一種漸變嵌套光學超晶格結(jié)構(gòu)雙波長任意比例波長轉(zhuǎn)換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種漸變嵌套光學超晶格結(jié)構(gòu)雙波長任意比例波長轉(zhuǎn)換器及其設(shè)計 方法，屬于超晶格材料和激光技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全光網(wǎng)絡(luò)和雙波長激光器的迅速發(fā)展，基于準相位匹配技術(shù)的全光器件在全 光網(wǎng)絡(luò)中的運用越來越廣泛，全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展急需更多功能更高效的全光波長轉(zhuǎn)換器件。
[0003] 在全光處理時有時需要對兩個波長為&、\2的信號光進行倍頻。常見方法有:利用 復(fù)雜的光路將兩個波長分開，在各自的光路中倍頻，這種方法器件復(fù)雜，不緊湊;利用級聯(lián) 光學超晶格，將兩個波長分別對應(yīng)的光學超晶格級聯(lián)起來，不用分路即可對兩波長光倍頻， 這種方法晶體利用率不高;有人提出一種周期嵌套結(jié)構(gòu)，將波長為λ:、、的信號光分別對應(yīng) 的周期結(jié)構(gòu)嵌套疊合在一起，形成一種準周期結(jié)構(gòu)，能夠?qū)ΣㄩL的信號光同時進行 倍頻，這種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了雙波長的倍頻，但不能對倍頻效率進行控制，一旦晶體結(jié)構(gòu)及波長為 λι、λ2的信號光的強度確定，兩個倍頻信號光的強度也就確定。而在實際應(yīng)用中，有時波長為 入^"的信號光強度不同卻需要兩個倍頻信號光強度相同，有時波長為λ:、、的信號光強度 相同卻需要兩個倍頻信號光強度不同或者以某種強度比例混合，有時波長為&4 2的信號光 強度不同卻需要兩個倍頻信號光以某種強度比例混合，這時這種周期嵌套結(jié)構(gòu)便不再適 用。而本發(fā)明能夠很好地解決上面的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提出了一種漸變嵌套光學超晶格結(jié)構(gòu) 雙波長任意比例波長轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器能夠在雙波長信號全光處理時，對不同強度的信號 光高效產(chǎn)生不同強度比例混合的倍頻光。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種漸變嵌套光學超晶格結(jié)構(gòu)雙波 長任意比例波長轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器包括一塊非線性晶體，該非線性晶體經(jīng)過極化形成正負 疇交替的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，圖中用黑白表示疇的正負，正疇極化方向向上，負疇極化 方向向下，從上方看，從第一個電疇開始交替出現(xiàn)三角形正疇、梯形負疇、梯形正疇、三角形 負疇，并以此為重復(fù)單元進行若干次重復(fù)，該轉(zhuǎn)換器即由如此的許多三角形或梯形的正負 疇交替連接組成。
[0006] 本發(fā)明上述轉(zhuǎn)換器是一種漸變嵌套超晶格結(jié)構(gòu)，由兩信號光分別對應(yīng)的兩個周期 結(jié)構(gòu)超晶格漸變嵌套構(gòu)造而來，由一系列三角形或梯形疇組成。
[0007] 本發(fā)明還提供了一種漸變嵌套光學超晶格結(jié)構(gòu)雙波長任意比例波長轉(zhuǎn)換器的設(shè) 計方法，該方法包括:對于波長為&42的信號光，選取某種非線性晶體、摻雜度及溫度，對波 長為&的信號光，計算出其相干長度，取相干長度作為單疇長構(gòu)造波長為&的信號光對應(yīng)的 周期結(jié)構(gòu)超晶格，用同樣的方法可構(gòu)造波長為、的信號光對應(yīng)的周期結(jié)構(gòu)超晶格，如果兩 個周期結(jié)構(gòu)超晶格的周期不滿足兩倍關(guān)系，則重新選擇非線性晶體、摻雜度及溫度進行構(gòu) 造，直到它們滿足兩倍關(guān)系，然后將這兩個周期結(jié)構(gòu)超晶格進行漸變嵌套，形成一個新的超 晶格結(jié)構(gòu)，將非線性晶體以得到的超晶格結(jié)構(gòu)極化反轉(zhuǎn)，便得到雙波長任意比例倍頻的全 光波長轉(zhuǎn)換器。使用時，信號光從不同位置入射晶體將得到不同強度比例的倍頻光。
