一种基于电光衍射的定向分波器及波分复用系统技术方案

本实用新型专利技术属于光通信技术领域，提供了一种基于电光衍射的定向分波器及波分复用系统。该定向分波器及波分复用系统是利用附有横向电极的光学超晶格对经传输介质传输的复色光进行波长选择和定向分配，不仅能将不同波长的光波引导到特定信道上，还可通过对外电场的大小的调节，实现对分离后的光波的强度的调制，即将分波和调制功能集成在一片晶片上完成，结构简单，节约成本，且响应速度可以达到亚纳秒，能够满足光纤通信的快速响应要求。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光通信
，尤其涉及一种基于电光衍射的定向分波器及波 分复用系统。
技术介绍
光通信是指以光波为载波的一种通信方式。在光通信技术中，为满足带宽业务对 带宽资源的需求，一般采用波分复用技术，即在一条通信信道上同时传输多个波长信号的 技术。 如图1示出了现有技术提供的单向的波分复用系统的原理。在发送端，合波器将n 个信道的光波合并在一条光纤中传输；在接收端，分波器将经光纤传输的复合光中各波长 的光波分开，以进入各自的信道，从而实现波分复用功能。 但现有技术提供的分波器功能单一，只具有将不同波长的光波引导到特定信道上 的功能，即只具有分波功能，若需要对分离后的光波的强度进行调制，则还需单独的调制器 件实现。
技术实现思路
本技术实施例的目的在于提供一种基于电光衍射的定向分波器，旨在解决现 有技术提供的分波器只具有分波功能，不具有对分离后的光波的强度进行调制的功能，BP 功能单一的问题。 本技术实施例是这样实现的，一种基于电光衍射的定向分波器，所述基于电 光衍射的定向分波器包括： 附有横向电极的光学超晶格，用于在外电场作用下，将输入的复色光中、满足电光 布拉格衍射的准相位匹配条件的光波散射输出到特定方向上； 偏振片，用于阻挡所述光学超晶格输出的光波中未经散射的残余分量。 本技术实施例的另一目的在于提供一种波分复用系统，包括设置在发送端的 合波器，以及设置在接收端的分波器，所述分波器是一基于电光衍射的定向分波器，所述基 于电光衍射的定向分波器包括： 附有横向电极的光学超晶格，用于在外电场作用下，将输入的复色光中、满足电光 布拉格衍射的准相位匹配条件的光波散射输出到特定方向上； 偏振片，用于阻挡所述光学超晶格输出的光波中未经散射的残余分量。 本技术提供的基于电光衍射的定向分波器及波分复用系统是利用附有横向 电极的光学超晶格对经传输介质传输的复色光进行波长选择和定向分配，不仅能将不同波 长的光波引导到特定信道上，还可通过对外电场的大小的调节，实现对分离后的光波的强 度的调制，即将分波和调制功能集成在一片晶片上完成，结构简单，节约成本，且响应速度 可以达到亚纳秒，能够满足光纤通信的快速响应要求。【附图说明】 图1是现有技术提供的单向的波分复用系统的原理图； 图2是本技术提供的基于电光衍射的定向分波器的结构图； 图3是电光布拉格衍射的准相位匹配条件的矢量合成示意图； 图4本技术中，当光学超晶格为六角极化二维光学超晶格、入射光是波长为 入1和A2的Z方向偏振的线偏振光时，入射光在光学超晶格中发生电光布拉格衍射的准相 位匹配过程的示意图。【具体实施方式】 为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本技术，并不用于限定本技术。 针对现有技术存在的问题，本技术提出的基于电光衍射的定向分波器是利用 附有横向电极的光学超晶格实现分波及光调制功能。 图2示出了本技术提供的基于电光衍射的定向分波器的结构，为了便于说 明，仅示出了与本技术相关的部分。 本技术提供的基于电光衍射的定向分波器包括：附有横向电极的光学超晶格 1，用于在外电场V作用下，将输入的复色光中、满足电光布拉格衍射的准相位匹配条件的 光波散射输出到特定方向上；偏振片2,用于阻挡光学超晶格1输出的光波中未经散射的残 余分量。 本技术中，复色光是指经由传输介质（如：光纤等）传输的、含有多种波长的 光波。 本技术中，加载在光学超晶格1的横向电极上的外电场的方向与复色光的传 输方向垂直。