用于超短脉冲宽带倍频的非线性晶体脊型波导器件及其制备方法与流程

技术特征：
1.一种用于超短脉冲宽带倍频的非线性晶体脊型波导器件，其包括具有非线性晶体脊型波导层的波导结构，其特征在于：所述非线性晶体脊型波导层包括周期极化的非线性晶体，以及形成于所述周期极化的非线性晶体上的脊型波导；并且，所述脊型波导被设置用于使所述超短脉冲发生倍频过程，且具有较窄端和较宽端，其中，所述脊型波导的宽度在所述较窄端与所述较宽端之间渐变。2.如权利要求1所述的非线性晶体脊型波导器件，其中：所述周期极化的非线性晶体为铌酸锂晶体或者钽酸锂晶体；以及/或者，所述周期极化的非线性晶体为微米级薄膜形式。3.如权利要求1所述的非线性晶体脊型波导器件，其中，所述周期极化的非线性晶体的极化周期λ与所述超短脉冲的中心波长相对应；以及/或者，所述脊型波导的宽度范围根据所述超短脉冲的波长范围确定。4.如权利要求3所述的非线性晶体脊型波导器件，其中，基于公式根据所述超短脉冲的波长范围确定所述脊型波导的宽度范围；其中，λ为极化周期，λ
f
为基频光波长，n
eff2
为倍频光在非线性晶体中的有效折射率，n
eff1
为基频光在非线性晶体中的有效折射率。5.如权利要求1所述的非线性晶体脊型波导器件，其中，所述脊形波导由所述周期极化的非线性晶体上的划槽限定而成。6.如权利要求5所述的非线性晶体脊型波导器件，其中，所述周期极化的非线性晶体为z切非线性晶体，所述划槽与y轴成一定角度。7.如权利要求1所述的非线性晶体脊型波导器件，其中，所述波导结构还包括非线性晶体基底层，以及设在所述非线性晶体脊型波导层与所述非线性晶体基底层之间的阻挡层，所述阻挡层用于防止所述脊形波导中的导模泄露至所述非线性晶体基底层。8.如权利要求7所述的非线性晶体脊型波导器件，其中：所述阻挡层为二氧化硅层；以及/或者，所述非线性晶体基底层包括铌酸锂晶体或者钽酸锂晶体。9.如权利要求1所述的非线性晶体脊型波导器件，其还包括：与所述脊型波导的较宽端耦合连接的输入端；以及，与所述脊型波导的较窄端耦合连接的输出端；其中，所述脊型波导的宽度从所述较宽端至所述较窄端逐渐变小。10.如权利要求9所述的非线性晶体脊型波导器件，其中：所述输入端包括保偏光纤，所述输出端包括单模光纤；或者，所述输入端包括保偏光纤，所述输出端包括光准直器。11.一种用于超短脉冲宽带倍频的非线性晶体脊型波导器件的制备方法，其包括脊型波导层形成步骤：在所述脊型波导层形成步骤中，在周期极化的非线性晶体上形成脊型波导；其中，所述脊型波导具有较窄端和较宽端，且宽度在所述较窄端与所述较宽端之间渐变。12.如权利要求11所述的制备方法，其中，在所述周期极化的非线性晶体上形成划槽，
以限定形成所述脊型波导；以及/或者，所述脊型波导层形成步骤还包括在形成所述脊型波导之前，将所述周期极化的非线性晶体减薄成微米级薄膜的步骤。13.如权利要求12所述的制备方法，其中，利用光学级精密划片工艺形成所述划槽；以及/或者，利用化学机械研磨工艺进行所述减薄。14.如权利要求12所述的制备方法，其中，所述周期极化的非线性晶体为z切非线性晶体，所述划槽与y方向成一定角度。15.如权利要求11所述的制备方法，其中，根据所述超短脉冲的中心波长确定所述周期极化的非线性晶体的极化周期，并且根据所述超短脉冲的波长范围确定所述脊型波导的宽度范围。16.如权利要求11所述的制备方法，其还包括阻挡层形成步骤，在所述阻挡层形成步骤中，在非线性晶体基底层上沉积阻挡层，用于防止所述脊形波导中的导模泄露至所述非线性晶体基底层；并且，所述脊型波导层形成步骤还包括将所述周期极化的非线性晶体键合在所述阻挡层上的步骤。17.如权利要求16所述的制备方法，其中：所述周期极化的非线性晶体为铌酸锂或钽酸锂晶体；以及/或者，所述阻挡层为二氧化硅层；以及/或者，所述非线性晶体基底层包括铌酸锂或钽酸锂晶体。

技术总结
本发明提出了一种用于超短脉冲宽带倍频的非线性晶体脊型波导器件及其制备方法。在本发明中，根据超短脉冲的频谱范围确定脊型波导的锥形形状，借助随宽度变化的有效折射率影响与极化周期对应的中心波长，由此在一定波长范围内实现相位匹配效果，从而允许利用周期极化非线性晶体脊型波导结构高效地实现具有宽频谱范围的超短脉冲的倍频过程。谱范围的超短脉冲的倍频过程。谱范围的超短脉冲的倍频过程。


技术研发人员：仇晶 陈险峰
受保护的技术使用者：济南量子技术研究院
技术研发日：2021.02.01
技术公布日：2022/8/1