[0008] 本發(fā)明的上述方法能夠應(yīng)用于漸變嵌套光學超晶格結(jié)構(gòu)雙波長任意比例波長轉(zhuǎn) 換器。
[0009] 有益效果：
[0010] 1、本發(fā)明只需選擇信號光的入射位置即可得到不同強度比例倍頻光，結(jié)構(gòu)簡單、 效率高且全光處理。
[0011] 2、本發(fā)明能夠根據(jù)兩信號光的波長，構(gòu)造一種漸變嵌套超晶格結(jié)構(gòu)，使光在不同 位置入射時，并且能夠得到不同強度比例的倍頻光。
【附圖說明】
[0012] 圖1是漸變嵌套光學超晶格結(jié)構(gòu)雙波長任意比例波長轉(zhuǎn)換器的示意圖。
[0013] 圖2是波長較長的信號光對應(yīng)的周期結(jié)構(gòu)超晶格結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3是波長較短的信號光對應(yīng)的周期結(jié)構(gòu)超晶格結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖4是兩個周期結(jié)構(gòu)超晶格漸變嵌套后得到的新的超晶格結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖5是表不疇極化方向的歸一化分布函數(shù)圖。
[0017] 圖6(a)、圖6(b)、圖6(c)、圖6(d)、圖6(e)是分別在abcde位置入射時晶體的倍頻效 率譜。
[0018] 圖7是在不同位置入射時兩信號光的倍頻效率曲線。
【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明創(chuàng)造作進一步的詳細說明。
[0020] 本發(fā)明提供了一種漸變嵌套光學超晶格結(jié)構(gòu)雙波長任意比例波長轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換 器由一塊非線性晶體組成，非線性晶體經(jīng)過極化形成正負疇交替的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)圖如圖1所 示，圖中用黑白表示疇的正負，正疇極化方向向上，負疇極化方向向下，從上方看，從第一個 電疇開始交替出現(xiàn)三角形正疇、梯形負疇、梯形正疇、三角形負疇，并以此為重復(fù)單元進行 若干次重復(fù)，該轉(zhuǎn)換器即由如此的許多三角形或梯形的正負疇交替連接組成。
[0021] 本發(fā)明上述轉(zhuǎn)換器是一種漸變嵌套超晶格結(jié)構(gòu)，由兩信號光分別對應(yīng)的兩個周期 結(jié)構(gòu)超晶格漸變嵌套構(gòu)造而來，由一系列三角形或梯形疇組成。
[0022]本發(fā)明根據(jù)兩信號光的波長λ:、、來設(shè)計超晶格結(jié)構(gòu)，選取某種非線性晶體、摻雜 度及溫度，對波長為λι的信號光，根據(jù)Sellmeier方程計算出其相干長度1。1，取相干長度lci 作為單疇長構(gòu)造波長為心的信號光對應(yīng)的周期結(jié)構(gòu)超晶格，如圖2所示，周期為Λ : = 用同樣的方法可構(gòu)造波長為λ2的信號光對應(yīng)的周期結(jié)構(gòu)超晶格，如圖3所示，周期為Λ 2 = 21。2,如果兩個周期結(jié)構(gòu)超晶格的周期Λ:、人2不滿足兩倍關(guān)系，則重新選擇非線性晶體、摻 雜度及溫度進行構(gòu)造，直到它們滿足兩倍關(guān)系，然后將這兩個周期結(jié)構(gòu)超晶格進行漸變嵌 套，形成一個新的超晶格結(jié)構(gòu)，如圖4所示，圖中黑白表示疇的正負，從第一個電疇開始交替