[发明专利]基于光子晶体微腔的动态调Q装置和方法

权利要求书

1.基于光子晶体微腔的动态调Q装置的动态调Q方法，其特征在于，

所述基于光子晶体微腔的动态调Q装置包括波长可调谐脉冲激光器、p-i-n结电光调制器以及光子晶体微腔-波导结构；所述波长可调谐脉冲激光器用于提供入射信号光；所述p-i-n结电光调制器用于对光子晶体微腔折射率进行动态调制；

所述光子晶体微腔-波导结构由前侧光子晶体波导、多模光子晶体微腔、后侧光子晶体波导组成；所述前侧光子晶体波导位于多模光子晶体微腔的左侧，后侧光子晶体波导位于多模光子晶体微腔的右侧；

所述光子晶体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0.4a，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；

所述多模光子晶体微腔由在光子晶体芯片中央沿水平方向移去6至14个空气孔而形成，包含1个低Q值腔模和1个超高Q值腔模，所述低Q值腔模的Q值小于15000；所述超高Q值腔模Q值大于100000；所述低Q值腔模的谐振频率与入射脉冲信号光的中心频率相同；

所述低Q值腔模和超高Q值腔模由将多模光子晶体微腔最左侧和最右侧的空气孔缩小为原来的1/2，并分别向左、右两侧各自水平移动a/3而形成；

所述动态调Q方法包括以下步骤：

步骤一：频率位于光子晶体带隙范围内的入射脉冲信号光从前侧光子晶体波导入射；

步骤二：等信号光完全耦合入光子晶体微腔后，通过p-i-n结电光调制器对多模光子晶体微腔部分区域的折射率进行周期性电光调制，使微腔折射率产生周期性变化，并且将调制频率刚好设为微腔的低Q值腔模和超高Q值腔模的谐振频率之差；在折射率周期性调制的诱导下，腔内信号光能量将在低Q值腔模和超高Q值腔模之间随时间周期性地转换，当信号光能量完全从低Q值腔模转换为超高Q值腔模时，关闭p-i-n结电光调制器，将信号光长时间地局域在微腔内；

步骤三：当需要释放信号光时，再打开p-i-n结电光调制器，使低Q值腔模和超高Q值腔模之间的能量转换继续周期性地进行，当信号光能量完全从超高Q值腔模转换为低Q值腔模时，关闭p-i-n结电光调制器，实现信号光向后侧光子晶体波导的快速释放。

2.根据权利要求1所述的基于光子晶体微腔的动态调Q装置的动态调Q方法，其特征在于，所述前侧光子晶体波导由在多模光子晶体微腔左侧移去1行水平排列的圆形空气孔形成。

3.根据权利要求1所述的基于光子晶体微腔的动态调Q装置的动态调Q方法，其特征在于，所述后侧光子晶体波导由在多模光子晶体微腔右侧移去1行水平排列的圆形空气孔形成。

4.根据权利要求1所述的基于光子晶体微腔的动态调Q装置的动态调Q方法，其特征在于，多模光子晶体微腔的折射率电光调制区域的中心与多模光子晶体微腔的中心重合，调制区域面积覆盖整个微腔的1/2。

5.根据权利要求1所述的基于光子晶体微腔的动态调Q装置的动态调Q方法，其特征在于，所述波长可调谐脉冲激光器产生的入射脉冲信号光的工作带宽与低Q值腔模的频域线宽相匹配。