專(zhuān)利名稱(chēng)：用于檢測(cè)重復(fù)光脈沖信號(hào)的超短光脈沖和確定光脈沖的脈沖寬度的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于確定重復(fù)光脈沖信號(hào)的超短光脈沖的脈沖寬度
的方法和設(shè)備，尤其是涉及用于確定持續(xù)時(shí)間為皮秒級(jí)(10"2秒)和 飛秒級(jí)(10"5秒)的超短光脈沖的脈沖寬度，例如，光脈沖的持續(xù)時(shí) 間是在重復(fù)率為10 GHz至160 GHz下的0.1皮秒至100皮秒的范圍 內(nèi)。本發(fā)明還涉及用于檢測(cè)預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)多個(gè)波長(zhǎng)中任何一個(gè)波長(zhǎng) 的超短持續(xù)時(shí)間光脈沖的方法和光電檢測(cè)器裝置，以及本發(fā)明還涉及 用于確定預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)超短持續(xù)時(shí)間的光脈沖波長(zhǎng)的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
在光通信中，數(shù)據(jù)通常是借助于光纜由重復(fù)光脈沖信號(hào)傳輸?shù)摹?為了使可以傳輸通過(guò)每條光纖的數(shù)據(jù)量最大化，數(shù)據(jù)是在預(yù)定波長(zhǎng)范 圍內(nèi)各自不同波長(zhǎng)的重復(fù)光脈沖信號(hào)同時(shí)傳輸?shù)模ㄩL(zhǎng)通常是在1，250 nm至l，610nm的范圍內(nèi)。此外，為了使被發(fā)射數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸率最 大化，重復(fù)光脈沖信號(hào)中光脈沖的重復(fù)率是在10 GHz至160 GHz的 范圍內(nèi)。因此，這要求脈沖寬度，即，重復(fù)光脈沖信號(hào)中每個(gè)脈沖的 持續(xù)時(shí)間，應(yīng)當(dāng)是在飛秒至皮秒的范圍內(nèi)，典型的是，傳輸數(shù)據(jù)的重 復(fù)光脈沖信號(hào)的脈沖寬度通常是10皮秒或更小。被接收的光通信光 脈沖信號(hào)必須是有效的。 一種用于確認(rèn)光脈沖信號(hào)的方法是確定光脈 沖信號(hào)中光脈沖的脈沖寬度，并確保光脈沖是在標(biāo)稱(chēng)脈沖寬度加或減 預(yù)定小的誤差邊限，從光脈沖的脈沖寬度的觀點(diǎn)確認(rèn)光脈沖信號(hào)。然 而，若脈沖寬度是10皮秒級(jí)或更小，或甚至100皮秒或更小，則由 于光脈沖的相對(duì)短持續(xù)時(shí)間，確定這種光脈沖的寬度是特別困難的。
此外，為了確定重復(fù)光脈沖信號(hào)中這種光脈沖的脈沖寬度，可能 還需要確定這種重復(fù)光脈沖信號(hào)中光脈沖的波長(zhǎng)，以及可能還需要檢
測(cè)預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)這種重復(fù)光脈沖信號(hào)的光脈沖。
所以，人們需要一種用于確定重復(fù)光脈沖信號(hào)中超短光脈沖的脈 沖寬度的方法和設(shè)備，還需要一種用于檢測(cè)預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)超短持續(xù) 時(shí)間波長(zhǎng)的光脈沖的光電檢測(cè)器裝置和方法，而且還需要一種用于確 定預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)超短持續(xù)時(shí)間波長(zhǎng)的光脈沖波長(zhǎng)的方法和設(shè)備。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供解決這些問(wèn)題中至少 一 些問(wèn)題的方法，設(shè)備 和光電檢測(cè)器裝置。
按照本發(fā)明，提供一種用于確定重復(fù)超短光脈沖的輸入重復(fù)光脈
沖信號(hào)中光脈沖的脈沖寬度的設(shè)備，該設(shè)備包括二光子吸收光電檢 測(cè)器，該二光子吸收光電檢測(cè)器是包括激活區(qū)以及空間隔開(kāi)的第 一反 射裝置和第二反射裝置的微腔形式，激活區(qū)位于第一反射裝置與第二 反射裝置之間，以及由于二光子吸收效應(yīng)，光在微腔內(nèi)發(fā)生共振而產(chǎn) 生光電流，激活區(qū)以及第一反射裝置和第二反射裝置適合于，光在微 腔中的共振壽命小于光脈沖的脈沖寬度，該脈沖寬度是待確定的；光
引導(dǎo)裝置，用于引導(dǎo)輸入重復(fù)光脈沖信號(hào)進(jìn)入微腔并在其中發(fā)生共 振，和用于引導(dǎo)超短重復(fù)光脈沖的參考重復(fù)光脈沖信號(hào)進(jìn)入微腔并在
其中發(fā)生共振；和逐漸改變互相之間相位的裝置，各自輸入光脈沖信
電流，；f艮據(jù)該脈沖光電流，可以確定輸入光脈沖信號(hào)中光脈沖的脈沖 寬度。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，激活區(qū)以及第一反射裝置和第二反射 裝置適合于，光在微腔中的共振壽命是在0.1倍至0.9倍光脈沖的脈 沖寬度范圍內(nèi)，該脈沖寬度是待確定的。最好是，激活區(qū)以及第一反 射裝置和第二反射裝置適合于，光在微腔中的共振壽命是在0.4倍至 0.9倍光脈沖的脈沖寬度范圍內(nèi)，該脈沖寬度是待確定的。有利的是， 激活區(qū)以及第 一反射裝置和第二反射裝置適合于，光在微腔中的共振 壽命約為0.9倍光脈沖的脈沖寬度，該脈沖寬度是待確定的。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二反射裝置的反射率大于第一反射
裝置的反射率。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，第一反射裝置的反射率是在0.05 至0.99的范圍內(nèi)。有利的是，第一反射裝置的反射率是在0.6至0.99 的范圍內(nèi)。最好是，對(duì)于l皮秒持續(xù)時(shí)間級(jí)的光脈沖，第一反射裝置 的反射率約為0.95，該脈沖寬度是待確定的。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，第二反射裝置的反射率是在0.05 至0.99的范圍內(nèi)。最好是，第二反射裝置的反射率是在0.8至0.99的 范圍內(nèi)。有利的是，第二反射裝置的反射率約為0.985。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供的第一反射裝置和第二反射裝置 是第一分布式布喇格反射器和第二分布式布喇格反射器。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，第一分布式布喇格反射器包括1 對(duì)至15對(duì)反射鏡。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，第一分布式布喇格反射器中的每對(duì) 反射鏡包括硅/二氧化硅反射鏡對(duì)?；蛘?，第一分布式布喇格反射器中 的每對(duì)反射鏡包括砷化鎵/砷化鋁反射鏡對(duì)。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，第二分布式布喇格反射器包括1 對(duì)至25對(duì)反射鏡。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，第二分布式布喇格反射器包括約 15對(duì)反射鏡。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二分布式布喇格反射器中的每對(duì)反 射鏡包括砷化鎵/砷化鋁反射鏡對(duì)。或者，第二分布式布喇格反射器中 的每對(duì)反射鏡包括硅/二氧化硅反射鏡對(duì)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，激活區(qū)的第 一反射裝置與第二反射裝 置之間的垂直長(zhǎng)度適合于是光脈沖波長(zhǎng)的函數(shù)，該脈沖寬度是待確定 的。
在本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例中，激活區(qū)的第 一反射裝置與第二反射 裝置之間的垂直長(zhǎng)度是光脈沖波長(zhǎng)的分?jǐn)?shù)函數(shù)，該脈沖寬度是待確定 的。
最好是，激活區(qū)是由這樣的材料制成，光脈沖波長(zhǎng)的光可以在微
腔中發(fā)生共振，該脈沖寬度是待確定的。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，激活區(qū)是體半導(dǎo)體材料。或者，激活 區(qū)至少包括一個(gè)量子阱層。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，激活區(qū)包括多個(gè)阻擋層，而量子阱層 被設(shè)置在相鄰的阻擋層之間。最好是，每個(gè)阻擋層的材料是鋁和砷化 鎵的合金成分。有利的是，每個(gè)量子阱層材料是鋁和砷化鎵的合金成 分。
理想的是，第一反射裝置限定一個(gè)入射面，而光引導(dǎo)裝置適合于 至少引導(dǎo)輸入光脈沖信號(hào)通過(guò)該入射面進(jìn)入微腔。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，光引導(dǎo)裝置適合于引導(dǎo)參考光脈沖信 號(hào)通過(guò)該入射面進(jìn)入孩t腔。
在本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例中，選取的參考光脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)與輸 入光脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)相同，而光引導(dǎo)裝置適合于以相同的入射角引導(dǎo) 輸入光脈沖信號(hào)和參考光脈沖信號(hào)到入射面上。或者，選取的參考光 脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)與輸入光脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)不同，而光引導(dǎo)裝置適合于 以不同于輸入光脈沖信號(hào)被引導(dǎo)到入射面上的入射角引導(dǎo)參考光脈 沖信號(hào)到入射面上。
理想的是，光引導(dǎo)裝置適合于引導(dǎo)輸入光脈沖信號(hào)到入射面上，
角，最好是，光引導(dǎo)裝置適合于引導(dǎo)參考光脈沖信號(hào)到入射面上，其 入射角對(duì)應(yīng)于參考光脈沖信號(hào)波長(zhǎng)的光在微腔中發(fā)生共振的入射角。
最好是，二光子吸收光電檢測(cè)器和光引導(dǎo)裝置中的一個(gè)相對(duì)于另 一個(gè)是可移動(dòng)的，用于改變至少輸入光脈沖信號(hào)被引導(dǎo)到入射面上的 入射角，為的是便于調(diào)諧用于確定預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)波長(zhǎng)的輸入光脈沖 信號(hào)的脈沖寬度的設(shè)備。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，二光子吸收光電檢測(cè)器適合于，預(yù)定 波長(zhǎng)范圍內(nèi)最大波長(zhǎng)的光在正入射到入射面上時(shí)可以在微腔中發(fā)生 共振。
在本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例中，二光子吸收光電檢測(cè)器相對(duì)于光引
導(dǎo)裝置是可移動(dòng)的。或者，光引導(dǎo)裝置相對(duì)于二光子吸收光電檢測(cè)器 是可移動(dòng)的。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，光引導(dǎo)裝置包括第一光引導(dǎo)裝置，用 于引導(dǎo)輸入光脈沖信號(hào)到入射面上，最好是，第一光引導(dǎo)裝置相對(duì)于 二光子吸收光電檢測(cè)器是可移動(dòng)的。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，光引導(dǎo)裝置包括第二光引導(dǎo)裝置，可 以獨(dú)立于第一光引導(dǎo)裝置引導(dǎo)參考光脈沖信號(hào)到入射面上，和在本發(fā)
明的一個(gè)實(shí)施例中，第二光引導(dǎo)裝置相對(duì)于二光子吸收光電檢測(cè)器是
可移動(dòng)的o
最好是，提供的監(jiān)測(cè)裝置用于監(jiān)測(cè)輸入光脈沖信號(hào)入射到入射面 上的入射角，并響應(yīng)于脈沖光電流和輸入光脈沖信號(hào)被引導(dǎo)到入射面 上的入射角，用于確定輸入光脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，用于逐漸改變互相之間相位的裝置包 括延遲裝置，各自輸入光脈沖信號(hào)和參考光脈沖信號(hào)的光脈沖在該相 位下進(jìn)入微腔，而輸入光脈沖信號(hào)和參考光脈沖信號(hào)中的一個(gè)信號(hào)在 被引導(dǎo)到微腔中之前傳輸通過(guò)延遲裝置。
最好是，延遲裝置是可變延遲裝置，用于逐漸改變輸入光脈沖信 號(hào)和參考光脈沖信號(hào)之一經(jīng)受的延遲。有利的是，延遲裝置包括延遲 線。有利的是，延遲裝置是可變延遲線。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，參考光脈沖信號(hào)傳輸通過(guò)延遲裝置。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，在被引導(dǎo)進(jìn)入微腔之前，提供的偏 振光組合器用于組合輸入光脈沖信號(hào)和參考光脈沖信號(hào)。
在本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例中，參考光脈沖信號(hào)是從輸入光脈沖信 號(hào)中得到的，最好是，提供的偏振光分束器用于從輸入光脈沖信號(hào)中 分出參考光脈沖信號(hào)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，選取參考光脈沖信號(hào)，使其光脈沖的 脈沖寬度與輸入光脈沖信號(hào)中光脈沖的脈沖寬度相同。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，選取參考光脈沖信號(hào)，使其光脈沖 的重復(fù)率與輸入光脈沖信號(hào)中光脈沖的重復(fù)率相同。
或者，選取參考光脈沖信號(hào)，使其光脈沖的脈沖寬度與輸入光脈 沖信號(hào)中光脈沖的脈沖寬度不同。
或者，選取參考光脈沖信號(hào)，使其光脈沖的重復(fù)率是輸入光脈沖 信號(hào)中光脈沖的重復(fù)率的整倍數(shù)或分?jǐn)?shù)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備適合于確定脈沖寬度不大于
500皮秒的光脈沖的脈沖寬度。最好是，該設(shè)備適合于確定脈沖寬度 不大于100皮秒的光脈沖的脈沖寬度。有利的是，該設(shè)備適合于確定 脈沖寬度是在10飛秒至100皮秒范圍內(nèi)的光脈沖的脈沖寬度。
最好是，提供的監(jiān)測(cè)裝置用于監(jiān)測(cè)脈沖光電流，并根據(jù)被監(jiān)測(cè)的 脈沖光電流，確定輸入光脈沖信號(hào)中光脈沖的脈沖寬度。最好是，監(jiān) 測(cè)裝置響應(yīng)于脈沖光電流峰值的半寬度，用于確定輸入光脈沖信號(hào)中 光脈沖的脈沖寬度。
本發(fā)明還提供一種用于確定重復(fù)超短光脈沖的輸入重復(fù)光脈沖 信號(hào)中光脈沖的脈沖寬度的方法，該方法包括提供一個(gè)微腔形式的 二光子吸收光電檢測(cè)器，其中微腔包括激活區(qū)以及空間隔開(kāi)的第 一反 射裝置和第二反射裝置，激活區(qū)位于第一反射裝置與第二反射裝置之 間，由于二光子吸收效應(yīng)，光在微腔內(nèi)發(fā)生共振而產(chǎn)生光電流；選取 激活區(qū)以及第一反射裝置和第二反射裝置，使光在微腔中的共振壽命 小于光脈沖的脈沖寬度，該脈沖寬度是待確定的；引導(dǎo)輸入重復(fù)光脈 沖信號(hào)進(jìn)入微腔并在其中發(fā)生共振；引導(dǎo)超短重復(fù)光脈沖的參考重復(fù) 光脈沖信號(hào)進(jìn)入微腔并在其中發(fā)生共振；和逐漸改變各自輸入光脈沖
生脈沖光電流，根據(jù)該脈沖光電流，可以確定輸入光脈沖信號(hào)中光脈 沖的脈沖寬度。
本發(fā)明還提供一種光電檢測(cè)器裝置，用于檢測(cè)超短持續(xù)時(shí)間的輸 入光脈沖的預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)多個(gè)波長(zhǎng)中任何一個(gè)波長(zhǎng)的光，該光電檢 測(cè)器裝置包括二光子吸收檢測(cè)器，該二光子吸收檢測(cè)器包括激活區(qū)， 由于二光子吸收效應(yīng)，入射光在激活區(qū)內(nèi)發(fā)生共振而產(chǎn)生可檢測(cè)的光 電流，二光子吸收檢測(cè)器限定一個(gè)入射面，用于接收通過(guò)該入射面進(jìn)
入激活區(qū)的入射光；和光引導(dǎo)裝置，用于引導(dǎo)輸入光脈沖通過(guò)入射面 進(jìn)入激活區(qū)，光引導(dǎo)裝置和二光子吸收檢測(cè)器中的一個(gè)相對(duì)于另一個(gè) 是可移動(dòng)的，用于改變輸入光脈沖入射到入射面上的入射角，可以確 定光電檢測(cè)器裝置響應(yīng)于輸入光脈沖的波長(zhǎng)，因此，當(dāng)輸入光脈沖的 光包含被確定波長(zhǎng)的光時(shí)，輸入光脈沖的光在激活區(qū)中發(fā)生共振而產(chǎn) 生可檢測(cè)的光電流。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供微腔形式的二光子吸收檢測(cè)器， 該微腔包括位于空間隔開(kāi)的第 一反射裝置與第二反射裝置之間的激 活區(qū)，用于反射在微腔內(nèi)的光并在其中發(fā)生共振。
最好是，微腔適合于，預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)最長(zhǎng)波長(zhǎng)的光在正入射到 入射面上時(shí)可以在微腔內(nèi)發(fā)生共振，有利的是，微腔適合于，預(yù)定波 長(zhǎng)范圍內(nèi)至少兩個(gè)波長(zhǎng)的光在以相同入射角入射到入射面上時(shí)可以 在微腔內(nèi)同時(shí)發(fā)生共振。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一反射裝置和第二反射裝置適合于 確定在微腔內(nèi)發(fā)生共振的光波長(zhǎng)。
最好是，第一反射裝置和第二反射裝置中至少一個(gè)裝置包括分布 式布喇格反射器，該反射器包含多個(gè)空間隔開(kāi)的反射層。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二反射裝置包括至少含一對(duì)反射鏡 的分布式布喇格反射器。
在本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例中，第 一反射裝置包括至少含一對(duì)反射 鏡的分布式布喇格反射器。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一反射裝置和第二反射裝置中各自 分布式布喇格反射器的反射鏡對(duì)之間的間隔是相同的。或者，第一反 射裝置和第二反射裝置中各自分布式布喇格反射器的反射鏡對(duì)之間 的間隔是不同的，因此，兩個(gè)不同波長(zhǎng)的光以相同的入射角入射到入 射面上時(shí)可以在微腔內(nèi)發(fā)生共振。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一反射裝置的分布式布喇格反射器 中反射鏡對(duì)之間的間隔小于第二反射裝置的分布式布喇格反射器中 反射鏡對(duì)之間的間隔。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，第一反射裝置的反射率小于第二反
