一種基于電光衍射的定向分波器及波分復用系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于光通信技術領域，尤其涉及一種基于電光衍射的定向分波器及波 分復用系統。
【背景技術】
[0002] 光通信是指以光波為載波的一種通信方式。在光通信技術中，為滿足帶寬業務對 帶寬資源的需求，一般采用波分復用技術，即在一條通信信道上同時傳輸多個波長信號的 技術。
[0003] 如圖1示出了現有技術提供的單向的波分復用系統的原理。在發送端，合波器將n 個信道的光波合并在一條光纖中傳輸；在接收端，分波器將經光纖傳輸的復合光中各波長 的光波分開，以進入各自的信道，從而實現波分復用功能。
[0004] 但現有技術提供的分波器功能單一，只具有將不同波長的光波引導到特定信道上 的功能，即只具有分波功能，若需要對分離后的光波的強度進行調制，則還需單獨的調制器 件實現。 【實用新型內容】
[0005] 本實用新型實施例的目的在于提供一種基于電光衍射的定向分波器，旨在解決現 有技術提供的分波器只具有分波功能，不具有對分離后的光波的強度進行調制的功能，BP 功能單一的問題。
[0006] 本實用新型實施例是這樣實現的，一種基于電光衍射的定向分波器，所述基于電 光衍射的定向分波器包括：
[0007] 附有橫向電極的光學超晶格，用于在外電場作用下，將輸入的復色光中、滿足電光 布拉格衍射的準相位匹配條件的光波散射輸出到特定方向上；
[0008] 偏振片，用于阻擋所述光學超晶格輸出的光波中未經散射的殘余分量。
[0009] 本實用新型實施例的另一目的在于提供一種波分復用系統，包括設置在發送端的 合波器，以及設置在接收端的分波器，所述分波器是一基于電光衍射的定向分波器，所述基 于電光衍射的定向分波器包括：
[0010] 附有橫向電極的光學超晶格，用于在外電場作用下，將輸入的復色光中、滿足電光 布拉格衍射的準相位匹配條件的光波散射輸出到特定方向上；
[0011] 偏振片，用于阻擋所述光學超晶格輸出的光波中未經散射的殘余分量。
[0012] 本實用新型提供的基于電光衍射的定向分波器及波分復用系統是利用附有橫向 電極的光學超晶格對經傳輸介質傳輸的復色光進行波長選擇和定向分配，不僅能將不同波 長的光波引導到特定信道上，還可通過對外電場的大小的調節，實現對分離后的光波的強 度的調制，即將分波和調制功能集成在一片晶片上完成，結構簡單，節約成本，且響應速度 可以達到亞納秒，能夠滿足光纖通信的快速響應要求。
【附圖說明】
[0013] 圖1是現有技術提供的單向的波分復用系統的原理圖；
[0014] 圖2是本實用新型提供的基于電光衍射的定向分波器的結構圖；
[0015] 圖3是電光布拉格衍射的準相位匹配條件的矢量合成示意圖；
[0016] 圖4本實用新型中，當光學超晶格為六角極化二維光學超晶格、入射光是波長為 入1和A2的Z方向偏振的線偏振光時，入射光在光學超晶格中發生電光布拉格衍射的準相 位匹配過程的示意圖。
【具體實施方式】
[0017] 為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋 本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0018] 針對現有技術存在的問題，本實用新型提出的基于電光衍射的定向分波器是利用 附有橫向電極的光學超晶格實現分波及光調制功能。
[0019] 圖2示出了本實用新型提供的基于電光衍射的定向分波器的結構，為了便于說 明，僅示出了與本實用新型相關的部分。
[0020] 本實用新型提供的基于電光衍射的定向分波器包括：附有橫向電極的光學超晶格 1，用于在外電場V作用下，將輸入的復色光中、滿足電光布拉格衍射的準相位匹配條件的 光波散射輸出到特定方向上；偏振片2,用于阻擋光學超晶格1輸出的光波中未經散射的殘 余分量。
[0021] 本實用新型中，復色光是指經由傳輸介質（如：光纖等）傳輸的、含有多種波長的 光波。
[0022] 本實用新型中，加載在光學超晶格1的橫向電極上的外電場的方向與復色光的傳 輸方向垂直。例如，若外電場的方向為光學超晶格1的y軸方向，則復色光的傳輸方向為光 學超晶格1的X軸方向。
[0023] 本實用新型中，光學超晶格1優選是二維光學超晶格，且優選為六角極化二維光 學超晶格。
[0024] 以下說明本實用新型提供的基于電光衍射的定向分波器中，光學超晶格1實現分 波的理論基礎：
[0025] 在外電場作用下，復色光在光學超晶格1中發生布拉格電光衍射，從而在光學超 晶格1輸出側的一些特定方向上可以接收到不同波長的衍射光。布拉格電光衍射是光波在 介質中傳播時由于電光效應誘導極化，在某些滿足布拉格定律的方向上會出現與入射光同 頻率但偏振不同的光衍射。
[0026] 如圖3示出了電光布拉格衍射的準相位匹配條件，其中，;lV是經光學超晶格1輸出 O 的衍射光波矢，Ztv是光學超晶格1的相應入射光波矢，A是光學超晶格1的材料的倒格矢， en 且有< +么=(。可見，該準相位匹配條件是嚴格的矢量匹配，入射光波矢<、衍射光波矢 f和材料的倒格矢&必須完全閉合。而嚴格的相位匹配決定了只有在特定的方向上才可 〇? 觀測到有效的衍射光，而不同的波長的入射光對倒格矢的要求是不一樣的，因此衍射光的 傳播方向也不同。若某一波長的光在光學超晶格1中能夠找到合適的倒格矢使之滿足準相 位匹配條件，則可以在某一特定方向上觀察到可觀的衍射光，而且其強度可以由外電場控 制。
