一种针对圆偏振光的全光调制器及其制作方法技术

本发明专利技术实施例提供了一种针对圆偏振光的全光调制器及其制作方法，所述全光调制器包括：透明基底、上反射层、下反射层以及缺陷层，所述上反射层设置在所述基底上，所述缺陷层设置在所述上反射层和下反射层之间；所述缺陷层包括两层第一介质薄膜层和一层复合层，所述复合层位于所述两层第一介质薄膜层之间，其中所述第一介质薄膜层的折射率低于预设折射率；所述复合层包括金纳米粒子和手性分子组成的复合薄膜。所述方法包括：采用磁控溅射的方法制作上反射层、下反射层和缺陷层中的第一介质薄膜层，采用自组装及其旋涂方法制作复合层。本发明专利技术实施例提供的全光调制器及其制作方法提高了圆偏振光的超快调制速率以及调制强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例涉及光通信和光信息处理领域，具体涉及一种针对圆偏振光的全光调制器及其制作方法。
技术介绍
光通信技术作为现代通信骨干网的核心，支撑着当代的信息工业，光通信在进行数据传输中应用的越来越多，光通信可以提高数据通信系统的传输速率以及带宽，而光调制技术是光通信的基础。光调制是指使光波的某些参数如振幅、频率、相位、偏振状态和持续时间等按一定的规律变化的方法，实现光调制的装置称为光调制器。在整体光通信的光发射、传输、接收过程中，光调制器被用于控制光的强度，其作用是非常重要的。现有技术中，基于微电子和光电子集成芯片的信息通讯技术具有能耗高，速度低和带宽窄的缺点，“全光通信”概念的提出可以有效的解决此瓶颈，“全光通信”是指在光域中实现信号的传输和转换，直接利用光学方法实现光调制光或光控制光，避免光-电-光的转换，从而绕开电子瓶颈。全光调制器是“全光通信”的一种，而超快全光调制器的光学响应时间低于皮秒，且能耗低，体积在微纳米量级，近年来，科学家致力于研究各种非线性光学材料来实现超快全光调制器的功能。然而对于具有特定偏振态的光信号，尤其是针对圆偏振光实现超快调制的光调制器件却少有研究，圆偏振光是指光波电矢量随时间作有规则地改变，即电矢量末端轨迹在垂直于传播方向的平面上呈圆形，光的偏振态的调制是光传输及光信息处理领域急需解决的重大关键科学问题。因此，如何提出一种全光调制器，能够提高圆偏振光的调制速率以及调制强度，成为亟待解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术实施例提供一种针对圆偏振光的全光调制器及其制作方法。一方面，本专利技术实施例提供一种针对圆偏振光的全光调制器，包括：透明基底、上反射层、下反射层以及缺陷层，所述上反射层设置在所述基底上，所述缺陷层设置在所述上反射层和所述下反射层之间；所述缺陷层包括两层第一介质薄膜层和一层复合层，所述复合层位于所述两层第一介质薄膜层之间，其中所述第一介质薄膜层的折射率低于预设折射率；所述复合层包括金纳米粒子和手性分子组成的复合薄膜。另一方面，本专利技术实施例提供一种圆偏振光调制的全光调制器的制作方法，包括：采用磁控溅射的方法制作上反射层、下反射层和缺陷层中的第一介质薄膜层，采用自组装及其旋涂方法制作复合层。本专利技术实施例提供的针对圆偏振光的全光调制器及其制作方法，利用了金纳米粒子和手性分子组成的复合溶液具有的圆二色光学特性，在全光调制器中加入包含金纳米粒子和手性分子的缺陷层，提高了圆偏振光的调制速率以及调制强度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中针对圆偏振光的全光调制器的剖面图；图2为本专利技术实施例中另一针对圆偏振光的全光调制器的剖面图；图3为本专利技术实施例中又一针对圆偏振光的全光调制器的剖面图；图4为本专利技术实施例中再一针对圆偏振光的全光调制器的剖面图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术实施例中针对圆偏振光的全光调制器的剖面图，如图1所示，本专利技术实施例提供的针对圆偏振光的全光调制器包括：透明基底1、上反射层12、下反射层14以及缺陷层13，所述上反射层12设置在基底1上，缺陷层13设置在上反射层12和下反射层14之间；缺陷层13包括两层第一介质薄膜层(131、133)和一层复合层132，复合层132位于所述两层第一介质薄膜层(131、133)之间，其中第一介质薄膜层131、133的折射率低于预设折射率；所述复合层132包括金纳米粒子和手性分子组成的复合薄膜。具体地，透明基底1、上反射层12、缺陷层13以及下反射层14依次排列，即上反射层12设置在透明基底1上方，缺陷层13设置在上反射层12上方，下反射层14设置在缺陷层13上方，其中透明基底1的材质可以为透明玻璃或者氧化铟锡(又称铟氧化锡，还可称为ITO)，当然还可以是其他材质，本专利技术实施例不作具体限定，透明基底1的厚度可以为100微米到1毫米，具体可以根据实际使用情况设置，本专利技术实施例不作具体限定。