射裝置的反射率。最好是，第一反射裝置的反射率是在0.05至0.99 的范圍內(nèi)。有利的是，第一反射裝置的反射率約為0.95。
最好是，第二反射裝置的反射率是在0.05至0.99的范圍內(nèi)。有 利的是，第二反射裝置的反射率約為0.986。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一反射裝置限定該入射面。
在本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例中，激活區(qū)的第 一反射裝置與第二反射 裝置之間的垂直長(zhǎng)度適合于，預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)最大波長(zhǎng)的光在正入射 到入射面上時(shí)可以在微腔內(nèi)發(fā)生共振。
在本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例中，激活區(qū)的第 一反射裝置與第二反射 裝置之間的垂直長(zhǎng)度是預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)最大波長(zhǎng)的光波長(zhǎng)的函數(shù)。
在本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例中，激活區(qū)的第 一反射裝置與第二反射 裝置之間的垂直長(zhǎng)度是預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)最大波長(zhǎng)的光波長(zhǎng)的分?jǐn)?shù)函 數(shù)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，激活區(qū)的第一反射裝置與第二反射裝 置之間的垂直長(zhǎng)度是458.9 nm，因此，波長(zhǎng)為1,512 nm的光在正入 射到入射面上時(shí)可以在微腔內(nèi)發(fā)生共振。
最好是，激活區(qū)材料是這樣的材料，預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)最大波長(zhǎng)的 光在正入射到入射面上時(shí)可以在激活區(qū)中發(fā)生共振。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，激活區(qū)包括含鋁，鎵和砷合金的合金成分。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，激活區(qū)包括交替的激活層和阻擋層。
在本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例中，激活區(qū)的每個(gè)激活層包括一個(gè)量子阱。
在本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例中，激活區(qū)的每個(gè)激活層包括含鋁和砷 化鎵合金的合金成分。
最好是，激活區(qū)的每個(gè)阻擋層包括含鋁和砷化鎵合金的合金成分。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，激活區(qū)是體半導(dǎo)體材料。 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，二光子吸收檢測(cè)器相對(duì)于光引導(dǎo)裝置 是可移動(dòng)的?；蛘?，光引導(dǎo)裝置相對(duì)于二光子吸收檢測(cè)器是可移動(dòng)的。 最好是，提供的監(jiān)測(cè)裝置用于監(jiān)測(cè)二光子吸收檢測(cè)器產(chǎn)生的光電流。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，光電檢測(cè)器裝置適合于檢測(cè)持續(xù)時(shí)間 在飛秒和皮秒范圍內(nèi)的光脈沖。最好是，光電檢測(cè)器裝置適合于檢測(cè)
持續(xù)時(shí)間高達(dá)10皮秒的光脈沖。
有利的是，光引導(dǎo)裝置適合于引導(dǎo)包括多個(gè)光脈沖的重復(fù)光脈沖 信號(hào)到入射面上。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，各個(gè)光脈沖有相同的持續(xù)時(shí)間。 在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，光電檢測(cè)器裝置適合于檢測(cè)重復(fù)輸
入光脈沖信號(hào)的輸入光脈沖，其中提供的光脈沖重復(fù)率是在10 GHz 至160 GHz的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例中，重復(fù)輸入光脈沖信號(hào)中的輸入光脈 沖是在光通信信號(hào)的重復(fù)率下的輸入光脈沖。
本發(fā)明還提供一種用于確定預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)波長(zhǎng)的光脈沖波長(zhǎng) 的設(shè)備，該設(shè)備包括按照本發(fā)明的光電檢測(cè)器裝置，用于檢測(cè)預(yù)定 波長(zhǎng)范圍內(nèi)多個(gè)波長(zhǎng)中任何一個(gè)波長(zhǎng)的光；移動(dòng)裝置，用于移動(dòng)二光 子吸收檢測(cè)器和光引導(dǎo)裝置之一，直至可檢測(cè)的光電流是最大值；和 互相參照裝置，具有與光在入射面上對(duì)應(yīng)入射角互相參照的光波長(zhǎng)， 便于確定光脈沖的波長(zhǎng)。
此外，本發(fā)明還提供一種用于檢測(cè)超短持續(xù)時(shí)間輸入光脈沖的預(yù) 定波長(zhǎng)范圍內(nèi)多個(gè)波長(zhǎng)中任何一個(gè)波長(zhǎng)光的方法，該方法包括提供 有激活區(qū)的二光子吸收檢測(cè)器，由于二光子吸收效應(yīng)，光可以在激活 區(qū)內(nèi)發(fā)生共振而產(chǎn)生可檢測(cè)的光電流，二光子吸收檢測(cè)器限定一個(gè)入 射面，用于接收通過(guò)該入射面到激活區(qū)的入射光；和提供光引導(dǎo)裝置， 用于引導(dǎo)輸入光脈沖通過(guò)入射面進(jìn)入激活區(qū)，和移動(dòng)光引導(dǎo)裝置和二 光子吸收檢測(cè)器之一，可以改變輸入光脈沖入射到入射面上的入射
角，用于確定光電檢測(cè)器裝置響應(yīng)的輸入光脈沖的波長(zhǎng)，因此，當(dāng)輸 入光脈沖包含確定波長(zhǎng)的光時(shí)，輸入光脈沖在激活區(qū)中發(fā)生共振而產(chǎn) 生可檢測(cè)的光電流。
本發(fā)明還提供一種用于確定預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)波長(zhǎng)的光脈沖波長(zhǎng)
的方法，該方法包括運(yùn)行按照本發(fā)明的光電檢測(cè)器裝置，用于引導(dǎo) 光脈沖到入射面上；移動(dòng)二光子吸收檢測(cè)器和光引導(dǎo)裝置之一，用于 改變光脈沖在入射面上的入射角；當(dāng)光脈沖的入射角在入射面上變化 時(shí)，檢測(cè)光電流何時(shí)達(dá)到最大值；和根據(jù)光電流為最大值時(shí)的入射角， 確定光的波長(zhǎng)。
本發(fā)明有許多優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明提供一種能夠確定重復(fù)光脈沖信號(hào)中 超短光脈沖的脈沖寬度的設(shè)備，具體地說(shuō)，該設(shè)備能夠確定皮秒和飛 秒范圍內(nèi)光脈沖的脈沖寬度。按照本發(fā)明的設(shè)備可以確定這種短持續(xù) 時(shí)間脈沖的脈沖寬度，其中借助于這樣的事實(shí)，該設(shè)備包括二光子吸 收檢測(cè)器，由于二光子吸收效應(yīng)，當(dāng)兩個(gè)光脈沖信號(hào)的光脈沖在二光 子吸收光電檢測(cè)器的微腔中發(fā)生共振時(shí)，該檢測(cè)器產(chǎn)生增強(qiáng)的光電 流。由于能夠確定這種超短光脈沖的脈沖寬度，本發(fā)明的設(shè)備特別適 用于光通信，尤其是，用于確認(rèn)光通信數(shù)據(jù)信號(hào)。借助于這樣的事實(shí)， 輸入光脈沖信號(hào)被引導(dǎo)到入射面上的入射角是可變的，該設(shè)備還可以 適合于確定預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)光脈沖的波長(zhǎng)，此外，該設(shè)備可用作可調(diào) 諧的設(shè)備，在區(qū)別其他波長(zhǎng)的光脈沖信號(hào)的同時(shí)，可以檢測(cè)特定波長(zhǎng) 的光脈沖信號(hào)。
按照本發(fā)明的光電檢測(cè)器裝置特別適合于檢測(cè)預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi) 超短持續(xù)時(shí)間波長(zhǎng)的光脈沖，并可容易地被調(diào)諧到預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的 特定波長(zhǎng)。借助于這樣的事實(shí)，按照本發(fā)明的光電檢測(cè)器裝置包括 二光子吸收檢測(cè)器，可檢測(cè)的光電流是由該檢測(cè)器產(chǎn)生的，即使重復(fù) 光脈沖信號(hào)中的脈沖持續(xù)時(shí)間為飛秒級(jí)的脈沖。通過(guò)提供一種有二光 子吸收檢測(cè)器的光電檢測(cè)器裝置， 一旦重復(fù)輸入光脈沖信號(hào)是在合適 的入射角下被引導(dǎo)到入射面上，它可以在二光子吸收檢測(cè)器的微腔中 發(fā)生共振，足以檢測(cè)由二光子吸收檢測(cè)器產(chǎn)生的光電流。
因此，借助于這樣的事實(shí)，按照本發(fā)明的設(shè)備和光電檢測(cè)器裝置 能夠檢測(cè)飛秒和皮秒級(jí)持續(xù)時(shí)間光脈沖的重復(fù)光脈沖信號(hào)的光脈沖， 此外，該設(shè)備和光電檢測(cè)器裝置能夠區(qū)別預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)不同波長(zhǎng)的
這種超短光脈沖，預(yù)定波長(zhǎng)可以是在1,478 nm至1，512 nm的范圍內(nèi)， 或任何其他的波長(zhǎng)范圍，它取決于二光子吸收檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)，按照本 發(fā)明的設(shè)備和光電檢測(cè)器裝置特別適用于高速光通信傳輸。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在該設(shè)備或光電檢測(cè)器裝置可調(diào)諧的波 長(zhǎng)之外的其他波長(zhǎng)的光脈沖信號(hào)在入射到二光子吸收檢測(cè)器的入射 面上時(shí)，這些波長(zhǎng)的光脈沖不能在各自設(shè)備和光電檢測(cè)器裝置的微腔 中發(fā)生共振而是被反射。因此，在傳輸多個(gè)波長(zhǎng)的光脈沖的通信系統(tǒng) 中，非共振波長(zhǎng)的光脈沖是在二光子吸收檢測(cè)器上反射，但可以繼續(xù) 在通信系統(tǒng)中傳輸數(shù)據(jù)。
參照附圖并根據(jù)以下對(duì)本發(fā)明一些優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，可以 更清楚地理解本發(fā)明，這些實(shí)施例僅僅作為例子，其中
圖1是按照本發(fā)明用于確定超短光脈沖的重復(fù)光脈沖信號(hào)中脈 沖的脈沖寬度的設(shè)備示意圖，
圖2是圖1所示設(shè)備產(chǎn)生的脈沖光電流的波形跡線，
圖3是按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例類(lèi)似于圖1的設(shè)備視圖，用于確 定超短光脈沖的重復(fù)光脈沖信號(hào)中脈沖的脈沖寬度，
圖4是按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例類(lèi)似于圖1的設(shè)備視圖，用于確 定超短光脈沖的重復(fù)光脈沖信號(hào)中脈沖的脈沖寬度，
圖5是自相關(guān)跡線的展寬因子與歸一化脈沖寬度之間的關(guān)系曲 線，該曲線是根據(jù)圖1所示設(shè)備的計(jì)算機(jī)模擬得到的，
圖6是另一個(gè)計(jì)算機(jī)模擬的分布式布喇格反射器中GaAs/AlAs 反射鏡和Si/Si02反射鏡的反射率與周期數(shù)之間的關(guān)系曲線，
圖7是根據(jù)另一個(gè)計(jì)算機(jī)模擬的Bragg反射鏡的有效光程長(zhǎng)對(duì) 微腔總光程長(zhǎng)的貢獻(xiàn)，
圖8是根據(jù)另一個(gè)計(jì)算機(jī)模擬得到最大的標(biāo)稱(chēng)二光子吸收與激
活層厚度之間的關(guān)系曲線，雙曲正割入射脈沖的半寬度(FWHM)為 0.13， 1.0，和8.0ps，對(duì)于0.13, 1.0，和8.0ps脈沖，圖中的數(shù)值應(yīng) 當(dāng)分別乘以10， 1,000和100,000，
圖9是根據(jù)另一個(gè)計(jì)算機(jī)模擬得到最大的標(biāo)稱(chēng)二光子吸收的頂 部Bragg反射鏡和底部Bragg反射鏡的周期數(shù)，
圖10是根據(jù)另一個(gè)計(jì)算機(jī)模擬得到的歸一化脈沖FWHM和對(duì) 應(yīng)于最大的標(biāo)稱(chēng)二光子吸收的自相關(guān)跡線的展寬因子，
圖11是根據(jù)另一個(gè)計(jì)算機(jī)模擬得到的Si/Si02反射鏡和 GaAs/AlAs反射鏡分布式布喇格反射器的最大標(biāo)稱(chēng)二光子吸收，
圖12是根據(jù)另 一個(gè)計(jì)算機(jī)模擬得到的Si/Si02反射鏡和 GaAs/AlAs反射鏡分布式布喇格反射器的自相關(guān)跡線的展寬因子，
圖13 (a)和(b)是根據(jù)另一個(gè)計(jì)算機(jī)模擬得到的脈沖寬度分 別為8.0皮秒和1.0皮秒的底部反射鏡反射率對(duì)最大標(biāo)稱(chēng)二光子吸收 的影響，圖中指出的數(shù)字是(1-Rb) xl00%，
圖14是根據(jù)另一個(gè)計(jì)算機(jī)模擬類(lèi)似于圖1中設(shè)備得到混合結(jié)構(gòu) 的最大標(biāo)稱(chēng)二光子吸收，其中頂部分布式布喇格反射器和底部分布式 布喇格反射器分別是Si/SiOz反射鏡和GaAs/AlAs反射鏡，還畫(huà)出純 GaAs/AlAs結(jié)構(gòu)作為比較，
圖15是根據(jù)另一個(gè)計(jì)算機(jī)模擬得到的混合結(jié)構(gòu)中最大標(biāo)稱(chēng)二光
期數(shù)，
圖16是根據(jù)另一個(gè)計(jì)算機(jī)模擬得到的混合結(jié)構(gòu)和純GaAs/AlAs 反射鏡結(jié)構(gòu)的自相關(guān)跡線展寬因子，
圖17是按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例類(lèi)似于圖1的設(shè)備^f見(jiàn)圖，用于 確定超短脈沖的重復(fù)光脈沖信號(hào)中脈沖的脈沖寬度，
圖18表示圖17中設(shè)備的二光子吸收檢測(cè)器中微腔的反射率鐠，
圖19是按照本發(fā)明光電檢測(cè)器裝置的透視示意圖，用于檢測(cè)預(yù) 定波長(zhǎng)范圍內(nèi)多個(gè)可選取波長(zhǎng)的光，
圖20是圖19中光電檢測(cè)器裝置的頂視平面圖，
圖21是圖19中部分光電檢測(cè)器裝置的頂視剖面圖，
圖22是根據(jù)計(jì)算機(jī)模擬和在圖19中光電檢測(cè)器裝置上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
的比較結(jié)果，它展示腔共振波長(zhǎng)與輸入光脈沖信號(hào)的入射角之間的關(guān)
系曲線，
圖23是根據(jù)計(jì)算機(jī)模擬和在基本類(lèi)似于圖19中光電檢測(cè)器裝置 上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的比較結(jié)果，它展示二光子吸收響應(yīng)與輸入光脈沖信號(hào)的 入射角之間的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式
首先參照?qǐng)D1和2，它們表示按照本發(fā)明的設(shè)備l，用于確定輸 入重復(fù)光脈沖信號(hào)的超短光脈沖的脈沖寬度，具體地說(shuō)，它是在10 GHz至160 GHz的重復(fù)速率下0.1皮秒至100皮秒范圍內(nèi)脈沖寬度的 重復(fù)光脈沖信號(hào)。在10 GHz至160 GHz的重復(fù)速率下持續(xù)時(shí)間為0.1 皮秒至100皮秒范圍內(nèi)的重復(fù)光脈沖信號(hào)通常用在光通信中。然而， 在本發(fā)明的這個(gè)具體實(shí)施例中，該設(shè)備適合于確定在高達(dá)160 GHz的 重復(fù)速率下和波長(zhǎng)為1,550 nm的1皮秒級(jí)持續(xù)時(shí)間的光脈沖的脈沖寬 度。
設(shè)備l包括微腔3形式的平面型二光子吸收光電檢測(cè)器2，微腔 3包括位于空間隔開(kāi)的第 一反射裝置與第二反射裝置之間的激活區(qū)4， 即，第一反射裝置與第二反射裝置分別是頂部分布式布喇格反射器5 與底部分布式布喇格反射器6。頂部分布式布喇格反射器5限定一個(gè) 平坦的入射面8，輸入重復(fù)光脈沖信號(hào)和參考重復(fù)光脈沖信號(hào)通過(guò)入 射面8被引導(dǎo)進(jìn)入激活區(qū)4，并在其中發(fā)生共振，如以下所描述的。 激活區(qū)4以及頂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選取的，當(dāng)所需波長(zhǎng)的兩個(gè)光脈沖信號(hào)中
或至少互相重疊時(shí)，由于二光子吸收效應(yīng)，重疊光脈沖的光在微腔3 中發(fā)生共振而產(chǎn)生可檢測(cè)的光電流。因此，如以下所描述的，通過(guò)交 替地使輸入光脈沖信號(hào)中的光脈沖與參考重復(fù)光脈沖信號(hào)中的超短 光脈沖同相和不同相，可以產(chǎn)生脈沖光電流，脈沖光電流的跡線類(lèi)似
于圖2中所示的波形，并由此可以確定輸入光脈沖信號(hào)中光脈沖的脈 沖寬度，這也是在以下描述。
在頂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上分別形成的一對(duì)電極10和11可用于檢測(cè)脈沖 光電流。耦合到電極10和11的監(jiān)測(cè)電路14監(jiān)測(cè)脈沖光電流，用于 確定輸入光脈沖信號(hào)中光脈沖的脈沖寬度。此外，激活區(qū)4以及頂部 分布式布喇格反射器5與底部分布式布喇格反射器6適合于，光在微 腔3中的共振壽命小于輸入光脈沖信號(hào)中光脈沖的脈沖寬度。
一種用于引導(dǎo)輸入光脈沖信號(hào)和參考光脈沖信號(hào)到入射面8上 的光引導(dǎo)裝置包括光纜16和透鏡17，它們以相同的入射角引導(dǎo)輸 入光脈沖信號(hào)和參考光脈沖信號(hào)到入射面8上，在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施 例中，該入射角是與入射面8垂直。在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，參考 光脈沖信號(hào)是從輸入光脈沖信號(hào)中得到的，而輸入光脈沖信號(hào)加到輸 入光纜18。偏振光脈沖分束器19把輸入光脈沖信號(hào)分成兩個(gè)信號(hào)， 即，輸入光脈沖信號(hào)和參考光脈沖信號(hào)，輸入光脈沖信號(hào)通過(guò)第一中 間光纜21加到偏振光組合器20。第二中間光纜22引導(dǎo)參考光脈沖信 號(hào)到改變相位裝置上，用于逐漸改變參考光脈沖信號(hào)的光脈沖相對(duì)于 輸入光脈沖信號(hào)的光脈沖相位，在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，改變相位 裝置是可變延遲線23。第三中間光纜24加來(lái)自延遲線23的參考輸入 光脈沖信號(hào)到偏振光組合器20，其中參考光脈沖信號(hào)與輸入光脈沖信 號(hào)進(jìn)行組合，而自相關(guān)的輸入光脈沖信號(hào)和參考光脈沖信號(hào)被光纜16 和透鏡17引導(dǎo)到入射面8上。
