專利名稱：細(xì)菌視紫紅質(zhì)并行多通道光開關(guān)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于用于控制光的強度、顏色、相位、偏振或方向的器件或裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到細(xì)菌視紫紅質(zhì)并行多通道光開關(guān)裝置。
背景技術(shù)：
利用分子制作的元器件具有在分子水平上管理、存儲和傳輸信息的功能，從而突破了對于傳統(tǒng)材料的限制，使器件更加微型化或達到更高的集成度，結(jié)合高速大容量并行光信息處理技術(shù)將利于實現(xiàn)信息獲取、傳輸和處理。細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子具有優(yōu)異的光子學(xué)特性，如穩(wěn)定性好、光響應(yīng)速度快、高光量子產(chǎn)額、優(yōu)異的光致變色特性、很寬的態(tài)間吸收帶位移以及可反復(fù)進行分子態(tài)操作，適于研制高性能的分子開關(guān)器件。
高速光開關(guān)是開發(fā)新一代光學(xué)時分復(fù)用系統(tǒng)的核心器件之一，對于超大容量光通信具有十分重要的意義。細(xì)菌視紫紅質(zhì)的光量子效率很高，特別是B態(tài)與K、M等中間態(tài)之間相互轉(zhuǎn)換的光量子效率達到65％，原理上細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子吸收一個光子即可實現(xiàn)基態(tài)與其他中間體的轉(zhuǎn)換，利用細(xì)菌視紫紅質(zhì)非線性光學(xué)特性、光雙穩(wěn)及超快光子學(xué)特性有望構(gòu)造出超快的光子開關(guān)。
由細(xì)菌視紫紅質(zhì)材料制備的生物分子膜是目前發(fā)現(xiàn)的唯一的結(jié)晶生物膜，它具有獨特的光驅(qū)動質(zhì)子泵和順反開關(guān)功能，及雙穩(wěn)態(tài)和快速光電響應(yīng)特性，特別是它的優(yōu)良光致變色性能在光存儲領(lǐng)域深具發(fā)展的前景。
基于細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子獨特的光致變色特性和光循環(huán)特性，采用細(xì)菌視紫紅質(zhì)生物分子膜制備的光開關(guān)光譜使用范圍寬、循環(huán)次數(shù)高、量子效率高、自調(diào)制功能工作的區(qū)間大、壽命長、穩(wěn)定性好、分辨率高、響應(yīng)速度快、對比度高、感光靈敏度高、材料成本低，能對大容量、高分辨的光信息進行快速多通道并行處理。但目前還沒有采用細(xì)菌視紫紅質(zhì)生物分子膜制備成多通道光開關(guān)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題以及解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是在底板上一條光軸的一側(cè)設(shè)置有信號光源、另一側(cè)置有信號成像鏡頭，在信號光源與信號成像鏡頭之間信號光源射出的光軸方向上依次設(shè)置有信號擴束鏡、信號濾波器、信號準(zhǔn)直鏡、細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子膜器件、窄帶反射鏡，在底板上與上述光軸平行的另一條光軸一側(cè)設(shè)置有調(diào)制光源、另一側(cè)置有在窄帶反射鏡垂直光軸上的全反射鏡，在調(diào)制光源與全反射鏡之間設(shè)置有調(diào)制擴束鏡、調(diào)制濾波器、調(diào)制準(zhǔn)直鏡、電尋址空間光調(diào)制器、調(diào)制成像鏡頭。
本發(fā)明的窄帶反射鏡與信號光源射出光軸方向的夾角為30°～60°，全反射鏡與調(diào)制光源射出光軸方向的夾角為120°～150°。
本發(fā)明的窄帶反射鏡同信號光源射出光軸方向的夾角與全反射鏡同調(diào)制光源射出光軸方向的夾角為互補角。
本發(fā)明的細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子膜器件為在兩塊表面鍍有增透膜的玻璃片之間設(shè)置有細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子膜、兩側(cè)設(shè)置有固定夾板。
本發(fā)明的細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子膜器件、兩塊玻璃片表面鍍的增透膜為1～6層氟化鎂，或交替蒸鍍4～8氧化鋯、氧化硅，或交替蒸鍍4～8氧化鈦、氧化硅。
本發(fā)明的信號光源1的波長選擇范圍為390～430nm，調(diào)制光源的波長選擇范圍為530～600nm。
本發(fā)明采用了細(xì)菌視紫紅質(zhì)材料制作的分子膜器件，使本發(fā)明具有分辨率高、通道數(shù)多、響應(yīng)速度快、對比度高、感光靈敏度高、循環(huán)使用次數(shù)多、材料成本低等優(yōu)點，可用于超高密度信息存儲和大容量信息處理。


圖1是本發(fā)明一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1中的細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子膜器件5的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。
