本发明涉及一种光学谐振装置,更确切地说,是这样的一种使用光致变色材料的谐振装置。 光致变色材料,在光的作用下,具有使各种带特征光学吸收光谱的化学物质产生可逆变化的能力。众所周知,某些光致变色材料曝露在紫外或兰色辐射中时,能够增强对可见光谱中光的吸收。但是,当曝露在可见辐射中时,这种状态就迅速地衰退,而与原先的着色状态相比,呈“脱色”状态。
以前,光学双稳态装置可以由可饱和染料的吸状体构成,其中照射光的作用是使吸收体的化学物质,从而也就是它的吸收性能失去平衡。但是,当移开照射光时,吸收体就迅速地恢复到它的正常吸收状态。
本发明的目的在于使用一种光致变色材料,以提供一种光学谐振装置,在其中,利用光的脱色和上色作用提供多个稳定的光学透射状态。
按照本发明提供的光学谐振装置,它包括一个由多块半透镜组成的谐振腔;一片装在前述半透镜之间的光致变色材料层;提供入射在光致变色材料一侧予定位置上的第一束光的第一光源;以及提供同样入射在光致变色材料(另一侧-校者注)上述予定位置上的第二束光的第二光源。第一束光有使上述光致变色材料脱色的波长;而第二束光有使上述光致变色材料上色的波长。第一及第二束光在该装置中所形成的第一种环境光强度状度,是使脱色与上色作用实际上得到平衡,並且可以测量透过率值;而第二种光强度状态是使脱色或上色作用得到加强,以致影响到环境光透过率值发生改变,从而可将数据写入光致变色材料,或由光致变色材料中读出来。
最好是在所说的谐振腔之前设置第一检测器,並在所说的谐振腔之后设置第二检测器,所说的第一检测器接收第一或第二光束的一部分,通过对所说的第一检测器所测量得到的强度和所说的第二检测器所测量到的强度进行比较,就可以确定上述光致变色材料的透过率。
由于设置了多个第一光束光源或是多个第二光束光源,上述的光学谐振装置可以用作一个逻辑门,所说的各个光源分别具有的强度,不足以引起光致变色材料状态的变化,而多个光源组合起来具有的强度,足以引起这样的一种变化。
以下,参照附图,举例描述根据本发明所说的光学谐振装置,这里:
图1是根据本发明的光学谐振装置的光路系统图;
图2是图1所表示的双稳态型的光学谐振装置的透过率与入射光强度之间典型关系的图示;
图3是本发明带有多个稳定态结构的透射光强度与入射光强度之间典型关系的图示。
参照图1,在适当波长上产生谐振的法布里-珀罗谐振腔1,是由多个半透镜3构成的;支撑在置于半透镜3之间的光学透明基体上的有光致变色材料层5。置于法布里-珀罗腔体1前面的分束器7,将脱色光束9的一部分引向入射光强度检测器11,而将光束9的另一部分引向法布里-珀罗腔体1,在这里光透射过包括光致变色材料5的腔体1而由透射光强度检测器13所收集。上色光束15也与脱色光束9同时入射到法布里-珀罗谐振腔1上,並同样照射到光致变色材料5上,实质上和脱色光束9照射在相同的位置上,但在光致变色层5的另一面上。
再考察图2,当脱色光束9与上色光束15比较的相对强度增加时(通常两光束中一个保持恒定而另一个被改变),透过率与入射光强度的关系如曲线17。法布里-珀罗谐振腔和光致变色材料5,经常保持处于恒定照明A的情况之下。当入射光的强度增加超过数值B时,由于腔体谐振增益克服了光致变色材料的吸收损耗而使腔体1在脱色波长上的谐振能力增强,从而使透过率迅速提高。在入射光强C时,光致变色材料5中产生脱色状态21。当降低入射光强时,透过率沿曲线19回到正常的入射光强状态A,但具有偏离原值的透过率。
所以,该装置具有两个稳定状态,第一个在曲线17上相当于逻辑0,而第二个在曲线19上相当于逻辑1,这就提供了一种由纯粹的光学装置来完成的存储功能。
因为该装置的储存过程是利用这些光束对光致变色材料的合并作用,所以,由改变脱色光束9或改变上色光束15来对该装置施以控制是合适的。同样,因为多数光致变色材料有宽的均匀吸收带,故此装置的控制可以在该吸收带内,通过将某一波长的分量固定而调整另一波长的分量来实现。
此装置中的存储过程的速度与入射光的功率有关,因此,为了加速储存,要求有大功率的激光器。
为了读取所储的信息,在正常入射光强A时,对入射光检测器11和透射光检测器13的检测值进行比较,推导出透过率的等级,即有,低透过率为逻辑0,高透过率为逻辑1。
如果采用长热衰变时间常数的光致变色材料,而脱色和上色光束同时都被移开,那末不用恒定的照明,信息就能长期地被储存起来。
图3说明一个有多于两个稳定态的光学谐振装置的典型的透射强度与入射强度的关系。第一对稳定态出现在线Y-Y′和曲线29与30的交点上,而第二对稳定态出现在直线Z-Z′和曲线29与30的交点处。这种型式的装置由采用足够厚的或高浓度的光致变色样品5来实现,因为在这种情况下,光致变色层中折射率的变化,有助于在开关区中谐振腔1的调谐与解调,有增加光学相位变化的作用。
将两束光束相加成单一的输入光束9,可以构成“与门”装置。这样的每一个单独的光束的强度,不足以产生脱色作用,但是,二者通入之后,组合光强就要产生脱色作用,並因此提高透过率。
由于光致变色材料有高的分辨本领,故能储存大量的逻辑码。用常规的方法使入射光束9偏转,或在光束中移动法布里-珀罗谐振腔1,都可以对逻辑码作寻址。
可以采用的光致变色材料的例子,包括有甲苯中的Ex-2,5-二甲基-3-呋喃-亚乙基(异丙基)琥珀酐,或甲苯中的Ex-2,5-二甲基-3-呋喃-亚乙基(admentylidene)琥珀酐。当然,可以用其它公知的光致变色材料。
脱色光束可由,例如氩离子激光器,或任何一种处于电磁波谱和有色光束的兰/绿/黄区中工作的激光器来产生。
也可以采用汞灯、氦-镉激光器或任何合适的紫外光源。
勘误表