用于检测重复光脉冲信号的超短光脉冲和确定光脉冲的脉冲宽度的方法和设备的制作方法

文档序号：6263306阅读：717来源：国知局

专利名称：用于检测重复光脉冲信号的超短光脉冲和确定光脉冲的脉冲宽度的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于确定重复光脉冲信号的超短光脉冲的脉冲宽度
的方法和设备，尤其是涉及用于确定持续时间为皮秒级(10"2秒)和飞秒级(10"5秒)的超短光脉冲的脉冲宽度，例如，光脉冲的持续时间是在重复率为10 GHz至160 GHz下的0.1皮秒至100皮秒的范围内。本发明还涉及用于检测预定波长范围内多个波长中任何一个波长的超短持续时间光脉冲的方法和光电检测器装置，以及本发明还涉及用于确定预定波长范围内超短持续时间的光脉冲波长的方法和设备。
背景技术：
在光通信中，数据通常是借助于光缆由重复光脉冲信号传输的。为了使可以传输通过每条光纤的数据量最大化，数据是在预定波长范围内各自不同波长的重复光脉冲信号同时传输的，波长通常是在1，250 nm至l，610nm的范围内。此外，为了使被发射数据的数据传输率最大化，重复光脉冲信号中光脉冲的重复率是在10 GHz至160 GHz的范围内。因此，这要求脉沖宽度，即，重复光脉冲信号中每个脉冲的持续时间，应当是在飞秒至皮秒的范围内，典型的是，传输数据的重复光脉沖信号的脉沖宽度通常是10皮秒或更小。被接收的光通信光脉冲信号必须是有效的。一种用于确认光脉冲信号的方法是确定光脉冲信号中光脉冲的脉沖宽度，并确保光脉冲是在标称脉冲宽度加或减预定小的误差边限，从光脉冲的脉冲宽度的观点确认光脉沖信号。然而，若脉冲宽度是10皮秒级或更小，或甚至100皮秒或更小，则由于光脉冲的相对短持续时间，确定这种光脉冲的宽度是特别困难的。
此外，为了确定重复光脉冲信号中这种光脉冲的脉冲宽度，可能还需要确定这种重复光脉冲信号中光脉冲的波长，以及可能还需要检
测预定波长范围内这种重复光脉沖信号的光脉冲。
所以，人们需要一种用于确定重复光脉冲信号中超短光脉冲的脉冲宽度的方法和设备，还需要一种用于检测预定波长范围内超短持续时间波长的光脉冲的光电检测器装置和方法，而且还需要一种用于确定预定波长范围内超短持续时间波长的光脉冲波长的方法和设备。

发明内容
本发明的目的是提供解决这些问题中至少一些问题的方法，设备和光电检测器装置。
按照本发明，提供一种用于确定重复超短光脉冲的输入重复光脉
冲信号中光脉冲的脉冲宽度的设备，该设备包括二光子吸收光电检测器，该二光子吸收光电检测器是包括激活区以及空间隔开的第一反射装置和第二反射装置的微腔形式，激活区位于第一反射装置与第二反射装置之间，以及由于二光子吸收效应，光在微腔内发生共振而产生光电流，激活区以及第一反射装置和第二反射装置适合于，光在微腔中的共振寿命小于光脉冲的脉冲宽度，该脉沖宽度是待确定的；光
引导装置，用于引导输入重复光脉冲信号进入微腔并在其中发生共振，和用于引导超短重复光脉冲的参考重复光脉沖信号进入微腔并在
其中发生共振；和逐渐改变互相之间相位的装置，各自输入光脉冲信
电流，；f艮据该脉冲光电流，可以确定输入光脉冲信号中光脉冲的脉冲宽度。
在本发明的一个实施例中，激活区以及第一反射装置和第二反射装置适合于，光在微腔中的共振寿命是在0.1倍至0.9倍光脉冲的脉沖宽度范围内，该脉冲宽度是待确定的。最好是，激活区以及第一反射装置和第二反射装置适合于，光在微腔中的共振寿命是在0.4倍至 0.9倍光脉冲的脉冲宽度范围内，该脉沖宽度是待确定的。有利的是，激活区以及第一反射装置和第二反射装置适合于，光在微腔中的共振寿命约为0.9倍光脉冲的脉冲宽度，该脉冲宽度是待确定的。
在本发明的一个实施例中，第二反射装置的反射率大于第一反射
装置的反射率。
在本发明的另一个实施例中，第一反射装置的反射率是在0.05 至0.99的范围内。有利的是，第一反射装置的反射率是在0.6至0.99 的范围内。最好是，对于l皮秒持续时间级的光脉沖，第一反射装置的反射率约为0.95，该脉冲宽度是待确定的。
在本发明的另一个实施例中，第二反射装置的反射率是在0.05 至0.99的范围内。最好是，第二反射装置的反射率是在0.8至0.99的范围内。有利的是，第二反射装置的反射率约为0.985。
在本发明的一个实施例中，提供的第一反射装置和第二反射装置是第一分布式布喇格反射器和第二分布式布喇格反射器。
在本发明的另一个实施例中，第一分布式布喇格反射器包括1 对至15对反射镜。
在本发明的另一个实施例中，第一分布式布喇格反射器中的每对反射镜包括硅/二氧化硅反射镜对。或者，第一分布式布喇格反射器中的每对反射镜包括砷化镓/砷化铝反射镜对。
在本发明的另一个实施例中，第二分布式布喇格反射器包括1 对至25对反射镜。
在本发明的另一个实施例中，第二分布式布喇格反射器包括约 15对反射镜。
在本发明的一个实施例中，第二分布式布喇格反射器中的每对反射镜包括砷化镓/砷化铝反射镜对。或者，第二分布式布喇格反射器中的每对反射镜包括硅/二氧化硅反射镜对。
在本发明的一个实施例中，激活区的第一反射装置与第二反射装置之间的垂直长度适合于是光脉冲波长的函数，该脉冲宽度是待确定的。
在本发明的另一个实施例中，激活区的第一反射装置与第二反射装置之间的垂直长度是光脉沖波长的分数函数，该脉冲宽度是待确定的。
最好是，激活区是由这样的材料制成，光脉冲波长的光可以在微
腔中发生共振，该脉沖宽度是待确定的。
在本发明的一个实施例中，激活区是体半导体材料。或者，激活区至少包括一个量子阱层。
在本发明的一个实施例中，激活区包括多个阻挡层，而量子阱层被设置在相邻的阻挡层之间。最好是，每个阻挡层的材料是铝和砷化镓的合金成分。有利的是，每个量子阱层材料是铝和砷化镓的合金成分。
理想的是，第一反射装置限定一个入射面，而光引导装置适合于至少引导输入光脉沖信号通过该入射面进入微腔。
在本发明的一个实施例中，光引导装置适合于引导参考光脉冲信号通过该入射面进入孩t腔。
在本发明的另一个实施例中，选取的参考光脉冲信号的波长与输入光脉冲信号的波长相同，而光引导装置适合于以相同的入射角引导输入光脉沖信号和参考光脉冲信号到入射面上。或者，选取的参考光脉冲信号的波长与输入光脉沖信号的波长不同，而光引导装置适合于以不同于输入光脉冲信号被引导到入射面上的入射角引导参考光脉冲信号到入射面上。
理想的是，光引导装置适合于引导输入光脉冲信号到入射面上，
角，最好是，光引导装置适合于引导参考光脉沖信号到入射面上，其入射角对应于参考光脉冲信号波长的光在微腔中发生共振的入射角。
最好是，二光子吸收光电检测器和光引导装置中的一个相对于另一个是可移动的，用于改变至少输入光脉沖信号被引导到入射面上的入射角，为的是便于调谐用于确定预定波长范围内波长的输入光脉冲信号的脉冲宽度的设备。
在本发明的一个实施例中，二光子吸收光电检测器适合于，预定波长范围内最大波长的光在正入射到入射面上时可以在微腔中发生共振。
在本发明的另一个实施例中，二光子吸收光电检测器相对于光引
导装置是可移动的。或者，光引导装置相对于二光子吸收光电检测器是可移动的。
在本发明的一个实施例中，光引导装置包括第一光引导装置，用于引导输入光脉冲信号到入射面上，最好是，第一光引导装置相对于二光子吸收光电检测器是可移动的。
在本发明的一个实施例中，光引导装置包括第二光引导装置，可以独立于第一光引导装置引导参考光脉冲信号到入射面上，和在本发
明的一个实施例中，第二光引导装置相对于二光子吸收光电检测器是
可移动的o
最好是，提供的监测装置用于监测输入光脉冲信号入射到入射面上的入射角，并响应于脉冲光电流和输入光脉冲信号被引导到入射面上的入射角，用于确定输入光脉冲信号的波长。
在本发明的一个实施例中，用于逐渐改变互相之间相位的装置包括延迟装置，各自输入光脉冲信号和参考光脉冲信号的光脉冲在该相位下进入微腔，而输入光脉冲信号和参考光脉冲信号中的一个信号在被引导到微腔中之前传输通过延迟装置。
最好是，延迟装置是可变延迟装置，用于逐渐改变输入光脉冲信号和参考光脉冲信号之一经受的延迟。有利的是，延迟装置包括延迟线。有利的是，延迟装置是可变延迟线。
在本发明的一个实施例中，参考光脉冲信号传输通过延迟装置。
在本发明的另一个实施例中，在被引导进入微腔之前，提供的偏振光组合器用于组合输入光脉冲信号和参考光脉冲信号。
在本发明的另一个实施例中，参考光脉冲信号是从输入光脉冲信号中得到的，最好是，提供的偏振光分束器用于从输入光脉冲信号中分出参考光脉冲信号。
在本发明的一个实施例中，选取参考光脉冲信号，使其光脉冲的脉冲宽度与输入光脉冲信号中光脉冲的脉冲宽度相同。
在本发明的另一个实施例中，选取参考光脉沖信号，使其光脉冲的重复率与输入光脉冲信号中光脉冲的重复率相同。
或者，选取参考光脉冲信号，使其光脉冲的脉冲宽度与输入光脉冲信号中光脉冲的脉沖宽度不同。
或者，选取参考光脉冲信号，使其光脉冲的重复率是输入光脉冲信号中光脉冲的重复率的整倍数或分数。
在本发明的一个实施例中，该设备适合于确定脉沖宽度不大于
500皮秒的光脉沖的脉冲宽度。最好是，该设备适合于确定脉冲宽度不大于100皮秒的光脉冲的脉冲宽度。有利的是，该设备适合于确定脉沖宽度是在10飞秒至100皮秒范围内的光脉冲的脉沖宽度。
最好是，提供的监测装置用于监测脉沖光电流，并根据被监测的脉冲光电流，确定输入光脉冲信号中光脉冲的脉冲宽度。最好是，监测装置响应于脉冲光电流峰值的半宽度，用于确定输入光脉冲信号中光脉冲的脉冲宽度。
本发明还提供一种用于确定重复超短光脉冲的输入重复光脉冲信号中光脉冲的脉冲宽度的方法，该方法包括提供一个微腔形式的二光子吸收光电检测器，其中微腔包括激活区以及空间隔开的第一反射装置和第二反射装置，激活区位于第一反射装置与第二反射装置之间，由于二光子吸收效应，光在微腔内发生共振而产生光电流；选取激活区以及第一反射装置和第二反射装置，使光在微腔中的共振寿命小于光脉冲的脉冲宽度，该脉冲宽度是待确定的；引导输入重复光脉冲信号进入微腔并在其中发生共振；引导超短重复光脉冲的参考重复光脉冲信号进入微腔并在其中发生共振；和逐渐改变各自输入光脉冲
生脉冲光电流，根据该脉冲光电流，可以确定输入光脉沖信号中光脉冲的脉冲宽度。
本发明还提供一种光电检测器装置，用于检测超短持续时间的输入光脉沖的预定波长范围内多个波长中任何一个波长的光，该光电检测器装置包括二光子吸收检测器，该二光子吸收检测器包括激活区，由于二光子吸收效应，入射光在激活区内发生共振而产生可检测的光电流，二光子吸收检测器限定一个入射面，用于接收通过该入射面进
入激活区的入射光；和光引导装置，用于引导输入光脉冲通过入射面进入激活区，光引导装置和二光子吸收检测器中的一个相对于另一个是可移动的，用于改变输入光脉沖入射到入射面上的入射角，可以确定光电检测器装置响应于输入光脉沖的波长，因此，当输入光脉沖的光包含被确定波长的光时，输入光脉冲的光在激活区中发生共振而产生可检测的光电流。
在本发明的一个实施例中，提供微腔形式的二光子吸收检测器，该微腔包括位于空间隔开的第一反射装置与第二反射装置之间的激活区，用于反射在微腔内的光并在其中发生共振。
最好是，微腔适合于，预定波长范围内最长波长的光在正入射到入射面上时可以在微腔内发生共振，有利的是，微腔适合于，预定波长范围内至少两个波长的光在以相同入射角入射到入射面上时可以在微腔内同时发生共振。
在本发明的一个实施例中，第一反射装置和第二反射装置适合于确定在微腔内发生共振的光波长。
最好是，第一反射装置和第二反射装置中至少一个装置包括分布式布喇格反射器，该反射器包含多个空间隔开的反射层。
在本发明的一个实施例中，第二反射装置包括至少含一对反射镜的分布式布喇格反射器。
在本发明的另一个实施例中，第一反射装置包括至少含一对反射镜的分布式布喇格反射器。
在本发明的一个实施例中，第一反射装置和第二反射装置中各自分布式布喇格反射器的反射镜对之间的间隔是相同的。或者，第一反射装置和第二反射装置中各自分布式布喇格反射器的反射镜对之间的间隔是不同的，因此，两个不同波长的光以相同的入射角入射到入射面上时可以在微腔内发生共振。
在本发明的一个实施例中，第一反射装置的分布式布喇格反射器中反射镜对之间的间隔小于第二反射装置的分布式布喇格反射器中反射镜对之间的间隔。
在本发明的另一个实施例中，第一反射装置的反射率小于第二反
射装置的反射率。最好是，第一反射装置的反射率是在0.05至0.99 的范围内。有利的是，第一反射装置的反射率约为0.95。
最好是，第二反射装置的反射率是在0.05至0.99的范围内。有利的是，第二反射装置的反射率约为0.986。
在本发明的一个实施例中，第一反射装置限定该入射面。
在本发明的另一个实施例中，激活区的第一反射装置与第二反射装置之间的垂直长度适合于，预定波长范围内最大波长的光在正入射到入射面上时可以在微腔内发生共振。
在本发明的另一个实施例中，激活区的第一反射装置与第二反射装置之间的垂直长度是预定波长范围内最大波长的光波长的函数。
在本发明的另一个实施例中，激活区的第一反射装置与第二反射装置之间的垂直长度是预定波长范围内最大波长的光波长的分数函数。
在本发明的一个实施例中，激活区的第一反射装置与第二反射装置之间的垂直长度是458.9 nm，因此，波长为1,512 nm的光在正入射到入射面上时可以在微腔内发生共振。