圖1中方框所表示的機(jī)構(gòu)25是用于操作延遲線23，可以逐漸增 大或減小參考光脈沖信號(hào)在延遲線23中經(jīng)受的延遲，用于逐漸改變
光脈沖信號(hào)中的光脈沖通過(guò)入射面8進(jìn)入微腔3的相位。這種用于操 作延遲線23的控制機(jī)構(gòu)25在專(zhuān)業(yè)人員中是眾所周知的。
通過(guò)逐漸改變參考光脈沖信號(hào)相對(duì)于輸入光脈沖信號(hào)所經(jīng)受的 延遲，可以使輸入光脈沖信號(hào)中的脈沖和參考光脈沖信號(hào)中的脈沖之
間交替地同相或不同相。當(dāng)輸入光脈沖信號(hào)中的脈沖和參考光脈沖信
號(hào)中的脈沖是同相或互相重疊時(shí)，它們可以在微腔3中發(fā)生共振，并 產(chǎn)生由監(jiān)測(cè)電路14檢測(cè)的光電流，而當(dāng)輸入光脈沖信號(hào)中的脈沖和 參考光脈沖信號(hào)中的脈沖互相不重疊時(shí)，就不產(chǎn)生光電流。因此，當(dāng)
同相和不同相時(shí)，可以在微腔中產(chǎn)生由監(jiān)測(cè)電路14檢測(cè)的脈沖光電 流，脈沖光電流的跡線如圖2中的所示。
監(jiān)測(cè)電路14確定峰值的全寬度，即，脈沖光電流跡線的脈沖寬 度W，見(jiàn)圖2,該寬度等于輸入光脈沖信號(hào)中光脈沖的脈沖寬度。
由于設(shè)備1是用于確定輸入光脈沖信號(hào)中光脈沖的寬度，該脈沖 光信號(hào)被引導(dǎo)成與入射面8垂直，而且在這個(gè)實(shí)施例中，它的波長(zhǎng)是 1，550 nm，激活區(qū)4包括砷化鎵的體半導(dǎo)體材料，且激活區(qū)4在沿頂 部分布式布喇格反射器5與底部分布式布喇格反射器6之間方向的垂 直距離是0.459 nm，該長(zhǎng)度是1,550 nm光波長(zhǎng)的分?jǐn)?shù)函數(shù)。二光子 吸收檢測(cè)器2的頂部分布式布喇格反射器5的反射率約為0.99895， 并包括4對(duì)硅/二氧化硅反射鏡。底部分布式布喇格反射器6的反射率 約為0.9982，并包括20對(duì)砷化鎵/砷化鋁反射鏡。因此，利用有激活 區(qū)4以及頂部分布式布喇格反射器5和底部分布式布喇格反射器6構(gòu) 成的二光子吸收光電檢測(cè)器2，波長(zhǎng)為1,550 nm的入射到入射面8上 光在微腔3中可以發(fā)生共振，因此，當(dāng)輸入光脈沖信號(hào)和參考光脈沖 信號(hào)的光脈沖正入射到入射面8上并在微腔3中重疊時(shí)，各自的重疊 光脈沖同時(shí)在微腔3中共振而產(chǎn)生脈沖光電流。
此外，通過(guò)提供有4對(duì)硅/二氧化硅反射鏡的頂部分布式布喇格 反射器5和有20對(duì)砷化鎵/砷化鋁反射鏡的頂部分布式布喇格反射器 6， 1，550 nm的光在微腔3中的共振壽命小于脈沖寬度，換句話說(shuō)， 它小于輸入光脈沖信號(hào)中光脈沖的持續(xù)時(shí)間。
在使用時(shí)，輸入光脈沖信號(hào)加到輸入光纜18，且輸入光脈沖信 號(hào)在偏振光分束器19中被分束而產(chǎn)生參考光脈沖信號(hào)，參考光脈沖 信號(hào)傳輸通過(guò)可變延遲線23。參考光脈沖信號(hào)和輸入光脈沖信在偏振
光組合器20中組合，并被引導(dǎo)成與入射面8垂直。機(jī)構(gòu)25的作用是 操作延遲線34,用于逐漸增大參考光脈沖信號(hào)相對(duì)于輸入光脈沖信號(hào) 經(jīng)受的延遲，從而逐漸改變參考光脈沖信號(hào)的光脈沖相位相對(duì)于輸入 光脈沖信號(hào)的光脈沖相位，從而交替地使參考光脈沖信號(hào)的光脈沖與 輸入光脈沖信號(hào)的光脈沖同相和不同相。若輸入光脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)為 1,550 nm，以及交替地使輸入光脈沖信號(hào)的光脈沖與參考光脈沖信號(hào) 的光脈沖同相和不同相，則在微腔3中產(chǎn)生由監(jiān)測(cè)電路14檢測(cè)的脈 沖光電流。監(jiān)測(cè)電路14讀出脈沖光電流的跡線，并確定脈沖光電流 跟蹤的脈沖峰值的半寬度W，以及確定輸入光脈沖信號(hào)中脈沖的脈沖 寬度，該脈沖寬度等于光電流跟蹤的波形峰值的半寬度W。
現(xiàn)在參照?qǐng)D3，它表示按照本發(fā)明的可調(diào)諧設(shè)備30,用于確定預(yù) 定波長(zhǎng)范圍內(nèi)多個(gè)波長(zhǎng)中任何一個(gè)波長(zhǎng)超短脈沖的輸入重復(fù)光脈沖 信號(hào)的脈沖寬度，在這個(gè)實(shí)施例中，預(yù)定波長(zhǎng)范圍是從1，515 nm至 1,550 nm。設(shè)備30基本上類(lèi)似于設(shè)備1 ，且相同的元件是用相同的參 考數(shù)字表示。設(shè)備30與設(shè)備1的主要差別是，光纜16和透鏡17安 裝在平臺(tái)31上，而平臺(tái)31可以圍繞中心樞軸33沿箭頭A和B的方 向旋轉(zhuǎn)，樞軸33包含在由二光子吸收檢測(cè)器2的入射面8限定的平 面內(nèi)，并沿垂直于頁(yè)面的方向延伸。平臺(tái)31是從圖3中所示的中心 位置旋轉(zhuǎn)，其中光纜16和透鏡17沿相對(duì)于入射面8的方向垂直延伸， 用于引導(dǎo)組合的輸入光脈沖信號(hào)和參考光脈沖信號(hào)到入射面8上，到 沿中心位置的相對(duì)兩側(cè)上箭頭A和B方向的各自極端位置(未畫(huà)出)， 其中光纜16和透鏡17是沿相對(duì)于入射面8法線的+45?；?45°方向延 伸，用于引導(dǎo)組合的輸入光脈沖信號(hào)和參考光脈沖信號(hào)分別以+45。和 -45°的入射角到入射面8上。
通過(guò)圍繞樞軸33旋轉(zhuǎn)平臺(tái)31以及光纜16和透鏡17，改變輸入 光脈沖信號(hào)和參考光脈沖信號(hào)入射到入射面8上的入射角，因此，在 預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)可以改變微腔3所響應(yīng)的光波長(zhǎng)。當(dāng)光正入射到入射 面8上時(shí)，在微腔3中共振的光波長(zhǎng)是預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)最大的波長(zhǎng)， 即，1，550 nm，且光在微腔3中共振的波長(zhǎng)是隨光在入射面8上沿圖3中箭頭A和B的方向與法線的入射角的增大而減小，直至平臺(tái)31 是在離中心的兩個(gè)極端位置+45°或-45°上，在此位置上，預(yù)定波長(zhǎng)范 圍內(nèi)最小波長(zhǎng)的光在微腔3中發(fā)生共振，即，1，515nm。當(dāng)光在入射 面8上的入射角是從法線增大時(shí)，在微腔3中發(fā)生共振的光波長(zhǎng)減小 是相同的，不管入射角的增大是沿正方向或負(fù)方向偏離法線。
在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，設(shè)備30的二光子吸收光電檢測(cè)器2 是與設(shè)備1的二光子吸收光電檢測(cè)器2相同，而當(dāng)平臺(tái)31設(shè)置在組
心位置時(shí)，設(shè)備30的微腔3適合于確定波長(zhǎng)為1，550 nm的輸入重復(fù) 光脈沖信號(hào)中光脈沖的脈沖寬度，而當(dāng)平臺(tái)31從中心位置被旋轉(zhuǎn)到 兩個(gè)極端位置時(shí)，其中組合的輸入光脈沖信號(hào)和參考光脈沖信號(hào)被引 導(dǎo)到與法線相差+45。或-45。入射角的入射面8上，設(shè)備30的微腔3適 合于確定波長(zhǎng)減小至1,515 nm的輸入光脈沖信號(hào)中光脈沖的脈沖寬 度。因此，設(shè)備30特別適合于確定重復(fù)光脈沖信號(hào)中光脈沖的脈沖 寬度，其中光的波長(zhǎng)可以是1，515 nm至1,550 nm的預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi) 任何波長(zhǎng)。平臺(tái)31設(shè)置在相對(duì)于中心位置的合適角度上，使光纜16 和透鏡17可以引導(dǎo)組合的輸入光脈沖信號(hào)和參考光脈沖信號(hào)到入射 面8上，其入射角對(duì)應(yīng)于光脈沖波長(zhǎng)的光在微腔3中發(fā)生共振的入射 角，該脈沖寬度是待確定的。因此，設(shè)備30是可以被調(diào)諧到預(yù)定波 長(zhǎng)范圍內(nèi)任何波長(zhǎng)的可調(diào)諧設(shè)備，用于確定預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)任何所需 波長(zhǎng)的輸入重復(fù)光脈沖信號(hào)中光脈沖的脈沖寬度。
在使用時(shí)，平臺(tái)31是相對(duì)于二光子吸收光電檢測(cè)器2設(shè)置的， 因此，光纜16和透鏡17可以引導(dǎo)組合的輸入光脈沖信號(hào)和參考光脈 沖信號(hào)到入射面8上，其合適的入射角對(duì)應(yīng)于輸入光脈沖信號(hào)中光脈 沖的波長(zhǎng)，該脈沖寬度是待確定的。 一旦輸入光脈沖信號(hào)是在調(diào)諧設(shè) 備1的波長(zhǎng)上，設(shè)備30的工作方式類(lèi)似于用于確定重復(fù)光脈沖信號(hào) 中光脈沖的脈沖寬度的設(shè)備1的工作方式。
應(yīng)當(dāng)理解，代替安裝光纜16和透鏡17到設(shè)備1的平臺(tái)31上， 以及相對(duì)于二光子吸收檢測(cè)器2安裝可旋轉(zhuǎn)的平臺(tái)31，光纜16和透 鏡17可以安裝在固定的位置上，以及二光子吸收檢測(cè)器2可以安裝 在平臺(tái)上，該平臺(tái)可以圍繞類(lèi)似于中心樞軸33的中心樞軸旋轉(zhuǎn)，該 中心樞軸包含在二光子吸收檢測(cè)器2的入射面8限定的平面內(nèi)。因此， 通過(guò)圍繞該中心樞軸旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，被光纜16和透鏡17引導(dǎo)的組合輸入 光脈沖信號(hào)和參考光脈沖信號(hào)到入射面上的入射角是可變的，可以調(diào) 諧用于確定預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)任何波長(zhǎng)的輸入光脈沖信號(hào)中光脈沖的 脈沖寬度的設(shè)備。
現(xiàn)在參照?qǐng)D4,它表示按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的以參考數(shù)字40 表示的可調(diào)諧設(shè)備，用于確定預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)多個(gè)波長(zhǎng)中任何波長(zhǎng)的 重復(fù)超短光脈沖的輸入重復(fù)脈沖光信號(hào)中光脈沖的脈沖寬度，在本發(fā) 明這個(gè)實(shí)施例中，該波長(zhǎng)是在1,515 nm至1,550 nm的范圍內(nèi)，該波 長(zhǎng)范圍是與圖3中設(shè)備30是可調(diào)諧的波長(zhǎng)范圍相同。設(shè)備40與設(shè)備 l基本相同，且相同的元件是用相同的參考數(shù)字表示。設(shè)備40與設(shè)備 1的主要差別是，在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，參考重復(fù)光脈沖信號(hào)是 從不同于輸入重復(fù)光脈沖信號(hào)源的源中得到的，且光引導(dǎo)裝置包括 第一光引導(dǎo)裝置，即，第一光纜41和第一透鏡42，用于引導(dǎo)輸入光 脈沖信號(hào)到入射面8上；和第二光纜43和第二透鏡44，用于引導(dǎo)參 考光脈沖信號(hào)到入射面8上。第一光纜41和第一透鏡42安裝在第一 平臺(tái)45上，而第二光纜43和第二透鏡44安裝在第二平臺(tái)46上，這 兩個(gè)平臺(tái)可以圍繞中心樞軸47沿箭頭A和B的方向互相獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)， 中心樞軸47與設(shè)備30的樞軸33相同，并包含在入射面8限定的平 面內(nèi)。
通過(guò)提供互相之間圍繞樞軸旋轉(zhuǎn)的第一平臺(tái)45和第二平臺(tái)46， 設(shè)備40響應(yīng)于預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)各自不同波長(zhǎng)的參考光脈沖信號(hào)和輸 入光脈沖信號(hào)。通過(guò)合適地設(shè)置相對(duì)于入射面8的第一平臺(tái)45和第 二平臺(tái)46，可以選取在微腔3中共振的輸入光脈沖信號(hào)和參考光脈沖 信號(hào)的波長(zhǎng)，這兩個(gè)波長(zhǎng)可以是相同的或不同的。理想的是，參考光 脈沖信號(hào)中光脈沖的脈沖寬度和重復(fù)率應(yīng)當(dāng)與輸入光脈沖信號(hào)中光 脈沖的脈沖寬度和重復(fù)率是相同的或基本相同的，雖然這不是重要
的，然而，參考光脈沖信號(hào)中光脈沖的脈沖寬度應(yīng)當(dāng)是在超短光脈沖 的范圍內(nèi)，而參考光脈沖信號(hào)中光脈沖的重復(fù)率可以是輸入光脈沖信 號(hào)中光脈沖的重復(fù)率的整倍數(shù)或分?jǐn)?shù)。
在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，輸入光脈沖信號(hào)直接地加到第 一光纜
41，而參考光脈沖信號(hào)加到輸入光纜18,在加到第二光纜43之前， 參考光脈沖信號(hào)傳輸通過(guò)可變延遲線23。然而，如果需要，輸入光脈 沖信號(hào)可以加到光纜18,而參考光脈沖信號(hào)可以加到第一光纜41， 在這種情況下，延遲是加到輸入光脈沖信號(hào)，而不是加到參考光脈沖 信號(hào)。
還可以設(shè)想，在某些情況下，參照?qǐng)D4描述的設(shè)備40中的第二 平臺(tái)46可以相對(duì)于二光子吸收檢測(cè)器2固定，但是在這種情況下， 參考光脈沖信號(hào)是從固定波長(zhǎng)的參考源中得到的，該波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于第二 光纜43和第二透鏡44引導(dǎo)參考光脈沖信號(hào)到入射面8上的入射角， 參考光脈沖信號(hào)通常是正入射的。還可以設(shè)想，參考光脈沖信號(hào)可以 從這樣的源中得到的，該源可以改變參考光脈沖信號(hào)中光脈沖的脈沖 寬度和重復(fù)率。
在使用時(shí)，輸入光脈沖信號(hào)加到第一光纜41，而參考光脈沖信 號(hào)加到輸入光纜18。若第二平臺(tái)46相對(duì)于二光子吸收檢測(cè)器2是可 旋轉(zhuǎn)的，則旋轉(zhuǎn)第二平臺(tái)46，直至參考光脈沖信號(hào)被第二光纜43和 第二透鏡44引導(dǎo)到入射面8上的入射角是在這樣的入射角上，該入 射角對(duì)應(yīng)于參考光脈沖信號(hào)波長(zhǎng)的光在微腔3中可以發(fā)生共振的入射 角。否則，選取有這樣波長(zhǎng)的參考光脈沖信號(hào)，該波長(zhǎng)是參考光脈沖 信號(hào)被第二光纜43在入射角下被引導(dǎo)到入射面8上并在微腔3中發(fā) 生共振的波長(zhǎng)。若設(shè)備40響應(yīng)于預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)特定波長(zhǎng)的輸入光 脈沖信號(hào)，則可以相對(duì)于二光子吸收檢測(cè)器2旋轉(zhuǎn)第一平臺(tái)45，直至 設(shè)備1被調(diào)諧到接收該特定波長(zhǎng)的光，換句話說(shuō)，直至第一光纜41 和第一透鏡42相對(duì)于入射面8有這樣的夾角，可以引導(dǎo)輸入光脈沖 信號(hào)到入射面8上，其入射角對(duì)應(yīng)于特定波長(zhǎng)的光在微腔3中發(fā)生共 振的入射角。延遲線的工作方式與參照?qǐng)D1至3描述的設(shè)備1和30
中延遲線的工作方式相同，用于逐漸改變參考光脈沖信號(hào)相對(duì)于輸入 光脈沖信號(hào)經(jīng)受的延遲，而當(dāng)輸入光脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)是特定波長(zhǎng)時(shí)，
監(jiān)測(cè)電路14檢測(cè)脈沖光電流，因此，輸入光脈沖信號(hào)的脈沖寬度可 以由監(jiān)測(cè)電路14確定，如同在參照?qǐng)D1至3的設(shè)備l和30時(shí)所描述 的。因此，為了確定輸入光脈沖信號(hào)中光脈沖的脈沖寬度，僅僅通過(guò) 調(diào)諧設(shè)備40到輸入光脈沖信號(hào)中特定波長(zhǎng)的光，該特定波長(zhǎng)的光是 待檢測(cè)的，圖4的設(shè)備40也適合于檢測(cè)預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)預(yù)定波長(zhǎng)的 輸入光脈沖信號(hào)。
此外，按照本發(fā)明的設(shè)備40可用于確定從1，515 nm至1，550 nm 的預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)輸入光脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)，以及確定輸入光脈沖信號(hào) 中光脈沖的脈沖寬度。在這種情況下，參考光脈沖信號(hào)加到輸入光纜 18和被引導(dǎo)到入射面8上，并在微腔3內(nèi)發(fā)生共振，輸入光脈沖信號(hào) 加到第一光纜41，而第一平臺(tái)45是圍繞中心樞軸47相對(duì)于二光子吸
收檢測(cè)器2旋轉(zhuǎn)以調(diào)諧設(shè)備40，直至在微腔3中同時(shí)共振的輸入光脈 沖信號(hào)和參考光脈沖信號(hào)中光脈沖產(chǎn)生的脈沖光電流被監(jiān)測(cè)電路14
檢測(cè)到，并且是最大值。在這個(gè)階段，可以確定輸入光脈沖信號(hào)被第 一光纜41和透鏡42引導(dǎo)到入射面8上的入射角，然后，可以從參閱 表中讀出輸入光脈沖信號(hào)的光波長(zhǎng)，參閱表中有與波長(zhǎng)互相參照的入 射角。于是，監(jiān)測(cè)電路14可以確定輸入光脈沖信號(hào)中光脈沖的脈沖 寬度，如以上已描述的。
在輸入光脈沖信號(hào)被引導(dǎo)到入射面8上，以及第一平臺(tái)45是圍 繞中心樞軸47旋轉(zhuǎn)時(shí)，用于調(diào)諧設(shè)備40以接收輸入光脈沖信號(hào)，延 遲線23的作用是用于逐漸增大或減小參考光脈沖信號(hào)經(jīng)受的延遲，
同相和不同相。
在設(shè)備40的作用是用于確定輸入光脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)的情況下， 可以設(shè)想，利用合適的驅(qū)動(dòng)才幾構(gòu)，例如，步進(jìn)電才幾或伺服電才幾，可以 使平臺(tái)45圍繞中心樞軸47旋轉(zhuǎn)，還可以提供用于檢測(cè)第一平臺(tái)45 從法線旋轉(zhuǎn)通過(guò)的角度的合適檢測(cè)裝置，而這種角度檢測(cè)裝置可以是
旋轉(zhuǎn)電位差計(jì)。此外，監(jiān)測(cè)電路14可以配置合適的存儲(chǔ)器，其中參 閱表可以存儲(chǔ)與對(duì)應(yīng)入射角互相參照的光波長(zhǎng)?？梢詫?duì)監(jiān)測(cè)電路14 進(jìn)行編程，用于操作驅(qū)動(dòng)裝置以旋轉(zhuǎn)第一平臺(tái)45,直至被檢測(cè)的脈沖
