新型扫描法布里-珀罗光学双稳态装置的原理与实验

"扫描法布里—珀罗光学双稳态装置" 本文介绍了一种创新的光学双稳态装置，该装置不再依赖于传统的非线性介质，而是利用一个具有反馈机制的扫描法布里—珀罗(Fabry-Pérot, F-P)干涉仪和一台单模激光器来实现光学双稳态现象。光学双稳态是一种光强非线性变化的现象，表现为输入和输出光强的双稳态特性，适用于光开关、光存储和光放大等光学器件的构建，尤其在光通信和光信息处理领域具有潜在的应用价值。 早期的双稳态光学装置（BOD）通常基于非线性F-P干涉仪，其中非线性介质如可饱和染料、钠蒸气、克尔介质、红宝石或液晶半导体等，会在高功率激光作用下改变其折射率，进而影响光的相位差，产生双稳态。然而，这些早期装置需要高输入功率（MW/cm²级别），非线性介质不可调变，且不利于集成化。 1977年，P.W. Smith等人提出将电光晶体放入F-P干涉仪中，通过光电元件的反馈来控制晶体上的电压，利用普克尔效应调整折射率，创建了可调变的双稳态特性，称为“电光非线性F-P双稳态光学器件”。这种器件简化了结构，但依然需要F-P谐振腔。 1978年，E. Garmire等人提出了一种无腔镜非相干双稳光学器件，它不再需要F-P谐振腔或单模激光光源，通过电光偏振调制实现，便于集成。然而，其调制曲线的形状不如F-P谐振腔的透射曲线尖锐，双稳特性曲线的性能并不理想。 1979年，作者在此基础上引入非线性反馈，改进了电光偏振调制方案，设计出“具有非线性反馈的光学双稳态装置”，实现了接近矩形的输出-输入特性曲线，提升了双稳态特性。这一设计解决了之前方案的不足，同时保持了装置的易实现性和优良性能。 扫描法布里—珀罗光学双稳态装置的发展是光学技术的重要进步，它通过创新的结构设计和反馈机制，克服了早期双稳态装置的局限性，为光电子学领域的研究和应用开辟了新的路径。这种装置的特性使得它在低功耗集成光学元件中具有很大的潜力，对于未来的光通信和信息处理技术有着积极的推动作用。