[发明专利]基于硒化钼双光子吸收的集成光学自相关仪及测量方法

说明书

一种基于硒化钼双光子吸收的集成光学自相关仪及测量方法,集成光学自相关仪包括基片、输入波导、分路器、连接波导、固定延时器、可调延时器、可调延时器接口、第一连接器、合路器、输出波导、硒化钼薄膜、片上电极、第二连接器和控制器。本发明利用硒化钼材料的双光子吸收特性，通过简单的结构，就可以实现片上集成光学自相关仪，实现对片上脉冲宽度的测量。

技术领域

本发明涉及集成脉冲宽度测量，特别是一种基于硒化钼双光子吸收的集成光学自相关仪及测量方法。

背景技术

超短光脉冲在光通讯、非线性光纤、光传感等领域有广泛应用，集成光学的兴起使得超短脉冲在集成芯片上也发挥重要作用，而在集成芯片上实现对超短脉冲的测量能够更好的了解片上的脉冲特性，对各种片上应用都有重要价值。一种关键的技术是光学自相关测量，即利用脉冲本身测量其脉宽。

目前能够在集成芯片上实现脉冲自相关测量的方法主要有2种：

方法1，是利用硅探测器的双光子吸收，结合光子晶体慢光效应实现对脉冲宽度的测量，这种方法需要一排探测器阵列，时间分辨率较差，且只能用在半导体波导材料中。

方法2，是利用纳米线或光子晶体波导产生二次谐波或三次谐波，通过波导上方的显微镜和相机观察不同延时位置的谐波光强，从而实现对脉冲宽度的测量，这种方法需要用到外部的显微镜和相机，并不能实现完全的片上集成。

总之，以上的几种方法或者在波导材料上有限制，或者无法实现完全片上集成，因此，需要一种对波导材料不明感，且能够完全片上集成的集成自相关测试方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种基于硒化钼双光子吸收的集成光学自相关仪及测量方法，利用硒化钼材料的双光子吸收特性，通过简单的结构，就可以实现片上自相关仪，实现对片上脉冲宽度的测量。

为了解决上述问题，本发明的技术解决方案如下：

一种基于硒化钼双光子吸收的集成光学自相关仪,其特点在于：该装置包括基片、输入波导、分路器、连接波导、固定延时器、可调延时器、可调延时器接口、第一连接器、合路器、输出波导、硒化钼薄膜、片上电极、第二连接器和控制器，所述的输入波导、分路器、连接波导、固定延时器、可调延时器、可调延时器接口、合路器、输出波导、硒化钼薄膜和片上电极都制备在所述的基片上，沿输入光脉冲的传播方向依次是所述的输入波导和分路器，该分路器将输入光分成上支路和下支路，所述的上支路经所述的连接波导、固定延时器、连接波导进入所述的合路器，所述的下支路经所述的连接波导、可调延时器、连接波导进入所述的合路器，所述的合路器合成一路经所述的输出波导和硒化钼薄膜输出，所述的可调延时器通过可调延时器接口和第一连接器与所述的控制器相连，所述的硒化钼薄膜覆盖所述的在输出波导上，所述的硒化钼薄膜的宽度超过所述的输出波导的宽度，波导两侧的硒化钼薄膜覆盖在所述的基片上，波导两侧的硒化钼薄膜分别通过一个片上电极经第二连接器与所述的控制器相连；

所述的可调延时器是级联2x2开关结构，共N级，N是大于2的自然数，第j级中两路的延时分别是Δt和Δt+2^j-1Δt，Δt是一个固定延时，这样可调延时器6的最小延时是NΔt，最大延时是NΔt+(2^N-1)Δt。

所述的输入波导、分路器、连接波导、固定延时器、可调延时器、合路器、输出波导都工作在横电(TE)模式或横磁(TM)模式。最佳工作模式为横电模式。

所述的分路器是50:50的1x2耦合器。

所述的合路器是50:50的2x1耦合器。

所述的固定延时器是一段固定长度的波导，波导引入的延时等于可调延时器最大延时和最小延时的平均值。