信號(hào)的光脈沖。在這個(gè)階段，對(duì)監(jiān)測(cè)電路14進(jìn)行編程以讀出第一平 臺(tái)45從中心法線位置旋轉(zhuǎn)通過(guò)的角度，而角度檢測(cè)裝置用于確定輸 入光脈沖信號(hào)被第一光纜41和第一透鏡42引導(dǎo)的入射角，它可以產(chǎn) 生被檢測(cè)的脈沖光電流，而在讀出該角度之后，對(duì)監(jiān)測(cè)電路14進(jìn)行 編程以讀出對(duì)應(yīng)于參閱表中入射角的光波長(zhǎng)。因此，監(jiān)測(cè)電路14可 以指出輸入光脈沖信號(hào)的光波長(zhǎng)及其光脈沖的脈沖寬度。通常，在合 適的可視顯示屏上顯示這個(gè)數(shù)據(jù)。
類(lèi)似地，參照?qǐng)D3描述的設(shè)備30可用于確定預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)輸 入光脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)，可以調(diào)諧設(shè)備30到該波長(zhǎng)上。用于確定輸入 光脈沖信號(hào)波長(zhǎng)的設(shè)備30的運(yùn)行是與參照?qǐng)D4所描述的設(shè)備40相同。 在設(shè)備30的情況下，輸入光脈沖信號(hào)加到光纜18，而在操作延遲線 23的同時(shí)，可以旋轉(zhuǎn)用于調(diào)諧設(shè)備30的平臺(tái)31到輸入光脈沖信號(hào)的 波長(zhǎng)上。計(jì)算機(jī)模擬是利用與設(shè)備l中二光子吸收檢測(cè)器2相同的二 光子吸收檢測(cè)器，從計(jì)算機(jī)模擬中得到圖5至16所示的波形。然而， 在該計(jì)算機(jī)模擬中，激活區(qū)4是體半導(dǎo)體材料，即，砷化鎵，而腔長(zhǎng) L是458.9 nm。頂部分布式布喇格反射器和底部分布式布喇格反射器 都是砷化鎵/砷化鋁的X/4疊片。計(jì)算機(jī)模擬的二光子吸收光電檢測(cè)器 適合于確定自相關(guān)輸入光脈沖信號(hào)的脈沖寬度，該光脈沖信號(hào)正入射 到波長(zhǎng)為1，550 nm的二光子吸收光電檢測(cè)器的入射面上。
相關(guān)跡線總是對(duì)稱(chēng)的，它與脈沖是否對(duì)稱(chēng)無(wú)關(guān)，然而，脈沖的展 寬可以使相關(guān)跡線被展寬。圖5的曲線A是自相關(guān)跡線的展寬因子與 歸一化脈沖寬度之間的關(guān)系曲線。在圖5中，自相關(guān)跡線的展寬因子 是在Y軸上，而歸一化脈沖寬度是在X軸上。從圖5中的曲線A可 以看出，在脈沖寬度為2.0和脈沖載頻與腔模頻率一致的情況下，展 寬因子是1.5，即，它比入射光脈沖是直接自相關(guān)的光脈沖寬50%。
在實(shí)際設(shè)計(jì)微腔二光子吸收檢測(cè)器時(shí)，允許的脈沖展寬或相關(guān)跡 線的展寬限制給定入射光脈沖可以選取的腔壽命。然而，對(duì)于具體的 腔壽命，在減小腔壽命的同時(shí)，可以?xún)?yōu)化頂部分布式布喇格反射器與
底部分布式布喇格反射器之間的反射率分布和微腔長(zhǎng)度L，以便使微 腔內(nèi)的二光子吸收最大化。
以下是如何設(shè)計(jì)二光子吸收檢測(cè)器的平面型微腔結(jié)構(gòu)的概要，在 減小腔壽命的同時(shí)，使二光子吸收最大化。我們需要確定三個(gè)參數(shù) 頂部分布式布喇格反射器中反射鏡對(duì)的數(shù)目，即，Nt,底部分布式布 喇格反射器中反射鏡對(duì)的數(shù)目，即，Nb,激活層長(zhǎng)度L-mx0.459 nm， 其中m是半整數(shù)，激活區(qū)的激活材料是GaAs,而入射光波長(zhǎng)是1,550 nm。 GaAs的折射率在波長(zhǎng)為1,550 nm下是3.377，因此，0.459 |im 產(chǎn)生U的厚度。
作為典型的系統(tǒng)，我們選取頂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鏡有GaAs/AlAs和Si/Si02層或這些層組合的 結(jié)構(gòu)。
對(duì)于GaAs/AlAs分布式布喇格反射器，Nt是從0至21, Nb是從 1至25,因此，頂部分布式布喇格反射器和底部分布式布喇格反射器 的最大反射率約為0.9982,這在實(shí)踐中是可實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于Si/SK)2分 布式布喇格反射器，N產(chǎn)Nb是從0至4，而最大反射率是0.99895，見(jiàn) 圖6，圖6表反射率與GaAs/AlAs反射鏡和Si/Si02反射鏡的周期數(shù) 之間的關(guān)系曲線。在圖6中，反射率是在Y軸上，而周期數(shù)，即，分 布式布喇格反射器中反射鏡對(duì)數(shù)目，是在X軸上。圖6中的實(shí)線A 代表反射率與GaAs/AlAs頂部分布式布喇格反射器的周期數(shù)之間的 關(guān)系曲線，而圖6中的虛線B代表反射率與GaAs/AlAs底部分布式 布喇格反射器的周期數(shù)之間的關(guān)系曲線，以及圖6中的點(diǎn)劃線C代表 反射率與頂部和底部Si/Si02分布式布喇格反射器的周期數(shù)之間關(guān)系 曲線。從圖6中可以導(dǎo)出微腔的有效光程長(zhǎng)。
圖7是微米為單位的有效光程長(zhǎng)與Bragg反射器的周期數(shù)之間 關(guān)系曲線。在圖7中，微米為單位的有效光程長(zhǎng)是在Y軸上，而周期
數(shù)，即，分布式布喇格反射器中反射鏡對(duì)的數(shù)目，是在X軸上。圖7 中的實(shí)線A代表有效光程長(zhǎng)與GaAs/AlAs頂部分布式布喇格反射器 的周期數(shù)之間關(guān)系曲線。圖7中的虛線B代表有效光程長(zhǎng)與 GaAs/AlAs底部分布式布喇格反射器的周期數(shù)之間關(guān)系曲線，而圖7 中的點(diǎn)劃線C代表有效光程長(zhǎng)與頂部和底部Si/SK)2分布式布喇格反 射器的周期數(shù)之間關(guān)系曲線。因此，從圖7中可以看出，利用頂部和 底部分布式布喇格反射器的Si/Si()2反射鏡對(duì)，其有效光程長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小 于分布式布喇格反射器是GaAs/AlAs反射鏡對(duì)的有效光程長(zhǎng)。因此， 圖7提出對(duì)于給定的反射率，Si/SK)2反射鏡對(duì)的分布式布喇格反射器 產(chǎn)生較小的腔壽命。
在微腔內(nèi)的二光子吸收是與微腔結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的二光子吸收增強(qiáng)因 子成正比。以下，實(shí)現(xiàn)的二光子吸收增強(qiáng)因子稱(chēng)之為標(biāo)稱(chēng)二光子吸收， 它可以利用平面型微腔實(shí)現(xiàn)。
圖8是在三個(gè)不同入射脈沖寬度下任意單位的最大標(biāo)稱(chēng)二光子 吸收與激活層厚度m之間的關(guān)系曲線，其中m是代表激活層厚度的 整數(shù)值。在圖8中，周期數(shù)是在Y軸上，而激活層厚度m是在X軸 上。圖8中的波形A表示脈沖寬度為0.13皮秒的曲線圖，圖8中的 波形B表示脈沖寬度為l.O皮秒的曲線圖，而圖8中的波形C表示脈 沖寬度為8.0皮秒的曲線圖。因此，圖8中的波形表示在三個(gè)不同入 射脈沖寬度下最大的標(biāo)稱(chēng)二光子吸收如何隨激活層厚度m而變化，從 這個(gè)曲線圖中可以看出，在所有的情況下有一個(gè)最佳的激活層厚度， 它有助于設(shè)計(jì)二光子吸收光電檢測(cè)器。
一般地說(shuō)，理想的是，底部分布式布喇格反射器的反射率Rb應(yīng) 當(dāng)盡可能地大。因此，在計(jì)算機(jī)模擬的二光子吸收光電檢測(cè)器中，選 取的底部分布式布喇格反射器有24對(duì)GaAs/AlAs反射鏡。我們知道，
底部分布式布喇格反射器的反射率Rb越高，則在/ =7^:保持恒定的
情況下，二光子吸收增強(qiáng)因子就越大。此外，若R是固定的，則頂部 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的不同組合對(duì)微腔的有效光程長(zhǎng)不會(huì)有什么變化，因此，腔壽
命和二光子吸收增強(qiáng)因子也不會(huì)有什么變化。所以，對(duì)于固定的R值， 應(yīng)當(dāng)保持Rb盡可能地高。
圖9分別是在0.13皮秒，1.0皮秒和8.0皮秒的三個(gè)脈沖寬度下 周期數(shù)與頂部和底部分布式布喇格反射器的激活層厚度m之間的關(guān) 系曲線。在圖9中，周期數(shù)是在Y軸上，而激活層厚度m是在X軸 上。在圖9中，頂部和底部分布式布喇格反射器是GaAs/AlAs反射鏡 對(duì)，且底部分布式布喇格反射器保持恒定的25對(duì)反射鏡，見(jiàn)波形D。 圖9中的波形A表示頂部分布式布喇格反射器的周期數(shù)與脈沖寬度為 0.13皮秒的激活層厚度m之間的關(guān)系曲線，波形B表示頂部分布式 布喇格反射器的周期數(shù)與脈沖寬度為l.O皮秒的激活層厚度m之間的 關(guān)系曲線，和波形C表示頂部分布式布喇格反射器的周期數(shù)與脈沖寬 度為8.0皮秒的激活層厚度m之間的關(guān)系曲線。因此，圖9說(shuō)明通過(guò) 增大激活層厚度，頂部分布式布喇格反射器需要較少的反射鏡對(duì)。因 此，需要在反射鏡對(duì)數(shù)目與激活層厚度之間進(jìn)行折衷。
圖10分別是在0.13皮秒，1.0皮秒和8.0皮秒的脈沖寬度下歸一 化脈沖半寬度和自相關(guān)跡線的展寬因子與激活層厚度m之間的關(guān)系 曲線。在圖10中，歸一化脈沖半寬度和自相關(guān)跡線的展寬因子是在Y 軸上，而激活層厚度m是在X軸上。圖10中的波形A和A，分別表 示脈沖寬度為0.13皮秒的兩個(gè)曲線圖，圖10中的波形B和B，分別表 示脈沖寬度為l.O皮秒的兩個(gè)曲線圖，而波形C和C，分別表示脈沖寬 度為8.0皮秒的兩個(gè)曲線圖。從圖10中可以看出，歸一化脈沖半寬度 是在1.0附近，而自相關(guān)跡線的展寬因子是在1.9附近。l.O的歸一化 脈沖半寬度說(shuō)明，腔共振壽命大致等于脈沖寬度。
圖11分別是在0.13皮秒，1.0皮秒和8.0皮秒的脈沖寬度下最大 的標(biāo)稱(chēng)二光子吸收與頂部和底部分布式布喇格反射器為Si/Si02反射 鏡對(duì)以及頂部和底部分布式布喇格反射器為GaAs/AlAs反射鏡對(duì)的 激活層厚度m之間的關(guān)系曲線。最大的標(biāo)稱(chēng)二光子吸收是在Y軸上， 而激活層厚度m是在X軸上。圖11中的波形A， B和C分別表示脈 沖寬度為0.13皮秒，1.0皮秒和8.0皮秒的頂部和底部Si/SiCh分布式
布喇格反射器的曲線。圖11中的波形D， E和F分別表示脈沖寬度 為0.13皮秒，1.0皮秒和8.0皮秒的頂部和底部GaAs/AlAs分布式布 喇格反射器的曲線。因此，圖11說(shuō)明為了得到最大的二光子吸收， 不可避免地需要展寬自相關(guān)跡線。換句話說(shuō)，若自相關(guān)跡線沒(méi)有被展 寬，或僅僅是略微地展寬，則必須犧牲二光子吸收效應(yīng)。因此，需要 在二光子吸收與自相關(guān)跡線寬度之間進(jìn)行折衷。
因此，從圖ll中可以看出，對(duì)于0.13皮秒和1.0皮秒的脈沖寬 度，頂部和底部Si/Si02反射鏡對(duì)的分布式布喇格反射器相對(duì)于頂部 和底部GaAs/AlAs反射鏡對(duì)的分布式布喇格反射器可以實(shí)現(xiàn)約6倍的 增強(qiáng)。此外，激活層厚度是最小的允許值。然而，對(duì)于和8.0皮秒的 脈沖寬度，從頂部和底部Si/Si02反射鏡對(duì)的分布式布喇格反射器中 獲得的二光子吸收增強(qiáng)相對(duì)于頂部和底部GaAs/AlAs反射鏡對(duì)的分 布式布喇格反射器獲得的增強(qiáng)約下降3倍。
從圖11中還可以看出，通過(guò)提供有Si/Si()2反射鏡對(duì)頂部和底部 分布式布喇格反射器，可以使圖9中波形識(shí)別的折衷有更大的空間。
圖12分別是在0.13皮秒，0.1皮秒和8.0皮秒的脈沖寬度下自相 關(guān)跡線的展寬因子與頂部和底部Si/Si02反射鏡對(duì)的分布式布喇格反 射器和頂部和底部GaAs/AlAs反射鏡對(duì)的分布式布喇格反射器的激 活層厚度m之間的關(guān)系曲線。自相關(guān)跡線的展寬因子是在Y軸上， 而激活層厚度m是在X軸上。圖12中的波形A， B和C分別代表脈 沖寬度為0.13皮秒，1.0皮秒和8.0皮秒的頂部和底部Si/Si02反射鏡 對(duì)的分布式布喇格反射器的曲線。圖12中的波形D, E和F分別代 表脈沖寬度為0.13皮秒，1.0皮秒和8.0皮秒的頂部和底部GaAs/AlAs 反射鏡對(duì)的分布式布喇格反射器的曲線。所以，從圖12中可以看出， 對(duì)于頂部和底部Si/Si02反射鏡對(duì)的分布式布喇格反射器，展寬因子 的變化大于頂部和底部GaAs/AlAs反射鏡對(duì)的分布式布喇格反射器 中展寬因子的變化。其原因是，增加或減少一個(gè)反射鏡對(duì)引起Si/Si02 反射鏡對(duì)的反射率變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于GaAs/AlAs反射鏡對(duì)的反射率變化。 因此，根據(jù)以上的分析，可以說(shuō)明底部分布式布喇格反射器有較高的
反射率是較好的。因此，我們?nèi)aAs/AlAs反射鏡對(duì)可實(shí)現(xiàn)的最大反 射率為0.9982，而取Si/SK)2反射鏡對(duì)可實(shí)現(xiàn)的最大反射率為0.99895。 現(xiàn)在可以詳細(xì)地描述底部分布式布喇格反射器的反射率對(duì)最大標(biāo)稱(chēng) 二光子吸收的影響。
圖13 (a)是在脈沖寬度為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標(biāo)稱(chēng)二光子吸收與激活層厚度m之間的關(guān)系 曲線，而圖13 (b)是在脈沖寬度為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標(biāo)稱(chēng)二光子吸收與激活層厚度m之間的 關(guān)系曲線。在圖13 (a)和(b)中，最大標(biāo)稱(chēng)二光子吸收是在Y軸 上，而激活層厚度m是在X軸上。底部分布式布喇格反射器的反射 率值是由(1- Rb) xl00。/。給出。因此，圖13 (a)和(b)表示底部 分布式布喇格反射器的反射率對(duì)最大標(biāo)稱(chēng)二光子吸收的影響。從圖13 (a)中可以看出，對(duì)于8.0皮秒的脈沖寬度，底部分布式布喇格反射 器的反射率影響是非常大的，而對(duì)于1.0皮秒的脈沖寬度，底部分布 式布喇格反射器的反射率影響是很小的。其原因是，在這個(gè)具體的情 況下，頂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變化可以使二光子吸收有很大 的變化。
準(zhǔn)備混合結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)模擬，其中頂部分布式布喇格反射器是 Si/Si02反射鏡對(duì)，而底部分布式布喇格反射器是GaAs/AlAs反射鏡 對(duì)。這種結(jié)構(gòu)在實(shí)踐中是很容易制成的，并可以在減小有效腔程度和 腔壽命方面產(chǎn)生優(yōu)于頂部和底部分布式布喇格反射器都是GaAs/AlAs
反射鏡對(duì)可以實(shí)現(xiàn)的結(jié)果。
圖14表示脈沖寬度為0.13皮秒，1.0皮秒和8.0皮秒的混合結(jié)構(gòu) 的最大標(biāo)稱(chēng)二光子吸收與激活層厚度m之間的關(guān)系曲線，其中頂部分 布式布喇格反射器包括Si/SK)2反射鏡對(duì)，而底部分布式布喇格反射 器包括GaAs/AlAs反射鏡對(duì)。為了進(jìn)行比較，在圖14中還展示脈沖 寬度為0.13皮秒，1.0皮秒和8.0皮秒的頂部和底部分布式布喇格反 射器包括GaAs/AlAs反射鏡對(duì)的結(jié)果。最大標(biāo)稱(chēng)二光子吸收是在Y軸上，而激活層厚度m是在X軸上。波形A, B和C分別是脈沖寬 度為0.13皮秒，1.0皮秒和8.0皮秒的混合結(jié)構(gòu)的曲線圖。波形D, E 和F分別是0.13皮秒，1.0皮秒和8.0皮秒的頂部和底部GaAs/AlAs 反射鏡對(duì)的分布式布喇格反射器的曲線圖。對(duì)于0.13皮秒，1.0皮秒 和8.0皮秒的脈沖寬度，可以分別實(shí)現(xiàn)70%, 50%和40%的增強(qiáng)。
圖15表示脈沖寬度為0.13皮秒，1.0皮秒和8.0皮秒的混合結(jié)構(gòu) 的底部Bragg反射器和頂部Bragg反射器的周期數(shù)與激活層厚度m 之間的關(guān)系曲線。周期數(shù)是圖15的Y軸上，而激活層厚度m是在X 軸上。底部分布式布喇格反射器是GaAs/AlAs反射鏡對(duì)，而底部分布 式布喇格反射器中的周期數(shù)在25個(gè)反射鏡對(duì)的Si/SiC)2反射鏡對(duì)中保 持恒定，見(jiàn)圖15中的波形D。頂部分布式布喇格反射器是Si/SK)2反 射鏡對(duì)。圖15的波形A代表脈沖寬度為0.13皮秒的周期數(shù)與激活層 厚度m之間的關(guān)系曲線，而圖15的波形B代表脈沖寬度為1.0皮秒 的頂部分布式布喇格反射器中的反射鏡對(duì)數(shù)目與激活層厚度m之間 的關(guān)系曲線，而圖15的波形C代表脈沖寬度為8.0皮秒的頂部分布 式布喇格反射器的周期數(shù)與激活層厚度m之間的關(guān)系曲線。因此，從 圖15中可以看出，實(shí)現(xiàn)最大標(biāo)稱(chēng)二光子吸收所需的底部和頂部分布 式布喇格反射器中的反射鏡對(duì)數(shù)目。如以上所討論的，我們要求底部 分布式布喇格反射器的反射率盡可能高，因此，對(duì)于三個(gè)脈沖寬度， 給底部分布式布喇格反射器選取的反射鏡對(duì)數(shù)目是25。由于頂部分布 式布喇格反射器的Si/Si02反射鏡對(duì)之間有很大的折射率差，與 GaAs/AlAs底部分布式布喇格反射器比較，在頂部分布式布喇格反射 器中需要很少的反射鏡對(duì)。
圖16表示脈沖寬度為0.13皮秒，1.0皮秒和8.0皮秒的混合結(jié)構(gòu) 中自相關(guān)跡線的展寬因子與激活層厚度m之間的關(guān)系曲線，其中頂部 分布式布喇格反射器包括Si/Si02反射鏡對(duì)和底部分布式布喇格反射 器包括GaAs/AlAs反射鏡對(duì)。圖16包含頂部和底部分布式布喇格反 射器都是GaAs/AlAs反射鏡對(duì)的結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)曲線。自相關(guān)跡線的展寬 因子是在圖16的Y軸上，而激活層厚度m是在X軸上。波形A， B和C分別表示脈沖寬度為0.13皮秒，1.0皮秒和8.0皮秒的混合結(jié)構(gòu) 中自相關(guān)跡線的展寬因子與激活層厚度m之間的關(guān)系曲線，而波形 D， E和F分別表示脈沖寬度為0.13皮秒，1.0皮秒和8.0皮秒的頂部 和底部GaAs/AlAs反射鏡對(duì)的分布式布喇格反射器結(jié)構(gòu)中展寬因子 與激活層厚度m之間的關(guān)系曲線。從圖16中的波形比較中可以看出， 對(duì)于頂部分布式布喇格反射器中相同數(shù)目的反射鏡對(duì)，展寬因子與激 活層厚度m之間幾乎是線性增加的關(guān)系。其原因是，增加或減少頂部 分布式布喇格反射器中一個(gè)反射鏡對(duì)引起很大的反射率變化，它可以 使腔共振壽命連續(xù)地隨激活層厚度的增大而上升，而且不能通過(guò)減小
頂部分布式布喇格反射器的反射率而得到緩解。