缺陷层13包括两层第一介质薄膜层(131、133)以及一层复合层132，复合层132在两层第一介质薄膜层(131、133)之间，其中第一介质薄膜层131和133的折射率低于预设折射率，本专利技术实施例又称为低折射率介质薄膜层，实际上第一介质薄膜层是由低折射率介质组成，一般来说低折射率介质的折射率范围为1.3-1.6，即第一介质薄膜层的折射率一般为1.3-1.6，可以将预设折射率的值取为1.8，折射率低于1.8的介质则为低折射率介质。需要说明的是，其中预设折射率根据实际使用情况而定，本专利技术实施例不做具体限定。本专利技术实施例中的复合层132为金纳米粒子和手性分子组成的复合溶液经过旋涂而成的复合薄膜，其中金纳米粒子具有表面等离子体共振效应而显现极大的电场增强特性，而手性分子具有圆二色光学信号。将金纳米粒子与手性分子进行复合，就可以构建手性光学杂化体系，具有特殊的光学性质，其中手性分子可以是半胱氨酸手性分子，当然也可以是其他手性分子，金纳米粒子还可以是其他半导体粒子，本专利技术实施例不作具体限定。本专利技术实施例提供的针对圆偏振光的全光调制器，在全光调制器中设置了包含复合层的缺陷层，并且复合层包括金纳米粒子和手性分子组成的复合溶液，利用了光子晶体谐振腔的电场增强特性，以及手性金纳米粒子的表面等离子体共振效应、光学活性及其非线性光学性质，提高了圆偏振光的调制速率以及调制强度。在上述实施例的基础上，所述两层第一介质薄膜层关于所述复合层的中心线轴对称。具体地，缺陷层中的两层第一介质薄膜层以复合层的中心线为对称轴相互对称，两层第一介质薄膜层的实际厚度相同光学厚度也相同，这样可以更好的对圆偏振光进行调制，以提高圆偏振光的调制速率以及调制强度。在上述实施例的基础上，所述上反射层和所述下反射层均包括预设数量的所述第一介质薄膜层和预设数量的第二介质薄膜层，并且所述第一介质薄膜层和所述第二介质薄膜层交替设置，其中所述第二介质薄膜层的折射率高于所述预设折射率。具体地，全光调制器的上反射层和下反射层都包括预设数量的第一介质薄膜层和预设数量的第二介质薄膜层，其中第二介质薄膜层的折射率高于预设折射率，本专利技术实施例又称为高折射率介质薄膜层。第二介质薄膜层是由高折射率介质组成，参考上述实施例中的预设折射率的设置，将预设折射率的值取为1.8，折射率高于1.8的介质则为高折射率介质，一般来说高折射率介质的折射率范围为2.0-2.5，即第二介质薄膜层的折射率一般为2.0-2.5。实际上第二介质薄膜层的折射率要大于第一介质薄膜层的折射率，而具体第二介质薄膜层的折射率和第一介质薄膜层的折射率的具体取值可以由实际情况而定。其中第二介质薄膜层具体可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对圆偏振光的全光调制器，其特征在于，包括：透明基底、上反射层、下反射层以及缺陷层，所述上反射层设置在所述基底上，所述缺陷层设置在所述上反射层和所述下反射层之间；所述缺陷层包括两层第一介质薄膜层和一层复合层，所述复合层位于所述两层第一介质薄膜层之间，其中所述第一介质薄膜层的折射率低于预设折射率；所述复合层包括金纳米粒子和手性分子组成的复合薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种针对圆偏振光的全光调制器，其特征在于，包括：透明基底、上反射层、下反射层以及缺陷层，所述上反射层设置在所述基底上，所述缺陷层设置在所述上反射层和所述下反射层之间；所述缺陷层包括两层第一介质薄膜层和一层复合层，所述复合层位于所述两层第一介质薄膜层之间，其中所述第一介质薄膜层的折射率低于预设折射率；所述复合层包括金纳米粒子和手性分子组成的复合薄膜。2.根据权利要求1所述的全光调制器，其特征在于，所述两层第一介质薄膜层关于所述复合层的中心线轴对称。3.根据权利要求1所述的全光调制器，其特征在于，所述上反射层和所述下反射层均包括预设数量的所述第一介质薄膜层和预设数量的第二介质薄膜层，并且所述第一介质薄膜层和所述第二介质薄膜层交替设置，其中所述第二介质薄膜层的折射率高于所述预设折射率。4.根据权利要求3所述的全光调制器，其特征在于，所述上反射层中的所述第一介质薄膜层和所述下反射层中的所述第一介质薄膜层关于所述缺陷层的中心线轴对称；相应地，所述上反射层中的所述第二介质薄膜层和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓莉，唐智勇，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：北京;11