专利名称：细菌视紫红质并行多通道光开关装置的制作方法
技术领域：
本发明属于用于控制光的强度、颜色、相位、偏振或方向的器件或装置技术领域，具体涉及到细菌视紫红质并行多通道光开关装置。
背景技术：
利用分子制作的元器件具有在分子水平上管理、存储和传输信息的功能，从而突破了对于传统材料的限制，使器件更加微型化或达到更高的集成度，结合高速大容量并行光信息处理技术将利于实现信息获取、传输和处理。细菌视紫红质分子具有优异的光子学特性，如稳定性好、光响应速度快、高光量子产额、优异的光致变色特性、很宽的态间吸收带位移以及可反复进行分子态操作，适于研制高性能的分子开关器件。
高速光开关是开发新一代光学时分复用系统的核心器件之一，对于超大容量光通信具有十分重要的意义。细菌视紫红质的光量子效率很高，特别是B态与K、M等中间态之间相互转换的光量子效率达到65％，原理上细菌视紫红质分子吸收一个光子即可实现基态与其他中间体的转换，利用细菌视紫红质非线性光学特性、光双稳及超快光子学特性有望构造出超快的光子开关。
由细菌视紫红质材料制备的生物分子膜是目前发现的唯一的结晶生物膜，它具有独特的光驱动质子泵和顺反开关功能，及双稳态和快速光电响应特性，特别是它的优良光致变色性能在光存储领域深具发展的前景。
基于细菌视紫红质分子独特的光致变色特性和光循环特性，采用细菌视紫红质生物分子膜制备的光开关光谱使用范围宽、循环次数高、量子效率高、自调制功能工作的区间大、寿命长、稳定性好、分辨率高、响应速度快、对比度高、感光灵敏度高、材料成本低，能对大容量、高分辨的光信息进行快速多通道并行处理。但目前还没有采用细菌视紫红质生物分子膜制备成多通道光开关装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题以及解决其技术问题采用的技术方案是在底板上一条光轴的一侧设置有信号光源、另一侧置有信号成像镜头，在信号光源与信号成像镜头之间信号光源射出的光轴方向上依次设置有信号扩束镜、信号滤波器、信号准直镜、细菌视紫红质分子膜器件、窄带反射镜，在底板上与上述光轴平行的另一条光轴一侧设置有调制光源、另一侧置有在窄带反射镜垂直光轴上的全反射镜，在调制光源与全反射镜之间设置有调制扩束镜、调制滤波器、调制准直镜、电寻址空间光调制器、调制成像镜头。
本发明的窄带反射镜与信号光源射出光轴方向的夹角为30°～60°，全反射镜与调制光源射出光轴方向的夹角为120°～150°。
本发明的窄带反射镜同信号光源射出光轴方向的夹角与全反射镜同调制光源射出光轴方向的夹角为互补角。
本发明的细菌视紫红质分子膜器件为在两块表面镀有增透膜的玻璃片之间设置有细菌视紫红质分子膜、两侧设置有固定夹板。
本发明的细菌视紫红质分子膜器件、两块玻璃片表面镀的增透膜为1～6层氟化镁，或交替蒸镀4～8氧化锆、氧化硅，或交替蒸镀4～8氧化钛、氧化硅。
本发明的信号光源1的波长选择范围为390～430nm，调制光源的波长选择范围为530～600nm。
本发明采用了细菌视紫红质材料制作的分子膜器件，使本发明具有分辨率高、通道数多、响应速度快、对比度高、感光灵敏度高、循环使用次数多、材料成本低等优点，可用于超高密度信息存储和大容量信息处理。
图1是本发明一个实施例的结构示意图。
图2是图1中的细菌视紫红质分子膜器件5的结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1在图1中，本发明由信号光源1、信号扩束镜2、信号滤波器3、信号准直镜4、细菌视紫红质分子膜器件5、窄带反射镜6、信号成像镜头7、全反射镜8、调制成像镜头9、电寻址空间光调制器10、调制准直镜11、调制滤波器12、调制扩束镜13、调制光源14、底板15构成，信号扩束镜2和调制扩束镜13为同一型号的零部件，信号滤波器3和调制滤波器12为同一型号的零部件，信号准直镜4和调制准直镜11为同一型号的零部件，信号成像镜头7和调制成像镜头9为同一型号的零部件。
