[发明专利]基于光子晶体动态微腔的可控光存储装置和方法

权利要求书

1.基于光子晶体动态微腔的可控光存储装置，其特征在于，包括波长可调谐脉冲激光器、功率可调脉冲激光器、可变光衰减器、光纤耦合器、偏振控制器、第一透镜光纤、第二透镜光纤、第一光开关、第二光开关、第一微透镜、第二微透镜以及光子晶体波导结构；所述光子晶体波导结构包括光子晶体波导、以及在光子晶体波导上划定的第一折射率动态调制区域、第二折射率动态调制区域和脉冲信号光捕获区，所述光子晶体波导由光子晶体中央沿x方向移去1整行空气孔而形成；所述第一折射率动态调制区域、第二折射率动态调制区域和脉冲信号光捕获区构成光子晶体动态微腔；

所述波长可调谐脉冲激光器发出的信号光经过可变光衰减器、偏振控制器以及第一透镜光纤后射入光子晶体波导并进入脉冲信号光捕获区；所述功率可调脉冲激光器发出的信号经过光纤耦合器后分为两路光，一路光经过第一光开关和第一微透镜后对光子晶体波导上的第一折射率动态调制区域进行泵浦，另一路光依次经第二光开关和第二微透镜后对光子晶体波导上的第二折射率动态调制区域进行泵浦；

所述波长可调谐脉冲激光器，用于提供入射信号光；所述功率可调脉冲激光器，用于对光子晶体波导折射率动态调制区域进行光泵浦；所述光开关用于对光子晶体波导的折射率动态调制区打开或关闭光泵浦。

2.根据权利要求1所述基于光子晶体动态微腔的可控光存储装置，其特征在于，所述光子晶体波导结构由圆形空气孔在硅材料平板中构成三角晶格；所述空气孔的直径为0.524a，其中a为光子晶体的晶格常数；所述硅材料平板的厚度为0.5a；所述第一折射率动态调制区域、第二折射率动态调制区域由位于光子晶体波导上的两个相同的矩形区域构成，每个矩形区域的长度和宽度分别为6a和4a，两个矩形区域的中心距离为10a至20a；所述脉冲信号光捕获区位于第一折射率动态调制区域、第二折射率动态调制区域之间。

3.根据权利要求1或2所述基于光子晶体动态微腔的可控光存储装置，其特征在于，所述光子晶体动态微腔的谐振频率由调节第一折射率调制区域、第二折射率调制区域的中心距离来控制；所述波长可调谐脉冲激光器产生的入射脉冲信号光的中心频率与光子晶体动态微腔的谐振频率相同。

4.根据权利要求1所述基于光子晶体动态微腔的可控光存储装置，其特征在于，所述波长可调谐脉冲激光器的工作波长在1500nm到1700nm连续可调，调谐精度1MHz，脉宽为10ps，重复频率为350MHz。

5.根据权利要求1所述基于光子晶体动态微腔的可控光存储装置，其特征在于，所述功率可调脉冲激光器的中心波长为λ＝(415±2)nm，脉宽为1.5ps，重复频率为75MHz。

6.根据权利要求1所述基于光子晶体动态微腔的可控光存储装置，其特征在于，所述光纤耦合器为50:50光纤耦合器。

7.根据权利要求1-6中任一项所述基于光子晶体动态微腔的可控光存储装置的光存储方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在光子晶体波导上预先设定好脉冲信号光捕获区，该区域的两端为第一折射率动态调制区域和第二折射率动态调制区域；调节第一折射率动态调制区域和第二折射率动态调制区域的中心距离，使得当折射率动态调制时形成的光子晶体动态微腔的谐振波长为脉冲信号光的中心波长；

S2、开启波长可调谐脉冲激光器，将其中心波长调为光子晶体动态微腔的谐振波长；波长可调谐脉冲激光器发射的脉冲信号光从光子晶体波导左端入射并沿着光子晶体波导传输；

S3、当脉冲信号光经过预定捕获区域时，瞬间开启功率可调脉冲激光器，对捕获区域两端的第一折射率动态调制区域和第二折射率动态调制区域同时进行光泵浦，使第一折射率动态调制区域和第二折射率动态调制区域的折射率瞬间减小，形成两个光势垒，将脉冲信号光捕获在两个光势垒之间，实现光存储；

S4、当存储一定时间需要在某一时刻释放脉冲信号光时，通过关闭光开关对捕获区域两端的折射率动态调制区的其中任意一个瞬间停止光泵浦，使该处的光势垒消失并形成释放通道，从而使得存储的脉冲信号光从该通道沿着给定的方向快速释放。