[发明专利]片上空间光调制器、散射聚焦系统及光调制方法

说明书

本申请涉及一种片上空间光调制器、散射聚焦系统及光调制方法。其中，所述片上空间光调制器通过在芯片的一部分结构，即基底上设置由镂空层和填充层组成的核心层来实现高速的空间光调制，由于是集成在光学芯片上，可以与其他光学器件集成在一起，不需要设置额外的光路，降低空间光调制系统的复杂度，同时波导连接的复杂度较低，从而使得整个片上空间光调制器的成本大大降低。

技术领域

本申请涉及光调制设备技术领域，特别是涉及一种片上空间光调制器、散射聚焦系统及光调制方法。

背景技术

空间光调制器(Spatial Light Modulator—SLM)是一类能在空间上调制光的强度和相位分布的一种动态光学元件。空间光调制器是需要根据一个目标调制图案通过电信号将光信号投射到调制器上产生光场分布，从而调制成为目标调制图案。最主要的空间光调制器是液晶空间光调制器。可广泛应用到光计算、模式识别、信息处理、显示等领域，具有广阔的应用前景。

传统液晶空间光调制器是通过SLM空间光调制器+光学元件来实现调制的，其调制速度是有限的，随着应用需求的提高，传统液晶空间光调制器越来越不能满足高速调制的需求。并且成本较高。

这是因为液晶这种材料的响应速度低，耐受功率低。响应速度指的是液晶这种材料收到调制电信号之后到做出需要的改变的速度。耐受功率指的是液晶这种材料可以承受的最高功率，也是可以给液晶空间光调制器施加的最高功率。

另一方面，需要额外的光路，空间光调制系统的复杂度非常高，调制成本较为高昂。因此，迫切需求一种可以实现高速的空间光调制功能，且调制成本较低的空间光调制结构。

发明内容

基于此，有必要针对传统空间光调制器无法满足高速调制的需求，成本高以及复杂度高的问题，提供一种集成于光学芯片之上的片上空间光调制器。

本申请提供一种片上空间光调制器，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步的，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。

进一步地，所述调制器包括：