最好是，激活区材料是这样的材料，预定波长范围内最大波长的光在正入射到入射面上时可以在激活区中发生共振。
在本发明的一个实施例中，激活区包括含铝，镓和砷合金的合金成分。
在本发明的另一个实施例中，激活区包括交替的激活层和阻挡层。
在本发明的另一个实施例中，激活区的每个激活层包括一个量子阱。
在本发明的另一个实施例中，激活区的每个激活层包括含铝和砷化镓合金的合金成分。
最好是，激活区的每个阻挡层包括含铝和砷化镓合金的合金成分。
在本发明的另一个实施例中，激活区是体半导体材料。在本发明的一个实施例中，二光子吸收检测器相对于光引导装置是可移动的。或者，光引导装置相对于二光子吸收检测器是可移动的。最好是，提供的监测装置用于监测二光子吸收检测器产生的光电流。
在本发明的一个实施例中，光电检测器装置适合于检测持续时间在飞秒和皮秒范围内的光脉冲。最好是，光电检测器装置适合于检测
持续时间高达10皮秒的光脉冲。
有利的是，光引导装置适合于引导包括多个光脉冲的重复光脉沖信号到入射面上。
在本发明的一个实施例中，各个光脉冲有相同的持续时间。在本发明的另一个实施例中，光电检测器装置适合于检测重复输
入光脉冲信号的输入光脉冲，其中提供的光脉冲重复率是在10 GHz 至160 GHz的范围内。
在本发明的另一个实施例中，重复输入光脉沖信号中的输入光脉冲是在光通信信号的重复率下的输入光脉冲。
本发明还提供一种用于确定预定波长范围内波长的光脉冲波长的设备，该设备包括按照本发明的光电检测器装置，用于检测预定波长范围内多个波长中任何一个波长的光；移动装置，用于移动二光子吸收检测器和光引导装置之一，直至可检测的光电流是最大值；和互相参照装置，具有与光在入射面上对应入射角互相参照的光波长，便于确定光脉沖的波长。
此外，本发明还提供一种用于检测超短持续时间输入光脉冲的预定波长范围内多个波长中任何一个波长光的方法，该方法包括提供有激活区的二光子吸收检测器，由于二光子吸收效应，光可以在激活区内发生共振而产生可检测的光电流，二光子吸收检测器限定一个入射面，用于接收通过该入射面到激活区的入射光；和提供光引导装置，用于引导输入光脉冲通过入射面进入激活区，和移动光引导装置和二光子吸收检测器之一，可以改变输入光脉冲入射到入射面上的入射
角，用于确定光电检测器装置响应的输入光脉冲的波长，因此，当输入光脉沖包含确定波长的光时，输入光脉沖在激活区中发生共振而产生可检测的光电流。
本发明还提供一种用于确定预定波长范围内波长的光脉冲波长
的方法，该方法包括运行按照本发明的光电检测器装置，用于引导光脉冲到入射面上；移动二光子吸收检测器和光引导装置之一，用于改变光脉冲在入射面上的入射角；当光脉冲的入射角在入射面上变化时，检测光电流何时达到最大值；和根据光电流为最大值时的入射角，确定光的波长。
本发明有许多优点。本发明提供一种能够确定重复光脉冲信号中超短光脉冲的脉冲宽度的设备，具体地说，该设备能够确定皮秒和飞秒范围内光脉冲的脉沖宽度。按照本发明的设备可以确定这种短持续时间脉冲的脉冲宽度，其中借助于这样的事实，该设备包括二光子吸收检测器，由于二光子吸收效应，当两个光脉冲信号的光脉沖在二光子吸收光电检测器的微腔中发生共振时，该检测器产生增强的光电流。由于能够确定这种超短光脉冲的脉冲宽度，本发明的设备特别适用于光通信，尤其是，用于确认光通信数据信号。借助于这样的事实，输入光脉冲信号被引导到入射面上的入射角是可变的，该设备还可以适合于确定预定波长范围内光脉冲的波长，此外，该设备可用作可调谐的设备，在区别其他波长的光脉沖信号的同时，可以检测特定波长的光脉冲信号。
按照本发明的光电检测器装置特别适合于检测预定波长范围内超短持续时间波长的光脉冲，并可容易地被调谐到预定波长范围内的特定波长。借助于这样的事实，按照本发明的光电检测器装置包括二光子吸收检测器，可检测的光电流是由该检测器产生的，即使重复光脉沖信号中的脉沖持续时间为飞秒级的脉冲。通过提供一种有二光子吸收检测器的光电检测器装置，一旦重复输入光脉冲信号是在合适的入射角下被引导到入射面上，它可以在二光子吸收检测器的微腔中发生共振，足以检测由二光子吸收检测器产生的光电流。
因此，借助于这样的事实，按照本发明的设备和光电检测器装置能够检测飞秒和皮秒级持续时间光脉冲的重复光脉冲信号的光脉冲，此外，该设备和光电检测器装置能够区别预定波长范围内不同波长的
这种超短光脉沖，预定波长可以是在1,478 nm至1，512 nm的范围内，或任何其他的波长范围，它取决于二光子吸收检测器的结构，按照本发明的设备和光电检测器装置特别适用于高速光通信传输。
本发明的另一个优点是，在该设备或光电检测器装置可调谐的波长之外的其他波长的光脉冲信号在入射到二光子吸收检测器的入射面上时，这些波长的光脉冲不能在各自设备和光电检测器装置的微腔中发生共振而是被反射。因此，在传输多个波长的光脉冲的通信系统中，非共振波长的光脉沖是在二光子吸收检测器上反射，但可以继续在通信系统中传输数据。

参照附图并根据以下对本发明一些优选实施例的详细描述，可以更清楚地理解本发明，这些实施例仅仅作为例子，其中
图1是按照本发明用于确定超短光脉沖的重复光脉冲信号中脉冲的脉冲宽度的设备示意图，
图2是图1所示设备产生的脉冲光电流的波形迹线，
图3是按照本发明另一个实施例类似于图1的设备视图，用于确定超短光脉沖的重复光脉沖信号中脉沖的脉冲宽度，
图4是按照本发明另一个实施例类似于图1的设备视图，用于确定超短光脉冲的重复光脉沖信号中脉冲的脉冲宽度，
图5是自相关迹线的展宽因子与归一化脉冲宽度之间的关系曲线，该曲线是根据图1所示设备的计算机模拟得到的，
图6是另一个计算机模拟的分布式布喇格反射器中GaAs/AlAs 反射镜和Si/Si02反射镜的反射率与周期数之间的关系曲线，
图7是根据另一个计算机模拟的Bragg反射镜的有效光程长对微腔总光程长的贡献，
图8是根据另一个计算机模拟得到最大的标称二光子吸收与激
活层厚度之间的关系曲线，双曲正割入射脉沖的半宽度(FWHM)为 0.13， 1.0，和8.0ps，对于0.13, 1.0，和8.0ps脉冲，图中的数值应当分别乘以10， 1,000和100,000，
图9是根据另一个计算机模拟得到最大的标称二光子吸收的顶部Bragg反射镜和底部Bragg反射镜的周期数，
图10是根据另一个计算机模拟得到的归一化脉冲FWHM和对应于最大的标称二光子吸收的自相关迹线的展宽因子，
图11是根据另一个计算机模拟得到的Si/Si02反射镜和 GaAs/AlAs反射镜分布式布喇格反射器的最大标称二光子吸收，
图12是根据另一个计算机模拟得到的Si/Si02反射镜和 GaAs/AlAs反射镜分布式布喇格反射器的自相关迹线的展宽因子，
图13 (a)和(b)是根据另一个计算机模拟得到的脉冲宽度分别为8.0皮秒和1.0皮秒的底部反射镜反射率对最大标称二光子吸收的影响，图中指出的数字是(1-Rb) xl00%，
图14是根据另一个计算机模拟类似于图1中设备得到混合结构的最大标称二光子吸收，其中顶部分布式布喇格反射器和底部分布式布喇格反射器分别是Si/SiOz反射镜和GaAs/AlAs反射镜，还画出纯 GaAs/AlAs结构作为比较，
图15是根据另一个计算机模拟得到的混合结构中最大标称二光
期数，
图16是根据另一个计算机模拟得到的混合结构和纯GaAs/AlAs 反射镜结构的自相关迹线展宽因子，
图17是按照本发明另一个实施例类似于图1的设备^f见图，用于确定超短脉冲的重复光脉沖信号中脉冲的脉沖宽度，
图18表示图17中设备的二光子吸收检测器中微腔的反射率镨，
图19是按照本发明光电检测器装置的透视示意图，用于检测预定波长范围内多个可选取波长的光，
图20是图19中光电检测器装置的顶视平面图，
图21是图19中部分光电检测器装置的顶视剖面图，
图22是根据计算机模拟和在图19中光电检测器装置上进行实验
的比较结果，它展示腔共振波长与输入光脉冲信号的入射角之间的关
系曲线，
图23是根据计算机模拟和在基本类似于图19中光电检测器装置上进行实验的比较结果，它展示二光子吸收响应与输入光脉冲信号的入射角之间的关系。
具体实施例方式
首先参照图1和2，它们表示按照本发明的设备l，用于确定输入重复光脉沖信号的超短光脉沖的脉冲宽度，具体地说，它是在10 GHz至160 GHz的重复速率下0.1皮秒至100皮秒范围内脉冲宽度的重复光脉冲信号。在10 GHz至160 GHz的重复速率下持续时间为0.1 皮秒至100皮秒范围内的重复光脉冲信号通常用在光通信中。然而，在本发明的这个具体实施例中，该设备适合于确定在高达160 GHz的重复速率下和波长为1,550 nm的1皮秒级持续时间的光脉冲的脉沖宽度。
设备l包括微腔3形式的平面型二光子吸收光电检测器2，微腔 3包括位于空间隔开的第一反射装置与第二反射装置之间的激活区4，即，第一反射装置与第二反射装置分别是顶部分布式布喇格反射器5 与底部分布式布喇格反射器6。顶部分布式布喇格反射器5限定一个平坦的入射面8，输入重复光脉冲信号和参考重复光脉冲信号通过入射面8被引导进入激活区4，并在其中发生共振，如以下所描述的。激活区4以及顶部分布式布喇格反射器5和底部分布式布喇格反射器 6是按照以下描述的方式被选取的，当所需波长的两个光脉冲信号中
或至少互相重叠时，由于二光子吸收效应，重叠光脉冲的光在微腔3 中发生共振而产生可检测的光电流。因此，如以下所描述的，通过交替地使输入光脉冲信号中的光脉沖与参考重复光脉冲信号中的超短光脉冲同相和不同相，可以产生脉沖光电流，脉沖光电流的迹线类似
于图2中所示的波形，并由此可以确定输入光脉沖信号中光脉沖的脉冲宽度，这也是在以下描述。
在顶部分布式布喇格反射器5的入射面4和底部分布式布喇格反射器6的下表面12上分别形成的一对电极10和11可用于检测脉冲光电流。耦合到电极10和11的监测电路14监测脉冲光电流，用于确定输入光脉冲信号中光脉沖的脉冲宽度。此外，激活区4以及顶部分布式布喇格反射器5与底部分布式布喇格反射器6适合于，光在微腔3中的共振寿命小于输入光脉沖信号中光脉冲的脉冲宽度。
一种用于引导输入光脉冲信号和参考光脉冲信号到入射面8上的光引导装置包括光缆16和透镜17，它们以相同的入射角引导输入光脉沖信号和参考光脉冲信号到入射面8上，在本发明的这个实施例中，该入射角是与入射面8垂直。在本发明的这个实施例中，参考光脉冲信号是从输入光脉冲信号中得到的，而输入光脉冲信号加到输入光缆18。偏振光脉冲分束器19把输入光脉沖信号分成两个信号，即，输入光脉冲信号和参考光脉冲信号，输入光脉冲信号通过第一中间光缆21加到偏振光组合器20。第二中间光缆22引导参考光脉冲信号到改变相位装置上，用于逐渐改变参考光脉冲信号的光脉冲相对于输入光脉冲信号的光脉沖相位，在本发明的这个实施例中，改变相位装置是可变延迟线23。第三中间光缆24加来自延迟线23的参考输入光脉沖信号到偏振光组合器20，其中参考光脉冲信号与输入光脉冲信号进行组合，而自相关的输入光脉冲信号和参考光脉沖信号被光缆16 和透镜17引导到入射面8上。
图1中方框所表示的机构25是用于操作延迟线23，可以逐渐增大或减小参考光脉冲信号在延迟线23中经受的延迟，用于逐渐改变
光脉冲信号中的光脉冲通过入射面8进入微腔3的相位。这种用于操作延迟线23的控制机构25在专业人员中是众所周知的。
通过逐渐改变参考光脉沖信号相对于输入光脉冲信号所经受的延迟，可以使输入光脉冲信号中的脉冲和参考光脉冲信号中的脉沖之
间交替地同相或不同相。当输入光脉冲信号中的脉冲和参考光脉沖信
号中的脉沖是同相或互相重叠时，它们可以在微腔3中发生共振，并产生由监测电路14检测的光电流，而当输入光脉冲信号中的脉沖和参考光脉冲信号中的脉冲互相不重叠时，就不产生光电流。因此，当
同相和不同相时，可以在微腔中产生由监测电路14检测的脉冲光电流，脉沖光电流的迹线如图2中的所示。
监测电路14确定峰值的全宽度，即，脉冲光电流迹线的脉冲宽度W，见图2,该宽度等于输入光脉沖信号中光脉冲的脉冲宽度。
由于设备1是用于确定输入光脉冲信号中光脉沖的宽度，该脉沖光信号被引导成与入射面8垂直，而且在这个实施例中，它的波长是 1，550 nm，激活区4包括砷化镓的体半导体材料，且激活区4在沿顶部分布式布喇格反射器5与底部分布式布喇格反射器6之间方向的垂直距离是0.459 nm，该长度是1,550 nm光波长的分数函数。二光子吸收检测器2的顶部分布式布喇格反射器5的反射率约为0.99895，并包括4对硅/二氧化硅反射镜。底部分布式布喇格反射器6的反射率约为0.9982，并包括20对砷化镓/砷化铝反射镜。因此，利用有激活区4以及顶部分布式布喇格反射器5和底部分布式布喇格反射器6构成的二光子吸收光电检测器2，波长为1,550 nm的入射到入射面8上光在微腔3中可以发生共振，因此，当输入光脉冲信号和参考光脉沖信号的光脉沖正入射到入射面8上并在微腔3中重叠时，各自的重叠光脉沖同时在微腔3中共振而产生脉冲光电流。
此外，通过提供有4对硅/二氧化硅反射镜的顶部分布式布喇格反射器5和有20对砷化镓/砷化铝反射镜的顶部分布式布喇格反射器 6， 1，550 nm的光在微腔3中的共振寿命小于脉沖宽度，换句话说，它小于输入光脉冲信号中光脉冲的持续时间。
