一：依据制作光纤耦合器的耦合比参数，经过数值仿真分析两个耦合器耦合比的不同匹配条件，按照耦合器的耦合比值从99∶1到1∶99进行详细的耦合理论计算，模拟出在两个耦合比值互不相同的情况下，获得同样输出光强，使延迟器出现相同或不同的延迟时间；
步骤二：同时微小改变光学耦合谐振系统中两个环形谐振器的长度，可以精细调节延迟器输出的谐振波长，使输出光波的频率可以控制；同时较大幅度改变光学耦合谐振系统中两个环形谐振器的长度，慢光区域的带宽和谐振波长明显变宽，延迟器的延迟时间相应增加。
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