[发明专利]一种全光二极管可控单向光传输装置及方法

权利要求书

1.一种全光二极管可控单向光传输装置，其特征在于，包括波长可调谐连续波激光器、功率可调超短脉冲激光器、可调光延迟线、以及非对称光子晶体微腔-波导结构；

所述非对称光子晶体微腔-波导结构包括左侧光子晶体波导、单模光子晶体微腔和右侧光子晶体波导；所述左侧光子晶体波导、单模光子晶体微腔、右侧光子晶体波导沿直线依次排列；所述右侧光子晶体波导的长度是左侧光子晶体波导长度的2-6倍；所述波长可调谐连续波激光器用于提供入射信号光；所述功率可调超短脉冲激光器用于对全光二极管的单向光传输进行调控；所述入射信号光的工作波长位于光子晶体带隙范围内，且比所述单模光子晶体微腔的谐振波长大2nm到22nm；

所述可调光延迟线用于调节所述功率可调超短脉冲激光器相对于连续波激光器的延迟发射时间。

2.根据权利要求1所述的一种全光二极管可控单向光传输装置，其特征在于，还包括第一可变光衰减器、第二可变光衰减器、光纤耦合器、偏正控制器、透镜光纤和光探测器；波长可调谐连续波激光器的输出通过第一可变光衰减器与光纤耦合器的一个输入端连接，功率可调超短脉冲激光器与可调光延迟线连接，可调光延迟线的输出与光纤耦合器的另一个输入端连接，光纤耦合器的输出经过偏正控制器后再通过透镜光纤与非对称光子晶体微腔-波导结构的输入端连接，非对称光子晶体微腔-波导结构的输出端通过透镜光纤与光探测器连接。

3.根据权利要求1所述的一种全光二极管可控单向光传输装置，其特征在于，所述非对称光子晶体微腔-波导结构中的光子晶体由Si材料圆形介质柱构成正方晶格，所述介质柱的直径为0.36a，折射率为3.48，其中a为光子晶体的晶格常数；所述单模光子晶体微腔由直径为0.21a、非线性Kerr系数为1´10^-5m²/W的圆形Si材料介质柱构成，微腔的左右两侧各由两个直径为0.36a的Si材料圆形介质柱构成微腔的左腔壁和右腔壁。

4.权利要求1所述的一种全光二极管可控单向光传输装置，其特征在于，所述非对称光子晶体微腔-波导结构中的多个Si材料圆形介质柱形成阵列排布，左侧光子晶体波导由所述阵列中移去2个排成一行的介质柱形成，所述右侧光子晶体波导由所述阵列中移去8个排成一行的介质柱形成。

5.基于权利要求1~4任一项所述的一种全光二极管可控单向光传输装置的全光二极管可控单向光传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：移动光子晶体微腔的左腔壁和右腔壁，使左腔壁和右腔壁最靠近光子晶体微腔的介质柱离微腔的中心距离均为0.85a；此时左侧光子晶体波导的长度变为2.15a，右侧光子晶体波导的长度变为8.15a；这些设计的使得光子晶体微腔和左侧光子晶体波导之间的耦合系数恰好等于微腔与右侧光子晶体波导之间的耦合系数；

步骤二：为实现在相同泵浦条件下的非互易光传输，把非对称光子晶体微腔-波导结构的超短激光脉冲泵浦光入射端口固定于左侧光子晶体波导或右侧光子晶体波导的外侧；

步骤三：当超短激光脉冲泵浦光的发射位置固定后，波长位于光子晶体带隙范围内且大于微腔谐振波长的连续波信号光从左侧光子晶体波导或右侧光子晶体波导入射；而作为泵浦光的超短激光脉冲相比于连续波信号光延迟发射，延迟时间设为t_d；在信号光和泵浦光功率一定时，分别探测出信号光正向入射和反向入射时，为达微腔双稳态的高透射态所需的脉冲延迟时间t_d值。