一種基于拓?fù)浣^緣體的全光波長轉(zhuǎn)換器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于拓?fù)浣^緣體的全光波長轉(zhuǎn)換器件，包括光纖，所述光纖的任意一段被制作成D形光纖或拉錐光纖；所述D形光纖的平面一側(cè)或拉錐光纖的腰錐體上設(shè)有拓?fù)浣^緣體層；所述拓?fù)浣^緣體層厚度為10～50nm。本發(fā)明的全光波長轉(zhuǎn)換器件結(jié)構(gòu)簡單，制作工藝簡單，且噪聲指數(shù)低，不易受環(huán)境溫度的影響，穩(wěn)定性好。
【專利說明】一種基于拓?fù)浣^緣體的全光波長轉(zhuǎn)換器件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光通信器件，特別是一種基于拓?fù)浣^緣體的全光波長轉(zhuǎn)換器件，用于全光波長轉(zhuǎn)換。
【背景技術(shù)】
[0002]全光通信網(wǎng)絡(luò)能夠突破“光-電-光”轉(zhuǎn)換過程中電子瓶頸對速率的限制，充分利用光纖的巨大帶寬資源，一直是光通信夢想的通信網(wǎng)絡(luò)。全光信號處理技術(shù)是實現(xiàn)全光通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵，涉及到傳輸、交換、路由、接入和業(yè)務(wù)處理等多個方面，具體技術(shù)涵蓋全光波長轉(zhuǎn)換、全光超寬帶信號產(chǎn)生等等。其中全光波長轉(zhuǎn)換技術(shù)在全光通信網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮關(guān)鍵性作用。波長轉(zhuǎn)換器能實現(xiàn)傳輸信息從一個波長到另一個波長的轉(zhuǎn)換；能實現(xiàn)波長的再利用，構(gòu)成可任意擴展的波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)。
[0003]目前，波長轉(zhuǎn)換技術(shù)的主流實現(xiàn)方式是應(yīng)用非線性器件中的非線性效應(yīng)，主要包括利用交叉增益調(diào)制(XGM)，交叉相位調(diào)制(XPM)和四波混頻(FWM)來實現(xiàn)全光波長轉(zhuǎn)換。但交叉增益調(diào)制和交叉相位調(diào)制這兩種波長轉(zhuǎn)換方式只適用于強度調(diào)制的信號，所以只能達到有限透明，不能實現(xiàn)嚴(yán)格透明。其中，基于四波混頻效應(yīng)的全光波長轉(zhuǎn)換技術(shù)主要是利用非線性光學(xué)中的三階非線性效應(yīng)，能夠?qū)π盘柕姆?、頻率和相位嚴(yán)格透明，故可以使波長轉(zhuǎn)換與信號的形式無關(guān)，是一種極具吸引力的全光波長轉(zhuǎn)換方案。
[0004]近些年來，半導(dǎo)體光放大器(SOA)作為典型的非線性器件，在全光信號處理中得到了廣泛的應(yīng)用，利用SOA的四波混頻效應(yīng)實現(xiàn)全光波長轉(zhuǎn)換等。但是，SOA與光纖的耦合損耗太大，噪聲指數(shù)高且易受環(huán)境溫度的影響，穩(wěn)定性較差。最近大量報道利用碳納米管及石墨烯材料的非線性器件實現(xiàn)波長轉(zhuǎn)換等，并成功將應(yīng)用于光通信系統(tǒng)中。石墨烯材料具有制備簡單、成本低，高非線性等優(yōu)點，易于實現(xiàn)石墨烯非線性器件產(chǎn)業(yè)化。但石墨烯材料容易損傷，穩(wěn)定性較差，不利于器件的長時間工作。
[0005]拓?fù)浣^緣體作為一種具有新奇量子特性的物質(zhì)，典型代表是Bi2Te3、Bi2Se3以及Sb2Te3O拓?fù)浣^緣體的表面態(tài)與石墨烯相似,其色散關(guān)系都可以由狄拉克方程來描述。相似的能帶結(jié)構(gòu)也表明拓?fù)浣^緣體具有與石墨烯類似的寬帶非線性特性。同時，相對于石墨烯，拓?fù)浣^緣體具有更大的調(diào)制深度以及更高的穩(wěn)定性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制作工藝簡單的基于拓?fù)浣^緣體的全光波長轉(zhuǎn)換器件，利用倏逝波與拓?fù)浣^緣體非線性作用體作用，產(chǎn)生四波混頻，從而實現(xiàn)全光波長轉(zhuǎn)換，解決SOA作為非線性器件時噪聲指數(shù)高且易受環(huán)境溫度的影響，穩(wěn)定性較差的問題。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種基于拓?fù)浣^緣體的全光波長轉(zhuǎn)換器件，包括光纖，所述光纖的任意一段被制作成D形光纖或拉錐光纖；所述D形光纖的平面一側(cè)或拉錐光纖的腰錐體上設(shè)有拓?fù)浣^緣體層；所述拓?fù)浣^緣體層厚度為10?50nm ;所述D形光纖長度為3(T40mm ;所述拉錐光纖長度為15?20mm。
[0008]所述拓?fù)浣^緣體層為拓?fù)浣^緣體納米片，所述拓?fù)浣^緣體納米片通過光學(xué)誘導(dǎo)的方法沉積在所述D形光纖的平面一側(cè)或拉錐光纖的腰錐體上，或者噴涂在所述D形光纖的平面一側(cè)或拉錐光纖的腰錐體上。
[0009]所述拓?fù)浣^緣體層為拓?fù)浣^緣體納米粒,所述拓?fù)浣^緣體納米粒噴涂在所述D形光纖的平面一側(cè)或拉錐光纖的腰錐體上，或者通過光學(xué)誘導(dǎo)的方法沉積在所述D形光纖的平面一側(cè)或拉錐光纖的腰錐體上。