在使用时，输入光脉冲信号加到输入光缆18，且输入光脉沖信号在偏振光分束器19中被分束而产生参考光脉沖信号，参考光脉冲信号传输通过可变延迟线23。参考光脉冲信号和输入光脉沖信在偏振
光组合器20中组合，并被引导成与入射面8垂直。机构25的作用是操作延迟线34,用于逐渐增大参考光脉冲信号相对于输入光脉冲信号经受的延迟，从而逐渐改变参考光脉冲信号的光脉冲相位相对于输入光脉冲信号的光脉冲相位，从而交替地使参考光脉冲信号的光脉冲与输入光脉冲信号的光脉冲同相和不同相。若输入光脉沖信号的波长为 1,550 nm，以及交替地使输入光脉冲信号的光脉沖与参考光脉冲信号的光脉冲同相和不同相，则在微腔3中产生由监测电路14检测的脉冲光电流。监测电路14读出脉冲光电流的迹线，并确定脉冲光电流跟踪的脉冲峰值的半宽度W，以及确定输入光脉冲信号中脉冲的脉冲宽度，该脉冲宽度等于光电流跟踪的波形峰值的半宽度W。
现在参照图3，它表示按照本发明的可调谐设备30,用于确定预定波长范围内多个波长中任何一个波长超短脉冲的输入重复光脉沖信号的脉冲宽度，在这个实施例中，预定波长范围是从1，515 nm至 1,550 nm。设备30基本上类似于设备1 ，且相同的元件是用相同的参考数字表示。设备30与设备1的主要差别是，光缆16和透镜17安装在平台31上，而平台31可以围绕中心枢轴33沿箭头A和B的方向旋转，枢轴33包含在由二光子吸收检测器2的入射面8限定的平面内，并沿垂直于页面的方向延伸。平台31是从图3中所示的中心位置旋转，其中光缆16和透镜17沿相对于入射面8的方向垂直延伸，用于引导组合的输入光脉冲信号和参考光脉冲信号到入射面8上，到沿中心位置的相对两侧上箭头A和B方向的各自极端位置(未画出)，其中光缆16和透镜17是沿相对于入射面8法线的+45。或-45°方向延伸，用于引导组合的输入光脉冲信号和参考光脉沖信号分别以+45。和 -45°的入射角到入射面8上。
通过围绕枢轴33旋转平台31以及光缆16和透镜17，改变输入光脉沖信号和参考光脉沖信号入射到入射面8上的入射角，因此，在预定波长范围内可以改变微腔3所响应的光波长。当光正入射到入射面8上时，在微腔3中共振的光波长是预定波长范围内最大的波长，即，1，550 nm，且光在微腔3中共振的波长是随光在入射面8上沿图3中箭头A和B的方向与法线的入射角的增大而减小，直至平台31 是在离中心的两个极端位置+45°或-45°上，在此位置上，预定波长范围内最小波长的光在微腔3中发生共振，即，1，515nm。当光在入射面8上的入射角是从法线增大时，在微腔3中发生共振的光波长减小是相同的，不管入射角的增大是沿正方向或负方向偏离法线。
在本发明的这个实施例中，设备30的二光子吸收光电检测器2 是与设备1的二光子吸收光电检测器2相同，而当平台31设置在组
心位置时，设备30的微腔3适合于确定波长为1，550 nm的输入重复光脉冲信号中光脉冲的脉冲宽度，而当平台31从中心位置被旋转到两个极端位置时，其中组合的输入光脉冲信号和参考光脉沖信号被引导到与法线相差+45。或-45。入射角的入射面8上，设备30的微腔3适合于确定波长减小至1,515 nm的输入光脉冲信号中光脉冲的脉冲宽度。因此，设备30特别适合于确定重复光脉冲信号中光脉冲的脉冲宽度，其中光的波长可以是1，515 nm至1,550 nm的预定波长范围内任何波长。平台31设置在相对于中心位置的合适角度上，使光缆16 和透镜17可以引导组合的输入光脉沖信号和参考光脉沖信号到入射面8上，其入射角对应于光脉冲波长的光在微腔3中发生共振的入射角，该脉冲宽度是待确定的。因此，设备30是可以被调谐到预定波长范围内任何波长的可调谐设备，用于确定预定波长范围内任何所需波长的输入重复光脉冲信号中光脉沖的脉冲宽度。
在使用时，平台31是相对于二光子吸收光电检测器2设置的，因此，光缆16和透镜17可以引导组合的输入光脉冲信号和参考光脉冲信号到入射面8上，其合适的入射角对应于输入光脉冲信号中光脉冲的波长，该脉沖宽度是待确定的。一旦输入光脉冲信号是在调谐设备1的波长上，设备30的工作方式类似于用于确定重复光脉冲信号中光脉冲的脉沖宽度的设备1的工作方式。
应当理解，代替安装光缆16和透镜17到设备1的平台31上，以及相对于二光子吸收检测器2安装可旋转的平台31，光缆16和透镜17可以安装在固定的位置上，以及二光子吸收检测器2可以安装在平台上，该平台可以围绕类似于中心枢轴33的中心枢轴旋转，该中心枢轴包含在二光子吸收检测器2的入射面8限定的平面内。因此，通过围绕该中心枢轴旋转平台，被光缆16和透镜17引导的组合输入光脉冲信号和参考光脉沖信号到入射面上的入射角是可变的，可以调谐用于确定预定波长范围内任何波长的输入光脉冲信号中光脉冲的脉冲宽度的设备。
现在参照图4,它表示按照本发明另一个实施例的以参考数字40 表示的可调谐设备，用于确定预定波长范围内多个波长中任何波长的重复超短光脉冲的输入重复脉冲光信号中光脉冲的脉冲宽度，在本发明这个实施例中，该波长是在1,515 nm至1,550 nm的范围内，该波长范围是与图3中设备30是可调谐的波长范围相同。设备40与设备 l基本相同，且相同的元件是用相同的参考数字表示。设备40与设备 1的主要差别是，在本发明的这个实施例中，参考重复光脉沖信号是从不同于输入重复光脉冲信号源的源中得到的，且光引导装置包括第一光引导装置，即，第一光缆41和第一透镜42，用于引导输入光脉沖信号到入射面8上；和第二光缆43和第二透镜44，用于引导参考光脉沖信号到入射面8上。第一光缆41和第一透镜42安装在第一平台45上，而第二光缆43和第二透镜44安装在第二平台46上，这两个平台可以围绕中心枢轴47沿箭头A和B的方向互相独立地旋转，中心枢轴47与设备30的枢轴33相同，并包含在入射面8限定的平面内。
通过提供互相之间围绕枢轴旋转的第一平台45和第二平台46，设备40响应于预定波长范围内各自不同波长的参考光脉沖信号和输入光脉冲信号。通过合适地设置相对于入射面8的第一平台45和第二平台46，可以选取在微腔3中共振的输入光脉冲信号和参考光脉冲信号的波长，这两个波长可以是相同的或不同的。理想的是，参考光脉冲信号中光脉冲的脉冲宽度和重复率应当与输入光脉冲信号中光脉冲的脉冲宽度和重复率是相同的或基本相同的，虽然这不是重要
的，然而，参考光脉冲信号中光脉冲的脉沖宽度应当是在超短光脉冲的范围内，而参考光脉冲信号中光脉沖的重复率可以是输入光脉沖信号中光脉沖的重复率的整倍数或分数。
在本发明的这个实施例中，输入光脉冲信号直接地加到第一光缆
41，而参考光脉冲信号加到输入光缆18,在加到第二光缆43之前，参考光脉冲信号传输通过可变延迟线23。然而，如果需要，输入光脉冲信号可以加到光缆18,而参考光脉冲信号可以加到第一光缆41，在这种情况下，延迟是加到输入光脉冲信号，而不是加到参考光脉冲信号。
还可以设想，在某些情况下，参照图4描述的设备40中的第二平台46可以相对于二光子吸收检测器2固定，但是在这种情况下，参考光脉沖信号是从固定波长的参考源中得到的，该波长对应于第二光缆43和第二透镜44引导参考光脉冲信号到入射面8上的入射角，参考光脉沖信号通常是正入射的。还可以设想，参考光脉冲信号可以从这样的源中得到的，该源可以改变参考光脉沖信号中光脉沖的脉冲宽度和重复率。
在使用时，输入光脉冲信号加到第一光缆41，而参考光脉冲信号加到输入光缆18。若第二平台46相对于二光子吸收检测器2是可旋转的，则旋转第二平台46，直至参考光脉沖信号被第二光缆43和第二透镜44引导到入射面8上的入射角是在这样的入射角上，该入射角对应于参考光脉冲信号波长的光在微腔3中可以发生共振的入射角。否则，选取有这样波长的参考光脉冲信号，该波长是参考光脉冲信号被第二光缆43在入射角下被引导到入射面8上并在微腔3中发生共振的波长。若设备40响应于预定波长范围内特定波长的输入光脉冲信号，则可以相对于二光子吸收检测器2旋转第一平台45，直至设备1被调谐到接收该特定波长的光，换句话说，直至第一光缆41 和第一透镜42相对于入射面8有这样的夹角，可以引导输入光脉沖信号到入射面8上，其入射角对应于特定波长的光在微腔3中发生共振的入射角。延迟线的工作方式与参照图1至3描述的设备1和30
中延迟线的工作方式相同，用于逐渐改变参考光脉冲信号相对于输入光脉沖信号经受的延迟，而当输入光脉沖信号的波长是特定波长时，
监测电路14检测脉沖光电流，因此，输入光脉冲信号的脉冲宽度可以由监测电路14确定，如同在参照图1至3的设备l和30时所描述的。因此，为了确定输入光脉冲信号中光脉冲的脉冲宽度，仅仅通过调谐设备40到输入光脉冲信号中特定波长的光，该特定波长的光是待检测的，图4的设备40也适合于检测预定波长范围内预定波长的输入光脉沖信号。
此外，按照本发明的设备40可用于确定从1，515 nm至1，550 nm 的预定波长范围内输入光脉冲信号的波长，以及确定输入光脉沖信号中光脉冲的脉冲宽度。在这种情况下，参考光脉沖信号加到输入光缆 18和被引导到入射面8上，并在微腔3内发生共振，输入光脉冲信号加到第一光缆41，而第一平台45是围绕中心枢轴47相对于二光子吸
收检测器2旋转以调谐设备40，直至在微腔3中同时共振的输入光脉冲信号和参考光脉沖信号中光脉沖产生的脉沖光电流被监测电路14
检测到，并且是最大值。在这个阶段，可以确定输入光脉冲信号被第一光缆41和透镜42引导到入射面8上的入射角，然后，可以从参阅表中读出输入光脉沖信号的光波长，参阅表中有与波长互相参照的入射角。于是，监测电路14可以确定输入光脉冲信号中光脉冲的脉冲宽度，如以上已描述的。
在输入光脉冲信号被引导到入射面8上，以及第一平台45是围绕中心枢轴47旋转时，用于调谐设备40以接收输入光脉冲信号，延迟线23的作用是用于逐渐增大或减小参考光脉冲信号经受的延迟，
同相和不同相。
在设备40的作用是用于确定输入光脉冲信号的波长的情况下，可以设想，利用合适的驱动才几构，例如，步进电才几或伺服电才几，可以使平台45围绕中心枢轴47旋转，还可以提供用于检测第一平台45 从法线旋转通过的角度的合适检测装置，而这种角度检测装置可以是
旋转电位差计。此外，监测电路14可以配置合适的存储器，其中参阅表可以存储与对应入射角互相参照的光波长。可以对监测电路14 进行编程，用于操作驱动装置以旋转第一平台45,直至被检测的脉沖
信号的光脉冲。在这个阶段，对监测电路14进行编程以读出第一平台45从中心法线位置旋转通过的角度，而角度检测装置用于确定输入光脉冲信号被第一光缆41和第一透镜42引导的入射角，它可以产生被检测的脉冲光电流，而在读出该角度之后，对监测电路14进行编程以读出对应于参阅表中入射角的光波长。因此，监测电路14可以指出输入光脉沖信号的光波长及其光脉冲的脉冲宽度。通常，在合适的可视显示屏上显示这个数据。
类似地，参照图3描述的设备30可用于确定预定波长范围内输入光脉冲信号的波长，可以调谐设备30到该波长上。用于确定输入光脉冲信号波长的设备30的运行是与参照图4所描述的设备40相同。在设备30的情况下，输入光脉冲信号加到光缆18，而在操作延迟线 23的同时，可以旋转用于调谐设备30的平台31到输入光脉冲信号的波长上。计算机模拟是利用与设备l中二光子吸收检测器2相同的二光子吸收检测器，从计算机模拟中得到图5至16所示的波形。然而，在该计算机模拟中，激活区4是体半导体材料，即，砷化镓，而腔长 L是458.9 nm。顶部分布式布喇格反射器和底部分布式布喇格反射器都是砷化镓/砷化铝的X/4叠片。计算机模拟的二光子吸收光电检测器适合于确定自相关输入光脉沖信号的脉沖宽度，该光脉冲信号正入射到波长为1，550 nm的二光子吸收光电检测器的入射面上。
相关迹线总是对称的，它与脉冲是否对称无关，然而，脉冲的展宽可以使相关迹线被展宽。图5的曲线A是自相关迹线的展宽因子与归一化脉沖宽度之间的关系曲线。在图5中，自相关迹线的展宽因子是在Y轴上，而归一化脉冲宽度是在X轴上。从图5中的曲线A可以看出，在脉冲宽度为2.0和脉沖载频与腔模频率一致的情况下，展宽因子是1.5，即，它比入射光脉冲是直接自相关的光脉冲宽50%。
在实际设计微腔二光子吸收检测器时，允许的脉冲展宽或相关迹线的展宽限制给定入射光脉沖可以选取的腔寿命。然而，对于具体的腔寿命，在减小腔寿命的同时，可以优化顶部分布式布喇格反射器与
底部分布式布喇格反射器之间的反射率分布和微腔长度L，以便使微腔内的二光子吸收最大化。
以下是如何设计二光子吸收检测器的平面型微腔结构的概要，在减小腔寿命的同时，使二光子吸收最大化。我们需要确定三个参数顶部分布式布喇格反射器中反射镜对的数目，即，Nt,底部分布式布喇格反射器中反射镜对的数目，即，Nb,激活层长度L-mx0.459 nm，其中m是半整数，激活区的激活材料是GaAs,而入射光波长是1,550 nm。 GaAs的折射率在波长为1,550 nm下是3.377，因此，0.459 |im 产生U的厚度。
作为典型的系统，我们选取顶部分布式布喇格反射器和底部分布式布喇格反射器的反射镜有GaAs/AlAs和Si/Si02层或这些层组合的结构。