在底板15上一条水平光轴的左侧安装有信号光源1、右侧安装有信号成像镜头7，信号光源1的波长为410nm，它所发射的光为单色光。信号光源1射出的光轴方向与一条水平光轴相重合，在信号光源1与信号成像镜头7之间信号光源1射出的光轴方向上依次安装有信号扩束镜2、信号滤波器3、信号准直镜4、细菌视紫红质分子膜器件5、窄带反射镜6。信号光源1所发射的光束经信号扩束镜2会聚后扩束、经过信号扩束镜2的焦点位置处所置的信号滤波器3、再经过信号准直镜4变为一束直径与细菌视紫红质分子膜器件5有效工作面积相同的准直光束，并通过细菌视紫红质分子膜器件5、窄带反射镜6及信号成象镜头7射出。
在底板15上与上述一条水平光轴平行的另一条水平光轴的左侧安装有调制光源14、右侧安装有全反射镜8，调制光源14的波长为570nm，它所发射的光为单色光。全反射镜8与窄带反射镜6在同一条垂直光轴上，在调制光源14与全反射镜8之间依次安装有调制扩束镜13、调制滤波器12、调制准直镜11、电寻址空间光调制器10、调制成像镜头9。窄带反射镜6与信号光源射出的光轴方向的夹角为45°，全反射镜8与调制光源14光轴方向的夹角为135°。窄带反射镜6用于反射来自调制光的光束，其反射中心波长为调制光源的发射波长，其带宽小于50nm，来自信号光的光束可以完全通过它，而不会有光能损失。电寻址空间光调制器10可将外部引入的电信号变成二维空间的调制信号，从而对来自调制光源的光束进行空间多通道调制，其通道的数量由电寻址空间光调制器10本身的空间分辨率决定，它也决定本发明的通道数。调制光源14所发射的光束经调制扩束镜13会聚后扩束、经过调制扩束镜13的焦点位置处所置的调制滤波器12、再经过调制准直镜11后，同样变为一束调制光源14所发射的光束经调制扩束镜13会聚后扩束、经过调制扩束镜13的焦点位置处所置的调制滤波器12、再经过调制准直镜11后，同样变为一束直径与细菌视紫红质分子膜器件5有效工作面积相同的准直光束，经过电寻址空间光调制器10调制后，再通过调制成象透镜9，及全反镜8的45°光路调整，入射到45°窄带反射镜6，由此光路入射的光垂直成象到细菌视紫红质分子膜器件5上。由信号光源1发出的光经过调制光的作用后，携带了调制信息，形成二维分布的多通道光开关调制光信号，并经过的45°窄带反射镜6及信号成象镜头7射出，在信号成象镜头7的像面位置为接口位置，即该细菌视紫红质并行多通道光开关装置的输出面。
在图2中，本实施例的细菌视紫红质分子膜器件5是由增透膜16、玻璃片17、细菌视紫红质分子膜18、玻璃片19、增透膜20、固定夹板21联接构成。细菌视紫红质分子膜18夹在两块外表面镀有增透膜17、20的玻璃片19之间，两块玻璃片19两侧用固定夹板21固定。玻璃片17和玻璃片19外表面镀增透膜17、20为真空蒸镀1层氟化镁。
实施例2在图2中，本实施例的窄带反射镜6与信号光源射出的光轴方向的夹角为30°，全反射镜8与调制光源14光轴方向的夹角为150°。细菌视紫红质分子膜器件5的玻璃片17和玻璃片19外表面镀增透膜17、20为真空蒸镀4层氟化镁。信号光源1的波长为390nm的单色光，调制光源14的波长为570nm的单色光。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。