實施例1在圖1中，本發(fā)明由信號光源1、信號擴束鏡2、信號濾波器3、信號準(zhǔn)直鏡4、細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子膜器件5、窄帶反射鏡6、信號成像鏡頭7、全反射鏡8、調(diào)制成像鏡頭9、電尋址空間光調(diào)制器10、調(diào)制準(zhǔn)直鏡11、調(diào)制濾波器12、調(diào)制擴束鏡13、調(diào)制光源14、底板15構(gòu)成，信號擴束鏡2和調(diào)制擴束鏡13為同一型號的零部件，信號濾波器3和調(diào)制濾波器12為同一型號的零部件，信號準(zhǔn)直鏡4和調(diào)制準(zhǔn)直鏡11為同一型號的零部件，信號成像鏡頭7和調(diào)制成像鏡頭9為同一型號的零部件。
在底板15上一條水平光軸的左側(cè)安裝有信號光源1、右側(cè)安裝有信號成像鏡頭7，信號光源1的波長為410nm，它所發(fā)射的光為單色光。信號光源1射出的光軸方向與一條水平光軸相重合，在信號光源1與信號成像鏡頭7之間信號光源1射出的光軸方向上依次安裝有信號擴束鏡2、信號濾波器3、信號準(zhǔn)直鏡4、細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子膜器件5、窄帶反射鏡6。信號光源1所發(fā)射的光束經(jīng)信號擴束鏡2會聚后擴束、經(jīng)過信號擴束鏡2的焦點位置處所置的信號濾波器3、再經(jīng)過信號準(zhǔn)直鏡4變?yōu)橐皇睆脚c細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子膜器件5有效工作面積相同的準(zhǔn)直光束，并通過細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子膜器件5、窄帶反射鏡6及信號成象鏡頭7射出。
在底板15上與上述一條水平光軸平行的另一條水平光軸的左側(cè)安裝有調(diào)制光源14、右側(cè)安裝有全反射鏡8，調(diào)制光源14的波長為570nm，它所發(fā)射的光為單色光。全反射鏡8與窄帶反射鏡6在同一條垂直光軸上，在調(diào)制光源14與全反射鏡8之間依次安裝有調(diào)制擴束鏡13、調(diào)制濾波器12、調(diào)制準(zhǔn)直鏡11、電尋址空間光調(diào)制器10、調(diào)制成像鏡頭9。窄帶反射鏡6與信號光源射出的光軸方向的夾角為45°，全反射鏡8與調(diào)制光源14光軸方向的夾角為135°。窄帶反射鏡6用于反射來自調(diào)制光的光束，其反射中心波長為調(diào)制光源的發(fā)射波長，其帶寬小于50nm，來自信號光的光束可以完全通過它，而不會有光能損失。電尋址空間光調(diào)制器10可將外部引入的電信號變成二維空間的調(diào)制信號，從而對來自調(diào)制光源的光束進行空間多通道調(diào)制，其通道的數(shù)量由電尋址空間光調(diào)制器10本身的空間分辨率決定，它也決定本發(fā)明的通道數(shù)。調(diào)制光源14所發(fā)射的光束經(jīng)調(diào)制擴束鏡13會聚后擴束、經(jīng)過調(diào)制擴束鏡13的焦點位置處所置的調(diào)制濾波器12、再經(jīng)過調(diào)制準(zhǔn)直鏡11后，同樣變?yōu)橐皇{(diào)制光源14所發(fā)射的光束經(jīng)調(diào)制擴束鏡13會聚后擴束、經(jīng)過調(diào)制擴束鏡13的焦點位置處所置的調(diào)制濾波器12、再經(jīng)過調(diào)制準(zhǔn)直鏡11后，同樣變?yōu)橐皇睆脚c細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子膜器件5有效工作面積相同的準(zhǔn)直光束，經(jīng)過電尋址空間光調(diào)制器10調(diào)制后，再通過調(diào)制成象透鏡9，及全反鏡8的45°光路調(diào)整，入射到45°窄帶反射鏡6，由此光路入射的光垂直成象到細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子膜器件5上。由信號光源1發(fā)出的光經(jīng)過調(diào)制光的作用后，攜帶了調(diào)制信息，形成二維分布的多通道光開關(guān)調(diào)制光信號，并經(jīng)過的45°窄帶反射鏡6及信號成象鏡頭7射出，在信號成象鏡頭7的像面位置為接口位置，即該細(xì)菌視紫紅質(zhì)并行多通道光開關(guān)裝置的輸出面。
在圖2中，本實施例的細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子膜器件5是由增透膜16、玻璃片17、細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子膜18、玻璃片19、增透膜20、固定夾板21聯(lián)接構(gòu)成。細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子膜18夾在兩塊外表面鍍有增透膜17、20的玻璃片19之間，兩塊玻璃片19兩側(cè)用固定夾板21固定。玻璃片17和玻璃片19外表面鍍增透膜17、20為真空蒸鍍1層氟化鎂。
實施例2在圖2中，本實施例的窄帶反射鏡6與信號光源射出的光軸方向的夾角為30°，全反射鏡8與調(diào)制光源14光軸方向的夾角為150°。細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子膜器件5的玻璃片17和玻璃片19外表面鍍增透膜17、20為真空蒸鍍4層氟化鎂。信號光源1的波長為390nm的單色光，調(diào)制光源14的波長為570nm的單色光。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實施例1相同。
