[实用新型]调制被控激光光束相位的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及光通信技术领域，特别涉及一种调制被控激光光束相位的装置。

背景技术

为了解决目前高速、大容量通信网络以及光网络中电子开关对网络容量的升级限制，光开关逐渐成为人们关注的对象。较早的电光开关、热光开关、磁光开关等开关速度较慢，不能满足全光网络的要求，故实现全光开关对未来光通信是必要的。而通过控制入射光的相位来实现光开关功能是制造全光开关的有效途径之一。

声光调制器对光束进行调制具有优良的温度稳定性和良好的光点质量以及低的价格，并且与机械调制方式相比，它具有更小的体积、重量和更好的输出波形，但是其转换效率很低，并且需要设计与驱动电路相匹配的声光相位调制器；体调制器虽然能够有效地对光束相位进行调制，但是需要在晶体两端施加相当高的电压来改变晶体的光学性质，这就使通过的光波受到了限制；光波导相位调制器虽然将光波导限制在微米量级的光波导中，并使其沿一定的方向传播，但是其两端同样需要施加相当高的电压，而且晶体本身的色散严重，故对系统本身的色散匹配提出了很高的要求。而利用KTP晶体在飞秒激光脉冲作用下的灰迹特性调制被控激光光束相位，可以使光交换和光路完全在光域范围内实现，可明显地缩短开关时间。

KTP晶体的灰迹现象使灰迹区域的折射率出现空间分布，从而使通过此区域的被控激光光束相位在空间发生变化。当照射在KTP晶体上的飞秒激光脉冲的峰值功率密度和重复频率不同时，KTP晶体中飞秒激光辐照区激发的灰迹密度也不同，这就意味着KTP晶体中飞秒激光辐照区的折射率的空间变化不同，经过此区域的光束的相位变化也不同。同时KTP晶体灰迹具有可回复特性，这就使得利用KTP晶体的灰迹特性实现相位控制具有可重复操作性。故可以利用KTP晶体的这种特性实现快速全光相位控制。

当高强度激光与KTP晶体相互作用时，由于多光子电离、隧道电离、雪崩电离等非线性过程产生大量电子-空穴对，当电子或空穴被晶体本身缺陷捕获时形成色心，色心大量吸收入射光的能量，在光行进的路径上表现为一条灰色的暗迹，即灰迹，经长时间的放置或高温退火此灰迹可消失。灰迹的出现使KTP晶体中飞秒激光辐照区的折射率发生变化，从而使经过激光辐照区的被控激光光束相位发生变化。入射激光的峰值功率密度、重复频率，以及聚焦半径直接影响灰迹密度，灰迹密度直接决定了被控激光光束的相位变化。入射激光的峰值功率密度、重复频率越高，灰迹密度越高，被控激光光束相位变化越大，而入射飞秒激光聚焦半径越小，灰迹密度越高，相位变化越大。因此，如能提供一种装置，通过高强度激光与KTP晶体相互作用时产生的灰迹特性来实现调制被控激光光束的相位，这正是本实用新型的任务所在。

发明内容

本实用新型的目的正是在于克服现有技术中所存在的缺陷与不足，提供一种调制被控激光光束相位的装置。该装置就是高强度飞秒激光脉冲与KTP晶体相互作用时，产生的非线性效应引起的灰迹现象使KTP晶体中飞秒激光辐照区域的折射率发生变化，通过控制折射率的变化来调制被控激光光束的相位；并采用环路径向剪切干涉装置在线监测被控激光光束相位的变化，并将干涉条纹数据传送给计算机控制系统，计算机控制系统对接收数据进行处理并实时输出被控激光光束的相位，从而达到实现相位开关的目的。

本实用新型的目的是通过以下措施构成的技术方案来实现的。

本实用新型所述调制被控激光光束相位的装置，利用该装置中飞秒激光与KTP晶体相互作用产生的灰迹现象使KTP晶体中飞秒激光辐照区域的折射率发生变化，通过控制折射率变化来调制被控激光光束的相位；该装置包括飞秒激光器，第一分光镜、第二分光镜和第三分光镜，能量计，第一透镜，第二透镜和第三透镜，被控激光光束，KTP晶体，滤光片，第一全反射镜和第二全反射镜，CCD，同步控制器，路由器和计算机控制系统；从飞秒激光器出射的飞秒激光脉冲经第一分光镜分光后，一束入射到能量计，一束经第一透镜聚焦进入KTP晶体，被控激光光束经第二分光镜后与飞秒激光共路进入KTP晶体，透过KTP晶体的光经滤光片后飞秒激光脉冲几乎被全部滤掉，透过的被控激光光束经第三分光镜分光后，一束经第二透镜和第一全反射镜被扩束，一束经第三透镜和第二全反射镜被缩束，扩束的光和缩束的光在重叠区域相干，由CCD实时记录干涉条纹，将记录的数据送给计算机控制系统实时处理，计算机控制系统根据处理的数据和用户的实际需求控制飞秒激光脉冲的峰值功率密度、重复频率以及飞秒激光脉冲的开关；