[发明专利]片上空间光调制器、散射聚焦系统及光调制方法

权利要求书

1.一种片上空间光调制器，其特征在于，所述片上空间光调制器集成于一个光学芯片之上，包括：

至少一个输入波导；

至少一个调制器，每一个调制器承载于一个输入波导之上；

散射结构，包括边缘层和核心层；所述边缘层为围绕所述核心层且贴紧所述核心层设置的片层结构；所述核心层的底面与所述边缘层的底面平齐，所述核心层的高度大于或等于所述边缘层的高度；每一个输入波导均与所述边缘层固定连接；

所述核心层包括：

镂空层，设置为镂空形状；

填充层，填充于所述镂空层的缝隙处；所述镂空层与所述填充层紧密结合，以形成所述核心层。

2.根据权利要求1所述的片上空间光调制器，其特征在于，所述核心层为一个长方体片层，所述边缘层为在中心区域开设有开口的长方体片层，所述开口为长方形，所述核心层嵌入所述开口；所述开口的四条边分别与所述边缘层的四条边平行。

3.根据权利要求2所述的片上空间光调制器，其特征在于，所述边缘层的折射率大于所述填充层的折射率，所述填充层的折射率大于1，所述镂空层的折射率大于所述填充层的折射率且所述镂空层的折射率小于或等于所述边缘层的折射率。

4.根据权利要求3所述的片上空间光调制器，其特征在于，呈相互平行关系的开口的边与边缘层的边之间的间距位于大于0且小于等于50微米的数值范围内。

5.根据权利要求4所述的片上空间光调制器，其特征在于，所述边缘层的高度位于大于等于100纳米且小于等于1微米之间的数值范围内。

6.根据权利要求5所述的片上空间光调制器，其特征在于，所述核心层的高度大于所述边缘层的高度，且所述核心层的高度与所述边缘层的高度的高度差位于大于0且小于等于2微米的数值范围内。

7.根据权利要求5所述的片上空间光调制器，其特征在于，所述核心层的高度等于所述边缘层的高度，所述镂空层的高度位于大于等于50纳米且小于等于边缘层高度的数值范围内。

8.根据权利要求6或7所述的片上空间光调制器，其特征在于，所述调制器包括：

强度调制器，用于调整进入输入波导的输入光的振幅；

相位调制器，用于调整进入输入波导的输入光的相位。

9.一种散射聚焦系统，其特征在于，包括：

多个光源，每一个光源用于发射一束输入光；

如权利要求1-8任意一项所述的片上空间光调制器，所述片上空间光调制器中的每一个输入波导与一个光源相对设置，以接收所述光源发射的输入光；所述片上空间光调制器对每一束输入光进行调制，以生成调制后的光信号，所述调制后的光信号从核心层的顶面输出；

控制器，与所述片上空间光调制器通信连接，所述控制器用于设置与调控每一个调制器的属性。

10.一种光调制方法，其特征在于，应用于如权利要求9所述的散射聚焦系统，所述光调制方法包括：

通过控制器设置目标空间光模式，通过控制器将所述目标空间光模式分解为各个输入波导的输出模式，所述目标空间光模式可以由输入波导输出模式展开为如公式1所示形式；

其中，E(u_x u_y)为目标空间光模式，n为输入波导的序号，M_n(u_x u_y)为序号为n的输入波导的输出模式，a_n为序号为n的输入波导的输出模式中的振幅，为序号为n的输入波导的输出模式中的相位，i是虚数单位；

控制器读取各个输入波导的输出模式，依据所述目标空间光模式和各个输入波导的输出模式，以及公式1，计算各个输入波导的输出模式中的振幅和相位；

控制器依据各个输入波导的输出模式中的振幅和相位，调整与各个输入波导对应的调制器的参数；

开启每一个输入波导对应的光源，输出经各个输入波导对应的调制器调制后的光信号叠加后形成的光信号。