現(xiàn)在參照?qǐng)D17，它表示按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的設(shè)備50，用 于確定超短光脈沖的輸入重復(fù)光脈沖信號(hào)中光脈沖的脈沖寬度。設(shè)備 50與參照?qǐng)D1至4描述的設(shè)備1， 30和40基本相同，且相同的元件 是用相同的參考數(shù)字表示。設(shè)備50與設(shè)備1， 30和40之間的主要差 別是設(shè)備50中的二光子吸收檢測(cè)器51。 二光子吸收檢測(cè)器51有與設(shè) 備l， 30和40中的二光子吸收檢測(cè)器2相同的一般結(jié)構(gòu)，然而，在 二光子吸收檢測(cè)器51中，頂部分布式布喇格反射器5和底部分布式 布喇格反射器6是這樣選取的，兩個(gè)不同波長(zhǎng)的光在以相同入射角入 射到入射面8上時(shí)可以在二光子吸收檢測(cè)器51的微腔3中發(fā)生共振。 在這種情況下，頂部分布式布喇格反射器5和底部分布式布喇格反射 器6是這樣選取的，波長(zhǎng)為1，510 nm和1，520 nm的光在正入射到入 射面8上發(fā)生共振。頂部分布式布喇格反射器5的反射率為0.95，并 包括25對(duì)人o/4砷化鎵/砷化鋁的反射鏡。底部分布式布喇格反射器6 的反射率為0.986，并包括34對(duì)人。/4砷化鎵/砷化鋁的反射鏡。頂部分 布式布喇格反射器5中反射鏡對(duì)之間的間隔是365 nm，而底部分布式 布喇格反射器6中反射鏡對(duì)之間的間隔是400 nm，為了使以相同入射 角入射到入射面8上兩個(gè)波長(zhǎng)的光可以發(fā)生共振。因此，在這種情況 下，底部分布式布喇格反射器6中反射鏡對(duì)之間的間隔大于頂部分布 式布喇格反射器5中反射鏡對(duì)之間的間隔。
在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，激活區(qū)4包括長(zhǎng)度L為458.9 nm的 砷化鎵的體激活層。
所以，設(shè)備50適合于檢測(cè)輸入重復(fù)光脈沖信號(hào)并確定預(yù)定波長(zhǎng) 范圍內(nèi)任何波長(zhǎng)的輸入光脈沖信號(hào)中光脈沖的脈沖寬度，其中一個(gè)波 長(zhǎng)范圍是1,475 nm至1,510 nm，另 一個(gè)波長(zhǎng)范圍是1,485 rnn至1,520 nm。所以，當(dāng)光入射到二光子吸收檢測(cè)器51的入射面8上的入射角 從法線開(kāi)始增大時(shí)，在二光子吸收檢測(cè)器51的微腔3中共振的光波 長(zhǎng)在一種情況下是從1,510 nm減小至1,475 nm,而在一種情況下是 從1,520 nm減小至1,485 nm。因此，當(dāng)輸入光脈沖信號(hào)被引導(dǎo)到入 射面8上的入射角是從法線增大到與法線相差+45°或-45°時(shí)，可以調(diào) 諧設(shè)備50到輸入光脈沖信號(hào)中光波長(zhǎng)的范圍是從1，475 nm至1,510 畫(huà)和從1,485謂至1，520扁。
在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，光纜16和透鏡17是安裝在單個(gè)平臺(tái) 31上，該平臺(tái)類(lèi)似于圖3中設(shè)備30的平臺(tái)31，且平臺(tái)31可以圍繞 中心樞軸33旋轉(zhuǎn)，該中心樞軸類(lèi)似于圖3中設(shè)備30的中心樞軸33。 在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，輸入光脈沖信號(hào)和參考光脈沖信號(hào)被光纜 16和透鏡17引導(dǎo)到二光子吸收檢測(cè)器51的入射面8上。輸入光脈沖 信號(hào)加到第一輸入光纜52，而參考光脈沖信號(hào)加到第二輸入光纜53。 參考光脈沖信號(hào)是通過(guò)第二輸入光纜53加到延遲線23上，該延遲線 類(lèi)似于以上描述過(guò)的延遲線23，而被延遲的參考光脈沖信號(hào)通過(guò)中間 光纜54加到偏振光組合器20，該偏振光組合器類(lèi)似于以上描述過(guò)的 偏振光組合器20。參考光脈沖信號(hào)和輸入光脈沖信號(hào)在偏振光組合器 20中進(jìn)行組合，隨后加到光纜16。由于兩個(gè)不同波長(zhǎng)的光在入射到 二光子吸收檢測(cè)器51的入射面8上時(shí)可以在微腔3中發(fā)生共振，只
生共振，參考光脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)可以與輸入光脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)相同或 不相同，在光脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)不同于輸入光脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)的情況 下，輸入光脈沖信號(hào)和參考光脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)是這樣的，它們是以相 同的入射角入射到入射面8上并在微腔中共振。
設(shè)備50特別適合于作色高效率互相關(guān)器。由于兩個(gè)不同波長(zhǎng)的 光上以相同入射角入射到入射面時(shí)可以在二光子吸收檢測(cè)器的微腔 中發(fā)生共振，設(shè)備50適合于參考重復(fù)光脈沖信號(hào)是從這樣的源中得 到的，該源不同于得到輸入重復(fù)光脈沖信號(hào)的源，只要輸入光脈沖信 號(hào)和參考光脈沖信號(hào)是匹配的，因此，這兩個(gè)光脈沖可以在相同的入 射角下在微腔中共振。例如，若輸入光脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)是l，520 nm， 而參考光脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)是1，510 nm，且輸入光脈沖信號(hào)和參考光脈 沖信號(hào)是在該參考光脈沖信號(hào)已傳輸通過(guò)延遲線23之后進(jìn)行組合， 當(dāng)它們被引導(dǎo)成正入射到入射面8上時(shí)就可以在^:腔3中共振。
圖18表示二光子吸收檢測(cè)器51的反射率鐠的計(jì)算機(jī)模擬。在圖 18中，反射率是在Y軸上，而納米為單位的波長(zhǎng)是在X軸上。圖18 中的反射率鐠說(shuō)明，在從1,370 nm至1,670 nm的正常阻帶中在1，510 nm和1,520 nm處有兩個(gè)共振坑，它們對(duì)應(yīng)于光正入射到二光子吸收 檢測(cè)器51的入射面8上時(shí)在微腔3中發(fā)生共振的波長(zhǎng)。雙共振是由 于頂部分布式布喇格反射器5和底部分布式布喇格反射器6中反射鏡 對(duì)有不同的間隔。
現(xiàn)在參照?qǐng)D19至21,它們表示按照本發(fā)明的可調(diào)諧光電檢測(cè)器 裝置70，用于檢測(cè)預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)不同波長(zhǎng)的超短持續(xù)時(shí)間的光脈 沖。光電檢測(cè)器70特別適合于檢測(cè)預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)波長(zhǎng)的重復(fù)光脈 沖信號(hào)的超短光脈沖。在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，光電檢測(cè)器裝置70 適合于檢測(cè)1,478 nm至1,512 nm的預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)波長(zhǎng)的光脈沖， 其脈沖寬度是在飛秒和皮秒的范圍內(nèi)，且通常是在10 GHz至160 GHz 重復(fù)率下的1皮秒至100皮秒。光電檢測(cè)器70包括微腔74形式的平 面型半導(dǎo)體二光子吸收檢測(cè)器73。 二光子吸收檢測(cè)器73安裝在可旋 轉(zhuǎn)的平臺(tái)75上，該平臺(tái)可以圍繞中心旋轉(zhuǎn)軸76旋轉(zhuǎn)通過(guò)90。，用于 改變輸入重復(fù)光脈沖信號(hào)被引導(dǎo)到二光子吸收檢測(cè)器73的入射角， 如在以下所描述的。
二光子吸收檢測(cè)器73包括位于空間隔開(kāi)的第一反射裝置與第二 反射裝置之間的激活區(qū)78，即，它們分別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 一個(gè)平坦入射面82，入射到入射面82上的光通過(guò)該入射面?zhèn)鬏斶M(jìn)入 激活區(qū)78。激活區(qū)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是這樣被安排的，預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)波長(zhǎng)的光在微腔 74內(nèi)可以發(fā)生共振，由于二光子吸收效應(yīng)，可以產(chǎn)生可檢測(cè)的光電流。 此外，激活區(qū)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是這樣被選取和安排的，當(dāng)預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)最大波長(zhǎng)的 光脈沖正入射到入射面82上時(shí)，即，1，512 nm的光脈沖，該光脈沖 的光在微腔74內(nèi)發(fā)生共振，可以產(chǎn)生由二光子吸收效應(yīng)導(dǎo)致的光電 流。第一分布式布喇格反射器79上的電極84和第二分布式布喇格反 射器80上的電極85用于收集光電流。二光子吸收檢測(cè)器73位于平 臺(tái)75上，因此，該平臺(tái)圍繞旋轉(zhuǎn)軸76旋轉(zhuǎn)通過(guò)90。，而旋轉(zhuǎn)軸76包 含在由入射面82限定的平面內(nèi)，并沿中心延伸通過(guò)入射面82。
包括光纜87和透鏡88的光引導(dǎo)裝置相對(duì)于可旋轉(zhuǎn)平臺(tái)75是固 定的，該裝置沿中心方向引導(dǎo)輸入重復(fù)光脈沖信號(hào)到與中心軸76相 鄰的入射面82上。若光脈沖中的光波長(zhǎng)是在預(yù)定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的所 需波長(zhǎng)，則輸入重復(fù)光脈沖信號(hào)中的輸入光脈沖是需要被檢測(cè)的脈 沖。在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，輸入重復(fù)光脈沖信號(hào)直接加到光纜87。
光纜87和透鏡88引導(dǎo)輸入光脈沖信號(hào)到入射面82上，該入射 面是在與平臺(tái)75平行的平面上，并在垂直于包含平臺(tái)75的中心旋轉(zhuǎn) 軸76的平臺(tái)75的平面上。此外，光纜87和透鏡88是相對(duì)于平臺(tái)75 放置的，因此，當(dāng)平臺(tái)75旋轉(zhuǎn)到中心位置時(shí)，如圖20中所示，在其 兩個(gè)極端位置之間的中間位置上，輸入光脈沖信號(hào)正入射到入射面82 上。因此，通過(guò)從它的中心位置沿任何一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)平臺(tái)75，輸入光 脈沖信號(hào)被引導(dǎo)到入射面82上的入射角是變化的，它與法線偏離的 角度6可以達(dá)到+45°和-45°，便于檢測(cè)預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)不同波長(zhǎng)的輸入 光脈沖。
通過(guò)改變輸入光脈沖信號(hào)入射到入射面82上的入射角e，可以改 變?cè)诙庾游諜z測(cè)器73的微腔74內(nèi)共振的入射光波長(zhǎng)。當(dāng)輸入光
脈沖信號(hào)被引導(dǎo)到入射面82上的入射角e從法線開(kāi)始增大時(shí)，光在微
腔74中共振的光波長(zhǎng)就減小。因此，在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，提 供這樣的二光子吸收檢測(cè)器73，當(dāng)輸入光脈沖信號(hào)正入射到入射面 82上時(shí)，預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)最大波長(zhǎng)的光可以在微腔74中共振，因此， 當(dāng)輸入光脈沖信號(hào)以與法線的最大入射角e 土45。被引導(dǎo)到入射面82 上時(shí)，預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)最小的波長(zhǎng)是由光在在微腔74中發(fā)生共振的 光波長(zhǎng)確定。不管入射角9是+45°或-45°，都不能改變光在微腔74中 共振的最小波長(zhǎng)數(shù)值。
在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，如上所述，光電檢測(cè)器裝置70適合 于檢測(cè)波長(zhǎng)在1,478 nm至1,512 nm范圍內(nèi)的光。因此。激活區(qū)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是這樣 -故選取和安排的，當(dāng)光正入射到入射面82上時(shí)，波長(zhǎng)為1,512 nm的 光在微腔74中共振。在這種情況下，由于平臺(tái)75是從圖20所示的 中心位置旋轉(zhuǎn)通過(guò)土45。的角度，預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的最小波長(zhǎng)是1，478 nm。若平臺(tái)75可以旋轉(zhuǎn)通過(guò)的角度大于±45°，則預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的 最小波長(zhǎng)就要小一些。
二光子吸收檢測(cè)器73中激活區(qū)78的長(zhǎng)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之間垂直測(cè)量的距離L，在 這種情況下，該距離L是458.9 nm，它是預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)最大波長(zhǎng)的 分?jǐn)?shù)函數(shù)。在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，激活區(qū)78的折射率是3.295。 因此，最大波長(zhǎng)1,512 nm除以折射率3.295達(dá)得到長(zhǎng)度L為458.9 nm。 激活區(qū)78包括鋁，鎵和砷的體合金成分。然而，激活區(qū)78可以包括 由量子阱形成的多個(gè)激活層，這些激活層被阻擋層分隔開(kāi)，且每個(gè)激 活層通常是鋁，鎵和砷的合金成分，以及每個(gè)阻擋層是鋁，鎵和砷的 合金成分。腔共振，微腔74的半寬度(FWHM)是4.2nm，其細(xì)度 為96。
第 一分布式布喇格反射器79的反射率約為0.95,并包括10對(duì)人0/4 砷化鎵/砷化鋁的反射鏡，Xq是在正入射時(shí)的腔模波長(zhǎng)，在這種情況下， 入o是1,512 nm。第二分布式布喇格反射器80的反射率約為0.986，并
包括18對(duì);w4砷化鎵/砷化鋁的反射鏡。因此，按照本發(fā)明這個(gè)實(shí)施
例的光電檢測(cè)器裝置70適合于檢測(cè)波長(zhǎng)在1，478 nm至1,512 rnn范圍 內(nèi)輸入重復(fù)光脈沖信號(hào)的光脈沖，且其脈沖寬度在10 GHz至160 GHz 的重復(fù)速率下是在1皮秒至100皮秒的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，監(jiān)測(cè)裝置是圖20和21中方框圖所示 的監(jiān)測(cè)電路93,監(jiān)測(cè)電路93耦合到電極84和85，用于監(jiān)測(cè)微腔74 中二光子吸收效應(yīng)產(chǎn)生的光電流。監(jiān)測(cè)電路93包括標(biāo)準(zhǔn)的鎖定放大 器，它測(cè)量二光子吸收檢測(cè)器73產(chǎn)生的光電流以響應(yīng)在微腔74中共 振的光脈沖。
在使用時(shí)，對(duì)超短輸入光脈沖的輸入重復(fù)光脈沖信號(hào)進(jìn)行分析以 確定輸入光脈沖是否為所需的波長(zhǎng)，并把它加到光纜87。該輸入光脈 沖信號(hào)被光纜87和透鏡88引導(dǎo)到入射面82。通過(guò)圍繞中心軸76旋 轉(zhuǎn)平臺(tái)75，可以調(diào)諧光電檢測(cè)器裝置70，并相對(duì)于光纜87設(shè)置平臺(tái) 75，因此，輸入光脈沖信號(hào)被光纜87和透鏡88引導(dǎo)到入射面82上
相對(duì)于法線的入射角e對(duì)應(yīng)于需要被檢測(cè)的輸入光脈沖的光波長(zhǎng)。因
此，若被檢測(cè)的輸入光脈沖的波長(zhǎng)是1,512 nm，則相對(duì)于光纜87和 透鏡88設(shè)置平臺(tái)75,可以使輸入光脈沖信號(hào)正入射到入射面82上。 另一方面，若被檢測(cè)的輸入光脈沖的波長(zhǎng)是1,478 nm，則相對(duì)于光纜 87和透鏡88設(shè)置平臺(tái)75，可以使輸入光脈沖信號(hào)以與法線成+45。或 -45。的入射角0入射到入射面82上。然而，若被檢測(cè)的輸入光脈沖的 波長(zhǎng)是在1，478 nm與1,512 nm之間的波長(zhǎng)，則相對(duì)于光纜87和透鏡 88設(shè)置平臺(tái)75，可以使輸入光脈沖信號(hào)以入射角e到入射到入射面82
上，入射角e對(duì)應(yīng)于該波長(zhǎng)。因此，當(dāng)輸入光脈沖的波長(zhǎng)是對(duì)應(yīng)于光
電檢測(cè)器裝置70被調(diào)諧到的波長(zhǎng)時(shí)，輸入光脈沖信號(hào)中光脈沖的光 在微腔74中發(fā)生共振，從而產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的光電流脈沖，監(jiān)測(cè)電路93檢 測(cè)該脈沖，因此，它可以確認(rèn)輸入光脈沖的波長(zhǎng)是需要被檢測(cè)的波長(zhǎng)。 光電檢測(cè)器裝置70也可以作為分析超短輸入光脈沖的輸入重復(fù) 光脈沖信號(hào)以確定輸入光脈沖波長(zhǎng)的設(shè)備，只要輸入光脈沖信號(hào)的波 長(zhǎng)是在光電檢測(cè)器裝置70可以被調(diào)諧的預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)。在這種情
況下，輸入光脈沖信號(hào)加到光電檢測(cè)器裝置70的光纜87，并被光纜 87和透鏡88引導(dǎo)到入射面82上。通過(guò)從中心法線位置開(kāi)始圍繞中心 軸76旋轉(zhuǎn)平臺(tái)75,直至被監(jiān)測(cè)電路93檢測(cè)的從微腔74中共振的輸 入光脈沖信號(hào)中光脈沖的脈沖光電流是最大值，光電檢測(cè)器裝置70 就被調(diào)諧到輸入光脈沖信號(hào)中光脈沖的光波長(zhǎng)。當(dāng)光電流脈沖的數(shù)值 達(dá)到峰值時(shí)，記錄平臺(tái)75從中心法線位置已旋轉(zhuǎn)通過(guò)的角度。根據(jù) 查閱表中與光入射到二光子吸收檢測(cè)器73的入射面82上的對(duì)應(yīng)入射 角互相參照的波長(zhǎng)，可以容易地確定輸入光脈沖的波長(zhǎng)。在這種情況 下，監(jiān)測(cè)電路需要配備存儲(chǔ)器，以及在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)合適的查閱表。 提供的伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)用于從法線開(kāi)始旋轉(zhuǎn)平臺(tái)75，而監(jiān)測(cè)電路 讀出光電流脈沖是最大值時(shí)平臺(tái)75從法線旋轉(zhuǎn)通過(guò)的角度。從查閱 表中可以讀出對(duì)應(yīng)于平臺(tái)75從法線旋轉(zhuǎn)通過(guò)角度的正確波長(zhǎng)。