对于GaAs/AlAs分布式布喇格反射器，Nt是从0至21, Nb是从 1至25,因此，顶部分布式布喇格反射器和底部分布式布喇格反射器的最大反射率约为0.9982,这在实践中是可实现的。对于Si/SK)2分布式布喇格反射器，N产Nb是从0至4，而最大反射率是0.99895，见图6，图6表反射率与GaAs/AlAs反射镜和Si/Si02反射镜的周期数之间的关系曲线。在图6中，反射率是在Y轴上，而周期数，即，分布式布喇格反射器中反射镜对数目，是在X轴上。图6中的实线A 代表反射率与GaAs/AlAs顶部分布式布喇格反射器的周期数之间的关系曲线，而图6中的虚线B代表反射率与GaAs/AlAs底部分布式布喇格反射器的周期数之间的关系曲线，以及图6中的点划线C代表反射率与顶部和底部Si/Si02分布式布喇格反射器的周期数之间关系曲线。从图6中可以导出微腔的有效光程长。
图7是微米为单位的有效光程长与Bragg反射器的周期数之间关系曲线。在图7中，微米为单位的有效光程长是在Y轴上，而周期
数，即，分布式布喇格反射器中反射镜对的数目，是在X轴上。图7 中的实线A代表有效光程长与GaAs/AlAs顶部分布式布喇格反射器的周期数之间关系曲线。图7中的虚线B代表有效光程长与 GaAs/AlAs底部分布式布喇格反射器的周期数之间关系曲线，而图7 中的点划线C代表有效光程长与顶部和底部Si/SK)2分布式布喇格反射器的周期数之间关系曲线。因此，从图7中可以看出，利用顶部和底部分布式布喇格反射器的Si/Si()2反射镜对，其有效光程长远远小于分布式布喇格反射器是GaAs/AlAs反射镜对的有效光程长。因此，图7提出对于给定的反射率，Si/SK)2反射镜对的分布式布喇格反射器产生较小的腔寿命。
在微腔内的二光子吸收是与微腔结构实现的二光子吸收增强因子成正比。以下，实现的二光子吸收增强因子称之为标称二光子吸收，它可以利用平面型微腔实现。
图8是在三个不同入射脉冲宽度下任意单位的最大标称二光子吸收与激活层厚度m之间的关系曲线，其中m是代表激活层厚度的整数值。在图8中，周期数是在Y轴上，而激活层厚度m是在X轴上。图8中的波形A表示脉冲宽度为0.13皮秒的曲线图，图8中的波形B表示脉沖宽度为l.O皮秒的曲线图，而图8中的波形C表示脉冲宽度为8.0皮秒的曲线图。因此，图8中的波形表示在三个不同入射脉沖宽度下最大的标称二光子吸收如何随激活层厚度m而变化，从这个曲线图中可以看出，在所有的情况下有一个最佳的激活层厚度，它有助于设计二光子吸收光电检测器。
一般地说，理想的是，底部分布式布喇格反射器的反射率Rb应当尽可能地大。因此，在计算机模拟的二光子吸收光电检测器中，选取的底部分布式布喇格反射器有24对GaAs/AlAs反射镜。我们知道，
底部分布式布喇格反射器的反射率Rb越高，则在/ =7^:保持恒定的
情况下，二光子吸收增强因子就越大。此外，若R是固定的，则顶部分布式布喇格反射器的反射率Rt和底部分布式布喇格反射器的反射率Rb的不同组合对微腔的有效光程长不会有什么变化，因此，腔寿
命和二光子吸收增强因子也不会有什么变化。所以，对于固定的R值，应当保持Rb尽可能地高。
图9分别是在0.13皮秒，1.0皮秒和8.0皮秒的三个脉冲宽度下周期数与顶部和底部分布式布喇格反射器的激活层厚度m之间的关系曲线。在图9中，周期数是在Y轴上，而激活层厚度m是在X轴上。在图9中，顶部和底部分布式布喇格反射器是GaAs/AlAs反射镜对，且底部分布式布喇格反射器保持恒定的25对反射镜，见波形D。图9中的波形A表示顶部分布式布喇格反射器的周期数与脉冲宽度为 0.13皮秒的激活层厚度m之间的关系曲线，波形B表示顶部分布式布喇格反射器的周期数与脉冲宽度为l.O皮秒的激活层厚度m之间的关系曲线，和波形C表示顶部分布式布喇格反射器的周期数与脉冲宽度为8.0皮秒的激活层厚度m之间的关系曲线。因此，图9说明通过增大激活层厚度，顶部分布式布喇格反射器需要较少的反射镜对。因此，需要在反射镜对数目与激活层厚度之间进行折衷。
图10分别是在0.13皮秒，1.0皮秒和8.0皮秒的脉沖宽度下归一化脉冲半宽度和自相关迹线的展宽因子与激活层厚度m之间的关系曲线。在图10中，归一化脉冲半宽度和自相关迹线的展宽因子是在Y 轴上，而激活层厚度m是在X轴上。图10中的波形A和A，分别表示脉沖宽度为0.13皮秒的两个曲线图，图10中的波形B和B，分别表示脉冲宽度为l.O皮秒的两个曲线图，而波形C和C，分别表示脉冲宽度为8.0皮秒的两个曲线图。从图10中可以看出，归一化脉冲半宽度是在1.0附近，而自相关迹线的展宽因子是在1.9附近。l.O的归一化脉冲半宽度说明，腔共振寿命大致等于脉冲宽度。
图11分别是在0.13皮秒，1.0皮秒和8.0皮秒的脉沖宽度下最大的标称二光子吸收与顶部和底部分布式布喇格反射器为Si/Si02反射镜对以及顶部和底部分布式布喇格反射器为GaAs/AlAs反射镜对的激活层厚度m之间的关系曲线。最大的标称二光子吸收是在Y轴上，而激活层厚度m是在X轴上。图11中的波形A， B和C分别表示脉冲宽度为0.13皮秒，1.0皮秒和8.0皮秒的顶部和底部Si/SiCh分布式
布喇格反射器的曲线。图11中的波形D， E和F分别表示脉冲宽度为0.13皮秒，1.0皮秒和8.0皮秒的顶部和底部GaAs/AlAs分布式布喇格反射器的曲线。因此，图11说明为了得到最大的二光子吸收，不可避免地需要展宽自相关迹线。换句话说，若自相关迹线没有被展宽，或仅仅是略微地展宽，则必须牺牲二光子吸收效应。因此，需要在二光子吸收与自相关迹线宽度之间进行折衷。
因此，从图ll中可以看出，对于0.13皮秒和1.0皮秒的脉沖宽度，顶部和底部Si/Si02反射镜对的分布式布喇格反射器相对于顶部和底部GaAs/AlAs反射镜对的分布式布喇格反射器可以实现约6倍的增强。此外，激活层厚度是最小的允许值。然而，对于和8.0皮秒的脉冲宽度，从顶部和底部Si/Si02反射镜对的分布式布喇格反射器中获得的二光子吸收增强相对于顶部和底部GaAs/AlAs反射镜对的分布式布喇格反射器获得的增强约下降3倍。
从图11中还可以看出，通过提供有Si/Si()2反射镜对顶部和底部分布式布喇格反射器，可以使图9中波形识别的折衷有更大的空间。
图12分别是在0.13皮秒，0.1皮秒和8.0皮秒的脉冲宽度下自相关迹线的展宽因子与顶部和底部Si/Si02反射镜对的分布式布喇格反射器和顶部和底部GaAs/AlAs反射镜对的分布式布喇格反射器的激活层厚度m之间的关系曲线。自相关迹线的展宽因子是在Y轴上，而激活层厚度m是在X轴上。图12中的波形A， B和C分别代表脉冲宽度为0.13皮秒，1.0皮秒和8.0皮秒的顶部和底部Si/Si02反射镜对的分布式布喇格反射器的曲线。图12中的波形D, E和F分别代表脉冲宽度为0.13皮秒，1.0皮秒和8.0皮秒的顶部和底部GaAs/AlAs 反射镜对的分布式布喇格反射器的曲线。所以，从图12中可以看出，对于顶部和底部Si/Si02反射镜对的分布式布喇格反射器，展宽因子的变化大于顶部和底部GaAs/AlAs反射镜对的分布式布喇格反射器中展宽因子的变化。其原因是，增加或减少一个反射镜对引起Si/Si02 反射镜对的反射率变化远远大于GaAs/AlAs反射镜对的反射率变化。因此，根据以上的分析，可以说明底部分布式布喇格反射器有较高的
反射率是较好的。因此，我们取GaAs/AlAs反射镜对可实现的最大反射率为0.9982，而取Si/SK)2反射镜对可实现的最大反射率为0.99895。现在可以详细地描述底部分布式布喇格反射器的反射率对最大标称二光子吸收的影响。
图13 (a)是在脉沖宽度为8.0皮秒的底部分布式布喇格反射器的不同反射率值下最大标称二光子吸收与激活层厚度m之间的关系曲线，而图13 (b)是在脉冲宽度为1.0皮秒的底部分布式布喇格反射器的不同反射率值下最大标称二光子吸收与激活层厚度m之间的关系曲线。在图13 (a)和(b)中，最大标称二光子吸收是在Y轴上，而激活层厚度m是在X轴上。底部分布式布喇格反射器的反射率值是由(1- Rb) xl00。/。给出。因此，图13 (a)和(b)表示底部分布式布喇格反射器的反射率对最大标称二光子吸收的影响。从图13 (a)中可以看出，对于8.0皮秒的脉冲宽度，底部分布式布喇格反射器的反射率影响是非常大的，而对于1.0皮秒的脉冲宽度，底部分布式布喇格反射器的反射率影响是很小的。其原因是，在这个具体的情况下，顶部分布式布喇格反射器的反射率也是非常高的，因此，底部分布式布喇格反射器的反射率的很小变化可以使二光子吸收有很大的变化。
准备混合结构的计算机模拟，其中顶部分布式布喇格反射器是 Si/Si02反射镜对，而底部分布式布喇格反射器是GaAs/AlAs反射镜对。这种结构在实践中是很容易制成的，并可以在减小有效腔程度和腔寿命方面产生优于顶部和底部分布式布喇格反射器都是GaAs/AlAs
反射镜对可以实现的结果。
图14表示脉冲宽度为0.13皮秒，1.0皮秒和8.0皮秒的混合结构的最大标称二光子吸收与激活层厚度m之间的关系曲线，其中顶部分布式布喇格反射器包括Si/SK)2反射镜对，而底部分布式布喇格反射器包括GaAs/AlAs反射镜对。为了进行比较，在图14中还展示脉冲宽度为0.13皮秒，1.0皮秒和8.0皮秒的顶部和底部分布式布喇格反射器包括GaAs/AlAs反射镜对的结果。最大标称二光子吸收是在Y轴上，而激活层厚度m是在X轴上。波形A, B和C分别是脉冲宽度为0.13皮秒，1.0皮秒和8.0皮秒的混合结构的曲线图。波形D, E 和F分别是0.13皮秒，1.0皮秒和8.0皮秒的顶部和底部GaAs/AlAs 反射镜对的分布式布喇格反射器的曲线图。对于0.13皮秒，1.0皮秒和8.0皮秒的脉冲宽度，可以分别实现70%, 50%和40%的增强。
图15表示脉冲宽度为0.13皮秒，1.0皮秒和8.0皮秒的混合结构的底部Bragg反射器和顶部Bragg反射器的周期数与激活层厚度m 之间的关系曲线。周期数是图15的Y轴上，而激活层厚度m是在X 轴上。底部分布式布喇格反射器是GaAs/AlAs反射镜对，而底部分布式布喇格反射器中的周期数在25个反射镜对的Si/SiC)2反射镜对中保持恒定，见图15中的波形D。顶部分布式布喇格反射器是Si/SK)2反射镜对。图15的波形A代表脉冲宽度为0.13皮秒的周期数与激活层厚度m之间的关系曲线，而图15的波形B代表脉沖宽度为1.0皮秒的顶部分布式布喇格反射器中的反射镜对数目与激活层厚度m之间的关系曲线，而图15的波形C代表脉冲宽度为8.0皮秒的顶部分布式布喇格反射器的周期数与激活层厚度m之间的关系曲线。因此，从图15中可以看出，实现最大标称二光子吸收所需的底部和顶部分布式布喇格反射器中的反射镜对数目。如以上所讨论的，我们要求底部分布式布喇格反射器的反射率尽可能高，因此，对于三个脉沖宽度，给底部分布式布喇格反射器选取的反射镜对数目是25。由于顶部分布式布喇格反射器的Si/Si02反射镜对之间有很大的折射率差，与 GaAs/AlAs底部分布式布喇格反射器比较，在顶部分布式布喇格反射器中需要很少的反射镜对。
图16表示脉沖宽度为0.13皮秒，1.0皮秒和8.0皮秒的混合结构中自相关迹线的展宽因子与激活层厚度m之间的关系曲线，其中顶部分布式布喇格反射器包括Si/Si02反射镜对和底部分布式布喇格反射器包括GaAs/AlAs反射镜对。图16包含顶部和底部分布式布喇格反射器都是GaAs/AlAs反射镜对的结构的对应曲线。自相关迹线的展宽因子是在图16的Y轴上，而激活层厚度m是在X轴上。波形A， B和C分别表示脉冲宽度为0.13皮秒，1.0皮秒和8.0皮秒的混合结构中自相关迹线的展宽因子与激活层厚度m之间的关系曲线，而波形 D， E和F分别表示脉沖宽度为0.13皮秒，1.0皮秒和8.0皮秒的顶部和底部GaAs/AlAs反射镜对的分布式布喇格反射器结构中展宽因子与激活层厚度m之间的关系曲线。从图16中的波形比较中可以看出，对于顶部分布式布喇格反射器中相同数目的反射镜对，展宽因子与激活层厚度m之间几乎是线性增加的关系。其原因是，增加或减少顶部分布式布喇格反射器中一个反射镜对引起很大的反射率变化，它可以使腔共振寿命连续地随激活层厚度的增大而上升，而且不能通过减小
顶部分布式布喇格反射器的反射率而得到緩解。
现在参照图17，它表示按照本发明另一个实施例的设备50，用于确定超短光脉冲的输入重复光脉冲信号中光脉冲的脉冲宽度。设备 50与参照图1至4描述的设备1， 30和40基本相同，且相同的元件是用相同的参考数字表示。设备50与设备1， 30和40之间的主要差别是设备50中的二光子吸收检测器51。二光子吸收检测器51有与设备l， 30和40中的二光子吸收检测器2相同的一般结构，然而，在二光子吸收检测器51中，顶部分布式布喇格反射器5和底部分布式布喇格反射器6是这样选取的，两个不同波长的光在以相同入射角入射到入射面8上时可以在二光子吸收检测器51的微腔3中发生共振。在这种情况下，顶部分布式布喇格反射器5和底部分布式布喇格反射器6是这样选取的，波长为1，510 nm和1，520 nm的光在正入射到入射面8上发生共振。顶部分布式布喇格反射器5的反射率为0.95，并包括25对人o/4砷化镓/砷化铝的反射镜。底部分布式布喇格反射器6 的反射率为0.986，并包括34对人。/4砷化镓/砷化铝的反射镜。顶部分布式布喇格反射器5中反射镜对之间的间隔是365 nm，而底部分布式布喇格反射器6中反射镜对之间的间隔是400 nm，为了使以相同入射角入射到入射面8上两个波长的光可以发生共振。因此，在这种情况下，底部分布式布喇格反射器6中反射镜对之间的间隔大于顶部分布式布喇格反射器5中反射镜对之间的间隔。
