[发明专利]一种基于相干反馈的光缓存器

说明书

本发明公开了一种基于相干反馈控制的全光缓存装置。该装置由两个线性的光学谐振腔和两个光学隔离器组成，其中一个光学谐振腔作为缓存光的主体元件，另一个腔则是通过两个隔离器与主腔单向耦合的反馈控制元件。我们发现该系统可以呈现可控的类电磁诱导透明现象，从而实现慢光效应即光信号的缓存。由于反馈控制回路增加了系统的可操控自由度，本方案可以在保持光完全透明即无损耗的情况下操控群速度延迟的大小。通过打开和关闭反馈回路，我们可以控制光信号的缓存和重新释放，且延迟的时间由反馈回路的参数调控。本方案具有装置简单、全光型、损耗小、群速度延迟大等特点。

技术领域

本发明涉及一种光缓存器，特别是涉及基于诱导透明现象引起慢光效应的光缓存器。

背景技术

在光通信领域，尤其是目前正在尝试推行的全光通信领域，光的存储或缓存装置是不可或缺的。在传统的光通信中，人们主要通过光盘等需要光-电-光转换的方式在存储光信号。这类存储方式不仅会丢失部分光信息，且光电转换速率的有限性还制约了光通信的进一步发展。因此，实现有效的全光缓存是全光通信领域中迫切需要解决的问题之一。当前，研究者们主要朝着两个方向进行光缓存的研究：一是采用光延迟线等增加光程的方式；二是运用电磁诱导透明等减慢光速的方式。这两种方式都有不可忽视的缺点，目前都无法很好地胜任实际全光通信中的光缓存功能。采用光延迟线等增加光程方式会出现延迟时间有限和全光开关控制困难等问题。电磁诱导透明现象主要是基于量子干涉效应令介质的极化率出现巨大的变化，从而使得光在其中的群速度的大幅度降低。已有很多理论和实验研究证实了电磁诱导透明现象在光延迟和存储中的有效性。然而，电磁诱导透明现象一般发生在需要精密相干控制的量子系统中，对应用条件和操控技术要求较高，不方便直接应用于集成光学线路中。于是，研究者们在经典光学或者人工光学材料系统中发展出了多种多样的类电磁诱导透明现象，比如全光系统中的耦合腔诱导透明现象和人工材料中的等离子体诱导透明现象等。这些类电磁诱导透明现象，尤其是全光系统中的耦合腔透明现象，为全光量子通信中光缓存和光路由等问题提供了优良的物理机制。但是，它们也有较明显的缺点，如可操控性不够好，光透明度的最大化和群速度延迟的最优化等不能同时兼顾等，限制了部分的实际应用。因此，迫切需要设计一种装置简单、全光系统、低损耗、大的群速度延迟的诱导透明机制来实现光延迟的可控实现，以更好地服务于未来的全光通信。

发明内容

本发明的目的是针对现有的全光缓存装置的系统复杂、延迟有限、损耗大等问题，提出一种利用相干反馈诱导光透明原理来实现系统简单、群速度延迟大且损耗小的全光缓存器。

本发明是这样实现的，一种光缓存器，它包括线性的光学谐振腔一、分束器、光隔离器一、线性的光学谐振腔二、光隔离器二，其特征在于：线性的光学谐振腔一、分束器、光隔离器一、线性的光学谐振腔二和光隔离器二依次串联连接形成光回路，所述线性的光学谐振腔一作为主腔，所述线性的光学谐振腔二作为控制腔。

所述线性的光学谐振腔一由两块左右平行放置的半透半反腔镜组成。

所述分束器为50:50的线性光分束器。

所述光隔离器一和光隔离器二都是单向传光。

所述两个用于单向传光的光隔离器一、光隔离器二和作为控制元件的线性的光学谐振腔二(控制腔)形成反馈控制回路。

所述线性的光学谐振腔二是由两块平行放置的腔镜组成，其中一个腔镜半透半反，另一个腔镜则是全反射平面镜。

当待缓存的信号光从主腔的左侧腔镜输入后，其输出光会经由光隔离器一单向地输入控制腔，然后经由另一隔离器二单向地从主腔的右侧腔镜反馈回主腔。于是，腔内原有的光场和反馈回来的光场会在一定条件下发生相消干涉效应，从而导致系统的输出光呈现透明现象。根据电磁诱导透明(或者类电磁诱导透明)的原理，在透明窗口(即当输入光频率与主腔频率共振)，光的群速度会出现明显的减慢，即能达到缓存光的目的。