實(shí)驗(yàn)是在類(lèi)似于參照?qǐng)D19至21描述的光電檢測(cè)器裝置70的光 電檢測(cè)器裝置上進(jìn)行的，用于分析二光子吸收檢測(cè)器的微腔中腔共振 波長(zhǎng)與光在入射面上的入射角之間的關(guān)系，還用于分析二光子吸收檢 測(cè)器的二光子吸收響應(yīng)與光在入射面上的入射角之間的關(guān)系。我們還 做了類(lèi)似于光電檢測(cè)器裝置70的光電檢測(cè)器裝置的計(jì)算機(jī)模擬，和 并分析了 二光子吸收檢測(cè)器中微腔的腔共振波長(zhǎng)與光在入射面上的 入射角之間的關(guān)系，以及二光子吸收響應(yīng)與光在入射面上的入射角之 間的關(guān)系。圖22表示二光子吸收檢測(cè)器中微腔的腔共振波長(zhǎng)與入射 角之間的關(guān)系，而圖23表示二光子吸收響應(yīng)與入射角之間的關(guān)系。 在圖22中，微米單位的腔共振波長(zhǎng)是在Y軸上，而度為單位的入射 角是在X軸上。在圖23中，任意單位的二光子吸收響應(yīng)是在Y軸上， 入射角是在X軸上。圖22中所示的結(jié)果是從與光電檢測(cè)器裝置1中 描述相同的二光子吸收檢測(cè)器中得到的，其中微腔是與光電檢測(cè)器裝 置l中的相同，在正入射下的共振波長(zhǎng)是1，512 nm。圖22中的曲線 A表示計(jì)算機(jī)模擬產(chǎn)生的腔共振波長(zhǎng)與入射角之間的關(guān)系，而點(diǎn)B是 從光電檢測(cè)器裝置的實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)值。從圖22中可以看出，在正
入射下，即，入射角e等于零，二光子吸收檢測(cè)器在正入射下的共振
波長(zhǎng)是1,512 nm。當(dāng)入射角0從法線開(kāi)始時(shí)，共振波長(zhǎng)減小至1,475
圖22中點(diǎn)B代表的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與曲線A代表的計(jì)算機(jī)模擬之間的 一致性是非常顯著的。在光電檢測(cè)器裝置70中，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)75通過(guò)45°， 它是從與輸入和參考光脈沖信號(hào)正入射到入射面82的中心位置到與 輸入和參考光脈沖信號(hào)以與法線成45。的角度入射到入射面82的 +45。，可以實(shí)現(xiàn)從1,512 nm下至1,478 nm的34 nm調(diào)諧范圍。然而， 專(zhuān)業(yè)人員容易理解，增大光電檢測(cè)器裝置70中平臺(tái)75旋轉(zhuǎn)通過(guò)的角 度，或安排二光子吸收檢測(cè)器73到平臺(tái)75上，因此，使旋轉(zhuǎn)平臺(tái)75 通過(guò)90?；蛲ㄟ^(guò)的角度大于90。，可以增大輸入和參考光脈沖信號(hào)正入 射到入射面82上與法線的入射角超出45。，同樣地也可以增大按照本 發(fā)明光電檢測(cè)器裝置70的調(diào)諧范圍?？梢韵胂?，增大旋轉(zhuǎn)平臺(tái)75通 過(guò)的角度，從而使入射角達(dá)到75°或±75°，則調(diào)諧范圍可以增大到超 過(guò)34 nm。然而，可以想象，在大于75。的入射角下，由于很難在大 于75。的入射角下引導(dǎo)足夠的光進(jìn)入微腔，該結(jié)果的精確度就下降。
然而，即使調(diào)諧范圍為34nm，按照本發(fā)明的光電檢測(cè)器裝置可 以覆蓋大于光電信系統(tǒng)中所用密集波分復(fù)用系統(tǒng)的40個(gè)信道，其中 在1,550 nm波長(zhǎng)范圍下的重復(fù)率為100 GHz。
現(xiàn)在參照?qǐng)D23，在光電檢測(cè)器裝置上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以確定二光子吸 收響應(yīng)與入射角之間的關(guān)系，該檢測(cè)器裝置類(lèi)似于參照?qǐng)D19至21描 述的光電檢測(cè)器裝置70，不同的是，在正入射下的腔共振波長(zhǎng)是1,566 nm。計(jì)算機(jī)模擬是在有相同二光子吸收檢測(cè)器的光電檢測(cè)器裝置上進(jìn) 行的，其中腔共振波長(zhǎng)在正入射下是1，566 nm。圖23中的曲線A代 表計(jì)算機(jī)模擬產(chǎn)生的二光子吸收響應(yīng)與入射角之間的關(guān)系，而圖23
中的點(diǎn)B表示從這些實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)值。從圖23中可以看出，實(shí)驗(yàn) 結(jié)果與計(jì)算機(jī)模擬產(chǎn)生的曲線A比較相對(duì)地接近，而且，從圖23中 還可以看出，二光子吸收響應(yīng)在正入射下是從任意的數(shù)值1下降到入 射角約為35。時(shí)的數(shù)值約0.675。在入射角為45。時(shí)，可以預(yù)期，二光 子吸收響應(yīng)約為正入射時(shí)的一半。
雖然我們參照?qǐng)D1至3時(shí)描述的本發(fā)明實(shí)施例中參考光脈沖信號(hào) 是從輸入光脈沖信號(hào)中得到的，但是，應(yīng)當(dāng)理解，參考光脈沖信號(hào)可 以從獨(dú)立于輸入光脈沖信號(hào)的源中得到。然而，若參考光脈沖信號(hào)是 從獨(dú)立于輸入光脈沖信號(hào)的源中得到的，則參考光脈沖信號(hào)和輸入光 脈沖信號(hào)可以是互相關(guān)的，只要參考光脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)與輸入光脈沖 信號(hào)的波長(zhǎng)相同。否則，必須利用分開(kāi)的光引導(dǎo)裝置引導(dǎo)參考光脈沖 信號(hào)和輸入光脈沖信號(hào)到二光子吸收檢測(cè)器2的入射面上，在參照?qǐng)D 4描述的設(shè)備40中我們已描述了這種光引導(dǎo)裝置，可以確保各自輸入 光脈沖信號(hào)和參考光脈沖信號(hào)入射到入射面8上的入射角與它們的波 長(zhǎng)是匹配的，為的是確保各自輸入光脈沖信號(hào)和參考光脈沖信號(hào)中的 光脈沖在微腔3中發(fā)生共振。
應(yīng)當(dāng)理解，設(shè)備30和設(shè)備40可用于確定輸入光脈沖信號(hào)的脈沖 寬度和波長(zhǎng)，只要輸入光脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)是在預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)，在該 預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)，二光子吸收檢測(cè)器2響應(yīng)于輸入光脈沖信號(hào)被引導(dǎo) 到入射面8的變化入射角。通過(guò)圍繞中心樞軸33旋轉(zhuǎn)設(shè)備30中的平 臺(tái)31或圍繞中心樞軸47旋轉(zhuǎn)設(shè)備40中的平臺(tái)45，直至監(jiān)測(cè)電路14 檢測(cè)的脈沖光電流是最大值，可以確定輸入光脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)，在此 階段，可以確定平臺(tái)31或第一平臺(tái)45已從它們各自的中心位置旋轉(zhuǎn) 通過(guò)的角度，用于確定輸入光脈沖信號(hào)入射到入射面8上的入射角， 并可以從查閱表中讀出輸入光脈沖信號(hào)中的光波長(zhǎng)。確定脈沖寬度是 在相對(duì)于二光子吸收檢測(cè)器2設(shè)置平臺(tái)31或第一平臺(tái)45的角度時(shí)描 述的，在此角度下產(chǎn)生最大值的脈沖光電流。可以想象，監(jiān)測(cè)電路14 還包含存儲(chǔ)查閱表的存儲(chǔ)器，在該查閱表中有與對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)互參照的入 射角，和提供用于旋轉(zhuǎn)各自平臺(tái)的伺服電機(jī)，并可以提供旋轉(zhuǎn)電位差 計(jì)或其他合適的檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)平臺(tái)31圍繞中心軸33或第一平 臺(tái)45圍繞中心軸47旋轉(zhuǎn)通過(guò)的角度，從而確定產(chǎn)生最大脈沖光電流 值的入射角?？梢詫?duì)監(jiān)測(cè)電路14進(jìn)4亍編程以查閱該查閱表和該查閱 表中輸入脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)。
雖然我們參照?qǐng)Dl至4描述頂部分布式布喇格反射器和底部分布
式布喇格反射器，以及光電檢測(cè)器裝置分別被描述成Si/SK)2反射鏡 對(duì)和GaAs/AlAs反射鏡對(duì)，但是，頂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適的材料，并可以有任何其他數(shù)目的 反射鏡對(duì)?？梢韵胂?，頂部分布式布喇格反射器和底部分布式布喇格 反射器中的一個(gè)或兩個(gè)的反射鏡對(duì)可以是氧化鋁/二氧化硅，砷化鋁/ 砷化鎵，或磷酸銦/磷酸鎵，或其他這種反射鏡對(duì)材料。此外，應(yīng)當(dāng)理 解，可以利用除了分布式布喇格反射器以外的其他合適的第一反射裝 置和第二反射裝置。
此外，在參照附圖描述的設(shè)備和光電檢測(cè)器裝置的實(shí)施例中，我 們描述的底部分布式布喇格反射器的反射率大于頂部分布式布喇格 反射器的反射率，應(yīng)當(dāng)理解，底部分布式布喇格反射器的反射率可以 小于，或的確等于頂部分布式布喇格反射器的反射率。
還應(yīng)當(dāng)理解，可以利用上述設(shè)備和光電檢測(cè)器裝置中二光子吸收 檢測(cè)器的激活區(qū)的材料以外的其他合適材料，如以上所討論的， 一般 地說(shuō)，激活區(qū)材料的選取是與光脈沖的波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍有關(guān)，該脈沖 寬度是待確定的。
還可以想象，在參考光脈沖信號(hào)是從不同于輸入光脈沖信號(hào)的源 中得到的情況下，參考光脈沖信號(hào)可以被引導(dǎo)通過(guò)入射面以外的其他 面進(jìn)入微腔，只要該參考光脈沖信號(hào)可以在該微腔內(nèi)發(fā)生共振。
還可以想象，通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x取二光子吸收檢測(cè)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，可以提供這樣的二光子吸 收檢測(cè)器，其中三個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)的光在相同的入射角下可以在二光子 吸收檢測(cè)器的微腔中發(fā)生共振。
雖然我們描述的按照本發(fā)明光電檢測(cè)器裝置的二光子吸收檢測(cè) 器的平臺(tái)可以從中心位置開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，該中心位置對(duì)應(yīng)于光沿兩個(gè)傾斜 方向正入射到入射面上，但是，在某些情況下，可以想象，二光子吸 收檢測(cè)器可以安裝在光電檢測(cè)器裝置的平臺(tái)上，其中在平臺(tái)的一個(gè)極 端位置上，光是正入射到二光子吸收檢測(cè)器的入射面上，而在平臺(tái)的 另一個(gè)極端位置上，光的入射是在與法線偏離最大的入射角。
雖然圖19至21的光電檢測(cè)器裝置被描述成用于確定預(yù)定波長(zhǎng)范 圍內(nèi)輸入光脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)，或用于檢測(cè)預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)預(yù)定波長(zhǎng)的 輸入光脈沖信號(hào)，但是，顯而易見(jiàn)，圖19至21中的光電檢測(cè)器裝置 也可用于確定超短脈沖的輸入光脈沖信號(hào)中光脈沖的脈沖寬度，如果 光電檢測(cè)器裝置配備用于引導(dǎo)輸入光脈沖信號(hào)和參考光脈沖信號(hào)進(jìn) 入微腔的光引導(dǎo)裝置，以及如果延遲裝置可用于延遲參考和輸入光脈 沖信號(hào)中的一個(gè)信號(hào)相對(duì)于另 一個(gè)信號(hào)，它可以交替地使各自輸入光 脈沖信號(hào)和參考光脈沖信號(hào)的脈沖的相位同相和不同相。
還應(yīng)當(dāng)理解，雖然各自二光子吸收檢測(cè)器的激活區(qū)被描述成體半 導(dǎo)體材料，可以想象，激活區(qū)可以是量子阱層/阻擋層結(jié)構(gòu)，或量子點(diǎn) 結(jié)構(gòu)。不用說(shuō)，可以利用任何合適結(jié)構(gòu)的激活區(qū)。
雖然參照附圖描述的設(shè)備和光電檢測(cè)器裝置被描述成用于確定 輸入光脈沖信號(hào)的脈沖寬度，和用于確定輸入光脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)，以 及用于檢測(cè)預(yù)定波長(zhǎng)的輸入光脈沖信號(hào)，在所有的情況下，輸入光脈 沖信號(hào)必須是在在具體預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的波長(zhǎng)，專(zhuān)業(yè)人員容易明白， 該設(shè)備和光電檢測(cè)器可用于確定脈沖寬度和波長(zhǎng)，以及用于檢測(cè)任何 所需波長(zhǎng)范圍內(nèi)確定波長(zhǎng)的輸入光脈沖信號(hào)，且通過(guò)合適地構(gòu)造二光 子吸收檢測(cè)器，這種設(shè)備和光電檢測(cè)器適合于在所需的預(yù)定波長(zhǎng)范圍 內(nèi)工作，因此，微腔的共振波長(zhǎng)范圍對(duì)應(yīng)于所需的預(yù)定波長(zhǎng)范圍。
還應(yīng)當(dāng)理解，參照?qǐng)D1至4描述的用于確定輸入光脈沖信號(hào)中光 脈沖的脈沖寬度的設(shè)備也可用于確定輸入光脈沖信號(hào)的超短光脈沖 的波長(zhǎng)，或用于檢測(cè)超短光脈沖的輸入光脈沖信號(hào)，以及在如此使用 圖1至4中設(shè)備的情況下，參考光脈沖信號(hào)是不需要的。
權(quán)利要求
1.一種用于確定重復(fù)超短光脈沖的輸入重復(fù)光脈沖信號(hào)中光脈沖的脈沖寬度的設(shè)備，該設(shè)備包括二光子吸收光電檢測(cè)器，該二光子吸收光電檢測(cè)器是包括激活區(qū)以及空間隔開(kāi)的第一反射裝置和第二反射裝置的微腔形式，激活區(qū)位于第一反射裝置與第二反射裝置之間，以及由于二光子吸收效應(yīng)，光在微腔內(nèi)發(fā)生共振而產(chǎn)生光電流，激活區(qū)以及第一反射裝置和第二反射裝置適用于，光在微腔中的共振壽命小于光脈沖的脈沖寬度，該脈沖寬度是待確定的；光引導(dǎo)裝置，用于引導(dǎo)輸入重復(fù)光脈沖信號(hào)進(jìn)入微腔并在其中發(fā)生共振，和用于引導(dǎo)超短重復(fù)光脈沖的參考重復(fù)光脈沖信號(hào)進(jìn)入微腔并在其中發(fā)生共振；和逐漸改變互相之間相位的裝置，各自輸入光脈沖信號(hào)和參考光脈沖信號(hào)中的光脈沖在此相位下進(jìn)入微腔而產(chǎn)生脈沖光電流，根據(jù)該脈沖光電流，可以確定輸入光脈沖信號(hào)中光脈沖的脈沖寬度。
2. 按照權(quán)利要求l的設(shè)備，其中激活區(qū)以及第一反射裝置和第 二反射裝置適合于，光在微腔中的共振壽命是在0.1倍至0.9倍光脈 沖的脈沖寬度范圍內(nèi)，該脈沖寬度是待確定的。
3. 按照權(quán)利要求2的設(shè)備，其中激活區(qū)以及第一反射裝置和第 二反射裝置適合于，光在微腔中的共振壽命是在0.4倍至0.9倍光脈 沖的脈沖寬度范圍內(nèi)，該脈沖寬度是待確定的。
4. 按照權(quán)利要求3的設(shè)備，其中激活區(qū)以及第一反射裝置和第 二反射裝置適合于，光在微腔中的共振壽命約為0.9倍光脈沖的脈沖 寬度，該脈沖寬度是待確定的。
5. 按照以上權(quán)利要求中任何一個(gè)的設(shè)備，其中第二反射裝置的 反射率大于第一反射裝置的反射率。
6. 按照以上權(quán)利要求中任何一個(gè)的設(shè)備，其中第一反射裝置的 反射率是在0.05至0.99的范圍內(nèi)。
7. 按照權(quán)利要求6的設(shè)備，其中第一反射裝置的反射率是在0.6 至0.99的范圍內(nèi)。
8. 按照權(quán)利要求7的設(shè)備，其中對(duì)于l皮秒持續(xù)時(shí)間級(jí)的光脈 沖，該脈沖寬度是待確定的，第一反射裝置的反射率約為0.95。
9. 按照以上權(quán)利要求中任何一個(gè)的設(shè)備，其中第二反射裝置的 反射率是在0.05至0.99的范圍內(nèi)。
10. 按照權(quán)利要求9的設(shè)備，其中第二反射裝置的反射率是在 0.8至0.99的范圍內(nèi)。
11. 按照權(quán)利要求10的設(shè)備，其中第二反射裝置的反射率約 為0.985。
12. 按照以上權(quán)利要求中任何一個(gè)的設(shè)備，其中提供的第一反 射裝置和第二反射裝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. 按照權(quán)利要求12的設(shè)備，其中第一分布式布喇格反射器 包括1對(duì)至15對(duì)反射鏡。
14. 按照權(quán)利要求13的設(shè)備，其中第一分布式布喇格反射器 中的每對(duì)反射鏡包括硅/二氧化硅反射鏡對(duì)。
15. 按照權(quán)利要求13的設(shè)備，其中第一分布式布喇格反射器 中的每對(duì)反射鏡包括砷化鎵/砷化鋁反射鏡對(duì)。
16. 按照權(quán)利要求12至15中任何一個(gè)的設(shè)備，其中第二分布 式布喇格反射器包括1對(duì)至25對(duì)反射鏡。
17. 按照權(quán)利要求16的設(shè)備，其中第二分布式布喇格反射器 包括約15對(duì)反射鏡。
18. 按照權(quán)利要求16或17的設(shè)備，其中第二分布式布喇格反 射器中的每對(duì)反射鏡包括砷化鎵/砷化鋁反射鏡對(duì)。
19. 按照權(quán)利要求16或17的設(shè)備，其中第二分布式布喇格反 射器中的每對(duì)反射鏡包括硅/二氧化硅反射鏡對(duì)。
20. 按照以上權(quán)利要求中任何一個(gè)的設(shè)備，其中激活區(qū)的第一 反射裝置與第二反射裝置之間的垂直長(zhǎng)度適合于是光脈沖波長(zhǎng)的函 數(shù)，該脈沖寬度是待確定的。
21. 按照權(quán)利要求20的設(shè)備，其中激活區(qū)的第一反射裝置與第二反射裝置之間的垂直長(zhǎng)度是光脈沖波長(zhǎng)的分?jǐn)?shù)函數(shù)，該脈沖寬度 是待確定的。
22. 按照以上權(quán)利要求中任何一 個(gè)的設(shè)備，其中激活區(qū)是由這 樣的材料制成，光脈沖波長(zhǎng)的光可以在微腔中發(fā)生共振，該脈沖寬度 是待確定的。
23. 按照權(quán)利要求22的設(shè)備，其中激活區(qū)是體半導(dǎo)體材料。
24. 按照權(quán)利要求22的設(shè)備，其中激活區(qū)至少包括一個(gè)量子阱層。
25. 按照權(quán)利要求24的設(shè)備，其中激活區(qū)包括多個(gè)阻擋層， 而量子阱層被設(shè)置在相鄰的阻擋層之間。
26. 按照權(quán)利要求25的設(shè)備，其中每個(gè)阻擋層材料是鋁和砷 化鎵的合金成分。
27. 按照權(quán)利要求24至26中任何一個(gè)的設(shè)備，其中每個(gè)量子 阱層材料是鋁和砷化鎵的合金成分。
28. 按照以上權(quán)利要求中任何一個(gè)的設(shè)備，其中第 一反射裝置 限定一個(gè)入射面，而光引導(dǎo)裝置適合于至少引導(dǎo)輸入光脈沖信號(hào)通過(guò) 該入射面進(jìn)入微腔。
29. 按照權(quán)利要求28的設(shè)備，其中光引導(dǎo)裝置適合于引導(dǎo)參 考光脈沖信號(hào)通過(guò)該入射面進(jìn)入微腔。
30. 按照權(quán)利要求28或29的設(shè)備，其中選取的參考光脈沖信 號(hào)的波長(zhǎng)與輸入光脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)相同，而光引導(dǎo)裝置適合于以相同 的入射角引導(dǎo)輸入光脈沖信號(hào)和參考光脈沖信號(hào)到入射面上。