在本发明的这个实施例中，激活区4包括长度L为458.9 nm的砷化镓的体激活层。
所以，设备50适合于检测输入重复光脉冲信号并确定预定波长范围内任何波长的输入光脉冲信号中光脉冲的脉冲宽度，其中一个波长范围是1,475 nm至1,510 nm，另一个波长范围是1,485 rnn至1,520 nm。所以，当光入射到二光子吸收检测器51的入射面8上的入射角从法线开始增大时，在二光子吸收检测器51的微腔3中共振的光波长在一种情况下是从1,510 nm减小至1,475 nm,而在一种情况下是从1,520 nm减小至1,485 nm。因此，当输入光脉沖信号被引导到入射面8上的入射角是从法线增大到与法线相差+45°或-45°时，可以调谐设备50到输入光脉冲信号中光波长的范围是从1，475 nm至1,510 画和从1,485謂至1，520扁。
在本发明的这个实施例中，光缆16和透镜17是安装在单个平台 31上，该平台类似于图3中设备30的平台31，且平台31可以围绕中心枢轴33旋转，该中心枢轴类似于图3中设备30的中心枢轴33。在本发明的这个实施例中，输入光脉沖信号和参考光脉冲信号被光缆 16和透镜17引导到二光子吸收检测器51的入射面8上。输入光脉冲信号加到第一输入光缆52，而参考光脉冲信号加到第二输入光缆53。参考光脉沖信号是通过第二输入光缆53加到延迟线23上，该延迟线类似于以上描述过的延迟线23，而被延迟的参考光脉沖信号通过中间光缆54加到偏振光组合器20，该偏振光组合器类似于以上描述过的偏振光组合器20。参考光脉沖信号和输入光脉沖信号在偏振光組合器 20中进行组合，随后加到光缆16。由于两个不同波长的光在入射到二光子吸收检测器51的入射面8上时可以在微腔3中发生共振，只
生共振，参考光脉冲信号的波长可以与输入光脉冲信号的波长相同或不相同，在光脉沖信号的波长不同于输入光脉冲信号的波长的情况下，输入光脉冲信号和参考光脉冲信号的波长是这样的，它们是以相同的入射角入射到入射面8上并在微腔中共振。
设备50特别适合于作色高效率互相关器。由于两个不同波长的光上以相同入射角入射到入射面时可以在二光子吸收检测器的微腔中发生共振，设备50适合于参考重复光脉沖信号是从这样的源中得到的，该源不同于得到输入重复光脉冲信号的源，只要输入光脉冲信号和参考光脉冲信号是匹配的，因此，这两个光脉冲可以在相同的入射角下在微腔中共振。例如，若输入光脉冲信号的波长是l，520 nm，而参考光脉冲信号的波长是1，510 nm，且输入光脉冲信号和参考光脉冲信号是在该参考光脉沖信号已传输通过延迟线23之后进行组合，当它们被引导成正入射到入射面8上时就可以在^:腔3中共振。
图18表示二光子吸收检测器51的反射率镨的计算机模拟。在图 18中，反射率是在Y轴上，而纳米为单位的波长是在X轴上。图18 中的反射率镨说明，在从1,370 nm至1,670 nm的正常阻带中在1，510 nm和1,520 nm处有两个共振坑，它们对应于光正入射到二光子吸收检测器51的入射面8上时在微腔3中发生共振的波长。双共振是由于顶部分布式布喇格反射器5和底部分布式布喇格反射器6中反射镜对有不同的间隔。
现在参照图19至21,它们表示按照本发明的可调谐光电检测器装置70，用于检测预定波长范围内不同波长的超短持续时间的光脉沖。光电检测器70特别适合于检测预定波长范围内波长的重复光脉冲信号的超短光脉冲。在本发明的这个实施例中，光电检测器装置70 适合于检测1,478 nm至1,512 nm的预定波长范围内波长的光脉冲，其脉冲宽度是在飞秒和皮秒的范围内，且通常是在10 GHz至160 GHz 重复率下的1皮秒至100皮秒。光电检测器70包括微腔74形式的平面型半导体二光子吸收检测器73。二光子吸收检测器73安装在可旋转的平台75上，该平台可以围绕中心旋转轴76旋转通过90。，用于改变输入重复光脉沖信号被引导到二光子吸收检测器73的入射角，如在以下所描述的。
二光子吸收检测器73包括位于空间隔开的第一反射装置与第二反射装置之间的激活区78，即，它们分别是第一分布式布喇格反射器
79和第二分布式布喇格反射器80。第一分布式布喇格反射器79限定一个平坦入射面82，入射到入射面82上的光通过该入射面传输进入激活区78。激活区78以及第一分布式布喇格反射器79和第二分布式布喇格反射器80是这样被安排的，预定波长范围内波长的光在微腔 74内可以发生共振，由于二光子吸收效应，可以产生可检测的光电流。此外，激活区78以及第一分布式布喇格反射器79和第二分布式布喇格反射器80是这样被选取和安排的，当预定波长范围内最大波长的光脉冲正入射到入射面82上时，即，1，512 nm的光脉冲，该光脉沖的光在微腔74内发生共振，可以产生由二光子吸收效应导致的光电流。第一分布式布喇格反射器79上的电极84和第二分布式布喇格反射器80上的电极85用于收集光电流。二光子吸收检测器73位于平台75上，因此，该平台围绕旋转轴76旋转通过90。，而旋转轴76包含在由入射面82限定的平面内，并沿中心延伸通过入射面82。
包括光缆87和透镜88的光引导装置相对于可旋转平台75是固定的，该装置沿中心方向引导输入重复光脉冲信号到与中心轴76相邻的入射面82上。若光脉冲中的光波长是在预定的波长范围内的所需波长，则输入重复光脉沖信号中的输入光脉冲是需要被检测的脉冲。在本发明的这个实施例中，输入重复光脉冲信号直接加到光缆87。
光缆87和透镜88引导输入光脉冲信号到入射面82上，该入射面是在与平台75平行的平面上，并在垂直于包含平台75的中心旋转轴76的平台75的平面上。此外，光缆87和透镜88是相对于平台75 放置的，因此，当平台75旋转到中心位置时，如图20中所示，在其两个极端位置之间的中间位置上，输入光脉冲信号正入射到入射面82 上。因此，通过从它的中心位置沿任何一个方向旋转平台75，输入光脉沖信号被引导到入射面82上的入射角是变化的，它与法线偏离的角度6可以达到+45°和-45°，便于检测预定波长范围内不同波长的输入光脉冲。
通过改变输入光脉冲信号入射到入射面82上的入射角e，可以改变在二光子吸收检测器73的微腔74内共振的入射光波长。当输入光
脉冲信号被引导到入射面82上的入射角e从法线开始增大时，光在微
腔74中共振的光波长就减小。因此，在本发明的这个实施例中，提供这样的二光子吸收检测器73，当输入光脉冲信号正入射到入射面 82上时，预定波长范围内最大波长的光可以在微腔74中共振，因此，当输入光脉冲信号以与法线的最大入射角e 土45。被引导到入射面82 上时，预定波长范围内最小的波长是由光在在微腔74中发生共振的光波长确定。不管入射角9是+45°或-45°，都不能改变光在微腔74中共振的最小波长数值。
在本发明的这个实施例中，如上所述，光电检测器装置70适合于检测波长在1,478 nm至1,512 nm范围内的光。因此。激活区78以及第一分布式布喇格反射器79和第二分布式布喇格反射器80是这样 -故选取和安排的，当光正入射到入射面82上时，波长为1,512 nm的光在微腔74中共振。在这种情况下，由于平台75是从图20所示的中心位置旋转通过土45。的角度，预定波长范围内的最小波长是1，478 nm。若平台75可以旋转通过的角度大于±45°，则预定波长范围内的最小波长就要小一些。
二光子吸收检测器73中激活区78的长度是在第一分布式布喇格反射器79和第二分布式布喇格反射器80之间垂直测量的距离L，在这种情况下，该距离L是458.9 nm，它是预定波长范围内最大波长的分数函数。在本发明的这个实施例中，激活区78的折射率是3.295。因此，最大波长1,512 nm除以折射率3.295达得到长度L为458.9 nm。激活区78包括铝，镓和砷的体合金成分。然而，激活区78可以包括由量子阱形成的多个激活层，这些激活层被阻挡层分隔开，且每个激活层通常是铝，镓和砷的合金成分，以及每个阻挡层是铝，镓和砷的合金成分。腔共振，微腔74的半宽度(FWHM)是4.2nm，其细度为96。
第一分布式布喇格反射器79的反射率约为0.95,并包括10对人0/4 砷化镓/砷化铝的反射镜，Xq是在正入射时的腔模波长，在这种情况下，入o是1,512 nm。第二分布式布喇格反射器80的反射率约为0.986，并
包括18对;w4砷化镓/砷化铝的反射镜。因此，按照本发明这个实施
例的光电检测器装置70适合于检测波长在1，478 nm至1,512 rnn范围内输入重复光脉冲信号的光脉冲，且其脉冲宽度在10 GHz至160 GHz 的重复速率下是在1皮秒至100皮秒的范围内。
在本发明的这个实施例中，监测装置是图20和21中方框图所示的监测电路93,监测电路93耦合到电极84和85，用于监测微腔74 中二光子吸收效应产生的光电流。监测电路93包括标准的锁定放大器，它测量二光子吸收检测器73产生的光电流以响应在微腔74中共振的光脉冲。
在使用时，对超短输入光脉冲的输入重复光脉冲信号进行分析以确定输入光脉冲是否为所需的波长，并把它加到光缆87。该输入光脉冲信号被光缆87和透镜88引导到入射面82。通过围绕中心轴76旋转平台75，可以调谐光电检测器装置70，并相对于光缆87设置平台 75，因此，输入光脉沖信号被光缆87和透镜88引导到入射面82上
相对于法线的入射角e对应于需要被检测的输入光脉冲的光波长。因
此，若被检测的输入光脉冲的波长是1,512 nm，则相对于光缆87和透镜88设置平台75,可以使输入光脉冲信号正入射到入射面82上。另一方面，若被检测的输入光脉沖的波长是1,478 nm，则相对于光缆 87和透镜88设置平台75，可以使输入光脉冲信号以与法线成+45。或 -45。的入射角0入射到入射面82上。然而，若被检测的输入光脉冲的波长是在1，478 nm与1,512 nm之间的波长，则相对于光缆87和透镜 88设置平台75，可以使输入光脉沖信号以入射角e到入射到入射面82
上，入射角e对应于该波长。因此，当输入光脉冲的波长是对应于光
电检测器装置70被调谐到的波长时，输入光脉冲信号中光脉冲的光在微腔74中发生共振，从而产生对应的光电流脉冲，监测电路93检测该脉冲，因此，它可以确认输入光脉冲的波长是需要被检测的波长。光电检测器装置70也可以作为分析超短输入光脉沖的输入重复光脉冲信号以确定输入光脉冲波长的设备，只要输入光脉冲信号的波长是在光电检测器装置70可以被调谐的预定波长范围内。在这种情
况下，输入光脉冲信号加到光电检测器装置70的光缆87，并被光缆 87和透镜88引导到入射面82上。通过从中心法线位置开始围绕中心轴76旋转平台75,直至被监测电路93检测的从微腔74中共振的输入光脉冲信号中光脉冲的脉冲光电流是最大值，光电检测器装置70 就被调谐到输入光脉冲信号中光脉冲的光波长。当光电流脉冲的数值达到峰值时，记录平台75从中心法线位置已旋转通过的角度。根据查阅表中与光入射到二光子吸收检测器73的入射面82上的对应入射角互相参照的波长，可以容易地确定输入光脉冲的波长。在这种情况下，监测电路需要配备存储器，以及在存储器中存储合适的查阅表。提供的伺服电机或步进电机用于从法线开始旋转平台75，而监测电路读出光电流脉沖是最大值时平台75从法线旋转通过的角度。从查阅表中可以读出对应于平台75从法线旋转通过角度的正确波长。
实验是在类似于参照图19至21描述的光电检测器装置70的光电检测器装置上进行的，用于分析二光子吸收检测器的微腔中腔共振波长与光在入射面上的入射角之间的关系，还用于分析二光子吸收检测器的二光子吸收响应与光在入射面上的入射角之间的关系。我们还做了类似于光电检测器装置70的光电检测器装置的计算机模拟，和并分析了二光子吸收检测器中微腔的腔共振波长与光在入射面上的入射角之间的关系，以及二光子吸收响应与光在入射面上的入射角之间的关系。图22表示二光子吸收检测器中微腔的腔共振波长与入射角之间的关系，而图23表示二光子吸收响应与入射角之间的关系。在图22中，微米单位的腔共振波长是在Y轴上，而度为单位的入射角是在X轴上。在图23中，任意单位的二光子吸收响应是在Y轴上，入射角是在X轴上。图22中所示的结果是从与光电检测器装置1中描述相同的二光子吸收检测器中得到的，其中微腔是与光电检测器装置l中的相同，在正入射下的共振波长是1，512 nm。图22中的曲线 A表示计算机模拟产生的腔共振波长与入射角之间的关系，而点B是从光电检测器装置的实验中得到的数值。从图22中可以看出，在正
入射下，即，入射角e等于零，二光子吸收检测器在正入射下的共振
波长是1,512 nm。当入射角0从法线开始时，共振波长减小至1,475
图22中点B代表的实验结果与曲线A代表的计算机模拟之间的一致性是非常显著的。在光电检测器装置70中，旋转平台75通过45°，它是从与输入和参考光脉冲信号正入射到入射面82的中心位置到与输入和参考光脉沖信号以与法线成45。的角度入射到入射面82的 +45。，可以实现从1,512 nm下至1,478 nm的34 nm调谐范围。然而，专业人员容易理解，增大光电检测器装置70中平台75旋转通过的角度，或安排二光子吸收检测器73到平台75上，因此，使旋转平台75 通过90。或通过的角度大于90。，可以增大输入和参考光脉冲信号正入射到入射面82上与法线的入射角超出45。，同样地也可以增大按照本发明光电检测器装置70的调谐范围。可以想象，增大旋转平台75通过的角度，从而使入射角达到75°或±75°，则调谐范围可以增大到超过34 nm。然而，可以想象，在大于75。的入射角下，由于很难在大于75。的入射角下引导足够的光进入微腔，该结果的精确度就下降。
