[发明专利]电控二次电光效应布拉格衍射分束器的制作方法及利用此分束器的分束方法

说明书

技术领域

本发明涉及非线光学领域，尤其涉及非线光学中的二次电光效应与光学分束技术领域。 

背景技术

光学分束器是一种把输入光分成一维或二维阵列输出光束或光斑的光学器件，其在光计算、光纤通信、光盘存储、光电技术、光学图象处理及精密测量等现代科技的许多领域中广泛应用。 

传统的光学分束器利用光波经过不同折射率的介质时会发生反射和折射的性质制作而成。这种分束器的缺点是一次只能分出两束出射光波。要想得到几十束出射光波，则需要进行多次分光，因此这种分束器的体积较大、能量损耗多、均匀性差、调试困难，并且不能对分束与否进行简单的控制。 

双折射光学分束器是利用光学材料的双折射性质制作而成的一种分束器，根据双折射晶体的双折射特性，当一束光入射到双折射晶体表面时，它的两个相互正交的偏振分量将以不同的折射规律折射。双折射光学分束器正是利用了不同偏振状态的光波经过介质时因折射率不同而产生的分光效应把入射光分开，利用双折射效应人们已经制作了握拉斯顿棱镜、菲涅耳棱镜等偏振分光棱镜，并在实际中广泛应用。但这种偏振分束器二次只能把入射光分为两束，且具有偏振性，不能实现多路同时输出和分束与否的简单控制。 

二元光学分束器是一种纯相位衍射的光学分束器，它基于光波的衍射理论，利用计算机辅助设计，并用超大规模电路制造工艺，在片基上刻蚀产生两个或多个台阶深度的浮雕结构，形成纯相位、同轴再现、具有极高衍射效率的一类衍射光学元件。它能够将一束入射的激光束转换成强度均匀的光束列阵，还具有多重成像、光互连、光耦合以及光束复合等功能。目前，人们提出了二元光学分束器的各种结构与算法，如以求解非线性方程组的方法设计的Dammann体全息图、以模拟退火等非线性优化算法设计的相息体全息图、基于Talbot自成像效应的Talbot分束体全息图以及基于菲涅尔波带片近轴衍射理论的位相型菲涅尔透镜阵列等。根据实际应用中的分束要求，可以选择各种二元光学分束器的设计方法。在计算机技术迅速发展的今天，设计不同用途的二元光学分束器已不成困难，关键在于二元光学分束器的工艺制作，这种分束器在实际应用中受到加工工艺还不成熟的限制，其成本 较高，并且一旦分束器制作完成，其分束情况也就确定了下来，不能通过外界条件的改变对分束情况加以控制。 

光纤耦合器也是一种分光装置，它将光信号从一条光纤中分至多条光纤中，在以太无源光网络(EPON)中起举足轻重的作用。光纤耦合器主要分为两种：熔融拉锥型和平面波导型。熔融拉锥型分束器制作方法简单，成本较低，技术成熟，但在高分路比下体积较大，性能处于劣势；平面波导型分束器是采用光刻技术，在介质或半导体基板上形成光波导，实现分支分配功能，它体积小，性能稳定，但制作设备较为昂贵，技术门槛较高。对于光纤耦合器来说，无论是熔融拉锥型和平面波导型都不能通过外界条件的改变控制其分束与否。 

发明内容

本发明为了解决现有的光学分束技术均不能通过改变外界条件而控制分束情况的问题，提出一种电控二次电光效应布拉格衍射分束器的制作方法及利用此分束器的分束方法。 

电控二次电光效应布拉格衍射分束器的制作方法，具体过程如下： 

步骤一、具有相干性的第一光束2和第二光束3成夹角a入射至二次电光效应材料7的中心位置，在二次电光效应材料7内部形成光强分布不均匀的干涉条纹； 

步骤二、利用光折变效应在二次电光效应材料7中记录第一幅体全息图； 

步骤三、保持第一光束2相对于二次电光效应材料7的方向和入射点不变，在入射平面内改变第二光束3的入射方向，在二次电光效应材料7内部形成光强分布不均匀的干涉条纹； 

步骤四、利用光折变效应在二次电光效应材料7中记录第二幅体全息图； 

步骤五、返回执行步骤三，直到完成记录n幅体全息图，记录完n幅体全息图的二次电光效应材料7即为制作完成的电控二次电光效应布拉格衍射分束器10，所述n为入射光束经过电控二次电光效应布拉格衍射分束器后分束的数目减1。 

利用上述制作方法获得的电控二次电光效应布拉格衍射的分束器实现分束的方法的具体过程如下： 

入射光束入射至电控二次电光效应布拉格衍射分束器10上，入射光束与第一光束2同波长、同偏振方向、同入射角度、同入射位置，在入射平面内的电控二次电光效应布拉格衍射分束器10的两侧外加电压V； 

当所述电压V＝0时，入射光束不被分束；