實施例3在圖2中，本實施例的窄帶反射鏡6與信號光源射出的光軸方向的夾角為60°，全反射鏡8與調(diào)制光源14光軸方向的夾角為120°。細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子膜器件5的玻璃片17和玻璃片19外表面鍍增透膜17、20為真空蒸鍍6層氟化鎂。信號光源1的波長為430nm的單色光，調(diào)制光源14的波長為570nm的單色光。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實施例1相同。
實施例4以上實施例1～3中的細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子膜器件5的玻璃片17和玻璃片19外表面鍍增透膜17、20為真空交替蒸鍍4層氧化鋯、氧化硅，或真空交替蒸鍍4層氧化鈦、氧化硅。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與相應(yīng)的實施例相同。
實施例5以上實施例1～3中的細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子膜器件5的玻璃片17和玻璃片19外表面鍍增透膜17、20為真空交替蒸鍍8層氧化鋯、氧化硅，或真空交替蒸鍍8層氧化鈦、氧化硅。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與相應(yīng)的實施例相同。
權(quán)利要求
1.一種細(xì)菌視紫紅質(zhì)并行多通道光開關(guān)裝置，其特征在于在底板[15]上一條光軸的一側(cè)設(shè)置有信號光源[1]、另一側(cè)置有信號成像鏡頭[7]，在信號光源[1]與信號成像鏡頭[7]之間信號光源射出的光軸方向上依次設(shè)置有信號擴束鏡[2]、信號濾波器[3]、信號準(zhǔn)直鏡[4]、細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子膜器件[5]、窄帶反射鏡[6]，在底板[25]上與上述光軸平行的另一條光軸一側(cè)設(shè)置有調(diào)制光源[14]、另一側(cè)置有在窄帶反射鏡垂直光軸上的全反射鏡[8]，在調(diào)制光源[14]與全反射鏡[8]之間設(shè)置有調(diào)制擴束鏡[13]、調(diào)制濾波器[12]、調(diào)制準(zhǔn)直鏡[11]、電尋址空間光調(diào)制器[10]、調(diào)制成像鏡頭[9]。
2.按照權(quán)利要求1所述的細(xì)菌視紫紅質(zhì)并行多通道光開關(guān)裝置，其特征在于所說的窄帶反射鏡[6]與信號光源[1]射出光軸方向的夾角為30°～60°，全反射鏡[8]與調(diào)制光源[14]射出光軸方向的夾角為120°～150°。
3.按照權(quán)利要求2所述的細(xì)菌視紫紅質(zhì)并行多通道光開關(guān)裝置，其特征在于所說的窄帶反射鏡[6]同信號光源[1]射出光軸方向的夾角與全反射鏡[8]同調(diào)制光源射[14]出光軸方向的夾角為互補角。
4.按照權(quán)利要求1所述的細(xì)菌視紫紅質(zhì)并行多通道光開關(guān)裝置，其特征在于所說的細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子膜器件[5]為在兩塊表面鍍有增透膜[16、20]的玻璃片[17、19]之間設(shè)置有細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子膜[18]、兩側(cè)設(shè)置有固定夾板[21]。
5.按照權(quán)利要求4所述的細(xì)菌視紫紅質(zhì)并行多通道光開關(guān)裝置，其特征在于所說的細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子膜器件[5]的兩塊玻璃片[17、19]表面鍍的增透膜[16、20]為1～6層氟化鎂，或交替蒸鍍4～8氧化鋯、氧化硅，或交替蒸鍍4～8氧化鈦、氧化硅。
6.按照權(quán)利要求1或2或3所述的細(xì)菌視紫紅質(zhì)并行多通道光開關(guān)裝置，其特征在于所說的信號光源[1]的波長選擇范圍為390～430nm，調(diào)制光源[14]的波長選擇范圍為530～600nm。
全文摘要
一種細(xì)菌視紫紅質(zhì)并行多通道光開關(guān)裝置，在底板上一條光軸一側(cè)設(shè)有信號光源、另一側(cè)有信號成像鏡頭，在信號光源與信號成像鏡頭間信號光源射出的光軸方向上依次設(shè)有信號擴束鏡、信號濾波器、信號準(zhǔn)直鏡、細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子膜器件、窄帶反射鏡，在底板上與上述光軸平行的另一條光軸一側(cè)設(shè)有調(diào)制光源、另一側(cè)有在窄帶反射鏡垂直光軸上的全反射鏡，在調(diào)制光源與全反射鏡間設(shè)有調(diào)制擴束鏡、調(diào)制濾波器、調(diào)制準(zhǔn)直鏡、電尋址空間光調(diào)制器、調(diào)制成像鏡頭。
文檔編號G02B6/35GK1428619SQ01131848
公開日2003年7月9日 申請日期2001年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月27日
發(fā)明者陳烽, 楊青 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所