一种全光波长转换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种全光波长转换器。
【背景技术】
[0002]超材料(Metamaterial)是一种人工超常电磁介质，其具备天然材料所不具有的超常电磁性质。超材料一般采用人工设计的多个金属结构单元来获得负的介电常数、负的磁导率以及负的折射率，而且这些金属结构单元的尺寸远小于电磁波的波长。超材料的性能除了与组成材料的性能有关以外，还与金属结构单元的尺寸、单元间相互作用密切相关，因此，这些金属结构单元又被称为超原子或者超分子。最常见的超材料是利用金属构建亚波长的周期结构来获得负的介电常数、负的磁导率以及负的折射率。由于超材料具有电磁特异功能，因此具有潜在的应用，如电磁隐身、电磁波的完美吸收、超分辨成像以及超材料通信天线等。在外部信号刺激下，超材料性能发生相应的改变，从而实现光开关、波长转换、光调制、光探测等功能，应用在光通信、光传感等领域中。
[0003]波长转换器是把光信号从一个波长转换到另一个波长上的器件，全光波长转换器是波分复用光网络及全光交换网络中的关键部件。波长转换器按其工作原理主要可以分为:光/电/光型波长转换器、相干型波长转换器和基于光逻辑门的波长转换器。目前，较为成熟的波长转换器主要是光/电/光型的波长转换器，光/电/光型的波长转换器先将光信号转换成电信号，经定时再生后，产生再生的电信号和时钟信号，再用该电信号对标准波长的激光器重新进行调制，从而实现波长转换。但是，它对信号格式和调制速率不透明，系统升级和应用范围受限。相干型波长转换器和基于光逻辑门的波长转换器则分别利用四波混频、交叉增益调制、交叉相位调制等效应实现波长转换，虽然能够弥补上述的不足，但器件的制作成本往往较高，其使用范围具有局限性。
【发明内容】
[0004]本发明通过提供一种全光波长转换器，解决了现有技术中的波长转换器对信号格式和调制速率不透明，系统升级和应用范围受限的技术问题。
[0005]本发明实施例提供了一种全光波长转换器，包括:
[0006]电介质层；
[0007]天线层，所述天线层形成于所述电介质层的表面，所述天线层包括周期排列的多个天线结构单元；
[0008]所述天线结构单元包括第一缺口圆环天线、第二缺口圆环天线和截面为正方形的方形天线；
[0009]所述第一缺口圆环天线和所述第二缺口圆环天线对称设置于所述方形天线的两侦牝其中，所述第一缺口圆环天线和所述第二缺口圆环天线以所述截面的任一对角线为对称轴，所述第一缺口圆环天线的缺口与所述第二缺口圆环天线的缺口相对。
[0010]优选的，所述方形天线的中心位于所述第一缺口圆环天线的圆心和所述第二缺口圆环天线的圆心连线的中点位置。
[0011]优选的，所述电介质层的材料为二氧化硅。
[0012]优选的，所述天线结构单元的材料为金属。
[0013]优选的，所述金属为金。
[0014]优选的，一个所述天线结构单元与位于其正下方的所述电介质层所构成的第一结构的长宽比例为2:1。
[0015]优选的，所述第一缺口圆环天线和所述第二缺口圆环天线的缺口均为圆环周长的1/4。
[0016]优选的，所述第一缺口圆环天线和所述第二缺口圆环天线相同。
[0017]本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点:
[0018]本发明通过在电介质层表面设置天线层，并在天线层中设置周期排列的多个天线结构单元，每个天线结构单元包括第一缺口圆环天线、第二缺口圆环天线和方形天线，当栗浦光和探测光从靠近天线层的一侧入射到本申请的全光波长转换器上后，本申请的全光波长转换器的透射谱发生变化，从而，改变本申请的全光波长转换器对探测光的透射率，由此将栗浦光所携带的信号转移到透射出的探测光上，实现全光波长转换功能，不仅结构简单、成本低，同时也拓宽了超材料的应用范围。
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0020]图1为本发明实施例中一种全光波长转换器的示意图；
[0021]图2为本发明实施例中将天线层投影到电介质层后第一结构的平面示意图；
[0022]图3为本发明实施例中一个【具体实施方式】中全光波长转换器的透射谱；
[0023]图4为本发明实施例中当有栗浦光入射时全光波长转换器的透射谱。
[0024]其中，1为电介质层，2为天线层，21为第一缺口圆环天线，22为第二缺口圆环天线，23为方形天线，3为栗浦光，4为探测光。
【具体实施方式】
[0025]为解决现有技术中的波长转换器对信号格式和调制速率不透明，系统升级和应用范围受限的技术问题，本发明提供一种全光波长转换器。
[0026]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027]本发明实施例提供一种全光波长转换器，该全光波长转换器利用超材料进行实现。如图1所示，所述全光波长转换器位于以X轴和y轴建立的直角坐标系所在的平面内，所述全光波长转换器包括电介质层1和天线层2，天线层2形成于电介质层1的表面，电介质层1的材料为二氧化娃，天线层2的材料为金属，优选的，该金属材料为金。
[0028]在本申请中，天线层2包括周期排列的多个天线结构单元，一个天线结构单元也即超材料的一个结构单元，一个天线结构单元包括一个第一缺口圆环天线21、一个第二缺口圆环天线22和一个方形天线23。具体的，第一缺口圆环天线21和第二缺口圆环天线22均为具有一缺口的圆环金属天线，方形天线23为截面是正方形的金属块，圆环金属天线的厚度与金属块的厚度相同，也即天线层2的厚度。
[0029]天线结构单元在x-y平面的投影如图2所示，其中，第一缺口圆环天线21和第二缺口圆环天线22对称设置于方形天线23的两侧，其中，第一缺口圆环天线21和第二缺口圆环天线22以正方形截面的任一对角线为对称轴，且，第一缺口圆环天线21的缺口与第二缺口圆环天线22的缺口相对。
[0030]进一步，方形天线23的中心位于第一缺口圆环天线21的圆心和第二缺口圆环天线22的圆心连线的中点位置，即，将天线层2投影到电介质层1后，方形天线23的中心、第一缺口圆环天线21的圆心和第二缺口圆环天线22的圆心在同一直线上。一个天线结构单元与位于该天线结构单元正下方的电介质层1所构成的第一结构的长宽比例为2:1，例如，第一结构的宽为a，则，第一结构的长为2a。另外，第一缺口圆环天线21和第二缺口圆环天线22相同，均是缺口为圆环周长的1/4的圆环天线，两个缺口圆环天线的内径均为Γι，两个缺口圆环天线的外径均为r。，正方形截面的边长为b。
[0031]对于本申请的所述全光波长转换器，设有栗浦光3和探测光4，入射栗浦光3携带有信号，入射探测光4是没有携带信号的连续光。当栗浦光3的入射光强度改变时，所述全光波长转换器的共振频率产生频移，即，所述全光波长转换器的透射谱发生改变，从而改变所述全光波长转换器对探测光4的透射率，探测光4的透射光强发生改变，由此可以将栗浦光3所携带的