然而，即使调谐范围为34nm，按照本发明的光电检测器装置可以覆盖大于光电信系统中所用密集波分复用系统的40个信道，其中在1,550 nm波长范围下的重复率为100 GHz。
现在参照图23，在光电检测器装置上进行实验以确定二光子吸收响应与入射角之间的关系，该检测器装置类似于参照图19至21描述的光电检测器装置70，不同的是，在正入射下的腔共振波长是1,566 nm。计算机模拟是在有相同二光子吸收检测器的光电检测器装置上进行的，其中腔共振波长在正入射下是1，566 nm。图23中的曲线A代表计算机模拟产生的二光子吸收响应与入射角之间的关系，而图23
中的点B表示从这些实验中得到的数值。从图23中可以看出，实验结果与计算机模拟产生的曲线A比较相对地接近，而且，从图23中还可以看出，二光子吸收响应在正入射下是从任意的数值1下降到入射角约为35。时的数值约0.675。在入射角为45。时，可以预期，二光子吸收响应约为正入射时的一半。
虽然我们参照图1至3时描述的本发明实施例中参考光脉冲信号是从输入光脉冲信号中得到的，但是，应当理解，参考光脉沖信号可以从独立于输入光脉冲信号的源中得到。然而，若参考光脉沖信号是从独立于输入光脉冲信号的源中得到的，则参考光脉冲信号和输入光脉沖信号可以是互相关的，只要参考光脉沖信号的波长与输入光脉冲信号的波长相同。否则，必须利用分开的光引导装置引导参考光脉沖信号和输入光脉沖信号到二光子吸收检测器2的入射面上，在参照图 4描述的设备40中我们已描述了这种光引导装置，可以确保各自输入光脉冲信号和参考光脉冲信号入射到入射面8上的入射角与它们的波长是匹配的，为的是确保各自输入光脉冲信号和参考光脉冲信号中的光脉冲在微腔3中发生共振。
应当理解，设备30和设备40可用于确定输入光脉沖信号的脉冲宽度和波长，只要输入光脉冲信号的波长是在预定波长范围内，在该预定波长范围内，二光子吸收检测器2响应于输入光脉沖信号被引导到入射面8的变化入射角。通过围绕中心枢轴33旋转设备30中的平台31或围绕中心枢轴47旋转设备40中的平台45，直至监测电路14 检测的脉冲光电流是最大值，可以确定输入光脉冲信号的波长，在此阶段，可以确定平台31或第一平台45已从它们各自的中心位置旋转通过的角度，用于确定输入光脉冲信号入射到入射面8上的入射角，并可以从查阅表中读出输入光脉冲信号中的光波长。确定脉冲宽度是在相对于二光子吸收检测器2设置平台31或第一平台45的角度时描述的，在此角度下产生最大值的脉冲光电流。可以想象，监测电路14 还包含存储查阅表的存储器，在该查阅表中有与对应波长互参照的入射角，和提供用于旋转各自平台的伺服电机，并可以提供旋转电位差计或其他合适的检测装置，用于检测平台31围绕中心轴33或第一平台45围绕中心轴47旋转通过的角度，从而确定产生最大脉沖光电流值的入射角。可以对监测电路14进4亍编程以查阅该查阅表和该查阅表中输入脉沖信号的波长。
虽然我们参照图l至4描述顶部分布式布喇格反射器和底部分布
式布喇格反射器，以及光电检测器装置分别被描述成Si/SK)2反射镜对和GaAs/AlAs反射镜对，但是，顶部分布式布喇格反射器和底部分布式布喇格反射器可以是任何合适的材料，并可以有任何其他数目的反射镜对。可以想象，顶部分布式布喇格反射器和底部分布式布喇格反射器中的一个或两个的反射镜对可以是氧化铝/二氧化硅，砷化铝/ 砷化镓，或磷酸铟/磷酸镓，或其他这种反射镜对材料。此外，应当理解，可以利用除了分布式布喇格反射器以外的其他合适的第一反射装置和第二反射装置。
此外，在参照附图描述的设备和光电检测器装置的实施例中，我们描述的底部分布式布喇格反射器的反射率大于顶部分布式布喇格反射器的反射率，应当理解，底部分布式布喇格反射器的反射率可以小于，或的确等于顶部分布式布喇格反射器的反射率。
还应当理解，可以利用上述设备和光电检测器装置中二光子吸收检测器的激活区的材料以外的其他合适材料，如以上所讨论的，一般地说，激活区材料的选取是与光脉冲的波长或波长范围有关，该脉冲宽度是待确定的。
还可以想象，在参考光脉沖信号是从不同于输入光脉沖信号的源中得到的情况下，参考光脉冲信号可以被引导通过入射面以外的其他面进入微腔，只要该参考光脉冲信号可以在该微腔内发生共振。
还可以想象，通过适当地选取二光子吸收检测器中的第一分布式布喇格反射器和第二分布式布喇格反射器，可以提供这样的二光子吸收检测器，其中三个或多个波长的光在相同的入射角下可以在二光子吸收检测器的微腔中发生共振。
虽然我们描述的按照本发明光电检测器装置的二光子吸收检测器的平台可以从中心位置开始旋转，该中心位置对应于光沿两个倾斜方向正入射到入射面上，但是，在某些情况下，可以想象，二光子吸收检测器可以安装在光电检测器装置的平台上，其中在平台的一个极端位置上，光是正入射到二光子吸收检测器的入射面上，而在平台的另一个极端位置上，光的入射是在与法线偏离最大的入射角。
虽然图19至21的光电检测器装置被描述成用于确定预定波长范围内输入光脉沖信号的波长，或用于检测预定波长范围内预定波长的输入光脉沖信号，但是，显而易见，图19至21中的光电检测器装置也可用于确定超短脉冲的输入光脉冲信号中光脉冲的脉沖宽度，如果光电检测器装置配备用于引导输入光脉冲信号和参考光脉沖信号进入微腔的光引导装置，以及如果延迟装置可用于延迟参考和输入光脉冲信号中的一个信号相对于另一个信号，它可以交替地使各自输入光脉冲信号和参考光脉冲信号的脉冲的相位同相和不同相。
还应当理解，虽然各自二光子吸收检测器的激活区被描述成体半导体材料，可以想象，激活区可以是量子阱层/阻挡层结构，或量子点结构。不用说，可以利用任何合适结构的激活区。
虽然参照附图描述的设备和光电检测器装置被描述成用于确定输入光脉冲信号的脉冲宽度，和用于确定输入光脉沖信号的波长，以及用于检测预定波长的输入光脉冲信号，在所有的情况下，输入光脉冲信号必须是在在具体预定波长范围内的波长，专业人员容易明白，该设备和光电检测器可用于确定脉冲宽度和波长，以及用于检测任何所需波长范围内确定波长的输入光脉冲信号，且通过合适地构造二光子吸收检测器，这种设备和光电检测器适合于在所需的预定波长范围内工作，因此，微腔的共振波长范围对应于所需的预定波长范围。
还应当理解，参照图1至4描述的用于确定输入光脉冲信号中光脉冲的脉沖宽度的设备也可用于确定输入光脉冲信号的超短光脉沖的波长，或用于检测超短光脉沖的输入光脉冲信号，以及在如此使用图1至4中设备的情况下，参考光脉沖信号是不需要的。
权利要求
1.一种用于确定重复超短光脉冲的输入重复光脉冲信号中光脉冲的脉冲宽度的设备，该设备包括二光子吸收光电检测器，该二光子吸收光电检测器是包括激活区以及空间隔开的第一反射装置和第二反射装置的微腔形式，激活区位于第一反射装置与第二反射装置之间，以及由于二光子吸收效应，光在微腔内发生共振而产生光电流，激活区以及第一反射装置和第二反射装置适用于，光在微腔中的共振寿命小于光脉冲的脉冲宽度，该脉冲宽度是待确定的；光引导装置，用于引导输入重复光脉冲信号进入微腔并在其中发生共振，和用于引导超短重复光脉冲的参考重复光脉冲信号进入微腔并在其中发生共振；和逐渐改变互相之间相位的装置，各自输入光脉冲信号和参考光脉冲信号中的光脉冲在此相位下进入微腔而产生脉冲光电流，根据该脉冲光电流，可以确定输入光脉冲信号中光脉冲的脉冲宽度。
2. 按照权利要求l的设备，其中激活区以及第一反射装置和第二反射装置适合于，光在微腔中的共振寿命是在0.1倍至0.9倍光脉冲的脉冲宽度范围内，该脉沖宽度是待确定的。
3. 按照权利要求2的设备，其中激活区以及第一反射装置和第二反射装置适合于，光在微腔中的共振寿命是在0.4倍至0.9倍光脉沖的脉冲宽度范围内，该脉冲宽度是待确定的。
4. 按照权利要求3的设备，其中激活区以及第一反射装置和第二反射装置适合于，光在微腔中的共振寿命约为0.9倍光脉冲的脉沖宽度，该脉沖宽度是待确定的。
5. 按照以上权利要求中任何一个的设备，其中第二反射装置的反射率大于第一反射装置的反射率。
6. 按照以上权利要求中任何一个的设备，其中第一反射装置的反射率是在0.05至0.99的范围内。
7. 按照权利要求6的设备，其中第一反射装置的反射率是在0.6 至0.99的范围内。
8. 按照权利要求7的设备，其中对于l皮秒持续时间级的光脉冲，该脉冲宽度是待确定的，第一反射装置的反射率约为0.95。
9. 按照以上权利要求中任何一个的设备，其中第二反射装置的反射率是在0.05至0.99的范围内。
10. 按照权利要求9的设备，其中第二反射装置的反射率是在 0.8至0.99的范围内。
11. 按照权利要求10的设备，其中第二反射装置的反射率约为0.985。
12. 按照以上权利要求中任何一个的设备，其中提供的第一反射装置和第二反射装置是第一分布式布喇格反射器和第二分布式布喇格反射器。
13. 按照权利要求12的设备，其中第一分布式布喇格反射器包括1对至15对反射镜。
14. 按照权利要求13的设备，其中第一分布式布喇格反射器中的每对反射镜包括硅/二氧化硅反射镜对。
15. 按照权利要求13的设备，其中第一分布式布喇格反射器中的每对反射镜包括砷化镓/砷化铝反射镜对。
16. 按照权利要求12至15中任何一个的设备，其中第二分布式布喇格反射器包括1对至25对反射镜。
17. 按照权利要求16的设备，其中第二分布式布喇格反射器包括约15对反射镜。
18. 按照权利要求16或17的设备，其中第二分布式布喇格反射器中的每对反射镜包括砷化镓/砷化铝反射镜对。
19. 按照权利要求16或17的设备，其中第二分布式布喇格反射器中的每对反射镜包括硅/二氧化硅反射镜对。
20. 按照以上权利要求中任何一个的设备，其中激活区的第一反射装置与第二反射装置之间的垂直长度适合于是光脉冲波长的函数，该脉冲宽度是待确定的。
21. 按照权利要求20的设备，其中激活区的第一反射装置与第二反射装置之间的垂直长度是光脉沖波长的分数函数，该脉冲宽度是待确定的。
22. 按照以上权利要求中任何一个的设备，其中激活区是由这样的材料制成，光脉沖波长的光可以在微腔中发生共振，该脉冲宽度是待确定的。
23. 按照权利要求22的设备，其中激活区是体半导体材料。
24. 按照权利要求22的设备，其中激活区至少包括一个量子阱层。
25. 按照权利要求24的设备，其中激活区包括多个阻挡层，而量子阱层被设置在相邻的阻挡层之间。
26. 按照权利要求25的设备，其中每个阻挡层材料是铝和砷化镓的合金成分。
27. 按照权利要求24至26中任何一个的设备，其中每个量子阱层材料是铝和砷化镓的合金成分。
28. 按照以上权利要求中任何一个的设备，其中第一反射装置限定一个入射面，而光引导装置适合于至少引导输入光脉沖信号通过该入射面进入微腔。
29. 按照权利要求28的设备，其中光引导装置适合于引导参考光脉冲信号通过该入射面进入微腔。
30. 按照权利要求28或29的设备，其中选取的参考光脉冲信号的波长与输入光脉冲信号的波长相同，而光引导装置适合于以相同的入射角引导输入光脉冲信号和参考光脉冲信号到入射面上。
31. 按照权利要求28或29的设备，其中选取的参考光脉冲信号的波长与输入光脉沖信号的波长不同，而光引导装置适合于以不同到入射面上。
32. 按照权利要求28至31中任何一个的设备，其中光引导装置适合于引导输入光脉冲信号到入射面上，其入射角对应于输入光脉冲信号波长的光在微腔中发生共振的入射角。
33. 按照权利要求28至31中任何一个的设备，其中光引导装置适合于引导参考光脉沖信号到入射面上，其入射角对应于参考光脉沖信号波长的光在微腔中发生共振的入射角。
34. 按照权利要求28至33中任何一个的设备，其中二光子吸收光电检测器和光引导装置中的一个相对于另一个是可移动的，用于改变至少输入光脉沖信号被引导到入射面上的入射角，为的是便于调谐用于确定预定波长范围内波长的输入光脉冲信号中光脉沖的脉冲宽度的设备。
35. 按照权利要求34的设备，其中二光子吸收光电检测器适合于，预定波长范围内最大波长的光在正入射到入射面上时可以在微腔中发生共振。
36. 按照权利要求34或35的设备，其中二光子吸收光电检测器相对于光引导装置是可移动的。
37. 按照权利要求34或35的设备，其中光引导装置相对于二光子吸收光电检测器是可移动的。
38. 按照权利要求34至37中任何一个的设备，其中光引导装置包括第一光引导装置，用于引导输入光脉沖信号到入射面上。
39. 按照权利要求38的设备，其中第一光引导装置相对于二光子吸收光电检测器是可移动的。
40. 按照权利要求38或39的设备，其中光引导装置包括第二光引导装置，可以独立于第一光引导装置引导参考光脉沖信号到入射面上。
41. 按照权利要求40的设备，其中第二光引导装置相对于二光子吸收光电检测器是可移动的。
