[发明专利]一种基于细菌视紫红质薄膜的正弦调制光控延时开启定时关闭系统

说明书

技术领域

本发明属于光控延时开关装置领域，具体涉及一种基于细菌视紫红质薄膜的光控延时开启定时关闭系统，其中信号延时到达并开启传输开关、定时传输信号后关闭开关。

背景技术

利用细菌视紫红质膜(Bacteriorhodopsin，简称BR，是嗜盐菌细胞膜内的一种与视觉中的视紫红质相类似的光敏蛋白质，BR薄膜材料具有最为优异的特性是光致变色性能、瞬态光电响应性能和非线性光学性能，在光信息处理领域中有广阔的应用前景)对全光开关的研究已有很多，从原理上讲，有利用光循环态、光致双折射特性、光致各向异性特性等原理实现全光开关；从实现手段上，有利用两波耦合、或多波耦合在相干系统下实现开关作用的，也有在非相干系统利用不同吸收带的光透射相减效应实现开关作用的；从开关功能上，大多数全光开关利用恒定光强的连续光实现瞬态关、闭功能；即现有技术的光控开关大多只能达到瞬时开启和瞬时关闭的功能；也有利用恒定光强的光在细菌视紫红质膜中的耦合、透射的动态特性设计的延时开关。然而，延时开启和关闭的时间的控制是一个尚未解决的技术难题。

由于在国际上，光致色变材料慢光特性(在合适的光调制频率和光强下，光群速度经过光致色变材料有减慢的特点)的研究才刚刚开始，从初步研究结果显示，这类材料在常温下有优良的慢光特性。用细菌视紫红质膜实现光群速减慢，所用原理之一是基于蓝光、黄光相互抑制，形成震荡特性实现的，这种方法会使光信号的幅度大大降低，即慢光传输过程中能量损耗较大。另一种方法是，用单色光照射细菌视紫红质膜，由于细菌视紫红质分子在光照射下产生异构化，这个过程改变折射率和吸收系数，利用折射率和吸收系数与光强的依赖关系，用吸收系数较小的光波的正弦调制光强，实现光群速减慢，这样可减小传输信号能量的损失。利用有机光致色变薄膜的慢光速特性制作光子器件，据我们所知，还未见相关报道。

发明内容：

基于现实中的技术难题和技术前沿发展，我们经过一系列理论研究和多次实验，提出一种基于细菌视紫红质薄膜的光控延时开启定时关闭系统。该系统是我们利用慢光特性设计新的光子器件——全光信息延时开启，定时输送(关闭)系统。

依据本发明申请的技术方案，基于细菌视紫红质薄膜的光控延时开启定时关闭系统包括633nm激光器3-1、第一可调光强衰减器3-7、第二可调光强衰减器3-8、第三可调光强衰减器3-10、细菌视紫红质薄膜材料3-9、第一光探测器3-11、第二光探测器3-12、示波器3-13、反射镜3-6、半透半反镜3-5、信号发生器3-3和电光调制器3-2及起偏器3-4；从633nm激光器3-1发出的激光束经过连接信号发生器3-3的电光调制器3-2和起偏器3-4，再经半透半反镜3-5分为两束光，透射光beam1作为信号光通过第一可调光强衰减器3-7、细菌视紫红质薄膜材料3-9、第三可调光强衰减器3-10后照射在第二光电探测器3-12上进行光电转换；光电转换后的信号通过示波器3-13显示和存储信号；反射光beam2通过第二可调光强衰减器3-8后照射在第一光电探测器3-11上进行光电转换，光电转换后的信号通过示波器3-13与透射光beam1对比并同时显示信号光和参考光，从而形成了此光控延时开启定时关闭系统。

优选地，其中信号光为调制频率在0.01～5Hz范围的可见光。

优选地，信号光的光强为弱光强。

优选地，从激光器31发出的激光束为633nm红色激光束探测光。

优选地，光控延时开启定时关闭系统为正弦调制的光控延时开启定时关闭系统。

使用本发明申请的基于细菌视紫红质薄膜的光控延时开启定时关闭系统可以用于慢光特性研究，并且利用具有不同调制频率的正弦振幅光强调制信号照射光致变色材料细菌视紫红质膜，使其折射率产生相应变化，从而实现光群速减慢，并利用此特性设计光信息延时开启，定时关闭系统。可以用信号光的频率或固定频率信号光的有效光强(0.707倍的幅值)来控制信息延迟到达时间，通过设置信号光的有效光强来控制定时传输时间。本发明申请用633nm的波长，细菌视紫红质膜对该波长吸收小，这使得信号光通过膜后，能量衰减小；本发明申请通过控制入射细菌视紫红质薄膜的信号光的幅值实现延时、定时关闭时间可控。本发明也可以通过控制信号光的频率实现延时、定时时间可控。

附图说明

图1为依据本发明的实验装置图；

图2为实现光控延迟、有效传输的实验结果；

图3为实现光控延迟、有效传输的光强随信号光的调制频率的可控性实验结果。

具体实施方式