[0027] 例如，當光學超晶格1為六角極化二維光學超晶格時，若入射光是波長為AJP入2 的z方向偏振的線偏振光，它們在光學超晶格1中的波矢分別是和k ,倒格矢 ^lll參與波長為Al的入射光的相位匹配，倒格矢(^11參與波長為12的入射光的相位匹配， 波長為X:的入射光經光學超晶格1輸出的衍射光波矢為波長為X2的入射光經光 學超晶格1輸出的衍射光波矢為Ak2;),則如圖4示出了此時入射光在光學超晶格1中發 生電光布拉格衍射的準相位匹配過程。
[0028] 在確定光學超晶格1極化方案時，由于該準相位匹配條件是嚴格的矢量匹配，因 此，在已知入射光波矢Ztv和衍射光波矢^的前提下，可通過準相位匹配條件得到材料的倒 e 〇 格矢A,從而確定倒格矢的分布情況。之后，通過傅里葉變換可求得真實空間的格子分布， 從而確定光學超晶格1極化方案。
[0029] 本實用新型中，光學超晶格1不僅可實現波長定向分配，還可通過改變外電場的 大小來調節衍射光的光強。假設經光學超晶格1散射輸出的某一方向上的衍射光的光強為 Idiffraction' 則有：
[0030] Idiffraction=Sin2(KqL) (1)
[0031] 其中，L為光學超晶格1的有效晶體長度，Kq為電光耦合系數且滿足：
【主權項】
1. 一種基于電光衍射的定向分波器，其特征在于，所述基于電光衍射的定向分波器包 括： 附有橫向電極的光學超晶格，用于在外電場作用下，將輸入的復色光中、滿足電光布拉 格衍射的準相位匹配條件的光波散射輸出到特定方向上； 偏振片，用于阻擋所述光學超晶格輸出的光波中未經散射的殘余分量。
2. 如權利要求1所述的基于電光衍射的定向分波器，其特征在于，若經所述光學超晶 格散射輸出的某一方向上的衍射光的光強為則； Idiffraction二sin 2 ( K qL) 其中，L為所述光學超晶格的有效晶體長度，K。為電光禪合系數且滿足；
其中，k。為光波在真空中的波矢量，n1為入射光的折射率，n2為衍射光的折射率，E。為 所述外電場的電場強度，Gm。為傅里葉變換系數，rwfi為有效電光系數且滿足：
其中，Ej.j.和ekk為材料的介電常數，為所述光學超晶格的電光系數，aJ為入射光 偏振方向矢量的第j個分量，bk為衍射光偏振方向矢量的第k個分量，C1為所述外電場方 向矢量的第1個分量。
3. 如權利要求2所述的基于電光衍射的定向分波器，其特征在于，所述電光禪合系數 與所述有效晶體長度的乘積為k31 +0. 5 31。
4. 如權利要求1至3任一項所述的基于電光衍射的定向分波器，其特征在于，所述光學 超晶格是二維光學超晶格。
5. 如權利要求1至3任一項所述的基于電光衍射的定向分波器，其特征在于，所述光學 超晶格是六角極化二維光學超晶格。
6. -種波分復用系統，包括設置在發送端的合波器，W及設置在接收端的分波器，其特 征在于，所述分波器是一基于電光衍射的定向分波器，所述基于電光衍射的定向分波器包 括： 附有橫向電極的光學超晶格，用于在外電場作用下，將輸入的復色光中、滿足電光布拉 格衍射的準相位匹配條件的光波散射輸出到特定方向上； 偏振片，用于阻擋所述光學超晶格輸出的光波中未經散射的殘余分量。
7. 如權利要求6所述的波分復用系統，其特征在于，若經所述光學超晶格散射輸出的 某一方向上的衍射光的光強為IdiffMrti。。，貝iJ; 1化垃action=sin2(KgL) 其中，L為所述光學超晶格的有效晶體長度，K。為電光禪合系數且滿足；
其中，k。為光波在真空中的波矢量，n1為入射光的折射率，n2為衍射光的折射率，E。為 所述外電場的電場強度，Gm。為傅里葉變換系數，rWfi為有效電光系數且滿足：
其中，Ej.j.和ekk為材料的介電常數，為所述光學超晶格的電光系數，aj為入射光 偏振方向矢量的第j個分量，bk為衍射光偏振方向矢量的第k個分量，C1為所述外電場方 向矢量的第1個分量。
8. 如權利要求7所述的波分復用系統，其特征在于，所述電光禪合系數與所述有效晶 體長度的乘積為k31 +0. 5 31。
9. 如權利要求6至8任一項所述的波分復用系統，其特征在于，所述光學超晶格是二維 光學超晶格。
10. 如權利要求6至8任一項所述的波分復用系統，其特征在于，所述光學超晶格是六 角極化二維光學超晶格。
【專利摘要】本實用新型屬于光通信技術領域，提供了一種基于電光衍射的定向分波器及波分復用系統。該定向分波器及波分復用系統是利用附有橫向電極的光學超晶格對經傳輸介質傳輸的復色光進行波長選擇和定向分配，不僅能將不同波長的光波引導到特定信道上，還可通過對外電場的大小的調節，實現對分離后的光波的強度的調制，即將分波和調制功能集成在一片晶片上完成，結構簡單，節約成本，且響應速度可以達到亞納秒，能夠滿足光纖通信的快速響應要求。
【IPC分類】G02F1-01, G02F1-29
【公開號】CN204496145
【申請號】CN201520125096
【發明人】鄭國梁, 鄧想全, 徐世祥, 吳慶陽, 歐陽征標
【申請人】深圳大學
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年3月3日