31. 按照權(quán)利要求28或29的設(shè)備，其中選取的參考光脈沖信 號(hào)的波長(zhǎng)與輸入光脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)不同，而光引導(dǎo)裝置適合于以不同到入射面上。
32. 按照權(quán)利要求28至31中任何一個(gè)的設(shè)備，其中光引導(dǎo)裝 置適合于引導(dǎo)輸入光脈沖信號(hào)到入射面上，其入射角對(duì)應(yīng)于輸入光脈 沖信號(hào)波長(zhǎng)的光在微腔中發(fā)生共振的入射角。
33. 按照權(quán)利要求28至31中任何一個(gè)的設(shè)備，其中光引導(dǎo)裝 置適合于引導(dǎo)參考光脈沖信號(hào)到入射面上，其入射角對(duì)應(yīng)于參考光脈 沖信號(hào)波長(zhǎng)的光在微腔中發(fā)生共振的入射角。
34. 按照權(quán)利要求28至33中任何一個(gè)的設(shè)備，其中二光子吸 收光電檢測(cè)器和光引導(dǎo)裝置中的一個(gè)相對(duì)于另 一個(gè)是可移動(dòng)的，用于 改變至少輸入光脈沖信號(hào)被引導(dǎo)到入射面上的入射角，為的是便于調(diào) 諧用于確定預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)波長(zhǎng)的輸入光脈沖信號(hào)中光脈沖的脈沖 寬度的設(shè)備。
35. 按照權(quán)利要求34的設(shè)備，其中二光子吸收光電檢測(cè)器適 合于，預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)最大波長(zhǎng)的光在正入射到入射面上時(shí)可以在微 腔中發(fā)生共振。
36. 按照權(quán)利要求34或35的設(shè)備，其中二光子吸收光電檢測(cè) 器相對(duì)于光引導(dǎo)裝置是可移動(dòng)的。
37. 按照權(quán)利要求34或35的設(shè)備，其中光引導(dǎo)裝置相對(duì)于二 光子吸收光電檢測(cè)器是可移動(dòng)的。
38. 按照權(quán)利要求34至37中任何一個(gè)的設(shè)備，其中光引導(dǎo)裝 置包括第一光引導(dǎo)裝置，用于引導(dǎo)輸入光脈沖信號(hào)到入射面上。
39. 按照權(quán)利要求38的設(shè)備，其中第一光引導(dǎo)裝置相對(duì)于二 光子吸收光電檢測(cè)器是可移動(dòng)的。
40. 按照權(quán)利要求38或39的設(shè)備，其中光引導(dǎo)裝置包括第二 光引導(dǎo)裝置，可以獨(dú)立于第一光引導(dǎo)裝置引導(dǎo)參考光脈沖信號(hào)到入射 面上。
41. 按照權(quán)利要求40的設(shè)備，其中第二光引導(dǎo)裝置相對(duì)于二 光子吸收光電檢測(cè)器是可移動(dòng)的。
42. 按照權(quán)利要求34至41中任何一個(gè)的設(shè)備，其中提供的監(jiān) 測(cè)裝置用于監(jiān)測(cè)輸入光脈沖信號(hào)入射到入射面上的入射角，并響應(yīng)于 脈沖光電流和輸入光脈沖信號(hào)被引導(dǎo)到入射面上的入射角，用于確定 輸入光脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)。
43. 按照以上權(quán)利要求中任何一個(gè)的設(shè)備，其中用于逐漸改變互相之間相位的裝置包括延遲裝置，各自輸入光脈沖信號(hào)和參考光脈 沖信號(hào)的光脈沖在該相位下進(jìn)入微腔，而輸入光脈沖信號(hào)和參考光脈 沖信號(hào)之一在被引導(dǎo)到微腔中之前傳輸通過(guò)延遲裝置。
44. 按照權(quán)利要求43設(shè)備，其中延遲裝置是可變延遲裝置， 用于逐漸改變輸入光脈沖信號(hào)和參考光脈沖信號(hào)之一經(jīng)受的延遲。
45. 按照權(quán)利要求43或44的設(shè)備，其中延遲裝置包括延遲線。
46. 按照權(quán)利要求45的設(shè)備，其中延遲線是可變延遲線。
47. 按照權(quán)利要求43至46中任何一個(gè)的設(shè)備，其中參考光脈 沖信號(hào)傳輸通過(guò)延遲裝置。
48. 按照以上權(quán)利要求中任何一個(gè)的設(shè)備，其中在被引導(dǎo)進(jìn)入 微腔之前，提供的偏振光組合器用于組合輸入光脈沖信號(hào)和參考光脈 沖信號(hào)。
49. 按照以上權(quán)利要求中任何一個(gè)的設(shè)備，其中參考光脈沖信 號(hào)是從輸入光脈沖信號(hào)中得到的。
50. 按照權(quán)利要求49的設(shè)備，其中提供的偏振光分束器用于 從輸入光脈沖信號(hào)中分出參考光脈沖信號(hào)。
51. 按照以上權(quán)利要求中任何一個(gè)的設(shè)備，其中選取參考光脈 沖信號(hào)，使其光脈沖的脈沖寬度與輸入光脈沖信號(hào)中光脈沖的脈沖寬 度相同。
52. 按照以上權(quán)利要求中任何一個(gè)的設(shè)備，其中選取參考光脈 沖信號(hào)，使其光脈沖的重復(fù)率與輸入光脈沖信號(hào)中光脈沖的重復(fù)率相 同。
53. 按照權(quán)利要求1至50中任何一個(gè)的設(shè)備，其中選取參考 光脈沖信號(hào)，使其光脈沖的脈沖寬度與輸入光脈沖信號(hào)中光脈沖的脈 沖寬度不同。
54. 按照權(quán)利要求1至51中任何一個(gè)的設(shè)備，其中選取參考 光脈沖信號(hào)，使其光脈沖的重復(fù)率是輸入光脈沖信號(hào)中光脈沖的重復(fù) 率的整倍數(shù)或分?jǐn)?shù)。
55. 按照以上權(quán)利要求中任何一個(gè)的設(shè)備，其中該設(shè)備適合于 確定脈沖寬度不大于500皮秒的光脈沖的脈沖寬度。
56. 按照以上權(quán)利要求中任何一個(gè)的設(shè)備，其中該設(shè)備適合于 確定脈沖寬度不大于100皮秒的光脈沖的脈沖寬度。
57. 按照以上權(quán)利要求中任何一個(gè)的設(shè)備，其中該設(shè)備適合于 確定脈沖寬度是在10飛秒至100皮秒范圍內(nèi)光脈沖的脈沖寬度。
58. 按照以上權(quán)利要求中任何一個(gè)的設(shè)備，其中提供的監(jiān)測(cè)裝 置用于監(jiān)測(cè)脈沖光電流，并根據(jù)被監(jiān)測(cè)的脈沖光電流，確定輸入光脈 沖信號(hào)中光脈沖的脈沖寬度。
59. 按照權(quán)利要求58的設(shè)備，其中監(jiān)測(cè)裝置響應(yīng)于脈沖光電 流峰值的半寬度，用于確定輸入光脈沖信號(hào)中光脈沖的脈沖寬度。
60. —種用于確定重復(fù)超短光脈沖的輸入重復(fù)光脈沖信號(hào)中 光脈沖的脈沖寬度的方法，該方法包括提供一個(gè)微腔形式的二光子 吸收檢測(cè)器，其中該微腔包括激活區(qū)以及空間隔開(kāi)的第一反射裝置和 第二反射裝置，激活區(qū)位于第一反射裝置與第二反射裝置之間，由于 二光子吸收效應(yīng)，光在微腔內(nèi)發(fā)生共振而產(chǎn)生光電流；選取激活區(qū)以 及第 一反射裝置和第二反射裝置，使光在微腔中的共振壽命小于光脈 沖的脈沖寬度，該脈沖寬度是待確定的；引導(dǎo)輸入重復(fù)光脈沖信號(hào)進(jìn) 入微腔并在其中發(fā)生共振；引導(dǎo)超短重復(fù)光脈沖的參考重復(fù)光脈沖信 號(hào)進(jìn)入微腔并在其中發(fā)生共振；和逐漸改變各自輸入光脈沖信號(hào)和參 考光脈沖信號(hào)中的光脈沖進(jìn)入微腔的相對(duì)相位而產(chǎn)生脈沖光電流，根 據(jù)該脈沖光電流，可以確定輸入光脈沖信號(hào)中光脈沖的脈沖寬度。
61. 按照權(quán)利要求60的方法，其中激活區(qū)以及第一反射裝置 和第二反射裝置適合于，光在微腔中的共振壽命是在0.1倍至0.9倍 光脈沖的脈沖寬度范圍內(nèi)，該脈沖寬度是待確定的。
62. 按照權(quán)利要求60或61的方法，其中激活區(qū)以及第一反射 裝置和第二反射裝置適合于，光在微腔中的共振壽命是在0.4倍至0.9 倍光脈沖的脈沖寬度范圍內(nèi)，該脈沖寬度是待確定的。
63. 按照權(quán)利要求60至62中任何一個(gè)的方法，其中激活區(qū)以 及第一反射裝置和第二反射裝置適合于，光在微腔中的共振壽命約為 0.9倍光脈沖的脈沖寬度，該脈沖寬度是待確定的。
64. 按照權(quán)利要求60至63中任何一個(gè)的方法，其中第二反射 裝置的反射率大于第一反射裝置的反射率。
65. 按照權(quán)利要求64的方法，其中第一反射裝置的反射率是 在0.05至0.99的范圍內(nèi)。
66. 按照權(quán)利要求65的方法，其中第一反射裝置的反射率是 在0.6至0.99的范圍內(nèi)。
67. 按照權(quán)利要求66的方法，其中對(duì)于1皮秒持續(xù)時(shí)間級(jí)的 光脈沖，該脈沖寬度是待確定的，第一反射裝置的反射率約為0.95。
68. 按照權(quán)利要求60至67中任何一個(gè)的方法，其中第二反射 裝置的反射率是在0.05至0.99的范圍內(nèi)。
69. 按照權(quán)利要求68的方法，其中第二反射裝置的反射率是 在0.8至0.99的范圍內(nèi)。
70. 按照權(quán)利要求69的方法，其中第二反射裝置的反射率約 為0.985。
71. 按照權(quán)利要求60至70中任何一個(gè)的方法，其中提供的第 一反射裝置和第二反射裝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. 按照權(quán)利要求71的方法，其中第一分布式布喇格反射器 包括1對(duì)至15對(duì)反射鏡。
73. 按照權(quán)利要求71或72的方法，其中第一分布式布喇格反 射器中的每對(duì)反射鏡包括硅/二氧化硅反射鏡對(duì)。
74. 按照權(quán)利要求71或72的方法，其中第一分布式布喇格反 射器中的每對(duì)反射鏡包括砷化鎵/砷化鋁反射鏡對(duì)。
75. 按照權(quán)利要求71至75中任何一個(gè)的方法，其中第二分布 式布喇格反射器包括1對(duì)至25對(duì)反射鏡。
76. 按照權(quán)利要求75的方法，其中第二分布式布喇格反射器 約包括15對(duì)反射鏡。
77. 按照權(quán)利要求71至76中任何一個(gè)的方法，其中第二分布 式布喇格反射器中的每對(duì)反射鏡包括砷化鎵/砷化鋁反射鏡對(duì)。
78. 按照權(quán)利要求71至76中任何一個(gè)的方法，其中第二分布 式布喇格反射器中的每對(duì)反射鏡包括硅/二氧化硅反射鏡對(duì)。
79. 按照權(quán)利要求60至78中任何一個(gè)的方法，其中激活區(qū)的 第一反射裝置與第二反射裝置之間的垂直長(zhǎng)度適合于是光脈沖波長(zhǎng) 的函數(shù)，該脈沖寬度是待確定的。
80. 按照權(quán)利要求60至79中任何一個(gè)的方法，其中激活區(qū)的 第一反射裝置與第二反射裝置之間的垂直長(zhǎng)度是光脈沖波長(zhǎng)的分?jǐn)?shù) 函數(shù)，該脈沖寬度是待確定的。
81. 按照權(quán)利要求60至80中任何一個(gè)的方法，其中激活區(qū)是 由這樣的材料制成，光脈沖波長(zhǎng)的光可以微腔中發(fā)生共振，該脈沖寬 度是待確定的。
82. 按照權(quán)利要求60至81中任何一個(gè)的方法，其中激活區(qū)是 體半導(dǎo)體材料。
83. 按照權(quán)利要求60至81中任何一個(gè)的方法，其中激活區(qū)至 少包括一個(gè)量子阱層。
84. 按照權(quán)利要求83的方法，其中激活區(qū)包括多個(gè)阻擋層， 而量子阱層被設(shè)置在相鄰的阻擋層之間。
85. 按照權(quán)利要求83或84的方法，其中每個(gè)阻擋層材料是鋁 和砷化鎵的合金成分。
86. 按照權(quán)利要求83至85中任何一個(gè)的方法，其中每個(gè)量子 阱層材料是鋁和砷化鎵的合金成分。
87. 按照權(quán)利要求60至86中任何一個(gè)的方法，其中第一反射 裝置限定一個(gè)入射面，而光引導(dǎo)裝置適合于至少引導(dǎo)輸入光脈沖信號(hào) 通過(guò)該入射面進(jìn)入孩i腔。
88. 按照權(quán)利要求87的方法，其中光引導(dǎo)裝置適合于引導(dǎo)參 考光脈沖信號(hào)通過(guò)該入射面進(jìn)入微腔。
89. 按照權(quán)利要求87或88的方法，其中選取的參考光脈沖信 號(hào)的波長(zhǎng)與輸入光脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)相同，而光引導(dǎo)裝置適合于以相同 的入射角引導(dǎo)輸入光脈沖信號(hào)和參考光脈沖信號(hào)到入射面上。
90. 按照權(quán)利要求87至89中任何一個(gè)的方法，其中選取的參 考光脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)與輸入光脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)不同，而光引導(dǎo)裝置適光脈沖信號(hào)到入射面上。
91. 按照權(quán)利要求87至90中任何一個(gè)的方法，其中光引導(dǎo)裝 置適合于引導(dǎo)輸入光脈沖信號(hào)到入射面上，其入射角對(duì)應(yīng)于輸入光脈 沖信號(hào)波長(zhǎng)的光在微腔中發(fā)生共振的入射角。
92. 按照權(quán)利要求87至91中任何一個(gè)的方法，其中光引導(dǎo)裝 置適合于引導(dǎo)參考光脈沖信號(hào)到入射面上，其入射角對(duì)應(yīng)于參考光脈 沖信號(hào)波長(zhǎng)的光在微腔中發(fā)生共振的入射角。
93. 按照權(quán)利要求87至92中任何一個(gè)的方法，其中二光子吸 收光電檢測(cè)器和光引導(dǎo)裝置中的一個(gè)相對(duì)于另 一個(gè)是可移動(dòng)的，用于 改變至少輸入光脈沖信號(hào)被引導(dǎo)到入射面上的入射角，為的是便于調(diào) 諧用于確定預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)波長(zhǎng)的輸入光脈沖信號(hào)的脈沖寬度的設(shè) 備。
94. 按照權(quán)利要求93的方法，其中二光子吸收光電檢測(cè)器適 合于，預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)最大波長(zhǎng)的光在正入射到入射面上時(shí)可以在微 腔中發(fā)生共振。
95. 按照權(quán)利要求93或94的方法，其中二光子吸收光電檢測(cè) 器相對(duì)于光引導(dǎo)裝置是可移動(dòng)的。
96. 按照權(quán)利要求93或94的方法，其中光引導(dǎo)裝置相對(duì)于二 光子吸收光電檢測(cè)器是可移動(dòng)的。
97. 按照權(quán)利要求87至96中任何一個(gè)的方法，其中光引導(dǎo)裝 置包括第一光引導(dǎo)裝置，用于引導(dǎo)輸入光脈沖信號(hào)到入射面上。
98. 按照權(quán)利要求97的方法，其中第一光引導(dǎo)裝置相對(duì)于二 光子吸收光電檢測(cè)器是可移動(dòng)的。
99. 按照權(quán)利要求97或98的方法，其中光引導(dǎo)裝置包括第二 光引導(dǎo)裝置，可以獨(dú)立于第一光引導(dǎo)裝置引導(dǎo)參考光脈沖信號(hào)到入射面上。
100. 按照權(quán)利要求99的方法，其中第二光引導(dǎo)裝置相對(duì)于二光 子吸收光電檢測(cè)器是可移動(dòng)的。
101. 按照權(quán)利要求87至100中任何一個(gè)的方法，其中提供的監(jiān) 測(cè)裝置用于監(jiān)測(cè)輸入光脈沖信號(hào)入射到入射面上的入射角，并響應(yīng)于 脈沖光電流和輸入光脈沖信號(hào)被引導(dǎo)到入射面上的入射角，用于確定 輸入光脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)。
102. 按照權(quán)利要求60至101中任何一個(gè)的方法，其中用于逐漸 改變互相之間相位的裝置包括延遲裝置，各自輸入光脈沖信號(hào)和參考 光脈沖信號(hào)的光脈沖在該相位下進(jìn)入微腔，而輸入光脈沖信號(hào)和參考 光脈沖信號(hào)之一在被引導(dǎo)到微腔中之前傳輸通過(guò)延遲裝置。
103. 按照權(quán)利要求102的方法，其中延遲裝置是可變延遲裝置， 用于逐漸改變輸入光脈沖信號(hào)和參考光脈沖信號(hào)之一經(jīng)受的延遲。
104. 按照權(quán)利要求102或103的方法，其中延遲裝置是延遲線。
105. 按照權(quán)利要求102至104中任何一個(gè)的方法，其中延遲線 是可變延遲線。
106. 按照權(quán)利要求102至105中任何一個(gè)的方法，其中參考光 脈沖信號(hào)傳輸通過(guò)延遲裝置。
107. 按照權(quán)利要求60至106中任何一個(gè)的方法，其中提供一個(gè) 偏振光組合器，在被引導(dǎo)進(jìn)入微腔之前，用于組合輸入光脈沖信號(hào)和 參考光脈沖信號(hào)。
108. 按照權(quán)利要求60至107中任何一個(gè)的方法，其中參考光脈 沖信號(hào)是從輸入光脈沖信號(hào)中得到的。
109. 按照權(quán)利要求60至108中任何一個(gè)的方法，其中提供的偏 振光分束器用于從輸入光脈沖信號(hào)中分出參考光脈沖信號(hào)。
110. 按照權(quán)利要求60至109中任何一個(gè)的方法，其中選取參考 光脈沖信號(hào)，使其光脈沖的脈沖寬度與輸入光脈沖信號(hào)中光脈沖的脈 沖寬度相同。
111. 按照權(quán)利要求60至110中任何一個(gè)的方法，其中選取參考光脈沖信號(hào)，使其光脈沖的重復(fù)率與輸入光脈沖信號(hào)中光脈沖的重復(fù) 率相同。
112. 按照權(quán)利要求60至109中任何一個(gè)的方法，其中選取參考 光脈沖信號(hào)，使其光脈沖的脈沖寬度與輸入光脈沖信號(hào)中光脈沖的脈 沖寬度不同。
113. 按照權(quán)利要求60至110中任何一個(gè)的方法，其中選取參考 光脈沖信號(hào)，使其光脈沖的重復(fù)率是輸入光脈沖信號(hào)中光脈沖的重復(fù) 率的整倍數(shù)或分?jǐn)?shù)。
114. 按照權(quán)利要求60至113中任何一個(gè)的方法，其中該設(shè)備適 合于確定脈沖寬度不大于500皮秒的光脈沖的脈沖寬度。
115. 按照權(quán)利要求60至114中任何一個(gè)的方法，其中該設(shè)備適 合于確定脈沖寬度不大于100皮秒的光脈沖的脈沖寬度。
116. 按照權(quán)利要求60至115中任何一個(gè)的方法，其中該設(shè)備適 合于確定脈沖寬度是在10飛秒至100皮秒范圍內(nèi)光脈沖的脈沖寬度。
117. 按照權(quán)利要求60至116中任何一個(gè)的方法，其中提供的監(jiān) 測(cè)裝置用于監(jiān)測(cè)脈沖光電流，并根據(jù)被監(jiān)測(cè)的脈沖光電流，確定輸入 光脈沖信號(hào)中光脈沖的脈沖寬度。
118. 按照權(quán)利要求117的方法，其中監(jiān)測(cè)裝置響應(yīng)于峰值脈沖 光電流的半寬度，用于確定輸入光脈沖信號(hào)中光脈沖的脈沖寬度。
119. 一種光電檢測(cè)器裝置，用于檢測(cè)超短持續(xù)時(shí)間的輸入光脈 沖的預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)多個(gè)波長(zhǎng)中任何一個(gè)波長(zhǎng)的光，該光電檢測(cè)器裝 置包括二光子吸收檢測(cè)器，該二光子吸收檢測(cè)器包括激活區(qū)，由于 二光子吸收效應(yīng)，入射光在激活區(qū)內(nèi)發(fā)生共振而產(chǎn)生可檢測(cè)的光電 流，二光子吸收檢測(cè)器限定一個(gè)入射面，用于接收通過(guò)該入射面進(jìn)入 激活區(qū)的入射光；和光引導(dǎo)裝置，用于引導(dǎo)輸入光脈沖通過(guò)入射面進(jìn) 入激活區(qū)，光引導(dǎo)裝置和二光子吸收檢測(cè)器中的一個(gè)相對(duì)于另 一個(gè)是 可移動(dòng)的，用于改變輸入光脈沖入射到入射面上的入射角，以確定光 電檢測(cè)器裝置所響應(yīng)的輸入光脈沖的波長(zhǎng)，因此，當(dāng)輸入光脈沖的光 包含被確定波長(zhǎng)的光時(shí)，輸入光脈沖的光在激活區(qū)中發(fā)生共振而產(chǎn)生可檢測(cè)的光電流。