[0010]所述拓?fù)浣^緣體層最優(yōu)厚度為10?20nm，保證轉(zhuǎn)換效率高。
[0011]所述拓?fù)浣^緣體層材料為Bi2Se3、Bi2Te3、Sb2Te3中的一種。
[0012]所述光纖為單模光纖。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果為:本發(fā)明利用拓?fù)浣^緣體納米片/納米粒具有高非線性的特點，設(shè)計基于拓?fù)浣^緣體的全光波長轉(zhuǎn)換器件。將拓?fù)浣^緣體轉(zhuǎn)移至D形光纖剖面或者拉錐光纖拉錐面，通過倏逝波與拓?fù)浣^緣體層傳輸時作用，產(chǎn)生四波混頻效應(yīng)實現(xiàn)全光波長轉(zhuǎn)換；本發(fā)明的全光波長轉(zhuǎn)換器件，由于只采用普通單模光纖進行打磨或拉錐，結(jié)構(gòu)簡單，拓?fù)浣^緣體納米粒采用光誘導(dǎo)或噴涂的方法轉(zhuǎn)移至光纖上，制作工藝簡單。且拓?fù)浣^緣體材料具有大的光學(xué)非線性特性以及較高的損傷閾值，利用倏逝波與拓?fù)浣^緣體材料作用產(chǎn)生四波混頻效應(yīng)制作的全光波長轉(zhuǎn)換器件具有噪聲指數(shù)低，不易受環(huán)境溫度的影響，穩(wěn)定性好的特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明第一種實施例的透視圖；
圖2為本發(fā)明第二種實施例的主視圖。
【具體實施方式】
[0015]如圖1所示，本發(fā)明第一種實施例包括光纖1，所述光纖I的中部被制作成D形光纖2 ;所述D形光纖2的平面一側(cè)設(shè)有拓?fù)浣^緣體層4 ;所述拓?fù)浣^緣體層4厚度為10?50nm ;所述D形光纖2長度為30?40_。
[0016]第一種實施例中，拓?fù)浣^緣體層4可以采用拓?fù)浣^緣體納米片/納米粒，通過光學(xué)誘導(dǎo)的方法沉積至D形光纖4的剖面(平面一側(cè))上；或者采用噴涂的方法將拓?fù)浣^緣體納米片/納米粒噴涂在至D形光纖4的剖面(平面一側(cè))上。
[0017]如圖2所示，本發(fā)明第二種實施例光纖1，所述光纖I的中部被制作成拉錐光纖3 ；所述拉錐光纖3的腰錐體上設(shè)有拓?fù)浣^緣體層4 ;所述拓?fù)浣^緣體層4厚度為10?50nm ；所述拉錐光纖3長度為15?20mm。
[0018]第二種實施例中，拓?fù)浣^緣體層4可以采用拓?fù)浣^緣體納米片/納米粒，通過光學(xué)誘導(dǎo)的方法沉積至拉錐光纖3的腰錐體上；或者采用噴涂的方法將拓?fù)浣^緣體納米片/納米粒噴涂在拉錐光纖3的腰錐體上。
[0019]本發(fā)明中使用的光纖為單模光纖，其纖芯直徑為亞波長，D形光纖和拉錐光纖具有較強的倏逝波。其中拉錐光纖的纖芯直徑最小處小于2微米。
【權(quán)利要求】
1.一種基于拓?fù)浣^緣體的全光波長轉(zhuǎn)換器件，包括光纖(1)，其特征在于，所述光纖(O的任意一段被制作成D形光纖(2)或拉錐光纖(3);所述D形光纖(2)的平面一側(cè)或拉錐光纖(3)的腰錐體上設(shè)有拓?fù)浣^緣體層(4);所述拓?fù)浣^緣體層(4)厚度為10?50nm ；所述D形光纖(2)長度為3(T40 mm ;所述拉錐光纖(3)長度為15?20 mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于拓?fù)浣^緣體的全光波長轉(zhuǎn)換器件，其特征在于，所述拓?fù)浣^緣體層(4)為拓?fù)浣^緣體納米片，所述拓?fù)浣^緣體納米片通過光學(xué)誘導(dǎo)的方法沉積在所述D形光纖(2)的平面一側(cè)或拉錐光纖(3)的腰錐體上，或者噴涂在所述D形光纖(2)的平面一側(cè)或拉錐光纖(3)的腰錐體上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于拓?fù)浣^緣體的全光波長轉(zhuǎn)換器件，其特征在于，所述拓?fù)浣^緣體層(4)為拓?fù)浣^緣體納米粒,所述拓?fù)浣^緣體納米粒噴涂在所述D形光纖(2)的平面一側(cè)或拉錐光纖(3)的腰錐體上，或者通過光學(xué)誘導(dǎo)的方法沉積在所述D形光纖(2)的平面一側(cè)或拉錐光纖(3)的腰錐體上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3之一所述的基于拓?fù)浣^緣體的全光波長轉(zhuǎn)換器件，其特征在于，所述拓?fù)浣^緣體層(4)厚度為10?20nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于拓?fù)浣^緣體的全光波長轉(zhuǎn)換器件，其特征在于，所述拓?fù)浣^緣體層(4)材料為Bi2Se3、Bi2Te3、Sb2Te3中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于拓?fù)浣^緣體的全光波長轉(zhuǎn)換器件，其特征在于，所述光纖(I)為單模光纖。
【文檔編號】G02F1/365GK103472656SQ201310443132
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】陳書青, 李瑛 , 趙楚軍, 張晗, 文雙春 申請人:李瑛