实施例3在图2中，本实施例的窄带反射镜6与信号光源射出的光轴方向的夹角为60°，全反射镜8与调制光源14光轴方向的夹角为120°。细菌视紫红质分子膜器件5的玻璃片17和玻璃片19外表面镀增透膜17、20为真空蒸镀6层氟化镁。信号光源1的波长为430nm的单色光，调制光源14的波长为570nm的单色光。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。
实施例4以上实施例1～3中的细菌视紫红质分子膜器件5的玻璃片17和玻璃片19外表面镀增透膜17、20为真空交替蒸镀4层氧化锆、氧化硅，或真空交替蒸镀4层氧化钛、氧化硅。其它零部件以及零部件的联接关系与相应的实施例相同。
实施例5以上实施例1～3中的细菌视紫红质分子膜器件5的玻璃片17和玻璃片19外表面镀增透膜17、20为真空交替蒸镀8层氧化锆、氧化硅，或真空交替蒸镀8层氧化钛、氧化硅。其它零部件以及零部件的联接关系与相应的实施例相同。
权利要求
1.一种细菌视紫红质并行多通道光开关装置，其特征在于在底板[15]上一条光轴的一侧设置有信号光源[1]、另一侧置有信号成像镜头[7]，在信号光源[1]与信号成像镜头[7]之间信号光源射出的光轴方向上依次设置有信号扩束镜[2]、信号滤波器[3]、信号准直镜[4]、细菌视紫红质分子膜器件[5]、窄带反射镜[6]，在底板[25]上与上述光轴平行的另一条光轴一侧设置有调制光源[14]、另一侧置有在窄带反射镜垂直光轴上的全反射镜[8]，在调制光源[14]与全反射镜[8]之间设置有调制扩束镜[13]、调制滤波器[12]、调制准直镜[11]、电寻址空间光调制器[10]、调制成像镜头[9]。
2.按照权利要求1所述的细菌视紫红质并行多通道光开关装置，其特征在于所说的窄带反射镜[6]与信号光源[1]射出光轴方向的夹角为30°～60°，全反射镜[8]与调制光源[14]射出光轴方向的夹角为120°～150°。
3.按照权利要求2所述的细菌视紫红质并行多通道光开关装置，其特征在于所说的窄带反射镜[6]同信号光源[1]射出光轴方向的夹角与全反射镜[8]同调制光源射[14]出光轴方向的夹角为互补角。
4.按照权利要求1所述的细菌视紫红质并行多通道光开关装置，其特征在于所说的细菌视紫红质分子膜器件[5]为在两块表面镀有增透膜[16、20]的玻璃片[17、19]之间设置有细菌视紫红质分子膜[18]、两侧设置有固定夹板[21]。
5.按照权利要求4所述的细菌视紫红质并行多通道光开关装置，其特征在于所说的细菌视紫红质分子膜器件[5]的两块玻璃片[17、19]表面镀的增透膜[16、20]为1～6层氟化镁，或交替蒸镀4～8氧化锆、氧化硅，或交替蒸镀4～8氧化钛、氧化硅。
6.按照权利要求1或2或3所述的细菌视紫红质并行多通道光开关装置，其特征在于所说的信号光源[1]的波长选择范围为390～430nm，调制光源[14]的波长选择范围为530～600nm。
全文摘要
一种细菌视紫红质并行多通道光开关装置，在底板上一条光轴一侧设有信号光源、另一侧有信号成像镜头，在信号光源与信号成像镜头间信号光源射出的光轴方向上依次设有信号扩束镜、信号滤波器、信号准直镜、细菌视紫红质分子膜器件、窄带反射镜，在底板上与上述光轴平行的另一条光轴一侧设有调制光源、另一侧有在窄带反射镜垂直光轴上的全反射镜，在调制光源与全反射镜间设有调制扩束镜、调制滤波器、调制准直镜、电寻址空间光调制器、调制成像镜头。
文档编号G02B6/35GK1428619SQ01131848
公开日2003年7月9日 申请日期2001年12月27日 优先权日2001年12月27日
发明者陈烽, 杨青 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所