120. 按照權(quán)利要求119的光電檢測(cè)器裝置，其中提供微腔形式 的二光子吸收檢測(cè)器，該微腔包括位于空間隔開(kāi)的第 一反射裝置與第 二反射裝置之間的激活區(qū)，用于反射在微腔內(nèi)的光并在其中發(fā)生共 振。
121. 按照權(quán)利要求120的光電檢測(cè)器裝置，其中微腔適合于， 預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)最大波長(zhǎng)的光在正入射到入射面上時(shí)可以在微腔內(nèi) 發(fā)生共振。
122. 按照權(quán)利要求121的光電檢測(cè)器裝置，其中微腔適合于， 預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)至少兩個(gè)波長(zhǎng)的光在以相同入射角入射到入射面上 時(shí)可以在微腔內(nèi)同時(shí)發(fā)生共振。
123. 按照權(quán)利要求120至122中任何一個(gè)的光電檢測(cè)器裝置， 其中第一反射裝置和第二反射裝置適合于確定在微腔內(nèi)發(fā)生共振的 光波長(zhǎng)。
124. 按照權(quán)利要求123的光電檢測(cè)器裝置，其中第一反射裝置 和第二反射裝置中至少一個(gè)裝置包括分布式布喇格反射器，該反射器 包括多個(gè)空間隔開(kāi)的反射層。
125. 按照權(quán)利要求124的光電檢測(cè)器裝置，其中第二反射裝置 包括至少含一對(duì)反射鏡的分布式布喇格反射器。
126. 按照權(quán)利要求124或125的光電檢測(cè)器裝置，其中第一反 射裝置包括至少含一對(duì)反射鏡的分布式布喇格反射器。
127. 按照權(quán)利要求126的光電檢測(cè)器裝置，其中第一反射裝置 和第二反射裝置中各自分布式布喇格反射器的反射鏡對(duì)之間的間隔 是相同的。
128. 按照權(quán)利要求126的光電檢測(cè)器裝置，其中第一反射裝置 和第二反射裝置中各自分布式布喇格反射器的反射鏡對(duì)之間的間隔 是不同的，因此，兩個(gè)不同波長(zhǎng)的光以相同的入射角入射到入射面上 時(shí)可以在微腔內(nèi)發(fā)生共振。
129. 按照權(quán)利要求128的光電檢測(cè)器裝置，其中第一反射裝置的分布式布喇格反射器中反射鏡對(duì)之間的間隔小于第二反射裝置的 分布式布喇格反射器中反射鏡對(duì)之間的間隔。
130. 按照權(quán)利要求120至129中任何一個(gè)的光電檢測(cè)器裝置， 其中第 一反射裝置的反射率小于第二反射裝置的反射率。
131. 按照權(quán)利要求130的光電檢測(cè)器裝置，其中第一反射裝置 的反射率是在0.05至0.99的范圍內(nèi)。
132. 按照權(quán)利要求131的光電檢測(cè)器裝置，其中第一反射裝置 的反射率約為0.95。
133. 按照權(quán)利要求130至132中任何一個(gè)的光電檢測(cè)器裝置， 其中第二反射裝置的反射率是在0.05至0.99的范圍內(nèi)。
134. 按照權(quán)利要求133的光電檢測(cè)器裝置，其中第二反射裝置 的反射率約為0.986。
135. 按照權(quán)利要求120至134中任何一個(gè)的光電檢測(cè)器裝置， 其中第一反射裝置限定該入射面。
136. 按照權(quán)利要求120至135中任何一個(gè)的光電檢測(cè)器裝置， 其中激活區(qū)的第 一反射裝置與第二反射裝置之間的垂直長(zhǎng)度適合于， 預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)最大波長(zhǎng)的光在正入射到入射面上時(shí)可以在微腔內(nèi) 發(fā)生共振。
137. 按照權(quán)利要求136的光電檢測(cè)器裝置，其中激活區(qū)的第一 反射裝置與第二反射裝置之間的垂直長(zhǎng)度是預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)最大波 長(zhǎng)的光波長(zhǎng)的函數(shù)。
138. 按照權(quán)利要求136或137的光電檢測(cè)器裝置，其中激活區(qū) 的第一反射裝置與第二反射裝置之間的垂直長(zhǎng)度是預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi) 最大波長(zhǎng)的光波長(zhǎng)的分?jǐn)?shù)函數(shù)。
139. 按照權(quán)利要求136至138中任何一個(gè)的光電檢測(cè)器裝置， 其中激活區(qū)的第一反射裝置與第二反射裝置之間的垂直長(zhǎng)度是458.9 nm，因此，波長(zhǎng)為1，512 nm的光在正入射到入射面上時(shí)可以在微腔 中發(fā)生共振。
140. 按照權(quán)利要求119至139中任何一個(gè)的光電檢測(cè)器裝置，其中激活區(qū)的材料是這樣的材料，預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)最大波長(zhǎng)的光在正 入射到入射面上時(shí)可以在激活區(qū)中發(fā)生共振。
141. 按照權(quán)利要求119至139中任何一個(gè)的光電檢測(cè)器裝置， 其中激活區(qū)包括含鋁，鎵和砷合金的合金成分。
142. 按照權(quán)利要求119至141中任何一個(gè)的光電檢測(cè)器裝置， 其中激活區(qū)包括交替的激活層和阻擋層。
143. 按照權(quán)利要求142的光電檢測(cè)器裝置，其中激活區(qū)的每個(gè) 激活層包括一個(gè)量子阱。
144. 按照權(quán)利要求142或143的光電檢測(cè)器裝置，其中激活區(qū) 的每個(gè)激活層包括含鋁和砷化鎵合金的合金成分。
145. 按照權(quán)利要求142至144中任何一個(gè)的光電檢測(cè)器裝置， 其中激活區(qū)的每個(gè)阻擋層包括含鋁和砷化鎵合金的合金成分。
146. 按照權(quán)利要求119至145中任何一個(gè)的光電檢測(cè)器裝置， 其中激活區(qū)是體半導(dǎo)體材料。
147. 按照權(quán)利要求119至146中任何一個(gè)的光電檢測(cè)器裝置， 其中二光子吸收檢測(cè)器相對(duì)于光引導(dǎo)裝置是可移動(dòng)的。
148. 按照權(quán)利要求119至146中任何一個(gè)的光電檢測(cè)器裝置， 其中光引導(dǎo)裝置相對(duì)于二光子吸收檢測(cè)器是可移動(dòng)的。
149. 按照權(quán)利要求119至148中任何一個(gè)的光電檢測(cè)器裝置， 其中提供的監(jiān)測(cè)裝置用于監(jiān)測(cè)二光子吸收檢測(cè)器產(chǎn)生的光電流。
150. 按照權(quán)利要求119至149中任何一個(gè)的光電檢測(cè)器裝置， 其中光電檢測(cè)器裝置適合于檢測(cè)持續(xù)時(shí)間在飛秒和皮秒范圍內(nèi)的光 脈沖。
151. 按照權(quán)利要求150的光電檢測(cè)器裝置，其中光電檢測(cè)器裝 置適合于檢測(cè)持續(xù)時(shí)間高達(dá)10皮秒的光脈沖。
152. 按照權(quán)利要求119至151中任何一個(gè)的光電檢測(cè)器裝置， 其中光引導(dǎo)裝置適合于引導(dǎo)包括多個(gè)光脈沖的重復(fù)光脈沖信號(hào)到入 射面上。
153. 按照權(quán)利要求152的光電檢測(cè)器裝置，其中各個(gè)光脈沖有相同的持續(xù)時(shí)間。
154. 按照權(quán)利要求119至153中任何一個(gè)的光電檢測(cè)器裝置， 其中光電檢測(cè)器裝置適合于檢測(cè)重復(fù)輸入光脈沖信號(hào)中的輸入光脈 沖，其中光脈沖的重復(fù)率是在10GHz至160GHz的范圍內(nèi)。
155. 按照權(quán)利要求154的光電檢測(cè)器裝置，其中重復(fù)輸入光脈 沖信號(hào)中的輸入光脈沖是在光通信信號(hào)的重復(fù)率下的輸入光脈沖。
156. —種用于確定預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)波長(zhǎng)的光脈沖波長(zhǎng)的設(shè)備， 該設(shè)備包括權(quán)利要求119至155中任何一個(gè)所述的光電檢測(cè)器裝置， 用于檢測(cè)預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)多個(gè)波長(zhǎng)中任何一個(gè)波長(zhǎng)的光；移動(dòng)裝置， 用于移動(dòng)二光子吸收檢測(cè)器和光引導(dǎo)裝置之一，直至可檢測(cè)的光電流是最大值；和互相參照裝置，具有與光在入射面上對(duì)應(yīng)入射角互相參 照的光波長(zhǎng)，便于確定光脈沖的波長(zhǎng)。
157. —種用于檢測(cè)超短持續(xù)時(shí)間輸入光脈沖的預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi) 多個(gè)波長(zhǎng)中任何一個(gè)波長(zhǎng)光的方法，該方法包括提供具有激活區(qū)的 二光子吸收檢測(cè)器，由于二光子吸收效應(yīng)，光可以在激活區(qū)內(nèi)發(fā)生共 振而產(chǎn)生可檢測(cè)的光電流，該二光子吸收檢測(cè)器限定一個(gè)入射面，用 于接收通過(guò)該入射面到激活區(qū)的入射光；和提供光引導(dǎo)裝置，用于引 導(dǎo)輸入光脈沖通過(guò)入射面進(jìn)入激活區(qū)，和在光引導(dǎo)裝置和二光子吸收 檢測(cè)器中一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)移動(dòng)，以改變輸入光脈沖入射到入射面上 的入射角，用于確定光電檢測(cè)器裝置所響應(yīng)的輸入光脈沖的波長(zhǎng)，因 此，當(dāng)輸入光脈沖包含被確定波長(zhǎng)的光時(shí)，輸入光脈沖在激活區(qū)中發(fā) 生共振而產(chǎn)生可檢測(cè)的光電流。
158. 按照權(quán)利要求157的方法，其中提供的二光子吸收檢測(cè)器 是包括激活區(qū)的微腔形式，激活區(qū)位于空間隔開(kāi)的第 一反射裝置與第 二反射裝置之間，用于反射在微腔內(nèi)的光并在其中發(fā)生共振。
159. 按照權(quán)利要求158的方法，其中微腔適合于預(yù)定波長(zhǎng)范圍 內(nèi)最大波長(zhǎng)的光在正入射到入射面上時(shí)可以在微腔內(nèi)發(fā)生共振。
160. 按照權(quán)利要求159的方法，其中微腔適合于預(yù)定波長(zhǎng)范圍 內(nèi)至少兩個(gè)波長(zhǎng)的光在以相同的入射角入射到入射面上時(shí)可以在微腔內(nèi)同時(shí)發(fā)生共振。
161. 按照權(quán)利要求158至160中任何一個(gè)的方法，其中第一反 射裝置和第二反射裝置適合于確定光在微腔內(nèi)發(fā)生共振的波長(zhǎng)。
162. 按照權(quán)利要求158至161中任何一個(gè)的方法，其中第一反 射裝置和第二反射裝置中至少一個(gè)裝置包括分布式布喇格反射器，該 反射器包括多個(gè)空間隔開(kāi)的反射層。
163. 按照權(quán)利要求158至162中任何一個(gè)的方法，其中第二反 射裝置包括一個(gè)分布式布喇格反射器，該反射器至少包括一對(duì)反射 鏡。
164. 按照權(quán)利要求158至163中任何一個(gè)的方法，其中第一反 射裝置包括一個(gè)分布式布喇格反射器，該反射器至少包括一對(duì)反射 鏡。
165. 按照權(quán)利要求162至164中任何一個(gè)的方法，其中第一反 射裝置和第二反射裝置中各自分布式布喇格反射器的反射鏡對(duì)之間 的間隔是相同的。
166. 按照權(quán)利要求162至164中任何一個(gè)的方法，其中第一反 射裝置和第二反射裝置中各自分布式布喇格反射器的反射鏡對(duì)之間 的間隔是不同的，因此，兩個(gè)不同波長(zhǎng)的光以相同的入射角入射到入 射面上時(shí)可以在微腔內(nèi)發(fā)生共振。
167. 按照權(quán)利要求166的方法，其中第一反射裝置的分布式布 喇格反射器中反射鏡對(duì)之間的間隔小于第二反射裝置的分布式布喇 格反射器中反射鏡對(duì)之間的間隔。
168. 按照權(quán)利要求158至167中任何一個(gè)的方法，其中第一反 射裝置的反射率小于第二反射裝置的反射率。
169. 按照權(quán)利要求158至168中任何一個(gè)的方法，其中第一反 射裝置的反射率是在0.05至0.99的范圍內(nèi)。
170. 按照權(quán)利要求169的方法，其中第一反射裝置的反射率約 為0.95。
171. 按照權(quán)利要求158至170中任何一個(gè)的方法，其中第二反射裝置的反射率是在0.05至0.99的范圍內(nèi)。
172. 按照權(quán)利要求171的方法，其中第二反射裝置的反射率約 為0.986。
173. 按照權(quán)利要求158至172中任何一個(gè)的方法，其中第一反 射裝置限定該入射面。
174. 按照權(quán)利要求158至173中任何一個(gè)的方法，其中激活區(qū) 的第一反射裝置與第二反射裝置之間的垂直長(zhǎng)度適合于，預(yù)定波長(zhǎng)范 圍內(nèi)最大波長(zhǎng)的光在正入射到入射面上時(shí)可以在微腔內(nèi)發(fā)生共振。
175. 按照權(quán)利要求158至174中任何一個(gè)的方法，其中激活區(qū) 的第一反射裝置與第二反射裝置之間的垂直長(zhǎng)度是預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi) 最大波長(zhǎng)的光波長(zhǎng)的函數(shù)。
176. 按照權(quán)利要求158至175中任何一個(gè)的方法，其中激活區(qū) 的第一反射裝置與第二反射裝置之間的垂直長(zhǎng)度是預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi) 最大波長(zhǎng)的光波長(zhǎng)的分?jǐn)?shù)函數(shù)。
177. 按照權(quán)利要求158至176中任何一個(gè)的方法，其中激活區(qū) 的第一反射裝置與第二反射裝置之間的垂直長(zhǎng)度是458.9 nm，因此， 波長(zhǎng)為1,512 nm的光在正入射到入射面上時(shí)可以在微腔中發(fā)生共振。
178. 按照權(quán)利要求157至177中任何一個(gè)的方法，其中激活區(qū) 材料是這樣的材料，預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)最大波長(zhǎng)的光在正入射到入射面 上時(shí)可以在激活區(qū)中發(fā)生共振。
179. 按照權(quán)利要求157至178中任何一個(gè)的方法，其中激活區(qū) 包括含鋁，鎵和砷合金的合金成分。
180. 按照權(quán)利要求157至179中任何一個(gè)的方法，其中激活區(qū) 包括交替的激活層和阻擋層。
181. 按照權(quán)利要求180的方法，其中激活區(qū)的每個(gè)激活層包括 一個(gè)量子阱。
182. 按照權(quán)利要求180或181的方法，其中激活區(qū)的每個(gè)激活 層包括含鋁和砷化鎵合金的合金成分。
183. 按照權(quán)利要求180至182中任何一個(gè)的方法，其中激活區(qū) 的每個(gè)阻擋層包括含鋁和砷化鎵合金的合金成分。
184. 按照權(quán)利要求157至179中任何一個(gè)的方法，其中激活區(qū) 是體半導(dǎo)體材料。
185. 按照權(quán)利要求157至184中任何一個(gè)的方法，其中二光子 吸收檢測(cè)器相對(duì)于光引導(dǎo)裝置是可移動(dòng)的。
186. 按照權(quán)利要求157至184中任何一個(gè)的方法，其中光引導(dǎo) 裝置相對(duì)于二光子吸收檢測(cè)器是可移動(dòng)的。
187. 按照權(quán)利要求157至176中任何一個(gè)的方法，其中提供的 監(jiān)測(cè)裝置用于監(jiān)測(cè)二光子吸收檢測(cè)器產(chǎn)生的光電流。
188. 按照權(quán)利要求157至187中任何一個(gè)的方法，其中該方法 適合于檢測(cè)持續(xù)時(shí)間在飛秒和皮秒范圍內(nèi)的光脈沖。
189. 按照權(quán)利要求157至188中任何一個(gè)的方法，其中該方法 適合于檢測(cè)持續(xù)時(shí)間高達(dá)10皮秒的光脈沖。
190. 按照權(quán)利要求157至189中任何一個(gè)的方法，其中光引導(dǎo) 裝置適合于引導(dǎo)包括多個(gè)光脈沖的重復(fù)光脈沖信號(hào)到入射面上。
191. 按照權(quán)利要求157至190中任何一個(gè)的方法，其中光脈沖 有相同的持續(xù)時(shí)間。
192. 按照權(quán)利要求157至191中任何一個(gè)的方法，其中光電檢 測(cè)器裝置適合于檢測(cè)重復(fù)輸入光脈沖信號(hào)中的輸入光脈沖，其中光脈 沖的重復(fù)率是在10 GHz至160 GHz的范圍內(nèi)。
193. 按照權(quán)利要求157至192中任何一個(gè)的方法，其中提供的 重復(fù)輸入光脈沖信號(hào)中的輸入光脈沖是在光通信信號(hào)的重復(fù)率下的 輸入光脈沖。
194. 一種用于確定預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)波長(zhǎng)的光脈沖波長(zhǎng)的方法， 該方法包括運(yùn)行按照權(quán)利要求119至155中任何一個(gè)的光電檢測(cè)器 裝置，用于引導(dǎo)光脈沖到在入射面上；移動(dòng)二光子吸收檢測(cè)器和光引 導(dǎo)裝置之一，用于改變光脈沖在入射面上的入射角；當(dāng)光脈沖在入射 面上的入射角變化時(shí)，檢測(cè)光電流何時(shí)達(dá)到最大值；和根據(jù)光電流為 最大值時(shí)的入射角，確定光的波長(zhǎng)。
全文摘要
一種用于確定輸入重復(fù)光脈沖信號(hào)中超短光脈沖的脈沖寬度的設(shè)備包括有激活區(qū)(4)的微腔(3)形式的二光子吸收檢測(cè)器(2)，激活區(qū)(4)位于頂部分布式布喇格反射器(5)與底部分布式布喇格反射器(6)之間。光纜(16)引導(dǎo)與參考重復(fù)光脈沖信號(hào)組合的輸入光脈沖信號(hào)正入射到檢測(cè)器(2)的入射面(8)上。輸入光脈沖信號(hào)在偏振光分束器(19)中被分出參考光脈沖信號(hào)，參考光脈沖信號(hào)傳輸通過(guò)延遲線(23)到偏振光組合器(20)與輸入光脈沖信號(hào)進(jìn)行組合，并被光纜(16)引導(dǎo)到入射面(8)上。延遲線(23)的作用是交替地使輸入光脈沖信號(hào)和參考光脈沖信號(hào)中的各個(gè)光脈沖的相位為同相和不同相，為的是在微腔(3)中產(chǎn)生脈沖光電流。監(jiān)測(cè)電路(14)監(jiān)測(cè)該脈沖光電流，并確定光脈沖的脈沖寬度作為脈沖光電流跡線的半寬度。通過(guò)改變輸入光脈沖信號(hào)和參考光脈沖信號(hào)入射到入射面(8)上的入射角，該設(shè)備能夠調(diào)諧預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)不同波長(zhǎng)的輸入光脈沖信號(hào)。
文檔編號(hào)G04F13/02GK101176045SQ200680016451
公開(kāi)日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2006年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月30日
發(fā)明者國(guó)偉華, 安·L·布拉德雷, 托斯坦·科如格, 約翰·F·多尼根, 邁克爾·A·林奇 申請(qǐng)人:都柏林伊麗莎白女王圣三一學(xué)院教務(wù)長(zhǎng)董事及學(xué)者