一種全光波長轉換器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光纖通信技術領域，尤其涉及一種全光波長轉換器。
【背景技術】
[0002]超材料(Metamaterial)是一種人工超常電磁介質，其具備天然材料所不具有的超常電磁性質。超材料一般采用人工設計的多個金屬結構單元來獲得負的介電常數、負的磁導率以及負的折射率，而且這些金屬結構單元的尺寸遠小于電磁波的波長。超材料的性能除了與組成材料的性能有關以外，還與金屬結構單元的尺寸、單元間相互作用密切相關，因此，這些金屬結構單元又被稱為超原子或者超分子。最常見的超材料是利用金屬構建亞波長的周期結構來獲得負的介電常數、負的磁導率以及負的折射率。由于超材料具有電磁特異功能，因此具有潛在的應用，如電磁隱身、電磁波的完美吸收、超分辨成像以及超材料通信天線等。在外部信號刺激下，超材料性能發生相應的改變，從而實現光開關、波長轉換、光調制、光探測等功能，應用在光通信、光傳感等領域中。
[0003]波長轉換器是把光信號從一個波長轉換到另一個波長上的器件，全光波長轉換器是波分復用光網絡及全光交換網絡中的關鍵部件。波長轉換器按其工作原理主要可以分為:光/電/光型波長轉換器、相干型波長轉換器和基于光邏輯門的波長轉換器。目前，較為成熟的波長轉換器主要是光/電/光型的波長轉換器，光/電/光型的波長轉換器先將光信號轉換成電信號，經定時再生后，產生再生的電信號和時鐘信號，再用該電信號對標準波長的激光器重新進行調制，從而實現波長轉換。但是，它對信號格式和調制速率不透明，系統升級和應用范圍受限。相干型波長轉換器和基于光邏輯門的波長轉換器則分別利用四波混頻、交叉增益調制、交叉相位調制等效應實現波長轉換，雖然能夠彌補上述的不足，但器件的制作成本往往較高，其使用范圍具有局限性。
【發明內容】
[0004]本發明通過提供一種全光波長轉換器，解決了現有技術中的波長轉換器對信號格式和調制速率不透明，系統升級和應用范圍受限的技術問題。
[0005]本發明實施例提供了一種全光波長轉換器，包括:
[0006]電介質層；
[0007]天線層，所述天線層形成于所述電介質層的表面，所述天線層包括周期排列的多個天線結構單元；
[0008]所述天線結構單元包括第一缺口圓環天線、第二缺口圓環天線和截面為正方形的方形天線；
[0009]所述第一缺口圓環天線和所述第二缺口圓環天線對稱設置于所述方形天線的兩偵牝其中，所述第一缺口圓環天線和所述第二缺口圓環天線以所述截面的任一對角線為對稱軸，所述第一缺口圓環天線的缺口與所述第二缺口圓環天線的缺口相對。
[0010]優選的，所述方形天線的中心位于所述第一缺口圓環天線的圓心和所述第二缺口圓環天線的圓心連線的中點位置。
[0011]優選的，所述電介質層的材料為二氧化硅。
[0012]優選的，所述天線結構單元的材料為金屬。
[0013]優選的，所述金屬為金。
[0014]優選的，一個所述天線結構單元與位于其正下方的所述電介質層所構成的第一結構的長寬比例為2:1。
[0015]優選的，所述第一缺口圓環天線和所述第二缺口圓環天線的缺口均為圓環周長的1/4。
[0016]優選的，所述第一缺口圓環天線和所述第二缺口圓環天線相同。
[0017]本發明實施例中的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點:
[0018]本發明通過在電介質層表面設置天線層，并在天線層中設置周期排列的多個天線結構單元，每個天線結構單元包括第一缺口圓環天線、第二缺口圓環天線和方形天線，當栗浦光和探測光從靠近天線層的一側入射到本申請的全光波長轉換器上后，本申請的全光波長轉換器的透射譜發生變化，從而，改變本申請的全光波長轉換器對探測光的透射率，由此將栗浦光所攜帶的信號轉移到透射出的探測光上，實現全光波長轉換功能，不僅結構簡單、成本低，同時也拓寬了超材料的應用范圍。
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1為本發明實施例中一種全光波長轉換器的示意圖；
[0021]圖2為本發明實施例中將天線層投影到電介質層后第一結構的平面示意圖；
[0022]圖3為本發明實施例中一個【具體實施方式】中全光波長轉換器的透射譜；
[0023]圖4為本發明實施例中當有栗浦光入射時全光波長轉換器的透射譜。
[0024]其中，1為電介質層，2為天線層，21為第一缺口圓環天線，22為第二缺口圓環天線，23為方形天線，3為栗浦光，4為探測光。
【具體實施方式】
[0025]為解決現有技術中的波長轉換器對信號格式和調制速率不透明，系統升級和應用范圍受限的技術問題，本發明提供一種全光波長轉換器。
[0026]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0027]本發明實施例提供一種全光波長轉換器，該全光波長轉換器利用超材料進行實現。如圖1所示，所述全光波長轉換器位于以X軸和y軸建立的直角坐標系所在的平面內，所述全光波長轉換器包括電介質層1和天線層2，天線層2形成于電介質層1的表面，電介質層1的材料為二氧化娃，天線層2的材料為金屬，優選的，該金屬材料為金。
[0028]在本申請中，天線層2包括周期排列的多個天線結構單元，一個天線結構單元也即超材料的一個結構單元，一個天線結構單元包括一個第一缺口圓環天線21、一個第二缺口圓環天線22和一個方形天線23。具體的，第一缺口圓環天線21和第二缺口圓環天線22均為具有一缺口的圓環金屬天線，方形天線23為截面是正方形的金屬塊，圓環金屬天線的厚度與金屬塊的厚度相同，也即天線層2的厚度。
[0029]天線結構單元在x-y平面的投影如圖2所示，其中，第一缺口圓環天線21和第二缺口圓環天線22對稱設置于方形天線23的兩側，其中，第一缺口圓環天線21和第二缺口圓環天線22以正方形截面的任一對角線為對稱軸，且，第一缺口圓環天線21的缺口與第二缺口圓環天線22的缺口相對。
[0030]進一步，方形天線23的中心位于第一缺口圓環天線21的圓心和第二缺口圓環天線22的圓心連線的中點位置，即，將天線層2投影到電介質層1后，方形天線23的中心、第一缺口圓環天線21的圓心和第二缺口圓環天線22的圓心在同一直線上。一個天線結構單元與位于該天線結構單元正下方的電介質層1所構成的第一結構的長寬比例為2:1，例如，第一結構的寬為a，則，第一結構的長為2a。另外，第一缺口圓環天線21和第二缺口圓環天線22相同，均是缺口為圓環周長的1/4的圓環天線，兩個缺口圓環天線的內徑均為Γι，兩個缺口圓環天線的外徑均為r。，正方形截面的邊長為b。
[0031]對于本申請的所述全光波長轉換器，設有栗浦光3和探測光4，入射栗浦光3攜帶有信號，入射探測光4是沒有攜帶信號的連續光。當栗浦光3的入射光強度改變時，所述全光波長轉換器的共振頻率產生頻移，即，所述全光波長轉換器的透射譜發生改變，從而改變所述全光波長轉換器對探測光4的透射率，探測光4的透射光強發生改變，由此可以將栗浦光3所攜帶的