[发明专利]一种实现光学互易-非互易传输调控的装置及方法

说明书

本发明公开一种实现光学互易‑非互易传输调控的装置及方法，以解决现有光学传输系统只能实现单一互易或非互易传输的技术问题。采用一种实现光学互易‑非互易传输调控的装置，将两束频率、偏振完全相同的探测光共线对向穿过内嵌有原子汽室的三镜环形腔；将另外两束偏振与探测光垂直、频率可调谐的耦合光对向共线单次穿过环形腔内的原子汽室；当探测光和耦合光频率满足双光子共振跃迁条件时，通过调谐两束耦合光之间的频率差大小，改变对向入射的两束探测光的传输特性，从而实现探测光的光学互易‑非互易传输调控功能。该装置及方法可实现探测光双向双频道的互易‑非互易传输调控，装置具有结构简单，易于小型化集成化的优点。

技术领域

本发明属于光调控技术领域，具体涉及一种实现光学互易-非互易传输调控的装置及方法。

背景技术

光学互易性主要是指光在空间传播的可逆性，即光在空间沿某一方向传播，同样也可以沿该方向反向传播。光学互易性也称为时间反演对称性，具有这样性质的系统称为互易光学系统。而光学非互易性就是打破这种时间反演对称性，即只允许光单向传输。基于这种对光信号的不可逆操作可制作现代光信息处理及量子通讯领域中非常重要的光量子器件。

现有技术中的光学非互易操控主要通过两种途径实现。第一种是磁光法拉第旋转效应，即当一束线偏振光通过磁光介质时，其偏振方向会随着平行于光线的磁场方向发生偏转。基于该原理，可实现光的单向传输，即光学非互易性。但该方法的缺点是需要较大体积的磁场，该磁场会影响其他光学器件及光学特性，不利于系统的小型化和集成化。另外一种途径是基于无磁材料的光学非互易性，如利用P-T对称的非线性光学、全同共振器的参量调制、光机相互作用、移动光子晶体以及光与原子相互作用等方法。其中光与原子相互作用的方法原理简单、对实验环境要求低、实验系统易于集成，但目前该方法只能实现单一的光学非互易操控，不能兼容光学互易性，功能相对单一。

发明内容

本发明为解决现有基于光与原子相互作用只能实现光学非互易性操控单一性的技术问题，提供一种实现光学互易-非互易传输调控的装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种实现光学互易-非互易传输调控的装置，包括原子-腔系统10、探测光分光系统21、第一信号探测系统39、第二信号探测系统43、耦合光分光系统35、第二导线44、第三导线45和数字存储示波器46，

所述原子-腔系统包括第一平面腔镜1、第二平面腔镜2、平凹腔镜3、环形压电陶瓷4、第一导线5、高压放大器6、第一偏振分光棱镜7、铯原子汽室8和第二偏振分光棱镜9，第一偏振分光棱镜、铯原子汽室和第二偏振分光棱镜顺次布置在第一平面腔镜和第二平面腔镜形成的光路上，第一平面腔镜和第二平面腔镜、第一偏振分光棱镜和第二偏振分光棱镜分别以铯原子汽室的中心左右对称布置，第一平面腔镜和第二平面腔镜的镜面与竖直方向的夹角为22.5°；平凹腔镜水平布置，第一平面腔镜、第二平面腔镜和平凹腔镜组成等腰三角形光路，环形压电陶瓷粘接在平凹腔镜的下表面，环形压电陶瓷通过第一导线与高压放大器连接；高压放大器输出电压给环形压电陶瓷，从而控制原子-腔系统的腔长变化；

所述探测光分光系统包括第一半导体激光器11、第一半波片12、第一光纤耦合系统13、透镜组14、第二半波片15、第三偏振分光棱镜16、第一45°反射镜17、第三半波片18、第二45°反射镜19和第三45°反射镜20，第一半导体激光器作为探测光光源，第一半波片、第一光纤耦合系统和透镜组顺次位于第一半导体激光器的出射光路上，第二半波片和第三偏振分光棱镜顺次位于透镜组-的透射光路上；经第三偏振分光棱镜反射的光作为第一束探测光，在第三偏振分光棱镜反射的光路上顺次设有第一45°反射镜、第三半波片和第二45°反射镜，经第三偏振分光棱镜透射的光作为第二束探测光，在第三偏振分光棱镜透射的光路上设有第三45°反射镜；

所述第一信号探测系统39包括处于第三45°反射镜反射光路上的第一50/50分束器36、第一50/50分束器反射光路反向延长线上的第一光电探测器37和第一50/50分束器透射光路上的第一光收集器38；