例如，若外电场的方向为光学超晶格1的y轴方向，则复色光的传输方向为光 学超晶格1的X轴方向。 本技术中，光学超晶格1优选是二维光学超晶格，且优选为六角极化二维光 学超晶格。 以下说明本技术提供的基于电光衍射的定向分波器中，光学超晶格1实现分 波的理论基础： 在外电场作用下，复色光在光学超晶格1中发生布拉格电光衍射，从而在光学超 晶格1输出侧的一些特定方向上可以接收到不同波长的衍射光。布拉格电光衍射是光波在 介质中传播时由于电光效应诱导极化，在某些满足布拉格定律的方向上会出现与入射光同 频率但偏振不同的光衍射。 如图3示出了电光布拉格衍射的准相位匹配条件，其中，;lV是经光学超晶格1输出 O 的衍射光波矢，Ztv是光学超晶格1的相应入射光波矢，A是光学超晶格1的材料的倒格矢， en 且有< +么=(。可见，该准相位匹配条件是严格的矢量匹配，入射光波矢<、衍射光波矢 f和材料的倒格矢&必须完全闭合。而严格的相位匹配决定了只有在特定的方向上才可 〇? 观测到有效的衍射光，而不同的波长的入射光对倒格矢的要求是不一样的，因此衍射光的 传播方向也不同。若某一波长的光在光学超晶格1中能够找到合适的倒格矢使之满足准相 位匹配条件，则可以在某一特定方向上观察到可观的衍射光，而且其强度可以由外电场控 制。 例如，当光学超晶格1为六角极化二维光学超晶格时，若入射光是波长为AJP入2 的z方向偏振的线偏振光，它们在光学超晶格1中的波矢分别是和k ,倒格矢 ^lll参与波长为Al的入射光的相位匹配，倒格矢(^11参与波长为12的入射光的相位匹配， 波长为X:的入射光经光学超晶格1输出的衍射光波矢为波长为X2的入射光经光 学超晶格1输出的衍射光波矢为Ak2;),则如图4示出了此时入射光在光学超晶格1中发 生电光布拉格衍射的准相位匹配过程。 在确定光学超晶格1极化方案时，由于该准相位匹配条件是严格的矢量匹配，因 此，在已知入射光波矢Ztv和衍射光波矢^的前提下，可通过准相位匹配条件得到材料的倒 e 〇 格矢A,从而确定倒格矢的分布情况。之后，通过傅里叶变换可求得真实空间的格子分布， 从而确定光学超晶格1极化方案。 本技术中，光学超晶格1不仅可实现波长定向分配，还可通过改变外电场的 大小来调节衍射光的光强。假设经光学超晶格1散射输出的某一方向上的衍射光的光强为 Idiffraction' 则有： Idiffraction=Sin2(KqL) (1) 其中，L为光学超晶格1的有效晶体长度，Kq为电光耦合系数且满足：【主权项】1. 一种基于电光衍射的定向分波器，其特征在于，所述基于电光衍射的定向分波器包 括： 附有横向电极的光学超晶格，用于在外电场作用下，将输入的复色光中、满足电光布拉 格衍射的准相位匹配条件的光波散射输出到特定方向上； 偏振片，用于阻挡所述光学超晶格输出的光波中未经散射的残余分量。2. 如权利要求1所述的基于电光衍射的定向分波器，其特征在于，若经所述光学超晶 格散射输出的某一方向上的衍射光的光强为则； Idiffraction二sin 2 ( K qL) 其中，L为所述光学超晶格的有效晶体长度，K。为电光禪合系数且满足；其中，k。为光波在真空中的波矢量，n1为入射光的折射率，n2为衍射光的折射率，E。为 所述外电场的电场强度，Gm。为傅里叶变换系数，rwfi为有效电光系数且满足：其中，Ej.j.和ekk为材料的介电常数，为所述光学超晶格的电光系数，aJ为入射光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电光衍射的定向分波器，其特征在于，所述基于电光衍射的定向分波器包括：附有横向电极的光学超晶格，用于在外电场作用下，将输入的复色光中、满足电光布拉格衍射的准相位匹配条件的光波散射输出到特定方向上；偏振片，用于阻挡所述光学超晶格输出的光波中未经散射的残余分量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑国梁，邓想全，徐世祥，吴庆阳，欧阳征标，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：新型
国别省市：广东;44