[发明专利]一种开口谐振环超材料光开关

说明书

本发明公开了一种开口谐振环超材料光开关，涉及光通讯、光电子技术领域，包括陶瓷材质的基底和开口谐振环，开口谐振环和基底位置关系有两种分别为：1）、开口谐振环和基底直接接触贴合；2）、开口谐振环和基底之间夹有微波透明材质的垫片，开口谐振环和垫片贴合，垫片和基底贴合在一起。基底选用陶瓷材质，利用光激发能够引起陶瓷材料介电常数或导电率改变的特性，使开口谐振环的谐振频率或谐振强度发生变化，实现光开关作用，该发明具有开口谐振环本身所具有的优点，只需放大或缩小结构的尺寸，其工作波长也随之放大或缩小，实现了各个频段的光开关。简化了加工工艺，降低了生产成本，提高了使用灵活性，具有重要的学术意义和应用价值。

技术领域

本发明涉及光通讯、光电子技术领域，特别是涉及一种开口谐振环超材料光开关。

背景技术

光构建光通信系统的主体主要是基于光纤通信的主干网和基于光电信号处理技术的光网络节点。随着技术的进步，单根光纤的传输容量已经得到了快速发展。但现阶段，光网络节点处的信号交换和处理，仍主要采用电子的方式进行。而由于电子本身迁移率及弛豫时间等因素的限制，电子器件的速度和带宽无法满足当今通信系统超高速大容量的需求，产生了所谓的“电子瓶颈”。故而，光通信骨干网的速度、容量与光节点处信息处理能力的严重不匹配，成为当前光通信研究领域一个亟待解决的问题。

要解决上述光通信网络节点处的信号处理速度与功耗问题，则需要用全光器件取代电子器件，将光通信网中节点处的“光/电-电/光”转换改进为“光/光”转换，消除电信号处理过程，实现真正意义上的“全光网络”。由此可知，高速的全光信号处理技术是未来光网络发展的必由之路，有着极其广阔的发展和应用前景，研究用于全光信号处理的高性能低功耗器件对于未来的光通信网来说，具有极其重要的意义。

惠普公司在2014年6月11日于美国拉斯维加斯举行的“HP Discover Conference”上发布了新一代计算机开发项目“The Machine”。其关键技术大致有3项。第一项是“Energyand Algorithm Optimized Systems on Chip”，目标是凭借按用途优化的SoC，在提高性能的同时实现节能。第二项是“Universal Memory”，将采用访问速度与DRAM相当、容量单价与HDD相当的非易失性存储器，减少分层存储器之间的数据传输，使性能得到提高。第三项是“Photonics and Fabrics”，从数据中心的网络架构到机架内的互连、乃至芯片封装内部，全部采用基于光的通信。

光开关是一种具有一个或多个可选的传输端口的光学器件，其作用是对光传输线路或集成光路中的光信号进行物理切换或逻辑操作，光开关是光通信网络及器件的重要组成部分，光开关使纳米光电路及光学系统更具功能化，是实现全光网络的有效手段，可以推动光通信及计算机技术的发展，具有一定的社会及经济效益。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种开口谐振环超材料光开关，利用光激发引起陶瓷材料介电常数或电导率的改变，导致开口谐振环谐振频率或谐振强度发生变化实现光开关，该发明具有开口谐振环本身所具有的优点，即只需放大或缩小结构的尺寸，其工作波长也随之放大或缩小。实现了各个频段的光开关。同时，简化了加工工艺，降低了生产成本，提高了使用灵活性。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种开口谐振环超材料光开关，其特征在于：包括陶瓷材质的基底和开口谐振环，开口谐振环和基底位置关系有两种分别为：1）、开口谐振环和基底直接接触贴合；2）、开口谐振环和基底之间夹有微波透明材质的垫片，开口谐振环和垫片贴合，垫片和基底贴合在一起。

优选地，所述开口谐振环形状为矩形、米字形或Ω形。

优选地，所述开口谐振环材质为铜、金或银。

优选地，所述基底在光频段时材质选用硅、硫化锌或硫化银；在微波频段时选用钛酸锶钡、钛酸钡、钛酸钙、钛酸镁、氧化镍、氧化钴或氧化锰。