42. 按照权利要求34至41中任何一个的设备，其中提供的监测装置用于监测输入光脉冲信号入射到入射面上的入射角，并响应于脉冲光电流和输入光脉冲信号被引导到入射面上的入射角，用于确定输入光脉沖信号的波长。
43. 按照以上权利要求中任何一个的设备，其中用于逐渐改变互相之间相位的装置包括延迟装置，各自输入光脉冲信号和参考光脉冲信号的光脉冲在该相位下进入微腔，而输入光脉冲信号和参考光脉沖信号之一在被引导到微腔中之前传输通过延迟装置。
44. 按照权利要求43设备，其中延迟装置是可变延迟装置，用于逐渐改变输入光脉沖信号和参考光脉冲信号之一经受的延迟。
45. 按照权利要求43或44的设备，其中延迟装置包括延迟线。
46. 按照权利要求45的设备，其中延迟线是可变延迟线。
47. 按照权利要求43至46中任何一个的设备，其中参考光脉冲信号传输通过延迟装置。
48. 按照以上权利要求中任何一个的设备，其中在被引导进入微腔之前，提供的偏振光组合器用于组合输入光脉冲信号和参考光脉冲信号。
49. 按照以上权利要求中任何一个的设备，其中参考光脉冲信号是从输入光脉冲信号中得到的。
50. 按照权利要求49的设备，其中提供的偏振光分束器用于从输入光脉冲信号中分出参考光脉冲信号。
51. 按照以上权利要求中任何一个的设备，其中选取参考光脉沖信号，使其光脉冲的脉冲宽度与输入光脉冲信号中光脉冲的脉冲宽度相同。
52. 按照以上权利要求中任何一个的设备，其中选取参考光脉冲信号，使其光脉冲的重复率与输入光脉冲信号中光脉冲的重复率相同。
53. 按照权利要求1至50中任何一个的设备，其中选取参考光脉沖信号，使其光脉沖的脉冲宽度与输入光脉冲信号中光脉冲的脉沖宽度不同。
54. 按照权利要求1至51中任何一个的设备，其中选取参考光脉冲信号，使其光脉冲的重复率是输入光脉冲信号中光脉冲的重复率的整倍数或分数。
55. 按照以上权利要求中任何一个的设备，其中该设备适合于确定脉冲宽度不大于500皮秒的光脉冲的脉沖宽度。
56. 按照以上权利要求中任何一个的设备，其中该设备适合于确定脉冲宽度不大于100皮秒的光脉冲的脉沖宽度。
57. 按照以上权利要求中任何一个的设备，其中该设备适合于确定脉冲宽度是在10飞秒至100皮秒范围内光脉沖的脉冲宽度。
58. 按照以上权利要求中任何一个的设备，其中提供的监测装置用于监测脉冲光电流，并根据被监测的脉沖光电流，确定输入光脉冲信号中光脉沖的脉冲宽度。
59. 按照权利要求58的设备，其中监测装置响应于脉沖光电流峰值的半宽度，用于确定输入光脉沖信号中光脉冲的脉冲宽度。
60. —种用于确定重复超短光脉冲的输入重复光脉冲信号中光脉冲的脉冲宽度的方法，该方法包括提供一个微腔形式的二光子吸收检测器，其中该微腔包括激活区以及空间隔开的第一反射装置和第二反射装置，激活区位于第一反射装置与第二反射装置之间，由于二光子吸收效应，光在微腔内发生共振而产生光电流；选取激活区以及第一反射装置和第二反射装置，使光在微腔中的共振寿命小于光脉冲的脉冲宽度，该脉冲宽度是待确定的；引导输入重复光脉冲信号进入微腔并在其中发生共振；引导超短重复光脉沖的参考重复光脉冲信号进入微腔并在其中发生共振；和逐渐改变各自输入光脉冲信号和参考光脉冲信号中的光脉冲进入微腔的相对相位而产生脉冲光电流，根据该脉沖光电流，可以确定输入光脉沖信号中光脉冲的脉沖宽度。
61. 按照权利要求60的方法，其中激活区以及第一反射装置和第二反射装置适合于，光在微腔中的共振寿命是在0.1倍至0.9倍光脉冲的脉沖宽度范围内，该脉沖宽度是待确定的。
62. 按照权利要求60或61的方法，其中激活区以及第一反射装置和第二反射装置适合于，光在微腔中的共振寿命是在0.4倍至0.9 倍光脉冲的脉冲宽度范围内，该脉冲宽度是待确定的。
63. 按照权利要求60至62中任何一个的方法，其中激活区以及第一反射装置和第二反射装置适合于，光在微腔中的共振寿命约为 0.9倍光脉沖的脉冲宽度，该脉沖宽度是待确定的。
64. 按照权利要求60至63中任何一个的方法，其中第二反射装置的反射率大于第一反射装置的反射率。
65. 按照权利要求64的方法，其中第一反射装置的反射率是在0.05至0.99的范围内。
66. 按照权利要求65的方法，其中第一反射装置的反射率是在0.6至0.99的范围内。
67. 按照权利要求66的方法，其中对于1皮秒持续时间级的光脉冲，该脉冲宽度是待确定的，第一反射装置的反射率约为0.95。
68. 按照权利要求60至67中任何一个的方法，其中第二反射装置的反射率是在0.05至0.99的范围内。
69. 按照权利要求68的方法，其中第二反射装置的反射率是在0.8至0.99的范围内。
70. 按照权利要求69的方法，其中第二反射装置的反射率约为0.985。
71. 按照权利要求60至70中任何一个的方法，其中提供的第一反射装置和第二反射装置是第一分布式布喇格反射器和第二分布式布喇格反射器。
72. 按照权利要求71的方法，其中第一分布式布喇格反射器包括1对至15对反射镜。
73. 按照权利要求71或72的方法，其中第一分布式布喇格反射器中的每对反射镜包括硅/二氧化硅反射镜对。
74. 按照权利要求71或72的方法，其中第一分布式布喇格反射器中的每对反射镜包括砷化镓/砷化铝反射镜对。
75. 按照权利要求71至75中任何一个的方法，其中第二分布式布喇格反射器包括1对至25对反射镜。
76. 按照权利要求75的方法，其中第二分布式布喇格反射器约包括15对反射镜。
77. 按照权利要求71至76中任何一个的方法，其中第二分布式布喇格反射器中的每对反射镜包括砷化镓/砷化铝反射镜对。
78. 按照权利要求71至76中任何一个的方法，其中第二分布式布喇格反射器中的每对反射镜包括硅/二氧化硅反射镜对。
79. 按照权利要求60至78中任何一个的方法，其中激活区的第一反射装置与第二反射装置之间的垂直长度适合于是光脉冲波长的函数，该脉冲宽度是待确定的。
80. 按照权利要求60至79中任何一个的方法，其中激活区的第一反射装置与第二反射装置之间的垂直长度是光脉冲波长的分数函数，该脉冲宽度是待确定的。
81. 按照权利要求60至80中任何一个的方法，其中激活区是由这样的材料制成，光脉沖波长的光可以微腔中发生共振，该脉冲宽度是待确定的。
82. 按照权利要求60至81中任何一个的方法，其中激活区是体半导体材料。
83. 按照权利要求60至81中任何一个的方法，其中激活区至少包括一个量子阱层。
84. 按照权利要求83的方法，其中激活区包括多个阻挡层，而量子阱层被设置在相邻的阻挡层之间。
85. 按照权利要求83或84的方法，其中每个阻挡层材料是铝和砷化镓的合金成分。
86. 按照权利要求83至85中任何一个的方法，其中每个量子阱层材料是铝和砷化镓的合金成分。
87. 按照权利要求60至86中任何一个的方法，其中第一反射装置限定一个入射面，而光引导装置适合于至少引导输入光脉冲信号通过该入射面进入孩i腔。
88. 按照权利要求87的方法，其中光引导装置适合于引导参考光脉沖信号通过该入射面进入微腔。
89. 按照权利要求87或88的方法，其中选取的参考光脉冲信号的波长与输入光脉沖信号的波长相同，而光引导装置适合于以相同的入射角引导输入光脉冲信号和参考光脉沖信号到入射面上。
90. 按照权利要求87至89中任何一个的方法，其中选取的参考光脉冲信号的波长与输入光脉冲信号的波长不同，而光引导装置适光脉沖信号到入射面上。
91. 按照权利要求87至90中任何一个的方法，其中光引导装置适合于引导输入光脉沖信号到入射面上，其入射角对应于输入光脉冲信号波长的光在微腔中发生共振的入射角。
92. 按照权利要求87至91中任何一个的方法，其中光引导装置适合于引导参考光脉沖信号到入射面上，其入射角对应于参考光脉冲信号波长的光在微腔中发生共振的入射角。
93. 按照权利要求87至92中任何一个的方法，其中二光子吸收光电检测器和光引导装置中的一个相对于另一个是可移动的，用于改变至少输入光脉沖信号被引导到入射面上的入射角，为的是便于调谐用于确定预定波长范围内波长的输入光脉冲信号的脉冲宽度的设备。
94. 按照权利要求93的方法，其中二光子吸收光电检测器适合于，预定波长范围内最大波长的光在正入射到入射面上时可以在微腔中发生共振。
95. 按照权利要求93或94的方法，其中二光子吸收光电检测器相对于光引导装置是可移动的。
96. 按照权利要求93或94的方法，其中光引导装置相对于二光子吸收光电检测器是可移动的。
97. 按照权利要求87至96中任何一个的方法，其中光引导装置包括第一光引导装置，用于引导输入光脉沖信号到入射面上。
98. 按照权利要求97的方法，其中第一光引导装置相对于二光子吸收光电检测器是可移动的。
99. 按照权利要求97或98的方法，其中光引导装置包括第二光引导装置，可以独立于第一光引导装置引导参考光脉冲信号到入射面上。
100. 按照权利要求99的方法，其中第二光引导装置相对于二光子吸收光电检测器是可移动的。
101. 按照权利要求87至100中任何一个的方法，其中提供的监测装置用于监测输入光脉冲信号入射到入射面上的入射角，并响应于脉冲光电流和输入光脉冲信号被引导到入射面上的入射角，用于确定输入光脉冲信号的波长。
102. 按照权利要求60至101中任何一个的方法，其中用于逐渐改变互相之间相位的装置包括延迟装置，各自输入光脉沖信号和参考光脉冲信号的光脉冲在该相位下进入微腔，而输入光脉冲信号和参考光脉冲信号之一在被引导到微腔中之前传输通过延迟装置。
103. 按照权利要求102的方法，其中延迟装置是可变延迟装置，用于逐渐改变输入光脉冲信号和参考光脉冲信号之一经受的延迟。
104. 按照权利要求102或103的方法，其中延迟装置是延迟线。
105. 按照权利要求102至104中任何一个的方法，其中延迟线是可变延迟线。
106. 按照权利要求102至105中任何一个的方法，其中参考光脉冲信号传输通过延迟装置。
107. 按照权利要求60至106中任何一个的方法，其中提供一个偏振光组合器，在被引导进入微腔之前，用于组合输入光脉冲信号和参考光脉冲信号。
108. 按照权利要求60至107中任何一个的方法，其中参考光脉冲信号是从输入光脉冲信号中得到的。
109. 按照权利要求60至108中任何一个的方法，其中提供的偏振光分束器用于从输入光脉冲信号中分出参考光脉沖信号。
110. 按照权利要求60至109中任何一个的方法，其中选取参考光脉冲信号，使其光脉沖的脉冲宽度与输入光脉冲信号中光脉冲的脉冲宽度相同。
111. 按照权利要求60至110中任何一个的方法，其中选取参考光脉冲信号，使其光脉冲的重复率与输入光脉冲信号中光脉冲的重复率相同。
112. 按照权利要求60至109中任何一个的方法，其中选取参考光脉沖信号，使其光脉沖的脉冲宽度与输入光脉冲信号中光脉冲的脉冲宽度不同。
113. 按照权利要求60至110中任何一个的方法，其中选取参考光脉沖信号，使其光脉冲的重复率是输入光脉冲信号中光脉冲的重复率的整倍数或分数。
114. 按照权利要求60至113中任何一个的方法，其中该设备适合于确定脉冲宽度不大于500皮秒的光脉沖的脉沖宽度。
115. 按照权利要求60至114中任何一个的方法，其中该设备适合于确定脉冲宽度不大于100皮秒的光脉冲的脉冲宽度。
116. 按照权利要求60至115中任何一个的方法，其中该设备适合于确定脉沖宽度是在10飞秒至100皮秒范围内光脉冲的脉冲宽度。
117. 按照权利要求60至116中任何一个的方法，其中提供的监测装置用于监测脉冲光电流，并根据被监测的脉冲光电流，确定输入光脉沖信号中光脉沖的脉冲宽度。
118. 按照权利要求117的方法，其中监测装置响应于峰值脉冲光电流的半宽度，用于确定输入光脉冲信号中光脉冲的脉沖宽度。
119. 一种光电检测器装置，用于检测超短持续时间的输入光脉冲的预定波长范围内多个波长中任何一个波长的光，该光电检测器装置包括二光子吸收检测器，该二光子吸收检测器包括激活区，由于二光子吸收效应，入射光在激活区内发生共振而产生可检测的光电流，二光子吸收检测器限定一个入射面，用于接收通过该入射面进入激活区的入射光；和光引导装置，用于引导输入光脉冲通过入射面进入激活区，光引导装置和二光子吸收检测器中的一个相对于另一个是可移动的，用于改变输入光脉沖入射到入射面上的入射角，以确定光电检测器装置所响应的输入光脉沖的波长，因此，当输入光脉沖的光包含被确定波长的光时，输入光脉冲的光在激活区中发生共振而产生可检测的光电流。
120. 按照权利要求119的光电检测器装置，其中提供微腔形式的二光子吸收检测器，该微腔包括位于空间隔开的第一反射装置与第二反射装置之间的激活区，用于反射在微腔内的光并在其中发生共振。
121. 按照权利要求120的光电检测器装置，其中微腔适合于，预定波长范围内最大波长的光在正入射到入射面上时可以在微腔内发生共振。
122. 按照权利要求121的光电检测器装置，其中微腔适合于，预定波长范围内至少两个波长的光在以相同入射角入射到入射面上时可以在微腔内同时发生共振。
123. 按照权利要求120至122中任何一个的光电检测器装置，其中第一反射装置和第二反射装置适合于确定在微腔内发生共振的光波长。
