[发明专利]一种利用可调磁场对基于球状光磁材料的光波长转换的方法

说明书

本发明公开了一种利用可调磁场对基于球状光磁材料的光波长转换的方法，涉及光频转换领域；具体为：首先，搭建包括激光器，微球腔，微波信号发生器，光纤，滤波器和示波器的物理模型；打开激光器，通过调整位移器和伸缩支架，找到微球腔和光纤的最优空间距离，并将此时激光器发出的激光传输到微球腔；同时，微球腔结合电磁场和自身材料得到微波频率；微波信号发生器按照微波频率产生微波信号输入到微球腔内；激光频率结合微波频率，在微球腔光场‑自旋波作用下由于能量守恒产生新的光子，实现输入光与新光子的波长转换；输出依次通过滤波器和光探测器，最终经示波器显示；本发明通过微波腔调控波长转化，不需要器件间的物理接触。

技术领域

本发明涉及光频转换领域，尤其是一种利用可调磁场对基于球状光磁材料的光波长转换的方法。

背景技术

光学微腔是一种可以将光场高度局域在小空间内的设备，位于光学微腔中的光场操控具有极高的效率-体积比。对于闭合光学路径结构的光学微腔，其中光场运行的模式称为回音壁模式，回音壁模式的形成原理是回音壁光学腔中光的全反射，只有当光在腔中通过的路径形成闭合路径，且这个路径的长度是光波长的整数倍时回音壁模式才能稳定存在。这个波长对应的频率等于光速这个常数除以波长，是光学腔的本征频率(波长)，也是对回音壁微腔扫谱时的吸收频率，这个波长和频率也是光学腔的工作波长和工作频率。而由于回音壁微腔耗散的存在，其工作波长并不是孤值，而是以本征频率(波长)为中心呈现出一个与其品质因子成反比的展宽，这个展宽叫做工作带宽。

另外在几何边界上对于横磁与横电模式来说，存在一个几何形状诱导的材料的各向异性，这使得横磁模式的工作波长通常比横电模式低。

磁光材料在外磁场和微波场的作用下，材料中的电子会产生集体的有规律的振荡并沿着某个方向的进动，这种振动形成的波称为自旋波或者磁子，不同于以往的受温度加工工艺影响比较大的磁致形变方案，自旋波方案只涉及到材料中电子的运动，因此更具有稳定性。其进动频率或者自旋波的频率为材料旋磁比与磁场强度的乘积。当输入横电模式的光波时，其会被自旋波前向散射，产生一个频率差为自旋波频率的同向横磁模式波，而光波频率的变化标志着光波波长的变化。

现有技术中通常是通过电光效应来完成光波的波长调制，其基本原理为通过光电探测器将光信号转变为电信号，然后利用电信号驱动波长为需求频率的激光器，进而实现光波长的转换。这种仪器的调制速度受电子器件速度的限制，不适应于高速大容量光纤通信系统和网络的要求。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提出了一种利用可调磁场对基于球状光磁材料的光波长转换的方法，通过调控光学微腔中光波长的磁场，实现了波长转换，操作简单，提高了精准度。

所述的利用可调磁场对基于球状光磁材料的光波长转换的方法，具体步骤如下：

步骤一、搭建球状光磁材料的物理模型；

物理模型中包括：激光器通过法兰耦合光纤一端，光纤放置在核心组件上方，光纤另一端通过法兰连接滤波器，滤波器连接光探测器，光探测器连接示波器；

所述的核心组件包括：微球腔，电磁铁，天线和微波信号发生器。

微波信号发生器通过信号线缆连接天线，将微波信号经天线传输到微球腔内，同时微球腔位于外加磁场的范围内；微球腔放置在位移器上，通过移动位移器，带动微球腔上下移动。

所述光纤与微球腔的连接，具体为：

在微球腔外侧的上方安装两个伸缩支架，支架上搭载光纤，通过调整伸缩支架的长度，进而调整光纤与微球腔之间的间距；

步骤二、打开激光器，通过调整位移器和伸缩支架，找到微球腔和光纤的最优空间距离；

具体为：