[发明专利]基于超表面材料的光混频器及其制备方法

摘要

本发明公开了一种基于超表面材料的光混频器及其制备方法，涉及光混频器领域。该光混频器包括一个圆偏振光分束器和两个相同的混频器，每个混频器包括一个空间光分束器、4个移相器和4个方形透镜，圆偏振光分束器、空间光分束器和移相器均采用超表面材料制成，超表面材料分为若干个均匀的单元格，每个单元格均包括二氧化硅基底和在二氧化硅基底上周期性分布的硅纳米砖阵列，硅纳米砖阵列的转角按一定规律周期排布，每个周期分布的硅纳米砖阵列包含若干均匀分布的朝向不同的长方体硅纳米砖。本发明设计的基于超表面材料的光混频器的插入损耗小，相位调节准确；器件集成度高，制备工艺简单。

主权项

1.一种基于超表面材料的光混频器，其特征在于：该光混频器包括一个圆偏振光分束器(1)和两个相同的混频器：第一混频器A、第二混频器B，每个混频器包括一个空间光分束器(2)、4个移相器(3)和4个方形透镜(4)，所述圆偏振光分束器(1)、空间光分束器(2)和移相器(3)均采用超表面材料制成，超表面材料分为若干个均匀的单元格，每个单元格均包括二氧化硅基底和在二氧化硅基底上周期性分布的硅纳米砖阵列，硅纳米砖阵列的转角按一定规律周期排布，每个周期分布的硅纳米砖阵列包含若干均匀分布的朝向不同的长方体硅纳米砖；圆偏振光分束器(1)使一束随机偏振态的入射光分解为两束旋向相反的圆偏光，实现左旋圆偏光和右旋圆偏光的分离；空间光分束器(2)使每束入射圆偏光一分为四，在远场形成一定衍射角的均匀点阵；移相器(3)使分束后的信号光和本振光产生0°、90°、180°或270°相对相差；方形透镜(4)将信号光和本振光分别耦合入光纤(5)，实现相对相位差90°相干光输出；信号光S与本振光L经圆偏振光分束器(1)后，均分解为两束旋向相反的圆偏光，相同旋向的信号光和本振光进入同一个混频器，经过分束、移相，实现相干混频，耦合入光纤(5)，第一混频器A输出信号光和本振光的左旋圆偏光分量：S₁+L₁、S₁+jL₁、S₁‑L₁、S₁‑jL₁；第二混频器B输出信号光和本振光的右旋圆偏光分量：S₂+L₂、S₂+jL₂、S₂‑L₂、S₂‑jL₂，最终实现S₁+L₁、S₁+jL₁、S₁‑L₁、S₁‑jL₁、S₂+L₂、S₂+jL₂、S₂‑L₂、S₂‑jL₂八个具有相对相位差的相干光输出。