[发明专利]一种全光波长转换器

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种全光波长转换器。

背景技术

超材料(Metamaterial)是一种人工超常电磁介质，其具备天然材料所不具有的超常电磁性质。超材料一般采用人工设计的多个金属结构单元来获得负的介电常数、负的磁导率以及负的折射率，而且这些金属结构单元的尺寸远小于电磁波的波长。超材料的性能除了与组成材料的性能有关以外，还与金属结构单元的尺寸、单元间相互作用密切相关，因此，这些金属结构单元又被称为超原子或者超分子。最常见的超材料是利用金属构建亚波长的周期结构来获得负的介电常数、负的磁导率以及负的折射率。由于超材料具有电磁特异功能，因此具有潜在的应用，如电磁隐身、电磁波的完美吸收、超分辨成像以及超材料通信天线等。在外部信号刺激下，超材料性能发生相应的改变，从而实现光开关、波长转换、光调制、光探测等功能，应用在光通信、光传感等领域中。

波长转换器是把光信号从一个波长转换到另一个波长上的器件，全光波长转换器是波分复用光网络及全光交换网络中的关键部件。波长转换器按其工作原理主要可以分为：光/电/光型波长转换器、相干型波长转换器和基于光逻辑门的波长转换器。目前，较为成熟的波长转换器主要是光/电/光型的波长转换器，光/电/光型的波长转换器先将光信号转换成电信号，经定时再生后，产生再生的电信号和时钟信号，再用该电信号对标准波长的激光器重新进行调制，从而实现波长转换。但是，它对信号格式和调制速率不透明，系统升级和应用范围受限。相干型波长转换器和基于光逻辑门的波长转换器则分别利用四波混频、交叉增益调制、交叉相位调制等效应实现波长转换，虽然能够弥补上述的不足，但器件的制作成本往往较高，其使用范围具有局限性。

发明内容

本发明通过提供一种全光波长转换器，解决了现有技术中的波长转换器对信号格式和调制速率不透明，系统升级和应用范围受限的技术问题。

本发明实施例提供了一种全光波长转换器，包括：

电介质层；

天线层，所述天线层形成于所述电介质层的表面，所述天线层包括周期排列的多个天线结构单元；

所述天线结构单元包括第一缺口圆环天线、第二缺口圆环天线和截面为正方形的方形天线；

所述第一缺口圆环天线和所述第二缺口圆环天线对称设置于所述方形天线的两侧，其中，所述第一缺口圆环天线和所述第二缺口圆环天线以所述截面的任一对角线为对称轴，所述第一缺口圆环天线的缺口与所述第二缺口圆环天线的缺口相对。

优选的，所述方形天线的中心位于所述第一缺口圆环天线的圆心和所述第二缺口圆环天线的圆心连线的中点位置。

优选的，所述电介质层的材料为二氧化硅。

优选的，所述天线结构单元的材料为金属。

优选的，所述金属为金。

优选的，一个所述天线结构单元与位于其正下方的所述电介质层所构成的第一结构的长宽比例为2：1。

优选的，所述第一缺口圆环天线和所述第二缺口圆环天线的缺口均为圆环周长的1/4。

优选的，所述第一缺口圆环天线和所述第二缺口圆环天线相同。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明通过在电介质层表面设置天线层，并在天线层中设置周期排列的多个天线结构单元，每个天线结构单元包括第一缺口圆环天线、第二缺口圆环天线和方形天线，当泵浦光和探测光从靠近天线层的一侧入射到本申请的全光波长转换器上后，本申请的全光波长转换器的透射谱发生变化，从而，改变本申请的全光波长转换器对探测光的透射率，由此将泵浦光所携带的信号转移到透射出的探测光上，实现全光波长转换功能，不仅结构简单、成本低，同时也拓宽了超材料的应用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种全光波长转换器的示意图；

图2为本发明实施例中将天线层投影到电介质层后第一结构的平面示意图；

图3为本发明实施例中一个具体实施方式中全光波长转换器的透射谱；

图4为本发明实施例中当有泵浦光入射时全光波长转换器的透射谱。