124. 按照权利要求123的光电检测器装置，其中第一反射装置和第二反射装置中至少一个装置包括分布式布喇格反射器，该反射器包括多个空间隔开的反射层。
125. 按照权利要求124的光电检测器装置，其中第二反射装置包括至少含一对反射镜的分布式布喇格反射器。
126. 按照权利要求124或125的光电检测器装置，其中第一反射装置包括至少含一对反射镜的分布式布喇格反射器。
127. 按照权利要求126的光电检测器装置，其中第一反射装置和第二反射装置中各自分布式布喇格反射器的反射镜对之间的间隔是相同的。
128. 按照权利要求126的光电检测器装置，其中第一反射装置和第二反射装置中各自分布式布喇格反射器的反射镜对之间的间隔是不同的，因此，两个不同波长的光以相同的入射角入射到入射面上时可以在微腔内发生共振。
129. 按照权利要求128的光电检测器装置，其中第一反射装置的分布式布喇格反射器中反射镜对之间的间隔小于第二反射装置的分布式布喇格反射器中反射镜对之间的间隔。
130. 按照权利要求120至129中任何一个的光电检测器装置，其中第一反射装置的反射率小于第二反射装置的反射率。
131. 按照权利要求130的光电检测器装置，其中第一反射装置的反射率是在0.05至0.99的范围内。
132. 按照权利要求131的光电检测器装置，其中第一反射装置的反射率约为0.95。
133. 按照权利要求130至132中任何一个的光电检测器装置，其中第二反射装置的反射率是在0.05至0.99的范围内。
134. 按照权利要求133的光电检测器装置，其中第二反射装置的反射率约为0.986。
135. 按照权利要求120至134中任何一个的光电检测器装置，其中第一反射装置限定该入射面。
136. 按照权利要求120至135中任何一个的光电检测器装置，其中激活区的第一反射装置与第二反射装置之间的垂直长度适合于，预定波长范围内最大波长的光在正入射到入射面上时可以在微腔内发生共振。
137. 按照权利要求136的光电检测器装置，其中激活区的第一反射装置与第二反射装置之间的垂直长度是预定波长范围内最大波长的光波长的函数。
138. 按照权利要求136或137的光电检测器装置，其中激活区的第一反射装置与第二反射装置之间的垂直长度是预定波长范围内最大波长的光波长的分数函数。
139. 按照权利要求136至138中任何一个的光电检测器装置，其中激活区的第一反射装置与第二反射装置之间的垂直长度是458.9 nm，因此，波长为1，512 nm的光在正入射到入射面上时可以在微腔中发生共振。
140. 按照权利要求119至139中任何一个的光电检测器装置，其中激活区的材料是这样的材料，预定波长范围内最大波长的光在正入射到入射面上时可以在激活区中发生共振。
141. 按照权利要求119至139中任何一个的光电检测器装置，其中激活区包括含铝，镓和砷合金的合金成分。
142. 按照权利要求119至141中任何一个的光电检测器装置，其中激活区包括交替的激活层和阻挡层。
143. 按照权利要求142的光电检测器装置，其中激活区的每个激活层包括一个量子阱。
144. 按照权利要求142或143的光电检测器装置，其中激活区的每个激活层包括含铝和砷化镓合金的合金成分。
145. 按照权利要求142至144中任何一个的光电检测器装置，其中激活区的每个阻挡层包括含铝和砷化镓合金的合金成分。
146. 按照权利要求119至145中任何一个的光电检测器装置，其中激活区是体半导体材料。
147. 按照权利要求119至146中任何一个的光电检测器装置，其中二光子吸收检测器相对于光引导装置是可移动的。
148. 按照权利要求119至146中任何一个的光电检测器装置，其中光引导装置相对于二光子吸收检测器是可移动的。
149. 按照权利要求119至148中任何一个的光电检测器装置，其中提供的监测装置用于监测二光子吸收检测器产生的光电流。
150. 按照权利要求119至149中任何一个的光电检测器装置，其中光电检测器装置适合于检测持续时间在飞秒和皮秒范围内的光脉沖。
151. 按照权利要求150的光电检测器装置，其中光电检测器装置适合于检测持续时间高达10皮秒的光脉沖。
152. 按照权利要求119至151中任何一个的光电检测器装置，其中光引导装置适合于引导包括多个光脉冲的重复光脉冲信号到入射面上。
153. 按照权利要求152的光电检测器装置，其中各个光脉冲有相同的持续时间。
154. 按照权利要求119至153中任何一个的光电检测器装置，其中光电检测器装置适合于检测重复输入光脉冲信号中的输入光脉沖，其中光脉沖的重复率是在10GHz至160GHz的范围内。
155. 按照权利要求154的光电检测器装置，其中重复输入光脉冲信号中的输入光脉冲是在光通信信号的重复率下的输入光脉冲。
156. —种用于确定预定波长范围内波长的光脉沖波长的设备，该设备包括权利要求119至155中任何一个所述的光电检测器装置，用于检测预定波长范围内多个波长中任何一个波长的光；移动装置，用于移动二光子吸收检测器和光引导装置之一，直至可检测的光电流是最大值；和互相参照装置，具有与光在入射面上对应入射角互相参照的光波长，便于确定光脉冲的波长。
157. —种用于检测超短持续时间输入光脉冲的预定波长范围内多个波长中任何一个波长光的方法，该方法包括提供具有激活区的二光子吸收检测器，由于二光子吸收效应，光可以在激活区内发生共振而产生可检测的光电流，该二光子吸收检测器限定一个入射面，用于接收通过该入射面到激活区的入射光；和提供光引导装置，用于引导输入光脉冲通过入射面进入激活区，和在光引导装置和二光子吸收检测器中一个相对于另一个移动，以改变输入光脉冲入射到入射面上的入射角，用于确定光电检测器装置所响应的输入光脉冲的波长，因此，当输入光脉冲包含被确定波长的光时，输入光脉冲在激活区中发生共振而产生可检测的光电流。
158. 按照权利要求157的方法，其中提供的二光子吸收检测器是包括激活区的微腔形式，激活区位于空间隔开的第一反射装置与第二反射装置之间，用于反射在微腔内的光并在其中发生共振。
159. 按照权利要求158的方法，其中微腔适合于预定波长范围内最大波长的光在正入射到入射面上时可以在微腔内发生共振。
160. 按照权利要求159的方法，其中微腔适合于预定波长范围内至少两个波长的光在以相同的入射角入射到入射面上时可以在微腔内同时发生共振。
161. 按照权利要求158至160中任何一个的方法，其中第一反射装置和第二反射装置适合于确定光在微腔内发生共振的波长。
162. 按照权利要求158至161中任何一个的方法，其中第一反射装置和第二反射装置中至少一个装置包括分布式布喇格反射器，该反射器包括多个空间隔开的反射层。
163. 按照权利要求158至162中任何一个的方法，其中第二反射装置包括一个分布式布喇格反射器，该反射器至少包括一对反射镜。
164. 按照权利要求158至163中任何一个的方法，其中第一反射装置包括一个分布式布喇格反射器，该反射器至少包括一对反射镜。
165. 按照权利要求162至164中任何一个的方法，其中第一反射装置和第二反射装置中各自分布式布喇格反射器的反射镜对之间的间隔是相同的。
166. 按照权利要求162至164中任何一个的方法，其中第一反射装置和第二反射装置中各自分布式布喇格反射器的反射镜对之间的间隔是不同的，因此，两个不同波长的光以相同的入射角入射到入射面上时可以在微腔内发生共振。
167. 按照权利要求166的方法，其中第一反射装置的分布式布喇格反射器中反射镜对之间的间隔小于第二反射装置的分布式布喇格反射器中反射镜对之间的间隔。
168. 按照权利要求158至167中任何一个的方法，其中第一反射装置的反射率小于第二反射装置的反射率。
169. 按照权利要求158至168中任何一个的方法，其中第一反射装置的反射率是在0.05至0.99的范围内。
170. 按照权利要求169的方法，其中第一反射装置的反射率约为0.95。
171. 按照权利要求158至170中任何一个的方法，其中第二反射装置的反射率是在0.05至0.99的范围内。
172. 按照权利要求171的方法，其中第二反射装置的反射率约为0.986。
173. 按照权利要求158至172中任何一个的方法，其中第一反射装置限定该入射面。
174. 按照权利要求158至173中任何一个的方法，其中激活区的第一反射装置与第二反射装置之间的垂直长度适合于，预定波长范围内最大波长的光在正入射到入射面上时可以在微腔内发生共振。
175. 按照权利要求158至174中任何一个的方法，其中激活区的第一反射装置与第二反射装置之间的垂直长度是预定波长范围内最大波长的光波长的函数。
176. 按照权利要求158至175中任何一个的方法，其中激活区的第一反射装置与第二反射装置之间的垂直长度是预定波长范围内最大波长的光波长的分数函数。
177. 按照权利要求158至176中任何一个的方法，其中激活区的第一反射装置与第二反射装置之间的垂直长度是458.9 nm，因此，波长为1,512 nm的光在正入射到入射面上时可以在微腔中发生共振。
178. 按照权利要求157至177中任何一个的方法，其中激活区材料是这样的材料，预定波长范围内最大波长的光在正入射到入射面上时可以在激活区中发生共振。
179. 按照权利要求157至178中任何一个的方法，其中激活区包括含铝，镓和砷合金的合金成分。
180. 按照权利要求157至179中任何一个的方法，其中激活区包括交替的激活层和阻挡层。
181. 按照权利要求180的方法，其中激活区的每个激活层包括一个量子阱。
182. 按照权利要求180或181的方法，其中激活区的每个激活层包括含铝和砷化镓合金的合金成分。
183. 按照权利要求180至182中任何一个的方法，其中激活区的每个阻挡层包括含铝和砷化镓合金的合金成分。
184. 按照权利要求157至179中任何一个的方法，其中激活区是体半导体材料。
185. 按照权利要求157至184中任何一个的方法，其中二光子吸收检测器相对于光引导装置是可移动的。
186. 按照权利要求157至184中任何一个的方法，其中光引导装置相对于二光子吸收检测器是可移动的。
187. 按照权利要求157至176中任何一个的方法，其中提供的监测装置用于监测二光子吸收检测器产生的光电流。
188. 按照权利要求157至187中任何一个的方法，其中该方法适合于检测持续时间在飞秒和皮秒范围内的光脉冲。
189. 按照权利要求157至188中任何一个的方法，其中该方法适合于检测持续时间高达10皮秒的光脉冲。
190. 按照权利要求157至189中任何一个的方法，其中光引导装置适合于引导包括多个光脉冲的重复光脉冲信号到入射面上。
191. 按照权利要求157至190中任何一个的方法，其中光脉冲有相同的持续时间。
192. 按照权利要求157至191中任何一个的方法，其中光电检测器装置适合于检测重复输入光脉冲信号中的输入光脉冲，其中光脉冲的重复率是在10 GHz至160 GHz的范围内。
193. 按照权利要求157至192中任何一个的方法，其中提供的重复输入光脉冲信号中的输入光脉冲是在光通信信号的重复率下的输入光脉冲。
194. 一种用于确定预定波长范围内波长的光脉冲波长的方法，该方法包括运行按照权利要求119至155中任何一个的光电检测器装置，用于引导光脉冲到在入射面上；移动二光子吸收检测器和光引导装置之一，用于改变光脉冲在入射面上的入射角；当光脉冲在入射面上的入射角变化时，检测光电流何时达到最大值；和根据光电流为最大值时的入射角，确定光的波长。
全文摘要
一种用于确定输入重复光脉冲信号中超短光脉冲的脉冲宽度的设备包括有激活区(4)的微腔(3)形式的二光子吸收检测器(2)，激活区(4)位于顶部分布式布喇格反射器(5)与底部分布式布喇格反射器(6)之间。光缆(16)引导与参考重复光脉冲信号组合的输入光脉冲信号正入射到检测器(2)的入射面(8)上。输入光脉冲信号在偏振光分束器(19)中被分出参考光脉冲信号，参考光脉冲信号传输通过延迟线(23)到偏振光组合器(20)与输入光脉冲信号进行组合，并被光缆(16)引导到入射面(8)上。延迟线(23)的作用是交替地使输入光脉冲信号和参考光脉冲信号中的各个光脉冲的相位为同相和不同相，为的是在微腔(3)中产生脉冲光电流。监测电路(14)监测该脉冲光电流，并确定光脉冲的脉冲宽度作为脉冲光电流迹线的半宽度。通过改变输入光脉冲信号和参考光脉冲信号入射到入射面(8)上的入射角，该设备能够调谐预定波长范围内不同波长的输入光脉冲信号。
文档编号G04F13/02GK101176045SQ200680016451
公开日2008年5月7日申请日期2006年3月30日优先权日2005年3月30日
发明者国伟华, 安·L·布拉德雷, 托斯坦·科如格, 约翰·F·多尼根, 迈克尔·A·林奇申请人:都柏林伊丽莎白女王圣三一学院教务长董事及学者

完整全部详细技术资料下载

该技术已申请专利。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
技术研发人员：国伟华;约翰.F.多尼根;安.L.布拉德雷;迈克尔.A.林奇;托斯坦.科如格
技术所有人：都柏林伊丽莎白女王圣三一学院教务长董事及学者
我是此专利的发明人